專利名稱：用稠化劑和油處理的纖維素纖維的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用油和稠化劑處理以改變其性質(zhì)的纖維素纖維及制備這樣的改性纖維素纖維的方法。
背景技術(shù)：
在制備吸收制品如尿布和失禁裝置時，已知可混合超吸收性材料和纖維素纖維來形成吸收芯。吸收芯容納待吸收的流體并保留所述流體。當(dāng)超吸收性材料為粉末或小顆粒形式時，難以在吸收芯中保留超吸收性材料，所述吸收芯包括纖維的基質(zhì)，通常是纖維素纖維。已描述了在吸收芯中保留超吸收性材料的各種方法。例如，已提出將纖維素纖維嵌入到超吸收性材料的表面。
另一種方法描述于轉(zhuǎn)讓給本申請的受讓人的國際公開WO94/04352和WO 94/04351，其在超吸收性材料和纖維之間提供了聚合的或非聚合的粘合劑。粘合劑被描述為通過氫鍵或配位共價鍵使超吸收性材料附著于纖維。所述的國際公開描述了，向顆?；蚶w維中添加少量水分可令人滿意地促進在超吸收性材料和纖維之間的粘合。水分被描述為通過周圍環(huán)境來天然提供，例如當(dāng)超吸收性材料、粘合劑和纖維發(fā)生混合的環(huán)境中的相對濕度為約60％至75％，或更高。在某些情況下，其中確定水分是必需的，且相對濕度低于所需水平，可以使用固定設(shè)備來增濕制造區(qū)域，在那里將超吸收性材料、粘合劑和纖維接觸。當(dāng)增濕制造區(qū)域為有效時，需要資本投資并增加制造成本。
在吸收芯內(nèi)將超吸收性材料保留較長時間是制造商面臨的另一個困難。在吸收芯內(nèi)超吸收性材料的保留經(jīng)一段時間后可能會失敗，這是由多種因素引起的，例如劇烈處理吸收芯，這可導(dǎo)致超吸收性材料的移位，或吸收芯的水分含量減少。
包括由超吸收性材料和纖維素纖維組成的吸收芯的尿布典型地通過混合纖維素纖維和超吸收性材料的方法來制造。在這樣的方法中，沒有超吸收性材料的纖維素的卷或包通過纖維化裝置如錘磨機纖維化。這些纖維化的纖維素纖維被夾帶入空氣中，超吸收性材料被引入加氣的纖維中。纖維素纖維和超吸收性材料的加氣混合物被遞送至氣流成網(wǎng)裝置如制墊機中，所述裝置將纖維和超吸收性材料吸到篩子上，并將纖維和超吸收性材料制成特定形狀。然后將這些制得的襯墊從襯墊模具中去除，進行進一步加工，包括壓縮所制得的襯墊，通過減少厚度來壓實襯墊。
減少在尿布中所用的所制得襯墊的厚度對尿布制造商來說是很重要的，由此他們可以減少包裝的大小，這樣他們可以在每單位體積中運輸更多的尿布，并在有限的架藏空間內(nèi)陳列更多的尿布。另外，消費者會發(fā)現(xiàn)較薄的尿布更理想。
本申請的發(fā)明人已在2003年8月5日提交的在先申請10/635,062中描述將油施用于纖維或超吸收性材料以使超吸收性材料附著于纖維。本發(fā)明人在這個領(lǐng)域的另外的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)油施用于纖維，并從這些油處理的纖維制得襯墊時，被壓縮以提高密度的襯墊的壓實程度不如包括未用油處理的纖維的襯墊的壓實程度高。
對于這個背景，本發(fā)明人已研究解決上述問題，并已開發(fā)了組合物和方法，其使用油來協(xié)助保留超吸收性材料，且所述組合物可被壓縮以得到具有所需密度的制品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了用油和稠化劑處理的纖維，所述纖維用于由處理過的纖維和超吸收性材料制成的吸收芯。本發(fā)明的組合物可被制為吸收制品，以吸收流體例如含水流體如尿液或血液。組合物可用于這種方法中，所述方法用于在纖維網(wǎng)或纖維塊中保留超吸收性材料，所述纖維網(wǎng)或纖維塊通常用作吸收制品如尿布、失禁裝置和女性衛(wèi)生用品的吸收結(jié)構(gòu)。該方法提供了能在一定水平保留超吸收性材料的吸收結(jié)構(gòu)，這會使吸收制品制造商感到滿意。本發(fā)明的組合物可被壓縮至使吸收制品制造商滿意的密度。
在一個方面，本發(fā)明涉及纖維素漿板，其包括纖維素纖維、被施用于纖維素纖維的油、和被施用于纖維素纖維的稠化劑。纖維素漿板可被纖維化，制得單根化纖維，制成襯墊，然后被壓縮。本發(fā)明還涉及制造纖維素漿板的方法，其包括下列步驟提供纖維素漿板，將油施用于纖維素漿板，將稠化劑施用于纖維素漿板。
在另一個方面，本發(fā)明涉及制造致密纖維素纖維網(wǎng)的方法，其包括提供纖維素纖維的步驟。纖維素纖維在被纖維化之前用油和稠化劑處理。纖維化的纖維素纖維被壓縮制成致密纖維網(wǎng)。
還在另一個方面，本發(fā)明涉及改變用油處理的纖維素纖維的致密性的方法。在這個方面，纖維在用油處理之前和在施加和去除壓縮載荷之后，可被壓實至第一密度。油處理的纖維在受到并釋放相同壓縮載荷后，可被壓實至第二密度，其中第一密度大于第二密度。本發(fā)明的這一方面的方法包括將稠化劑施用于油處理的纖維。稠化劑以一定的量施用于油處理的纖維，使得用油和稠化劑處理的纖維在受到并釋放壓縮載荷后，被壓實至第三密度。第三密度大于第一密度。
吸收制品制造商將會發(fā)現(xiàn)，由于根據(jù)本發(fā)明處理的纖維素漿粕纖維的致密性，本發(fā)明的用油和稠化劑處理的纖維可用于他們的吸收產(chǎn)品中。本發(fā)明的方法提供了合適的方法來制備具有超吸收保留性和致密性的纖維素漿粕纖維，所述性質(zhì)會令吸收制品制造商感到滿意。


參照下面的詳細(xì)描述并結(jié)合附圖，本發(fā)明的上述方面和許多附帶的優(yōu)點將變得顯而易見，其中圖1說明了確定吸收結(jié)構(gòu)的致密性的壓縮試驗結(jié)果，所述吸收結(jié)構(gòu)包含根據(jù)本發(fā)明處理的纖維素纖維；圖2說明了確定吸收結(jié)構(gòu)的致密性的壓縮試驗的結(jié)果，所述吸收結(jié)構(gòu)包括根據(jù)本發(fā)明處理的纖維素纖維、和超吸收性材料；圖3是濕法成網(wǎng)纖維網(wǎng)生產(chǎn)線的示意圖，其說明了根據(jù)本發(fā)明將稠化劑施用于濕法纖維素纖維網(wǎng)。
具體實施例方式
如本發(fā)明所使用的，術(shù)語“纖維”是指天然或合成的纖維。這些纖維可以被物理地預(yù)處理，例如將使纖維經(jīng)受汽蒸；或被化學(xué)預(yù)處理，例如交聯(lián)所述纖維。纖維還可按需要進行扭曲或卷曲。
纖維的具體類型是纖維素纖維。纖維素纖維的具體實例是木漿纖維。木漿纖維可以是硬木漿纖維或軟木漿纖維。漿粕纖維可以是化學(xué)的、熱機械的、化學(xué)熱機械的或其組合。這些木漿纖維可得自熟知的化學(xué)方法如牛皮紙制槳法或亞硫酸鹽制漿法。其它纖維素纖維包括萊賽爾、亞麻布、短絲纖維、蔗渣、大麻、黃麻、水稻、小麥、竹子、玉米、劍麻、棉花、亞麻、洋麻、泥煤苔及其混合物。當(dāng)纖維為纖維素纖維時，它們可以用化學(xué)物質(zhì)預(yù)處理，得到富含木質(zhì)素或纖維素的纖維表面。另外，纖維可以被漂白。
合成纖維的實例包括丙烯酸、聚酯、羧化聚烯烴和聚胺纖維。
如本發(fā)明使用的，術(shù)語“超吸收性材料”是指聚合物在接觸水后膨脹并通過吸收大量水而形成水合凝膠(水凝膠)。超吸收性材料能夠吸收大量液體，即每份超吸收性材料能吸收超過10至15份的液體。這些超吸收性材料通常分為三類，即淀粉接枝共聚物、交聯(lián)羧甲基纖維素衍生物和改性的親水聚丙烯酸酯。這些吸收性聚合物的實例為水解的淀粉-丙烯腈接枝共聚物、中性淀粉-丙烯酸接枝共聚物、皂化丙烯酸酯-乙酸乙烯酯共聚物、水解的丙烯睛共聚物或丙烯酰胺共聚物、改性的交聯(lián)聚乙烯醇、中性自交聯(lián)聚丙烯酸、交聯(lián)聚丙烯酸鹽、羧化纖維素和中性交聯(lián)異丁烯-馬來酸酐共聚物。
超吸收性顆粒有市售，例如淀粉接枝聚丙烯酸酯水凝膠細(xì)粒(IM1000F)，得自Hoechst-Celanses的Portsmouth，VA，或較大粒子如粒。其它市售超吸收性顆粒的商品名為SANWET(得自Sanyo Kasei KogyoKabushiki Kaisha)、SUMIKA GEL(得自Sumitomo Kagaku KabushikiKaisha，其為乳液聚合的，呈球狀，與溶液聚合的細(xì)磨粒子不同)、FAVOR(得自Greensboro，North Carolina的Stockhausen)和NORSOCRYL(得自Atochem)。
所使用的術(shù)語“油”通常涉及許多物質(zhì)。油可以得自動物或植物種子或堅果，這些類型的油在化學(xué)上傾向于等同于脂肪，唯一區(qū)別是室溫下的稠度不同。動物油和植物油主要由脂肪酸、油酸、棕櫚酸、硬脂酸和亞麻酸的甘油三酯組成。油還可得自石油來源。來自石油的油通常包括烴混合物。如本發(fā)明所使用的，術(shù)語“油”是指熔點低于將其施用于纖維時的溫度的油，這將在下面更詳細(xì)地描述。這些溫度通常低于25℃，但可能較高。如果油的熔點大于將其施用于纖維時的周圍溫度，那么油可被加熱而液化。這保證了油在施用于纖維時保持為液體?？捎糜诒景l(fā)明的油還應(yīng)具有足夠低的蒸汽壓，以防止在施用或使用時被蒸發(fā)。
油不應(yīng)快速滲透纖維壁，以免在超吸收性材料接觸油處理的纖維時，不能保留超吸收性材料。在由纖維制成的吸收制品的使用壽命期間，油優(yōu)選存在于纖維表面。為此，具有較高分子量的油比具有較低分子量的油較慢地穿透纖維壁。
如本發(fā)明使用的術(shù)語“油”的實例包括脂肪和它們的脂肪酸組分。如上所述，脂肪為長鏈羧酸和三元醇甘油的天然酯。這些酯還可稱為甘油三酯。脂肪水解產(chǎn)生甘油和三種羧酸組分。通過脂肪水解得到的這些直鏈羧酸稱為脂肪酸，其包括一個羧酸基。脂肪酸可以是飽和的或不飽和的。最常見的飽和脂肪酸是月桂酸、肉豆寇酸、棕櫚酸和硬脂酸。其它脂肪酸包括油酸、亞油酸和亞麻酸。通常，脂肪的熔點取決于脂肪酸的不飽和度。含有大量不飽和脂肪酸的脂肪的熔點通常低于約25℃。本發(fā)明所使用的術(shù)語油的具體實例包括大豆油、棉籽油、亞麻子油、桐油、蓖麻油、椰子油、橄欖油、低芥酸菜子油、紅花油、玉米油或霍霍巴油?；艋舭陀驮谑覝叵聻闇\黃色液體，其在技術(shù)上不是油或脂肪，而是蠟。蠟是指脂肪酸與長鏈一元醇形成的酯。本發(fā)明所使用的術(shù)語油將包括霍霍巴油和其它蠟，所述蠟在某一溫度下被施用于纖維時為液體。應(yīng)理解，上述物質(zhì)為示例性油的列表，本發(fā)明使用的油不必局限于上述油。應(yīng)理解，本申請所使用的術(shù)語“油”不僅是指其本身包括不同脂肪和脂肪酸組分的混合物的油，還包括單個分離的脂肪和當(dāng)脂肪水解時所產(chǎn)生的分離的脂肪酸。例如，本發(fā)明所使用的術(shù)語“油”還可指脂肪酸油酸、棕櫚酸、硬脂酸和亞麻酸，它們在得自動物和植物的許多油中形成最常見的甘油三酯，可用于在吸收結(jié)構(gòu)中保留超吸收性材料，所述吸收結(jié)構(gòu)包括油處理的纖維和超吸收性材料。
本發(fā)明所使用的術(shù)語“油”還可以指未取代的鏈烷烴、鏈烯烴、鏈炔烴、環(huán)烷烴、環(huán)烯烴、環(huán)炔烴、芳烴及其混合物，它們得自石油或動物來源，熔點低于將油施用于纖維時的溫度，例如約25℃。這些油通常得自石油來源，但也可得自動物來源?？捎糜诒景l(fā)明的這類油應(yīng)具有足夠低的蒸汽壓，以防止在施用或使用時油被蒸發(fā)。這些類型的油的具體實例包括礦物油、石蠟油、十六烷、角鯊?fù)楹徒酋徬?br> 如本發(fā)明使用的，礦物油為高度精制液體石油衍生物的實例。礦物油為輕質(zhì)、透明、無色、無味，還可稱為藥用油。礦物油在醫(yī)藥上用作內(nèi)部潤滑劑，用于制備藥膏和油膏。
石蠟油為石蠟餾出物經(jīng)加壓蒸餾或干燥蒸餾而得的油的實例，所述石蠟餾出物得自石油蒸餾。
角鯊?fù)槭堑米詣游飦碓慈缙ぶ逆溚闊N的實例。角鯊烯是鏈烯烴的實例；更具體地，它是得自動物來源如人皮脂或鯊魚肝油的萜。角鯊烯也可從得自植物和酵母的油分離得到，所述油為例如橄欖油、麥胚芽油、米糠油。
如本發(fā)明使用的，術(shù)語糖是指單糖、二糖、寡糖和多糖。
單糖為碳水化合物，其不能水解為更小更簡單的碳水化合物。單糖的實例包括葡萄糖、果糖、甘油醛、二羥基丙酮、赤蘚糖、蘇糖、核糖、脫氧核糖、半乳糖等。
二糖為按摩爾計發(fā)生水解可得到僅二摩爾單糖的碳水化合物。二糖的實例包括麥芽糖、蔗糖、纖維二糖、乳糖等。
寡糖為按摩爾計發(fā)生水解可得到3至10摩爾單糖的碳水化合物。寡糖的實例包括那些來自玉米糖漿的物質(zhì)和其它來自多糖的分解產(chǎn)物的混合物等。
多糖為按摩爾計發(fā)生水解可得到多于十摩爾單糖的碳水化合物。多糖的實例包括淀粉、殼多糖、半纖維素如半乳甘露聚糖、其它在海藻中發(fā)現(xiàn)的多糖等。
如本發(fā)明所使用的術(shù)語活性物質(zhì)是指組合物的無水組分。例如，對于高果糖玉米糖漿，術(shù)語“活性物質(zhì)”是指高果糖玉米糖漿的固體內(nèi)含物。
應(yīng)理解，本發(fā)明所使用的術(shù)語糖不僅是指單獨的糖如葡萄糖、果糖或乳糖，而且包括單糖、二糖、寡糖和/或多糖的混合物。
包括單糖、二糖、寡糖或多糖的混合物的糖的實例包括玉米糖漿、高果糖玉米糖漿和蜂蜜。玉米糖漿通常為右旋糖(葡萄糖)、麥芽糖和麥芽糖糊精的混合物，可得自許多市售來源。高果糖玉米糖漿通常包括果糖、右旋糖、二糖和其它糖。玉米糖漿和高果糖玉米糖漿典型地以水溶液形式獲得，其固體含量范圍為70-85重量％。示例性的高果糖玉米糖漿可得自Archer-Daniels Midland Company，商品名為CornSweet42。應(yīng)理解，得自Archer-Daniels Midland Company和其它市售來源的其它高果糖玉米糖漿也可用于本發(fā)明。
根據(jù)本發(fā)明使用的蜂蜜包含果糖和葡萄糖作為主要碳水化合物，還存在少量的麥芽糖和蔗糖。蜂蜜可得自許多市售來源。
根據(jù)本發(fā)明，可利用不同的方法將油施用于纖維上。將油施用于纖維的具體方法不是很重要。將油施用于纖維的技術(shù)實例包括使用凹版型輥式涂布機來涂布纖維網(wǎng)。可供選擇地，油可被噴涂到纖維網(wǎng)上，或纖維可浸漬在油浴中。當(dāng)纖維網(wǎng)被破碎時，如其在錘磨機中被破碎，那么油也可被加入到纖維中。施用于纖維的油量應(yīng)足夠保留超吸收性材料，但不能太多，以免對纖維的流體吸收性產(chǎn)生顯著的不利效果，所述流體吸收性包括例如流體吸收速率或被纖維網(wǎng)吸收的流體量。吸收制品制造商希望這些吸收結(jié)構(gòu)的流體吸收性類似于或優(yōu)于他們正在考慮替換的吸收結(jié)構(gòu)的流體吸收性，所述吸收制品包括含有油處理的纖維的吸收結(jié)構(gòu)。理想地，吸收結(jié)構(gòu)的流體吸收性至少與通過未處理纖維制備的類似吸收結(jié)構(gòu)的流體吸收性一樣令人滿意。施用于纖維上的油量也不能過大，以免它不利地影響油處理的纖維網(wǎng)的纖維化。施用于纖維上的油的合適量包括按烘箱干燥的纖維重量計約0.5重量％至約20重量％的油。較窄的使用范圍是按烘箱干燥的纖維重量計1.0重量％至約15重量％的油，甚至更窄的使用范圍是按烘箱干燥的纖維重量計1.0重量％至約10重量％的油。
施用有油的纖維的形式可以變化。如果使用輥式涂布機，纖維可以為纖維板形式。例如，油可被施用于濕法成網(wǎng)的纖維板，所述纖維板的基重為至少350克/平方米，密度為至少約400千克/立方米。
可以加入純油，或它可以用溶劑稀釋，所述溶劑在油施用于纖維后被蒸發(fā)。溶劑不應(yīng)不利地影響超吸收性材料與纖維的附著、或吸收制品的流體吸收性和流體保留性，所述吸收制品包含處理過的纖維。
根據(jù)本發(fā)明，稠化劑可被施用于油處理的纖維上，以改變油處理的纖維的致密性。如上所述，和在本申請的實施例中所說明的，上述用油處理的纖維在受到并釋放壓縮載荷后，其壓實密度不如未用油處理的纖維在受到相同的壓縮載荷后所得的密度高。
當(dāng)根據(jù)本發(fā)明用稠化劑處理被油處理過的纖維時，用油和稠化劑處理過的纖維在受到并釋放壓縮載荷后，其壓實密度比未用油和稠化劑處理過的纖維在受到并釋放相同壓縮載荷后所達(dá)到的密度高。
根據(jù)本發(fā)明使用的稠化劑包括糖、具有至少一個氫鍵鍵合官能團的試劑、和糖與至少一種具有氫鍵鍵合官能團的試劑的組合。有用的糖如上所述。作為稠化劑施用于纖維素漿板的糖的固體含量優(yōu)選小于約65重量％。當(dāng)玉米糖漿、高果糖玉米糖漿、蜂蜜或蔗糖用作糖的來源時，它們可用水稀釋以將固體含量降低至低于約65重量％。本申請的關(guān)于稠化劑的下列描述參照了纖維素漿板。應(yīng)理解，稠化劑可應(yīng)用至除纖維素漿板形式之外的纖維，例如從漿板中分離的纖維。
根據(jù)本發(fā)明，加入到纖維素漿板的稠化劑的量可以在很大范圍內(nèi)變化。在處理過的纖維素片內(nèi)的稠化劑活性物質(zhì)的較少量在本發(fā)明的范圍內(nèi)；例如按纖維素漿板的干纖維含量計低至約0.5重量％的量在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在上限，加入到纖維素漿板的稠化劑的量通常限于將纖維素漿板的含水量保持為低于約20重量％的量。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，稠化劑以一定的量加入到纖維素漿板中，使得活性物質(zhì)的含量按處理過的纖維素漿板內(nèi)的干纖維素纖維重量計為小于約20重量％、更優(yōu)選小于約10重量％。利用按干纖維計約3重量％至約8重量％的活性物質(zhì)載荷可達(dá)到有用的結(jié)果。應(yīng)向纖維素漿板中加入足量的稠化劑活性物質(zhì)，使得當(dāng)纖維素漿板被纖維化時，所得纖維的致密性優(yōu)于用油處理但未用稠化劑處理的纖維的致密性。如上所述，使用被水稀釋的稠化劑可達(dá)到這些活性物質(zhì)的含量。應(yīng)選擇稠化劑的稀釋程度及由此所得的水與稠化劑活性物質(zhì)的比率，以達(dá)到稠化劑活性物質(zhì)的所需程度，但不會向漿板中引入過多的水，以免使?jié){板變得難以纖維化。眾所周知，過濕的漿粕難以纖維化。稀釋不能過大，以免當(dāng)稠化劑溶液被加入到纖維素漿板以實現(xiàn)所需的稠化劑活性物質(zhì)含量時，用稠化劑和油處理的纖維素漿板沒有所需的致密性。在纖維素漿板用稠化劑處理后，所得的纖維素漿板的含水量按產(chǎn)品的總重量計為約10重量％，這是示例性的。基于避免不良纖維化的需要，預(yù)計較低含水量的上限為約15-20重量％。
可使用許多不同的方法將稠化劑施用于纖維素漿板上。本發(fā)明不限于任何具體的涂敷技術(shù)。適合的涂敷技術(shù)的實例包括噴涂、輥涂、浸涂等。稠化劑可以施用于纖維素漿板的一面或兩面?？晒┻x擇地，稠化劑可施用于非片形式的纖維上，例如單根化纖維。稠化劑可以在施用前被加熱，盡管這不是必需的。例如，當(dāng)稠化劑僅包括糖時(這將在下面更詳細(xì)地描述)，在施用于纖維之前加熱稠化劑或?qū)⒊砘瘎┰诟哂诩s20℃的溫度施用會促進改善本發(fā)明的纖維的致密性。
如上所述，本發(fā)明的稠化劑可包括上述的糖，或它們可包括糖與具有至少一個氫鍵鍵合官能團的試劑的組合，或它們可包括具有至少一個氫鍵鍵合官能團的試劑。有用的糖如上所述。具有氫鍵鍵合官能團的合適試劑在下面進行更詳細(xì)的描述。
具有至少一個氫鍵鍵合官能團的有用試劑可以是聚合的或非聚合的化學(xué)物質(zhì)。具有至少一個氫鍵鍵合官能團的許多合適試劑描述于美國專利5,641,561、美國專利5,789,326和美國專利5,547,541，其涉及多種聚合粘合劑和非聚合粘合劑。這些關(guān)于聚合粘合劑和非聚合粘合劑及它們影響纖維素的致密性的能力的討論都清楚地引入本發(fā)明以供參考。這些試劑的揮發(fā)性小于水。在25℃時，試劑的蒸汽壓可能例如小于10mmHg、更優(yōu)選小于1mmHg。試劑包括具有至少一個官能團的分子，所述官能團能形成氫鍵。合適的稠化劑包括具有下列官能團的非聚合物質(zhì)，所述非聚合物質(zhì)選自羧基、羧酸酯、羰基、磺酸、磺酸酯、磷酸酯、磷酸、羥基、酰胺、胺及其組合。如本發(fā)明所使用的，術(shù)語“非聚合的”是指單體、二聚體、三聚體、四聚體和低聚物。具有至少一個氫鍵鍵合官能團的試劑可用作本發(fā)明稠化劑的組分，所述官能團包括上述官能團，所述試劑實例包括羧酸、醇、氨基酸、氨基醇、羥酸、磺酸、磺酸酯、氨基磺酸、非聚合聚酰胺和非聚合聚胺。
合適的羧酸包括非聚合聚羧酸，其包含多于一個的羧酸官能團，如檸檬酸、丙三羧酸、馬來酸、丁烷四甲酸、環(huán)戊烷四甲酸、苯四甲酸、酒石酸和抗壞血酸。
示例性的醇包括多元醇、伯醇、仲醇或叔醇。多元醇為含有多個羥基的醇，其包括二醇如二元醇如乙二醇、1，2-丙二醇、丁二醇、二丙二醇、1，3-丙二醇；和三醇如甘油。其它有用的多元醇包括季戊四醇和山梨醇。包含羥基的酯的粘合劑也可以與甘油的一酯和二酯一起使用，如單酸甘油酯和甘油二酯，這是具體實例。
有用的氨基酸包括甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、賴氨酸或β-丙氨酸。
示例性的氨基醇為包含氨基(-NR2)的醇，包括乙醇胺(2-氨基乙醇)和二甘醇胺(2-(2-氨基乙氧基)乙醇)。
有用的羥酸為包含羥基的酸，其包括羥基乙酸、乳酸、酒石酸、抗壞血酸、檸檬酸和水楊酸。
有用的磺酸和磺酸鹽含磺酸基(-SO3H)或磺酸根(-SO3-)。
有用的氨基磺酸包括?；撬?，其為2-氨乙基磺酸。
有用的非聚合聚酰胺具有多于一個的酰氨基，如草酰胺、脲和縮二脲。
有用的非聚合聚胺包括具有多于一個氨基的胺，如乙二胺、乙二胺四乙酸、或氨基酸，如天冬酰胺或谷氨酰胺。
其它有用的具有至少一個氫鍵鍵合官能團的試劑包括乙二醛、磷酸酯和磷酸。
上述各種試劑能形成氫鍵，因為它具有包含電負(fù)性原子的，尤其是氧原子或氮原子的官能團，或具有電負(fù)性基團，尤其是包含氧原子或氮原子且還包括氫原子的基團。氨基醇、氨基酸、羧酸、醇和羥酸都具有羥基，其中氫原子與電負(fù)性氧原子結(jié)合，產(chǎn)生偶極，使氫原子具有部分正電性。氨基醇、氨基酸、酰胺和胺都具有NR基團，其中氫原子可以與電負(fù)性氮原子結(jié)合，這也使氫原子具有部分正電性。具有部分正電性的氫原子在兩種情況下都能與電負(fù)性原子如氧或氮相互作用，形成氫鍵。聚羧酸、羥酸、氨基酸和胺都具有帶電負(fù)性氧原子的羧基，所述氧原子能與氫原子相互作用。類似地，具有正偶極的氫原子能與電負(fù)性原子如氧原子或氮原子相互作用形成氫鍵。
具有氫鍵鍵合官能團的試劑可用作本發(fā)明的稠化劑的組分，具體的試劑包括醇、羥酸和聚羧酸。這些具有氫鍵鍵合官能團的試劑是良好的，因為對于用戶而言，將本發(fā)明纖維引入到產(chǎn)品中在總體上是可接受的。
下列的討論參照了這些具有氫鍵鍵合官能團的試劑的具體實例，但是，應(yīng)理解本發(fā)明不局限于此。下列描述也參照具體的糖—高果糖玉米糖漿來討論本發(fā)明，但是，應(yīng)理解本發(fā)明不局限于此。下列描述同樣可適用于稠化劑，其僅包括糖，或僅包括具有至少一個氫鍵鍵合官能團的試劑。
如上所述，包括糖和至少一種具有氫鍵鍵合官能團的物質(zhì)的稠化劑可施用于纖維素纖維，所述纖維已用油處理，從而使纖維具有所需的致密性。通過混合糖和具有至少一個氫鍵鍵合官能團的試劑可制得稠化劑。水可以加入到混合物中，這取決于不同組分的含水量。
在具體實施方案中，在稠化劑中，糖與具有至少一個氫鍵鍵合官能團的試劑的重量比為100∶0(即僅有糖)至約0∶100(即沒有糖，僅為無糖稠化劑)。在稠化劑中糖與非糖活性物質(zhì)組分的比例的較窄范圍為約70∶30至約85∶15。示例性的糖∶其它試劑的比率為80∶20。上述重量比基于在組成稠化劑的組分中的活性物質(zhì)的重量。應(yīng)理解，隨著所施用的稠化劑的量變化，稠化劑中的不同組分的量也會發(fā)生變化，以達(dá)到上述試劑載荷的所需含量。
圖3說明了濕法成網(wǎng)纖維板的生產(chǎn)線，如木纖維素漿板生產(chǎn)線10。在這個生產(chǎn)線中，漿液12從高位調(diào)漿箱14經(jīng)過限制器16遞送至長網(wǎng)成型機鋼絲18上。漿液12典型地包括木漿纖維，還可包括合成的或其它非纖維素纖維作為漿液的一部分。通過常規(guī)真空系統(tǒng)(未顯示)從沉積在長網(wǎng)成形機鋼絲18上的漿中抽取水，得到沉積的漿板20，所述漿板20通過脫水區(qū)操作臺22輸送，所述脫水操作臺在這種情況下被圖解說明為兩套壓光輥24、26，它們分別形成相應(yīng)的輥隙，漿板或漿墊20可通過該輥隙。漿板20從脫水操作臺進入干燥區(qū)30。在傳統(tǒng)的漿板生產(chǎn)線中，干燥區(qū)30可包括多個干燥罐，漿墊20圍繞各個干燥罐沿著螺旋路徑流動，從干燥區(qū)30的出口處以干燥板或干燥墊32的形式出現(xiàn)。其它可供選擇的干燥機械，它們是單獨的或與干燥罐一起，可被包括在干燥區(qū)30中。干燥漿板32根據(jù)制造商的規(guī)格具有最大水分含量。典型地，最大水分含量按纖維重量計不超過10％，最優(yōu)選地不超過約6％至8％。除非立即使用過度潮濕的纖維，否則應(yīng)將這些纖維通過例如模具等進行降解。干燥片32形成卷40，以運輸?shù)胶苓h(yuǎn)的位置，即一個與漿板生產(chǎn)線不同的地方，如用于制造產(chǎn)品的用戶工廠。干燥漿板的基重為約200g/m2至約1000g/m2、或更多，密度的量級為至少約0.5g/cm3至約1.2g/cm3。具有上述基重的干燥漿板在結(jié)構(gòu)上不同于具有較輕基重的濕法成網(wǎng)或氣流成網(wǎng)的木漿纖維片，如薄紙、紙巾，或其它類型的類似紙的濕法成網(wǎng)或氣流成網(wǎng)的纖維素纖維網(wǎng)?？晒┻x擇地，干燥墊32可在打包裝置42中收集，由此可得到數(shù)包漿粕44以運輸至很遠(yuǎn)的位置。
本發(fā)明的油和稠化劑可通過一個或多個涂敷裝置施用于漿板，其中一個涂敷裝置示出于圖3中的50處?？梢允褂萌魏瓮糠笱b置，如流化床(streamer)、噴霧器、輥式涂布機、幕簾式涂布機、浸漬涂布機等。噴霧器典型地較易于利用，并包括在漿板生產(chǎn)線中。如箭頭52、54和56所示，油和稠化劑可在漿板生產(chǎn)線的不同位置或多個位置上被涂敷，所述位置有例如干燥區(qū)30的頂部(以線52示出)、干燥區(qū)30的中部(以線54示出)、或干燥區(qū)30的下游(以線56示出)。在位置52處，在板或墊20內(nèi)保留的水傾向于干擾物質(zhì)滲透到片內(nèi)。因此，優(yōu)選在進行某種程度的干燥后，例如在位置54進行油和稠化劑的施用。如果在位置56施用的油和稠化劑的量使得片的水分含量超過所需的最大水平，可將附加的干燥區(qū)(未示出)包括在漿生產(chǎn)線中，以使水分含量降低至所需水平。
處理過的濕法纖維網(wǎng)的卷40或包44可被運輸?shù)胶苓h(yuǎn)的位置，以供用戶使用。然后將這些卷或包通過纖維化裝置如球磨機再次纖維化，所述纖維化裝置可以單獨使用或結(jié)合其它裝置如開松輥等使用，以將片32或包42破碎為單根化的纖維。根據(jù)最終用途，單根化纖維可與顆粒材料如超吸收性顆?；旌?，和/或進行氣流成網(wǎng)并被壓實。
用這種方法，處理過的纖維的最終用戶可很容易地選擇與纖維待混合的顆粒。用戶可靈活地使用氣流成網(wǎng)方法或其它方法來將本發(fā)明的處理過的纖維加工為最終產(chǎn)品。
油和稠化劑處理的纖維和超吸收性材料可被混合，然后按如下方式制成吸收結(jié)構(gòu)。通過纖維化裝置如錘磨機將沒有顆粒的處理過的纖維卷或纖維包纖維化。單根化纖維被空氣夾帶，在這段時間內(nèi)可將超吸收性材料加入其中。然后將加氣的纖維和超吸收性材料遞送至氣流成網(wǎng)裝置，如小型成型機中，制成所需形狀。將所形成的襯墊從氣流成網(wǎng)裝置中除去，以便進一步處理，所述處理包括使襯墊經(jīng)受壓縮載荷以減少襯墊厚度并增加其密度。所形成的襯墊為纖維網(wǎng)或纖維塊形式，用作吸收制品如上述討論的那些產(chǎn)品中的吸收結(jié)構(gòu)。纖維網(wǎng)或纖維塊的基重為約100至約1000g/cm2(gsm)，厚度為約1-6.66mm，密度為0.15至約1g/cm3。
應(yīng)理解，在可供選擇的實施方案中，在油和稠化劑被空氣夾帶時可將它們施用于纖維上。
如下面的實施例所說明的，根據(jù)本發(fā)明將稠化劑添加到油處理的纖維中不會嚴(yán)重影響油處理的纖維的超吸收性材料保留性。如下面的實施例所說明的，根據(jù)本發(fā)明用稠化劑處理的油處理的纖維具有所需的致密性。
下列實施例用于說明本發(fā)明的某些具體實施方案，但不是限制本發(fā)明的范圍。
實施例1 油和高果糖玉米糖漿處理的纖維素漿粕的制備兩個100英尺的南方松樹絨毛漿板的卷，其得自WeyerhaeuserCompany，NB 416規(guī)格，產(chǎn)地New Bern，North Carolina，起始水分含量按重量計為6％(基于總片重量)，在Black Brothers凹版型輥式涂布機中將其涂以高果糖玉米糖漿溶液。凹版涂布機使高果糖玉米糖漿溶液均勻涂布在漿板的一個完整表面上，由此它被片迅速吸收。高果糖玉米糖漿得自Decatur，Illinoisde Archer-Daniels Midland Company，商品名為CORN SWEET42。高果糖玉米糖漿的活性物質(zhì)含量為71重量％，余量為水。將高果糖玉米糖漿用水稀釋，使其活性物質(zhì)含量按總?cè)芤褐亓坑嫗?8.6重量％，然后將該溶液施用于木漿板，使基于干基的活性物質(zhì)(即玉米糖漿固體)載荷按漿板的干纖維含量計為5重量％。
在施用高果糖玉米糖漿后，使用Black Brothers凹版型輥式涂布機將片的相反一面涂以油。所述油為礦物油，得自Chevron TexacoCorporation，Superla 35規(guī)格。所施用的礦物油載荷按板的干纖維含量計為3重量％。
將所得的片纖維化，使用Fitz錘磨機制成襯墊，所述錘磨機給M&J連續(xù)氣流成網(wǎng)制墊機進料。所形成的襯墊僅包括處理過的纖維，所述襯墊基重為300克/平方米；包括60重量％的處理過的纖維和40重量％的超吸收性材料的襯墊的總基重為500克/平方米。
從較大的已制得的襯墊上切下三個10cm×10cm的襯墊，在相對濕度為50％的環(huán)境中調(diào)理至少兩個小時。然后使用臺板式壓機將每個襯墊置于壓縮載荷下，其依次為50psi、100psi和150psi。在達(dá)到目標(biāo)壓力值后，立即釋放通過臺板式壓機施加的壓力。在釋放壓力后的5秒內(nèi)測量各個襯墊在各個壓力增量下的密度。使用如下方法來來計算襯墊密度使用不會實質(zhì)地壓縮樣品的裝置來測量襯墊厚度，稱量襯墊，按下式計算密度密度＝重量/(10cm×10cm×厚度)，其中厚度的單位為厘米，重量的單位為克，密度的單位為克/立法厘米。結(jié)果以樣品2表示于下表1中，表示為密度百分比，同時包括未處理木漿纖維的對照物按上述方法處理。
重復(fù)上述步驟，除了油載荷按干纖維計為5重量％。這個樣品的結(jié)果概述于下表1，標(biāo)示為樣品3。
重復(fù)上述制備樣品3的步驟，除了用80/20重量百分比的高果糖玉米糖漿活性物質(zhì)與丙二醇的混合物作為替代物。丙二醇得自Renton，Washington的Integra Chemical，其含水量小于1％。所得高果糖玉米糖漿和丙二醇溶液含有52.7重量％的活性物質(zhì)，余量為水。將這個組合物施用于漿板，載荷按干纖維的重量計為6重量％的活性物質(zhì)。這個樣品的結(jié)果概述于下表1，標(biāo)示為樣品4。
對于單個100英尺的漿粕卷重復(fù)上述制備樣品2的步驟。對于這個樣品，不施用任何高果糖玉米糖漿或丙二醇，僅施用礦物油，其載荷按干纖維計為10.6重量％。當(dāng)這個漿粕樣品被纖維化時，將其與一卷未處理漿粕一起加料至錘磨機裝置中。加料于球磨機的兩個漿板組合使最終的油載荷按干纖維計為5.3重量％，所述漿板組合中一個被涂敷，另一個沒有被涂敷。這個樣品的結(jié)果概述于下表1，表示為樣品5，作為比較實施例。
表1中所列信息圖解示出于圖1(沒有超吸收性材料)和圖2(40重量％超吸收性材料)。圖1和2中的參考數(shù)字對應(yīng)于表1中的樣品編號。
上述實施例說明，將高果糖玉米糖漿單獨或與具有至少一個氫鍵鍵合官能團的試劑一起施用于油處理的木漿纖維素，可改善油處理纖維的致密性。
表1

權(quán)利要求
1.一種纖維素漿板，所述纖維素漿板包括纖維素纖維；施用于纖維素纖維的油；和施用于纖維素纖維的稠化劑。
2.如權(quán)利要求1所述的纖維素漿板，其中纖維素纖維為木漿纖維。
3.如權(quán)利要求1所述的纖維素漿板，其中油的熔點低于約25℃。
4.如權(quán)利要求1所述的纖維素漿板，其中油包括甘油三酯。
5.如權(quán)利要求1所述的纖維素漿板，其中油為脂肪酸。
6.如權(quán)利要求1所述的纖維素漿板，其中油為橄欖油、大豆油、紅花油、棉籽油、亞麻子油、桐油、蓖麻油、椰子油、低芥酸菜子油、玉米油或霍霍巴油。
7.如權(quán)利要求1所述的纖維素漿板，其中油為飽和的或不飽和的鏈烷烴、鏈烯烴、鏈炔烴、環(huán)烷烴、環(huán)烯烴、環(huán)炔烴或其組合。
8.如權(quán)利要求1所述的纖維素漿板，其中油得自石油。
9.如權(quán)利要求8所述的纖維素漿板，其中油選自礦物油、十六烷、角鯊?fù)楹徒酋徬?br> 10.如權(quán)利要求1所述的纖維素漿板，其中油存在于纖維上，其存在量按干纖維的重量計為約0.5重量％至20重量％。
11.如權(quán)利要求1所述的纖維素漿板，其中稠化劑包括具有至少一個氫鍵鍵合官能團的試劑。
12.如權(quán)利要求1所述的纖維素漿板，其中稠化劑包括糖。
13.如權(quán)利要求12所述的纖維素漿板，其中稠化劑還包括至少一種具有氫鍵鍵合官能團的試劑。
14.如權(quán)利要求11或13所述的纖維素漿板，其中具有至少一個氫鍵鍵合官能團的試劑選自醇、羥酸和聚羧酸。
15.如權(quán)利要求14所述的纖維素漿板，其中醇選自多元醇和二元醇。
16.如權(quán)利要求13所述的纖維素漿板，其中在稠化劑中糖活性物質(zhì)與在至少一種具有氫鍵鍵合官能團的試劑中的活性物質(zhì)的重量比為約70∶30至約85∶15。
17.如權(quán)利要求11或13所述的纖維素漿板，其中致密劑以一定的量存在，以得到按纖維的干重計約0.5重量％至約20重量％的活性物質(zhì)。
18.如權(quán)利要求14所述的纖維素漿板，其中羥酸為乳酸。
19.如權(quán)利要求12所述的纖維素漿板，其中糖為高果糖玉米糖漿。
20.如權(quán)利要求19所述的纖維素漿板，所述纖維素漿板的稠化劑活性物質(zhì)含量為約3重量％至約8重量％。
21.如權(quán)利要求11所述的纖維素漿板，其中具有至少一個氫鍵鍵合官能團的試劑為丙二醇。
22.一種制備纖維素漿板的方法，所述方法包括提供纖維素漿粕；由纖維素漿粕制得纖維素漿板；將油施用于纖維素漿板；和將稠化劑施用于纖維素漿板。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中油和稠化劑被同時施用于纖維素漿板。
24.如權(quán)利要求20所述的方法，其中油被施用于纖維素漿板的第一面，稠化劑被施用于纖維素漿板的第二面，第一面和第二面是相對的。
25.如權(quán)利要求22所述的方法，其中稠化劑包括具有至少一個氫鍵鍵合官能團的試劑。
26.如權(quán)利要求22所述的方法，其中稠化劑包括糖。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其中稠化劑還包括具有至少一個氫鍵鍵合官能團的試劑。
28.如權(quán)利要求22所述的方法，其中稠化劑以一定的量施用，以得到按纖維的干重計約0.5重量％至約20重量％的活性物質(zhì)。
29.一種制備致密纖維素纖維網(wǎng)的方法，所述方法包括提供用油和稠化劑處理的纖維素纖維；纖維化用油和致密劑處理的纖維素纖維；將纖維化的用油和稠化劑處理的纖維素纖維制成網(wǎng)；和壓縮網(wǎng)。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中稠化劑包括具有至少一個氫鍵鍵合官能團的試劑。
31.如權(quán)利要求29所述的方法，其中稠化劑包括糖。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中稠化劑還包括具有至少一個氫鍵鍵合官能團的試劑。
33.如權(quán)利要求29所述的方法，其中用油和稠化劑處理的纖維素纖維包含按纖維素纖維的干重計約0.5重量％至約20重量％的活性物質(zhì)。
34.一種改變用油處理的纖維素纖維的致密性的方法，所述纖維素纖維在用油處理前和在施加并除去壓縮載荷后被壓實至第一密度，所述纖維素纖維在用油處理后和在施加并除去壓縮載荷后被壓實至第二密度，第一密度大于第二密度，所述方法包括將稠化劑施用于油處理的纖維，所述稠化劑以一定的量施用于油處理的纖維，使得被油和稠化劑處理的纖維在施加并除去壓縮載荷后被壓實至第三密度，第三密度大于第一密度。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其中當(dāng)壓縮載荷為150psi或更小時，第三密度比第一密度大至少2％。
36.如權(quán)利要求34所述的方法，其中稠化劑包括具有至少一個氫鍵鍵合官能團的試劑。
37.如權(quán)利要求34所述的方法，其中稠化劑包括糖。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其中稠化劑還包括具有至少一個氫鍵鍵合官能團的試劑。
39.如權(quán)利要求34所述的方法，其中稠化劑以一定的量施用于纖維素纖維，以得到按纖維素纖維的干重計約0.5重量％至約20重量％的活性物質(zhì)。
40.一種吸收含水流體的制品，所述制品包括纖維素纖維；超吸收性材料；和施用于纖維素纖維的油和稠化劑；
41.如權(quán)利要求40所述的制品，其中稠化劑包括具有至少一個氫鍵鍵合官能團的試劑。
42.如權(quán)利要求40所述的制品，其中稠化劑包括糖。
43.如權(quán)利要求42所述的制品，其中稠化劑還包括具有至少一個氫鍵鍵合官能團的試劑。
44.如權(quán)利要求40所述的制品，其中稠化劑以一定的量存在，使得按纖維素纖維的干重計約0.5重量％至約20重量％的活性物質(zhì)存在于纖維素纖維上。
全文摘要
本發(fā)明公開了用稠化劑和油處理的纖維素纖維，其具有的致密性優(yōu)于未用稠化劑處理但用油處理的纖維、和優(yōu)于未用油或稠化劑處理的纖維素纖維。用稠化劑和油處理的纖維素纖維可用于包含超吸收性材料的吸收制品中。
文檔編號C08L5/00GK1629390SQ20041003960
公開日2005年6月22日 申請日期2004年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月19日
發(fā)明者羅伯特·T·哈米爾頓, 休·韋斯特 申請人:韋爾豪澤公司