專利名稱：包括交聯(lián)纖維素纖維的棉條以及用于生產(chǎn)該交聯(lián)纖維素纖維的改良合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及吸收性物品，如月經(jīng)棉條，以及制備該棉條的方法，特別是涉及使用改 良的合成方法形成的交聯(lián)纖維素纖維構(gòu)成的棉條填絮。相關(guān)技術(shù)的描述各種吸收性月經(jīng)棉條的構(gòu)造是本領(lǐng)域已知的。通常，可購得的棉條由壓成通常具 有插入端和取出端的圓柱形的棉條填絮制得。通常將一細繩與取出端結(jié)合，以幫助使用后 從陰道腔中取出棉條。在壓制前，棉條填絮通常是滾壓的、螺旋形卷曲的、折疊的或另外裝 配成吸收性材料的矩形襯墊。許多可購得的棉條填絮由纖維素纖維如人造纖維制得。人造纖維對于棉條應用具 有許多優(yōu)點，例如它是吸收性的；通常認為對用于人體中是安全和衛(wèi)生的；原料的成本相 當?shù)?；它可以源自可持續(xù)的、天然來源(例如，桉樹)；制造方法是非常確定的，并且具有商 業(yè)價值。此外，人造纖維可以容易地與其他纖維例如棉花混合，以針對特定的應用來定制特 性。然而，對于棉條使用人造纖維仍然存在問題。例如，人造纖維最初是作為“人造絲”研發(fā) 的，并用于衣服、家具織物中，以及用于輪胎的制造中。人造纖維也適用于女性護理。然而， 本發(fā)明人意識到這種適用并不是針對女性護理的特殊需求而徹底改變?nèi)嗽炖w維特性。例 如，沒有確定聚合合成途徑能優(yōu)化纖維素合成纖維來滿足女性護理所需特性的獨特平衡。 當然，迄今為止商業(yè)棉條的改進已經(jīng)改成了對設計變化和物理過程變化的關(guān)注，例如，追求 能將棉條膨脹提高多少或多快。用于形成月經(jīng)棉條的一種常規(guī)方法包括使用連續(xù)纖維人造絲線的膨脹、卷曲和合 成纖維變形工藝，將絲線濕交聯(lián)，并將絲線扭曲或伸展，來產(chǎn)生棉條。據(jù)說這樣的成形方法 可以增加棉條的每克纖維的吸水體積以及濕直徑。已知的該形成方法中的問題包括使用甲 醛作為交聯(lián)劑；使用人造絲線，而不是非紡織的材料；以及如下的情況使用一些(如果有 的話)分析測量，如分子量以及交聯(lián)程度和結(jié)晶度，來評價所形成棉條的有效性和安全性。還已知的是如果通過化學或物理(例如，壓制)方式提高了纖維的硬度，吸收劑中 可以保持住更多的液體。提高的硬度，特別是較高的濕強度，降低了纖維聚集的趨勢，并因 此維持了較高的纖維間毛細管容積，吸收的液體存留在該容積中。在壓制吸收劑材料時，必 須考慮干燥模數(shù)和干燥恢復力。壓制裝配中達到最大的液體容納力需要具有高濕模數(shù)的纖 維，外加干燥狀態(tài)下的低模數(shù)和恢復力。通過這種方法，可以在最低壓制力下實現(xiàn)所需的干 壓縮，而不需要導致永久變形和纖維損傷的過度力。接觸液體時，纖維從低模數(shù)率轉(zhuǎn)變成高模數(shù)率。通常已知通過測量壓縮體積密度下的容積，濕的交聯(lián)人造纖維(一種具有所需的 干狀態(tài)和濕狀態(tài)特性組合的纖維)提高百分之六十二(62% )的容積。還已知的是交聯(lián)纖維素纖維產(chǎn)生了毛細管作用并且重新分配液體優(yōu)于非交聯(lián)纖 維素纖維的吸收劑產(chǎn)品，這是由于提高的濕脹量特性引起的。吸收劑產(chǎn)品中潮濕的纖維素 纖維不能進一步獲取并分配液體至遠離液體吸收的部位，這可能歸因于與液體吸收相關(guān)的 纖維脹量的喪失。此外，交聯(lián)纖維素纖維與非交聯(lián)纖維相比通常具有提高的濕膨脹量。提 高的膨脹量是由于交聯(lián)的原因而給予纖維的硬度、扭曲和卷曲的結(jié)果。同樣地，通常知道應 當將交聯(lián)的纖維結(jié)合至吸收劑產(chǎn)品中，以提高它們的膨脹量以及加速液體獲取速率。認識到合成方案應當綜合利用上述的發(fā)現(xiàn)，以提供更好和更安全的合成方法，用 于平衡人造纖維的性能，以改進常規(guī)的棉條填絮。因此，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了對交聯(lián)纖維素纖維形成的改良棉條填絮存在的需求， 特別是對從如下的交聯(lián)人造纖維形成的棉條填絮存在著需求，該交聯(lián)人造纖維滿足了預期 的交聯(lián)以及平衡有序(例如，結(jié)晶度)和無序(例如，非晶區(qū))間的分子量需求，以提高棉 條的吸收性。本發(fā)明滿足了這種需求。發(fā)明概述本發(fā)明涉及包括交聯(lián)纖維素纖維的棉條填絮，該交聯(lián)纖維素纖維具有處理過的微 結(jié)構(gòu)，以提高吸收性。用交聯(lián)劑處理纖維，以提供約十(10)至約兩百(200)的交聯(lián)分子量 和約百分之二十五(25% )至約百分之七十五(75% )的結(jié)晶度中的至少一個。在一個實 施方案中，交聯(lián)劑由雙功能交聯(lián)劑組成。該雙功能交聯(lián)劑可以包括乙二醛或乙二醛衍生的 樹脂。在一個實施方案中，交聯(lián)劑由多功能交聯(lián)組成。該多功能交聯(lián)劑可以包括環(huán)脲、乙二 醛、多元醇縮合物。在一個實施方案中，以基于待處理的纖維素纖維的總重的約百分之零點零零一 (0. 001% )至約百分之二十(20% )的量加入交聯(lián)劑，。在另一個實施方案中，以基于纖維 素纖維的總重約百分之五(5% )的量加入交聯(lián)劑，。附圖簡述結(jié)合所提供的附圖來考慮以下給出的優(yōu)選實施方案的詳述時，將更好地理解本發(fā) 明的特征和優(yōu)勢。

圖1描繪了形成粘性人造絲纖維的常規(guī)方法。圖2描繪了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，形成交聯(lián)纖維素纖維的方法。圖3說明了如本領(lǐng)域已知的，基礎(chǔ)的纖維素化學組成。圖4描繪了纖維素分子中原子的立體化學的三維圖，以示例的羥基(-0H)高亮顯 示為用于交聯(lián)和/或氫鍵結(jié)合的位點。圖5說明了人造纖維制造中所用的各種等級漿狀物的分子量分布。圖6說明了各種等級人造纖維的濕韌性，其中通常將5%伸長度下的濕韌性用于 評價常規(guī)人造纖維中的濕強度，并且其中根據(jù)本發(fā)明制得的人造纖維的濕強度值較高。圖7說明了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，用于制備包裝棉條的包裝的方法。圖8說明了用于形成本發(fā)明的棉條的機械結(jié)構(gòu)。優(yōu)選實施方案的詳述根據(jù)本發(fā)明，從交聯(lián)的纖維素纖維例如人造纖維形成棉條填絮。在本發(fā)明的一個
5方面中，調(diào)節(jié)交聯(lián)人造纖維的整體分子量以及百分比交聯(lián)和交聯(lián)之間的分子量，以提高交 聯(lián)人造纖維的吸收性和獲得干模數(shù)和濕模數(shù)的平衡，該平衡使得能形成性能更好的棉條。通過根據(jù)本發(fā)明形成的棉條填絮提供以下的能力來解決了棉條性能問題，這些能 力為(a)比常規(guī)棉條吸收更多的粘彈性液體，如月經(jīng)；(b)比常規(guī)棉條更快地吸收月經(jīng)； (c)更好地符合陰道的形狀和輪廓，以提高使用舒適性；(d)通過使用過程中快速膨脹來 堵塞液體可以流出陰道腔的所有途徑，以防止過早側(cè)漏；(e)呈現(xiàn)出如食品和藥品管理局 (FDA)這些管理棉條的機構(gòu)要求的每克syngyna吸收劑的高克數(shù)；(f)只需要少量的力量從 使用者中取出棉條；和(g)在高溫和濕度下維持了這些上述特性的穩(wěn)定性。如本文中所述的，本發(fā)明結(jié)合和/或調(diào)整了多個合成特性來提供改良的棉條填 絮。在本發(fā)明的一個實施方案中，研究了人造纖維合成中所用的基礎(chǔ)纖維素原料，以及用于 形成人造纖維的最常見和公認的方法，即粘性方法。如通常所知的，可以從幾乎任何纖維素 來源來生產(chǎn)人造纖維。常規(guī)來源，包括例如，硬木漿、軟木漿、細菌纖維素、柳枝稷、黃麻、大 麻、亞麻、苧麻等。這些來源中的一些包括大比例的非纖維素成分，例如，木質(zhì)素和半纖維 素，對用于基于人造纖維的棉條不具有益處。此外，這些原材料來源呈現(xiàn)出有損于人造纖維 吸收性特性的明顯傾向性和結(jié)晶度。因此，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了來自例如桉樹的漿液含有高比例的 纖維素(例如，約百分之九十八(98%))，桉樹易于在大的種植園中生長(例如，稀疏并快 速生長)，因此，是考慮了本發(fā)明各個方面后用于提供人造纖維的良好原材料來源。原料來源選定后，聚焦于合成的途徑，如應用于粘膠性人造纖維形成方法。如圖 1中所示的，制造粘膠性人造纖維的常規(guī)方法100包括如下步驟選擇、浸泡、壓制、粉碎、 老化、黃原酸化、溶解、熟化、過濾、脫氣、紡絲、拉絲、洗滌和切割，以提供短的人造纖維。如 上所述，在方塊110，選擇了纖維素原料。在方塊120，浸泡步驟包括在約十八至二十五攝 氏度(18至25°C)范圍的溫度下，將纖維素原料浸沒在例如約百分之十七至百分之二十 (17-20%)氫氧化鈉(NaOH)的水溶液中，使纖維素纖維膨脹并將纖維素轉(zhuǎn)變成堿性纖維 素。將堿性纖維素通過方塊130，該方塊中為壓制步驟，在其中將膨脹的堿性纖維素壓制至 濕重為其最初原料重量的約二點五至三(2. 5至3. 0)倍的重量。通常進行壓制來提供優(yōu)選 的堿與纖維素的比例。在方塊140，將壓制的堿性纖維素粉碎成細碎的顆?；颉八樾肌?。可以 得知，將壓制的堿性纖維素粉碎提高了堿性纖維素的表面積，因此提高了在之后的粘膠形 成過程中的反應能力。在方塊150，將切碎的堿性纖維素在受控的時間和溫度條件下老化， 以將纖維素聚合物(例如，使纖維素解聚)分解成所需的聚合水平。通常，將切碎的堿性纖 維素在約十八至三十攝氏度(18至30°C )下老化約兩天或三天(約48至72小時)。老化 步驟通常將最初纖維素原料的平均分子量降低兩至三倍。進行老化和所得到的纖維素分子 量降低以提供所需粘度和纖維素濃度的粘膠溶液。將老化的堿性纖維素通過方塊160，在其 中進行黃原酸化步驟。在方塊160中，將老化的堿性纖維素碎屑加入大桶中，并引入液體二 硫化碳。堿性纖維素碎屑與二硫化碳在約二十至三十攝氏度(20至30°C)的受控溫度下反 應，以形成黃原酸纖維素。在方塊170，在高剪切混合條件下，將黃原酸纖維素在約十五至 二十攝氏度(15至20°C )下溶解于稀釋的苛性鈉(例如，氫氧化鈉(NaOH))溶液中，以形成 通常稱為粘膠的粘性溶液。粘性溶液從方塊170通過至方塊180，在其中使粘膠靜置一段時間以“熟化”。在 熟化過程中，發(fā)生了兩個反應，即，黃原酸鹽基團的重新分配和脫去?？赡娴狞S原酸化反應使一些黃原酸鹽基團還原成纖維素羥基。此外，使二硫化碳(CS2)游離。游離的CS2逸出 或與纖維素鏈的其他部分上的其他羥基反應。這樣，有序的或結(jié)晶區(qū)域逐漸分解并獲得更 完全的溶液。如通常所知的，CS2的失去降低了纖維素的溶解性并在纖維素形成細絲后促 進其再生。在方塊190，將粘膠過濾以除去任何未溶解的材料。過濾后，將粘膠通過至方塊 200，在其中進行脫氣步驟(例如，真空處理)，來除去粘膠中包裹的氣泡，以避免可能在人 造纖維細絲中形成的空隙或弱點。從方塊200，將脫氣的粘膠通過至方塊210，在其中進行擠壓或紡絲步驟，形成粘 膠人造纖維細絲。在方塊210，將粘膠溶液計量通過噴絲頭，進入含有例如硫酸、硫酸鈉和硫 酸鋅的沉降槽中。硫酸酸化(例如，分解)纖維素黃原酸鈉，硫酸鈉給沉降槽提供了高鹽含 量，這在粘膠的快速凝結(jié)中是有用的，而硫酸鋅與黃原酸鈉置換，以形成黃原酸鋅來交聯(lián)纖 維素分子。一旦黃原酸纖維素(粘膠溶液)得到中和和酸化，將發(fā)生人造纖維細絲的快速 凝結(jié)。在方塊220，在拉絲步驟中，將人造纖維細絲拉伸，而纖維素鏈是相對可移動的。拉 伸使得纖維素鏈伸長并且沿纖維軸方向。隨著纖維素鏈變得更平行，形成鏈間氫鍵，并產(chǎn)生 用作紡織纖維所需的人造纖維細絲的特性(例如，光澤、強度、柔軟度和對染料的親和性)。 例如，黃原酸纖維素的同時拉伸和分解緩慢地再生了所需韌性的纖維素并導致纖維內(nèi)更大 的結(jié)晶度面積。在方塊230，通過洗滌除去鹽和其他水溶性雜質(zhì)來純化再生的人造纖維?？梢允褂?幾種常規(guī)的洗滌技術(shù)，例如，最初徹底的洗滌，用硫化鈉的稀釋溶液處理來除去硫雜質(zhì)，漂 白來除去變色(例如，纖維素纖維的遺傳性黃色)并產(chǎn)生均勻的顏色，和最終的洗滌。在方 塊240，通過例如轉(zhuǎn)刀等將純化的人造纖維細絲(通常稱為“落纖”)切成所需的纖維長度 (通常成為“短”纖維)。然后短的人造纖維即可用于所需的應用中。如通常所知的，上述粘性人造纖維形成方法100的步驟可以改變，以給予人造纖 維不同的特征。例如，使用Asahi蒸汽爆炸法(Asahi Chemical Industry Co. Ltd，大阪，日 本)制得高模數(shù)和高韌性人造纖維。在另一種改進的方法中，用由氧化銅和氨組成的混合 物將纖維素原料絡合，以提供銅銨人造纖維。在另一種改進的方法中，通過使用N-甲基嗎 啉N-氧化物(NMMO)作為極性溶劑或懸浮劑，使纖維素原料產(chǎn)生了高韌性人造纖維(例如， Tencel或Lyocell人造纖維)。再另一個改進的方法中，通過使用離子性液體，例如，1_ 丁 基-3-甲基咪唑氯或其他溶劑如氨或硫氰酸銨作為溶解劑或懸浮劑，纖維素原料產(chǎn)生了高 韌性人造纖維。再另一個改進的方法中，加入發(fā)泡劑或空氣，來產(chǎn)生“空洞”人造纖維。如 上所述，各種常規(guī)合成途徑可用于產(chǎn)生人造纖維。即使在用于制備常規(guī)人造纖維的標準粘膠加工方法中，可以引入方法的改變和/ 或添加劑，以合成具有優(yōu)選特性的棉條的人造纖維。例如，加入特定的基于氮和氧的改性 劑，以改變纖維的定向拉伸量。此外，可以引入二甲胺(DMA)，以形成二甲基二硫代氨基甲酸 酯(這是使粘膠改性的有效試劑)。在一個實施方案中，將DMA加入鹽-酸沉降槽中(在圖 1的步驟210)，以產(chǎn)生合適的鋅交聯(lián)水平。本發(fā)明人已經(jīng)認識到這些合成途徑，以上參照圖1所述的粘膠人造纖維形成方 法，提供了優(yōu)選的結(jié)果，這部分是根據(jù)實際的經(jīng)濟和制造的考慮所產(chǎn)生。然而，本發(fā)明人還 認識到使用NMMO和離子性液體作為溶劑提供了優(yōu)選的環(huán)境結(jié)果，因為合成途徑通常使用 溶劑循環(huán)。此外，使用NMMO和離子性液體的合成途徑日益變得更經(jīng)濟，并且提供了用于交聯(lián)和定制人造纖維微結(jié)構(gòu)(例如，分子量和結(jié)晶度)的方式，這些微結(jié)構(gòu)是粘膠合成途徑不 容易提供的。因此，本發(fā)明人已經(jīng)認識到可以使用不同的合成途徑來實現(xiàn)不同棉條應用的需求。本發(fā)明還發(fā)現(xiàn)了上述合成途徑內(nèi)的不同特定合成細節(jié)(例如，時間、溫度、濕度、 壓力設定等)提高了產(chǎn)品性能，并且如本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的，特別是將桉木漿用作纖維素 原料時。例如，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了纖維素原料漿板在苛性鈉中浸泡、干燥、粉碎和預老化 的時間，以及溫度和濕度設定，影響了氧化降解的量，并因此影響了整體的人造纖維平均分 子量。此外，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了用于擠壓、拉伸和卷曲細絲的方法，以及噴絲頭的大小和 形狀影響了所產(chǎn)生人造纖維的形態(tài)、方向和結(jié)晶度。本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)了使用粘膠法和使用 Y"型噴絲頭生產(chǎn)的人造纖維具有高吸收性。圖3-6說明了纖維素化學組成的特定方面以及通過常規(guī)方法制得的人造纖維的 典型特性，例如，通過改變圖1中所示的加工步驟來評價和精煉，以提供適于棉條產(chǎn)品需求 的上等級別的人造纖維。圖3和4說明了已知的纖維素化學組成。如圖3和4中所示的， 纖維素260由重復的D-葡萄糖單體組成，D-葡萄糖是稱為“批喃糖”的六元環(huán)。通過吡喃 環(huán)之一的一個碳和鄰近吡喃環(huán)上的不同碳之間的單個氧原子(縮醛鍵)連接吡喃糖環(huán)。因 為當醇和半縮醛反應以形成乙縮醛時失去水分子，因此將纖維素分子中的葡萄糖單體形成 “脫水葡萄糖”單體。圖3中所示，內(nèi)部脫水葡萄糖單體各自具有三個(3)醇基(例如，-OH 基團)，而長鏈分子的末端脫水葡萄糖單體具有四個(4)醇基?？s醛鍵重要性的一個方面是空間排列。當葡萄糖形成第一個吡喃糖環(huán)時，第一個 環(huán)的一個碳上的羥基可以接近來自任一側(cè)的第二個環(huán)上的羰基，形成不同的立體化學。例 如，在平伏位置具有官能團的一個立體化學中，纖維素的分子鏈沿著直線延伸，使其成為良 好的成纖高聚物。在軸向位置具有鍵合的稍有替換的化學組成中，形成了淀粉分子，其易于 盤繞，而不是延伸。當分子中具有如此多-OH基團時，將預期纖維素是水溶性的。然而并非如此。由 于這些羥基在纖維素鏈上的平伏位置，它們沿著延伸的分子在側(cè)面突出，如圖4的270所示 的。這種布置使得它們可以容易地用于氫鍵結(jié)合。這些強氫鍵產(chǎn)生了纖維素的幾個關(guān)鍵特 性，即1)這些鍵防止固體纖維素被水溶劑滲透，不僅導致失去了在水中的溶解性，而且失 去了在幾乎所有其他溶劑中的溶解性；2)這些鍵導致鏈在高度有序的結(jié)構(gòu)中(例如，晶體 樣結(jié)構(gòu))聚合在一起；3)這些鍵提供了高強度；4)氫鍵還防止纖維素如熱塑性塑料那樣熔 化。但是纖維素不是完全結(jié)晶的。通常，纖維素鏈通常比結(jié)晶區(qū)長。因此，存在有序 (即，結(jié)晶區(qū))和無序(即，非晶區(qū))區(qū)域。在有序性較低的區(qū)域中，鏈更分散并且更容易用 于與其他分子如水的氫鍵結(jié)合。大多數(shù)纖維素的結(jié)構(gòu)，包括人造纖維，可以吸收大量的水。 因此，人造纖維不溶于水中，但容易膨脹。鑒于此，本發(fā)明人已經(jīng)認識到合成使棉條性能為良好級別的人造纖維的關(guān)鍵是需 要纖維素結(jié)構(gòu)的適當“平衡”。例如，人造纖維必須具有足夠的無序性來獲得水基液體如月 經(jīng)的良好吸收性和芯吸作用，同時在人造纖維變濕時保持足夠的晶體結(jié)構(gòu)來維持良好的強 度，并可以在可行的、經(jīng)濟的制造方法中穩(wěn)定地形成。本發(fā)明人已經(jīng)認識到可以遵循各種合 成方針來獲得上述平衡。
如上所述，為了形成纖維，首先將標準纖維素的分子量從木漿(圖5)降至如下水 平，該水平使通過相對小的噴絲頭在技術(shù)上和經(jīng)濟上是可行的。如圖5所示，典型的木漿聚 合度(DP)為約30至超過3000。比較起來，人造纖維的聚合度僅為260。如上關(guān)于制造粘 膠人造纖維的常規(guī)方法100(圖1)所述的，和如下關(guān)于圖2的改良制造方法所述的，幾個步 驟實現(xiàn)了這種分子量降低。首先，選擇合適的原料(在方塊110，310)。其次，因為將木漿在 苛性堿中“浸泡”(在方塊120，320)然后壓制(在方塊130，330)，因此存在一些氧化降解 和堿水解，以將分子量降至加工可接受的水平?？梢栽谌嗽炖w維制造的幾個步驟中控制結(jié)晶度。在每個內(nèi)部脫水葡萄糖環(huán)上存在 三個⑶可用的羥基，但是已知以上的討論，本發(fā)明人認識到難以反應全部(3n+2)的這些 基團，其中η是纖維素聚合度。例如，氫鍵結(jié)合如此強，以致反應對氫鍵的破壞很有限。因 此，在黃原酸化步驟中(方塊160，360)，取代度(DS)通常僅有約十分之七(0.7)，例如，約 百分之七十(70% )的羥基進行了反應。相對容易反應的許多羥基在有序性較低的區(qū)域中。 較高程度的黃原酸取代可以破壞晶體區(qū)。本發(fā)明人已經(jīng)注意到這可以干擾鏈間氫鍵，并在 隨后的步驟中，降低纖維濕韌性和強度。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種改變纖維素微結(jié)構(gòu)的方法，例如，就在黃原酸化反應后 添加相對少量的交聯(lián)劑(至少百分之零點一(0. )或更低)(方塊160，360)，以提供一 定的涉及未取代-OH基團的分子間和分子內(nèi)交聯(lián)。該階段的交聯(lián)水平應當?shù)?，使得可以發(fā) 生隨后的溶解(在方塊170，370)、熟化(在方塊180，380)和過濾(在方塊190，390)步驟。本發(fā)明人已經(jīng)認識到可以加入交聯(lián)劑的另一個步驟是紡絲步驟(例如，方塊210， 410)。例如，Courtaulds North America, Inc. (Mobile, Alabama, USA) ( “Courtau 1 ds，，) 研發(fā)的一種常規(guī)方法在沉降槽中使用了少量的甲醛，以產(chǎn)生稱為W-63的纖維，其具有不平 常的高韌性和模數(shù)(例如，約7-10g/股)?；谶@種技術(shù)，Courtaulds產(chǎn)生了稱為“Tenex” 的紡線。然而，Tenex紡線存在已知的缺陷。例如，纖維太脆，并且存在與從沉降槽回收纖 維相關(guān)的問題。因此，本發(fā)明人已經(jīng)認識到為了實現(xiàn)結(jié)晶度、水吸收、濕強度和纖維成形性 的平衡作用，可以將特定的紡線條件和紡線改良劑如以上列出的那些加入制造方法中(在 方塊210，410)，以影響結(jié)晶度。此外，在拉絲步驟過程中(在方塊220，420)，可以改變拉絲 的速率，以改變細絲的結(jié)晶度。拉伸的程度給予了該階段制得的纖維一定的方向性，因此影 響了的結(jié)晶度。此外，可以將后交聯(lián)劑加入纖維中，例如，已經(jīng)拉出纖維之后(在方塊220，420)或 最終的洗滌步驟之前(在方塊230，430)。本發(fā)明人注意到在這些較后階段(例如，在方塊 420或430)的交聯(lián)可以幫助產(chǎn)生更強硬、更堅韌的纖維，因此產(chǎn)生了用于棉條制造中的更 強硬、更堅韌的網(wǎng)絡。發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)了交聯(lián)劑的選擇對于改良的人造纖維材料的形成是非常重要的因 素。例如，常規(guī)的方法優(yōu)選，出于成本和效益的考慮通常使用甲醛作為交聯(lián)劑。此外，本發(fā) 明人注意到從安全性預期看，在將用于人體中的產(chǎn)品中使用甲醛具有已知的缺陷。因此，本 發(fā)明人贊成使用檸檬酸作為纖維素交聯(lián)劑。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了為了有效地交聯(lián)纖維素， 應當在纖維素分子中(例如，分子內(nèi)交聯(lián))或在鄰近的纖維素分子中(例如，分子間交聯(lián)) 結(jié)合至少兩個羥基。有效的交聯(lián)通常需要交聯(lián)劑對于纖維素是雙功能的(例如，1，3_ 二 氯-2-丙醇)，以用于與兩個羥基的反應。作為單一雙功能交聯(lián)劑的替換，可以使用兩種或
9多種不同分子的混合物來提供有效的雙功能和多功能交聯(lián)。例如，在一個實施方案中，交聯(lián) 劑可以包括乙二醛以及乙二醛衍生的樹脂。在一個實施方案中，環(huán)脲/乙二醛/多元醇縮 合物(例如，由 Sequa Chemicals, Inc.，Chester, SC USA 依據(jù)命名 SUNREZ 700M 銷售的) 提供了多功能交聯(lián)劑。交聯(lián)劑的其他實例是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的。因為鋅鹽通常用于沉降槽中(在 方塊210，410)，因此可以使用涉及硫酸鋅以及相似的二價陽離子和合適陰離子的離子交聯(lián) 劑。其他交聯(lián)劑將包括，但不限于，丁烷四羧酸，環(huán)丁烷四羧酸，四亞甲基雙乙烯脲，四亞甲 基二異氰酸脲，聚合多元酸，如聚甲基丙烯酸，尿或黑素的甲基化衍生物，如二羥甲基二羥 基亞乙基脲，戊二醛，乙二醇雙_(無水偏苯三酸酯)樹脂合成物，和水合乙二醇雙_(無水 偏苯三酸酯)樹脂合成物。本發(fā)明人已經(jīng)認識到用于棉條應用的特定交聯(lián)劑的選擇取決于各種因素。除了本 文中討論的獲得結(jié)晶度/濕強度/吸收性/纖維成形性“平衡”，所用的化學物質(zhì)的選擇取 決于這樣一些其他的因素，例如產(chǎn)品健康和安全性、機構(gòu)批準、產(chǎn)品質(zhì)量；在目標溫度下 足夠高的反應速率，不利副反應的傾向、制造問題、特定交聯(lián)劑的原料成本等。本發(fā)明人已經(jīng)認識到在纖維素的結(jié)晶部分而不是非結(jié)晶部分中，很可能發(fā)生至更 高程度的交聯(lián)。明顯地看到了這種結(jié)果，是由于鏈堆砌密度更高，微晶中的聚合物片段更接 近地在一起。因此，結(jié)晶度和交聯(lián)的相互作用得到了預期。本發(fā)明人已經(jīng)認識到這樣的相 互作用影響了關(guān)鍵的聚合物特性，如棉條性能。本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)了除了交聯(lián)劑的選擇外，所用的交聯(lián)劑量也是相關(guān)的。例如，本發(fā) 明人發(fā)現(xiàn)了所用的交聯(lián)劑量可能取決于所需的交聯(lián)程度、交聯(lián)反應的效率和所需的交聯(lián)之 間的分子量，這些因素將產(chǎn)生從反應獲得的提高的濕膨脹和提高的棉條特性。本發(fā)明人還 發(fā)現(xiàn)了所用的交聯(lián)劑水平為待處理的纖維素總量的約百分之零點零零一(0.001%)的至 約百分之二十(20%)的量。在一個實施方案中，交聯(lián)劑將以纖維素纖維的總重約百分之五 (5%)的含量存在。關(guān)于交聯(lián)反應的效率，本發(fā)明人已經(jīng)確定了，與大部分化學反應一樣， 對于特定的目標化學反應存在最佳溫度。在許多情況中，交聯(lián)反應在相同的溫度下進行地 相當快，在該溫度下人造纖維通常在參照圖1的常規(guī)方法100所列的步驟中得到加工。在其 他情況中，理想的是加入催化劑以促進通過自由基方式或通過氧化_還原反應的反應。催 化劑的一般實例包括，例如，過氧化物、高氯酸鹽、過硫酸鹽和/或次磷酸鹽。在本發(fā)明的另一個方面中，本發(fā)明人選擇性地將交聯(lián)反應引入了人造纖維合成方 法中。改良的粘性人造纖維形成方法300顯示于圖2中，并且與上述圖1的粘性人造纖維 形成方法相似，其中改良形成方法300具有前綴“3”和“4”參照數(shù)字的相似步驟各自對應 于圖1的常規(guī)人造纖維形成方法100的前綴“1”和“2”的步驟。如圖2中所示，可以在早 期引入交聯(lián)反應，例如，在粘膠“熟化”反應中(例如，在圖2的方塊380)或在將溶劑或漿 劑(例如，ΝΜΜ0)引入粉碎的木漿碎片中的過程中(例如，在圖2的方塊340)?；蛘?，可以 在粘性反應之后進行交聯(lián)，如，例如，在已經(jīng)很大程度上形成降解的人造纖維纖維素后(例 如，在圖2的方塊410)交聯(lián)。還可以對產(chǎn)生、凝結(jié)纖維細絲、完成的纖維落纖、從完成人造 纖維切割的人造纖維或經(jīng)過梳毛機梳理過的由人造纖維制成網(wǎng)絡使用交聯(lián)反應。此外，使用濕和干交聯(lián)反應在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。當纖維素是崩解狀態(tài)時，進行干 交聯(lián)，崩解狀態(tài)基本上是沒水和濕氣的(例如，在圖2的方塊330的壓制步驟內(nèi))?？梢允褂门蛎浕虺睗駹顟B(tài)的纖維素進行濕交聯(lián)。在一個實施方案中，在網(wǎng)絡形成之前，對完成的但 膨脹的短纖維進行交聯(lián)處理(例如，在圖2的方塊440的切割后)。以這種方式，未使用過 的交聯(lián)劑可以分散在合適的溶劑中，在烤箱或相似的容器中的高溫下處理，例如，在約一百 攝氏度(100°C )下持續(xù)一(1)小時，以完成交聯(lián)反應，并最佳地提高濕膨脹特性。在網(wǎng)絡形 成和棉條形成之前，用水洗掉交聯(lián)劑、交聯(lián)催化劑(如果有的話)和極性溶劑，并徹底干燥。改變用于加速交聯(lián)反應的交聯(lián)催化劑的含量和類型也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。除 了以上列出的那些，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了優(yōu)選的纖維素交聯(lián)催化劑包括，例如氯化鎂或 硝酸鎂；氯化鋅、硝酸鋅或氟硼酸鋅；乳酸、酒石酸或鹽酸；硫酸銨或磷酸銨；或鹽酸胺。 在一個實施方案中，交聯(lián)催化劑水平為待處理的纖維素纖維的總重的百分之零點零零一 (0. 001% )至約百分之十(10% )的重量。然而，應當認識到，在交聯(lián)反應中引入交聯(lián)催化 劑不是必需的步驟。因此，不使用交聯(lián)催化劑進行交聯(lián)反應在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了以上作為交聯(lián)反應一部分使用的一種或多種成分在用于棉 條產(chǎn)品內(nèi)時提供了間接的優(yōu)點。例如，如甘油單月桂酸酯、山梨聚糖單月桂酸酯(吐溫20)、 月桂基硫酸鈉、磺基琥珀酸二辛酯鈉、油酸鉀和其他表面活性劑這樣的成分提供了抗菌作 用。這些成分在幫助纖維整理中也是有益的，因為這些成分具有表面活性特性，這影響了纖 維表面特性、相互作用，并因此影響了月經(jīng)的吸收。此外，如這些成分的表面活性劑可以用 于提高纖維素的吸濕性，并因此促進取代以及交聯(lián)反應。最終，這些相同的成分促進了纖 維_纖維摩擦力和內(nèi)聚力，這最后有助于纖維有效地加工成網(wǎng)絡。如圖2中所示，在方塊450，使用后交聯(lián)在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，通過化學或熱液處 理來進一步提高纖維的強度。以下將進一步描述后交聯(lián)。應當認識到上述對人造纖維合成方法的改進提供了多個可以通過產(chǎn)品生產(chǎn)者來 轉(zhuǎn)變和調(diào)節(jié)的因素或“杠桿”，以獲得所需的用于特定棉條應用的人造纖維特性的“平衡”。 如上所述，為了最大化不同類型的棉條性能，需要不同的人造纖維特性。例如，額定“輕”和 /或“常規(guī)”吸收性的棉條包括具有較低吸收性、較低交聯(lián)密度和較高結(jié)晶度的人造纖維。 因此，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了通過延長在圖2的方塊420進行的拉絲步驟的持續(xù)時間，將纖維 素鏈拉長，并形成鏈間氫鍵，來提供人造纖維內(nèi)更大的結(jié)晶度面積，并因此提供更傾向于輕 和常規(guī)吸收性應用定制的人造纖維。額定“優(yōu)等”和/或“優(yōu)等加”吸收性的棉條包括具有 每克syngyna吸收性相對更高克數(shù)、相對更高交聯(lián)密度和更大無定形聚合物部分的人造纖 維。如上所述，在本發(fā)明的一個方面中，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了通過調(diào)節(jié)上述的各個因 素，可以控制人造纖維合成方法內(nèi)的相互作用，優(yōu)化改良的合成方法，并作為結(jié)果，提供了 用于棉條填絮中的改良人造纖維。本發(fā)明人已經(jīng)確定了優(yōu)化的能形成具有多種所需特性的 人造纖維合成方法。例如，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了通過調(diào)節(jié)一個或多個上述因素，可以將合成 方法定向來提高棉條吸收能力和芯吸作用速率，提高纖維物理特性(例如，聚合微結(jié)構(gòu)，包 括結(jié)晶度、分子量分布，和降低未反應雜質(zhì)和副產(chǎn)物的水平)和纖維表面特性。在一個實施方案中，如本文中所述的，以新的方式使用常規(guī)測試分析和方法，來測 定本發(fā)明改良人造纖維制備方法300的關(guān)鍵屬性。例如，為了測定不同條件下處理樣品的 結(jié)晶度，將樣品放入分析X-射線衍射計的室內(nèi)，并使用合適水平的X-射線能量和強度掃描 足夠長的時間，以獲得信號。纖維素的X-射線衍射照片顯示了結(jié)晶部分特征性的常規(guī)圖樣，和無定形材料特征性的擴散暈。除了 X-射線方法以外，密度方法、NMR、紅外吸收和其他 方法也可以用于推斷結(jié)晶度。相似地，可以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方法來測定吸收性。對于測定吸收性，存在標準方 法，例如，INDA 測試方法 IST10. 1(5) ,“Standard Test Method for Absorbency Time, AbsorbencyCapacity，and Wicking Rate，”(吸收時間、吸收能力和芯吸作用速率的標準 測試方法)，Association of the Nonwoven Fabrics Industry, Cary, NC, 1995。對于 棉條，還存在 FDA-標準 Syngyna 測試方法(Federal Register, Volume 54，Number 206， pp. 43773-43774)。此外，對于纖維韌性(干或濕強度)，存在各種測試方法。例如，ASTM D 2256_95a， "StandardTest Method for Tensile Properties of Yarns by the Single Strand Method, ” (通過單鏈方法用于絲線拉伸性能的標準測試方法)，是一種這樣的標準測試方 法°可以使用例如在 Instron (825University Ave,Norwood,ΜΑ,U. S. Α. -,www, instron. com) 可獲得的儀器來進行這種和相似的測試方法。圖6顯示了對各種人造纖維級別作為韌性對 伸長率的曲線的結(jié)果。本發(fā)明的纖維呈現(xiàn)出通常高于常規(guī)人造纖維的濕強度，但沒有和一 些其他級別一樣高，例如，對于本發(fā)明的人造纖維，百分之五(5% )延伸下的濕韌性將是約 零點五克(0. 5)/旦尼爾，如圖6的500所示的。動態(tài)力學分析方法可用于評價呈現(xiàn)出彈性(固體-樣)和無彈性(液體-樣)特 性的交聯(lián)聚合物的機械特性。這樣的粘彈性方法通常用于評價聚合物交聯(lián)的程度。此外，凝膠滲透色譜法(CPC)、溶液粘度、高壓液相色譜(HPLC)和其他標準分析方 法，如氣相色譜、簡單滴定和溶解性測定可以用于分析本發(fā)明的分子特征。前兩個分析方法 可用于測定纖維素分子量；而之后的方法用于測定在本文中所述的各種交聯(lián)反應過程中自 身存在的未反應小分子物質(zhì)的濃度。本發(fā)明人分析了各種示例性纖維來說明本發(fā)明的各種特征。在以下提供的實施例 中，將處理施用于粘膠人造纖維，如例如，由Kelheim Fibres,Ltd.，Kelheim，德國依據(jù)商標 GALAXY銷售的Kelheim Multilobal纖維。將化學和/或熱液處理施用于粘膠人造纖維。粘膠人造纖維的高溫濕處理用于高溫濕處理(熱液處理)的程序預處理-首先在約二十三攝氏度(23°C )的室溫下用蒸餾水將粘膠人造纖維洗滌 三⑶次，以除去任何潤滑劑(纖維整理劑)。然后通過壓制并放入在約六十攝氏度(60°C ) 的真空電爐中過夜將纖維干燥。高溫濕處理(HTWT)-在實施方案中，使用約九十至約一百五十攝氏度(90至 150°C )的溫度范圍。在另一個實施方案中，使用了約一百至約一百二十四攝氏度(100至 124°C )的溫度范圍用于高溫濕處理。每個包括以下步驟。1.在高壓鍋中，將約一千毫升(IOOOml)水浴預熱至約一百攝氏度(100°C )的溫度。2.將二十克(20g)粘膠人造纖維浸沒在水浴中。然后將高壓鍋立即密封。監(jiān)控水 浴溫度。當溫度達到目標溫度時，啟動秒表。3.將纖維樣品保持在設定溫度水平下，持續(xù)所需的時間。4.然后，釋放高壓鍋的壓力，取出纖維樣品，然后浸沒在約二十三攝氏度(23°C )下一千毫升(1000ml)的蒸餾水水浴中，持續(xù)約五(5)分鐘。5.此后，通過將纖維樣品壓制并放入在約六十攝氏度(60°C )的真空電爐中過夜 進行干燥。注意需要一些時間加熱至所需的目標溫度。時間值為約十五至約四十(15-40) 分鐘來加熱至目標溫度，這在以下提供的實施例中為約一百零八攝氏度至約一百二十四攝 氏度(108°C -124°C )。重復上述程序直至制得用于評價的所需含量的纖維樣品。在一個實施方案中，所 需的纖維樣品含量為約一百(100)克。用于化學交聯(lián)處理(CCT)的程序預處理首先在約二十三攝氏度(23°C )的室溫下用蒸餾水將粘膠人造纖維洗滌三(3)次， 以除去任何纖維整理劑，即潤滑劑。然后通過壓制并放入在約六十攝氏度(60°C )的真空電 爐中過夜將纖維干燥。將預處理過的人造纖維用于樣品制備?；瘜W交聯(lián)處理對于粘膠人造纖維的化學交聯(lián)處理(CCT)研究了六個不同的交聯(lián)化學劑系統(tǒng)。以 下描述了使用每個交聯(lián)劑系統(tǒng)的CCT程序。多聚羧酸將多聚羧酸，如例如，1,2,3,4- 丁烷四羧酸和檸檬酸用作交聯(lián)劑，在催化劑的存在 下與纖維素羥基發(fā)生酯化反應。A. 1，2，3，4-丁烷四羧酸交聯(lián)系統(tǒng)交聯(lián)劑1，2，3，4-丁烷四羧酸(BTCA)催化劑次磷酸鈉單水合物NaH2PO2 · H2OB.檸檬酸交聯(lián)系統(tǒng)交聯(lián)劑檸檬酸(CA) 催化劑次磷酸鈉單水合物NaH2PO2 · H2O用于小試驗的程序1.在室溫下，將十一克(Ilg)人造纖維浸入約二百二十毫升(220ml)含有1，2，3， 4_ 丁烷四羧酸或檸檬酸(約百分之一至五重量(1至5wt%)，基于人造纖維的重量)和約 百分之一至五重量(1至5wt% )的次磷酸鈉的水溶液中，持續(xù)約十分鐘(IOmin)。2.在約十分鐘后(lOmin)，將纖維壓制以除去大部分液體，然后在真空電爐中約 五十至六十攝氏度(50-60°C )下干燥，至含有所需液體含量的水平，例如，約百分之二十五 重量(25wt% )或約百分之五十重量(50wt% )，基于干纖維重量。3.然后，將纖維在約一百六十五至約一百七十攝氏度(165至170°C )下固化，持 續(xù)約兩分鐘(2min)。4.用蒸餾水將固化的纖維洗滌三(3)次，以除去未反應的交聯(lián)劑和催化劑。在每 次洗滌，在約兩百二十毫升(220ml)的蒸餾水中將固化的纖維洗滌約五分鐘(5min)。一旦 洗滌后，將纖維在約六十攝氏度(60°C )溫度的真空電爐中完全干燥。
二甲基二羥基亞乙基脲交聯(lián)系統(tǒng)交聯(lián)劑改良的無甲醛試劑-二甲基二羥基亞乙基脲(DMDHEU)催化劑=MgCl2用于小試驗的程序1.在室溫下，將約十一克(Ilg)人造纖維浸沒在約兩百二十毫升(220ml)含有 DMDHEU(百分之一至五重量(1至5wt% )，基于人造纖維的重量)和百分之一至五重量(1 至5wt% )MgCl2的水溶液中，持續(xù)約十分鐘(IOmin)。2.在約十分鐘(IOmin)后，將纖維壓制以除去大部分液體，然后在約五十至六十 攝氏度(50-60°C)溫度的真空電爐中干燥，至含有所需液體量的水平，例如，約百分之 二十五或五十重量(25或50wt% )，基于干纖維重量。3.然后，將纖維在約一百六十五至約一百七十攝氏度(165-170°C )下固化，持續(xù) 約兩分鐘(2min)。4.用蒸餾水將固化的纖維洗滌三(3)次，以除去未反應的交聯(lián)劑和催化劑。每次 洗滌，在約兩百二十毫升(220ml)的蒸餾水中將固化的纖維洗滌約五分鐘(5min)。一旦洗 滌后，將纖維在約六十攝氏度(60°C)的真空電爐中完全干燥。2，4-二氯-6-羥基-1，3，5-三嗪交聯(lián)系統(tǒng)交聯(lián)劑2，4-二氯-6-羥基-1，3，5-三嗪(DCH-三嗪)催化劑=NaHCO3 (用于pH調(diào)節(jié))作為最初的步驟，通過將氰尿酰氯與NaOH在低溫下反應來制備水溶性DCH-三嗪 鈉鹽。用于小試驗的程序在室溫下，將約十一克(Ilg)人造纖維浸沒在約兩百二十毫升(220ml)含有 DCH-三嗪鈉鹽(百分之一至五重量(1至5wt% )，基于人造纖維的重量)和百分之一至五 重量(1至5wt% )NaHCO3的水溶液中，持續(xù)約十分鐘(IOmin)。在約十分鐘(IOmin)后，將纖維壓制以除去大部分液體，然后在約五十至六十攝 氏度(50-60°C )溫度的真空電爐中干燥，至含有所需液體量的水平，例如，約百分之二十五 或五十重量(25或50wt%)，基于干纖維重量。然后，將纖維在約一百六十五至約一百五十至約一百六十攝氏度(150至160°C ) 下固化，持續(xù)約兩分鐘(2min)。用約兩百二十毫升(220ml)的百分之二重量(2wt% )醋酸將固化的纖維中和。用蒸餾水將固化的纖維洗滌三(3)次，以除去未反應的交聯(lián)劑和催化劑。每次洗 滌，在約兩百二十毫升(220ml)的蒸餾水中將固化的纖維洗滌約五分鐘(5min)。一旦洗滌 后，將纖維在約六十攝氏度(60°C )溫度的真空電爐中完全干燥。乙二醛/乙二醛衍生物樹脂交聯(lián)系統(tǒng)交聯(lián)劑乙二醛和乙二醛衍生物樹脂催化劑=MgCl2
乙二醛樹脂制備通過將乙二醛、環(huán)脲和多元醇反應來制備環(huán)脲/乙二醛/多元醇縮合物(乙二醛 樹脂)。詳細的程序如下所述。向約一升的燒瓶中，加入六十(60)份(1.0摩爾)脲、七十五(75)份水、七十五 (75)份1，4_ 二惡烷、六十(60)份(1.0摩爾)含水甲醛和七十二(72)份(1.0摩爾)異丁 醛。將反應混合物攪拌并在約五十攝氏度(50°C )下加熱約兩(2)小時。加入催化量的酸后，在其回流溫度下將反應混合物加熱約六(6)小時。產(chǎn)品是含 有4-羥基-5，5- 二甲基四羥基嘧啶-2-酮的澄清溶液。本發(fā)明人通過IR光譜學證實了這 點，鑒定3300cm-l下的峰是NH或OH部分，1660cm-l的為C = 0,1075cm-1的為C-0。在約七十攝氏度(70°C)的溫度下，用一百五十(150)份(1.08摩爾)百分之四十 (40% )乙二醛和三十二(32)份(0. 4摩爾)丙二醇加熱上述產(chǎn)物約四(4)小時，以形成環(huán) 脲/乙二醛/多元醇縮合物(乙二醛樹脂)。用于小試驗的程序1.在室溫下，將約十一克(Ilg)人造纖維浸沒在約兩百二十毫升(220ml)含有乙 二醛(百分之一至五重量(1至5wt%)，基于人造纖維的重量)和(百分之一至五重量(1 至5wt% )，基于人造纖維的重量)乙二醛樹脂和百分之一至五重量(1至5wt% )的MgCl2 水溶液中，持續(xù)約十分鐘(IOmin)。2.在約十分鐘(IOmin)后，將纖維壓制以除去大部分液體，然后在約五十至六十 攝氏度(50-60°C)溫度的真空電爐中干燥，至含有所需液體量的水平，例如，約百分之 二十五或五十重量(25或50wt% )，基于干纖維重量。3.然后，將纖維在約一百六十攝氏度(160°C )下固化，持續(xù)約兩分鐘(2min)。4.用蒸餾水將固化的纖維洗滌三(3)次，以除去未反應的交聯(lián)劑和催化劑。每次 洗滌，在約兩百二十毫升(220ml)的蒸餾水中將固化的纖維洗滌約五分鐘(5min)。一旦洗 滌后，然后將纖維在約六十攝氏度(60°C )溫度的真空電爐中完全干燥。乙二醇-二縮水甘油醚(EDGE)交聯(lián)系統(tǒng)交聯(lián)劑乙二醇-二縮水甘油醚(EDGE)催化劑NaOH1.在約四十攝氏度(40°C )下，將約十一克(Ilg)人造纖維浸沒在約兩百二十毫 升(220ml)含有EDGE (百分之一至七重量(1至7wt% )，基于人造纖維的重量)和百分之 一至二重量(1至2wt% )NaOH的水溶液中，持續(xù)約四至六(4_6hrs)。2.用蒸餾水將處理過的纖維洗滌三(3)次，以除去未反應的交聯(lián)劑和催化劑。每 次洗滌后，在約兩百二十毫升(220ml)的蒸餾水中將固化的纖維洗滌約五分鐘(5min)。一 旦洗滌后，將纖維在約六十攝氏度(60°C )溫度的真空電爐中完全干燥。在以上所述的所有CCT制備中，重復程序以獲得足夠的用于評價的處理過的纖 維，通常這為約一百(100)克。用于評價交聯(lián)人造纖維的程序通常相對于合適的對照(通常為未處理的Kelheim Galaxy纖維)來檢查已經(jīng)通 過各種處理通過化學或熱液交聯(lián)的Multilobal纖維(Kelheim纖維)。本發(fā)明人使用“裝袋填絮”測試方法，使用特殊的無紡袋，評價了纖維。以下描述了制備這些無紡袋的程序。
對于每個實施例，對于每個“單元”，例如，每個等份的熱液或化學交聯(lián)的人造纖維 或纖維的對照樣品，通常通過以下所述的方法制得約二十五(25)個裝袋的棉條。
用于制備裝袋棉條的程序1.獲得足夠數(shù)量的袋子來封裝松散的人造纖維。2.獲得足夠數(shù)量的商業(yè)棉條，例如，GENTLE GLIDE超白施用器(圓筒和柱塞)以 及充足供應的標準線(gentle glide 是 Playtex Products, Inc.，Shelton, CT, USA 的注冊 商標)。此外，將待測試的纖維樣品收集在一起。3.收集一批標準multiobal纖維作為對照樣品。4.用以上的袋子和纖維，通常幾個“單元”同時進行，每個單元大約有二十五加 (25+)個棉條。命令操作者使用橡膠手套來操作纖維。對于每個單元5.將至少二十五加(25+)等份的2. 7+/-0. 1克的選定(吸收性)纖維變型稱重 至容器中，例如，鋁松餅罐。例如，在一個系列中，稱重每單元二十五加(25+)的重量至八個 (8)不同單元的等份(“絨毛球”)，使得總共約兩百個(200)估量。6.對于這些等份中的每一個，設立Haimi HP模擬器，用于形成優(yōu)等的棉條。以下 提供了使用該模擬器從無紡網(wǎng)絡形成的標準操作。這些說明提供了機器安裝和一般操作順 序的一個實例。以下的步驟7-19是用于從纖維形成裝袋的棉條。7.使用預先稱出的毛絨球，通過將少量的毛絨球推入HP模擬器的轉(zhuǎn)移口，直至整 個毛絨球在轉(zhuǎn)移口中來形成毛絨球，其直徑約為0. 527英寸。8.然后將毛絨球轉(zhuǎn)移至熱爐管中，在約二百六十華氏度(260° F，127°C)下預熱。 爐管直徑為約0. 495英寸。9.按照本領(lǐng)域通常所知的，將熱爐管在Domer上壓制。然后重新放置填絮。加 熱過的“圓頂”固定裝置回轉(zhuǎn)，使得固定裝置的平軸狀后端實際上壓在爐管中的填絮上。 氣缸末端的推動器上具有兩個隔板一個約半英寸(0. 5in.)，另一個約十六分之三英寸 (0. 187in)。10.然后將爐管中溫熱的棉絮放入約五百二十五華氏度(525° F，274°C )的輸送 爐中，速度為約三十六點五(36.5)英寸/分鐘。輸送爐通常是本領(lǐng)域已知的。11.然后將熱爐管放回Haimi HP模擬器。12.放置具有約二至約二又四分之一英寸(2-2. 5in.)長的合適的無紡袋，把里面 翻到外面，套在“顛倒”的冷爐管的末端(直徑0.531”)。因為沒有預熱過，這第二個冷爐 管是“冷”的。將冷爐管放在HP模擬器的中轉(zhuǎn)臺上。13.從熱爐管中取出填絮，并將爐管放回溫熱爐中，溫熱爐維持在約二百六十華氏 度(260° F，127°C)的溫度。14.然后將熱成型的填絮放入轉(zhuǎn)移口中。然后通過袋子轉(zhuǎn)移至冷爐管中。這將把 袋子和填絮推入冷爐管中。15.將裝袋的填絮從冷爐管中轉(zhuǎn)移至穿線鏈中，袋子的開口端在鏈節(jié)的“架線”端。16.然后線將穿過填絮的底部。17.然后將袋子過多的開口部分折到中間。
18.將平的袋子端折至填絮末端。然后系結(jié)，以確保把填絮串起來。19.然后使用氣缸壓力，將成型的、串起來的填絮轉(zhuǎn)移至super GENTLE GLIDE white施放器中。20.重復步驟5-19足夠的次數(shù)，以制得二十五加(25+)個棉條，用于目標單元。然 后，將棉條放入大的聚乙烯袋中，用于每個單元。然后用特別的單元號將每個袋子做上標 記，包括用于特性單元的所用纖維處理的簡短描述(如果有的話)。進行兩個測試來證明本發(fā)明的各個方面，標準Syngyna測試用于吸收性和水分測 試。以下提供了用于Syngyna測試的程序。使用Mettler-Toledo Halogen分析儀，型號 No. MR-73，進行水分測試，例如，干燥時的水分損耗。對于每個樣品，通常進行三至五個重復 的水分分析。以上所述的裝袋填絮形成測試中所用的袋子的制備以下的描述列出了制備用于評價少量不同纖維的無紡袋的示例性方法。使用四種 不同的無紡材料來制備本文所述實驗中的袋子。盡管，本發(fā)明人沒有觀察到由于使用不同 類型的袋子獲得的結(jié)果有任何差異。用于本文所述許多實施例中的無紡材料是“cover stock”型無紡材料，在下表中 命名為 “PGI-1”，其是由 PGKChicopee, AR)作為 BiCo#4139 銷售的 0. 5oz. /sq. yd.材料。 使用了在略低的基礎(chǔ)重量下制備的PGI無紡網(wǎng)絡的變型，在下表中標記為“PGI-2”，其是 0. 4oz. /平方碼材料。此外，一些標記為“BDK”的無紡袋從購自BDK Nonwovens (NC, USA)的 型號1014，R-73763的材料制得。最后，一些袋子使用紡粘聚乙烯/聚酯熱密封無紡混合物 制得，在下表中標記為"HDK”，16gsm，獲自 HDK Industries, Inc. (Rogersville, TN USA)。切割1.應當將coverstock切割成合適的大小。應當使用自動化切割機，如，例如， Sur-Size 切割機，型號#SS_6/JS/SP，獲自Azco Corp.，NJ,將合適的coverstock無紡樣品 (以上所述的三種中的一種)進行切割。如本文中所述，在一個實施方案中，cover stock 的優(yōu)選大小為約五英寸乘以約三又四分之三英寸(5.0”X3. 75”)無紡片。袋子制備2.設立專門的固定裝置用于將袋子密封。將密封固定裝置設定在兩百九十六華氏 度(296° F，147°C)，停留時間為約5. 1秒。空氣和真空線應當放入正確位置，并且目標溫 度達到+/_兩華氏度(2° F，1°C)。然后如下所述將cover stock圍繞加熱過的水平真空 心軸進行包裝。3.利用輪軸環(huán)將水平的真空心軸人工旋轉(zhuǎn)，直至一組雙排真空孔位于預定的位 置，如，例如，在“上死點”(例如，在12點鐘的位置)。4.將預先切割的cover stock 600片放在真空心軸610上，如圖7中所示。5.將cover stock 600圍繞真空心軸進行人工包裝，直至拖尾切割邊緣重疊于開 始邊緣有約四分之一英寸(0. 25in)。6.握住輪軸環(huán)620，將真空心軸610順時針旋轉(zhuǎn)朝向熔接棒約九十度(90° )直至 其卡入正確的位置。重疊的接縫現(xiàn)在將面對熔接棒。7.用手使真空心軸610離開位置，按壓控制面板上的“開始”按鈕，以開動熔接棒。8.在約5. 1秒后，熔接棒縮回，并且通過將其從真空心軸滑出，來取出密封的圓柱形 coverstock 管。9.取出cover stock圓柱形管后，觀察密封的重疊接縫，使其確保已經(jīng)形成了統(tǒng)
一的結(jié)合/密封。10.使用這種專門的固定裝置，從步驟1切割的cover stock片制得足夠數(shù)量的這 樣的袋子。11.使用以上程序中形成的袋子用于裝袋的填絮。使用HP模擬器制備棉條的標準程序1.基于測試請求中列出的填絮類型安裝以下單獨的局部零件部分(參見以上的 說明)。局部零件部分包括，例如，槽紋錘710 (按照需要增加墊片)，固體錘(按照需要增 加墊片)，成型口 730，成型鏈740，輸出噴嘴750，爐管760和穿線鏈770。圖8說明了使用 HP模擬器700的這些局部零件部分的詳細設立。更特別地，圖8說明了通過以上所示程序 形成折疊棉條中所用的管線布置。在模擬器700中，使用槽紋錘710將交叉墊填絮錘入成 型鏈740中。然后，將其噴射至用于穿線的穿線管770之前，固體錘720將折疊的填絮傳送 至加熱的爐管760中。應當認識到根據(jù)特定的棉條需要怎樣的大小和怎樣的吸收范圍來選 擇各種錘和管道的合適大小。在一個實施方案中，使用了 0.25”槽紋錘(具有3mm墊片)， 0. 374”固體錘720 (無墊片)，0· 618”成型口 730,0. 621”成型鏈740,0. 527”輸出噴嘴750， 0. 495”爐管760，和0. 539”穿線鏈770來制備本發(fā)明中所述的棉條。2.首先，通過使用，例如，Rando織網(wǎng)機(Rando Machines, NY)制得無紡網(wǎng)。使用 針刺機器來形成合適的無紡網(wǎng)并將其結(jié)合在一起。進行切割和纏繞來形成網(wǎng)絡筒。網(wǎng)全部 在織網(wǎng)機中制得，通過調(diào)節(jié)Rando機器中的空氣-比-纖維的比例，以獲得所需的網(wǎng)密度。 通常，例如，網(wǎng)密度為約300gsm。然后，使用自動化切割機，如以上的袋子制備說明的步驟1 中所述的，將網(wǎng)片切成合適的大小。例如，通常切成兩英寸乘以四英寸(2inX4in)。3. 一旦切好網(wǎng)片，將交叉墊接頭處(2個網(wǎng)片或襯墊)放在模擬器的工作平臺上。 襯墊應當彼此相等地居中，以形成對稱的交叉樣式。4.將接頭處在模擬器700右側(cè)的槽紋錘710下居中。5.確保成型鏈740位于相對機械止塞的右側(cè)。成型鏈740應當位于成型口 730 下。6.同時將每個手的一個手指放在左邊和右邊的“壓力操縱開關(guān)”。在整個循環(huán)過 程中持續(xù)控制這些開關(guān)。機器將啟動，并且兩個開關(guān)一施加壓力錘就下降。7.在循環(huán)結(jié)束時將兩只手從壓力開關(guān)移開。這是槽紋錘710回到完全開始位置的
點ο8.使用已經(jīng)插入成型鏈740的填絮，并停止機器，操作者應當將成型鏈740回轉(zhuǎn) 至左側(cè)，直至對著左側(cè)機械止塞。成型鏈740現(xiàn)在必須直接位于輸出噴嘴750上和固體錘 720 下。9.將合適大小的“預熱”爐管760直接置于輸出噴嘴750的口下。安裝彈性爐管 定位臂。在填絮插入循環(huán)過程中，加熱的爐管760應當完全插入否則機器將嚴重堵塞。10.再一次，同時將每個手的一個手指放在左邊和右邊的“壓力操縱開關(guān)”。在整 個循環(huán)過程中持續(xù)控制這些開關(guān)。機器將啟動，并且兩個開關(guān)一施加壓力錘就下降。11.在循環(huán)結(jié)束時將兩只手從壓力開關(guān)移開，這是固體錘720回到完全開始位置的點。12.松開爐管定位臂。13.使用手套，移開爐管760。在該點，爐管760內(nèi)部現(xiàn)在已經(jīng)形成了 “未愈合的”填絮。14.任選，使用專用的錐形/隆起工具使填絮成型，并使其逐漸變細，來減小填絮 插入端的直徑。通過空氣起動具有特殊形狀的模制末端的真空心軸來進行這一過程。15.將內(nèi)部帶有填絮的爐管760放于固化爐輸送帶上。16.然后將填絮從爐管760噴出，進入合適大小的穿線鏈管770。使用鉤針，將線 連接填絮，然后系個結(jié)，以穩(wěn)固線連接在填絮上，取出針。然后將填絮從穿線鏈管770中取 出。使用氣動錘加入合適大小的棉條施放器中。17.最后，將施放器瓣加熱以封鎖施放器桶(施放器的頂部)。18.對于每個待制備的棉條重復步驟2至17。Syngyna測試方法(吸收能力)根據(jù)Federal Register Part 801，8Ol. 43 中列出的標準 FDA Syngyna 能力進行 測試。用橡皮筋將具有17_30MPa抗張強度的未潤滑保險套連接玻璃室的大端，并使用 光滑的完整的棒推至小端。拉著保險套直至除去全部松弛部分。切去保險套的尖端，并將 保險套的剩余端拉伸套在管的末端并用橡皮筋保護。將預稱重的棉條(至最接近0.01克) 置于保險套膜內(nèi)，使得棉條的重心在室的中心。將輸液針(14規(guī)格)插入通過由保險套尖 端形成的隔膜，直至其接觸棉條的末端。用從溫控水浴泵出的水填滿外室，以維持二十七攝 氏度(27°C )加或減一⑴攝氏度的平均溫度。水返回至水浴。然后將Syngyna 流體(10 克氯化鈉，0. 5 克 Certif ied Reagent Acid Fuchsin，用 蒸餾水稀釋至1，000毫升)以約五十(50)毫升/小時的速率泵過輸液針。當棉條飽和并 且第一滴流體流出裝置時，測試終止。如果在棉條飽和之前在保險套折疊中檢測到流體，中 止測試。然后將水排出并取出棉條，立即稱重至最接近0.01克。通過從濕的最終重量中減 去其干重來測定棉條的吸收能力。在十個(10)個測試后或在測試中使用保險套那天結(jié)束 時(根據(jù)哪個在先)，更換保險套。結(jié)果以下的表1提供了進行來說明本發(fā)明各個方面的實施例列表。實施例包括人造纖 維(特別是multilobal人造纖維)的后交聯(lián)。如所看到的，運行了幾種對照樣品用于比較目的，對照樣品使用標準的，例如，未 處理的、未交聯(lián)的纖維。因為使用了各種無紡袋，所以對照樣品也包括在內(nèi)。幾種實施例顯 示使用各種條件對纖維進行了熱液處理。對于這些實施例，提供了詳述，以及短名，在隨后 的數(shù)據(jù)表中用于參考。上面已經(jīng)列出了熱液和化學交聯(lián)方案。表中列出的各種處理對應于 以上列出的特定方案。表1.實施例的描述。(用Care比較實施例標記的那些)。實施例 ID交聯(lián)類型 (短名 )交聯(lián)劑水平 或熱液條件所用的 無紡袋完整的描述C1對照NAHDK袋中的Kelheim ML對照纖維C2對照NAHDK袋中的Kelheim ML對照纖維C3對照NABDK袋中的Kelheim ML對照纖維C4對照NAHDK袋中的Kelheim ML對照纖維C5對照NAPGM袋中的Kelheim ML對照纖維C6對照NAPGI-2袋中的Kelheim ML對照纖維E1HT100 deg/60 minBDK熱液處理，100攝氏度，60分鐘E2HT108 deg/60 minHDK熱液處理，108攝氏度，60分鐘E3HT116 deg/45 minPGM熱液處理，116攝氏度，45分鐘E4HT116 deg/45 minBDK熱液處理，116攝氏度，45分鐘E5HT116 deg/45 minPGI-1熱液處理，116攝氏度，45分鐘E6HT116 deg/45 minPGI-2熱液處理，116攝氏度，45分鐘E7HT116 deg/45 minBDK熱液處理，116攝氏度，45分鐘E8HT116 deg/45 minHDK熱液處理，116攝氏度，45分鐘E9HT124 deg/30 minBDK熱液處理，124攝氏度，30分鐘E10Cit1%PGI-2用梓檬膨NaH2P02 (1。/。/1%)處理的人造纖維，固化前25%干燥E11Cit1%PGI-2用梓檬^/NaH2P〇2 (1%/1%)處理的人造纖維，固化前25%干燥E12Cit1%PGI-1用檸檬酸/NaH2P02 (1 %/1 %)處理的人造纖維，固化前25%干燥E13Cit1%PGI-1用梓檬酸/NaH2P02 (1 %/1 %)處理的人造纖維，固化前25%干燥E14Gty1%HDK用乙二酵/乙二醛樹脂/MgCI2 (1%/1%/1%),固化前50%干燥E15Gly3%HDK用乙二醛/乙二醛樹脂/MgCI2 (3%/3%/3%),固化前50%干燥E16Gly3%PGI-1用乙二醛/乙二醛樹脂/MgCI2 (3%/3%/3%),固化前50%干燥E17Gly3%PGI-1用乙二醛/乙二醛樹脂/MgCI2 (3%/3%/3%),固化前50%干燥E18BTCA1%BDK用BTCA處理的人造纖維，固化前25%干燥E19BTCA1%BDK用BTCA處理的人造纖維，固化前50%干燥E20DMD1%BDK用DMDHEU (1%)/MgCI2處理的人造纖維E21DMD5%BDK用DMDHEU (5%)/MgCI2處理的人造纖維E22EDGE3%PGI-2用乙烯乙二醇-二縮水甘油醚處理的人造纖維(EDGE) (3%)E23EDGE5%PGI-2用乙烯乙二醇-二縮水甘油醚處理的人造纖維(EDGE) (5%)E24DCHTRI1%HDK用DCH-三嗪-NaHC03 (3%/3%)處理的人造纖維，固化前25%干燥.nCHTRIΗΠΚm DCH-^ni-NaHCQ3 (3%/3%)處理的人造纖維，固化前50%干燥.-表2提供了 Syngyna吸收性(絕對的和克/克)的結(jié)果以及以上表1中所列實施 例的水分值的結(jié)果。如所示的，吸收性結(jié)果略低于對優(yōu)等棉條預期的。這是用于形成這些 棉條的裝袋棉條方法的結(jié)果。應當注意到對于各種處理的吸收性和水分的差異與這些測量 的基于標準誤差的預期相比相差很多。例如，對于Syngyna吸收性平均值的結(jié)果從表2中 最小的5. 61克至最大的9. 56克，雖然估算的標準誤差為約0. 16克。表2.表1中所列實施例的關(guān)鍵的Syngyna和水分結(jié)果Table 2.Key Syngyna and Moisture Results for the Examples Listed in Table 1
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權(quán)利要求
一種棉條填絮，其包含具有處理過的微結(jié)構(gòu)的交聯(lián)纖維素纖維，以提供提高的吸收性和提高的濕強度；其中用交聯(lián)劑處理纖維，以提供約10至約200的交聯(lián)之間的分子量和約25％至約75％結(jié)晶度中的至少一種。
2.權(quán)利要求1的棉條填絮，其中交聯(lián)劑至少包括百分之一(1%)重量的檸檬酸，基于 纖維素纖維的總重。
3.權(quán)利要求1的棉條填絮，其中交聯(lián)劑進一步至少包括百分之一(1%)重量的次磷酸 鈉，基于纖維素纖維的總重。
4.權(quán)利要求1的棉條填絮，其中交聯(lián)劑由雙功能交聯(lián)劑組成。
5.權(quán)利要求4的棉條填絮，其中雙功能交聯(lián)劑由乙二醛和乙二醛衍生的樹脂中的至少 一種組成。
6.權(quán)利要求1的棉條填絮，其中交聯(lián)劑由多功能交聯(lián)劑組成。
7.權(quán)利要求6的棉條填絮，其中多功能交聯(lián)劑由環(huán)脲、乙二醛、多元醇縮合物組成。
8.權(quán)利要求1的棉條填絮，其中以約百分之零點零零一(0.001%)至約百分之二十 (20% )重量的含量加入交聯(lián)劑，基于待處理的纖維素纖維的總重。
9.權(quán)利要求1的棉條填絮，其中以約百分之五(5%)重量的含量加入交聯(lián)劑，基于纖 維素纖維的總重。
10.權(quán)利要求1的棉條填絮，其中纖維素纖維源自由桉木漿組成的原料，并且其中浸 泡、干燥、粉碎和預老化的時間量、溫度和濕度設定影響氧化降解的量和纖維的整體平均分子量。
11.用于形成交聯(lián)纖維素纖維的方法，其包括 選擇纖維素原料；將原料浸泡在氫氧化鈉中，以提供堿性纖維素； 將堿性纖維素壓制； 將壓制過的纖維素粉碎； 將粉碎的纖維素老化；將老化的纖維素與二硫化碳反應，以形成黃原酸纖維素； 將黃原酸纖維素溶解，以形成粘膠； 將粘膠熟化；將熟化的粘膠過濾，以除去未溶解的物質(zhì)； 將過濾過的粘膠脫氣；將脫氣過的粘膠通過噴絲頭紡絲，以形成纖維素細絲； 將細絲拉伸，以延長纖維素鏈； 純化拉伸過的細絲；將純化的細絲切割，以形成纖維素纖維；和 通過至少一種化學或熱液處理進行后交聯(lián)；其中對于干交聯(lián)形成，該方法包括將交聯(lián)劑加入壓制步驟中，而對于濕交聯(lián)形成，該方 法包括將交聯(lián)劑加入溶解和熟化步驟的至少一個中。
12.權(quán)利要求11的用于形成的方法，其中交聯(lián)劑至少包括百分之一(1%)重量的檸檬酸，基于纖維素纖維的總重。
13.權(quán)利要求12的用于形成的方法，其中交聯(lián)劑進一步至少包括百分之一(1%)重量 的次磷酸鈉，基于纖維素纖維的總重。
14.權(quán)利要求11的形成方法，其中交聯(lián)劑由雙功能交聯(lián)劑組成。
15.權(quán)利要求14的形成方法，其中雙功能交聯(lián)劑由乙二醛和乙二醛衍生的樹脂中的至 少一種組成。
16.權(quán)利要求11的形成方法，其中交聯(lián)劑由多功能交聯(lián)劑組成。
17.權(quán)利要求16的形成方法，其中多功能交聯(lián)劑由環(huán)脲、乙二醛、多元醇縮合物組成。
18.權(quán)利要求11的形成方法，其中以約百分之零點零零一(0.001% )至約百分之二十 (20% )重量的含量加入交聯(lián)劑，基于待處理的纖維素纖維的總重。
19.權(quán)利要求11的形成方法，其中以約百分之五(5%)重量的含量加入交聯(lián)劑，基于 纖維素纖維的總重。
20.權(quán)利要求11的形成方法，進一步包括擴大拉絲步驟的持續(xù)時間，以進一步延長鏈 和提高鏈間氫鍵，以提供更大的結(jié)晶性區(qū)域。
21.權(quán)利要求11的形成方法，其中所述后交聯(lián)通過熱液處理進行。
22.權(quán)利要求21的形成方法，其中所述熱液處理在約90至約150攝氏度的溫度下進行。
23.權(quán)利要求21的形成方法，其中所述熱液處理在約100至約125攝氏度的溫度下進行。
全文摘要
棉條填絮包括具有處理過的微結(jié)構(gòu)的交聯(lián)纖維素纖維，以提供提高的吸收性和較高的濕強度。用交聯(lián)劑處理纖維，以提供約10至約200的交聯(lián)之間的分子量和約25％至約75％結(jié)晶度中的至少一種。交聯(lián)劑包括1％重量的檸檬酸。交聯(lián)劑可以進一步包括1％重量的次磷酸鈉。在另一個實施方案中，交聯(lián)劑可以是包括乙二醛或乙二醛衍生的樹脂的雙功能劑。再一個實施方案中，交聯(lián)劑是包括環(huán)脲、乙二醛、多元醇縮合物的多功能劑。以約0.001％至20％重量的含量加入交聯(lián)劑，基于待處理的纖維素纖維的總重，優(yōu)選，以約5％重量的含量加入交聯(lián)劑。
文檔編號D21C9/00GK101938964SQ200980104697
公開日2011年1月5日 申請日期2009年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月15日
發(fā)明者安德魯·威爾克斯, 小尤金·杜爾迪 申請人:普拉泰克斯產(chǎn)品有限公司