專利名稱：吸收性纖維素材料及其生產(chǎn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有改進(jìn)的吸著能力的絨毛的生產(chǎn)方法和可由此方法生產(chǎn)的絨毛。本發(fā)明也涉及用比表面積大于50m2／g的疏水物質(zhì)處理纖維素纖維以改進(jìn)由此纖維組成的吸收材料的吸著能力的應(yīng)用。本發(fā)明還涉及由撕碎或弄松纖維素槳頁得到的纖維素纖維組成的吸收材料的生產(chǎn)方法，吸收材料的結(jié)構(gòu)具有改進(jìn)的吸著能力。
在本文中，“吸著能力”的概念指吸收材料吸取諸如水或水溶液之類的液體(包括諸如尿、血和經(jīng)液之類的體液)的吸收率，或者是指吸收材料的液體滯留能力，或同時(shí)指這兩種特征。其吸著機(jī)理可為吸附或吸收或二者的結(jié)合。
如“Pulp and Paper Manufacture(紙漿和紙的制備)”(Vol．2，pp 280-281，Joint Textbook Committee of the Paper Industry，1987，在此提出供參考)中所述，絨毛一詞用于以機(jī)械方法從干漿分離的纖維，這種纖維應(yīng)用于家庭或衛(wèi)生領(lǐng)域中的干法成形的非織造纖維幅或墊。從此參考文獻(xiàn)可以明顯地看到，在這些領(lǐng)域中使用時(shí)，絨毛的吸液率和持液能力都是很重要的。這對(duì)于諸如例假用品之類的吸收制品(例如衛(wèi)生巾、內(nèi)褲襯里、止血栓塞等)、尿布、繃帶、成人失禁服等是特別有效的。好的吸液率和持液能力是這種制品功能的明顯的先決條件。但是在使用時(shí)，這種制品持久性地受到穿戴者的體重和運(yùn)動(dòng)給予的壓力，因此有足夠高的持液能力能使其在壓力下也能保留住被吸收的液體是很重要的。再者，為使穿戴者有好的舒適感，制品應(yīng)提供干爽(即應(yīng)避免制品再弄濕穿戴者的皮膚)的感覺，所以對(duì)持液能力提出了甚至更高的要求。通常是使用某些與水接觸時(shí)形成水凝膠的聚合材料(被稱為“超吸收劑”)來提高這類制品的吸著能力，然而雖然制品的能力提高了，但因液體是與超吸收劑顆粒結(jié)合的，構(gòu)成絨毛的纖維素纖維本身的吸著能力事實(shí)上并未因使用這種超吸收劑而得到提高。
本發(fā)明要解決的問題就是提供一種吸著能力改進(jìn)了的絨毛的生產(chǎn)方法。
該問題由所附權(quán)利要求中所限定的方法得到解決。
所述類型的疏水性物質(zhì)能給予改進(jìn)的吸收特性的原因至今尚未清楚地確立。
在本發(fā)明方法中，纖維素纖維頁是被撕碎成為絨毛的。本文中的“頁”意指頁或幅。頁(下稱“纖維漿頁(pulp sheet))”的形成可用本技術(shù)領(lǐng)域中已知的形成方法之一，例如類似于常規(guī)造紙中的濕法，或閃干法，兩種方法均敘述于下述文獻(xiàn)中Pulp and Papermanufacture(紙漿和紙的制造)Vol．1，pp753-757，JointExecutive Comittee of Vocational Education Comittee of thePaper Industry，1969。在此提供參考。
用疏水性物質(zhì)“處理”纖維意指使該物質(zhì)的顆粒處于纖維附近或與纖維接觸，最好是使顆粒保持在纖維附近或與纖維接觸至少約1分鐘，適合的是至少約30秒，特別是至少5秒。可以在過程中的任何點(diǎn)上進(jìn)行處理，該過程始于纖維的互相分離，終于纖維漿頁的干撕碎。但最好在纖維干物質(zhì)含量至少約為25％、適合的至少約為35％，最優(yōu)選至少約50％時(shí)進(jìn)行處理。
按如下所述改良的DIN 66131標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定的疏水物質(zhì)顆粒的比表面積至少約為50m2／g，優(yōu)選至少約為100m2／g，最優(yōu)選至少約為1000m2／g。
疏水性物質(zhì)可以是任何基本上不溶于水的物質(zhì)，最好具有不高于約1g／100g水的溶解度，適合的不高于0．1g／100g水，只要它具有上述的比表面積即可。有用的疏水性物質(zhì)的例子是活性炭、疏水沸石和聚四氟乙烯(即泰氟隆)。疏水性物質(zhì)最好是多孔的。在一最佳具體實(shí)施方案中，疏水性物質(zhì)是疏水性低于約0．99％、優(yōu)選低于約0．90％、適合的是低于0．70％(重量)的殘留丁醇的活性炭或沸石(用下述的殘留丁醇測(cè)試法測(cè)定)。特別優(yōu)選的沸石是SiO2／Al2O3摩爾關(guān)系至少為5的沸石。
雖然疏水物質(zhì)可以干態(tài)和濕態(tài)加入纖維，但最好是將其包括在一水混合物中，通常是成為分散液或淤漿。將混合物方便地噴涂在形成的纖維漿頁上是適合的，加入物質(zhì)的適合量約為0．1-10、優(yōu)選約0．5-5公斤／公噸干漿。也可選擇地當(dāng)纖維被懸浮在水溶液中(例如在成頁以前的纖維漿生產(chǎn)過程的原料中)時(shí)進(jìn)行處理，疏水物質(zhì)在原料中的適合量約為0．1-10，優(yōu)選約0．5-5公斤／公噸干漿。
處理可以在滯留劑存在下進(jìn)行以確保有足夠的物質(zhì)顆粒保持與纖維接觸或在纖維附近足夠長(zhǎng)的時(shí)間以產(chǎn)生所要求的效果。優(yōu)選的滯留劑的例子是多糖，諸如淀粉、纖維素衍生物、呫噸膠(xanthangum)和瓜爾膠；以及合成的均聚物，諸如聚丙烯酰胺(PAM)、聚酰胺胺(PAA)、聚二烯丙基二甲基氯化銨(聚DADMAC)、聚乙烯亞胺(PEI)和聚氧乙烯(PEO)或它們的共聚物。
雖然此物質(zhì)可保留在撕碎后的絨毛里，但這并不被認(rèn)為是本發(fā)明的主要點(diǎn)。事實(shí)上，在撕碎后的絨毛里用于處理的物質(zhì)即使低于約65％，低于30％或甚至少到約1％，當(dāng)與從未處理的纖維漿生產(chǎn)的絨毛相比時(shí)，其吸收效果是十分顯著地提高了。但在一些例子中讓大量的物質(zhì)存留在絨毛中可能是有利的，例如在US-A-4，826，497和WO 91／11977中公開的當(dāng)該物質(zhì)是給吸收制品(例如尿布和例假用品)提供除臭特征的疏水性沸石時(shí)。但應(yīng)當(dāng)注意的是文獻(xiàn)中的沸石是以與絨毛分離的狀況或與撕碎后的絨毛混合的狀況使用的。
本發(fā)明也涉及用本發(fā)明方法制備的絨毛。從下面的實(shí)施例可知，當(dāng)與現(xiàn)有技術(shù)混合有沸石或活性炭的絨毛(即在撕碎后)比較時(shí)，這種絨毛顯現(xiàn)了特別好的吸收特性。其效果提高的原因尚不知道，但這顯然是由于特定的應(yīng)用方法給予絨毛某種特性所致。
本發(fā)明也涉及用這類疏水物質(zhì)處理纖維素纖維以改進(jìn)由纖維組成的吸收材料，諸如絨毛或衛(wèi)生紙(例如軟紙)的吸著能力的應(yīng)用。本發(fā)明還涉及吸收材料的生產(chǎn)方法，包括例如干法成形非織造物或薄紙的生產(chǎn)方法，該方法包括如上所述在形成絨毛前用疏水物質(zhì)處理纖維素纖維。本發(fā)明也涉及吸收制品，諸如衛(wèi)生巾、內(nèi)褲襯里、止血栓塞、尿布、繃帶、成人失禁服等，其中使用了由本發(fā)明方法制備的絨毛。
構(gòu)成纖維漿頁的纖維通常是將木材(一般是碎片)崩解成纖維或纖維束得到的。在本文中“纖維束”的概念與“纖維”的概念相等。分離的纖維可用技術(shù)人員知道的任何制漿法制取，例如用生產(chǎn)機(jī)制漿(MP)、石磨木漿(SGW)、壓磨木漿(PGW)、精機(jī)制漿(RMP)、熱機(jī)制漿(TMP)、化學(xué)機(jī)制漿(CMP)或化學(xué)熱機(jī)制漿(CTMP)的方法。雖然優(yōu)選的是化學(xué)漿，諸如硫酸鹽和亞硫酸鹽漿，但纖維素纖維為棉纖維也是有利的。另一似乎可能的纖維源是廢紙?jiān)偕w維。
本發(fā)明將用下列的實(shí)施例進(jìn)行更詳盡的說明。所示的“份”和“百分?jǐn)?shù)”是指重量，除非另外指明。在實(shí)施例中使用了表I中給予的疏水物質(zhì)，其中疏水物質(zhì)A-N為沸石，O為活性炭。
表中所示的沸石的疏水性是用所謂的殘留丁醇測(cè)試法(見GB2，014，970所述)測(cè)定的。在此測(cè)試法中，沸石是在空氣中于300℃下加熱16小時(shí)進(jìn)行活化的。然后將10重量份的這種活化了的沸石與1重量份丁醇-1和100重量份水組成的溶液相混合。將得到的淤漿在25℃下緩慢攪動(dòng)16小時(shí)。最后測(cè)定溶液中的丁醇-1殘留含量并以重量百分?jǐn)?shù)表示。因而殘留含量低即表示疏水性程度高。
活性炭是多孔炭類的集合名詞，它們是用氣體處理炭或用碳質(zhì)原料的碳化同時(shí)用化學(xué)處理進(jìn)行活化制備的。活性炭的較詳細(xì)的敘述見于“Ullmann＇s encyclopedia of Industrial Chemistry(烏爾曼工業(yè)化學(xué)大全)”Vol．A 5，P124ff．，1986，在此提供參考。
比表面積是用基于DIN 66131(1993年7月)的所謂BET法測(cè)定的。此方法中的面積是用在相對(duì)壓力P／P0為0．03時(shí)吸收等溫曲線上的一點(diǎn)測(cè)定的。P為該方法中被吸收氣體的壓力；P0為相同氣體的飽和蒸氣壓?；钚蕴康谋缺砻娣e約為1000m2／g；ZSM-5型和A型沸石約為500m2／g；沸石-X和沸石-Y各為約800m2／g。
在下面的實(shí)施例中，制得的絨毛進(jìn)行了再濕性試驗(yàn)，其中一些實(shí)施例也進(jìn)行了吸收率試驗(yàn)。吸收率測(cè)定的試驗(yàn)法是用SCAN-C33∶80，該方法是將直徑為50mm的3克絨毛樣品豎直放置，在其頂上加500克重量。讓樣品由下端吸水，用電子檢測(cè)器自動(dòng)測(cè)定水滲透至樣品上表面所需的時(shí)間。水滲透至上表面所需的時(shí)間愈短，絨毛的吸收率愈高。測(cè)定再濕性或持液能力的試驗(yàn)方法是將直徑為50mm的3克絨毛豎直放置，在其頂上加1公斤重量30秒鐘，然后解除重量。向樣品加10毫升水，為時(shí)10秒鐘，并讓液體瀝出樣品30秒鐘。此后樣品再負(fù)重1公斤4分鐘。將15張8×8cm的濾紙置于樣品頂端，此樣品加濾紙的組合體上加以5公斤重量1分鐘，此后稱量15張濾紙。濾紙由于再濕性而有重量的增加。增加的重量少指明其再濕性低。
實(shí)施例1-14將10克硫酸鹽紙漿于一實(shí)驗(yàn)室碎漿機(jī)中以500毫升水打漿10分鐘。得到的漿料通過網(wǎng)籠濾布脫水，得到直徑為210mm的纖維漿頁。除實(shí)施例1外，將含0．2％疏水物質(zhì)的15克水溶液噴于各實(shí)施例中的纖維頁上，實(shí)施例1是對(duì)比實(shí)施例。各漿頁所加的疏水物質(zhì)量相當(dāng)于3公斤物質(zhì)／噸干漿。將漿頁于60℃干燥120分鐘，然后在錘頭粉碎機(jī)中撕碎成為絨毛。將絨毛形成三個(gè)樣品，每個(gè)3克。在23℃和50％RH的環(huán)境條件下將制得的絨毛樣品進(jìn)行再濕性試驗(yàn)，見下表II。
很明顯，按本發(fā)明方法生產(chǎn)的絨毛比未經(jīng)處理的絨毛有更好液體保留能力。
實(shí)施例15-21重復(fù)實(shí)施例1-14的步驟，但在打漿時(shí)加入疏水物質(zhì)而不用噴霧法。實(shí)施例15是對(duì)比實(shí)施例，即不加任何疏水物質(zhì)。將制得的絨毛樣品進(jìn)行再濕性試驗(yàn)，見下表III所述。
顯然，按本發(fā)明方法生產(chǎn)的絨毛比未經(jīng)處理的絨毛有更好的液體保留能力。
實(shí)施例22-26重復(fù)實(shí)施例1-14的步驟，但使用的是亞硫酸鹽漿。實(shí)施例22是未加疏水物質(zhì)的對(duì)比實(shí)施例。結(jié)果示于下表IV中。
顯然，按本發(fā)明方法生產(chǎn)的絨毛比未經(jīng)處理的絨毛有更好的液體保留能力。
實(shí)施例27-29重復(fù)實(shí)施例1-14的步驟，但使用的是化學(xué)熱機(jī)制漿(CTMP)，也測(cè)定了吸收率。實(shí)施例27是未加疏水物質(zhì)的對(duì)比實(shí)施例。結(jié)果示于下表V中。
顯然，按本發(fā)明方法生產(chǎn)的絨毛比未經(jīng)處理的絨毛有更快的吸收率和更好的液體保留能力。
實(shí)施例30-32重復(fù)實(shí)施例1-14的步驟，但使用的是棉花，也測(cè)定了吸收率。實(shí)施例30是未加疏水物質(zhì)的對(duì)比實(shí)施例，結(jié)果示于下表VI中。
顯然，按本發(fā)明方法生產(chǎn)的絨毛比未經(jīng)處理的絨毛有更快的吸收率和更好的液體保留能力。
實(shí)施例33-38重復(fù)實(shí)施例1-14的步驟，但在測(cè)定再濕性的試驗(yàn)方法中使用了一種水溶液，其與試驗(yàn)有關(guān)的性質(zhì)類似于血的性質(zhì)。此水溶液含10克／升NaCl、80克／升甘油、4克／升NaHCO3；溶液的粘度用羧甲基纖維素(CMC)調(diào)至約12cPs(厘泊)，表面張力用非離子表面活性劑調(diào)至約50mN／m。實(shí)施例33是未加疏水物質(zhì)的對(duì)比實(shí)施例。結(jié)果示于下表VII中。
因此，按本發(fā)明方法生產(chǎn)的絨毛比未經(jīng)處理的絨毛也對(duì)血液有更好的液體保留能力。
實(shí)施例39將疏水物質(zhì)F加于硫酸鹽漿(直接加于漿料或噴于漿頁)。然后將處理的漿撕碎成絨毛，測(cè)定絨毛中存留的疏水物質(zhì)下的含量。另外再按先有技術(shù)做一對(duì)比試驗(yàn)，其中是將干的疏水物質(zhì)F施于干法撕碎的硫酸鹽漿(即絨毛)。將此三個(gè)絨毛樣品進(jìn)行再濕性試驗(yàn)。結(jié)果示于下表VIII中。
雖然得到的三個(gè)絨毛產(chǎn)品含有相同量的疏水物質(zhì)F，但它們的性質(zhì)明顯不同，很明顯按本發(fā)明方法生產(chǎn)的絨毛具有明顯較好的再濕性特征。
權(quán)利要求
1．一種生產(chǎn)有改進(jìn)的吸著能力的絨毛的方法，其中絨毛是用纖維素纖維頁撕碎形成的，其特征是纖維頁在撕碎前在水存在下用比表面積至少約50m2／g的疏水物質(zhì)處理纖維。
2．權(quán)利要求1的方法，其特征是纖維在處理前的干含量至少約20％。
3．權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于疏水物質(zhì)是疏水性低于約0．99wt％殘留丁醇的活性炭或沸石，用殘留丁醇測(cè)試法測(cè)定。
4．權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)的方法，其特征在于纖維是用疏水物質(zhì)和水組成的混合物噴霧或淋灑的。
5．權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)的方法，其特征在于纖維在形成漿頁前的處理過程中是懸浮在水溶液中的。
6．用任一項(xiàng)前述權(quán)利要求的方法制得的絨毛。
7．包括權(quán)利要求6的絨毛的吸收制品。
8．用比表面積大于50m2／g的疏水物質(zhì)處理纖維素纖維以改進(jìn)由纖維構(gòu)成的吸收材料的吸著能力的應(yīng)用。
9．權(quán)利要求8的應(yīng)用，其特征在于疏水物質(zhì)是疏水性低于0．99wt％殘留丁醇的活性炭或沸石，用殘留丁醇測(cè)試法測(cè)定。
10．一種生產(chǎn)吸收材料的方法，該吸收材料由纖維素纖維組成，纖維素纖維是用這種纖維的漿頁撕碎得到的，這種材料有改進(jìn)的吸著能力，其特征在于在撕碎漿頁前纖維素纖維已在水的存在下用比表面積至少為50m2／g的疏水物質(zhì)進(jìn)行處理。
11．用權(quán)利要求10的方法制得的吸收材料。
12．權(quán)利要求11的吸收材料，其特征在于該材料是干法形成的非織造物或薄紙。
13．權(quán)利要求11的吸收材料，其特征在于該材料是絨毛。
全文摘要
本發(fā)明涉及將纖維素纖維撕碎成為絨毛的方法,其中在撕碎前在水的存在下用比表面積至少約為50m
文檔編號(hào)D04H1/425GK1205042SQ9719133
公開日1999年1月13日 申請(qǐng)日期1997年3月21日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月25日
發(fā)明者I·提伯林, S·瓦荷倫, E·林德格倫, K·馬勒穆伯格 申請(qǐng)人:?？ɑ瘜W(xué)公司