專利名稱：聚合多羧酸交聯(lián)的纖維素纖維的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域
本發(fā)明在總體上涉及交聯(lián)的纖維素纖維；更具體地說(shuō)，涉及用聚合多羧酸交聯(lián)劑加以交聯(lián)地纖維素纖維，生產(chǎn)該纖維的方法和含有聚合多羧酸交聯(lián)的纖維的吸收劑結(jié)構(gòu)體。
本發(fā)明的背景
纖維素產(chǎn)物如吸收劑片材和其它結(jié)構(gòu)體由纖維素纖維組成，而纖維素纖維是由單獨(dú)的各纖維素鏈組成的。通常，纖維素纖維經(jīng)交聯(lián)后使得含有纖維素纖維的結(jié)構(gòu)具有理想的性能，如提高的吸收能力、比體積(bulk)和回彈性。大比體積的纖維通常是高度交聯(lián)的纖維，其特征在于具有高吸收能力和高的回彈性。
交聯(lián)的纖維素纖維和制備它們的方法是普遍公知的。Tersoro和Willard，《纖維素和纖維素衍生物》，由Bikales和Segal編輯，第Ⅴ部分，Wiley-Interscience，紐約，(1971)，第835-875頁(yè)。最通常的是，術(shù)語(yǔ)“交聯(lián)的纖維素纖維”是指具有纖維內(nèi)交聯(lián)的纖維素纖維，即在單根纖維素纖維內(nèi)的各纖維素鏈之間有交聯(lián)。通常，纖維內(nèi)交聯(lián)是通過(guò)在纖維存在下將交聯(lián)劑固化來(lái)形成的?！肮袒笔侵冈诮宦?lián)劑和纖維之間形成共價(jià)鍵(即，形成交聯(lián))。交聯(lián)劑通常是雙官能度化合物，在有關(guān)纖維素交聯(lián)的敘述中，這些試劑將一個(gè)纖維素鏈中的羥基以共價(jià)鍵方式偶聯(lián)到另一個(gè)在相鄰纖維素鏈中的羥基上。許多交聯(lián)劑已經(jīng)用于纖維素交聯(lián)，獲得了不同程度的成功。
普通的纖維素交聯(lián)劑包括醛和尿素型甲醛加成產(chǎn)物。參見(jiàn)，例如，美國(guó)專利No.3，224，926；3，241，533；3，932，209；4，035，147；和3，756，913。盡管這些交聯(lián)劑已經(jīng)廣泛地用于一些情形中，但它們?cè)诮佑|人皮膚的吸收性產(chǎn)品(例如尿布)上的適用性卻因安全因素而受到限制。這些交聯(lián)劑會(huì)導(dǎo)致對(duì)人皮膚的刺激。而且，已知在甲醛交聯(lián)的產(chǎn)物中存在的甲醛是對(duì)健康有害的，并且由EPA(美國(guó)環(huán)境保護(hù)署)列為致癌物。因此，與甲醛和其它甲醛衍生交聯(lián)劑相關(guān)的缺點(diǎn)加速了更安全替代品的開(kāi)發(fā)。
其它醛類交聯(lián)劑也是已知的。例如，二醛交聯(lián)劑(也就是說(shuō)，C2-C8二醛并優(yōu)選戊二醛)也能夠用于含有交聯(lián)纖維素纖維的吸收劑結(jié)構(gòu)體的生產(chǎn)中。參見(jiàn)，例如，美國(guó)專利No.4，689，118和4，822，453。盡管這些二醛交聯(lián)劑似乎克服了與甲醛交聯(lián)劑有關(guān)的健康危害問(wèn)題，但這些交聯(lián)劑會(huì)遇到與生產(chǎn)二醛交聯(lián)的纖維的成本有關(guān)的商業(yè)上的諸多缺點(diǎn)。
纖維素也能夠通過(guò)羧酸交聯(lián)劑來(lái)交聯(lián)。某些多羧酸已經(jīng)用于制造吸收劑結(jié)構(gòu)體，其中多羧酸與纖維素以纖維內(nèi)交聯(lián)鍵合形式進(jìn)行反應(yīng)。例如，美國(guó)專利No.5，137，537；5，183，707和5，190，563描述了C2-C9多羧酸交聯(lián)劑的使用。這些C2-C9多羧酸是低分子量多羧酸，它含有至少三個(gè)羧基基團(tuán)，在隔開(kāi)兩個(gè)羧基的鏈或環(huán)中具有2-9個(gè)碳原子。舉例性質(zhì)的C2-C9多羧酸包括1，2，3-三羧基丙烷，1，2，3，4-四羧基丁烷，和氧代二琥珀酸。尤其優(yōu)選的C2-C9多羧酸是2-羥基-1，2，3-三羧基丙烷，也已知為檸檬酸。與以上提及的醛型交聯(lián)劑不同，這些多羧酸是無(wú)毒的，對(duì)于優(yōu)選的多羧酸檸檬酸，該交聯(lián)劑在工業(yè)上能夠以相對(duì)低成本獲得。而且，醛型交聯(lián)劑形成了相對(duì)不穩(wěn)定的縮醛交聯(lián)的鍵，C2-C9多羧酸交聯(lián)劑則是提供了相對(duì)穩(wěn)定的酯交聯(lián)。
盡管與以上提及的交聯(lián)劑有關(guān)的一些缺點(diǎn)已經(jīng)通過(guò)開(kāi)發(fā)和利用新的和改進(jìn)的交聯(lián)劑而得以克服，但交聯(lián)劑一般的特征在于它們的固化溫度范圍較窄。在某特定固化溫度下的時(shí)間長(zhǎng)短也是一個(gè)在使纖維發(fā)生交聯(lián)時(shí)的因素。傳統(tǒng)的交聯(lián)劑(如以上提及的那些)的窄固化溫度范圍歸因于它們的化學(xué)反應(yīng)活性。大多數(shù)交聯(lián)劑具有雙官能反應(yīng)活性并將在足以引起交聯(lián)劑的官能團(tuán)(例如甲醛的醛基，或檸檬酸的羧酸基團(tuán))與纖維素纖維的交聯(lián)位點(diǎn)(即羥基)反應(yīng)的溫度下進(jìn)行交聯(lián)。通常，一旦達(dá)到足以在交聯(lián)劑和纖維之間形成鍵的溫度，交聯(lián)會(huì)快速進(jìn)行。
因此，在現(xiàn)有技術(shù)中仍然需求一種在具有特定的、所希望的性能的交聯(lián)型纖維的生產(chǎn)中有較大適應(yīng)性的交聯(lián)劑。更準(zhǔn)確地說(shuō)，仍然需要一種可在寬的溫度范圍內(nèi)固化以得到具有相應(yīng)寬范圍的交聯(lián)和相關(guān)理想的吸收性能的交聯(lián)纖維的安全和經(jīng)濟(jì)的交聯(lián)劑。
盡管多羧酸交聯(lián)劑具體上述一些優(yōu)點(diǎn)，某些交聯(lián)的纖維素纖維，尤其用低分子量多羧酸如檸檬酸加以交聯(lián)的纖維素纖維，趨向于隨著時(shí)間的推移而損失它們的交聯(lián)并復(fù)原到未交聯(lián)的纖維。例如，檸檬酸交聯(lián)的纖維在貯存過(guò)程中顯示出大量的交聯(lián)損失。這種交聯(lián)的復(fù)原一般會(huì)損害纖維交聯(lián)的目的，使纖維素發(fā)生交聯(lián)在于提高纖維的比體積和容量。因此，用這些多羧酸交聯(lián)的纖維的有效貯藏期限是比較短的并使得纖維的用途多少受到了限制。
交聯(lián)的損失導(dǎo)致了通過(guò)交聯(lián)賦予纖維的理想性能的損失。老化的纖維，即經(jīng)歷了交聯(lián)復(fù)原的纖維，與最初形成的同一纖維相比而言，可被表征為具有較低的比體積、遞減的吸收能力和較低的液體吸取能力。
因此，仍然需求一種穩(wěn)定的纖維內(nèi)交聯(lián)的纖維素纖維，它一方面提供由傳統(tǒng)交聯(lián)型纖維所具備的吸收性能和優(yōu)點(diǎn)，另一方面隨著時(shí)間的推移和在貯存過(guò)程中仍保持了它的纖維內(nèi)交聯(lián)，從而獲得具有很適用的貯存期的交聯(lián)纖維。該本發(fā)明想方設(shè)法滿足這些需要并進(jìn)一步提供了相關(guān)優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明概述
一方面，本發(fā)明提供單根化的(individualized)、化學(xué)交聯(lián)的纖維素纖維，它包括用聚合多羧酸交聯(lián)劑進(jìn)行纖維內(nèi)交聯(lián)的單根化纖維素纖維。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述聚合多羧酸交聯(lián)劑是丙烯酸聚合物，在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述聚合多羧酸交聯(lián)劑是馬來(lái)酸聚合物。本發(fā)明的聚合多羧酸交聯(lián)的纖維的特征在于，與未交聯(lián)纖維素纖維和用傳統(tǒng)交聯(lián)劑實(shí)施交聯(lián)的纖維相比，它具有更高的比體積，提高的吸收能力，和增強(qiáng)的液體獲取速率。
在本發(fā)明的另一方面，提供了一種形成單根化的、化學(xué)方式纖維內(nèi)交聯(lián)的纖維素纖維的方法。在這種方法中，聚合多羧酸交聯(lián)劑被施加到纖維素纖維片中，該纖維片然后被分離成完整的單根纖維，然后對(duì)該單根化的纖維進(jìn)行干燥和使交聯(lián)劑固化而形成纖維內(nèi)交聯(lián)。另外，在另一個(gè)實(shí)施方案中，在分離纖維和形成單根纖維之前可將纖維片中的纖維加以交聯(lián)(例如部分地交聯(lián))。
本發(fā)明的另一方面是提供一種生產(chǎn)具有取決于纖維固化溫度的吸收性能的交聯(lián)纖維的方法。在這種方法中，該纖維用聚合多羧酸在約320°F和約380°F之間的固化溫度下交聯(lián)。
在再一方面，本發(fā)明提供了用于形成具有穩(wěn)定交聯(lián)的交聯(lián)纖維的方法。在這種方法中，纖維素纖維是用聚合多羧酸交聯(lián)劑加以交聯(lián)的。
在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種制備打結(jié)率顯著低于其它普通交聯(lián)纖維的交聯(lián)纖維素纖維的方法。在這種方法中，纖維素纖維是用聚馬來(lái)酸聚合物交聯(lián)劑加以交聯(lián)的。
本發(fā)明還提供一種含有本發(fā)明的單根化的、以聚合多羧酸交聯(lián)的纖維的吸收劑結(jié)構(gòu)體，和引入了該結(jié)構(gòu)體的吸收構(gòu)件。
優(yōu)選的實(shí)施方案的詳細(xì)敘述
本發(fā)明涉及用于纖維素纖維的聚合多羧酸交聯(lián)劑，聚合多羧酸交聯(lián)的纖維素纖維，含有這些交聯(lián)纖維的產(chǎn)物，和與這些纖維有關(guān)的方法。
一方面，本發(fā)明提供單根化的、化學(xué)交聯(lián)的纖維素纖維，它已用聚合多羧酸交聯(lián)劑進(jìn)行了纖維內(nèi)交聯(lián)。這里使用的術(shù)語(yǔ)“聚合多羧酸”是指具有多個(gè)可供與纖維素形成酯鍵(即交聯(lián))用的羧酸基團(tuán)的聚合物。通常，在本發(fā)明中有用的聚合多羧酸交聯(lián)劑是由包括羧酸基或能夠轉(zhuǎn)化成羧酸基的官能團(tuán)的單體和/或共聚單體形成的?？捎糜谛纬杀景l(fā)明的交聯(lián)纖維的合適交聯(lián)劑包括聚丙烯酸聚合物、聚馬來(lái)酸聚合物、丙烯酸的共聚物、馬來(lái)酸的共聚物、及它們的混合物。其它合適的聚合多羧酸包括商業(yè)上可得到的多羧酸如聚天門冬氨酸、聚谷氨酸、聚(3-羥基)丁酸和聚衣康酸。在此處使用的術(shù)語(yǔ)“聚丙烯酸聚合物”是指聚合的丙烯酸(即，聚丙烯酸)；“丙烯酸的共聚物”是指由丙烯酸和合適共聚單體形成的聚合物，丙烯酸和低分子量單烷基取代亞膦酸酯、膦酸酯和其混合物形成的共聚物；術(shù)語(yǔ)“聚馬來(lái)酸聚合物”是指聚合的馬來(lái)酸(即，聚馬來(lái)酸)或馬來(lái)酸酐；以及“馬來(lái)酸的共聚物”是指由馬來(lái)酸(或馬來(lái)酸酐)和合適共聚單體形成的聚合物，馬來(lái)酸和低分子量單烷基取代亞膦酸酯、膦酸酯和它們的混合物形成的共聚物。
聚丙烯酸聚合物包括通過(guò)聚合丙烯酸、丙烯酸酯和它們的混合物所形成的聚合物。聚馬來(lái)酸聚合物包括通過(guò)聚合馬來(lái)酸、馬來(lái)酸酯、馬來(lái)酸酐和它們的混合物所形成的聚合物。代表性的聚丙烯酸和聚馬來(lái)酸可通過(guò)商業(yè)途徑(例如)從羅姆和哈斯公司獲得。
合適聚丙烯酸共聚物的例子包括丙烯酰胺-丙烯酸共聚物、丙烯酸-馬來(lái)酸共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物和1-乙烯基吡咯烷酮-丙烯酸共聚物，以及其它聚丙烯酸衍生物，如乙烯-甲基丙烯酸共聚物和甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸共聚物。合適的聚馬來(lái)酸共聚物包括甲基乙烯基醚-馬來(lái)酸共聚物、苯乙烯-馬來(lái)酸共聚物和氯乙烯-乙酸乙烯酯-馬來(lái)酸共聚物。以上提及的代表性多羧酸共聚物可以各種分子量和一定范圍的分子量從商業(yè)途徑獲得。
通常，用于本發(fā)明中的聚合多羧酸包括分子量在約500-約40，000之間，優(yōu)選在約600-約10，000g/mol范圍的聚合物。聚丙烯酸聚合物優(yōu)選具有在約1500至約15，000之間的分子量。聚馬來(lái)酸聚合物優(yōu)選具有在約600至約1500之間的分子量。與本發(fā)明的較高分子量聚馬來(lái)酸多羧酸交聯(lián)劑不同，以上提及的C2-C9多羧酸具有不高于約350g/mol的分子量。
如以上所指出的，多羧酸共聚物也可用于形成本發(fā)明的交聯(lián)纖維素纖維。合適的多羧酸共聚物包括丙烯酸的共聚物(即，丙烯酸共聚物)和馬來(lái)酸的共聚物(即，馬來(lái)酸共聚物)且具有約500-約40，000，優(yōu)選約600-約2000g/mol的分子量。用于形成這些共聚物的馬來(lái)酸與共聚單體的重量比在約10∶1至約1∶1，和更優(yōu)選約5∶1-約2∶1的范圍內(nèi)。
用于形成聚丙烯酸和聚馬來(lái)酸共聚物的合適共聚用單體包括當(dāng)與丙烯酸或馬來(lái)酸(或它們的酯)共聚合時(shí)可形成多羧酸共聚物交聯(lián)劑的任何共聚用單體，所述交聯(lián)劑使得能生產(chǎn)出具有理想的比體積、吸收容量、液體獲取速率和穩(wěn)定的纖維內(nèi)交聯(lián)等性能的交聯(lián)纖維素纖維。代表性的共聚用單體包括，例如，丙烯酸乙酯、乙酸乙烯酯、丙烯酰胺、乙烯、乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸、甲基乙烯基醚、苯乙烯、氯乙烯、衣康酸和酒石酸酯單琥珀酸。優(yōu)選的共聚用單體包括乙酸乙烯酯、甲基丙烯酸、甲基乙烯基醚和衣康酸。從以上提及的代表性共聚用單體制備的聚丙烯酸和聚馬來(lái)酸共聚物可以各種分子量和一定范圍的分子量從商業(yè)途徑獲得。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，該多羧酸共聚物是丙烯酸和馬來(lái)酸的共聚物。
用于形成本發(fā)明的交聯(lián)纖維的多羧酸聚合物包括自催化性多羧酸聚合物。在此處使用的術(shù)語(yǔ)“自催化性多羧酸聚合物”是指無(wú)需借助于交聯(lián)催化劑就可在適宜固化溫度下以實(shí)際可行的速率與纖維素纖維形成交聯(lián)的多羧酸聚合物衍生物。優(yōu)選地，自催化多羧酸交聯(lián)劑是丙烯酸或馬來(lái)酸和低分子量單烷基取代的亞膦酸酯和膦酸酯形成的共聚物。這些共聚物能夠用次磷酸和它的鹽，例如，次磷酸鈉和/或磷酸作為鏈轉(zhuǎn)移劑來(lái)制備。
以上描述的多羧酸聚合物和共聚物能夠單獨(dú)使用，或相互結(jié)合使用，或與現(xiàn)有技術(shù)中已知的其它交聯(lián)劑結(jié)合使用。
多羧酸聚合物領(lǐng)域中的那些知情人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，以上所述的多羧酸聚合物交聯(lián)劑能夠以各種形式存在，如游離酸形式和它們的鹽形式。雖然游離酸形式是優(yōu)選的，但是應(yīng)該認(rèn)識(shí)到所有的酸形式都包括在本發(fā)明范圍內(nèi)。對(duì)于包括聚馬來(lái)酸聚合物的本發(fā)明實(shí)施方案，具有pH為約2-約4的低pH聚馬來(lái)酸是優(yōu)選的。
纖維素纖維與以上所述的聚合多羧酸交聯(lián)劑的交聯(lián)能夠在沒(méi)有催化劑的情形下以實(shí)際可行的速率完成，前提條件是交聯(lián)反應(yīng)的pH應(yīng)該保持在酸性pH(即，pH值是約1-約5)。交聯(lián)溶液pH對(duì)于根據(jù)本發(fā)明形成的代表性的由聚馬來(lái)酸交聯(lián)的纖維的吸收能力的影響描述在實(shí)施例8中。優(yōu)選地，交聯(lián)溶液的pH值保持在約2-約4的范圍內(nèi)。
另外，聚合多羧酸交聯(lián)劑能與交聯(lián)催化劑一起使用以加速交聯(lián)劑和纖維素纖維之間的鍵合反應(yīng)而提供本發(fā)明的交聯(lián)的纖維素纖維。合適的交聯(lián)催化劑包括能夠提高在多羧酸交聯(lián)劑和纖維素纖維之間酯鍵形成速率的任何催化劑。優(yōu)選的交聯(lián)催化劑包括含磷酸的堿金屬鹽如次磷酸堿金屬鹽、亞磷酸堿金屬鹽、聚膦酸堿金屬鹽、磷酸堿金屬和磺酸堿金屬鹽。尤其優(yōu)選的催化劑包括聚膦酸堿金屬鹽如六偏磷酸鈉和次磷酸堿金屬鹽如次磷酸鈉。該交聯(lián)催化劑一般以交聯(lián)劑的約5-約20wt％的量存在于交聯(lián)反應(yīng)中。優(yōu)選，該催化劑以交聯(lián)劑的約10wt％的量存在。借助于催化劑形成交聯(lián)的纖維素纖維的代表性方法描述在實(shí)施例2中。
在該方法中，交聯(lián)催化劑是按照與以上所述的將交聯(lián)劑施加到纖維中的相似方式被施加到纖維素纖維中。該交聯(lián)催化劑可在將交聯(lián)劑施加到纖維中之前、之后或在施加的同時(shí)被引入到纖維中。因此，本發(fā)明提供一種生產(chǎn)交聯(lián)纖維的方法，它包括在交聯(lián)催化劑存在下使交聯(lián)劑固化。
通常，該交聯(lián)催化劑促進(jìn)了在多羧酸和纖維素纖維之間形成酯鍵的反應(yīng)。在給定的固化溫度下該催化劑有效地提高交聯(lián)度(即，所形成酯鍵的數(shù)目)。例如，如實(shí)施例2中所說(shuō)明的，在沒(méi)有催化劑時(shí)于360°F達(dá)到的交聯(lián)度(由吸收能力測(cè)得)與用催化劑在330°F下達(dá)到的交聯(lián)度相當(dāng)。換句話說(shuō)，在給定的固化溫度下，交聯(lián)催化劑的使用獲得了更多的交聯(lián)。用代表性多羧酸交聯(lián)劑和交聯(lián)催化劑進(jìn)行交聯(lián)的纖維素纖維的制備和性能描述在實(shí)施例2中。
本發(fā)明的交聯(lián)纖維素纖維具有有效量的與纖維反應(yīng)而形成纖維內(nèi)交聯(lián)的多羧酸交聯(lián)劑。此處使用的“有效量的多羧酸聚合物交聯(lián)劑”是指交聯(lián)劑的量足以使交聯(lián)纖維本身的吸收性能(例如，吸收容量，比體積，吸取速率)或物理性能(例如穩(wěn)定的纖維內(nèi)交聯(lián)，低的打結(jié)率)獲得改進(jìn)，這些改進(jìn)是相對(duì)于普通的、未交聯(lián)的纖維或用其它交聯(lián)劑加以交聯(lián)的纖維相比而言。通常，本發(fā)明纖維素纖維是用足夠的量交聯(lián)劑進(jìn)行處理，以使有效量的交聯(lián)劑與纖維反應(yīng)。
所述聚合的多羧酸交聯(lián)劑優(yōu)選以纖維總重量的約1-約10wt％的量存在于纖維中。更優(yōu)選，該聚合的多羧酸是以相對(duì)于總纖維量的約2-約8wt％，和在更優(yōu)選的實(shí)施方案中，以相當(dāng)于總纖維量的約3-約6wt％的量存在。聚合多羧酸的量對(duì)纖維比體積、容量和液體吸取速率的影響描述在實(shí)施例1、5和6中。通常，提高纖維中交聯(lián)劑的量將會(huì)提高纖維的比體積和容量。用3-4％聚馬來(lái)酸交聯(lián)的纖維通常所具有的液體吸取速率顯著高于用代表性尿素型交聯(lián)劑DMDHEU類似交聯(lián)的纖維的液體吸收速率。
如以上所指出的，本發(fā)明涉及纖維素纖維，它與聚合的多羧酸交聯(lián)劑進(jìn)行化學(xué)方式的纖維內(nèi)交聯(lián)。雖然可以從其它來(lái)源獲得，但是纖維素纖維主要是從木質(zhì)紙漿中獲得。本發(fā)明使用的合適木質(zhì)紙漿纖維能夠從眾所周知的化學(xué)過(guò)程中獲得，如Kraft和亞硫酸鹽工藝，它們可以有或沒(méi)有隨后的漂白。紙漿纖維也可通過(guò)熱機(jī)械、化學(xué)熱機(jī)械方法或兩者的結(jié)合來(lái)加工。優(yōu)選的紙漿纖維是通過(guò)化學(xué)方法生產(chǎn)的。磨碎的木材纖維、回收的或二級(jí)木質(zhì)紙漿纖維、漂白和未漂白的木質(zhì)紙漿纖維都能使用。優(yōu)選的起始原料是從長(zhǎng)纖維的針葉樹(shù)木，如南方松、花旗松、云杉和鐵杉制備的。生產(chǎn)木質(zhì)紙漿纖維的細(xì)節(jié)對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中那些熟練人員是周知的。這些纖維可通過(guò)商業(yè)途徑從許多公司中獲得，包括Weyerhaeuser公司，它是本發(fā)明的受讓人。例如，本發(fā)明可使用的從南方松樹(shù)生產(chǎn)的合適纖維素纖維可以商品名CF416、NF405、PL416、FR516和NB416從Weyerhaeuser公司獲得。
在本發(fā)明中使用的木質(zhì)紙漿纖維也可以在由本發(fā)明使用之前進(jìn)行預(yù)處理。預(yù)處理包括物理處理，如讓纖維經(jīng)受蒸汽或化學(xué)處理。
雖然不應(yīng)認(rèn)為是具有限制意義的，預(yù)處理纖維的例子包括在纖維中引入阻燃劑以及表面活性劑或其它液體，如水或溶劑，它們將纖維的表面化學(xué)性能改性。其它預(yù)處理包括摻入微生物殺滅劑、顏料和致密化或軟化劑。用其它化學(xué)品如熱塑性和熱固性樹(shù)脂預(yù)處理的纖維也可使用。各種預(yù)處理也可結(jié)合使用。
根據(jù)本發(fā)明，用現(xiàn)有技術(shù)中已知的顆粒粘結(jié)劑和/或致密化/軟化助劑處理的纖維素纖維都能夠使用。所述顆粒粘結(jié)劑用于將其它材料如超吸收性聚合物以及物質(zhì)粘結(jié)到纖維素纖維上。用合適顆粒粘結(jié)劑和/或致密化助劑/軟化助劑處理過(guò)的纖維素纖維以及將它們與纖維素纖維混合的方法公開(kāi)在下列美國(guó)專利和專利申請(qǐng)中(1)專利No.5，543，215，標(biāo)題為“用于將顆粒粘結(jié)于纖維上的聚合物粘結(jié)劑”；(2)專利No.5，538，783，標(biāo)題為“用于將顆粒粘結(jié)于纖維上的非聚合的有機(jī)粘結(jié)劑”；(3)專利No.5，300，192，標(biāo)題為“用再活化性粘結(jié)劑將顆粒粘結(jié)于粘結(jié)劑的濕鋪纖維片材制造”；(4)專利No.5，352，480，標(biāo)題為“使用再活化性粘結(jié)劑將顆粒粘結(jié)于纖維的方法”；(5)專利No.5，308，896，標(biāo)題為“大比體積的纖維用的顆粒粘結(jié)劑”；(6)1992年8月17日提交的申請(qǐng)No.07/931，279，標(biāo)題為“增強(qiáng)纖維致密化的顆粒粘結(jié)劑”；(7)專利申請(qǐng)No.08/107，469，1993年8月17日提交，標(biāo)題為“顆粒粘結(jié)劑”；(8)專利申請(qǐng)No.08/108，219，1993年8月17日提交，標(biāo)題為“粘結(jié)于纖維的顆粒”；(9)專利申請(qǐng)No.08/107，467，1993年8月17日提交，標(biāo)題為“用于將水溶性顆粒粘結(jié)于纖維的粘結(jié)劑”；(10)專利No.5，547，745，標(biāo)題為“顆粒粘結(jié)劑”；(11)專利申請(qǐng)No.08/108，218，1993年8月17日提交，標(biāo)題為“粘結(jié)于纖維的顆?！保缓?12)專利No.5，308，896，標(biāo)題為“用于大比體積的纖維的顆粒粘結(jié)劑”，全部引入本文供參考。
所述聚合的多羧酸交聯(lián)劑可通過(guò)在處理纖維的生產(chǎn)技術(shù)中已知的許多方法中的任何一種被施加到纖維素纖維中。例如，隨著纖維片材經(jīng)過(guò)含有多羧酸的浴液，該聚合多羧酸與纖維進(jìn)行接觸。另外，施用多羧酸的其它方法，包括纖維噴霧，或噴霧和加壓，或用多羧酸溶液浸漬并加壓，也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
通常，本發(fā)明的纖維內(nèi)交聯(lián)的纖維素纖維能夠通過(guò)將聚合的多羧酸交聯(lián)劑施加到纖維素纖維中，將處理過(guò)的纖維片分離成單個(gè)的纖維，然后在足以在聚合多羧酸和纖維素纖維之間進(jìn)行交聯(lián)的溫度下使交聯(lián)劑固化而最終形成。聚合多羧酸交聯(lián)劑可通過(guò)在足以引起交聯(lián)的溫度和時(shí)間下，加熱經(jīng)交聯(lián)劑處理的纖維而得到固化。交聯(lián)的速率和程度取決于許多因素，其中包括纖維的水分含量，溫度，和pH值，以及催化劑的量和類型?，F(xiàn)有技術(shù)中那些熟練人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，對(duì)于交聯(lián)劑的固化存在著時(shí)間-溫度關(guān)系。一般來(lái)說(shuō)，固化的程度以及交聯(lián)度，是固化溫度的函數(shù)。本發(fā)明的聚合多羧酸交聯(lián)劑優(yōu)選是在約320°F-約380°F范圍內(nèi)的溫度下固化。固化溫度對(duì)以代表性聚合多羧酸交聯(lián)的纖維的比體積和吸收容量的影響描述在實(shí)施例1、2、3、5和8中。通常，交聯(lián)纖維的比體積和吸收容量隨提高固化溫度而增加。
一般而言，本發(fā)明的纖維素纖維可通過(guò)授權(quán)于Young，Sr.等人的美國(guó)專利No.5，447，977中描述的系統(tǒng)和裝置來(lái)制備，該專利的全部?jī)?nèi)容被引入此處供參考。簡(jiǎn)要地說(shuō)，纖維通過(guò)包括以下組件的系統(tǒng)和裝置來(lái)制備輸送機(jī)構(gòu)，用于將纖維素纖維片輸送通過(guò)纖維處理區(qū)；施加器，用于在纖維處理區(qū)內(nèi)將處理物質(zhì)如聚合多羧酸交聯(lián)劑從貯備源施加到纖維上；成纖器(fiberizer)，用于將包括在所述纖維片中的單根纖維素纖維完全分離開(kāi)而形成基本上由未破損纖維素纖維組成的纖維輸出材；和藕結(jié)到成纖器上的干燥器，用于閃蒸出殘留水分和用于固化所述交聯(lián)劑，形成干燥和固化的交聯(lián)纖維。
這里使用的術(shù)語(yǔ)“纖維片”是指包括不以共價(jià)鍵結(jié)合在一起的纖維素纖維或其它纖維的任何非織造的片狀結(jié)構(gòu)體。所述纖維包括從木質(zhì)紙漿或其它來(lái)源包括棉屑、大麻、雜草、莖桿、外殼、玉米桿或可被制成片材的纖維素纖維的其它合適來(lái)源所獲得的纖維。纖維素纖維片優(yōu)選是伸展的(extended)片材形式，并可以是許多種不同尺寸的包裝好的片材的一種或可以是連續(xù)的卷材。
纖維素纖維的各纖維片是通過(guò)輸送機(jī)構(gòu)例如運(yùn)輸帶或一系列驅(qū)動(dòng)輥來(lái)輸送。該輸送結(jié)構(gòu)攜帶纖維片經(jīng)過(guò)纖維處理區(qū)。
在纖維處理區(qū)中，聚合多羧酸交聯(lián)劑被施加到纖維素纖維上。聚合多羧酸優(yōu)選通過(guò)使用現(xiàn)有技術(shù)中已知的各種方法包括噴霧、輥涂或浸漬的任何一種方法被施加到纖維片的一個(gè)或兩個(gè)表面上。一旦交聯(lián)劑已經(jīng)施加到該纖維片上，該交聯(lián)劑可均勻分布在這個(gè)纖維片中，例如通過(guò)該纖維片從一對(duì)輥之間走過(guò)。
在用交聯(lián)劑處理纖維之后，通過(guò)將纖維片進(jìn)送通過(guò)錘磨機(jī)而將被浸漬的纖維片纖維化。所述錘磨機(jī)用來(lái)將纖維片分離成其組分單根纖維素纖維，然后后者被吹入干燥器中。
上述干燥器起著兩個(gè)后續(xù)作用首先從纖維中除去殘留水分，其次固化聚合多羧酸交聯(lián)劑。在一個(gè)實(shí)施方案中，干燥器包括用于接收纖維和用于由快速干燥法從纖維中除去殘留水分的第一干燥區(qū)，和用于固化交聯(lián)劑的第二干燥區(qū)。另外，在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述被處理過(guò)的纖維被吹送走過(guò)一快速干燥器來(lái)除去殘留水分，然后再轉(zhuǎn)移至烘箱中，在烘箱中將處理過(guò)的纖維隨后加以固化。
本發(fā)明的交聯(lián)纖維素纖維顯示出理想的吸收特性包括提高的吸收容量，吸收速率，比體積，和回彈性(回彈率)，這些性能是與未交聯(lián)纖維相比較而言。通常，纖維的吸收容量(以克(水)/克纖維作為單位記錄)，吸附水的速率(mL/sec)，比體積(cc/g)，和回彈率(即交聯(lián)纖維的彈回的程度)隨交聯(lián)的增多而提高。對(duì)于本發(fā)明的交聯(lián)纖維，通過(guò)讓待交聯(lián)的纖維與更多量和/或更高濃度的交聯(lián)劑接觸，或另外，通過(guò)提高聚馬來(lái)酸處理纖維進(jìn)行固化時(shí)的溫度，可獲得提高的交聯(lián)程度。本發(fā)明的一些代表性聚合多羧酸交聯(lián)纖維素纖維的制備和一些性能描述在實(shí)施例1(聚丙烯酸交聯(lián)纖維)和實(shí)施例4-5(聚馬來(lái)酸交聯(lián)纖維)中。
如以上所指出的，根據(jù)本發(fā)明形成的交聯(lián)纖維素纖維的吸收特性一般受到聚合多羧酸交聯(lián)劑所實(shí)現(xiàn)的交聯(lián)程度的影響。而且，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由聚合多羧酸實(shí)現(xiàn)的交聯(lián)程度，和由此而使纖維產(chǎn)生的吸收性能，能夠通過(guò)用于固化該被處理纖維的溫度(即引起形成酯鍵)來(lái)加以控制。在較高的固化溫度下，在聚合多羧酸和纖維之間形成了更多酯鍵，獲得了更高程度的交聯(lián)。
因此，在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了制備具有依賴于固化溫度的吸收性能的交聯(lián)纖維素纖維的方法。在這種方法中，所述交聯(lián)纖維通常是按以上所述通過(guò)使用聚合多羧酸交聯(lián)劑和然后在約320°F-約380°F范圍內(nèi)的溫度下固化來(lái)制備的，選擇具體的固化溫度以達(dá)到所希望的吸收容量、比體積、回彈率和液體吸取速率。固化溫度的變化對(duì)聚丙烯酸交聯(lián)纖維的性能的影響描述在實(shí)施例1和2中，以及聚馬來(lái)酸交聯(lián)纖維的固化溫度的影響描述在實(shí)施例5中。如以上指出的，提高固化溫度通常導(dǎo)致交聯(lián)纖維具有提高的比體積和吸收容量。
本發(fā)明的聚合多羧酸交聯(lián)纖維可形成具有高的吸收容量、比體積和回彈率的片材或纖維片。例如，這些交聯(lián)的纖維可與其它纖維包括其它交聯(lián)和未交聯(lián)纖維結(jié)合。由多羧酸交聯(lián)纖維組成的片材和纖維片可引入到各種吸收性產(chǎn)品中，其中包括，例如，組織片材、一次性尿布、衛(wèi)生巾、止血栓和繃帶。
根據(jù)本發(fā)明形成的聚合多羧酸交聯(lián)纖維顯示出它的密度在由這些纖維制成的纖維質(zhì)網(wǎng)片的使用過(guò)程中保持基本不變?？估匣蚩姑芏鹊膹?fù)歸這些性能與使用聚合多羧酸交聯(lián)劑形成的纖維內(nèi)交聯(lián)的穩(wěn)定性有關(guān)。相反，用檸檬酸交聯(lián)的纖維素纖維顯示出密度顯著提高，隨時(shí)間的推移伴隨有比體積和吸收容量的損失。通常，密度的提高表示纖維中交聯(lián)水平的下降(即，產(chǎn)生回復(fù))。除密度提高之外，纖維網(wǎng)片中交聯(lián)的損失還導(dǎo)致它成為更低比體積的網(wǎng)片，結(jié)果，吸收容量和液體吸取能力下降。因此，本發(fā)明提供一種制備具有穩(wěn)定纖維內(nèi)交聯(lián)的纖維素纖維的方法，包括按以上所述用聚合多羧酸交聯(lián)劑來(lái)交聯(lián)這些纖維素纖維。典型地，該聚合多羧酸交聯(lián)的纖維的回復(fù)密度提高率低于約20％，更優(yōu)選，低于約10％。相反，檸檬酸交聯(lián)的纖維所具有的回復(fù)密度提高率為大約50％，它明顯高于根據(jù)本發(fā)明形成的纖維的回復(fù)密度值。老化(即交聯(lián)的回復(fù))對(duì)由聚丙烯酸交聯(lián)的纖維組成的纖維質(zhì)網(wǎng)片和由檸檬酸交聯(lián)的纖維組成的纖維質(zhì)網(wǎng)片兩者的密度的影響都描述在實(shí)施例11中。還有，聚馬來(lái)酸交聯(lián)纖維的濕比體積和吸收容量在加速老化過(guò)程中保持基本不變，這表明用聚馬來(lái)酸交聯(lián)的纖維也保持住了它們的交聯(lián)。
在本發(fā)明的另一方面，提供了一種形成具有低的打結(jié)率的交聯(lián)纖維的方法。在這種方法中，纖維素纖維按以上一般性描述用聚馬來(lái)酸聚合物來(lái)交聯(lián)。所制備的聚馬來(lái)酸交聯(lián)纖維典型地具有低于約10％，優(yōu)選低于約5％的打結(jié)率。用代表性尿素型交聯(lián)劑DMDHEU交聯(lián)的纖維具有大約20％的打結(jié)率，它明顯高于根據(jù)本發(fā)明形成的纖維的打結(jié)率。聚馬來(lái)酸和DMDHEU交聯(lián)的纖維兩者的打結(jié)率的比較結(jié)果描述在實(shí)施例7中。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供一種用包括以上所述的聚合多羧酸和第二種交聯(lián)劑的交聯(lián)劑摻混物實(shí)施交聯(lián)的纖維素纖維。優(yōu)選地，該纖維是用其固化溫度低于聚合多羧酸的固化溫度的第二種交聯(lián)劑來(lái)交聯(lián)。對(duì)于這一實(shí)施方案，合適的第二種交聯(lián)劑具有低于聚合多羧酸交聯(lián)劑的固化溫度的固化溫度，即低于約320°F。優(yōu)選的第二交聯(lián)劑包括以尿素為基礎(chǔ)的衍生物，例如，羥甲基化的脲，羥甲基化的環(huán)狀脲，羥甲基化的低級(jí)烷基取代的環(huán)狀脲，二羥基環(huán)狀脲，低級(jí)烷基取代的二羥基環(huán)狀脲，羥甲基化的二羥基環(huán)狀脲。其它合適的尿素衍生物包括二甲基二羥基脲(DMDHU，1，3-二甲基-4，5-二羥基-2-咪唑啉酮)，二羥甲基二羥基亞乙基脲(DMDHEU，1，3-二羥基甲基-4，5-二羥基-2-咪唑啉酮)，二羥甲基脲(DMU，雙[N-羥甲基]脲)，二羥基亞乙基脲(DHEU，4，5-二羥基-2-咪唑啉酮)，二羥甲基亞乙基脲(DMEU，1，3-二羥基甲基-2-咪唑啉酮)，以及二甲基二羥基亞乙基脲(DDI，4，5-二羥基-1，3-二甲基-2-咪唑啉酮)。
其它優(yōu)選的第二交聯(lián)劑包括多羧酸，例如包括，檸檬酸、酒石酸、馬來(lái)酸、琥珀酸、戊二酸、檸康酸、馬來(lái)酸(和馬來(lái)酸酐)、衣康酸和酒石酸酯單琥珀酸。在更優(yōu)選的實(shí)施方案中，第二交聯(lián)劑是檸檬酸或馬來(lái)酸(或馬來(lái)酸酐)。其它優(yōu)選的第二交聯(lián)劑包括乙二醛和乙醛酸。
雖然交聯(lián)用摻合物的組成能夠加以改變以形成具有所需性能的交聯(lián)纖維素纖維，但是，該聚合多羧酸是摻合物中主要的交聯(lián)劑。第二交聯(lián)劑通常以相當(dāng)于總的交聯(lián)用摻合物的約5-約50wt％的量存在于摻合物中。
從聚丙烯酸和馬來(lái)酸及聚丙烯酸和檸檬酸的摻合物制備的代表性的交聯(lián)纖維素纖維的特性分別描述在實(shí)施例3和10中。通常，用聚合多羧酸摻合物交聯(lián)的纖維素纖維的比體積和吸收容量大于單獨(dú)用多羧酸或第二交聯(lián)劑交聯(lián)的纖維的比體積和吸收容量。而且，用檸檬酸單獨(dú)交聯(lián)的交聯(lián)纖維的脫色的問(wèn)題可通過(guò)使用聚合多羧酸摻合物來(lái)改進(jìn)，無(wú)需犧牲纖維的吸收容量的有益方面。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)用聚合多羧酸和檸檬酸的摻合物交聯(lián)的纖維素纖維具有改進(jìn)的亮度，這是相比于用檸檬酸單獨(dú)交聯(lián)的纖維而言。還有，聚合多羧酸交聯(lián)的纖維耐回復(fù)(即交聯(lián)的損失少)的性能使得用聚合多羧酸摻合物交聯(lián)的纖維具備穩(wěn)定性。例如，盡管用檸檬酸單獨(dú)交聯(lián)的纖維素纖維容易發(fā)生交聯(lián)回復(fù)，但用檸檬酸和聚合多羧酸的摻合物交聯(lián)的纖維卻顯示出理想的吸收性能和穩(wěn)定的交聯(lián)。
下列實(shí)施例是為了說(shuō)明目的，絕非限制目的而提供的。實(shí)施例實(shí)施例1代表性聚合多羧酸交聯(lián)的纖維的制備和性能聚丙烯酸交聯(lián)的纖維
在此實(shí)施例中，描述了用本發(fā)明的代表性聚合多羧酸交聯(lián)的纖維的制備和性能。由多根纖維素纖維組成的纖維片材(以商品名NB416購(gòu)自Weyerhaeuser公司)根據(jù)以下程序用分子量約3，500g/mol的聚丙烯酸(以商品名Acumer9930購(gòu)自羅姆和哈斯公司)進(jìn)行處理(自催化)。
簡(jiǎn)要地說(shuō)，使從卷輥上松脫下的纖維片材穿過(guò)聚丙烯酸水溶液的經(jīng)常再充滿的浴液，調(diào)節(jié)該溶液的濃度以使得所需量的聚丙烯酸加入到纖維片材中。然后，處理過(guò)的纖維片材移動(dòng)通過(guò)一定的輥隙，該輥隙經(jīng)設(shè)定后使得可以除去足夠的溶液來(lái)提供具有約50％水分含量的纖維片材。在通過(guò)輥隙后，通過(guò)將片材輸送通過(guò)一錘磨機(jī)來(lái)使?jié)窭w維片材發(fā)生纖維化(fiberized)。所制備的纖維經(jīng)由快速干燥器而被吹入旋風(fēng)分離器中，在其中處理過(guò)的纖維素纖維被收集起來(lái)。被處理纖維的固化是通過(guò)將絨毛(fluff)纖維放置在實(shí)驗(yàn)室烘箱中和然后在380°F下加熱5分鐘來(lái)完成的。按以上所述制備的纖維的吸收容量和比體積是通過(guò)以下程序測(cè)定的。
用纖維吸收質(zhì)量分析器(Weyerhaeuser公司，F(xiàn)ederal Way，WA)來(lái)測(cè)定紙漿纖維的膨松性能(濕和干)、吸收容量和濕回彈率。
在該程序中，4克紙漿纖維樣品穿過(guò)銷磨機(jī)(pinmill)以打開(kāi)該紙漿，然后空氣鋪設(shè)到管中。然后該管被放置在FAQ分析器中。然后將一柱塞以0.6kPa的壓力放置在所制得的膨松墊上，測(cè)定該墊的高度比體積。將重量負(fù)荷提高到2.5kPa的壓力，重新計(jì)算比體積。結(jié)果，兩次比體積的測(cè)量是針對(duì)干燥的短纖漿在兩種不同壓力下進(jìn)行的。在2.5kPa壓力下，將水引入管的底層(墊的底部)。測(cè)量水到達(dá)柱塞所需要的時(shí)間。由此，測(cè)定吸收時(shí)間和吸收速率。還測(cè)量濕墊在2.5kPa下的最終比體積。然后將柱塞從管中取出，讓濕墊片膨脹60秒。對(duì)柱塞重新施加0.6kPa的壓力，并測(cè)定比體積。濕墊片在0.6kPa下的最終比體積被認(rèn)為是紙漿產(chǎn)物的濕比體積(cc/g)。通過(guò)在從設(shè)備中排除水之后將濕墊片稱重來(lái)測(cè)定吸收容量，并以克(水)/克干紙漿來(lái)記錄。
以上制備的在纖維中有1-4wt％聚丙烯酸的交聯(lián)纖維的吸收容量和濕比體積都總結(jié)在表1中。還有，制備了含有按以上所述方法制備的聚丙烯酸交聯(lián)纖維和未處理纖維(比例2∶1)的混合物的片材，并測(cè)量了它們的片材比體積。這些干燥狀態(tài)比體積也總結(jié)在表1中。
表1.聚丙烯酸交聯(lián)纖維吸收容量和比體積
在表1中總結(jié)的結(jié)果說(shuō)明，提高纖維上多羧酸的量將會(huì)提高纖維的吸收容量，也將提高從多羧酸交聯(lián)纖維制備的片材的比體積。
將按以上所述制備的聚丙烯酸交聯(lián)纖維的回彈率與用其它交聯(lián)劑類似制備的其它纖維進(jìn)行比較。以百分回彈率表示的結(jié)果總結(jié)在表2中。通過(guò)測(cè)量在施加于纖維上的壓力被松弛之后纖維比體積的增加來(lái)測(cè)定纖維回彈率。以下記錄的百分回彈率表示了在所施加壓力從2.5kPa降低至0.6kPa后纖維比體積的百分增加率。
表2.各種交聯(lián)纖維的回彈率
如以上表2中所示，多羧酸交聯(lián)纖維的回彈率明顯大于從脲型交聯(lián)劑(即DMHEU)或檸檬酸交聯(lián)纖維所觀察到的回彈率。還有，對(duì)于聚丙烯酸交聯(lián)纖維所觀察到的回彈量將隨纖維上聚丙烯酸量的增多而提高。
測(cè)定按以上所示方法制備的并在330°F-380°F的溫度下固化的聚丙烯酸交聯(lián)纖維素纖維的吸收容量(克(水)/克纖維)。這些交聯(lián)纖維的結(jié)果作為固化溫度的函數(shù)總結(jié)在表3中。
表3.在各種固化溫度下獲得的聚丙烯酸(PAA)交聯(lián)纖維的吸收容量
表3說(shuō)明了，對(duì)于特定的交聯(lián)處理，吸收容量隨著提高固化溫度而增加。結(jié)果表明，提高固化溫度將會(huì)提高交聯(lián)的量(即，在多羧酸和纖維之間形成酯鍵的量)和表明了增加纖維交聯(lián)度會(huì)提高纖維的吸收容量?？偨Y(jié)在表3中的結(jié)果表明了，在一定程度上，提高纖維上多羧酸交聯(lián)劑的量將會(huì)提高交聯(lián)纖維的吸收容量。參見(jiàn)該表，將纖維上多羧酸的量從2％提高至4％一般會(huì)使吸收容量產(chǎn)生較大的提高，這是與纖維上多羧酸的量從4％提高至6wt％時(shí)相比而言的。實(shí)施例2
在交聯(lián)催化劑存在下用代表性聚合多羧酸交聯(lián)的纖維的制備和性能
在此實(shí)施例中，描述了用代表性聚合多羧酸-聚丙烯酸交聯(lián)的并在代表性交聯(lián)催化劑-次磷酸鈉存在下固化的纖維的制備和性能。按照以上實(shí)施例1中一般性的描述來(lái)制備交聯(lián)纖維。
纖維用聚丙烯酸處理并使用次磷酸鈉作為催化劑來(lái)獲得一種在纖維上有2％聚丙烯酸的纖維，所述催化劑相對(duì)于聚丙烯酸的重量按1∶10的比例存在。使該被處理的纖維在330°F-380°F的溫度下固化，通過(guò)以上實(shí)施例1中所述的程序來(lái)測(cè)量吸收容量和濕比體積。所獲得的結(jié)果總結(jié)在表4。
表4.在各種固化溫度下獲得的聚丙烯酸交聯(lián)纖維的
吸收容量和濕比體積
如實(shí)施例1中所指出的，對(duì)于本發(fā)明的多羧酸交聯(lián)纖維，吸收容量和濕比體積將隨著固化溫度的提高而提高。表4說(shuō)明了，在給定的固化溫度下，在交聯(lián)催化劑存在下用聚丙烯酸交聯(lián)的纖維所具有的吸收容量和比體積大于在沒(méi)有交聯(lián)催化劑的情況下進(jìn)行類似交聯(lián)的纖維所具有的吸收容量和比體積。結(jié)果表明，對(duì)于給定的固化溫度和纖維上的多羧酸量，在交聯(lián)催化劑存在下將發(fā)生更多的交聯(lián)(即，交聯(lián)劑和纖維之間形成更多的酯鍵)。例如，參見(jiàn)表3和4，在纖維上有2％交聯(lián)劑的情況下，沒(méi)有催化劑時(shí)在360°F的固化溫度下制備的交聯(lián)纖維的吸收容量(13.8g/g，參見(jiàn)表3)僅僅稍微大于使用催化劑在330°F下制備的纖維的吸收容量(13.6g/g，參見(jiàn)表4)。實(shí)施例3
用代表性聚合多羧酸交聯(lián)劑摻合物聚丙烯酸和馬來(lái)酸交聯(lián)的纖維的制備和性能
在此實(shí)施例中，描述了用包括聚合多羧酸聚丙烯酸和第二交聯(lián)劑馬來(lái)酸的代表性交聯(lián)劑摻合物來(lái)進(jìn)行交聯(lián)的纖維的制備和性能。按照以上實(shí)施例1中一般性的描述來(lái)制備交聯(lián)纖維。
固化溫度對(duì)于以交聯(lián)用摻合物交聯(lián)的纖維的吸收容量和比體積的影響與單獨(dú)用聚丙烯酸處理的纖維進(jìn)行對(duì)比。所獲得的結(jié)果總結(jié)在下表5中。在該表中，摻合物1是指用分子量約2，000g/mol的聚丙烯酸和馬來(lái)酸交聯(lián)的纖維，摻合物2是指用分子量約3，000g/mol的聚丙烯酸和馬來(lái)酸交聯(lián)的纖維。
表5.用聚丙烯酸和馬來(lái)酸處理的纖維的吸收容量(g/g)和濕比體積(cc/g)與在各種固化溫度下獲得的聚丙烯酸交聯(lián)纖維進(jìn)行對(duì)比。
表5說(shuō)明，在所有被檢測(cè)的固化溫度下，用聚丙烯酸和馬來(lái)酸的多羧酸結(jié)合物交聯(lián)的纖維的吸收容量和比體積大于單獨(dú)用聚丙烯酸交聯(lián)的纖維的吸收容量和比體積。參見(jiàn)這兩個(gè)摻合物的數(shù)據(jù)，相對(duì)于含有具有多少有些偏低的分子量(即2，000g/mol)的聚丙烯酸的摻合物而言，對(duì)于含有分子量約3，000g/mol的聚丙烯酸的摻合物2，觀察到有較大的吸收容量和比體積，表明了較高分子量的聚丙烯酸提供了增大的交聯(lián)度，因此提高吸收容量和比體積。實(shí)施例4
制備代表性聚合多羧酸交聯(lián)纖維素纖維-聚馬來(lái)酸交聯(lián)纖維的方法
此實(shí)施例說(shuō)明了制備本發(fā)明的代表性聚馬來(lái)酸聚合物交聯(lián)纖維素纖維的方法。
根據(jù)下面的程序，紙漿片材用聚馬來(lái)酸(Acumer 4210，羅姆和哈斯公司)處理。該紙漿片材(由以商品名NB416從Weyerhaeuser公司購(gòu)買的南方漂白牛皮紙漿制備)從卷輥上松下穿過(guò)化學(xué)交聯(lián)溶液的經(jīng)常再充滿的浴液。該處理過(guò)的纖維片材然后經(jīng)過(guò)一定的輥隙，該輥隙經(jīng)設(shè)定后可以除去足夠的溶液以提供具有約50％水分含量的被處理紙漿片材。浴液中交聯(lián)劑的濃度通過(guò)調(diào)節(jié)以在紙漿片材中達(dá)到所希望的化學(xué)引入量。次磷酸鈉用作催化劑，用量為1∶10(催化劑∶交聯(lián)劑)。在被處理片材通過(guò)輥隙后，將片材輸送通過(guò)一錘磨機(jī)來(lái)使紙漿發(fā)生纖維化。該纖維化的紙漿經(jīng)由快速干燥器吹入旋風(fēng)分離器中，在其中處理過(guò)的絨毛纖維被收集起來(lái)。通過(guò)將短纖漿在烘箱中在固化溫度(例如320°至380°F)下放置5分鐘來(lái)完成被處理紙漿的固化。
由以上方法形成的代表性聚馬來(lái)酸聚合物交聯(lián)纖維的性能特性(比體積，吸收容量，吸取速率，打結(jié)率)描述在實(shí)施例5-8中。實(shí)施例5
代表性聚馬來(lái)酸交聯(lián)纖維素纖維的比體積和吸收容量
此實(shí)施例說(shuō)明了從本發(fā)明的代表性聚馬來(lái)酸交聯(lián)纖維素纖維形成的纖維片的比體積和吸收容量。
按照以上實(shí)施例4中一般性的描述來(lái)制備代表性的聚馬來(lái)酸交聯(lián)纖維。簡(jiǎn)要地說(shuō)，南方松樹(shù)紙漿纖維(Weyerhaeuser公司，商品名NB416)用不同量的聚馬來(lái)酸交聯(lián)劑(Acumer4210，羅姆和哈斯公司)處理并在幾個(gè)溫度下固化。由以上實(shí)施例1中描述的方法測(cè)定纖維的比體積和吸收容量。
由NB416紙漿纖維和不同量的Acumer4210(即，相對(duì)于纖維的2、3、4、6和8wt％)在340°F和360°F的固化溫度下制備的代表性聚馬來(lái)酸交聯(lián)纖維所形成的纖維片的比體積和吸收容量分別總結(jié)在表6和7中。
表6.聚馬來(lái)酸交聯(lián)纖維的比體積和吸收容量固化溫度340°F
表7.聚馬來(lái)酸交聯(lián)纖維的比體積和吸收容量固化溫度360°F
通常，提高纖維上聚馬來(lái)酸聚合物交聯(lián)劑的量將獲得有更大的比體積和吸收容量的纖維。
固化溫度的變化(即，從320°F到380°F)對(duì)于按照以上實(shí)施例4中所述方法制備的兩個(gè)代表性聚馬來(lái)酸交聯(lián)纖維(即，在NB416紙漿纖維上，具有2wt％和4wt％的Acumer4210)的比體積和吸收容量的影響總結(jié)在表8中。
表8.聚馬來(lái)酸交聯(lián)纖維的比體積和吸收容量受固化溫度的影響
通常，提高固化溫度導(dǎo)致提高的比體積和容量。實(shí)施例6代表性聚馬來(lái)酸交聯(lián)纖維素纖維的液體吸取速率
在此實(shí)施例中，對(duì)于引入了本發(fā)明的代表性聚合多羧酸交聯(lián)纖維的吸收性制品的液體吸取速率與對(duì)于引入了對(duì)照DMDHEU交聯(lián)纖維的吸收性制品的吸取速率進(jìn)行比較。通過(guò)以上實(shí)施例4中所述方法來(lái)制備聚馬來(lái)酸交聯(lián)纖維。簡(jiǎn)要地說(shuō)，南方松樹(shù)紙漿纖維(Weyerhaeuser公司，商品名NB416)用聚馬來(lái)酸聚合物交聯(lián)劑(Aeumer4210，羅姆和哈斯公司)以基于纖維總重量的3wt％和4wt％的交聯(lián)劑實(shí)施交聯(lián)并在360°F下固化。
然后通過(guò)將處理過(guò)的纖維以空氣流鋪設(shè)方式鋪展進(jìn)300g/m2墊片(pad)中來(lái)將纖維制成吸取性薄片(patch)。將墊片在500psi加壓處理并切成小薄片，然后放入商購(gòu)尿布(Kimberly-Clark)中取代尿布的吸取層。然后由下面所述的程序來(lái)測(cè)定引入了該纖維小薄片的吸收性制品的液體吸取速率。
測(cè)定液體吸取速率的程序通過(guò)在商購(gòu)尿布(Kimberly-Clark)中引入本發(fā)明纖維并與經(jīng)過(guò)改造而包括DMDBEU交聯(lián)纖維(NHB416，購(gòu)自Weyerhaeuser Co.，F(xiàn)ederal Way，WA)的對(duì)照尿布的吸收時(shí)間對(duì)比，來(lái)測(cè)定含有代表性聚馬來(lái)酸交聯(lián)纖維的吸收性制品的吸取速率。根據(jù)下面所述的程序測(cè)定吸取時(shí)間。
簡(jiǎn)要地說(shuō)，該程序測(cè)量對(duì)于合成尿素的三個(gè)液體劑量中每一個(gè)被吸入到產(chǎn)品中所需要的時(shí)間。
通過(guò)對(duì)商購(gòu)尿布改型來(lái)制備測(cè)試樣品，將商購(gòu)尿布的無(wú)紡表層小心地剝離下來(lái)，取出尿布的吸取層。然后將吸收結(jié)構(gòu)體(即，聚馬來(lái)酸聚合物交聯(lián)纖維和對(duì)照DMDHEU交聯(lián)纖維的薄片)插入尿布中，重新將無(wú)紡層復(fù)位。
一旦制備好樣品，該樣品是在距離短纖纖維片的中心1英寸處朝著尿布的正面被標(biāo)記了符號(hào)“X”。計(jì)量圓環(huán)(不銹鋼，3英寸高，具有2英寸ID)放置在X上方。將含有100ml合成尿液的漏斗放置在該圓環(huán)的上方。通過(guò)打開(kāi)在該漏斗根部的開(kāi)關(guān)將流體加入到計(jì)量圓環(huán)內(nèi)。測(cè)量從漏斗被打開(kāi)到液體通過(guò)芯吸作用從計(jì)量圓環(huán)的底部進(jìn)入產(chǎn)品中所經(jīng)歷的時(shí)間(秒)。在各次劑量之間有20分鐘等待時(shí)間的情況下重復(fù)進(jìn)行另外兩次。通過(guò)將100ml除以各劑量吸收液體所用的時(shí)間來(lái)計(jì)算吸取速率。
液體吸取時(shí)間被記錄為對(duì)于三個(gè)劑量中的每一個(gè)而言使液體吸收到產(chǎn)品中所需要的時(shí)間長(zhǎng)度(秒)，或?qū)τ诟鲃┝慷砸后w吸收到產(chǎn)品中的速率(ml/sec)。
在該試驗(yàn)中使用的水溶液是以商品名RICCA購(gòu)自NationalScientific的合成尿液。該合成尿液是含有135meq./l鈉，8.6meq./l鈣、7.7meq./l鎂、1.94％尿素(按重量計(jì))(基于總重量)，再加上其它成分的鹽溶液。
含有代表性聚馬來(lái)酸交聯(lián)纖維(即，用3wt％和4wt％聚馬來(lái)酸處理的交聯(lián)NB416紙漿纖維)的吸收性制品和含對(duì)照DMDHEU交聯(lián)纖維(即，NHB416紙漿纖維)的吸收性制品的液體吸取速率總結(jié)在下表9中。
表9.含有聚馬來(lái)酸交聯(lián)纖維的吸收性制品的液體吸取速率
如

圖1和表9中所示，含有聚馬來(lái)酸交聯(lián)纖維的吸收性制品的液體吸取速率顯著高于含有用DMDHEU交聯(lián)的纖維的對(duì)應(yīng)制品的液體吸取速率。實(shí)施例7代表性聚馬來(lái)酸交聯(lián)短纖漿的打結(jié)率
此實(shí)施例說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明形成的聚馬來(lái)酸交聯(lián)短纖漿的低打結(jié)率。由聲波分級(jí)方法(sonic fractionation process)測(cè)定代表性聚馬來(lái)酸交聯(lián)短纖漿的打結(jié)率。簡(jiǎn)要地說(shuō)，該聲波分級(jí)系統(tǒng)利用低頻率聲波振動(dòng)和氣流的結(jié)合來(lái)根據(jù)尺寸而分離這些纖維。
在該方法中，將5克交聯(lián)短纖漿均勻分布在5目網(wǎng)篩上。該網(wǎng)篩然后放置在由8、12、60和200目網(wǎng)篩組成的網(wǎng)篩堆垛體的頂部。將一揚(yáng)聲器放置在網(wǎng)篩堆垛體的頂部并連接于調(diào)諧器以產(chǎn)生13Hz音調(diào)。還用氣流吹過(guò)該網(wǎng)篩堆垛體以協(xié)助攪拌開(kāi)的纖維分布到各網(wǎng)篩上。在6分鐘之后，將音調(diào)和氣流都中止，分布在各網(wǎng)篩上的短纖漿被稱重。通過(guò)用在5、8和12目網(wǎng)篩上的短纖漿的總重量除以短纖漿的起始重量來(lái)測(cè)定短纖漿的打結(jié)率(以百分打結(jié)率記錄)。
按照以上實(shí)施例4中所述通過(guò)濕鋪方法來(lái)制備交聯(lián)短纖漿。對(duì)于此實(shí)施例，紙漿纖維含有6wt％的聚馬來(lái)酸。
由以上所述的聲波分級(jí)方法測(cè)定這一聚馬來(lái)酸交聯(lián)纖維和用二羥甲基二羥基亞乙基脲(DMDHEU)交聯(lián)的對(duì)照短纖漿的打結(jié)率。所獲得的結(jié)果總結(jié)在下表10中。
表10.聚馬來(lái)酸交聯(lián)短纖漿打結(jié)率
聚馬來(lái)酸交聯(lián)短纖漿的打結(jié)率明顯低于用DMDHEU類似交聯(lián)的短纖漿的打結(jié)率。實(shí)施例8pH對(duì)代表性聚馬來(lái)酸交聯(lián)纖維的吸收容量的影響
在此實(shí)施例中，測(cè)定交聯(lián)反應(yīng)的pH值對(duì)用聚馬來(lái)酸交聯(lián)的纖維片的吸收容量的影響。按照以上實(shí)施例4中所述，用4％聚馬來(lái)酸處理紙漿。根據(jù)需要，通過(guò)使用濃鹽酸溶液或氫氧化鈉來(lái)將化學(xué)處理浴液調(diào)節(jié)至不同的pH值。按照實(shí)施例1中所述，測(cè)定從在各種pH值(即，2.0、2.5、3.0、3.5和4.0)下用聚馬來(lái)酸交聯(lián)的并在各溫度(即，320、340、360和380°F)下固化的短纖漿所制備的纖維片的吸收容量。結(jié)果總結(jié)在表11中。
表11.聚馬來(lái)酸交聯(lián)纖維吸收容量受交聯(lián)溶液pH的影響
結(jié)果證明，聚馬來(lái)酸在約2-約3的pH值下交聯(lián)提供了具有最大吸收容量的交聯(lián)纖維。實(shí)施例9代表性聚馬來(lái)酸交聯(lián)纖維素纖維的纖維吸取質(zhì)量
這一實(shí)施例對(duì)比的是用購(gòu)自FMC Corp的代表性聚馬來(lái)酸聚合物(即，Belclene200)和聚馬來(lái)酸共聚物(即，通過(guò)將由馬來(lái)酸酐、丙烯酸乙酯和乙酸乙烯酯的聚合反應(yīng)形成的聚合物水解所制備的Belclene283)交聯(lián)的纖維的纖維吸取質(zhì)量(FAQ)，后者包括比體積和吸收性能(即，濕和干比體積，吸收時(shí)間和吸收容量)。該交聯(lián)纖維的性能也與未交聯(lián)紙漿纖維(NB416)的性能進(jìn)行對(duì)比。
簡(jiǎn)單地說(shuō)，通過(guò)用含有6wt％交聯(lián)劑和1.5wt％次磷酸鈉(基于纖維的總重量)的水溶液在pH值約2.0下處理紙漿纖維來(lái)制備交聯(lián)纖維。該交聯(lián)劑溶液被施加到NB416南方松樹(shù)短纖級(jí)(fluff grade)紙漿的紙漿片材中而獲得了大約50％固體的紙漿稠度。該片材然后兩次被輸送通過(guò)氣流鋪設(shè)墊片成形機(jī)(airlay pad former)中的銷磨機(jī)(pinmill)來(lái)使紙漿纖維化。然后將20克的短纖墊片(fluff pad)在連續(xù)氣流式熱粘結(jié)器(through-air thermobonder)中在192℃固化2分鐘。全部樣品是在50％相對(duì)濕度環(huán)境中調(diào)理和測(cè)試。
由以上實(shí)施例1中描述的程序來(lái)測(cè)定由各種多羧酸交聯(lián)纖維形成的片材的濕和干比體積以及吸收容量。由以上實(shí)施例6中描述的程序測(cè)定吸收時(shí)間。各種多羧酸交聯(lián)纖維和對(duì)照纖維的試驗(yàn)結(jié)果總結(jié)在表12中。
表12.交聯(lián)劑對(duì)纖維吸取質(zhì)量的影響
用代表性馬來(lái)酸共聚物交聯(lián)的纖維具有與未交聯(lián)纖維素纖維相當(dāng)?shù)奈諘r(shí)間和相對(duì)于未交聯(lián)纖維而言增強(qiáng)的濕比體積和吸收容量。實(shí)施例10
用聚丙烯酸和檸檬酸的摻合物交聯(lián)的代表性纖維素纖維的比體積和吸收容量
此實(shí)施例說(shuō)明了由用聚丙烯酸和檸檬酸的摻合物交聯(lián)的代表性纖維素纖維形成的纖維片的比體積和吸收容量。
按照以上實(shí)施例1中一般性描述，制備用聚丙烯酸和檸檬酸的摻合物交聯(lián)的代表性纖維素纖維。簡(jiǎn)單地說(shuō)，用具不同組成的含聚丙烯酸和檸檬酸的交聯(lián)劑摻合物處理南方松樹(shù)紙漿纖維(Weyerhaeuser公司，商品名NB416)和然后加以固化。由以上實(shí)施例1中描述的程序測(cè)定所制備纖維的比體積和吸收容量。
用(1)聚丙烯酸(即，4wt％、6wt％、8wt％聚丙烯酸，基于纖維的總重量)；(2)聚丙烯酸/檸檬酸摻合物；和(3)低分子量多羧酸的摻合物(即，馬來(lái)酸與檸檬酸和衣康酸的摻合物)交聯(lián)的纖維的比體積和吸收容量總結(jié)在表13中。
表13.交聯(lián)纖維的比體積和吸收容量
在表13中，PAA是指分子量約3500的聚丙烯酸；PAA*是指分子量約10，000的聚丙烯酸；CA是指檸檬酸；MA是指馬來(lái)酸；IA是指衣康酸。
參見(jiàn)表13，比體積和吸收容量一般隨著增加聚丙烯酸交聯(lián)劑的量而提高。對(duì)于具有相對(duì)于全部纖維重量的6％交聯(lián)劑的那些交聯(lián)纖維，用聚丙烯酸/檸檬酸摻合物交聯(lián)的纖維具有更大的比體積和吸收容量，這是與具有同樣的交聯(lián)劑量和單獨(dú)用聚丙烯酸或低分子量多羧酸的摻合物交聯(lián)的那些纖維相比而言。對(duì)于用相對(duì)于全部纖維重量的8％交聯(lián)劑處理的交聯(lián)纖維觀察到了同樣的趨勢(shì)。這些結(jié)果說(shuō)明了聚丙烯酸/檸檬酸交聯(lián)劑摻合物能夠提供具有更大的比體積和吸收容量的交聯(lián)纖維，這是相對(duì)于單獨(dú)用聚丙烯酸或低分子量多羧酸摻合物交聯(lián)的纖維而言。同時(shí)，與用同樣量的聚丙烯酸交聯(lián)的纖維相比，用6％檸檬酸交聯(lián)的纖維具有較低的比體積和吸收容量。實(shí)施例11代表性聚合多羧酸交聯(lián)纖維的耐密度回復(fù)性
在此實(shí)施例中，描述了從本發(fā)明的聚合多羧酸交聯(lián)纖維所形成的網(wǎng)片的耐老化或耐密度回復(fù)性。通常，本發(fā)明的聚合多羧酸交聯(lián)纖維的密度在由該纖維制成的纖維質(zhì)網(wǎng)片的使用過(guò)程中保持基本不變。相反，檸檬酸交聯(lián)的纖維紙漿卻顯示出密度有顯著的提高，這歸因于隨時(shí)間的推移比體積的損失伴隨有吸收容量的損失。通常，密度的提高表示纖維質(zhì)網(wǎng)片中交聯(lián)水平的下降(即，回復(fù))。纖維質(zhì)網(wǎng)片中交聯(lián)的損失還導(dǎo)致它成為更小比體積的網(wǎng)片，因此，吸收容量和液體吸取能力下降。下面描述了老化(即交聯(lián)的回復(fù))對(duì)由本發(fā)明的代表性聚丙烯酸交聯(lián)的纖維組成的纖維質(zhì)網(wǎng)片和由檸檬酸交聯(lián)的纖維組成的纖維質(zhì)網(wǎng)片兩者(各6wt％交聯(lián)劑，基于纖維的總重量)的密度的影響。
由加速老化的一般性方法來(lái)模擬交聯(lián)紙漿的老化，其中紙漿樣品在85-87％濕度的控制濕度烘箱中在80℃下放置16小時(shí)。在這種方法中，在測(cè)定纖維質(zhì)網(wǎng)片的密度之前，從烘箱中取出樣品，在50％濕度環(huán)境中在室溫下使之平衡8小時(shí)。加速老化對(duì)具有基礎(chǔ)重量為400g/m2的纖維質(zhì)墊片(它在5，000psi下致密化)的密度的影響顯示在表14中。
表14.交聯(lián)纖維的纖維質(zhì)網(wǎng)片的密度
結(jié)果表明，由聚丙烯酸交聯(lián)纖維組成的纖維質(zhì)網(wǎng)片的密度在加速老化之后保持基本不變。相反，由檸檬酸交聯(lián)纖維組成的纖維質(zhì)網(wǎng)片的密度顯著提高了大約50％。該結(jié)果表明，用聚丙烯酸和檸檬酸的摻合物交聯(lián)的纖維也會(huì)抑制密度的提高。
還測(cè)定了加速老化對(duì)由聚馬來(lái)酸交聯(lián)纖維組成的纖維質(zhì)網(wǎng)片的比體積和吸收容量的影響。按照以上在實(shí)施例4中的描述制備短纖漿并進(jìn)行以上所述的加速老化過(guò)程。在加速老化過(guò)程之前和之后，測(cè)量這些纖維質(zhì)網(wǎng)片的比體積和吸收容量。結(jié)果總結(jié)在表15中。
表15.聚馬來(lái)酸交聯(lián)纖維的比體積和吸收容量與加速老化
結(jié)果表明，加速老化過(guò)程對(duì)聚馬來(lái)酸交聯(lián)短纖漿沒(méi)有影響，這可由這些網(wǎng)片的比體積和吸收容量的不明顯變化來(lái)說(shuō)明。
這些結(jié)果表明，聚合多羧酸交聯(lián)纖維(例如，用聚丙烯酸或聚馬來(lái)酸交聯(lián)的纖維)隨著時(shí)間的推移一直保持它們的交聯(lián)，據(jù)此提供了隨著時(shí)間的推移其密度不會(huì)顯著增加且比體積或吸收容量不降低的纖維質(zhì)網(wǎng)片。
盡管已經(jīng)說(shuō)明和描述了發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下能夠進(jìn)行各種變化。
權(quán)利要求
1．一種單根化、化學(xué)交聯(lián)的纖維素纖維，它包括用聚合多羧酸交聯(lián)劑實(shí)施纖維內(nèi)交聯(lián)的纖維素纖維，其中所述聚合多羧酸交聯(lián)劑具有約500-約40，000的分子量。
2．權(quán)利要求1的交聯(lián)纖維，其中所述聚合多羧酸交聯(lián)劑選自聚丙烯酸聚合物、聚馬來(lái)酸聚合物、丙烯酸的共聚物、馬來(lái)酸的共聚物和它們的混合物。
3．權(quán)利要求1的交聯(lián)纖維，其中基于與交聯(lián)劑反應(yīng)的干燥纖維的重量，該纖維具有約1.0wt％-約10.0wt％的聚合多羧酸交聯(lián)劑。
4．權(quán)利要求1的交聯(lián)纖維，其中基于與交聯(lián)劑反應(yīng)的干燥纖維的重量，該纖維具有約4.0wt％-約8.0wt％的聚合多羧酸交聯(lián)劑。
5．權(quán)利要求1的交聯(lián)纖維，其中所述聚合多羧酸交聯(lián)劑具有約800-約10，000的分子量。
6．權(quán)利要求2的交聯(lián)纖維，其中所述聚丙烯酸聚合物具有約1，500-15，000的分子量。
7．權(quán)利要求2的交聯(lián)纖維，其中所述聚馬來(lái)酸聚合物具有約600-1，500的分子量。
8．權(quán)利要求2的交聯(lián)纖維，其中所述聚馬來(lái)酸聚合物是pH值為約2-約4的低pH值聚馬來(lái)酸。
9．權(quán)利要求1的交聯(lián)纖維，其中所述多羧酸聚合物是丙烯酸和馬來(lái)酸的共聚物。
10．權(quán)利要求2的交聯(lián)纖維，其中所述丙烯酸的共聚物包括選自乙酸乙烯酯、甲基丙烯酸、甲基乙烯基醚和衣康酸的共聚單體。
11．權(quán)利要求2的交聯(lián)纖維，其中所述馬來(lái)酸的共聚物包括選自乙酸乙烯酯、甲基丙烯酸、甲基乙烯基醚和衣康酸的共聚單體。
12．權(quán)利要求1的交聯(lián)纖維，其中該纖維具有至少約10克水/克纖維的吸收容量。
13．權(quán)利要求1的交聯(lián)纖維，其中該纖維具有至少10cm3/克纖維的比體積。
14．權(quán)利要求1的交聯(lián)纖維，其中該纖維具有至少約15％的回彈率。
15．權(quán)利要求1的交聯(lián)纖維，其中所述纖維內(nèi)交聯(lián)的纖維素纖維進(jìn)一步用第二交聯(lián)劑交聯(lián)。
16．權(quán)利要求15的交聯(lián)纖維，其中所述第二交聯(lián)劑選自檸檬酸、馬來(lái)酸、衣康酸、乙二醛、乙醛酸和脲型交聯(lián)劑。
17．權(quán)利要求15的交聯(lián)纖維，其中所述第二交聯(lián)劑是檸檬酸。
18．權(quán)利要求15的交聯(lián)纖維，其中基于與第二交聯(lián)劑反應(yīng)的干燥纖維的重量，該纖維具有約1.0wt％-約10.0wt％的第二交聯(lián)劑。
19．權(quán)利要求15的交聯(lián)纖維，其中所述第二交聯(lián)劑具有比聚合多羧酸的固化溫度低的固化溫度。
20．形成單根化、以化學(xué)方式纖維內(nèi)交聯(lián)的纖維素纖維的方法，包括以下步驟
將聚合多羧酸交聯(lián)劑施加到纖維素纖維片上，其中聚合多羧酸交聯(lián)劑具有約500-約40，000的分子量；
將纖維片分離成基本完整的單根化纖維；和
使交聯(lián)劑固化而形成單根化的聚合多羧酸實(shí)施了纖維內(nèi)交聯(lián)的纖維素纖維。
21．權(quán)利要求20的方法，其中所述聚合多羧酸交聯(lián)劑選自聚丙烯酸聚合物、聚馬來(lái)酸聚合物、丙烯酸的共聚物、馬來(lái)酸的共聚物和它們的混合物。
22．權(quán)利要求20的方法，其中基于與交聯(lián)劑反應(yīng)的干燥纖維的重量，所述單根化纖維具有約1.0wt％-約10.0wt％的聚合多羧酸交聯(lián)劑。
23．權(quán)利要求20的方法，其中所述多羧酸聚合物是丙烯酸和馬來(lái)酸的共聚物。
24．權(quán)利要求20的方法，進(jìn)一步包括在將纖維片分離成單根纖維之前將交聯(lián)催化劑施加到纖維素纖維片上的步驟。
25．權(quán)利要求24的方法，其中所述交聯(lián)催化劑是含磷酸的堿金屬鹽。
26．權(quán)利要求24的方法，其中所述交聯(lián)催化劑是次磷酸鈉。
27．權(quán)利要求20的方法，進(jìn)一步包括在將纖維片分離成單根化纖維之前將第二交聯(lián)劑施加到纖維素纖維片上的步驟。
28．權(quán)利要求27的方法，其中所述第二交聯(lián)劑選自檸檬酸、馬來(lái)酸、衣康酸、乙二醛、乙醛酸和脲型交聯(lián)劑。
29．權(quán)利要求27的方法，其中基于與第二交聯(lián)劑反應(yīng)的干燥纖維的重量，所述單根化纖維具有約1.0wt％-約10.0wt％的第二交聯(lián)劑。
30．權(quán)利要求27的方法，其中所述第二交聯(lián)劑具有比聚合多羧酸的固化溫度低的固化溫度。
31．形成一種其吸收性能取決于其固化溫度的單根化、纖維內(nèi)交聯(lián)的纖維素纖維的方法，包括以下步驟
將聚合多羧酸交聯(lián)劑施加到纖維素纖維片上，其中聚合多羧酸交聯(lián)劑具有約500-約40，000的分子量；
將纖維片分離成基本完整的單根化纖維；和
在固化溫度下使交聯(lián)劑發(fā)生固化，以形成其吸收性能依賴于固化溫度的單根化、纖維內(nèi)交聯(lián)的纖維。
32．權(quán)利要求31的方法，其中所述聚合多羧酸交聯(lián)劑選自聚丙烯酸聚合物、聚馬來(lái)酸聚合物、丙烯酸的共聚物、馬來(lái)酸的共聚物和它們的混合物。
33．權(quán)利要求31的方法，其中所述固化溫度是在約320°F-約380°F范圍內(nèi)的溫度。
34．權(quán)利要求31的方法，其中所述取決于固化溫度的性能是吸收容量、比體積、回彈率和液體吸取速率中的至少一種。
35．形成具有穩(wěn)定的纖維內(nèi)交聯(lián)的纖維素纖維的方法，包括以下步驟
將聚合多羧酸交聯(lián)劑施加到纖維素纖維片上；
將纖維片分離成基本完整的單根化纖維；和
使交聯(lián)劑固化而形成具有穩(wěn)定交聯(lián)的單根化的聚合多羧酸實(shí)施了纖維內(nèi)交聯(lián)的纖維。
36．權(quán)利要求35的方法，其中所述聚合多羧酸交聯(lián)的纖維具有低于約20％的回復(fù)密度提高率。
37．權(quán)利要求35的方法，其中所述聚合多羧酸交聯(lián)的纖維具有低于約10％的回復(fù)密度提高率。
38．權(quán)利要求35的方法，其中所述聚合多羧酸交聯(lián)劑選自聚丙烯酸聚合物、聚馬來(lái)酸聚合物、丙烯酸的共聚物、馬來(lái)酸的共聚物和它們的混合物。
39．權(quán)利要求35的方法，進(jìn)一步包括在將纖維片分離成單根化纖維之前將第二交聯(lián)劑施加到纖維素纖維片上的步驟。
40．權(quán)利要求39的方法，其中所述第二交聯(lián)劑選自檸檬酸、馬來(lái)酸、衣康酸、乙二醛、乙醛酸和脲型交聯(lián)劑。
41．形成具有低打結(jié)率的交聯(lián)纖維的方法，包括以下步驟
將聚馬來(lái)酸聚合物交聯(lián)劑施加到纖維素纖維片上；
將纖維片分離成基本完整的單根化纖維；和
使交聯(lián)劑固化而形成一種具有低于約10％的打結(jié)率的聚馬來(lái)酸聚合物實(shí)施了纖維內(nèi)交聯(lián)的纖維。
42．權(quán)利要求41的方法，其中所述聚馬來(lái)酸實(shí)施了纖維內(nèi)交聯(lián)的纖維具有低于約5％的打結(jié)率。
43．權(quán)利要求42的方法，其中所述聚馬來(lái)酸聚合物交聯(lián)劑選自聚馬來(lái)酸均聚物、馬來(lái)酸的共聚物和它們的混合物。
全文摘要
公開(kāi)了用聚合的多羧酸交聯(lián)劑進(jìn)行纖維內(nèi)交聯(lián)的纖維素纖維。在一個(gè)實(shí)施方案中,該聚合的多羧酸是聚丙烯酸,在另一個(gè)實(shí)施方案中,該多羧酸是聚馬來(lái)酸。還公開(kāi)了用于形成具有穩(wěn)定的纖維內(nèi)交聯(lián)的纖維素纖維和用于形成具有低的打結(jié)率的交聯(lián)纖維素纖維的方法。
文檔編號(hào)D21H17/28GK1284144SQ988120
公開(kāi)日2001年2月14日 申請(qǐng)日期1998年12月9日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月12日
發(fā)明者約翰·A·韋斯特蘭德, 理查得·A·朱厄爾, 阿馬爾·N·內(nèi)奧吉 申請(qǐng)人:韋爾豪澤公司