МОДИФИЦИРОВАННАЯ ЦЕЛЛЮЛОЗА ИЗ ХИМИЧЕСКОГО КРАФТ-ВОЛОКНА И СПОСОБЫ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ Российский патент 2015 года по МПК D21C9/10 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[001] Настоящее изобретение относится к химической модификации волокна целлюлозы. В частности, это изобретение относится к химически модифицированному целлюлозному волокну, полученному из беленой крафт-целлюлозы, которое демонстрирует уникальный набор характеристик, повышение эксплуатационных качеств по сравнению со стандартным целлюлозным волокном, полученным из крафт-целлюлозы, и делает его пригодным в тех областях применения, которые до сих пор были ограничены из-за дороговизны волокон (например, хлопка или высокого содержания альфа-сульфитной целлюлозы). В частности, химически модифицированное беленое крафт-волокно может обладать одной или несколькими из следующих полезных характеристик, включая, но не ограничиваясь, улучшенный контроль запаха, улучшенная сжимаемость, и/или улучшенная яркость. Химически модифицированное беленое крафт-волокно может демонстрировать одну или несколько из этих полезных характеристик при одновременном сохранении одной или нескольких других характеристик не модифицированных химически беленых волокон крафт-целлюлозы, например сохранение длины волокна и/или степени помола.

[002] Настоящее изобретение также относится к химически модифицированному целлюлозному волокну, полученному из беленой хвойной (древесины мягких пород) и/или лиственной (древесины твердых пород) крафт-целлюлозы, которое демонстрирует низкую или ультранизкую степень полимеризации, что делает его пригодным для использования в качестве распушенной целлюлозы в абсорбирующих изделиях, в качестве исходного сырья химической целлюлозы при изготовлении производных целлюлозы, в том числе простых и сложных эфиров целлюлозы, а также в потребительских товарах. Используемый здесь термин "степень полимеризации" может быть сокращен как "СП". Настоящее изобретение еще больше относится к целлюлозе, полученной из химически модифицированного крафт-волокна, имеющей уровень выравнивания степени полимеризации менее чем приблизительно 80. В частности, химически модифицированное крафт-волокно, описанное здесь, демонстрирующее низкую или ультранизкую степень полимеризации (далее именуемые "НСП" или "УНСП"), можно обрабатывать с помощью кислотного или щелочного гидролиза для дальнейшего снижения степени полимеризации до уровня меньше, чем приблизительно 80, например, до менее чем приблизительно 50, чтобы сделать его пригодным для различных нижеперечисленных применений.

[003] Настоящее изобретение также относится к способам получения улучшенного волокна, описанного здесь. Настоящее изобретение предусматривает, в частности, способ одновременного увеличения карбоксильной и альдегидной функциональности крафт-волокон. Описанное волокно подвергается обработке каталитическим окислением. В некоторых вариантах воплощения изобретения, волокно окисляют железом или медью, а затем дополнительно отбеливают, чтобы придать волокну полезные характеристики яркости, например яркость, сопоставимую со стандартным отбеленным волокном. Кроме того, раскрыт, по меньшей мере, один процесс, который может обеспечить улучшение полезных характеристик, упомянутых выше, без добавления дорогостоящих этапов последующей обработки отбеленного волокна. В этом менее дорогостоящем варианте воплощения изобретения, волокно может быть обработано за единственную стадию крафт-процесса, как например крафт-процесс отбеливания. Тем не менее, дальнейший вариант воплощения изобретения относится к пятиступенчатому процессу отбеливания, включающему последовательность D₀E1D1E2D2, где четвертая стадия (Е2) состоит из обработки каталитическим окислением.

[004] В конечном счете, это изобретение относится к потребительской продукции, производным целлюлозы (включая простые и сложные эфиры целлюлозы), и микрокристаллической целлюлозе, все это изготавливается с использованием химически модифицированных целлюлозных волокон, как описано ниже.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[005] Целлюлозное волокно и его производные широко применяются при производстве бумажных, абсорбирующих изделий, продуктов питания, или их использование связано с пищевыми продуктами, фармацевтическими препаратами, а также они нашли промышленное применение. Основными источниками целлюлозного волокна являются древесная масса и хлопок. Источник целлюлозы и условия переработки целлюлозы в целом диктуют характеристики целлюлозного волокна, и следовательно, возможность использования волокна для определенных видов конечного применения. Существует потребность в целлюлозном волокне, которое является относительно недорогим в переработке, но, несмотря на это, весьма универсальным, что дает возможность его широкого применения.

[006] Целлюлоза существует обычно в виде полимерной цепочки, содержащей от сотен до десятков тысяч элементов глюкозы. Известны различные способы окисления целлюлозы. При окислении целлюлозы, гидроксильные группы гликозидов целлюлозных цепей могут быть преобразованы, например, в карбонильные группы, такие как альдегидные группы или группы карболовой кислоты. В зависимости от способа окисления и условий применения, могут меняться вид, степень и местоположение карбонильных модификаций. Известно, что некоторые условия окисления могут вызывать деградацию самих целлюлозных цепей, например, путем расщепления гликозидных колец в целлюлозной цепи, что приводит к деполимеризации. В большинстве случаев, деполимеризованная целлюлоза не только обладает пониженной вязкостью, но и имеет более короткую длину волокна, чем исходный целлюлозный материал. Когда происходит деградация целлюлозы, например, при помощи деполимеризации и/или существенного уменьшения длины волокна и/или прочности волокна, могут возникнуть трудности для переработки и/или целлюлоза может стать неподходящей для многих нижеперечисленных применений. Сохраняется необходимость в способах модификации целлюлозного волокна, которые могут улучшить как функциональность карбоновой кислоты, так и альдегида, в способах, которые не вызывают значительную деградацию целлюлозного волокна. Настоящее изобретение предоставляет уникальные способы, которые устраняют один или несколько таких недостатков.

[007] Различные попытки были предприняты для окисления целлюлозы, чтобы обеспечить как карбоновую, так и альдегидную функциональность целлюлозной цепи без деградации целлюлозного волокна. При традиционных способах окисления целлюлозы, может быть трудно контролировать или ограничивать деградацию целлюлозы, когда в целлюлозе присутствуют альдегидные группы. Предыдущие попытки решения этих вопросов включали использование многоступенчатых процессов окисления, например, сайт-специфичной модификации определенных карбонильных групп на одном этапе и окисление других гидроксильных групп на другом этапе, и/или обеспечение промежуточных агентов и/или защитных агентов, каждый из которых может привносить дополнительную стоимость и дополнительные продукты в процесс окисления целлюлозы. Таким образом, существует необходимость в способах модификации целлюлозы, которые являются экономически эффективными и/или могут быть выполнены за один этап процесса, такого как, например, крафт-процесс.

[008] Настоящее изобретение относится к новым способам, которые предлагают значительные улучшения неудачных способов известного уровня техники. Как правило, окисление целлюлозных крафт-волокон, в известном уровне техники, проводят после процесса отбеливания. Удивительно, но изобретатели обнаружили, что можно использовать существующие этапы последовательности отбеливания, в частности четыре из пяти этапов последовательности отбеливания для окисления целлюлозных волокон. Кроме того, неожиданно изобретатели обнаружили, что металлический катализатор, в частности железный катализатор, может быть использован в последовательности отбеливания для совершения окисления, без интерферирования с конечным продуктом, например, потому что катализатор не остается связанным с целлюлозой, что в результате приводит к более легкому удалению, по меньшей мере, некоторого остаточного железа до окончания последовательности отбеливания, чем можно было бы ожидать на основе имеющихся знаний в данной области техники. Более того, неожиданно изобретатели обнаружили, что такие способы могут применяться без существенного ухудшения качества волокон.

[009] Как известно в данной области техники, целлюлозное волокно, в том числе крафт-целлюлоза, могут быть окислены металлами и перекисями и/или перкислотами. Так, например, целлюлоза может быть окислена железом и перекисью ("реактивом Фентона"), Смотрите работу Kishimoto et al., Hoizforschung, vol.52, no, 2 (1998), pp.180-184. Металлы и пероксиды, такие как реагент Фентона, являются относительно недорогими окислителями, что делает их до некоторой степени желательными для широкомасштабного использования как, например, в крафт-процессах. В случае с реактивом Фентона, известно, что этот способ окисления может вызывать деградацию целлюлозы в кислой среде. Таким образом, никто не ожидал, что реагент Фентона можно использовать в крафт-процессе без обширной деградации волокон, например, с сопровождающейся потерей длины волокна, в кислой среде. Для предотвращения деградации целлюлозы, реагент Фентона часто используется в щелочных условиях, где реакция Фентона резко ингибируется. Однако возникают дополнительные препятствия для использования реагента Фентона в щелочной среде. Например, целлюлоза, тем не менее, может быть деградирована или обесцвечена. При переработке крафт-целлюлозы, целлюлозное волокно часто отбеливают в многоступенчатых последовательностях, которые традиционно включают сильно кислые и сильно щелочные этапы отбеливания, в том числе, по меньшей мере, один щелочной этап в конце или ближе к концу последовательности отбеливания. Таким образом, вопреки тому, что было известно в данной области техники, было весьма удивительно, что окисление волокон с железом в кислой стадии крафт-процесса отбеливания может привести к получению волокна с улучшенными химическими свойствами, но без физической деградации или обесцвечивания.

[010] Таким образом, существует необходимость в низкозатратном и/или единственном этапе окисления, который мог бы придавать как альдегидные, так и карбоксильные функциональные возможности целлюлозному волокну, такому как волокно на основе крафт-целлюлозы, без широкой деградации целлюлозы и/или без приведения целлюлозы в состояние, непригодное для нижеуказанных видов использования. Кроме того, сохраняется необходимость введения в целлюлозное волокно высоких уровней карбонильных групп, таких как карбоновая кислота, кетон, и альдегидных групп. Например, было бы желательно использовать окислитель в условиях, которые не тормозят реакции окисления, в отличие от использования реагента Фентона в щелочной среде, например, для введения высокого уровня карбонильных групп. Авторы изобретения преодолели много трудностей существующего уровня техники, предоставляя способы, которые отвечают этим потребностям.

[011] В дополнение к трудностям контроля химического состава продуктов окисления целлюлозы, а также деградации этих продуктов, как известно, способ окисления может повлиять на другие свойства, в том числе химические и физические свойства и/или загрязнение готовой продукции. Например, способ окисления может повлиять на степень кристалличности, содержание гемицеллюлозы, цвет, и/или уровни загрязнения конечного продукта. В конечном счете, способ окисления может повлиять на возможность переработки целлюлозного продукта в промышленности или других сферах применения.

[012] Отбеливание древесной массы, как правило, проводится с целью избирательного увеличения белизны или яркости целлюлозы, как правило, путем удаления лигнина и других примесей, без негативного воздействия на физические свойства. Отбеливание химической целлюлозной массы, такой как крафт-целлюлоза, как правило, требует нескольких различных этапов отбеливания для достижения желаемой яркости с хорошей избирательностью. Как правило, в последовательностях отбеливания используются этапы, которые проходят при переменных диапазонах рН. Такое чередование способствует удалению загрязнений, образующихся в последовательности отбеливания, например, за счет растворимости продуктов распада лигнина. Таким образом, в целом, ожидается, что использование ряда кислых этапов в последовательности отбеливания, как например, трех кислых этапов в последовательности, не обеспечивает ту же яркость, как поочередное использование кислых/щелочных этапов, как, например, кислый-щелочной-кислый. Например, при типичной последовательности DEDED, производится продукт ярче, чем в DEDAD последовательности (где А относится к кислотной обработке). Соответственно, последовательность, которая не имеет промежуточной щелочной стадии, но, тем не менее, производит продукт с сопоставимой яркостью, оказалась бы неожиданной для специалиста в данной области техники.

[013] Вообще, хотя известно, что определенные последовательности отбеливания в крафт-процессе могут иметь преимущества по сравнению с другими, причины, которые обуславливают какими-либо преимущества являются не настолько понятными. Что касается окисления, то ни одно исследование не показало каких-либо преимуществ для окисления в конкретной стадии многоступенчатой последовательности и не обнаружило, что свойства волокна могут повреждаться на этапах или во время обработки после окисления. Например, при известном уровне техники не выявлены какие-либо преимущества более позднего этапа окисления по сравнению с более ранним его этапом. В некоторых вариантах воплощения изобретения предоставлены способы, уникально выполненные на конкретных этапах (например, на более поздних стадиях процесса отбеливания), которые имеют преимущества в крафт-процессе и в результате дают волокна с уникальным набором физико-химических характеристик.

[014] Кроме того, в отношении яркости в крафт-процессе отбеливания, известно, что металлы, в частности переходные металлы, которые естественным образом присутствуют в целлюлозной массе исходного материала, наносят ущерб яркости продукта. Таким образом, последовательности отбеливания часто направлены на устранение некоторых переходных металлов из конечного продукта для достижения заданной яркости. Например, хелатные соединения могут быть использованы для удаления природных металлов из целлюлозной массы. Таким образом, из-за акцента на удалении природных металлов, которые присутствуют в целлюлозной массе, специалист в данной области техники, как правило, не добавляет никаких металлов в последовательность отбеливания, поскольку это может усугублять трудности в достижении более яркого продукта.

[015] Что касается железа, кроме того, добавление этого материала в целлюлозную массу приводит к значительному изменению цвета, похожему на изменение цвета, во время горения бумаги. Такое изменение цвета, как и изменение цвета жженой бумаги, до сих пор считалось необратимым. Таким образом, ожидалось, что после обесцвечивания, для древесной массы с добавлением железа, целлюлозной массы, будет характерна постоянная потеря яркости, которая не сможет быть восстановлена с помощью дополнительного отбеливания.

[016] Таким образом, хотя известно, что железо или медь и перекись могут экономно окислять целлюлозу, до сих пор они не были привлечены к процессам отбеливания целлюлозной массы таким образом, чтобы достичь сопоставимой яркости по сравнению со стандартной последовательностью, не использующей железо или медь на этапе окисления. Как правило, они не использовались в процессах отбеливания целлюлозы. Удивительно, но изобретатели преодолели эти трудности, и в некоторых вариантах воплощения изобретения, обеспечивают новый способ экономного окисления целлюлозы с железом или медью в процессах отбеливания целлюлозной пульпы. В некоторых вариантах воплощения изобретения описанные здесь способы приводят к получению продуктов с очень неожиданными характеристиками, противоположными тем, что предсказаны на основе доктрин существующего уровня техники. Таким образом, способы осуществления настоящего изобретения могут предоставлять продукты, которые превосходят продукты существующего уровня техники и могут быть произведены более экономически эффективно.

[017] Например, обычно в данной области техники понятно, что металлы, такие как железо, хорошо связываются с целлюлозой и не могут быть удалены при обычной промывке. Как правило, удаление железа из целлюлозы является трудным и дорогостоящим и требует дополнительных этапов обработки. Присутствие высоких уровней остаточного железа в целлюлозном продукте, как известно, имеет ряд недостатков, в частности, при использовании целлюлозной пульпы и применении в бумажном производстве. Например, железо может привести к изменению цвета конечного продукта и/или может быть непригодным для использования в областях, в которых конечный продукт находится в контакте с кожей, как, например, в подгузниках и перевязочном материале. Таким образом, использование железа в крафт-процессе отбеливания, как ожидалось, имеет ряд недостатков.

[018] Прежде обработка окислением крафт-волокна для улучшения функциональности волокна после отбеливания часто была ограничена. Более того, известные процессы для придания волокну большей альдегидной функциональности также являются причиной сопутствующих потерь яркости или качества волокна. Кроме того, известные процессы, которые приводят к повышению альдегидной функциональности волокна, также приводят к потере карбоксильной функциональности. Способы настоящего изобретения не страдают от одного или нескольких таких недостатков.

[019] Крафт-волокно, изготовленное химическим крафт-целлюлозным способом, является недорогим источником целлюлозного волокна, в котором в целом сохраняется длина волокна во время варки целлюлозы, и в основном получается конечный продукт с хорошими характеристиками яркости и прочности. Как таковой, этот способ широко используется в бумажной промышленности. Однако стандартное крафт-волокно ограниченно применяется в таких областях, как получение производных целлюлозы из-за химической структуры целлюлозы в результате стандартной варки и отбеливания крафт-целлюлозы. В общем, стандартное крафт-волокно содержит слишком много остаточной гемицеллюлозы и других природных материалов, которые могут помешать последующей физической и/или химической модификации волокон. Более того, стандартное крафт-волокно имеет ограниченную химическую функциональность и, как правило, является жестким и не слишком сжимающимся.

[020] Жесткая и грубая природа крафт-волокна может потребовать наслаивания или добавления различных видов материалов, таких как хлопок, в областях использования, требующих контакта с кожей человека, например в подгузниках, средствах гигиены, и тканевой продукции. Следовательно, может возникнуть необходимость придать целлюлозному волокну лучшую гибкость и/или мягкость, чтобы снизить потребность в использовании других материалов, например, в многослойном продукте.

[021] Целлюлозное волокно в тех областях применения, которые связаны с абсорбцией телесных выделений и/или жидкостей, например подгузниках, изделиях для взрослых, применяющихся при недержании мочи, перевязочном материале, гигиенических салфетках и/или тампонах, часто подвергаются воздействию аммиака, который присутствует в телесных выделениях, и/или воздействию аммиака, выработанного бактериями, связанными с телесными выделениями и/или жидкостями. При таком использовании может быть желательно применять целлюлозное волокно, которое не только обеспечивает объем и впитывающую способность, но также имеет свойства ослабления запаха и/или антибактериальные свойства, например может уменьшить запах от азотистых соединений, таких как аммиак (NH₃). До сих пор модификация крафт-волокна путем окисления для улучшения возможности контроля запаха неизменно достигалась с нежелательным снижением яркости. Существует потребность в экономичном модифицированном крафт-волокне, которое демонстрирует хорошие впитывающие характеристики и/или возможности контроля запаха, сохраняя при этом хорошие характеристики яркости.

[022] В условиях современного рынка, потребители хотят, чтобы абсорбирующие изделия, например подгузники, изделия при недержании мочи у взрослых и гигиенические салфетки, были более тонкими. При ультратонком дизайне изделия требуется волокно меньшей массы, что может вызвать потерю целостности изделия, если используемые волокна слишком короткие. Химическая модификация крафт-волокна может привести к потере длины волокна, что делает его неприемлемым для использования в определенных видах продукции, например, ультратонкой продукции. В частности, крафт-волокно, обработанное для улучшения альдегидной функциональности, которая связана с улучшенным контролем запаха, может пострадать от потери длины волокна при химической модификации, что делает его непригодным для использования в изделиях ультратонкого дизайна. Существует потребность в недорогом волокне, которое демонстрирует сжимаемость без потери в длине волокна, что делает его уникально подходящим для изделий ультратонкого дизайна (то есть продукт сохраняет хорошее впитывание на основе количества волокон, которые могут быть сжаты в меньшем пространстве, сохраняя при этом целостность продукта при более низкой массе волокна).

[023] Традиционно, источники целлюлозы, которые оказались полезными в производстве абсорбирующих изделий или тканей, не были пригодны также для производства последующих производных целлюлозы, таких как эфиры целлюлозы и сложные эфиры целлюлозы. Изготовление целлюлозы с низкой вязкостью, производной от сырья целлюлозы с высокой вязкостью, такого как стандартные крафт-волокна, требует дополнительных этапов производства, которые добавили бы значительные расходы и в то же время дали нежелательные побочные продукты и снизили общее качество производного целлюлозы. Хлопковый линт (пух) и сульфитная целлюлозная пульпа с высоким содержанием альфа целлюлозы, которые, как правило, имеют высокую степень полимеризации, обычно используются при изготовлении производных целлюлозы, таких как простые и сложные эфиры целлюлозы. Однако производство хлопкового линта и сульфитного волокна с высокой степенью полимеризации и/или вязкости является дорогим из-за высокой стоимости исходного материала, в случае хлопка; высокой стоимости энергии, химических и экологических издержек на варку и отбеливание целлюлозы, в случае сульфитной целлюлозной пульпы, и из-за потребности в обширных процессах очистки, которые применяются в обоих случаях. В дополнение к высокой стоимости, существует сокращение поставок сульфитной целлюлозы, доступной на рынке. Таким образом, эти волокна являются очень дорогими и имеют ограниченное применение в целлюлозной и бумажной областях использования, например в тех, где может оказаться необходимой более высокая СП или более высокая вязкость пульпы. Для изготовителей производных целлюлозы, эти виды целлюлозной пульпы составляют значительную часть общей стоимости производства. Таким образом, существует потребность в волокне низкой стоимости, таком как модифицированное крафт-волокно, которое может быть использовано в изготовлении производных целлюлозы.

[024] Существует также потребность в недорогих целлюлозных материалах, которые могут быть использованы в производстве микрокристаллической целлюлозы. Микрокристаллическая целлюлоза находит широкое применение для пищевого, фармацевтического, косметического и промышленного использования и является очищенной кристаллической формой частично деполимеризованной целлюлозы. Использование крафт-волокна в производстве микрокристаллической целлюлозы, без добавления обширного постотбеливающего этапа обработки, до сих пор было ограниченным. Производство микрокристаллической целлюлозы обычно требует высокой степени очистки исходного целлюлозного материала, который гидролизуется кислотой для удаления аморфных сегментов целлюлозной цепи. Смотрите патент США №2978446 Battista et al, и патент США №5346589 Braunstein et al. Низкая степень полимеризации цепей при удалении аморфных сегментов целлюлозы, называющаяся "выравнивание СП", часто является отправной точкой для производства микрокристаллической целлюлозы, и ее численное значение зависит, прежде всего, от источника и от обработки волокон целлюлозы. Распад некристаллических сегментов из стандартного крафт-волокна, как правило, вызывает деградацию волокна до такой степени, что делает его непригодным для большинства видов использования, поскольку, по крайней мере, наличие одного из пунктов 1) оставшиеся примеси, 2) отсутствие достаточно длинных кристаллических сегментов; или 3) приводит к тому, что целлюлозное волокно имеет слишком высокую степень полимеризации, как правило, в диапазоне от 200 до 400, что делает его непригодным для производства микрокристаллической целлюлозы. Крафт-волокно, имеющее достаточную степень чистоты и/или более низкое значение выравнивания СП, например, было бы более подходящим, так как крафт-волокно может обеспечить большую универсальность в производстве и использовании микрокристаллической целлюлозы.

[025] В настоящем изобретении, волокно, имеющее одно или несколько из описанных свойств, может быть произведено лишь за счет модификации типичной крафт-целлюлозы, плюс процесса отбеливания. Волокно настоящего изобретения преодолевает многие из ограничений, связанные с известным модифицированным крафт-волокном, о котором говорилось выше.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[026] ФИГУРА 1 демонстрирует график зависимости конечной 0,5 % капиллярной CED вязкости от процента расходной перекиси.

[027] ФИГУРА 2 демонстрирует график соотношения влажной прочности к сухой прочности, представленной как функцию уровня смол влажной прочности.

ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

I. Способы

[028] Настоящее изобретение относится к новым способам обработки целлюлозного волокна. В некоторых вариантах воплощения изобретения, изобретение обеспечивает способ модификации целлюлозного волокна, включающий получение целлюлозного волокна, и окисление волокна целлюлозы. Все используемые здесь термины: "окисленный", "каталитически окисленный", "каталитическое окисление" и "окисление" понимаются как взаимозаменяемые и относятся к обработке целлюлозного волокна, по меньшей мере, каталитическим количеством, по меньшей мере, одним из веществ железа или меди, и, по меньшей мере, одним пероксидом, таким как перекись водорода, таким образом, чтобы хотя бы некоторые из гидроксильных групп волокон целлюлозы окислились. Фраза "железо или медь" и точно так же "железо (или медь)" означает "железо или медь, или их комбинация". В некоторых вариантах воплощения изобретения окисление включает одновременное увеличение содержания карбоновой кислоты и альдегида в целлюлозном волокне,

[029] Целлюлозные волокна, используемые в способах, описанных в настоящем документе, могут быть получены из волокон древесины хвойных пород, волокон лиственных пород, а также их смеси. В некоторых вариантах воплощения изобретения модифицированное целлюлозное волокно получают из древесины хвойных пород, таких как южная сосна. В некоторых вариантах воплощения изобретения модифицированное целлюлозное волокно получают из древесины твердых пород, таких как эвкалипт. В некоторых вариантах воплощения изобретения модифицированное целлюлозное волокно получают из смеси древесины хвойных и лиственных пород. В еще одном варианте воплощения изобретения модифицированное целлюлозное волокно получают из целлюлозного волокна, которое ранее подвергалось полному циклу крафт-процесса или его части, то есть из крафт-волокна.

[030] Упоминаемые в данном изобретении термины "целлюлозное волокно" или "крафт-волокно" являются взаимозаменяемыми за исключением случаев, специально обозначенных как особые или случаев, которые обычный специалист в данной области техники будет понимать как особые.

[031] По меньшей мере, в одном из вариантов воплощения изобретения способ включает в себя получение целлюлозного волокна, и окисление волокна целлюлозы наряду с тем, что в целом сохраняется длина волокна целлюлозных волокон

[032] Термины "длина волокна" и "средняя длина волокна" используются как синонимы при описании свойств волокна и означают среднюю взвешенную длину средней длины волокна. Поэтому, например, следует понимать, что волокно, имеющее среднюю длину волокна 2 мм, означает волокно, имеющее среднюю взвешенную длину волокна 2 мм.

[033] По меньшей мере, в одном из вариантов воплощения изобретения способ включает получение целлюлозного волокна, частичное отбеливание целлюлозного волокна и окисление волокна целлюлозы. В некоторых вариантах воплощения изобретения окисление осуществляется в процессе отбеливания. В некоторых вариантах воплощения изобретения окисление проводят после процесса отбеливания.

[034] По меньшей мере, в одном из вариантов воплощения изобретения способ включает получение целлюлозного волокна и окисление волокна целлюлозы, таким образом снижающий степень полимеризации целлюлозного волокна.

[035] По меньшей мере, в одном из вариантов воплощения изобретения способ включает получение целлюлозного волокна и окисление волокна целлюлозы с сохранением Канадского Стандарта степени помола ("степени помола ") указанных целлюлозных волокон.

[036] По меньшей мере, в одном из вариантов воплощения изобретения способ включает получение целлюлозного волокна, окисление волокна целлюлозы и увеличение яркости данного окисленного целлюлозного волокна по сравнению со стандартным волокном целлюлозы.

[037] Как уже говорилось выше, в соответствии с настоящим изобретением окисление целлюлозного волокна заключается в обработке целлюлозного волокна, по меньшей мере, каталитическим количеством железа или меди и перекиси водорода. По меньшей мере, в одном из вариантов воплощения изобретения, способ включает окисление целлюлозного волокна железом и перекисью водорода. Источником железа может быть любой подходящий источник, который может быть распознан специалистом в данной области техники, такой как, например, сульфат железа (например, железа сульфат гептагидрат), хлорид железа, соль Мора, хлорное железо (хлорид трехвалентного железа), трехвалентного железа аммония сульфат или трехвалентного железа аммония цитрат.

[038] В некоторых вариантах воплощения изобретения способ включает окисление целлюлозного волокна медью и перекисью водорода. Подобным образом, источником меди может быть любой подходящий источник, который может быть распознан специалистом в данной области техники. Наконец, в некоторых вариантах воплощения изобретения способ включает окисление целлюлозного волокна комбинацией меди и железа и перекиси водорода.

[039] В некоторых вариантах воплощения изобретение обеспечивает способ обработки целлюлозного волокна, включающий получение целлюлозного волокна, его варку, отбеливание и окисление.

[040] В некоторых вариантах воплощения изобретения способ дополнительно включает в себя кислородную делигнификацию целлюлозного волокна. Кислородная делигнификация может быть выполнена любым способом, известным специалистам в данной области техники. Например, кислородная делигнификация может быть обычной двухэтапной кислородной делигнификацией. Известно, например, что кислородная делигнификация целлюлозного волокна, такого как крафт-волокно, может изменять содержание карбоновых кислот и/или содержание альдегида в целлюлозном волокне в процессе переработки. В некоторых вариантах воплощения изобретения способ включает в себя кислородную делигнификацию целлюлозного волокна перед его отбеливанием.

[041] По меньшей мере, в одном из вариантов воплощения изобретения способ включает окисление целлюлозного волокна, по меньшей мере, на одном из этапов крафт-варки целлюлозы, этапе кислородной делигнификации и на этапе крафт-отбеливания. В предпочтительном варианте воплощения изобретения способ включает окисление целлюлозного волокна, по меньшей мере, на одном этапе крафт-отбеливания. По меньшей мере, в одном из вариантов воплощения изобретения способ включает окисление целлюлозного волокна на двух или более чем на одном этапе крафт-отбеливания.

[042] Когда целлюлозное волокно окисляется на этапе отбеливания, оно не должно подвергаться существенному воздействию щелочных сред в процессе отбеливания во время или после окисления. В некоторых вариантах воплощения изобретения способ включает окисление волокна целлюлозы при кислых значениях рН. В некоторых вариантах воплощения изобретения, способ включает получение целлюлозного волокна, подкисление целлюлозного волокна, а затем окисление целлюлозного волокна при кислых значениях рН. В некоторых вариантах воплощения изобретения, значения рН находятся в диапазоне от примерно 2 до примерно 6, например, от примерно 2 до примерно 5 или от примерно 2 до примерно 4.

[043] Уровень рН можно отрегулировать с помощью любой подходящей кислоты, которая может быть распознана специалистом в данной области техники, например, с помощью серной кислоты или соляной кислоты, или фильтрата из кислотного этапа отбеливания в процессе отбеливания, как например этапа диоксида хлора (D) многоступенчатого процесса отбеливания. Например, целлюлозное волокно может быть подкислено добавлением посторонней кислоты. Примеры посторонних кислот известны в данной области техники и включают, без ограничений, серную кислоту, соляную кислоту и угольную кислоту. В некоторых вариантах воплощения изобретения, целлюлозное волокно подкисляют кислым фильтратом, таким как отходы фильтрата, из этапа отбеливания. В некоторых вариантах воплощения изобретения кислый фильтрат из этапа отбеливания не имеет высокого содержание железа. По меньшей мере, в одном из вариантов, целлюлозное волокно подкисляют кислым фильтратом из D этапа многоступенчатого процесса отбеливания.

[044] В некоторых вариантах воплощения изобретения, способ включает окисление волокна целлюлозы на одном или нескольких этапах многоступенчатой последовательности отбеливания. В некоторых вариантах воплощения изобретения, способ включает окисление волокна целлюлозы на одном этапе многоступенчатой последовательности отбеливания. В некоторых вариантах воплощения изобретения способ включает окисление волокна целлюлозы в конце или близко к окончанию многоступенчатой последовательности отбеливания. В некоторых вариантах воплощения изобретения способ включает окисление волокна целлюлозы, по меньшей мере, на четвертом этапе пятиступенчатой последовательности отбеливания.

[045] В соответствии с настоящим изобретением, многоступенчатой последовательностью отбеливания может быть любая последовательность отбеливания, которая не содержит этапа щелочного отбеливания после этапа окисления. По меньшей мере, в одном варианте воплощения изобретения многоступенчатая последовательность отбеливания является пятиступенчатой последовательностью отбеливания. В некоторых вариантах воплощения изобретения последовательность отбеливания представляет собой последовательность DEDED. В некоторых вариантах воплощения изобретения последовательность отбеливания представляет собой последовательность D₀E1D1E2D2. В некоторых вариантах воплощения изобретения последовательность отбеливания представляет собой последовательность D₀(EoP)D1E2D2. В некоторых вариантах воплощения изобретения последовательность отбеливания представляет собой последовательность D₀(EO)D1E2D2.

[046] Этапы многоступенчатой последовательности отбеливания без окисления могут включать в себя любую конвенцию, или после раскрытого ряда этапов, могут проводиться в обычных условиях, при условии, что они будут полезными при производстве модифицированного волокна описанного в настоящем изобретении, без этапа щелочного отбеливания, который может следовать за этапом окисления.

[047] В некоторых вариантах воплощения изобретения, окисление включено в четвертый этап многоступенчатого процесса отбеливания. В некоторых вариантах воплощения изобретения способ осуществлен в пятиступенчатом процессе отбеливания, имеющем последовательность D₀E1D1E2D2, а четвертый этап (Е2) используется для окисления крафт-волокна.

[048] В некоторых вариантах воплощения изобретения число Каппа увеличивается после окисления целлюлозного волокна. Более конкретно, в обычных случаях можно было бы ожидать снижения числа Каппа из-за этапа отбеливания, в результате ожидаемого его снижения в материале, таком как лигнин, который взаимодействует с реагентом перманганатом. Однако в способе, описанном здесь, число Каппа волокна целлюлозы может снизиться из-за потери примесей, например, лигнина, однако число Каппа может увеличиться из-за химической модификации волокон. Не желая быть связанными теорией, мы считаем, что повышенная функциональность модифицированной целлюлозы обеспечивает дополнительные сайты, которые могут реагировать с реагентом перманганатом. Следовательно, число Каппа модифицированного крафт-волокна является повышенным по сравнению с числом Каппа стандартного крафт-волокна.

[049] По меньшей мере, в одном из вариантов воплощения изобретения, окисление происходит на одном этапе последовательности отбеливания после того, как были добавлены железо или медь и перекись, и при условии некоторой задержки по времени. Подходящая задержка составляет количество времени, достаточное для катализации перекиси водорода с железом или медью. Такой промежуток времени легко устанавливается обычным специалистом в данной области техники.

[050] В соответствии с настоящим изобретением, окисление проводят в течение времени и при температуре, достаточной для получения желаемого завершения реакции. Например, окисление может проходить при температуре в диапазоне от приблизительно 60 градусов С до приблизительно 80 градусов С, в течение времени в диапазоне от приблизительно 40 до приблизительно 80 минут. Нужное время и температура реакции окисления легко устанавливаются обычным специалистом в данной области техники.

[051] Преимущественно целлюлозное волокно вываривают до целевого числа Каппа до отбеливания. Например, когда окисленная целлюлоза требуется для производства какого-либо сорта бумаги или распушенной целлюлозы, целлюлозные волокна могут быть переварены в гидравлическом варочном котле с двумя емкостями по технологии Lo-Solids™, чтобы число Каппа находилось в диапазоне от приблизительно 30 до приблизительно 32 перед отбеливанием и окислением целлюлозы. Или же, если окисленная целлюлоза требуется для получения производных целлюлозы, например, в производстве эфиров целлюлозы, целлюлозные волокна могут быть переварены до числа Каппа от приблизительно 20 до приблизительно 24 перед отбеливанием и окислением целлюлозы в соответствии со способами настоящего изобретения. В некоторых вариантах воплощения изобретения, целлюлозное волокно переваривается и делигнифицируется в ходе обычного двухступенчатого этапа кислородной делигнификации перед отбеливанием и окислением волокна целлюлозы. Преимущественно делигнификация осуществляется до целевого числа Каппа, находящегося в пределах приблизительно от 6 до приблизительно 8, когда окисленная целлюлоза предназначена для использования в получении производных целлюлозы, а также до целевого числа Каппа в пределах от приблизительно 12 до приблизительно 14, когда окисленная целлюлоза предназначена для использования в производстве бумаги и/или пуха.

[052] В некоторых вариантах воплощения изобретения, процесс отбеливания проводится в условиях, чтобы достичь целевой окончательной яркости по ISO приблизительно равной 88-90%, например, в диапазоне от приблизительно 85% до приблизительно 95%, или приблизительно от 88% до приблизительно 90%.

[053] Настоящее изобретение также дает способ обработки целлюлозного волокна, включающий получение целлюлозного волокна, снижение СП целлюлозного волокна, а также сохранение длины волокна целлюлозного волокна. В некоторых вариантах воплощения изобретения, целлюлозное волокно является крафт-волокном. В некоторых вариантах воплощения изобретения СП целлюлозного волокна снижается в процессе отбеливания. В некоторых вариантах воплощения изобретения СП целлюлозного волокна уменьшается в конце или при приближении окончания многоступенчатой последовательности отбеливания. В некоторых вариантах воплощения изобретения СП снижается, по меньшей мере, на четвертом этапе многоступенчатой последовательности отбеливания. В некоторых вариантах воплощения изобретения СП снижается во время или после четвертого этапа многоступенчатой последовательности отбеливания.

[054] Кроме того, многоступенчатая последовательность отбеливания может быть изменена, чтобы обеспечить более надежные условия отбеливания перед окислением волокна целлюлозы. В некоторых вариантах воплощения изобретения, способ включает обеспечение более надежных условий отбеливания до этапа окисления. Более надежные условия отбеливания могут позволить снижение степени полимеризации и/или вязкости волокна целлюлозы на этапе окисления с меньшими количествами железа или меди, и/или перекиси водорода. Таким образом, может стать возможным модифицирование условия последовательности отбеливания, чтобы яркость и/или вязкость конечного целлюлозного продукта могла бы дополнительно контролироваться. Например, уменьшение количества перекиси и металла, при обеспечении более надежных условий отбеливания до начала окисления, может дать продукт с более низкой вязкостью и более высокой яркостью, чем окисленные продукты, произведенные с одинаковыми условиями окисления, но с менее надежным отбеливанием. Такие условия могут быть выгодными в некоторых вариантах воплощения изобретения, особенно в использовании эфира целлюлозы.

[055] В некоторых вариантах воплощения изобретения, способы изобретения дополнительно включают снижение кристалличности целлюлозного волокна, таким образом, что она становится ниже, чем кристалличность указанного целлюлозного волокна, измеренная до стадии окисления. Например, в соответствии со способами осуществления настоящего изобретения, индекс кристалличности целлюлозного волокна может быть уменьшен до 20% в сравнении с начальным индексом кристалличности, измеренным до стадии окисления.

[056] В некоторых вариантах воплощения изобретения, способы изобретения дополнительно содержат обработку модифицированного целлюлозного волокна, по крайней мере, одним каустическим или щелочным веществом. Например, по меньшей мере, в одном из вариантов, способ обработки целлюлозного волокна включает получение окисленного целлюлозного волокна настоящего изобретения, воздействие щелочного или каустического (едкого) вещества на окисленное целлюлозное волокно, а затем сухую укладку целлюлозного продукта. Не ограничиваясь теорией, можно предположить, что добавление хотя бы одного едкого вещества к модифицированной целлюлозе может привести к получению целлюлозного волокна с очень высокой функциональностью и очень низкой длиной волокна.

[057] Известно, что целлюлоза, содержащая повышенное количество альдегидных групп, может обладать благоприятными свойствами в улучшении влажной прочности целлюлозных волокон. См., например, патенты США №6319361 Smith et al., и №6582559 Thornton et al. Такие свойства могут быть полезны, например, при использовании в абсорбирующем материале. В некоторых вариантах воплощения изобретение обеспечивает способ улучшения влажной прочности продукта, включающий получение модифицированного целлюлозного волокна настоящего изобретения и добавление модифицированного целлюлозного волокна настоящего изобретения в продукцию, например, бумажную продукцию. Например, способ может включать окисление волокна целлюлозы в процессе отбеливания, дальнейшую обработку окисленного целлюлозного волокна кислым или едким веществом, и добавление обработанного волокна к целлюлозной продукции.

[058] В соответствии с настоящим изобретением, перекись водорода добавляют к целлюлозному волокну в кислой среде в количестве, достаточном для достижения требуемого окисления и/или степени полимеризации и/или вязкости конечного целлюлозного продукта. Например, перекись может быть добавлена в количестве от приблизительно 0,1% до приблизительно 4%, или приблизительно от 1% до приблизительно 3%, или приблизительно от 1% до приблизительно 2%, или приблизительно от 2% до приблизительно 3%, на основе сухой массы целлюлозной пульпы.

[059] Железо или медь добавляют, по меньшей мере, в количестве, достаточном, чтобы катализировать окисление целлюлозы перекисью. Например, железо может быть добавлено в количестве от приблизительно 25 до приблизительно 200 частей на миллион на основе сухой массы целлюлозной крафт-пульпы. Специалист в данной области техники сможет легко оптимизировать количество железа или меди для достижения желаемого уровня или количества окисления и/или степени полимеризации, и/или вязкости конечного целлюлозного продукта.

[060] В некоторых вариантах воплощения изобретения способ дополнительно включает добавление пара либо до, либо после добавления перекиси водорода.

[061] В некоторых вариантах воплощения изобретения окончательную СП и/или вязкость целлюлозной пульпы можно контролировать количеством железа или меди и перекиси водорода и надежностью условий отбеливания до этапа окисления. Специалисту в данной области техники будет понятно, что может быть оказано воздействие на другие свойства модифицированного крафт-волокна настоящего изобретения количеством железа или меди и перекиси водорода и надежностью условий отбеливания перед этапом окисления. Например, специалист в данной области техники может регулировать количество железа или меди и перекиси водорода и надежность условий отбеливания перед этапом окисления, чтобы запланировать или достичь желаемой яркости в конечном продукте и/или желаемой степени полимеризации или вязкости.

[062] В некоторых вариантах воплощения изобретение обеспечивает способ модификации целлюлозного волокна, включающий получение целлюлозного волокна, снижение степени полимеризации целлюлозного волокна и поддержания длины целлюлозного волокна.

[063] В некоторых вариантах воплощения изобретения окисленное крафт-волокно настоящего изобретения не очищают. Очистка окисленного крафт-волокна может оказать негативное влияние на длину указанного волокна и целостность, например очистка волокна может вызвать разваливание волокна.

[064] В некоторых вариантах воплощения изобретения, каждый этап пятиступенчатого процесса отбеливания включает, по меньшей мере, смеситель, реактор, и промывной аппарат (как известно специалистам в данной области техники).

[065] В некоторых вариантах воплощения изобретения, крафт-целлюлоза окисляется в промывном аппарате на D1 этапе, источник железа также добавляется в крафт-целлюлозу в промывном аппарате на D1 этапе, перекись добавляется после источника железа (или источника меди) в точке добавления в смесителе или насосе до этапа башни Е2, крафт-целлюлоза реагирует в Е2 башне и промывается в промывном аппарате Е2, и перед башней Е2 опционно может быть добавлен пар в паровой смеситель.

[066] В некоторых вариантах воплощения изобретения, железо (или медь) могут быть добавлены до конца D1 этапа, или железо (или медь) также могут быть добавлены в начале этапа Е2, при условии, что целлюлозная пульпа вначале подкислена (то есть перед добавлением железа) на D1 этапе. Пар может быть дополнительно добавлен либо до, либо после добавления перекиси.

[067] В типичном варианте воплощения изобретения способ получения модифицированного целлюлозного волокна низкой вязкости может включать отбеливание крафт-целлюлозы в многоступенчатом процессе отбеливания и снижение СП целлюлозной пульпы на заключительном этапе или незадолго до заключительного этапа многоступенчатого процесса отбеливания (например, на 4-м этапе многоступенчатого процесса отбеливания, например, на 4-м этапе пятиступенчатого процесса отбеливания) с использованием обработки перекисью водорода в кислой среде и в присутствии железа. Например, окончательная СП целлюлозной пульпы может контролироваться соответствующим применением железа или меди и перекиси водорода как далее более подробно изложено в разделе Примеры. В некоторых вариантах воплощения изобретения, железо или медь и перекись водорода обеспечиваются в количествах и на условиях, подходящих для производства волокна с низкой СП (т.е. волокно, имеющее СП в пределах от 1180 до 1830, или 0,5% капиллярной вязкости CED в диапазоне от приблизительно 7 мПа*с до приблизительно 13 мПа*с). В некоторых типичных вариантах воплощения изобретения, железо или медь и перекись водорода обеспечиваются в количествах и на условиях, подходящих для производства волокна с ультранизкой СП (т.е. волокно, имеющее СП в пределах от 700 до 1180, или 0,5% капиллярную CED вязкость в диапазоне от приблизительно 3,0 мПа*с до приблизительно 7 мПа*с).

[068] Например, в некоторых вариантах воплощения изобретения, обработка перекисью водорода в кислой среде с железом или медью может включать регулирование рН крафт-целлюлозы до значений рН в диапазоне приблизительно от 2 до приблизительно 5, добавлением источника железа в подкисленную целлюлозную пульпу, и добавлением перекиси водорода в крафт-целлюлозу.

[069] В некоторых вариантах воплощения изобретения, например, способ изготовления модифицированного целлюлозного волокна в рамках изобретения может включать подкисление крафт-целлюлозы до значений рН приблизительно от 2 до приблизительно 5 (используя, например, серную кислоту), смешивание источника железа (например, сульфата железа, например гептагидрата сульфата железа) с подкисленной крафт-целлюлозой при использовании от примерно 25 частей на миллион до примерно 250 частей на миллион Fe⁺² на основе сухой массы крафт-целлюлозы с консистенцией в пределах приблизительно от 1% до приблизительно 15%, а также перекиси водорода, которая может быть добавлена в виде раствора в концентрации от приблизительно 1% до приблизительно 50% по массе и в количестве от приблизительно 0,1% до приблизительно 1,5% в пересчете на сухую массу крафт-целлюлозы. В некоторых вариантах воплощения изобретения раствор сульфата железа смешивают с крафт-целлюлозой в консистенции в пределах от приблизительно 7% до приблизительно 15%. В некоторых вариантах воплощения изобретения кислую крафт-целлюлозу смешивают с источником железа, и она реагирует с перекисью водорода на протяжении времени от приблизительно 40 минут до приблизительно 80 минут при температуре в диапазоне от приблизительно 60°С до приблизительно 80°С.

[070] В некоторых вариантах воплощения изобретения, способ приготовления модифицированного целлюлозного волокна в рамках этого изобретения включает снижение СП при помощи обработки крафт-целлюлозы перекисью водорода в кислой среде в присутствии железа (или меди), где обработка кислотой, перекисью водорода и железом (или медью) включена в многоступенчатый процесс отбеливания. В некоторых вариантах воплощения изобретения обработка железом, кислотой и перекисью водорода включается в единственный этап многоступенчатого процесса отбеливания. В некоторых вариантах воплощения изобретения обработка железом (или медью), кислотой и перекисью водорода включается в единственный этап, в конце или ближе к окончанию многоступенчатого процесса отбеливания. В некоторых вариантах воплощения изобретения обработка железом (или медью), кислотой и перекисью водорода включается в четвертый этап многоступенчатого процесса отбеливания. Например, обработка целлюлозной пульпы может произойти на единственном этапе, таком как этап Е2, после того, как и железо (или медь), и перекись добавлены и предоставлено некоторое время задержки. В некоторых вариантах воплощения изобретения, каждый этап пятиступенчатого процесса отбеливания включает, по меньшей мере, смеситель, реактор, и промывной аппарат (как известно специалистам в данной области техники), и крафт-целлюлоза может быть подкислена в промывном аппарате на D1 этапе, источник железа также может быть добавлен к крафт-целлюлозе в промывном аппарате на этапе D1, перекись может быть добавлена после источника железа (или источника меди) в точке добавления в смесителе или насосе до этапа башни Е2, крафт-целлюлоза реагирует в Е2 башне и промывается в промывном аппарате Е2, и перед башней Е2 опционно может быть добавлен пар в паровой смеситель. В некоторых вариантах воплощения изобретения, например, железо (или медь) могут быть добавлены до конца D1 этапа, или железо (или медь) также могут быть добавлены в начале этапа Е2, при условии, что целлюлозная пульпа вначале подкислена (то есть перед добавлением железа) на этапе D1, дополнительная кислота может быть добавлена при необходимости привести рН в диапазон приблизительно от 3 до приблизительно 5, и перекись может быть добавлена после железа (или меди). Пар может быть добавлен либо до, либо после добавления перекиси.

[071] Например, в одном варианте воплощения изобретения описанный выше пятиступенчатый процесс отбеливания, проведенный с исходным материалом хвойной целлюлозы, может привести к получению модифицированного целлюлозного волокна, обладающего одним или несколькими из следующих свойств: средняя длина волокна составляет, по меньшей мере, 2,2 мм, вязкость в диапазоне от приблизительно 3,0 мПа*с до менее чем 13 мПа*с, S10 каустическая растворимость находится в пределах от приблизительно 16% до приблизительно 20%, S18 каустическая растворимость находится в пределах от приблизительно 14% до приблизительно 18%, карбоксильное содержание находится в пределах от приблизительно 2 мэкв/100 г до приблизительно 6 мэкв/100 г, содержание альдегида находится в пределах от приблизительно 1 мэкв/100 г до приблизительно около 3 мэкв/100 г, карбонильное содержание находится в пределах от приблизительно 1 до 4, степень помола находится в пределах от приблизительно 700 мл/с до приблизительно 760 мл/с, прочность волокна в пределах от приблизительно 5 км до приблизительно 8 км, а яркость в диапазоне от приблизительно 85 по ISO до приблизительно 95 по ISO. Например, в некоторых вариантах воплощения изобретения описанные выше типичные пятиступенчатые процессы отбеливания могут производить модифицированные целлюлозные волокна хвойных пород, обладающие каждым из вышеупомянутых свойств.

[072] Согласно еще одному примеру, где целлюлозное волокно является волокном хвойных пород, описанные выше типичные пятиступенчатые процессы отбеливания могут производить модифицированное целлюлозное волокно хвойных пород, обладающее средней длиной волокна, которая составляет не менее 2,0 мм (например, в пределах от приблизительно 2,0 мм до приблизительно 3,7 мм, или приблизительно от 2,2 мм до приблизительно 3,7 мм), вязкостью, составляющей менее 13 мПа*с (например, вязкость в диапазоне от приблизительно 3,0 мПа*с до менее чем 13 мПа*с, или от приблизительно 3,0 мПа*с до приблизительно 5,5 мПа*с, или от приблизительно 3,0 мПа*с до приблизительно 7 мПа*с, или от приблизительно 7 мПа*с до менее чем 13 мПа*с), а яркость составляет, по меньшей мере, 85 (например, в диапазоне от приблизительно 85 до приблизительно 95).

[073] В некоторых вариантах воплощения изобретение обеспечивает способ получения распушенной целлюлозы, включающий получение модифицированного крафт-волокна изобретения, а затем продукцию распушенной целлюлозы. Например, способ включает отбеливание крафт-волокна в ходе многоступенчатого процесса отбеливания, окисление волокна, на, по меньшей мере, четвертом или пятом этапе многоступенчатого процесса отбеливания с перекисью водорода в кислой среде и каталитическим количеством железа или меди, а затем формирование распушенной целлюлозы. По меньшей мере, в одном варианте воплощения изобретения волокно не очищают после многоступенчатого процесса отбеливания.

[074] Настоящее изобретение также предоставляет способ уменьшения запаха, такого как запах от телесных выделений, например запах от мочи или крови. В некоторых вариантах воплощения изобретение обеспечивает способ для контроля запаха, включающий получение модифицированного отбеленного крафт-волокна в соответствии с изобретением и нанесение одоранта на отбеленное крафт-волокно, так, что атмосферное количество одоранта является сниженным по сравнению с атмосферным количеством одоранта при использовании эквивалентного количества одоранта с эквивалентной массой стандартного крафт-волокна. В некоторых вариантах воплощения изобретения обеспечивается способ контроля запаха, включающий подавление запаха бактериального происхождения. В некоторых вариантах воплощения изобретения обеспечивается способ контроля запаха, включающий абсорбирующие одоранты, такие как азотистые одоранты на модифицированных крафт-волокнах. В данном случае, под "азотистыми одорантами" понимаются отдушки, содержащие, по меньшей мере, один атом азота.

[075] По меньшей мере, в одном из вариантов воплощения изобретения, способ уменьшения запаха включает получение модифицированного целлюлозного волокна по изобретению и применение одоранта, такого как, азотистое соединение, например аммиака, или организма, который способен образовывать азотистые соединения на модифицированном крафт-волокне. В некоторых вариантах воплощения изобретения, способ дополнительно включает формирование распушенной целлюлозы из модифицированного целлюлозного волокна, перед добавлением одоранта к модифицированному крафт-волокну. В некоторых вариантах воплощения изобретения, одорант содержит, по меньшей мере, одну бактерию, способную продуцировать азотистые соединения. В некоторых вариантах воплощения изобретения одорант содержит азотистые соединения, такие как аммиак.

[076] В некоторых вариантах воплощения изобретения, способ уменьшения запаха включает абсорбирование аммиака на модифицированном целлюлозном волокне. В некоторых вариантах воплощения изобретения, способ уменьшения запаха дополнительно включает подавление выработки аммиака бактериями. В некоторых вариантах воплощения изобретения, способ подавления выработки аммиака бактериями включает подавление развития бактерий. В некоторых вариантах воплощения изобретения, способ подавления выработки аммиака бактериями включает подавление синтеза бактериальной мочевины.

[077] В некоторых вариантах воплощения изобретения, способ уменьшения запаха включает комбинирование модифицированного целлюлозного волокна с другим, по меньшей мере, одним редуктантом запаха, и затем нанесение одоранта на модифицированное целлюлозное волокно, комбинированное с редуктантом запаха.

[078] Типичные редуктанты запаха известны в данной области техники и включают, например, вещества, уменьшающие запах, вещества, маскирующие запах, биоцидные вещества, ферменты и ингибиторы уреазы. Например, модифицированное целлюлозное волокно может комбинироваться, по меньшей мере, с одним редуктантом запаха, выбранным из цеолитов, активированного угля, диатомовой земли, циклодекстринов, глины, хелатирующих веществ, таких, которые содержат ионы металлов, таких как медь, серебро или ионы цинка, ионообменных смол, антибактериальных и антимикробных полимеров и/или ароматизаторов.

[079] В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное целлюлозное волокно комбинировано, по меньшей мере, с одним суперабсорбирующим полимером (САП). В некоторых вариантах воплощения изобретения, САП может быть редуктантом запаха. Примеры САП, которые могут быть использованы в соответствии с осуществлением настоящего изобретения, включают, но не ограничиваются Hysorb™, коммерчески доступный от компании BASF, Aqua Keep®, коммерчески доступный от компании Sumitomo, и FA VOR®, коммерчески доступный от компании Evonik.

II. Крафт-волокна

[080] В настоящем документе дается ссылка на "стандартное", "обычное", или "традиционное", крафт-волокно, отбеленное крафт-волокно, крафт-целлюлозу или крафт отбеленную целлюлозную пульпу. Такое волокно и целлюлозная пульпа часто описываются как точка отсчета для определения улучшенных свойств настоящего изобретения. Используемые здесь, эти термины взаимозаменяемы и относятся к волокну или целлюлозной пульпе, которые идентичны по составу и перерабатываются подобным образом в целевое волокно или целлюлозную пульпу, не подвергаясь какому бы то ни было окислению, либо в чистом виде, либо после одной или нескольких щелочных или кислотных обработок (например, переработанные стандартным или обычным способом). Используемый здесь термин "модифицированное" означает волокно, которое было подвержено обработке окислением, либо в чистом виде, либо после одной или нескольких щелочных или кислотных обработок.

[081] Физические характеристики (например, длина волокна и вязкость) модифицированного целлюлозного волокна, упомянутые в спецификации, измеряются в соответствии с протоколами, предоставленными в разделе Примеры.

[082] С помощью настоящего изобретения можно получить крафт-волокно с низкой и ультранизкой вязкостью. Если не указано иное, термин "вязкость", используемый здесь, относится к 0,5% капиллярной CED вязкости, измеренной в соответствии с TAPPI Т230-оm99, как указано в протоколах. Модифицированное крафт-волокно настоящего изобретения обладает уникальными характеристиками, которые указывают на химические изменения, которые были с ним произведены. В частности, волокно настоящего изобретения демонстрирует характеристики, аналогичные таковым у стандартного крафт-волокна, как например длина и степень помола, но также демонстрирует и некоторые весьма отличные характеристики, которые являются функцией увеличения количества функциональных групп, которые входят в модифицированное волокно. Указанное модифицированное волокно демонстрирует уникальные характеристики при исследовании упомянутым TAPPI тестом для измерения вязкости. В частности, при проведении упомянутого TAPPI теста волокно обрабатывается каустическим веществом в качестве способа тестирования. Нанесение едкого вещества на модифицированное волокно, как описано, служит причиной гидролиза модифицированного волокна иным образом, чем стандартного крафт-волокна и таким образом регистрируется вязкость, которая, как правило, ниже, чем вязкость стандартного крафт-волокна. Следовательно, специалист в данной области техники поймет, что на запротоколированную вязкость может оказывать влияние способ измерения вязкости. Для целей настоящего изобретения, вязкость, представленная в настоящем документе как измеренная упомянутым TAPPI способом, представляет вязкость крафт-волокна, используемого для расчета степени полимеризации волокна.

[083] Если не указано иное, "СП", используемое в настоящем документе, относится к средней степени полимеризации по массе (СПмасс.) рассчитанной из 0,5% капиллярной CED вязкости, измеренной в соответствии с TAPPI T230-om99. Смотри, например, работы F. Cellucon Conference in The Chemistry and Processing of Wood and Plant Fibrous Materials, p.155, test protocol 8, 1994 (Woodhead Publishing Ltd., Abington Hall, Abinton Cambridge CBI 6AH England, J.F.Kennedy et al. eds.). "Низкая СП" означает СП в диапазоне от приблизительно 1160 до приблизительно 1860 или вязкость в диапазоне от приблизительно 7 мПа*с до приблизительно 13 мПа*с. "Ультранизкая СП" волокон означает СП в диапазоне от приблизительно 350 до приблизительно 1160 или вязкость в диапазоне от приблизительно 3 мПа*с до приблизительно 7 мПа*с.

[084] В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное целлюлозное волокно имеет СП в диапазоне от приблизительно 350 до приблизительно 1860. В некоторых вариантах воплощения изобретения, СП находится в диапазоне от приблизительно 710 до приблизительно I860. В некоторых вариантах воплощения изобретения, СП находится в диапазоне от приблизительно 350 до приблизительно 910. В некоторых вариантах воплощения изобретения, СП находится в диапазоне от приблизительно 350 до приблизительно 1160. В некоторых вариантах воплощения изобретения, СП находится в диапазоне от приблизительно 1160 до приблизительно 1860. В некоторых вариантах воплощения изобретения, СП составляет меньше чем 1860, меньше чем 1550, меньше чем 1300, меньше чем 820, или меньше чем 600.

[085] В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное целлюлозное волокно имеет вязкость в диапазоне от приблизительно 3,0 мПа*с до приблизительно 13 мПа*с. В некоторых вариантах воплощения изобретения, вязкость находится в диапазоне от приблизительно 4,5 мПа*с до приблизительно 13 мПа*с. В некоторых вариантах воплощения изобретения, вязкость находится в диапазоне от приблизительно 3,0 мПа*с до приблизительно 5,5 мПа*с. В некоторых вариантах воплощения изобретения, вязкость находится в диапазоне от приблизительно 3,0 мПа*с до приблизительно 7 мПа*с. В некоторых вариантах воплощения изобретения, вязкость находится в диапазоне от приблизительно 7 мПа*с до приблизительно 13 мПа*с. В некоторых вариантах воплощения изобретения, вязкость составляет меньше чем 13 мПа*с, меньше чем 10 мПа*с, меньше чем 8 мПа*с, меньше чем 5 мПа*с, или меньше чем 4 мПа*с.

[086] В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное крафт волокно настоящего изобретения поддерживает свою степень помола в течение процесса отбеливания. В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное целлюлозное волокно имеет "степень помола" равную, по меньшей мере, приблизительно 690 мл/с, как например, по меньшей мере, приблизительно 700 мл/с, или приблизительно 710 мл/с, или приблизительно 720 мл/с, или приблизительно 730 мл/с.

[087] В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное крафт-волокно настоящего изобретения поддерживает свою длину волокна в течение процесса отбеливания.

[088] В некоторых вариантах воплощения изобретения, когда модифицированное целлюлозное волокно является волокном хвойных пород, модифицированное целлюлозное волокно имеет среднюю длину волокна, измеренную в соответствии с Протоколом тестирования 12, описанным ниже в разделе Примеры, которая составляет приблизительно 2 мм или больше. В некоторых вариантах воплощения изобретения, средняя длина волокна составляет не более чем приблизительно 3,7 мм. В некоторых вариантах воплощения изобретения, средняя длина волокна составляет, по меньшей мере, приблизительно 2,2 мм, приблизительно 2,3 мм, приблизительно 2,4 мм, приблизительно 2,5 мм, приблизительно 2,6 мм, приблизительно 2,7 мм, приблизительно 2,8 мм, приблизительно 2,9 мм, приблизительно 3,0 мм, приблизительно 3,1 мм, приблизительно 3,2 мм, приблизительно 3,3 мм, приблизительно 3,4 мм, приблизительно 3,5 мм, приблизительно 3,6 мм, или приблизительно 3,7 мм. В некоторых вариантах воплощения изобретения, средняя длина волокна находится в диапазоне от приблизительно 2 мм до приблизительно 3,7 мм, или от приблизительно 2,2 мм до приблизительно 3,7 мм.

[089] В некоторых вариантах воплощения изобретения, когда модифицированное целлюлозное волокно является волокном лиственных пород, модифицированное целлюлозное волокно имеет среднюю длину волокна от приблизительно 0,75 мм до приблизительно 1,25 мм. Например, средняя длина волокна может быть, по меньшей мере, приблизительно 0,85 мм, как например, приблизительно 0,95 мм, или приблизительно 1,05 мм, или приблизительно 1,15 мм.

[090] В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное крафт-волокно настоящего изобретения имеет яркость, эквивалентную крафт-волокну стандарта крафт-волокна. В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное целлюлозное волокно имеет яркость, равную, по меньшей мере, 85, 86, 87, 88, 89, или 90 по ISO. В некоторых вариантах воплощения изобретения, яркость составляет не более чем приблизительно 92. В некоторых вариантах воплощения изобретения, яркость находится в диапазоне от приблизительно 85 до приблизительно 92, или приблизительно от 86 до приблизительно 90, или приблизительно от 87 до приблизительно 90, или приблизительно от 88 до приблизительно 90.

[091] В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное целлюлозное волокно настоящего изобретения является более сжимаемым и/или более тисненым, чем стандартное крафт-волокно. В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное целлюлозное волокно может быть использовано для производства структур, которые являются более тонкими и/или имеют более высокую плотность, чем структуры, произведенные из эквивалентного количества стандартного крафт-волокна.

[092] В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное целлюлозное волокно настоящего изобретения может быть сжато до плотности , равной, по меньшей мере, приблизительно 0,21 г/см³ , например, приблизительно 0,22 г/см³, или приблизительно 0,23 г/см³, или приблизительно 0,24 г/см³. В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное целлюлозное волокно настоящего изобретения может быть сжато до плотности в диапазоне приблизительно от 0,21 г/см³ до приблизительно 0,24 г/см³. По меньшей мере, в одном варианте, модифицированное целлюлозное волокно настоящего изобретения, при компрессии избыточным давлением в 20 фунтов на квадратный дюйм, обладает плотностью в диапазоне приблизительно от 0,21 г/см³ до приблизительно 0,24 г/см³.

[093] В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное целлюлозное волокно настоящего изобретения, при компрессии избыточным давлением в 5 фунтов на квадратный дюйм, обладает плотностью в диапазоне приблизительно от 0,110 г/см³ до приблизительно 0,114 г/см³. Например, модифицированное целлюлозное волокно настоящего изобретения, при компрессии избыточным давлением в 5 фунтов на квадратный дюйм, может обладать плотностью, равной, по меньшей мере, приблизительно 0,110 г/см³, например, по меньшей мере, приблизительно 0,112 г/см³, или приблизительно 0,113 г/см³, или приблизительно 0,114 г/см³.

[094] В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное целлюлозное волокно настоящего изобретения, при компрессии избыточным давлением приблизительно в 10 фунтов на квадратный дюйм, обладает плотностью в диапазоне приблизительно от 0,130 г/см³ до приблизительно 0,155 г/см³. Например, модифицированное целлюлозное волокно настоящего изобретения, при компрессии избыточным давлением в 10 фунтов на квадратный дюйм, может обладать плотностью, равной, по меньшей мере, приблизительно 0,130 г/см³, например, по меньшей мере, приблизительно 0,135 г/см³, или приблизительно 0,140 г/см³, или приблизительно 0,145 г/см³, или приблизительно 0,150 г/см³.

[095] В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное целлюлозное волокно настоящего изобретения может быть сжато до плотности, по меньшей мере, приблизительно на 8% выше, чем плотность стандартного крафт-волокна. В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное целлюлозное волокно настоящего изобретения обладает плотностью приблизительно от 8% до приблизительно 16% выше, чем плотность стандартного крафт-волокна, например, приблизительно от 10% до приблизительно 16% выше, или приблизительно от 12% до приблизительно 16% выше, или приблизительно от 13% до приблизительно 16% выше, или приблизительно от 14% до приблизительно 16% выше, или приблизительно от 15% до приблизительно 16% выше.

[096] В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное крафт-волокно настоящего изобретения имеет повышенное карбоксильное содержание по сравнению со стандартным крафт-волокном.

[097] В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное целлюлозное волокно имеет содержание карбоксильных групп в диапазоне приблизительно от 2 мэкв/100 г до приблизительно 9 мэкв/100 г. В некоторых вариантах воплощения изобретения, карбоксильное содержание находится в диапазоне от приблизительно 3 мэкв/100 г до приблизительно 8 мэкв/100 г. В некоторых вариантах воплощения изобретения, содержание карбоксильных групп составляет приблизительно 4 мэкв/100 г. В некоторых вариантах воплощения изобретения, содержание карбоксильных групп составляет, по меньшей мере, приблизительно 2 мэкв/100 г, например, по меньшей мере, приблизительно 2,5 мэкв/100 г, например, по меньшей мере, приблизительно 3,0 мэкв/100 г, например, по меньшей мере, приблизительно 3,5 мэкв/100 г, например, по меньшей мере, приблизительно 4,0 мэкв/100 г, например, по меньшей мере, приблизительно 4,5 мэкв/100 г, или, например, по меньшей мере, приблизительно 5,0 мэкв/100 г.

[098] Модифицированное крафт-волокно настоящего изобретения имеет повышенное содержание альдегида по сравнению со стандартным отбеленным крафт-волокном. В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное крафт-волокно имеет содержание альдегида в диапазоне приблизительно от 1 мэкв/100 г до приблизительно 9 мэкв/100 г. В некоторых вариантах воплощения изобретения, альдегидное содержание составляет, по меньшей мере, приблизительно 1,5 мэкв/100 г, приблизительно 2 мэкв/100 г, приблизительно 2,5 мэкв/100 г, приблизительно 3,0 мэкв/100 г, приблизительно 3,5 мэкв/100 г, приблизительно 4.0 мэкв/100 г, приблизительно 4,5 мэкв/100 г, или приблизительно 5.0 мэкв/100г, или, по меньшей мере, приблизительно 6,5 мэкв, или, по меньшей мере, приблизительно 7,0 мэкв.

[099] В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное целлюлозное волокно имеет соотношение общего содержания альдегидных групп к содержанию карбоксильных групп более чем приблизительно 0,3, например, больше чем приблизительно 0,5, например, больше чем приблизительно 1, например, больше чем приблизительно 1,4. В некоторых вариантах воплощения изобретения, альдегидно/карбоксильное соотношение находится в диапазоне от приблизительно 0,3 до приблизительно 1,5. В некоторых вариантах воплощения изобретения, соотношение находится в диапазоне от приблизительно 0,3 до приблизительно 0,5. В некоторых вариантах воплощения изобретения, соотношение находится в диапазоне от приблизительно 0,5 до приблизительно 1. В некоторых вариантах воплощения изобретения, соотношение находится в диапазоне от приблизительно 1 до приблизительно 1,5.

[0100] В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное крафт-волокно имеет более высокий показатель изгиба и скручивания, чем стандартное крафт-волокно. Модифицированное крафт-волокно в соответствии с настоящим изобретением имеет индекс изгиба в пределах от приблизительно 1,3 до приблизительно 2,3. Например, индекс изгиба может находиться в пределах приблизительно от 1,5 до приблизительно 2,3, или приблизительно от 1,7 до приблизительно 2,3 или приблизительно от 1,8 до приблизительно 2,3, или приблизительно от 2,0 до приблизительно 2,3. Модифицированное крафт-волокно в соответствии с настоящим изобретением может иметь длинновзвешенный индекс скручивания в диапазоне от приблизительно 0,11 до приблизительно 0,23, например, приблизительно от 0,15 до приблизительно 0,2.

[0101] В некоторых вариантах воплощения изобретения, индекс кристалличности модифицированного крафт-волокна уменьшен приблизительно от 5% до приблизительно 20% по сравнению с индексом кристалличности стандартного крафт-волокна, например, приблизительно от 10% до приблизительно 20%, или приблизительно от 15% до приблизительно 20%.

[0102] В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированная целлюлоза в соответствии с настоящим изобретением имеет значение R10 в диапазоне приблизительно от 65% до приблизительно 85%, например, приблизительно от 70% до приблизительно 85%, или приблизительно от 75% до приблизительно 85%. В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное волокно в соответствии с настоящим изобретением имеет значение R18 в диапазоне приблизительно от 75% до приблизительно 90%, например, приблизительно от 80% до приблизительно 90%, например, приблизительно от 80% до приблизительно 87%. Содержание R18 и R10 описано в процедуре TAPPI 235. RIO представляет собой остаточный нерастворенный материал, который остается после экстракции целлюлозной пульпы с 10% по массе каустическим раствором и R18 представляет собой остаточное количество нерастворенного материала, оставшегося после экстракции пульпы с 18% каустическим раствором. Обычно, в 10% каустическом растворе, гемицеллюлоза и химически деградированные короткие цепочки целлюлозы растворяются и удаляются в раствор. В отличие от этого, как правило, только гемицеллюлоза растворяется и удаляется в 18% каустический раствор. Таким образом, различие между значением R10 и значением R18 (R=R18-R10) представляет собой количество химически деградированных коротких цепочек целлюлозы, которое присутствует в образце целлюлозной пульпы.

[0103] На основе одного или нескольких из приведенных выше свойств, таких как изгиб и скручивание волокна, повышенная функциональность и кристалличность модифицированного крафт-волокна, специалист в данной области техники мог бы ожидать от модифицированного крафт-волокна настоящего изобретения наличия определенных характеристик, которыми стандартное крафт-волокно не обладает. Например, считается, что крафт-волокно настоящего изобретения может быть более гибким, чем стандартное крафт-волокно, и, может растягиваться, и/или изгибаться, и/или демонстрировать эластичность и/или впитывание влаги. Более того, без привязки к теории, ожидается, что модифицированное крафт-волокно может обеспечить физическую структуру, например, в распушенной целлюлозе, которая будет либо вызывать запутанность и соединение волокно/волокно, или же запутывать материалы, применяемые с целлюлозной пульпой, таким образом, что эти материалы остаются в относительно фиксированной пространственной позиции в целлюлозной пульпе, замедляя свою дисперсию. Кроме того, ожидается, по меньшей мере, из-за уменьшения кристалличности по сравнению со стандартным крафт-волокном, что модифицированное крафт-волокно настоящего изобретения будет мягче, чем стандартное крафт-волокно, при этом расширяется его применение в использовании для абсорбирующих изделий, например, таких как подгузники и перевязочный материал.

[0104] В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное целлюлозное волокно обладает каустической растворимостью S10 в диапазоне приблизительно от 16% до приблизительно 30%, или приблизительно от 14% до приблизительно 16%. В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное целлюлозное волокно обладает каустической растворимостью S18 в диапазоне приблизительно от 14% до приблизительно 22%, или приблизительно от 14% до приблизительно 16%. В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное целлюлозное волокно имеет значение AR (разница между S10 и S18), равное приблизительно 2,9 или более. В некоторых вариантах воплощения изобретения значение AR равно приблизительно 6,0 или более.

[0105] В некоторых вариантах воплощения изобретения, прочность модифицированного целлюлозного волокна, измеренная как диапазон разрывной длины от нулевой точки во влажном состоянии, находится в пределах от приблизительно 4 км до приблизительно 10 км, например, от приблизительно 5 км до приблизительно 8 км. В некоторых вариантах воплощения изобретения, прочность волокна составляет, по меньшей мере, приблизительно 4 км, приблизительно 5 км, приблизительно 6 км, приблизительно 7 км, или приблизительно 8 км. В некоторых вариантах воплощения изобретения, прочность волокна находится в диапазоне от приблизительно 5 км до приблизительно 7 км, или приблизительно от 6 км до приблизительно 7 км.

[0106] В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное крафт-волокно обладает свойствами контроля запаха. В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное крафт-волокно способно снижать запах телесных выделений, например мочи или менструальных выделений. В некоторых вариантах воплощения изобретения модифицированное крафт-волокно абсорбирует аммиак. В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное крафт-волокно подавляет запах бактериального происхождения, например, в некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное крафт-волокно подавляет выработку аммиака бактериями.

[0107] По меньшей мере, в одном варианте, модифицированное крафт-волокно обладает свойствами абсорбции одорантов, как например азотсодержащих одорантов, например аммиака.

[0108] Под используемым здесь термином "одорант" подразумевается химический материал, который имеет запах или зловоние, или который способен взаимодействовать с обонятельными рецепторами, или под этим термином подразумевается организм, такой как бактерия, которая способна генерировать соединения, порождающие запах или зловоние, например бактерии, которые производят мочевину.

[0109] В некоторых вариантах воплощения изобретения модифицированное крафт-волокно снижает атмосферную концентрацию аммиака в большей мере, чем стандартное отбеленное крафт-волокно снижает концентрацию атмосферного аммиака. Например, модифицированное крафт-волокно может снизить атмосферный аммиак путем поглощения, по меньшей мере, части образца аммиака, нанесенного на модифицированное крафт-волокно, или путем ингибирования бактериальной продукции аммиака. По меньшей мере, в одном варианте, модифицированное крафт-волокно абсорбирует аммиак и ингибирует бактериальную продукцию аммиака.

[0110] В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное крафт-волокно снижает, по меньшей мере, приблизительно на 40% больше атмосферный аммиак, чем стандартные крафт-волокна, например, по меньшей мере, приблизительно на 50% больше, или приблизительно на 60% больше, или приблизительно на 70% больше, или приблизительно на 75% больше, или приблизительно на 80% больше, или приблизительно на 90% больше аммиака, чем стандартное крафт-волокно.

[0111] В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное крафт-волокно настоящего изобретения, после применения 0,12 г 50% раствора гидроксида аммония к приблизительно девяти граммам модифицированной целлюлозы и времени инкубирования продолжительностью 45 минут, снижает концентрацию атмосферного аммиака в объеме, равном 1,6 л до меньше чем 150 частей на миллион, например, меньше чем приблизительно 125 частей на миллион, например, меньше чем приблизительно 100 частей на миллион, например, меньше чем приблизительно 75 частей на миллион, например, меньше чем приблизительно 50 частей на миллион.

[0112] В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное крафт-волокно абсорбирует приблизительно от 5 до приблизительно 10 частей на миллион аммиака на грамм волокон. Например, модифицированная целлюлоза может абсорбировать приблизительно от 6 до приблизительно 10 частей на миллион, или приблизительно от 7 до приблизительно 10 частей на миллион, или приблизительно от 8 до приблизительно 10 частей на миллион аммиака на грамм волокон.

[0113] В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное крафт-волокно обладает как свойствами улучшенного контроля запаха, так и улучшенными показателями яркости по сравнению со стандартным крафт-волокном. По меньшей мере, в одном варианте воплощения изобретения, модифицированное целлюлозное волокно имеет яркость в диапазоне приблизительно от 85 до приблизительно 92 и способно снижать запах. Например, модифицированная целлюлоза может иметь яркость в диапазоне приблизительно от 85 до приблизительно 92, и абсорбирует приблизительно от 5 до приблизительно 10 частей на миллион аммиака на каждый грамм волокна.

[0114] В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное целлюлозное волокно имеет цитотоксичность по тесту на цитотоксичность с использованием элюции MEM в соответствии с ISO 10993-5, от меньше чем 2 до нуля по шкале 4. Например, цитотоксичность может быть меньше чем приблизительно 1,5 или меньше чем приблизительно 1.

[0115] Известно, что окисленная целлюлоза, в частности целлюлоза, включающая альдегидные группы и/или группы карбоновой кислоты, обладает антивирусной и/или антимикробной активностью. Смотри, например, работу Song et al., Novel antiviral activity of dialdehyde starch, Electronic J. Biotech., Vol.12, No.2, 2009; патент США №.7019191 Looney et al. Например, альдегидные группы в диальдегидном крахмале, как известно, обеспечивают противовирусную активность, и окисленная целлюлоза и окисленная регенерированная целлюлоза, например, содержащие карбоксильные группы, нередко используются в уходе за раной частично из-за их бактерицидного и кровоостанавливающего свойств. Следовательно, в некоторых вариантах воплощения изобретения, целлюлозные волокна настоящего изобретения могут демонстрировать антивирусную и/или антимикробную активность. По меньшей мере, в одном варианте воплощения изобретения, модифицированное целлюлозное волокно демонстрирует антибактериальную активность. В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное целлюлозное волокно демонстрирует антивирусную активность.

[0116] В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное крафт-волокно настоящего изобретения имеет уровень выравнивания СП меньше чем 200, например, меньше чем приблизительно 100, или меньше чем приблизительно 80, или меньше чем приблизительно 75, или меньше чем приблизительно 50 или меньше чем или равно приблизительно 48. Выравнивание СП может быть измерено с помощью способов, известных в данной области техники, например, с помощью способов, раскрытых в работах Battista, et al, Level-Off Степень полимеризации. Division of Cellulose Chemistry, Symposium on Degradation of Cellulose and Cellulose Derivatives, 127th Meeting, ACS, Cincinnati, Ohio, March-April 1955.

[0117] В некоторых вариантах воплощения изобретения модифицированное крафт-волокно имеет число Каппа меньше чем приблизительно 2. Например, модифицированное крафт-волокно может иметь число Каппа меньше чем приблизительно 1,9. В некоторых вариантах воплощения изобретения модифицированное крафт-волокно имеет число Каппа в диапазоне приблизительно от 0,1 до приблизительно 1, как например, приблизительно от 0,1 до приблизительно 0,9, как например, приблизительно от 0,1 до приблизительно 0,8, например, приблизительно от 0,1 до приблизительно 0,7, например, приблизительно от 0,1 до приблизительно 0,6, как например, приблизительно от 0,1 до приблизительно 0,5, или приблизительно от 0,2 до приблизительно 0,5.

[0118] В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное крафт-волокно представляет собой крафт-волокно, отбеленное в многоступенчатом процессе, где за стадией окисления следует, по меньшей мере, один этап отбеливания. В таких вариантах воплощения изобретения, модифицированное волокно после, по меньшей мере, одного этапа отбеливания имеет "число k", измеренное в соответствии с процедурой TAPPI UM 251, в диапазоне приблизительно от 0,2 до приблизительно 1,2. Например, "число k", может находиться в пределах приблизительно от 0,4 до приблизительно 1,2, или приблизительно от 0,6 до приблизительно 1,2, или приблизительно от 0,8 до приблизительно 1,2, или приблизительно от 1,0 до приблизительно 1,2.

[0119] В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное целлюлозное волокно имеет медное число больше чем приблизительно 2. В некоторых вариантах воплощения изобретения, медное число больше, чем 2,0. В некоторых вариантах воплощения изобретения, медное число больше, чем приблизительно 2,5. Например, медное число может быть больше, чем приблизительно 3. В некоторых вариантах воплощения изобретения, медное число находится в диапазоне от приблизительно 2,5 до приблизительно 5,5, как например, приблизительно от 3 до приблизительно 5,5, например, приблизительно от 3 до приблизительно 5,2.

[0120] По меньшей мере, в одном варианте воплощения изобретения, содержание гемицеллюлозы модифицированного крафт-волокна существенно не отличается от стандартного небеленого крафт-волокна. Например, содержание гемицеллюлозы для крафт-волокна из хвойных пород может находиться в диапазоне приблизительно от 16% до приблизительно 18%. Например, содержание гемицеллюлозы для крафт-волокна из лиственных пород может находиться в диапазоне приблизительно от 18% до приблизительно 25%.

III. Дальнейшая переработка - Кислотный/щелочной гидролиз

[0121] В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное крафт-волокно настоящего изобретения подходит для получения производных целлюлозы, например для получения эфиров целлюлозы, сложных эфиров целлюлозы, и микрокристаллической целлюлозы со сниженной вязкостью. В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное крафт-волокно настоящего изобретения является гидролизованным модифицированным крафт-волокном. Под используемыми здесь терминами "гидролизованное модифицированное крафт-волокно", "гидролизованное крафт-волокно" и подобными, подразумеваются волокна, которые были гидролизованы при помощи обработки любой кислотой или щелочью, известной своей способностью деполимеризации целлюлозной цепи. В некоторых вариантах воплощения изобретения, крафт-волокно в соответствии с настоящим изобретением дополнительно обрабатывают для снижения его вязкости и/или степени полимеризации. Например, крафт-волокно в соответствии с настоящим изобретением может быть обработано кислотой или основанием.

[0122] В некоторых вариантах воплощения изобретение обеспечивает способ обработки крафт-волокна, включающий отбеливание крафт-волокна в соответствии с изобретением, и затем гидролизацию отбеленного крафт-волокна. Гидролиз может быть осуществлен при помощи любого способа, известного обычному специалисту в данной области техники. В некоторых вариантах воплощения изобретения, отбеленное крафт-волокно является гидролизованным по меньшей мере, одной кислотой. В некоторых вариантах воплощения изобретения, отбеленное крафт-волокно является гидролизованным кислотой, выбранной из серной кислоты, минеральных кислот и соляной кислоты.

[0123] Изобретение также обеспечивает способ производства эфиров целлюлозы. В некоторых вариантах воплощения изобретения, способ производства эфиров целлюлозы включает отбеливание крафт-волокна в соответствии с изобретением, обработку отбеленного крафт-волокна, по меньшей мере, одним щелочным веществом, как например, гидроксидом натрия и взаимодействие волокон, по меньшей мере, с одним этерифицирующим веществом.

[0124] Изобретение также обеспечивает способы производства сложных эфиров целлюлозы. В некоторых вариантах воплощения изобретения, способ производства сложных эфиров целлюлозы включает отбеливание крафт-волокна в соответствии с изобретением, обработку отбеленного крафт-волокна катализатором, таким например, как серная кислота, затем обработку волокна, по меньшей мере, одним уксусным ангидридом или уксусной кислотой. В альтернативном варианте воплощения изобретения, способ производства ацетатов целлюлозы включает отбеливание крафт-волокна в соответствии с изобретением, гидролизацию отбеленного крафт-волокна серной кислотой, и обработку гидролизованного крафт-волокна, по меньшей мере, одним уксусным ангидридом или уксусной кислотой.

[0125] Изобретение также обеспечивает способы производства микрокристаллической целлюлозы. В некоторых вариантах воплощения изобретения, способ производства микрокристаллической целлюлозы включает получение отбеленного крафт-волокна в соответствии с изобретением, гидролизацию отбеленного крафт-волокна, по меньшей мере, с одной кислотой пока не будет достигнута заданная СП или в условиях, позволяющих достичь выравнивания СП. В дополнительном варианте воплощения изобретения, гидролизованное отбеленное крафт-волокно обрабатывают механически, например посредством измельчения, перемалывания или резки. Способы механической обработки гидролизованного крафт-волокна в производстве микрокристаллической целлюлозы известны специалистам в данной области техники и могут обеспечить заданный размер частиц. Другие параметры и условия производства микрокристаллической целлюлозы известны, и описаны, например, в патентах США под номерами 2978446 и 5346589.

[0126] В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное крафт-волокно в соответствии с изобретением дополнительно обрабатывают щелочным веществом или едким веществом, чтобы снизить его вязкость и/или степень полимеризации. Щелочная обработка при уровне рН выше, чем приблизительно 9, служит причиной того, что диальдегиды вступают в реакцию и проходят бета-гидрокси элиминацию. Указанные дополнительно модифицированные волокна, обработанные щелочным веществом, могут быть также пригодными для производства тканей, полотенец, а также других абсорбирующих продуктов и применяться для производных целлюлозы. В более традиционном производстве бумаги, вещества, придающие прочность, часто добавляют в суспензию волокна для изменения физических свойств конечных продуктов. Такое модифицированное щелочью волокно может быть использовано для замены некоторых или всех веществ, регулирующих прочность, которые используются в производстве ткани и полотенец.

[0127] Как сказано выше, есть три типа продуктов из волокон, которые могут быть получены при помощи процессов, описанных в настоящем документе. Первый тип представляет собой волокно, которое было обработано с помощью каталитического окисления, волокно, которое почти не отличается от своего обычного аналога (по меньшей мере, что касается физических свойств и производства бумаги), но, тем не менее, оно обладает функциональностью, которая связана с ним, и придает волокну одно или несколько свойств контроля запаха, сжимаемость, низкая и ультранизкая СП, и/или возможность превращаться "на месте" в волокно с низкой СП/низкой вязкостью в условиях щелочного или кислого гидролиза, как например условия получения производных целлюлозы, например производство эфира или ацетата. Физические характеристики и свойства бумажного производства этого типа волокна делают его подходящим для типичного использования в производстве бумаги и абсорбирующих продуктов. Расширенная функциональность, например альдегидная и карбоксильная и свойства, связанные с такой функциональностью, с другой стороны, делают это волокно более необходимым и более универсальным, чем стандартное крафт-волокно.

[0128] Второй тип волокна представляет собой волокно, которое подвергается каталитическому окислению, а затем обрабатывается щелочным или каустическим веществом. Щелочное вещество вызывает разрушение волокна в местах карбонильной функциональности, которые были добавлены с помощью процесса окисления. Это волокно имеет отличные физические свойства и свойства бумажного производства, по сравнению с волокнами, которые только подвергаются окислению, но могут проявлять такие же или аналогичные уровни СП, поскольку тест, используемый для измерения вязкости и, таким образом, СП подвергает волокно воздействию каустического вещества. Для специалиста в данной области техники очевидно, что различные щелочные вещества и уровни могут предоставлять различные уровни СП.

[0129] Третий тип волокна представляет собой волокно, которое подвергается каталитическому окислению, а затем обрабатывается на этапе кислотного гидролиза. Кислотный гидролиз приводит к разрушению волокна, возможно, до уровней, соответствующих его уровню выравнивания СП.

[0130] IV. Изделия из крафт-волокон

[0131] Настоящее изобретение обеспечивает получение изделий из модифицированного крафт-волокна, описанные в настоящем документе. В некоторых вариантах воплощения изобретения, продукты являются такими, как те, что, как правило, сделаны из стандартного крафт-волокна. В других вариантах воплощения изобретения продукты являются такими, как те, что, как правило, сделаны из хлопкового линта или сульфитной целлюлозной пульпы. В частности, модифицированное волокно настоящего изобретения может быть использовано без дополнительной модификации в производстве абсорбирующих изделий и в качестве исходного материала при подготовке химических производных, как например, простых и сложных эфиров. До сих пор не была доступно волокно, которое было бы пригодно, чтобы замещать как целлюлозу с высоким содержанием альфа, как например хлопок и сульфитную целлюлозу, так и традиционное крафт-волокно.

[0132] Такие фразы, как например, "который может быть заменен на хлопковый линт (или сульфитную целлюлозу)…" и " взаимозаменяемы с хлопковым линтом (или сульфитной целлюлозой)…", и " который может быть использован вместо хлопкового линта (или сульфитной целлюлозы)…" и им подобные означают только то, что волокно обладает свойствами, пригодными для использования в конечном применении, в котором обычно задействован хлопковый линт (или сульфитная целлюлоза). Фраза вовсе не означает, что волокно обязательно обладает всеми теми же характеристиками, что и хлопковый линт (или сульфитная целлюлоза).

[0133] В некоторых вариантах воплощения изобретения, продукты являются абсорбирующими изделиями, в том числе, но, не ограничиваясь, медицинскими устройствами, включая уход за раной (например, повязка), подгузниками с прокладкой для ухода за детьми, изделиями для взрослых с недержанием мочи, продуктами для женской гигиены, включая, например, гигиенические салфетки и тампоны, айрлайд нетканые изделия, айрлайд композиции, "настольные" тряпки для вытирания, салфетки, ткани, полотенца и тому подобные. Абсорбирующие продукты в соответствии с настоящим изобретением могут быть одноразовыми. В этих вариантах воплощения изобретения, модифицированное волокно в соответствии с изобретением может быть использовано в качестве полного или частичного заместителя беленого лиственного или хвойного волокна, которое обычно используется в производстве таких продуктов.

[0134] В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное целлюлозное волокно находится в форме распушенной целлюлозы и имеет одно или несколько свойств, которые делают модифицированное целлюлозное волокно более эффективным, чем обычная распушенная целлюлоза в абсорбирующих продуктах. В частности, модифицированное волокно настоящего изобретения может обладать улучшенной сжимаемостью и улучшенным контролем запаха, оба эти свойства делают волокно превосходным заменителем доступных в настоящее время волокон распушенной целлюлозы. Из-за лучшей сжимаемости волокна настоящего изобретения, оно является пригодным в вариантах воплощения изобретения, которые способствуют производству более тонких, более компактных абсорбирующих структур. Любой специалист в данной области техники, по пониманию сжимаемой природы волокна настоящего изобретения, может легко представить себе абсорбирующие продукты, в которых эти волокна могут быть использованы. В качестве примера, в некоторых вариантах воплощения изобретение обеспечивает получение ультратонкого продукта гигиены, содержащего модифицированные крафт-волокна настоящего изобретения. Ультратонкая пуховая сердцевина, как правило, используется, например, в продуктах женской гигиены и детских подгузниках. Другие продукты, которые могут быть изготовлены с волокном настоящего изобретения, могут быть любыми, требующими впитывающей сердцевины или сжатого абсорбирующего слоя. Будучи сжатым, волокно настоящего изобретения не проявляет или проявляет несущественную потерю впитывающей способности, но показывает улучшение эластичности.

[0135] Модифицированное волокно настоящего изобретения без дополнительной модификации, также может использоваться в производстве абсорбирующих продуктов, включая, но, не ограничиваясь, ткани, полотенца, салфетки и другие изделия из бумаги, которые изготавливаются на традиционных машинах бумажного производства. Традиционные процессы производства бумаги включают подготовку водной суспензии волокна, которая, как правило, оседает на формовочной проволоке, откуда вода впоследствии удаляется. Увеличенная функциональность модифицированных целлюлозных волокон настоящего изобретения может обеспечить улучшенные характеристики продукции, в том числе продукции, содержащей эти модифицированные волокна. По причинам, о которых уже говорилось выше, модифицированное волокно настоящего изобретения может привести к получению изделий, изготовленных к тому же для того, чтобы проявлять улучшения прочности, вероятно, связанной с увеличением функциональности волокон. Модифицированное волокно по изобретению может также привести к созданию продукции с улучшенной мягкостью.

[0136] В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное волокно настоящего изобретения без дополнительной модификации, может быть использовано в производстве эфиров целлюлозы (например, карбоксиметилцеллюлозы) и сложных эфиров в качестве замены для волокна с очень высокой СП приблизительно от 2950 до приблизительно 3980 (то есть волокно, имеющее вязкость, измеренную с помощью 0,5% капиллярной CED, в диапазоне приблизительно от 30 мПа*с до приблизительно 60 мПа*с) и очень высоким процентом целлюлозы (например, 95% или больше) как например, волокна, полученные из хлопкового пуха и из беленого хвойного волокна, полученного при помощи процесса кислотной сульфитной варки целлюлозы. Модифицированное волокно настоящего изобретения, которое не подвергалось кислотному гидролизу, как правило, получит такую обработку кислотным гидролизом в процессе производства для создания простых эфиров или сложных эфиров целлюлозы.

[0137] Как описано, второй и третий типы волокон производятся в ходе процессов, которые дериватизируют или гидролизуют волокна. Эти волокна также могут быть пригодными для производства абсорбирующих изделий, абсорбирующих бумажных продуктов и производных целлюлозы, включая простые и сложные эфиры.

V. Продукты, гидролизованные кислотой/щелочью

[0138] В некоторых вариантах воплощения изобретения, настоящее изобретение обеспечивает получение модифицированного крафт-волокна, которое может быть использовано как замена хлопковому линтеру или сульфитной пульпе. В некоторых вариантах воплощения изобретения, настоящее изобретение обеспечивает получение модифицированного крафт-волокна, которое может быть использовано как замена хлопковому линтеру или сульфитной пульпе, например, в производстве эфиров целлюлозы, ацетатов целлюлозы и микрокристаллической целлюлозы.

[0139] Не ограничиваясь теорией, можно считать, что увеличение содержания альдегида по сравнению с обычной крафт-целлюлозой обеспечивает дополнительные активные центры для этерификации до конечных продуктов, как например, карбоксиметилцеллюлозы, метилцеллюлозы, гидроксипропилцеллюлозы, и им подобных, что делает возможным производство волокна, которое может быть использовано как для изготовления бумаги, так и для получения производных целлюлозы.

[0140] В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное крафт-волокно обладает химическими свойствами, которые делают его подходящим для производства эфиров целлюлозы. Таким образом, изобретение обеспечивает получение эфира целлюлозы из модифицированного крафт-волокна, как описано в настоящем документе. В некоторых вариантах воплощения изобретения, эфир целлюлозы выбран из этилцеллюлозы, метилцеллюлозы, гидроксипропилцеллюлозы, карбоксиметилцеллюлозы, гидроксипропилметилцеллюлозы, гидроксиэтилметилцеллюлозы. Предполагается, что эфиры целлюлозы настоящего изобретения могут быть использованы в любом приложении, где традиционно используют эфиры целлюлозы. В качестве примера, но без ограничений, эфиры целлюлозы настоящего изобретения могут быть использованы в покрытиях, чернилах, связующих веществах, таблетках с контролируемым высвобождением лекарственных веществ и пленках.

[0141] В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное крафт-волокно обладает химическими свойствами, которые делают его подходящим для производства сложных эфиров целлюлозы. Таким образом, изобретение позволяет получить сложные эфиры целлюлозы, как например ацетат целлюлозы, полученный из модифицированных крафт-волокон настоящего изобретения. В некоторых вариантах воплощения изобретение предоставляет продукт, содержащий ацетат целлюлозы, полученный из модифицированного крафт-волокна настоящего изобретения. Например, без ограничения, сложные эфиры целлюлозы настоящего изобретения могут быть использованы для производства товаров для дома, сигарет, чернил, абсорбирующих изделий, медицинских приборов и пластмасс, в том числе, например, ЖК и плазменных экранов и ветровых стекол.

[0142] В некоторых вариантах воплощения изобретения, модифицированное крафт-волокно обладает химическими свойствами, которые делают его подходящим для производства микрокристаллической целлюлозы. Производство микрокристаллической целлюлозы требует относительно чистого, с высокой степенью очистки, исходного целлюлозного материала. Таким образом, для его производства была преимущественно использована традиционно дорогая сульфитная целлюлозная пульпа. Настоящее изобретение обеспечивает получение микрокристаллической целлюлозы из модифицированного крафт-волокна настоящего изобретения. Таким образом, изобретение представляет собой экономически эффективный источник целлюлозы для производства микрокристаллической целлюлозы. В некоторых вариантах воплощения изобретения, микрокристаллическую целлюлозу получают из модифицированного крафт-волокна, имеющего СП, которая меньше чем приблизительно 100, например, меньше чем приблизительно 75 или меньше чем приблизительно 50. В некоторых вариантах воплощения изобретения, микрокристаллическую целлюлозу получают из модифицированного крафт-волокна, имеющего значение R10 в диапазоне приблизительно от 65% до приблизительно 85%, например, приблизительно от 70% до приблизительно 85%, или приблизительно от 75% до приблизительно 85% и значение R18 в диапазоне приблизительно от 75% до приблизительно 90%, например, приблизительно от 80% до приблизительно 90%, например, приблизительно от 80% до приблизительно 87%.

[0143] Модифицированная целлюлоза настоящего изобретения может быть использована в любой области, где традиционно используют микрокристаллическую целлюлозу. Например, и без ограничений, модифицированная целлюлоза настоящего изобретения может быть использована для фармацевтического применения или в нутрицевтиках, пищевой, косметической промышленности, бумажном производстве или в структурных композициях. Например, модифицированная целлюлоза настоящего изобретения может быть связующим веществом, разбавителем, дезинтегрантом, смазывающим веществом, вспомогательным веществом при таблетировании, стабилизатором, текстурирующим агентом, жирозаменителем, наполнителем, препятствующим слипанию веществом, пенообразователем, эмульгатором, загустителем, разделительным средством, желирующим веществом, материалом-носителем, глушителем, или модификатором вязкости. В некоторых вариантах воплощения изобретения, микрокристаллическая целлюлоза представляет собой коллоид.

[0144] VI. Изделия, содержащие продукты, гидролизованные кислотами

[0145] В некоторых вариантах воплощения изобретение предоставляет собой фармацевтический продукт, содержащий микрокристаллическую целлюлозу, полученную из модифицированного крафт-волокна настоящего изобретения, которое было гидролизовано. Фармацевтический продукт может быть любым фармацевтическим продуктом, в котором традиционно использовалась микрокристаллическая целлюлоза. Например, и без ограничений, фармацевтический продукт может быть выбран из таблеток и капсул. Например, микрокристаллическая целлюлоза настоящего изобретения может быть разбавителем, дезинтегрантом, связующим веществом, уплотняющим веществом, покрывающим веществом и/или смазывающим веществом. В других вариантах воплощения изобретение обеспечивает получение фармацевтического продукта, содержащего, по меньшей мере, одно модифицированное производное крафт-волокна настоящего изобретения, как например гидролизованное модифицированное крафт-волокно.

[0146] В некоторых вариантах воплощения изобретение обеспечивает получение продукта питания, содержащего отбеленное крафт-волокно настоящего изобретения, которое было гидролизовано. В некоторых вариантах воплощения изобретение обеспечивает получение продукта питания, содержащего, по меньшей мере, один продукт, полученный из отбеленного крафт-волокна настоящего изобретения. В дополнительных вариантах воплощения изобретение обеспечивает получение продукта питания, содержащего микрокристаллическую целлюлозу, полученную из крафт-волокон настоящего изобретения.

В некоторых вариантах воплощения изобретения, продукт питания, содержащий коллоидную микрокристаллическую целлюлозу, получен из крафт-волокон настоящего изобретения. Продукт питания может представлять собой любой продукт питания, в котором традиционно использовали микрокристаллическую целлюлозу. Типичные категории продовольствия, в которых может быть использована микрокристаллическая целлюлоза, хорошо известны обычным специалистам в данной области техники, и могут быть найдены, например, в «Кодексе Алиментариус», например, в таблице 3. Например, микрокристаллическая целлюлоза, полученная из химически модифицированных крафт-волокон настоящего изобретения, может являться препятствующим слипанию веществом, наполнителем, эмульгатором, пенообразователем, стабилизатором, загустителем, разделительным средством, загустителем, желатинизатором и/или суспендирующим веществом.

[0147] Другие продукты, содержащие производные целлюлозы и микрокристаллическую целлюлозу, полученную из химически модифицированных крафт-волокон, в соответствии с изобретением, могут также рассматриваться обычными специалистами в данной области техники. Такие продукты могут быть обнаружены, например, в косметическом и промышленном применении.

[0148] Используемый здесь термин "приблизительно" предназначен для учета изменений, возникающих из-за экспериментальной ошибки. Все измерения понимаются как модифицированные словом "приблизительно", независимо от того, читается ли явно слово "приблизительно" или нет, если специально не оговорено иное. Так, например, в заявлении "волокно длиной 2 мм" понимается "волокно длиной приблизительно 2 мм."

[0149] Детали из одного или нескольких неограничивающих вариантов воплощения изобретения изложены в примерах ниже. Другие варианты воплощения изобретения должны быть очевидны для обычных специалистов в данной области техники после рассмотрения настоящего изобретения.

Примеры

А. Протоколы тестирования

1. Каустическую растворимость (R10, S10, R18, S18) измеряют в соответствии с TAPPI Т235-сm00.

2. Содержание карбоксильных групп измеряют в соответствии с TAPPI T237-cm98.

3. Альдегидное содержание измеряют в соответствии с собственной процедурой ESM 055В, компании Econotech Services LTD,.

4. Медное число измеряют в соответствии с TAPPI T430-cm99.

5. Карбонильное содержание рассчитывают из медного числа в соответствии с формулой: карбонил = (Cu. No. - 0,07)/0,6, в соответствии с Biomacromolecules 2002, 3, 969-975.

6. 0,5% капиллярную CED вязкость измеряют в соответствии с TAPPI T230-om99.

7. Характеристическую вязкость измеряют в соответствии с ASTM D1795 (2007).

8. СП рассчитывают из 0,5% капиллярной CED вязкости в соответствии с формулой:

СПмас=-449,6+598,4 In (0,5% капиллярная CED)+118,02 In² (0,5% капиллярная CED), в соответствии с материалами конференции Cellucon 1994, опубликованными в The Chemistry and Processing Of Wood And Plant Fibrous Materials, p.155, woodhead Publishing Ltd, AbingtonHall, Abington, Cambridge CBI6AH, England, J.F.Kennedy, et al. editors.

9. Углеводы измеряют в соответствии с TAPPI T249-cm00 с помощью анализа ионной хроматографии Dionex.

10. Содержание целлюлозы рассчитывают из углеводной композиции в соответствии с формулой: Целлюлоза=Глюкан-(Маннан/3), в соответствии с TAPPI Journal 65(12):78-80 1982.

11. Содержание гемицеллюлозы рассчитывают как сумму cахаров минус содержание целлюлозы.

12. Длину и грубость волокна определяют на анализаторе Fiber Quality Analyzer™ компании OPTEST, Hawkesbury, Ontario, в соответствии со стандартными процедурами производителя.

13. Диапазон эластичности от нулевой точки во влажном состоянии определяют в соответствии с TAPPI T273-pm99.

14. Степень помола определяют в соответствии с TAPPI T227-om99.

15. Водоудерживающую способность определяют в соответствии с TAPPI UM 256.

16. ДХМ (дихлорметан) экстрактивные вещества определяют в соответствии с TAPPI Т204-ст97

17. Содержание железа определяют при помощи кислотного гидролиза и анализируют посредством ICP.

18. Содержание золы определяют в соответствии с TAPPI T211-m02.

19. Остаточную перекись определяют в соответствии с процедурой Interox.

20. Яркость определяют в соответствии с TAPPI T525-om02.

21. Пористость определяют в соответствии с TAPPI 460-om02.

22. Фактор прочности определяют в соответствии с TAPPI T403-om02.

23. Фактор разрыва определяют в соответствии с TAPPI Т414-om98.

24. Разрывную длину и растяжение определяют в соответствии с TAPPI T494-om01.

25. Коэффициент непрозрачности определяют в соответствии с TAPPI Т425-om01.

26. Проницаемость для воздуха (пористость) по Фрейзеру определяют при помощи инструмента Frazier Low Air Permeability Instrument производства компании Frazier Instruments, Hagerstown, MD, в соответствии с процедурами производителя.

27. Длину волокна и фактор формы определяют на тестере L&W Fiber Tester производства компании Lorentzen & Wettre, Kista, Sweden, в соответствии со стандартными процедурами производителя.

28. Отходы и загрязнение определяют в соответствии с TAPPI T213-om01/

В. Типичный способ изготовления модифицированного целлюлозного волокна

[0150] Полуотбеленная или большей частью отбеленная крафт-целлюлоза может быть обработана с помощью кислоты, железа и перекиси водорода в целях снижения вязкости волокна или СП. Волокно может быть приспособлено к уровню рН приблизительно от 2 до приблизительно 5 (если не находится уже в этом диапазоне) с серной, соляной, уксусной кислотой, или промывным фильтратом из кислотного этапа отбеливания, как например этапа диоксида хлора. Железо может быть добавлено в виде Fe⁺², например, железо может быть добавлено как сульфат гептагидрата (FeSO₄7H₂O). Сульфат железа может быть растворен в воде в концентрации, начиная приблизительно от 0,1 г/л до приблизительно 48,5 г/л. Раствор сульфата железа может быть добавлен в дозировке в пределах приблизительно от 25 до приблизительно 200 частей на миллион, как Fe⁺² на основе сухой массы целлюлозной пульпы. Раствор сульфата железа может быть затем тщательно перемешан с рН отрегулированной целлюлозной пульпой с консистенцией приблизительно от 1% до приблизительно 15%, измеренной как содержание сухой пульпы в общей массе влажной целлюлозной пульпы. Перекись водорода (H₂O₂) может быть добавлена в виде раствора с концентрацией приблизительно от 1% до приблизительно 50% по весу Н₂О₂ в воде, в количестве приблизительно от 0,1% до приблизительно 3% в пересчете на сухую массу целлюлозной пульпы. Целлюлозной пульпе при уровне рН приблизительно от 2 до приблизительно 5, смешанной с сульфатом железа и пероксидом могут позволить реагировать на протяжении времени в диапазоне приблизительно от 40 минут до приблизительно 80 минут при температуре приблизительно от 60°С до приблизительно 80°С. Степень снижения вязкости (или СП) зависит от количества перекиси, потребляемого в реакции, которая является функцией концентрации, и от количества используемых перекиси и железа, и времени задержки, и температуры.

[0151] Обработка может быть выполнена в типичной пятиступенчатой отбеливающей установке со стандартной последовательностью D₀E1D1E2D2. С этой схемой нет потребности ни в каких дополнительных резервуарах, насосах, смесителях, башнях, или промывных аппаратах. Четвертый или Е2 этап может быть предпочтительно использован для обработки. Волокна на D1 этапе в промывном аппарате могут быть приспособлены к уровню рН приблизительно от 2 до приблизительно 5, по мере необходимости, путем добавления кислоты или фильтрата из D2 этапа. Раствор сульфата железа может быть добавлен к целлюлозной пульпе либо (1) путем его распыления на D1 этапе промывного аппарата через существующие душевые распределители или новый распределитель, (2) путем добавления через распылительный механизм на гидроразбивателе, или (3) путем добавления через добавочную точку перед смесителем или насосом для четвертого этапа. Перекись в качестве раствора может быть добавлена после сульфата железа в добавочную точку в смесителе или насосе до четвертого этапа башни. Пар может также быть добавлен по мере необходимости до башни в паровом смесителе. Пульпа может затем взаимодействовать в башне в течение соответствующего времени задержки. Химически модифицированная целлюлозная пульпа может быть затем промыта на четвертом этапе промывного аппарата в нормальном режиме. Дополнительное отбеливание может быть факультативно выполнено после обработки пятого или D2 этапов, производимых в нормальном режиме.

ПРИМЕР 1 Способы изготовления волокон настоящего изобретения

[0152] А. Способ помола А

[0153] Целлюлозу из южной сосны вываривают и делигнифицируют кислородом на обычном двухступенчатом этапе кислородной делигнификации до числа Каппа, равного приблизительно от 9 до приблизительно 10. Вываренную целлюлозную пульпу отбеливают в пятиступенчатой отбеливающей установке с последовательностью D₀(EO)D1E2D2. Перед четвертым или Е2 этапом, рН целлюлозной пульпы регулируют в диапазоне приблизительно от 2 до приблизительно 5 с помощью фильтрата из этапа D последовательности. После того как уровень рН установлен, 0,2% перекись водорода в расчете на основе сухой массы целлюлозной пульпы и 25 частей на миллион Fe⁺² в виде FeSO₄ 7H₂O в расчете на основе сухой массы целлюлозной пульпы добавляют к крафт-волокнам на этапе башни в Е2 и дают взаимодействовать в течение приблизительно 90 минут при температуре приблизительно от 78°С до приблизительно 82°С. Прореагировавшие волокна затем промывают на четвертом этапе промывного аппарата, и затем отбеливают с диоксидом в пятом (D2) этапе.

[0154] В. Способ помола В

[0155] Волокна подготавливают, как описано в способе помола А, за исключением того, что целлюлозную пульпу обрабатывают 0,6% перекисью и 75 частей на миллион Fe⁺².

[0156] С. Способ помола С

[0157] Волокна подготавливают, как описано в способе помола А, за исключением того, что целлюлозную пульпу обрабатывают 1,4% перекисью и 100 частей на миллион Fe⁺².

Свойства типичных волокон

[0158] Образцы волокон, подготовленные в соответствии со способами помола А (образец 2), В (образец 3) и С (образец 4) отбирают после пятиступенчатой последовательности отбеливания, описанной выше. Некоторые свойства этих образцов, параллельно со стандартным волокном класса пуха (GP Leaf River Cellulose, New Augusta, MS; Образец 1), и коммерчески доступный образец (PEACH™, от компании Weyerhaeuser Co.; Образец 5), измеряют в соответствии с протоколами, описанными выше. Результаты этих измерений представлены в таблице 1 ниже.

Таблица 1   Образец 1 Образец 2 Образец 3 Образец 4 Образец 5 Измерения волокна GP Leaƒ River Целлюлоза, волокно класса пух Способ помола А Способ помола В Способ помола С Weyerhaeus er Со, PEACH R10 % 86,8 85,2 82,4 72,5 78,4 S10 % 13,2 14,8 17,6 27,5 21,6 R18 % 87,0 87,2 85,4 78,7 84,4 S18 % 13,0 12,8 14,6 21,3 15,6 ΔR   0,2 2,0 3,0 6,2 6,0 Карбоксил мэкв/100 г 3,13 3,53 3,70 3,94 3,74 Альдегиды мэкв/100 г 0,97 1,24 2,15 4,21 0,87 Медное число   0,51 1,2 1,3 4,25 1,9 Рассчитанный карбонил ммоль/100 г 0,73 1,88 2,05 6,97 3,05 Рассчитанное соотношение карбонил/альдегид   0,75 1,52 0,95 1,66 3,5 0,5% Капиллярная CED вязкость мПа*с 15,0 8,9 6,5 3,50 4,16 Характеристическая вязкость [η]дл/г 7,14 5,44 4,33 2,49 3,00 Рассчитанная СП СП_мас 2036 1423 1084 485 643 Глюкан % 83,0 85,9 84,6 85,4 82 Ксилан % 9,0 8,8 9,4 8,2 8,4 Галактан % 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 Маннан % 5,9 5,4 5,3 5,5 6,2 Арабинан % 0,4 0,3 0,3 0,4 0,3 Рассчитанная целлюлоза % 81,0 84,1 82,8 83,6 79,9 Рассчитанная гемицеллюлоза % 17,5 16,5 17,0 16,1 17,2 Lwl Длина волокна мм 2,34 2,57 2,53 2,30 2,19 Lww Длина волокна мм 3,39 3,34 3,34   3,01 Грубость волокна     0,222 0,234 0,19 0,254 Диапазон разрывной длины от нулевой точки во влажном состоянии км 9,38   6,83 5,01 2,3 ДХМ экстрактивные в-ва     0,006 0,006     Железо частей на миллион   5,5 4,4     33В     0,98 0,99   0,85 Яркость %ISO 89,6 89.0 88,2 88,5 88,5

[0159] Как описано в таблице 1, содержание железа в контрольном волокне, Образец 1, не измеряли. Тем не менее, определяют содержание железа в четырех образцах перемолотой подготовленной целлюлозы, обработанной в тех же условиях, как и зарегистрированные для Образца 1. Усредненное содержание железа в этих образцах составляет 2,6 частей на миллион. Соответственно, для Образца 1, можно было бы ожидать, что содержание железа равно порядка приблизительно 2,5 частей на миллион.

[0160] Как видно из таблицы 1, модифицированное волокно в соответствии с настоящим изобретением, неожиданно отличается от обоих контрольных образцов, Образца 1, и альтернативного коммерчески доступного окисленного волокна, Образца 5, в общем содержании карбонильных групп, а также содержании карбоксильных групп и альдегидов. До определенных границ, существует разница между общими карбонильными группами и альдегидными группами, дополнительная карбонильная функциональность может быть в виде других кетонов. Данные демонстрируют, что мы достигаем относительно высокого уровня альдегидов при сохранении групп карбоновой кислоты и, сохраняя при этом соотношение альдегидов к общему содержанию карбонильных групп (как показано в Таблице 1, около единицы, приблизительно от 1,0 (0,95) до 1,6). Это является более удивительным для волокна, которое демонстрирует высокую яркость и которое также является относительно прочным и абсорбентом.

[0161] Как можно увидеть из таблицы 1, стандартное волокно класса пух (Образец 1) имеет содержание карбоксильных групп, равное 3,13 мэкв/100 г, и содержание альдегидных групп, равное 0,97 мэкв/100 г. После обработки низкими дозами 0,2% Fe⁺² и 25 частей на миллион Fe⁺² (Образец 2) или обработки более высокими дозами 0,6% H₂O₂ и 75 частей на миллион Fe⁺² (Образец 3), или обработки более высокими дозами 1,4% Н₂О₂ и 100 частей на миллион Fe⁺² (Образец 4), длина волокна и рассчитанное содержание целлюлозы были относительно неизменными, и прочность волокна, измеренная при помощи способа диапазона разрывной длины во влажном состоянии, была несколько снижена, но карбоксильное, карбонильное, и альдегидное содержание было повышенным, что указывает на обширное окисления целлюлозы.

[0162] Для сравнения, имеющиеся в продаже образцы окисленных крафт-волокон хвойных пород южной сосны, произведенные альтернативным способом (Образец 5), демонстрируют значительное снижение длины волокна и приблизительно 70% потери прочности волокон, измеренной способом определения диапазона разрывной длины от нулевой точки во влажном состоянии по сравнению со стандартным волокном класса пуха, представленный как Образец 1. Альдегидное содержание Образца 5 фактически не изменилось по сравнению со стандартными волокнами класса пуха, в то время как волокна по изобретению, изготовленные способами помола А-С (Образцы 2-4), имели резко повышенные уровни альдегида, представляя приблизительно от 70 до приблизительно 100 процентов от общего рассчитанного карбонильного содержания целлюлозы. В противоположность этому, в волокне PEACH^® альдегидный уровень составлял меньше чем 30 процентов от общего рассчитанного карбонильного содержания целлюлозы. Соотношение общего карбонильного содержания в сравнении с альдегидным содержанием, как представляется, является хорошим показателем волокна, которое имеет широкую возможность применения модифицированных волокон в рамках этого изобретения, в частности, если коэффициент находится в диапазоне от приблизительно 1 до приблизительно 2, каким он является в Образцах 2-4. Волокна с низкой вязкостью, как например Образцы 3 и 4, и с соотношением карбонил/альдегид приблизительно от 1,5 до меньше чем 2.0 сохраняют длину волокна, в то время как волокна сравнительного Образца 5 не сохраняют.

[0163] Степень помола, плотность и прочность стандартного волокна, описанного выше (Образец 1), сравнивают с Образцом 3, описанным выше. Результаты данного анализа представлены в таблице 2.

Таблица 2 Свойства целлюлозной пульпы, бумаги и волокна стандартного и модифицированного крафт-волокна   PFI очистка, обороты Степень помола (КССП) Плотность, г/см³ Разрывная длина, км Разрывная длина от нулевой точки во влажном состоянии, км Стандартный Leaƒ River пух, обладающий 0,5% капиллярной CED вязкостью приблизительно 15 мПа*с (образец 1) 0 737 0,538 2,16 9,38 300 721 0,589 3,57   ованное целлюлозное волокно как (УНСП), обладающее 0,5% капиллярной CED вязкостью 6,5 мПа*с (образец 3) 0 742 0,544 2,19 6,83 300 702 0,595 3,75  

[0164] Как видно в представленной выше таблице 2, модифицированные целлюлозные волокна согласно данному изобретению могут иметь степень помола, сравнимую со стандартными пуховыми волокнами, которые не испытали обработки окислением в последовательности отбеливания.

ПРИМЕР 2

[0165] Образец целлюлозной пульпы южной сосны из этапа D1 установки отбеливания OD(EOP)D(EP)D с 0,5% капиллярной CED вязкостью, приблизительно равной 14,6 мПа*с, обрабатывают приблизительно в консистенции 10% перекисью водорода аппликациями от 0,25 % до 1,5%, и либо 50 или 100 частей на миллион Fe добавляют в виде FeSO₄-7Н₂О. Добавляют Fe⁺² в виде раствора в воде и тщательно перемешивают с пульпой. Затем с пульпой смешивают перекись водорода в виде 3% раствора в воде. Смешанную целлюлозную пульпу держат на водяной бане в течение 1 часа при температуре 78°С. После окончания времени реакции, целлюлозную пульпу фильтруют и измеряют уровень рН и уровень остаточного пероксида фильтрата. Целлюлозу промывают и определяют 0,5% капиллярную CED вязкость в соответствии с TAPPI T230. Результаты приведены в таблице 3.

Таблица 3 H₂O₂ добавленная H₂O₂ расходная Fe⁺² рН 0,5% капиллярная CED вязкость ΔВязкость СП_мас % в пульпе % в пульпе частей на миллион в пульпе конечная мПа*с     Контроль       14,6   2003 0,25 0,25 100 4,8 8,6 6,0 1384 0,50 0,34 50 4,7 8,9 5,7 1423 0,50 0,50 100 4,8 6,8 7,8 1131 0,75 0,19 50 4,6 10,6 4,0 1621 0,75 0,75 100 4,7 5,8 8,8 967 1,0 0,20 50 4,6 9,0 5,6 1435 1,0 0,40 100 4,7 7,8 6,8 1278 1,5 0,30 50 4,6 10,0 4,6 1554 1,5 0,40 100 4,6 7.5 7,1 1235

ПРИМЕР 3

[0166] Образец D1 целлюлозной пульпы из установки отбеливания, описанный в Примере 2, с 0,5% капиллярной CED вязкостью, равной 15,8 мПа*с (СПмас 2101), обрабатывают с применением 0,75% перекиси водорода и добавляют Fe⁺² от 50 до 200 частей на миллион, таким же образом, как в Примере 2, за исключением периодов времени задержки, которые также варьируют от 45 до 80 минут. Результаты продемонстрированы в таблице 4.

Таблица 4 Время обработки H₂O₂ добавленная H₂O₂ расходная Fe⁺² рН 0,5% капиллярная CED вязкость ΔВязкость СП_мас минуты % в пульпе % в пульпе частей на миллион в пульпе конечная мПа*с   2101 Контроль         15,8   1291 45 0,75 0,72 100 4,4 7,9 7,9 1035 60 0,75 0,75 200 4,1 6,2 9,6 1384 80 0,75 0,27 50   8,6 7,2 1018 80 0,75 0,75 100 4,6 6,1 9,7 2101

ПРИМЕР 4

[0167] Образец D1 целлюлозной пульпы из установки отбеливания, описанный в Примере 2, с 0,5% капиллярной CED вязкостью, равной 14,8 мПа*с (СП_мас 2020), обрабатывают 0,75% перекисью водорода и добавляют 150 частей на миллион Fe⁺² таким же образом, как в Примере 2, за исключением того, что время обработки составляет 80 минут. Результаты продемонстрированы в таблице 5.

Таблица 5 Время обработки H₂O₂ добавленная H₂O₂ расходная Fe⁺² рН 0,5% капиллярная CED вязкость ΔВязкость СП_мас минуты % в пульпе % в пульпе частей на миллион в пульпе конечная мПа*с     Контроль         14,8   2020 80 0,75 0,75 150 3,9 5,2 9,6 858

ПРИМЕР 5

[0168] Образец целлюлозной пульпы южной сосны из этапа D1 последовательности OD₀(EO)D1(EP)D2 с 0,5% капиллярной CED вязкостью, равной 15,6 мПа* (СПмас 2085) обрабатывают в консистенции 10% с аппликациями перекиси водорода либо 0,25 % или 0,5% по массе целлюлозной пульпы и 25,50 или 100 частей на миллион Fe⁺² добавляют в виде FeSO₄ 7H₂O. Добавляют Fe⁺² в виде раствора в воде и тщательно перемешивают с пульпой. Затем с пульпой смешивают перекись водорода в виде 3% раствора в воде и смешанную целлюлозную пульпу держат на водяной бане в течение 1 часа при температуре 78°С. После окончания времени реакции, целлюлозную пульпу фильтруют и измеряют уровень рН и уровень остаточного пероксида фильтрата. Целлюлозу промывают и определяют 0,5% капиллярную CED вязкость в соответствии с TAPPI T230. Результаты приведены в таблице 6.

Таблица 6 H₂O₂ добавленная H₂O₂ расходная Fe⁺² pH 0,5% капиллярная CED вязкость ΔВязкость СП_мас % в пульпе % в пульпе частей на миллион в пульпе конечная мПа*с     Контроль       15,6   2085 0,25 0,25 25 3,5 6,4 9,2 1068 0,50 0,50 50 2,9 4,5 11,1 717 0,50 0,50 100 2,7 4,5 11,1 717

ПРИМЕР 6

[0169] Другой образец D1 целлюлозной пульпы, с 0,5% капиллярной CED вязкостью, равной 15,2 мПа*с (СП_маc 2053), обрабатывают 0,10, 0,25, 0,50, или 0,65% перекисью водорода и 25,50, или 75 частей на миллион Fe⁺² таким же образом, как в Примере 5. Результаты продемонстрированы в Таблице 7.

Таблица 7 Время обработки H₂O₂ добавленная H₂O₂ расходная Fe⁺² рН 0,5% капиллярная CED вязкость ΔВязкость СП_мас минуты % в пульпе % в пульпе частей на миллион в пульпе конечная мПа*с     Контроль         15,2   2053 60 0,10 0,10 25 4,1 9,6 5,6 1508 60 0,25 0,19 25 4,0 7,9 7,3 1291 60 0,50 0,40 50 3,5 6,7 8,5 1116 80 0,65 0,65 75 3,3 4,4 10,8 696

ПРИМЕР 7

[0170] Образец целлюлозной пульпы южной сосны из этапа D1 последовательности отбеливания OD(EO)D(EP)D отбирают после протяженности делигнификации в крафт-волокне и увеличивают этап окисления для производства целлюлозы с более низкой СП_мас ОПВ или 0,5% капиллярной CED вязкостью. Исходная 0,5% капиллярная CED вязкость составляет 12,7 мПа*с (СП_мас 1834). Добавляют либо 0,50%, либо 1,0% перекись водорода вместе с Fe⁺² 100 частей на миллион. Другие условия обработки являются такими: консистенция равна 10%, температура - 78°С, и время обработки составляет 1 час. Результаты продемонстрированы в таблице 8.

Таблица 8 H₂O₂ добавленная H₂O₂ расходная Fe⁺² рН 0,5% капиллярная CED вязкость ΔВязкость СП_мас % в пульпе % в пульпе частей на миллион в пульпе конечная мПа*с     Контроль       12,7   1834 0,50 0,50 100 2,1 5,6 7,1 932 1,0 0,37 100 2,6 4,2 8,5 652

ПРИМЕР 8

[0171] Образец D1 целлюлозной пульпы с низкой вязкостью из этапа D1 последовательности OD(EO)D(EP)D, с 0,5% капиллярной CED вязкостью, равной 11,5 мПа*с (СП_мас 1716), обрабатывают либо 0,75%, либо 1,0% перекисью водорода и Fe⁺² 75 или 150 частей на миллион таким же образом, как в Примере 7, за исключением того, что время обработки составляет 80 минут. Результаты продемонстрированы в Таблице 9.

Таблица 9 H₂O₂ добавленная H₂O₂ расходная Fe⁺² рН 0,5% капиллярная CED вязкость ΔВязкость СП_мас % в пульпе % в пульпе частей на миллион в пульпе конечная мПа*с     Контроль       11,5   1716 0,75 0,75 75 3,2 3,6 7,9 511 0,75 0,75 150 3,0 3,8 7,7 560 1 1 75 2,6 3,4 8,1 459 1 1 150 2,6 3,4 8,1 459

ПРИМЕР 9

[0172] Образец целлюлозной пульпы южной сосны отбирают из этапа D1 последовательности OD(EO)D(EP)D. Исходная 0,5% капиллярная CED вязкость составляет 11,6 мПа*с (СП_мас 1726). Добавляют либо 1,0%, 1,5%, либо 2% перекись водорода и 75, 150, или 200 частей на миллион Fe⁺². Другие условия обработки являются такими: консистенция равна 10% , температура - 78°С, и время обработки составляет 1,5 часа. Результаты продемонстрированы в таблице 10.

Таблица 10 H₂O₂ добавленная H₂O₂ расходная Fe⁺² рН 0,5% капиллярная CED вязкость ΔВязкость СП_мас Карбоксил Альдегид Медное число % в пульпе % в пульпе частей на миллион в пульпе конечная мПа*с     мэкв/100 г мэкв/100 г   Контроль       11,6   1726 3,67 0,35 0,52 1,0 0,98 75 3,4 3,5 8,1 485 3,73 4,06 3,05 1,5 1,49 150 2,7 3,2 8,4 406 3,78 5,06 2,57 2,0 2,0 200 2,9 3,0 8,6 350 3,67 5,23 2,06

ПРИМЕР 10

[0173] Образец целлюлозной пульпы южной сосны отбирают из этапа D1 последовательности OD(EO)D(EP)D. Исходная 0,5% капиллярная CED вязкость составляет 14,4 мПа*с (СП_мас 1986). Добавляют либо 1,0%, 1,5%, либо 2% перекись водорода и 75, 150, или 200 частей на миллион Fe⁺². Другие условия обработки являются такими: консистенция равна 10% , температура - 78°С, и время обработки составляет 1,5 часа. Результаты продемонстрированы в таблице 11.

Таблица 11 H₂O₂ добавленная H₂O₂ расходная F⁺² рН 0,5% капиллярная CED вязкость ΔВязкость СП_мас Карбоксил Альдегид Медное число % в пульпе % в пульпе частей на миллион в пульпе конечная мПа*с     мэкв/100 г мэкв/100 г   Контроль       14,4   1986 3,52 0,23 0,67 1,0 0,95 75 3,3 3,8 10,6 560 3,65 3,48 2,47 1,5 1,5 150 2,4 3,7 10,7 535 4,13 4,70 2,32 2,0 2,0 200 2,8 3,2 11,2 406 3,93 5,91 1,88

ПРИМЕР 11

[0174] Образец целлюлозной пульпы южной сосны отбирают из этапа D1 последовательности OD(EO)D(EP)D. Исходная 0,5% капиллярная CED вязкость составляет 15,3 мПа*с (СП_мас 2061). Добавляют 3% перекись водорода в целлюлозную пульпу и 200 частей на миллион Fe⁺². Другие условия обработки являются такими: консистенция равна 10% , температура - 80°С, и время обработки составляет 1,5 часа. Результаты продемонстрированы в таблице 12.

Таблица 12 H₂O₂ добавленная H₂O₂ расходная Fe рН 0,5% капиллярная CED вязкость ΔВязкость СП_мас Карбоксил Альдегид Медное число % в пульпе % в пульпе частей на миллион в пульпе конечная мПа*с     мэкв/100 г мэкв/100 г   Контроль       15,3   2061       3,0 2,9 200 2,8 2,94 12,4 333 4,66 6,74 5,14

[0175] Приведенные выше примеры 2-11 демонстрируют, что значительное снижение 0,5% капиллярной CED вязкости и/или степени полимеризации могут быть достигнуты с кислотной, катализированной, пероксидной обработкой настоящего изобретения. Финальная вязкость или СПмас демонстрирует зависимость от количества перекиси, которая расходуется в реакции, как показано на Фигуре 1, которая описывает вязкость целлюлозной пульпы из двух различных помолов ("Brunswick" и Leaf River ("LR")) как зависимость от расходной перекиси. Расход перекиси зависит от количеств и концентраций применяемых перекиси и железа, времени реакции и температуры реакции.

ПРИМЕР 12

[0176] Образец целлюлозной пульпы южной сосны отбирают из этапа D1 последовательности OD(EO)D(EP)D. Исходная 0,5% капиллярная CED вязкость составляет 14,8 мПа*с (СП_мас 2020). Добавляют 1,0% перекись водорода в пульпу вместе с добавлением либо 100, 150, либо 200 частей на миллион Си⁺² в виде CuSO₄5H₂O. Другие условия обработки являются такими: консистенция равна 10% , температура - 80°С, и время обработки составляет 3,5 часа. Результаты продемонстрированы в таблице 13.

Таблица 13 Н₂О₂
добавленная H₂O₂ расходная Cu⁺² рН 0,5% капиллярная CED вязкость ΔВязкость СП_мас Карбоксил Альдегид Медное число % в пульпе % в пульпе частей на миллион в пульпе конечная мПа*с     мэкв/100 г мэкв/100 г   Контроль       14,8   2020 3,36 0,37 0,51 1,0 0,82 100 2,4 6,1 8,7 1018       1,0 0,94 150 2,3 5,9 8,9 984       1,0 0,94 200 2,4 6,0 8,8 1001 3,37 2,71 1,8

[0177] Использование меди вместо железа дает в результате более медленную реакцию и более низкое уменьшение вязкости, но все еще существенные изменения в вязкости, содержании карбоксильных групп и альдегидном содержании выше, чем в контрольной необработанной целлюлозе.

ПРИМЕР 13

[0178] Этап Е2 (ЕР) последовательности OD(EOP)D(EP)D изменяют, чтобы изготавливать целлюлозную пульпу ультранизкой степени полимеризации. Раствор FeSO₄ 7H₂O распыляют на пульпу в гидроразбивателе промывного аппарата этапа D1 при уровне расхода 150 частей на миллион в виде Fe⁺². К этапу Е2 не добавляют каустическое вещество (NaOH), а использование перекиси повышают до 0,75%. Время задержки составляет приблизительно 1 час и температура - 79°С. Уровень рН составляет 2,9. Обработанную целлюлозную пульпу промывают в вакуумном барабане промывного аппарата и последовательно обрабатывают на финальном D2 этапе 0,7% С102 в течение приблизительно 2 часов при температуре 91°С. 0,5% капиллярная CED вязкость конечной отбеленной целлюлозной пульпы составляет 6,5 мПа*с (СП_мас 1084) и яркость по ISO составляет 87.

ПРИМЕР 14

[0179] Из целлюлозной пульпы, полученной в примере 13, делают листовую целлюлозу на сушилке целлюлозной пульпы плоскосеточного типа Fourdrinier со стандартными сушильными цилиндрами. Образцы контрольной целлюлозной пульпы и пульпы настоящего изобретения (УНСП) отбирают и анализируют химический состав и свойства волокна. Результаты продемонстрированы в таблице 14.

Таблица 14 Свойство   Стандарт УНСП RIO % 85,2 81,5 S10 % 14,8 18,5 R18 % 86,4 84,4 S18 % 13,6 15,6 ΔR   1,2 2,9 Карбоксил мэкв/100 г 4,06 4,27 Альдегиды мэкв/100 г 0,43 1,34 Медное число   0,32 1,57 Рассчитанный карбонил ммоль/100 г 0,42 2,50 0,5% Капиллярная CED Вязкость мПа*с 14,2 7,3 Характеристическая вязкость дл/г 6,76 4,37 Рассчитанная СП СП_мас 1969 1206 Глюкан % 83,6 83,6 Ксилан % 9,2 9,0 Галактан % 0,2 0,2 Маннан % 6,3 6,4 Арабинан % 0,4 0,4 Рассчитанная целлюлоза % 81,5 81,5 Рассчитанная гемицеллюлоза % 18,2 18,1 Lwl Длина волокна мм 2,51 2,53 Lww Длина волокна мм 3,28 3,26 Грубость волокна мг/м 0,218 0,213 Диапазон разрывной длины от нулевой точки во влажном состоянии км 9,86 6,99 Степень помола (КССП ) мл/с 720 742 Водоудерживающая способность г Н₂O/г пульпы 0,96 0,84 ЦХМ экстрактивные в-ва   0,008 0,007 Железо частей на миллион 3,5 10,7 Зола % 0,20 0,22 Яркость % ISO 90,4 86,5

[0180] Обработанная целлюлозная пульпа (УНСП) имеет более высокую щелочную растворимость в 10% и 18% NaOH и более высокое общее содержание альдегида и карбонила. УНСП была значительно ниже в СП при измерении с помощью 0,5% капиллярной CED вязкости. Снижение целостности волокна определяют также по сокращению диапазона прочности при растяжимости от нулевой точки во влажном состоянии. Несмотря на значительное снижение СП_мас длина волокна и степень помола были практически неизменными. Не зарегистрировано вредное воздействие на дренаж или изготовление листовой целлюлозы на машину.

ПРИМЕР 15

[0181] Этап Е2 (ЕР) последовательности OD(EO)D(EP)D изменяют для изготовления целлюлозной пульпы ультранизкой степени полимеризации похожим образом, как в примере 13. В указанном примере, добавляют FeSO₄-7H₂O в количестве 75 частей на миллион в виде Fe⁺² и используют 0,6% перекись водорода на этапе Е2. Уровень рН этапа обработки составляет 3,0, температура - 82°С, и время задержки составляет приблизительно 80 минут. Целлюлозную пульпу промывают и затем обрабатывают на этапе D2 раствором 0,2% CIO₂ при температуре 92°С на протяжении приблизительно 150 минут. 0,5% капиллярная CED вязкость полностью отбеленной целлюлозной пульпы составляет 5,5 мПа*с (СП_мас 914) и яркость по ISO составляет 88,2.

ПРИМЕР 16

[0182] Из целлюлозной пульпы, полученной в примере 15, делают листовую целлюлозу на сушилке целлюлозной пульпы плоскосеточного типа Fourdrinier с бортовой сушильной секцией Flakf™. Образцы контрольной целлюлозной пульпы и пульпы настоящего изобретения (УНСП) отбирают и анализируют химический состав и свойства волокна. Результаты продемонстрированы в таблице 15.

Таблица 15 Свойство   Стандарт УНСП R10 % 86,8 82,4 S10 % 13,2 17,6 R18 % 87,0 85,4 S18 % 13,0 14,6 ΔR   0,2 3,0 Карбоксил мэкв/100 г 3,13 3,70 Альдегиды мэкв/100 г 0,97 2,15 Медное число   0,51 1,3 Рассчитанный карбонил ммоль/100 г 0,73 2,05 0,5% Капиллярная CED вязкость мПа*с 15,0 6,5 Характеристическая вязкость дл/г 7,14 4,33 Рассчитанная СП СП_мас 2036 1084 Глюкан % 83,0 84,6 Ксилан % 9,0 9,4 Галактан % 0,2 0,2 Маннан % 5,9 5,3 Арабинан % 0,4 0,3 Рассчитанная целлюлоза % 81,0 82,8 Рассчитанная гемицеллюлоза % 17,5 17,0 Lwl Длина волокна мм 2,55 2,53 Lww Длина волокна мм 3,29 3,34 Грубость волокна мг/м 0,218 0,234 Диапазон разрывной длины от нулевой точки во влажном состоянии км 9,38 6,83 Степень помола (КССП) мл/с 738 737 Железо частей на миллион 1,6 4,4 Яркость % ISO 89,6 88,2

[0183] Обработанная целлюлозная пульпа (УНСП) имеет более высокую щелочную растворимость в 10% и 18% NaOH и более высокое общее содержание альдегида и карбонила. УНСП была значительно ниже в СП, при измерении с помощью 0,5% капиллярной CED вязкости также был ниже диапазон разрывной длины от нулевой точки во влажном состоянии. Яркость все еще остается на приемлемом уровне, который равен 88,2. Обработка сохраняет длину волокна и степень помола, и не было никаких операционных вопросов формирования и сушки листовой целлюлозы.

[0184] ПРИМЕР 17

[0185] Этап Е2 (ЕР) последовательности OD(EO)D(EP)D изменяют для изготовления целлюлозной пульпы низкой степени полимеризации похожим образом, как в примере 13. В этом случае, добавляют FeSO₄-7Н₂О в количестве 25 частей на миллион в виде Fe⁺² и используют 0,2% перекись водорода на этапе Е2. Уровень рН этапа обработки составляет 3,0, температура составляет 82°С, и время задержки составляет приблизительно 80 минут. Целлюлозную пульпу промывают и затем обрабатывают на этапе D2 раствором 0,2% CIO₂ при температуре 92°С на протяжении приблизительно 150 минут. 0,5% капиллярная CED вязкость полностью отбеленной целлюлозной пульпы составляет 8,9 мПа*с (СП_мас 1423) и яркость по ISO составляет 89.

ПРИМЕР 18

[0186] Из целлюлозной пульпы, полученной в примере 15, делают листовую целлюлозу на сушилке целлюлозной пульпы плоскосеточного типа Fourdrinier с бортовой сушильной секцией Flakt™. Образцы контрольной целлюлозной пульпы и пульпы с низкой степенью полимеризации настоящего изобретения (НСП) отбирают и анализируют химический состав и свойства волокна. Результаты продемонстрированы в таблице 16.

Таблица 16 Свойство   Стандарт НСП R10 % 86,8 85,2 S10 % 13,2 14,8 R18 % 87,0 87,2 S18 % 13,0 12,8 AR   0,2 2,0 Карбоксил мэкв/100 г 3,13 3,53 Альдегиды мэкв/100 г 0,97 1,24 Медное число   0,51 1,2 Рассчитанный карбонил ммоль/100 г 0,73 1,88 0,5% Капиллярная CED вязкость мПа*с 15,0 8,9 Характеристическая вязкость дл/г 7,14 5,44 Рассчитанная СП СП_мас 2036 1423 Глюкан % 83,0 85,9 Ксилан % 9,0 8,8 Галактан % 0,2 0,2 Маннан % 5,9 5,4 Арабинан % 0,4 0,3 Рассчитанная целлюлоза % 81,0 84,1 Рассчитанная гемицеллюлоза % 17,5 16,5 Lwl Длина волокна мм 2,55 2,57 Lww Длина волокна мм 3,29 3,34 Грубость волокна мг/м 0,218 0,222 Железо частей на миллион 1,6 5,5 Яркость % ISO 89,6 89,0

[0187] Обработанная целлюлозная пульпа (НСП) имеет более высокую щелочную растворимость в 10% и 18% NaOH и более высокое общее содержание альдегида и карбонила. НСП была ниже в СП, при измерении с помощью 0,5% капиллярной CED вязкости. Потеря яркости минимальна. Обработка сохраняет длину волокна, и не было никаких операционных вопросов формирования и сушки листовой целлюлозы.

ПРИМЕР 19

[0188] Листы целлюлозы, описанные в примере 14, превращают в волокнистую массу, формируют воздухом в 4"×7" листы, при помощи оборудования молотковой мельницы Kamas Laboratory Hammermill (Kamas Industries, Sweden). Сформированные воздухом слои затем сжимают при различном манометрическом давлении с использованием лабораторного пресса. После спрессовывания, толщину слоя измеряют при помощи микротолщинометра Emveco модель 200-А, пресс с ножным приводом, давление 0,089 фунтов на квадратный дюйм. Плотность слоя рассчитывают из массы слоя и толщины. Результаты приведены в Таблице 17.

Таблица 17 Манометрическое давление 5 фунтов на кв. дюйм 10 фунтов на кв. дюйм 20 фунтов на кв. дюйм   Толщина, мм Масса слоя, г Плотность, г/см3 Толщина, мм Масса слоя, г Плотность, г/см3 Толщина, мм Масса слоя, г Плотность, г/см3 Стандартная крафт-целлюлоза 2,62 5,14 0,108 2,29 5,27 0,127 1,49 5,29 0,196 Волокно южной сосны 2,81 5,14 0,101 2,26 5,19 0,127 1,42 5,23 0,203 Модифицированная крафт-целлюлоза 2,51 5,16 0,114 2,13 5,33 0,138 1,23 5,39 0,242 Волокно южной сосны 2,56 5,26 0,114 1,93 5,37 0,154 1,32 5,26 0,220 Процентное повышение плотности 8,43   15,67

[0189] Данные, приведенные в таблице 17, демонстрируют, что модифицированные волокна, полученные в рамках этого изобретения, являются более сжимаемыми, в результате чего становятся тоньше и с повышенной плотностью структуры, более подходящей для современного дизайна одноразовых абсорбирующих продуктов.

[0190] Без привязки к теории, можно считать, что окисление целлюлозы разрушает кристаллическую структуру полимера, делая его менее жестким и более податливым. Волокна, состоящие из модифицированной целлюлозной структуры, затем становятся более сжимаемыми, что дает возможность изготавливать абсорбирующие структуры с более высокой плотностью.

ПРИМЕР 20

[0191] Образец целлюлозной пульпы южной сосны отбирают из этапа D1 последовательности OD(EO)D(EP)D. Исходная 0,5% капиллярная CED вязкость составляет 14,9 мПа*с (СП_мас 2028). Добавляют перекись водорода в концентрации либо 1,0%, либо 2% и 100 или 200 частей на миллион Fe⁺² соответственно. Другие условия обработки являются такими: консистенция равна 10% , температура - 80°С, и время задержки составляет 1 час. Указанную распушенную целлюлозу затем смешивают с деионизированной водой, влажной укладывают на экран, чтобы сформировать волоконный мат, который обезвоживают через роликовый пресс, и сушат при температуре 250°F. Сухие листы дефибрируют и формируют с помощью воздуха в 4"×7" айрлайд слои массой 8,5 грамм (воздушная сушка) с использованием оборудования молотковой мельницы Kamas Laboratory Hammermill (Kamas Industries, Sweden). Единственный, полный лист покрытия из нетканой обложки накладывают на одну сторону каждого листа, и образцы уплотняют с использованием гидравлического пластинчатого пресса Carver, прикладывая нагрузку в 145 фунтов на кв.дюйм

[0192] Указанные слои помещают в индивидуальные герметичные пластиковые контейнеры 1,6 л, имеющие съемную крышку с обратным клапаном и портом для отбора проб 1/4" ID Tygon® трубки. Перед закреплением крышки контейнера, наносят 60 граммов деионизированной воды и 0,12 грамм 50% NH₄OH при комнатной температуре вливают в центрированную 1"ID вертикальную трубку на устройстве подачи, способную прикладывать нагрузку 0,1 фунтов на кв. дюйм полностью на весь образец. После полного поглощения нанесенного материала, устройство подачи удаляют из образца, крышку с закрытым портом для отбора проб, устанавливают на контейнер, и запускают таймер обратного отсчета времени. По истечении 45 минут, образец свободного пространства над продуктом отбирают через порт для отбора проб с помощью аммиак-селективной трубки кратковременного действия для обнаружения газов и ACCURO® сильфонного насоса, оба коммерчески доступны от компании Draeger Safety Inc, Pittsburgh, PA. Данные таблицы 18 показывают, что модифицированные волокна, полученные в рамках этого изобретения, способны сократить количество аммиачного газа в свободном пространстве, что в результате приводит к структуре, которая обеспечивает подавление летучих зловонных соединений часто упоминаемых в качестве неприятных во влажных продуктах для недержания.

Таблица 18 Нанесено - 60 г H₂O/0,12 г 50% NH₄OH 0,5% CED вязкость (мПа*с) Альдегидное содержание, мэкв/100 г Айрлайд слой
масса (г) Аммиак (частей на миллион)
@45 мин Стандартное крафт-волокно южной сосны 14,9 0,23 9,16 210 Модифицированное крафт-волокно южной сосны 1,0% H₂O₂/100 частей на миллион Fe 4,7 3,26 9,11 133 Модифицированное крафт-волокно южной сосны 2,0% H₂O₂/200 частей частей на миллион Fe 3,8 4.32 9,23 107

ПРИМЕР 21

[0193] Этап Е2 последовательности OD(EO)D(EP)D коммерчески доступной крафт-целлюлозы изменяют для получения целлюлозы низкой степени полимеризации таким же образом, как в примере 14. В этом примере, FeSO₄-7H₂O добавляют в количестве 100 частей на миллион в виде Fe⁺² и перекись водорода используют на этапе Е2 в концентрации 1,4%. Свойства целлюлозы продемонстрированы в Таблице 19.

Таблица 19 Свойство   УНСП RIO % 72,5 S10 % 27,5 R18 % 78,7 S18 % 21,3 ΔR   6,2 Карбоксил мэкв/100 г 3,94 Альдегиды мэкв/100 г 4,21 Медное число   4,25 Рассчитанный карбонил ммоль/100 г 6,97 0,5% Капиллярная CED вязкость мПа*с 3,50 Характеристическая вязкость дл/г 2,49 Рассчитанная СП СП_мас 485 Lwl Длина волокна мм 2,31 Грубость волокна мг/м 0,19 Яркость % ISO 88,5

[0194] Из полученной целлюлозной пульпы делают листовую целлюлозу на сушилке целлюлозной пульпы плоскосеточного типа Fourdrinier с бортовой сушильной секцией Flakt™. Образцы пульпы настоящего изобретения и контрольной целлюлозной пульпы дефибрируют с использованием оборудования молотковой мельницы Kamas Laboratory Hammermill. Оптический анализ свойств волокна проводят на обоих образцах, до помола Kamas и после с помощью анализатора качества волокна с высоким разрешением, коммерчески доступным от компании Optest Equipment, Inc., Hawkesbury, ON, Canada, в соответствии с протоколом производителя. Результаты приведены в таблице ниже.

Таблица 20 Свойства Контроль УНСП Контроль после молотковой мельницы УНСП после молотковой мельницы Индекс изгиба 1,79 2,29 1,51 2,32 Угол изгиба 59,15 79,56 48,52 80,26 Изгибы на мм 0,81 1,07 0,68 1,06 Индекс скручивания (взвешенная длина) 0,171 0,211 0,149 0,225

[0195] Как видно из таблицы 20, УНСП волокон, изготовленных в соответствии с настоящим изобретением, имеет более высокий изгиб и скручивание, чем контрольные волокна, не обработанные железом и перекисью водорода.

[0196] Дефибрированные волокна, описанные выше, формируют воздухом в листы 4"×7", массой 4,25 г (высушенные на воздухе). Гранулы натрия полиакрилата суперабсорбирующие (НПС), полученные от фирмы BASF, используют равномерно между двумя слоями массой 4,25 грамма. Полное покрытие нетканой обложкой применяют к верхней поверхности волокна / НПС матрицы, и слой уплотняют при нагрузке в 145 фунтов на кв. дюйм/г с помощью пластинчатого пресса Carver.

[0197] Синтетическую мочу готовят, растворяя 2% мочевины, 0,9% хлорида натрия, и 0,24% питательного бульона (Criterion™ бренд, коммерчески доступный от компании Hardy Diagnostics, Santa Maria, CA) в деионизированной воде, и добавляют аликвоту Proteus Vulgaris, в результате чего исходная бактериальная концентрация составляет 1,4×10 КОЕ/мл. Лист, описанный выше, помещают в камеру со свободным пространством, как описано в примере 20, и наносят 80 мл синтетического раствора мочи. Сразу же после нанесения, камеру закрывают и помещают в среду с температурой 30°С. Отбор проб Drager проводят в виде серий с временным промежутком, через четыре часа и семь часов. Эксперимент повторяют три раза, средние результаты приведены в таблице 21.

Таблица 21   % НПС добавл. Аммиак (частей на миллион)
@ 4 час % сокращения в контроле Аммиак (частей на миллион)
@ 7 час % сокращения в контроле Модифицированное крафт-волокно южной сосны 23 2,5   29   Контрольное крафт-волокно южной сосны 23 21,5 88 175 83 Модифицированное крафт-волокно южной сосны 16,5 6,5   123   Контрольное крафт-волокно южной сосны 16,5 36,5 82 550 78 Модифицированное крафт-волокно южной сосны 0 70   317   Контрольное крафт-волокно южной сосны 0 197,5 65 575 45

[0198] Как видно из данных, уровень атмосферного аммиака в результате бактериального гидролиза мочевины ниже в композитных структурах (похожи по конструкции на розничные продукты для недержания мочи), включающих модифицированные целлюлозные волокна, производимые в рамках этого изобретения по сравнению с композитными структурами, которые производятся из стандартных крафт-волокон южной сосны. Таким образом, структуры, включающие модифицированные целлюлозные волокна в соответствии с изобретением, обладают свойствами лучшего контроля запаха по сравнению со стандартными крафт-волокнами южной сосны.

ПРИМЕР 22. СРАВНЕНИЕ 4-ГО ЭТАПА С ОБРАБОТКОЙ ПОСЛЕ ОТБЕЛИВАНИЯ

[0199] Отбирают образец целлюлозной пульпы южной сосны из этапа D1 последовательности OD(EO)D1(EP)D2. Исходная 0,5% капиллярная CED вязкость составляет 14,1 мПа*с. Перекись водорода добавляют в концентрации 1,5% на основе сухой массы целлюлозной пульпы вместе с Fe⁺² в количестве 150 частей на миллион. Применяемый здесь индекс Р* используется для обозначения этапа обработки железом и перекисью водорода. Обработку проводят при 10% консистенции, температуре, 78°С в течение 1 часа на четвертом этапе последовательности. Данную обработанную пульпу затем промывают и отбеливают на этапе D2 с 0,25% С1О₂ в течение 2 часов при температуре 78°С. Результаты продемонстрированы в таблице 22.

Таблица 22 Этап Добавленный химический продукт рН 0,5% капиллярная CED вязкость ΔВязкость СП_мас Яркость Длинновзвешенная длина волокна   % от пульпы конечный мПа*с     % ISO мм D1       14,1   1960 83,5   P* 1,5% H₂O₂ 150 частей на 3,1       82,0   D2 0,25% CIO₂   2,7 3,7 10,4 540 89,5 2,20

[0200] Образец D2, описанный выше, также тестируют на возврат яркости, поместив в духовку при температуре 105°С на 1 час. Яркость, так же, как и значения L* (белизна), а* (красное к зеленому) и b* (голубое к желтому), измеряют при помощи оборудования Hunterlab MiniScan, в соответствии с протоколами производителя, до и после обработки возврата. Результаты продемонстрированы ниже в таблице 23. Более положительные значения b обозначают более желтый цвет. Таким образом, более высокие значения b являются нежелательными в большинстве целлюлозно-бумажных применений. Номер после цвета, приведенный ниже, представляет собой разницу в соотношении k/s до и после старения, где k = коэффициент поглощения, s = коэффициент рассеивания, например номер, после цвета = 100 {(k/s)_{после старения} - (k/s)_{до старения}}. См., например, H.W.Giertz, SvenskPapperstid, 48 (13), 317 (1945).

Таблица 23 Возврат яркости Этап L* a* b* Яркость ΔЯркость № после цвета D1 96,89 -0,28 5,13 85,8     OP*D исходный 97,89 -0,47 2,96 90,8     OP*D возвращенный 96,08 -0,55 8,01 80,4 10,4 1,92

[0201] Отбирают целлюлозную пульпу южной сосны из этапа D2 последовательности в той же отбеливающей установке, что описана выше, с той же исходной капиллярной CED вязкостью и обрабатывают перекисью водорода и Fe⁺², как описано выше. Перекись водорода добавляют в концентрации 1,5% на основе сухой массы целлюлозной пульпы вместе с Fe⁺² в количестве 150 частей на миллион. Свойства обработанной таким образом целлюлозной пульпы представлены в таблице 24.

Таблица 24 Этап Добавленный химический продукт рН 0,5% капиллярная CED вязкость ΔВязкость СП_мас Яркость Длинновзвешенная длина волокна   % от пульпы конечный мПа*с     % ISO мм D2       14,1   1960 90,2   Р* 1,5% 150 частей на миллион Fe⁺² 2,8 3,5 10,6 485 86,8 2,17

[0202] Р* пульпу обрабатывают для возврата яркости, как описано выше. Результаты представлены ниже в таблице 25.

Таблица 25 Возврат яркости Этап L* а* b* Яркость ΔЯркость № после цвета D2 исходный 98,34 -0,61 2,54 92,54     D2 возвращенный 97,87 -0,57 3,67 89,92 2,62 0,26 D(EP)DP* исходный 97,39 -0,47 4,49 87,68     D(EP)DP* возвращенный 95,25 -0,34 9,78 76,45 11,2 2,76

[0203] Как видно из приведенных выше данных, кислая катализируемая обработка перекисью на четвертой стадии пятиступенчатой установки отбеливания по сравнению с обработкой после заключительного этапа пятиступенчатой установки отбеливания приводит к улучшенным свойствам яркости. На четвертой стадии обработки, любая потеря яркости от этапа обработки может быть компенсирована на заключительном D2 этапе отбеливания, так что высокая яркость целлюлозы до сих пор достигается. В случае обработки после отбеливания, наблюдается существенная потеря яркости в 3,4 балла, которые не могут быть компенсированы. После ускоренной обработки для возврата яркости, последний случай все еще имеет значительно более низкую яркость

ПРИМЕР 23. ПАРАМЕТРЫ ПРОЧНОСТИ

[0204] Прочность распушенной целлюлозы, полученной из модифицированной целлюлозы с вязкостью, равной 5,1 мПа*с, в соответствии с изобретением сравнивают с обычной распушенной целлюлозой, имеющей вязкость 15,4 мПа*с.

Результаты представлены ниже в таблице 26.

Таблица 26   Контрольный пух Модифицированная Базисная масса, г/м² AD 65,12 68,15 Базисная масса, г/м² OD 60,56 63,38 Степень помола КССП, мл/с 732 717 Калибр, ин/1000 4,88 5,09 Толщина (пухлость), см³/г 1,90 1,90 Истинная плотность, г/см³ 0,53 0,53 Пористость, сек/100 млс воздух 0,59 0,67 Фактор прочности (разрывной), (г/см²)/(г/м²) 16,6 14,0 Фактор разрыва, гф*м²/г 242 198 Разрывная длина, км 2,52 2,49 Эластичность, % 2,76 2,48 Непрозрачность, % 72,1 73,5 Отходы и загрязнение, мм²/м² 0,3 1,5 Вязкость, сР 15,4 5,1 ISO Яркость 88,9 88,9 Пористость по Фрейзеру, сфм 45,4 55,1 Длина волокна, мм 2,636 2,661 Фактор формы, % 85,8 85,8

ПРИМЕР. 24 ДЕРИВАТИЗАЦИЯ МОДИФИЦИРОВАННОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

[0205] Образец УНСП из примера 21 является кислотно гидролизованным с 0,05 М HCl 5% консистенции на протяжении 3 часов при температуре 122°С. Исходную пульпу из этапа D1, УНСП целлюлозу и кислотно гидролизованную УНСП тестируют на среднюю молекулярную массу или степень полимеризации при помощи способа, описанного ниже.

[0206] Три образца целлюлозной пульпы измельчают для прохождения через сито 20 меш. Образцы целлюлозы (15 мг) помещают в отдельные тестовые пробирки, оборудованные микромешалками, и сушат в течение ночи в вакууме при температуре 40°С. Пробирки затем закрывают резиновыми мембранами. Безводный пиридин (4,00 мл) и фенилизоцианат (0,50 мл) добавляют последовательно через шприц. Тестовые пробирки помещают на масляную баню при температуре 70°С и перемешивают в течение 48 ч. Метанол (1,00 мл) добавляют, чтобы погасить весь оставшийся фенил изоцианат. Содержимое каждой тестовой пробирки затем добавляют по каплям к смеси метанол/вода 7:3 (100 мл) в целях содействия осаждению дериватизированной целлюлозы. Осадки собирают при помощи фильтрации и затем промывают смесью метанол/вода (1×50 мл), затем водой (2×50 мл). Производные целлюлозы затем высушивают в течение ночи в вакууме при температуре 40°С. До анализа ГПХ (гельпроникающей хроматографии) производные целлюлозы растворяют в ТГФ (1 мг/мл), фильтруют через 0,45 мкм фильтр и помещают в 2-мл флакон автоматического пробоотборника. Полученные СП_мас и СП_n (число средней степени полимеризации) приведены в таблице 27 ниже.

Таблица 27 Результаты тестирования СП_n и СП_мас Образец М_n (г/моль) М_мас (г/моль) СП_n СП_мас D1 1.4601е5 2.2702е6 281 4374 УНСП 4.0775е4 7.4566е5 78 1436 Кислотно гидролизованный 2.52.5е4 1.8966е5 48 365

[0207] Как видно из приведенной выше таблицы, модифицированная целлюлоза после кислотного гидролиза в соответствии с изобретением может иметь СП_n., равный 48.

ПРИМЕР 25

[0208] Волокна УНСП Leaf River и стандартные волокна хвойных пород превращают в листы ручным способом при помощи приготовления из волокон жидкой массы (взвеси), доведения уровня рН до приблизительно 5,5 и затем добавления в качестве временного вещества для прочности во влажном виде глиоксилированного полиакриламида от компании Kemira Chemicals. Затем волокна формируют, спрессовывают в листы и высушивают. Характеристики листов измеряют известными способами. Результаты представлены в Таблице 28 ниже.

Таблица 28 Свойства листов, приготовленных ручным способом   хвойное волокно LR (Контроль) УНСП TWS #Т 0 10 20 40 0 10 20 40 Титруемый заряд мл/10 -0,166 +0,204 +0,389 +2,899 -0,143 -0,134 +0,47 +1,91 мл 10-3N             4 9 Базовая масса #/R 15,11 16,19 15,59 14,64 15,75 14,83 13,08 15,3 г/м² 24,59 26,35 25,37 23,83 25,63 24,14 21,29 24,9 Пухлость 1-слой Калибр, мил 3,68 3,78 3,80 4,04 3.80 3,72 4,12 4,08 Пухлость, см³/г 3,80 3,64 3,80 4,31 3,77 3,91 4,92 4,16 Сухая эластичность Эластичность, г/1" 747 1335 1187 1118 716 825 866 864 Разрывная длина, км 1,196 1,995 1,842 1,847 1,100 1,346 1,602 1,366 Растяжимость, % 2,6 3,2 2,9 3,0 2,2 2,7 3,3 2,9 Т.Е.А., мм-г/мм² 0,10 0,28 0,21 0,21 0,06 0,11 0,17 0,12 Влажная эластичность Эластичность, г/1" 4 209 218 256 23 148 200 168         0,035 0,241 0,369 0,265 CAT Емкость, г/м² 205,9 194,7 187,0 190,9 185,0 173,0 182,0 202,0 Скорость, г/с^0,5 0,06 0,08 0,07 0,05 0,08 0,07 0,07 0,10 Время, с 89,6 59,1 59,2 83,8 55,5 50,0 57,7 49,9 Соотношение влажный/сухой   1% 16% 18% 23% 3% 18% 23% 19%

[0209] Как можно видеть из приведенной выше таблицы 28, УНСП в соответствии с изобретением может быть использовано в производстве влажноспрессованной бумаги. Как показано в фигуре 2, соотношение влажный/высушенный листов, приготовленных ручным способом из УНСП, является выше, чем соотношение влажный/высушенный сравнительных листов, изготовленных только из стандартной южной сосны.

ДРУГИЕ ПАТЕНТОСПОСОБНЫЕ ВАРИАНТЫ ВОПЛОЩЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0210] Хотя в настоящее время желаемые изобретения заявителей определены в прилагаемой формуле изобретения, должно быть понятно, что изобретение может также быть определено в соответствии со следующими вариантами воплощения, которые не обязательно являются исключающими или ограничивающими формулу изобретения.

А. Волокно, полученное из отбеленной хвойной и лиственной крафт-пульпы, в которой волокно имеет 0,5% капиллярную CED вязкость, равную приблизительно 13 мПа*с или менее, предпочтительно меньше чем приблизительно 10 мПа*с, более предпочтительно меньше чем 8 мПа*с, еще более предпочтительно, меньше чем приблизительно 5 мПа*с, или дополнительно, еще более предпочтительно, меньше чем приблизительно 4 мПа*с.

В. Волокно, полученное из отбеленной хвойной крафт-пульпы, в которой волокно имеет среднюю длину, равную, по меньшей мере, приблизительно 2 мм, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 2,2 мм, например, по меньшей мере, приблизительно 2,3 мм, или, например, по меньшей мере, приблизительно 2,4 мм, или, например, приблизительно 2,5 мм, более предпочтительно, приблизительно от 2 мм до приблизительно 3,7 мм, еще более предпочтительно, приблизительно от 2,2 мм до приблизительно 3,7 мм.

С. Волокно, полученное из отбеленной лиственной крафт-пульпы, в которой волокно имеет среднюю длину, равную, по меньшей мере, приблизительно 0.75 мм, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 0,85 мм, или, по меньшей мере, приблизительно 0,95 мм, или более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 1,15 мм, или в диапазоне приблизительно от 0,75 мм до приблизительно 1,25 мм.

D. Волокно, полученное из отбеленной хвойной крафт-пульпы, в которой волокно имеет 0,5% капиллярную CED вязкость, равную приблизительно 13 мПа*с или менее, среднюю длину волокна равную, по меньшей мере, приблизительно 2 мм, и яркость по ISO в диапазоне приблизительно от 85 до приблизительно 95.

Е. Волокно в соответствии с любым из вариантов воплощения изобретения A-D, в котором вязкость находится в диапазоне от приблизительно 3,0 мПа*с до приблизительно 13 мПа*с, например, приблизительно от 4,5 мПа*с до приблизительно 13 мПа*с, предпочтительно, приблизительно от 7 мПа*с до приблизительно 13 мПа*с, или например, приблизительно от 3,0 мПа*с до приблизительно 7 мПа*с, предпочтительно, приблизительно от приблизительно 3,0 мПа*с до приблизительно 5,5 мПа*с.

F. Волокно в соответствии с вариантами воплощения изобретения A-D, в котором вязкость составляет меньше чем приблизительно 7 мПа*с.

G. Волокно в соответствии с вариантами воплощения изобретения A-D, в котором вязкость составляет, по меньшей мере, приблизительно 3,5 мПа*с.

Н. Волокно в соответствии с вариантами воплощения изобретения A-D, в котором вязкость составляет меньше чем приблизительно 4,5 мПа*с.

I. Волокно в соответствии с вариантами воплощения изобретения A-D, в котором вязкость составляет, по меньшей мере, приблизительно 5,5 мПа*с.

J. Волокно в соответствии с вариантом воплощения изобретения Е, в котором вязкость составляет не больше чем приблизительно 6 мПа*с.

К. Волокно в соответствии с одним из вышеприведенных вариантов воплощения изобретения, в котором вязкость составляет меньше чем приблизительно 13 мПа*с.

L. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения А-В и D-K, в котором средняя длина волокна составляет, по меньшей мере, приблизительно 2,2 мм.

М. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения А-В и D-L, в котором средняя длина волокна составляет не более чем приблизительно 3,7 мм.

N. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения А-М, в котором волокно имеет каустическую растворимость S10 в диапазоне приблизительно от 16% до приблизительно 30%, предпочтительно приблизительно от 16% до приблизительно 20%.

O. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения А-М, в котором волокно имеет каустическую растворимость S10 в диапазоне приблизительно от 14% до приблизительно 16%.

Р. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения А-0, в котором волокно имеет каустическую растворимость S18 в диапазоне приблизительно от 14% до приблизительно 22%, предпочтительно приблизительно от 14% до приблизительно 18%, более предпочтительно приблизительно от 14% до приблизительно 16%,

Q. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения А-Р, в котором волокно имеет каустическую растворимость S18 в диапазоне приблизительно от 14% до приблизительно 16%.

R. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения A-Q, в котором волокно имеет значение ΔR, равное приблизительно 2,9 или больше.

S. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения A-Q, в котором волокно имеет значение ΔR, равное или приблизительно равное 3,0 или больше, предпочтительно приблизительно 6,0 или больше.

Т. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения A-S, в котором волокно имеет карбоксильное содержание в пределах приблизительно от 2 мэкв/100 г до приблизительно 8 мэкв/100 г, предпочтительно приблизительно от 2 мэкв/100 г до приблизительно 6 мэкв/100 г, более предпочтительно приблизительно от 3 мэкв/100 г до приблизительно 6 мэкв/100 г.

U. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения A-S, в котором волокно имеет карбоксильное содержание, равное, по меньшей мере, приблизительно 2 мэкв/100 г.

V. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения A-S, в котором волокно имеет карбоксильное содержание, равное, по меньшей мере, приблизительно 2,5 мэкв/100 г.

W. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения A-S, в котором волокно имеет карбоксильное содержание, равное, по меньшей мере, приблизительно 3 мэкв/100 г.

X. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения A-S, в котором волокно имеет карбоксильное содержание, равное, по меньшей мере, приблизительно 3,5 мэкв/100 г.

Y. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения A-S, в котором волокно имеет карбоксильное содержание, равное, по меньшей мере, приблизительно 4 мэкв/100 г.

Z. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения A-S, в котором волокно имеет карбоксильное содержание, равное, по меньшей мере, приблизительно 4,5 мэкв/100 г.

АА. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения A-S, в котором волокно имеет карбоксильное содержание, равное, по меньшей мере, приблизительно 5 мэкв/100 г.

ВВ. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения A-S, в котором волокно имеет карбоксильное содержание, равное приблизительно 4 мэкв/100 г.

СС. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения А-ВВ, в котором волокно имеет альдегидное содержание в диапазоне приблизительно от 1 мэкв/100 г до приблизительно 9 мэкв/100 г, предпочтительно приблизительно от 1 мэкв/100 г до приблизительно 3 мэкв/100 г.

DD. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения А-ВВ, в котором волокно имеет альдегидное содержание, равное, по меньшей мере, приблизительно 1,5 мэкв/100 г.

ЕЕ.

FF. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения А-ВВ, в котором волокно имеет альдегидное содержание, равное, по меньшей мере, приблизительно 2,0 мэкв/100 г.

GG. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения А-ВВ, в котором волокно имеет альдегидное содержание, равное, по меньшей мере, приблизительно 2,5 мэкв/100 г.

HH. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения А-ВВ, в котором волокно имеет альдегидное содержание, равное, по меньшей мере, приблизительно 3,0 мэкв/100 г.

II. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения А-ВВ, в котором волокно имеет альдегидное содержание, равное, по меньшей мере, приблизительно 3,5 мэкв/100 г.

JJ. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения А-ВВ, в котором волокно имеет альдегидное содержание, равное, по меньшей мере, приблизительно 4,0 мэкв/100 г.

КК. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения А-ВВ, в котором волокно имеет альдегидное содержание, равное, по меньшей мере, приблизительно 5,5 мэкв/100 г.

LL. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения А-ВВ, в котором волокно имеет альдегидное содержание, равное, по меньшей мере, приблизительно 5,0 мэкв/100 г.

ММ. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения А-ММ, в котором волокно имеет карбонильное содержание, как определено посредством медного числа, больше чем приблизительно 2, предпочтительно больше чем приблизительно 2,5, более предпочтительно больше чем приблизительно 3, или карбонильное содержание, как определено посредством медного числа, равное приблизительно от 2,5 до приблизительно 5,5, предпочтительно, приблизительно от 3 до приблизительно 5,5, более предпочтительно, приблизительно от 3 до приблизительно 5,5, или волокно имеет карбонильное содержание, как определено посредством медного числа, равное приблизительно от 1 до приблизительно 4.

NN. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения А-NN, в котором карбонильное содержание находится в диапазоне от приблизительно 2 до приблизительно 3.

OO. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения А-NN, в котором волокно имеет карбонильное содержание, как определено посредством медного числа, равное приблизительно 3 или больше.

PP. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения А-NN, в котором волокно имеет соотношение общего карбонильного содержания к альдегидному в диапазоне приблизительно от 0,9 до приблизительно 1,6.

QQ. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения А-NN, в котором соотношение общего карбонильного содержания к альдегидному находится в диапазоне от приблизительно 0,8 до приблизительно 1,0.

RR. Волокно в соответствии с одним из вышеуказанных вариантов воплощения изобретения, в котором волокно имеет Канадский Стандарт степени помола ("степень помола") по меньшей мере, приблизительно равный 690 мл/с, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 700 мл/с, более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 710 мл/с, или, например, по меньшей мере, приблизительно 720 мл/с или приблизительно 730 мл/с.

SS. Волокно в соответствии с одним из вышеуказанных вариантов воплощения изобретения, в котором волокно имеет степень помола равную, по меньшей мере, приблизительно 710 мл/с.

ТТ. Волокно в соответствии с одним из вышеуказанных вариантов воплощения изобретения, в котором волокно имеет степень помола равную, по меньшей мере, приблизительно 720 мл/с.

UU. Волокно в соответствии с любым из вышеуказанных вариантов воплощения изобретения, в котором волокно имеет степень помола равную, по меньшей мере, приблизительно 730 мл/с.

VV. Волокно в соответствии с одним из вышеуказанных вариантов воплощения изобретения, в котором волокно имеет степень помола не более чем приблизительно 760 мл/с.

WW. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения А-WW, в котором волокно имеет прочность волокна, определенную как диапазон разрывной длины от нулевой точки во влажном состоянии, в пределах приблизительно от 4 км до приблизительно 10 км.

XX. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения А-WW, в котором волокно имеет прочность в пределах приблизительно от 5 км до приблизительно 8 км.

YY. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения А-WW, в котором волокно имеет прочность, определенную как диапазон разрывной длины от нулевой точки во влажном состоянии, равную, по меньшей мере, приблизительно 4 км.

ZZ. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения А-WW, в котором волокно имеет прочность, определенную как диапазон разрывной длины от нулевой точки во влажном состоянии, равную, по меньшей мере, приблизительно 5 км.

ААА. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения А-WW, в котором волокно имеет прочность, определенную как диапазон разрывной длины от нулевой точки во влажном состоянии, равную, по меньшей мере, приблизительно 6 км.

ВВВ. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения A-WW, в котором волокно имеет прочность, определенную как диапазон разрывной длины от нулевой точки во влажном состоянии, равную, по меньшей мере, приблизительно 7 км.

ССС. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения А-WW, в котором волокно имеет прочность, определенную как диапазон разрывной длины от нулевой точки во влажном состоянии, равную, по меньшей мере, приблизительно 8 км.

DDD. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения А-WW, в котором волокно имеет прочность волокна, определенную как диапазон разрывной длины от нулевой точки во влажном состоянии в пределах приблизительно от 5 км до приблизительно 7 км.

ЕЕЕ. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения А-WW, в котором волокно имеет прочность, определенную как диапазон разрывной длины от нулевой точки во влажном состоянии в пределах приблизительно от 6 км до приблизительно 7 км.

FFF. Волокно в соответствии с одним из вышеуказанных вариантов воплощения изобретения, в котором яркость по ISO находится в диапазоне от приблизительно 85 до приблизительно 92, предпочтительно, приблизительно от 86 до приблизительно 90, более предпочтительно, приблизительно от 87 до приблизительно 90 или приблизительно от 88 до приблизительно 90 ISO.

GGG. Волокно в соответствии с одним из вышеуказанных вариантов воплощения изобретения, в котором ISO яркость составляет, по меньшей мере, приблизительно 85, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 86, более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 87, особенно, по меньшей мере, приблизительно 88, более детально, по меньшей мере, приблизительно 89 или приблизительно 90 ISO.

ННН. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения А-FFF, в котором яркость ISO равна, по меньшей мере, приблизительно 87.

III. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения А-FFF, в котором яркость ISO равна, по меньшей мере, приблизительно 88.

JJJ. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения А-FFF, в котором яркость ISO равна, по меньшей мере, приблизительно 89.

К.КК. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения А-FFF, в котором яркость ISO равна, по меньшей мере, приблизительно 90.

LLL. Волокно в соответствии с любым из вышеуказанных вариантов воплощения изобретения, где волокно имеет приблизительно такую же длину, как стандартное крафт-волокно.

МММ. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения A-S и SS-MMM, имеющее более высокое карбоксильное содержание, чем стандартное крафт-волокно.

NNN. Волокно в соответствии с одним из вариантов воплощения изобретения A-S и SS-NNN, имеющее более высокое альдегидное содержание, чем стандартное крафт-волокно.

OOO. Волокно в соответствии с вариантами воплощения изобретения A-S и SS-MMM, имеющие соотношение общего альдегидного содержания к карбоксильному больше чем приблизительно 0,3, предпочтительно больше чем приблизительно 0,5, более предпочтительно, больше чем приблизительно 1,4, или например, в диапазоне приблизительно от 0,3 до приблизительно 0,5, или в пределах приблизительно от 0,5 до приблизительно 1, или в пределах приблизительно от 1 до приблизительно 1,5.

РРР. Волокно в соответствии с любым из вышеуказанных вариантов воплощения изобретения, имеющее более высокий показатель индекса изгиба, чем стандартное крафт-волокно, например, имеющее индекс изгиба в диапазоне приблизительно от 1,3 до приблизительно 2,3, предпочтительно приблизительно от 1,7 до приблизительно 2,3, более предпочтительно приблизительно от 1,8 до приблизительно 2,3 или в диапазоне приблизительно от 2,0 до приблизительно 2,3.

QQQ. Волокно в соответствии с любым из вышеуказанных вариантов воплощения изобретения, имеющее длинновзвешенный индекс скручивания в диапазоне приблизительно от 0,11 до приблизительно 0,2, предпочтительно, приблизительно от 0,15 до приблизительно 0,2.

RRR. Волокно в соответствии с любым из вышеуказанных вариантов воплощения изобретения, имеющее более низкий индекс кристалличности, чем стандартное крафт-волокно, например, индекс кристалличности, сниженный приблизительно от 5% до приблизительно 20% по сравнению со стандартным крафт-волокном, предпочтительно приблизительно от 10% до приблизительно 20%, более предпочтительно сниженный от 15% до 20% по сравнению со стандартным крафт-волокном.

SSS. Волокно в соответствии с любым из вышеуказанных вариантов воплощения изобретения, в котором значение R10 находится в диапазоне от приблизительно 65% до приблизительно 85%, предпочтительно приблизительно от 70% до приблизительно 85%, более предпочтительно приблизительно от 75% до приблизительно 85%.

ТТТ. Волокно в соответствии с любым из вышеуказанных вариантов воплощения изобретения, в котором значение R18 находится в диапазоне от приблизительно 75% до приблизительно 90%, предпочтительно, приблизительно от 80% до приблизительно 90%, более предпочтительно, приблизительно от 80% до приблизительно 87%.

UUU. Волокно в соответствии с любым из вышеуказанных вариантов воплощения изобретения, в котором волокно имеет свойства контроля запаха.

VVV. Волокно в соответствии с любым из вышеуказанных вариантов воплощения изобретения, в котором волокно снижает концентрацию атмосферного аммиака, по меньшей мере, на 40% больше чем стандартное крафт-волокно, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно на 50% больше, более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно на 60% больше, в частности, по меньшей мере, приблизительно на 70% больше, или, по меньшей мере, приблизительно на 75% больше, более конкретно, по меньшей мере, приблизительно на 80% больше или приблизительно на 90% больше.

WWW. Волокно в соответствии с любым из вышеуказанных вариантов воплощения изобретения, в котором волокно абсорбирует приблизительно от 5 до приблизительно 10 частей на миллион аммиака на грамм волокна, предпочтительно приблизительно от 7 до приблизительно 10 частей на миллион, более предпочтительно, приблизительно от 8 до приблизительно 10 частей на миллион аммиака на грамм волокна.

XXX. Волокно в соответствии с любым из вышеуказанных вариантов воплощения изобретения, в котором волокно имеет показатель цитотоксичности в соответствии с тестом на цитотоксичность с использованием элюции MEM меньше чем 2, предпочтительно меньше чем приблизительно 1,5, более предпочтительно, меньше чем приблизительно 1.

YYY. Волокно в соответствии с любым из вышеуказанных вариантов воплощения изобретения, в котором медное число составляет меньше чем 2, предпочтительно меньше чем 1,9, более предпочтительно, меньше чем 1,8, еще более предпочтительно меньше чем 1,7.

ZZZ. Волокно в соответствии с любым из вариантов воплощения изобретения А-YYY, имеющее число Каппа в диапазоне приблизительно от 0,1 до приблизительно 1, предпочтительно приблизительно от 0,1 до приблизительно 0,9, более предпочтительно приблизительно от 0,1 до приблизительно 0,8, например, приблизительно от 0,1 до приблизительно 0,7, или приблизительно от 0,1 до приблизительно 0,6, или приблизительно от 0,1 до приблизительно 0,5, более предпочтительно приблизительно от 0,2 до приблизительно 0,5.

АААА. Волокно в соответствии с любым из вышеуказанных вариантов воплощения изобретения, имеющее содержание гемицеллюлозы по существу такое же, как и стандартное крафт-волокно, например, в диапазоне приблизительно от 16% до приблизительно 18%, если волокно является волокном хвойных пород, или в диапазоне приблизительно от 18% до приблизительно 25%, если волокно является волокном лиственных пород.

ВВВВ. Волокно в соответствии с любым из вышеуказанных вариантов воплощения изобретения, в котором волокно проявляет антимикробную и/или антивирусную активность.

СССС. Волокно в соответствии с любым из вариантов воплощения изобретения В-С или L-CCCC, в котором СП находится в диапазоне от приблизительно 350 до приблизительно 1860, например, приблизительно от 710 до приблизительно 1860, предпочтительно приблизительно от 350 до приблизительно 910, или, например, приблизительно от 1160 до приблизительно 1860.

DDDD. Волокно в соответствии с любым из вариантов воплощения изобретения В-С или L-CCCC, в котором СП является меньше чем приблизительно 1860, предпочтительно меньше чем приблизительно 1550, более предпочтительно, меньше чем приблизительно 1300, еще более предпочтительно, меньше чем приблизительно 820, или меньше чем приблизительно 600.

ЕЕЕЕ. Волокно в соответствии с любым из вышеуказанных вариантов воплощения изобретения, в котором волокно является более сжимающимся и/или тисненым, чем стандартное крафт-волокно.

FFFF. Волокно в соответствии с вариантами воплощения изобретения А-000, в котором волокно может быть сжато до плотности равной, по меньшей мере, приблизительно 0,210 г/см³, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 0,220 г/см3, более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 0,230 г/см³, особенно, по меньшей мере, приблизительно 0,240 г/см³.

GGGG. Волокно в соответствии с вариантами воплощения изобретения А-000, в котором волокно может быть сжато до плотности, по меньшей мере, приблизительно на 8% выше, чем плотность стандартного крафт-волокна, в частности в диапазоне приблизительно от 8% до приблизительно 16% выше, чем плотность стандартного крафт-волокна, предпочтительно приблизительно от 8% до приблизительно 10%, или приблизительно от 12% до приблизительно 16% выше, более предпочтительно приблизительно от 13% до приблизительно 16% выше, более предпочтительно приблизительно от 14% до приблизительно 16% выше, в частности, приблизительно от 15% до приблизительно 16% выше.

[0211] Большое количество воплощений были описаны. Тем не менее следует понимать, что различные модификации могут быть сделаны без отступления от сущности и объема настоящего изобретения. Следовательно, другие варианты воплощения изобретения находятся в рамках следующей формулы.

Изобретение относится к химической модификации волокна целлюлозы. Способ получения крафт-волокна включает: отбеливание крафт-целлюлозы с использованием многостадийного процесса отбеливания и окисления крафт-целлюлозы во время осуществления одной или большего числа стадией многостадийного процесса отбеливания с использованием перекиси и катализатора в кислой среде. Многостадийный процесс отбеливания включает, по меньшей мере, одну стадию отбеливания, следующую после стадии окисления, и где указанная, по меньшей мере, одна стадия отбеливания, следующая за стадией окисления, не является щелочной стадией отбеливания. Обеспечивается получение крафт-целлюлозы без широкой деградации, улучшение химических свойств. 21 з.п. ф-лы, 2 ил., 28 табл.

1. Способ получения крафт-волокна, включающий:
отбеливание крафт-целлюлозы с использованием многостадийного процесса отбеливания и окисления крафт-целлюлозы во время осуществления одной или большего числа стадий многостадийного процесса отбеливания с использованием перекиси и катализатора, в кислой среде, где многостадийный процесс отбеливания включает, по меньшей мере, одну стадию отбеливания, следующую после стадии окисления, и где указанная, по меньшей мере, одна стадия отбеливания, следующая за стадией окисления, не является щелочной стадией отбеливания.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что катализатор выбирают, по меньшей мере, из одного катализатора: меди или железа.

3. Способ по любому предыдущему пункту, отличающийся тем, что в качестве перекиси используют перекись водорода.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют железо.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что значение pH на стадии окисления находится в диапазоне от около 2 до около 6, или от около 2 до около 5, или от около 2 до около 4.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что катализатор выбирают, по меньшей мере, из одного катализатора: сульфата железа, дихлорида железа, железоаммиачных квасцов, хлорида железа, железоаммониевых квасцов или двойной соли лимоннокислого железа и лимоннокислого аммония.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют железо и его добавляют в количестве в диапазоне от около 25 до около 250 частей на миллион (ppm), в расчете на сухую массу крафт-целлюлозы.

8. Способ по п.3, отличающийся тем, что перекись добавляют в количестве от около 0,1% до около 4,0%, или от около 0,1% до около 3,0%, или от около 0,1% до около 2,0%, в расчете на сухую массу крафт-целлюлозы.

9. Способ по п.6, отличающийся тем, что значение pH на стадии окисления находится в диапазоне от около 2 до около 5; тем, что катализатор добавляют в количестве в диапазоне от около 25 до около 250 частей на миллион (ppm) железа, в расчете на сухую массу крафт-целлюлозы, при концентрации в диапазоне от около 1% до около 15%; и тем, что в качестве перекиси используют перекись водорода и ее добавляют в виде раствора при концентрации от около 1% до около 50% и в количестве в диапазоне от около 0,1% до около 1,5%, в расчете на сухую массу крафт-целлюлозы.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что стадию окисления осуществляют в течение периода времени, составляющего от около 40 мин до около 80 мин, при температуре в диапазоне от около 60°C до около 80°C.

11. Способ по п.1, дополнительно включающий нагревание либо до, либо после добавления перекиси.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что многостадийный процесс отбеливания является пятистадийным процессом отбеливания, и тем, что стадия окисления является четвертой стадией.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что пятая стадия включает обработку диоксидом хлора.

14. Способ по п.12, отличающийся тем, что пятистадийный процесс отбеливания включает последовательность стадий D₀E₁D₁E₂D₂, и тем, что окисление осуществляют на стадии Е₂.

15. Способ по п.1, отличающийся тем, что на стадии окисления увеличивается содержание карбоксила, альдегидов и кетонов в целлюлозном волокне.

16. Способ по п.1, отличающийся тем, что на стадии окисления снижается индекс кристалличности целлюлозного волокна до 20% в сравнении с исходным индексом кристалличности, определенным до стадии окисления.

17. Способ по п.1, отличающийся тем, что на стадии окисления снижается степень полимеризации целлюлозного волокна.

18. Способ по п.17, отличающийся тем, что степень полимеризации снижают до диапазона от около 350 до около 1160.

19. Способ по п.17, отличающийся тем, что степень полимеризации снижают до диапазона от около 1160 до около 1860.

20. Способ по п.1, отличающийся тем, что модифицированное крафт-волокно можно сжимать до плотности, которая, по меньшей мере, приблизительно на 8% больше плотности стандартного крафт-волокна, такого же по составу и обработанного таким же способом, как и модифицированное крафт-волокно, но которое не подвергалось какому-либо окислению.

21. Способ по п.20, отличающийся тем, что повышение способности к сжимаемости составляет от около 8% до около 16%, или от около 10% до около 16%, или от около 12% до около 16%, или от около 13% до около 16%, или от около 14% до около 16%, или от около 15% до около 16%.

22. Способ по п.1, отличающийся тем, что модифицированное крафт-волокно снижает концентрацию атмосферного аммония, по меньшей мере, приблизительно на 40% больше, или приблизительно на 50% больше, или приблизительно на 60% больше, или приблизительно на 70% больше атмосферного аммиака, чем стандартное крафт-волокно, такое же по составу и обработанное таким же способом, как и модифицированное крафт-волокно, но которое не подвергалось какому-либо окислению.