ПОВЕРХНОСТНО-ОБРАБОТАННАЯ МОДИФИЦИРОВАННАЯ ЦЕЛЛЮЛОЗА ИЗ ХИМИЧЕСКОГО СУЛЬФАТНОГО ВОЛОКНА И СПОСОБЫ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ Российский патент 2018 года по МПК A61L15/28 A61F13/15 D21C9/10 D21H11/16 B01J20/28 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение предлагает химическую модификацию целлюлозного волокна. Более конкретно, настоящее изобретение предлагает химически модифицированное целлюлозное волокно, источником которого является беленая сульфатная целлюлоза, которая проявляет уникальный набор свойств, улучшающих его эксплуатационные характеристики по сравнению со стандартным целлюлозным волокном, источником которого является сульфатная целлюлоза, и делающих его пригодным для использования в приложениях, которые до настоящего времени были ограниченными дорогостоящими волокнами (например, такими как хлопок или имеющая высокое содержание альфа-изомера сульфитная целлюлоза). В частности, химически модифицированное беленое сульфатное волокно может проявлять одну или несколько из следующих полезных характеристик, включая, но не ограничиваясь этим, улучшенное ограничение запаха, улучшенную пригодность к сжатию и/или улучшенную белизну. Химически модифицированное беленое сульфатное волокно может проявлять одну или несколько из этих полезных характеристик, сохраняя при этом также одну или несколько других характеристик химически немодифицированного беленого сульфатного волокна, например, сохраняя длину волокна и/или степень помола. Преимущества модифицированного волокна могут дополнительно увеличиваться, когда волокно обрабатывают, используя одно или несколько поверхностно-активных веществ.

Кроме того, настоящее изобретение предлагает химически модифицированное целлюлозное волокно, источником которого является беленая хвойная и/или лиственная сульфатная целлюлоза, которую характеризует низкая или сверхнизкая степень полимеризации, делая ее подходящей для использования в качестве распушенной целлюлозы в абсорбирующих изделиях, в качестве исходного химического целлюлозного материала в изготовлении производных целлюлозы, включая простые эфиры и сложные эфиры целлюлозы, а также в потребительских изделиях. При использовании в настоящем документе термин «степень полимеризации» может обозначаться сокращением «DP». Кроме того, настоящее изобретение предлагает целлюлозу, источником которой является химически модифицированное сульфатное волокно, у которого выровненная степень полимеризации составляет менее чем приблизительно 80, более конкретно, химически модифицированное сульфатное волокно, описанное в настоящем документе и проявляющее низкую или сверхнизкую степень полимеризации (далее сокращенно обозначается «LDP» или «ULDP»), можно обрабатывать, осуществляя кислотный или щелочной гидролиз, чтобы дополнительно уменьшать степень полимеризации до менее чем приблизительно 80, например, до менее чем приблизительно 50, делая материал подходящим для разнообразных последующих приложений.

Настоящее изобретение также предлагает способы изготовления описанного улучшенного волокна. Настоящее изобретение предлагает, в частности, способ одновременного увеличения содержания карбоксильных и альдегидных функциональных групп в сульфатных волокнах. Описанное волокно, подвергается обработке посредством каталитического окисления. Согласно некоторым вариантам осуществления, волокно окисляется в присутствии железа или меди, а затем дополнительно отбеливается, и получается волокно, имеющее полезные характеристики белизны, например, такие как белизна, сопоставимая со стандартным беленым волокном. Кроме того, описывается, по меньшей мере, один процесс, который может обеспечивать вышеупомянутые улучшенные полезные характеристики, не вводя дорогостоящие дополнительные стадии для последующей обработки беленого волокна. Согласно данному менее дорогостоящему варианту осуществления, волокно можно обрабатывать, осуществляя одностадийный сульфатный процесс, такой как сульфатный процесс отбеливания. Согласно следующему варианту осуществления, предлагается пятистадийный процесс отбеливания, включающий последовательность D₀E1D1E2D2, где на четвертой стадии (E2) осуществляется обработка посредством каталитического окисления.

Наконец, настоящее изобретение предлагает потребительские изделия, производные целлюлозы (в том числе простые эфиры и сложные эфиры целлюлозы), а также микрокристаллическую целлюлозу, причем все они изготавливаются с использованием химически модифицированного целлюлозного волокна согласно описанию.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Целлюлозное волокно и его производные широко используются в бумаге, абсорбирующих изделиях, пищевых или связанных с питанием приложениях, фармацевтических изделиях и промышленных приложениях. Основные источники целлюлозного волокна представляют собой древесная масса и хлопок. Источник целлюлозы и условия обработки целлюлозы, как правило, определяют характеристики целлюлозного волокна, и, таким образом, возможность применения волокна для определенных конечных целей. Существует потребность в целлюлозном волокне, которое является относительно дешевым для обработки и при этом высокоуниверсальным, что обеспечивает его использование в разнообразных приложениях.

Целлюлоза существует, как правило, в форме полимерной цепи, содержащей от сотен до десятков тысяч глюкозных звеньев. Известны разнообразные способы окисления целлюлозы. При окислении целлюлозы гидроксильные группы глюкозидов целлюлозных цепей могут превращаться, например, в карбонильные группы, такие как альдегидные группы или карбоксильные группы. В зависимости от используемых способов и условий окисления, тип, степень и положение карбонильных модификаций могут изменяться. Как известно, в определенных условиях окисления сами целлюлозные цепи могут разрушаться, например, посредством раскрытия гликозидных колец в целлюлозной цепи, и в результате этого происходит деполимеризация. В большинстве случаев деполимеризованная целлюлоза не только имеет пониженную вязкость, но также имеет меньшую длину волокна, чем исходный целлюлозный материал. Когда целлюлоза разрушается, например, посредством деполимеризации и/или значительного уменьшения длины волокна и/или прочности волокна, ее обработка может оказаться затруднительной, и/или она может становиться неподходящей для многих последующих приложений. Сохраняется потребность в способах модификации целлюлозного волокна, которые могут повышать содержание карбоксильных и альдегидных функциональных групп, причем данные способы не должны приводить к существенному разрушению целлюлозного волокна. Настоящее изобретение предлагает уникальные способы, которые устраняют один или несколько из этих недостатков.

Были осуществлены разнообразные усилия в целях окисления целлюлозы и одновременного введения карбоксильных и альдегидных функциональных групп в целлюлозную цепь без разрушения целлюлозного волокна. В традиционных способах окисления целлюлозы может оказаться затруднительным регулирование или ограничение разложения целлюлозы, когда в целлюлозной цепи присутствуют альдегидные группы. Предшествующие попытки решения этих проблем включали использование многостадийных процессов окисления, например, специфическую для данного положения модификацию определенных карбонильных групп на одной стадия и окисление других гидроксильных групп на следующей стадии, и/или введение вспомогательных веществ и/или защитных веществ, причем все данные способы могут увеличивать стоимость и производить побочные продукты в процессе окисления целлюлозы. Таким образом, существует потребность в способах модификации целлюлозы, которые являются экономичными и/или могут осуществляться в одностадийном процессе, таком как сульфатный процесс.

Настоящее изобретение предлагает новые способы, которые обеспечивают значительные усовершенствования по сравнению со способами, осуществляемыми на предшествующем уровне техники. Как правило, окисление волокон сульфатной целлюлозы на предшествующем уровне техники осуществлялось после процесса отбеливания. Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что оказывается возможным использование существующих стадий последовательности отбеливания, в частности, четвертой стадии из пяти стадий последовательность отбеливания, для окисления целлюлозных волокон. Кроме того, авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что металлический катализатор, в частности, железный катализатор, можно использовать в последовательности отбеливания, чтобы осуществлять данное окисление без загрязнения конечного продукта, например, потому что катализатор не остается связанным с целлюлозой, и в результате этого осуществляется более простое удаление, по меньшей мере, некоторой части остаточного железа перед окончанием последовательности отбеливания, чем можно было бы предполагать на основании сведений, имеющихся в технике. Кроме того, авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что такие способы можно осуществлять, практически не разрушая волокна.

В технике известно, что целлюлозное волокно, содержащее сульфатную целлюлозу, можно окислять в присутствии металлов, используя пероксиды и/или перкислоты. Например, целлюлозу можно окислять, используя железо и пероксид («реагент Фентона» (Fenton)). См. Kishimoto и др., Holzforschung, 1998 г., т. 52, № 2, с. 180-184. Металлы и пероксиды, такие как реагент Фентона, представляют собой относительно дешевые окислители, что делает их в некоторой степени желательными для крупномасштабных приложений, таких как сульфатные процессы. В случае реагента Фентона известно, что в процессе окисления целлюлоза может разлагаться в кислой среде. Таким образом, нельзя предполагать, что реагент Фентона можно было бы использовать в сульфатном процессе без существенного разрушения волокон в кислой среде, например, с соответствующим уменьшением длины волокна. Чтобы предотвратить разрушение целлюлозы, реагент Фентона часто используется в щелочной среде, где реакция Фентона ингибируется в значительной степени. Однако при использовании реагента Фентона в щелочной среде могут возникать дополнительные недостатки. Например, целлюлоза может все же разлагаться или обесцвечиваться. При обработке сульфатной целлюлозы целлюлозное волокно часто отбеливается в многостадийных последовательностях, в составе которых традиционно присутствуют стадии отбеливания в сильнокислой среде и в сильнощелочной среде, в том числе, по меньшей мере, одна стадия в щелочной среде в конце или ближе к концу последовательности отбеливания. Таким образом, в отличие от известных в технике процессов, оказалось совершенно неожиданным, что волокно, окисленное в присутствии железа на кислотной стадии сульфатного процесса отбеливания, может превращаться в волокно, имеющее улучшенные химические свойства, но без физического разрушения и обесцвечивания.

Таким образом, существует потребность в недорогостоящем и/или одностадийном окислении, которое могло бы вводить альдегидные и карбоксильные функциональные группы в целлюлозное волокно, такое как волокно, источником которого является сульфатная целлюлоза, без существенного разрушения целлюлозы и/или получения целлюлозы, не подходящей для многих последующих приложений. Кроме того, остается потребность во введении большого количества карбонильных групп, таких как карбоксильные, кетонные и альдегидные группы, в целлюлозное волокно. Например, было бы желательным использование окислителя в таких условиях, чтобы не ингибировать реакцию окисления, в отличие от использования реагента Фентона в щелочной среде, например, чтобы обеспечивать высокое содержание карбонильных групп. Авторы настоящего изобретения преодолели многочисленные затруднения предшествующего уровня техники, предложив способы, которые удовлетворяют данным требованиям.

Помимо затруднительного регулирования химической структуры продуктов окисления целлюлозы и разложения этих продуктов, известно, что в процессе окисления могут изменяться и другие свойства, в том числе химические и физические свойства, и/или в конечные продукты могут попадать примеси. Например, процесс окисления может изменять степень кристалличности, содержание гемицеллюлозы, цвет и/или содержание примесей в конечном продукте. Наконец, в процессе окисления может изменяться пригодность целлюлозного продукта к переработке для промышленных или других приложений.

Отбеливание древесной массы, как правило, осуществляют с целью селективного увеличения яркости или белизны целлюлозы, обычно посредством удаления лигнина и других примесей, не производя неблагоприятного воздействия на физические свойства. Отбеливание химической целлюлозы, такой как сульфатная целлюлоза, как правило, включает несколько различных стадий отбеливания для достижения желательной белизны с хорошей селективностью. Как правило, последовательность отбеливания включает стадии, осуществляемые при чередующихся значениях pH. Такое чередование способствует удалению примесей, которые образуются в последовательности отбеливания, например, посредством солюбилизации продуктов разложения лигнина. Таким образом, как правило, предполагается, что использование ряда кислотных стадий в последовательности отбеливания, например, трех кислотных стадий в последовательности, не сможет обеспечивать такую же белизну, как чередование кислотных и щелочных стадий, такое как кислотная-щелочная-кислотная. Например, в типичной последовательности DEDED производится продукт, имеющий более высокую белизну, чем в последовательности DEDAD (где A означает кислотную обработку). Соответственно, в последовательности, в которой отсутствует промежуточная щелочная стадия, все же производится продукт сопоставимой белизны, чего не мог бы предполагать специалист в данной области техники.

Как правило, хотя известно, что определенные последовательности отбеливания могут иметь преимущества по сравнению с другими в сульфатном процессе, причины, на которых основаны какие-либо преимущества, являются не вполне понятными. Что касается окисления, отсутствуют исследования, демонстрирующие какие-либо предпочтения в отношении окисления, в частности, стадии многостадийной последовательности, или какие-либо подтверждения того, что на свойства волокна можно влиять на последующих стадиях окисления/обработки. Например, в литературе предшествующего уровня техники не описаны какие-либо предпочтения в отношении поздней стадии окисления по сравнению с ранней стадией окисление. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, предлагаются уникально осуществляемые способы, в частности, стадии (например, заключительные стадии процесса отбеливания), которые обеспечивают преимущества в сульфатном процессе, и в результате которых образуются волокна, имеющие уникальный набор физических и химических характеристик.

Кроме того, что касается белизны в сульфатном процессе отбеливания, известно, что металлы, в частности, переходные металлы, которые естественным образом присутствуют в целлюлозном исходном материале, являются неблагоприятными для белизны изделия. Таким образом, в последовательностях отбеливания часто ставится цель удаления определенных переходных металлов из конечного изделия для достижения заданной белизны. Например, можно использовать хелатообразующие вещества, чтобы удалять из целлюлозы металлы, присутствующие по естественным причинам. Таким образом, поскольку ставится задача удаления из целлюлозы металлов, присутствующих по естественным причинам, специалист в данной области техники, как правило, не должен вводить в последовательность отбеливания какие-либо металлы, которые могли бы увеличивать затруднения в получении продуктов повышенной белизны.

Кроме того, что касается железа, введение этого материала в целлюлозу приводит к значительному обесцвечиванию, близкому к обесцвечиванию, которое происходит, например, в процессе горения бумаги. Это обесцвечивание, аналогичное обесцвечиванию бумаги в процессе горения, до настоящего времени считалось необратимым. Таким образом, предполагалось, что при обесцвечивании древесной массы введением железа целлюлоза будет испытывать постоянную потерю белизны, которая не может быть восстановлена посредством дополнительного отбеливания.

Таким образом, хотя известно, что железо или медь и пероксид можно использовать для дешевого окисления целлюлозы, до настоящего времени их не использовали в процессе отбеливания целлюлозы таким образом, чтобы обеспечивать белизну, сопоставимую со стандартной последовательностью, не используя стадии окисления в присутствии железа или меди. Как правило, их использование в процессах отбеливания целлюлозы является нежелательным. Неожиданно авторы настоящего изобретения смогли преодолеть эти затруднения и, согласно некоторым вариантам осуществления, предложить новый дешевый способ окисления целлюлозы в процессе отбеливания целлюлозы в присутствии железа или меди. Согласно некоторым вариантам осуществления, способы, описанные в настоящем документе, позволяют получать продукты, которые имеют такие характеристики, которые являются весьма неожиданными и противоречат прогнозам, сделанным на основании описаний предшествующего уровня техники. Таким образом, способами согласно настоящему изобретению можно производить изделия, превосходящие изделия предшествующего уровня техники, а также можно осуществлять более экономичное производство.

Например, в технике является общепризнанным, что металлы, такие как железо, хорошо связываются с целлюлозой и не могут быть удалены посредством обычного промывания. Как правило, отделение железа от целлюлозы является затруднительным и дорогостоящим, и для этого требуются дополнительные технологические стадии. Присутствие высокого содержания остаточного железа в целлюлозном изделии, как известно, имеет несколько недостатков, в частности, в процессе целлюлозно-бумажного производства. Например, железо может приводить к обесцвечиванию конечных изделий и/или может оказаться неподходящим для приложений, в которых конечное изделие вступает в контакт с кожей, например, в случае подгузников и перевязочных материалов для ран. Таким образом, следует предполагать, что использование железа в сульфатном процессе отбеливания будет иметь ряд недостатков.

До настоящего времени окислительная обработка сульфатного волокна для увеличения содержания функциональных групп часто оказывалась ограниченной окислительной обработкой после отбеливания волокна. Кроме того, известные процессы введения в волокно большего числа альдегидных групп также вызывает соответствующую потерю белизны или качества волокна. Кроме того, известные процессы, в результате которых в волокне увеличивается содержание альдегидных функциональных групп, также приводят к потере карбоксильных функциональных групп. Способы согласно настоящему изобретению не страдают ни одним из вышеупомянутых недостатков.

Сульфатное волокно, изготовленное способом химической сульфатной обработки целлюлозы, представляет собой дешевый источник целлюлозного волокна, которое, как правило, сохраняет свою длину в процессе обработки целлюлозы, и обычно получаются конечные изделия, имеющие хорошие характеристики белизны и прочности. По этой причине они широко используются в качестве бумажных изделий. Однако стандартное сульфатное волокно имеет ограниченную применимость в последующих приложениях, таких как изготовление производное целлюлозы, вследствие химической структуры целлюлозы, которая образуется в результате стандартной сульфатной обработки и отбеливания целлюлозы. Как правило, стандартное сульфатное волокно содержит чрезмерно большое количество остаточной гемицеллюлозы и других встречающихся в природе материалов, которые могут воздействовать на последующую физическую и/или химическую модификацию волокна. Кроме того, стандартное сульфатное волокно содержит в ограниченном количестве химические функциональные группы, как правило, является жестким и не имеет высокой способности сжатия.

Для жесткой и шероховатой природы сульфатного волокна может потребоваться нанесение слоев или добавление различных типов материалов, такой как хлопок, в таких изделиях, которые должны вступать в контакт с кожей человека, например, подгузники, гигиенические изделия и тонкие бумажные изделия. Соответственно, может оказаться желательным изготовление целлюлозного волокна, имеющего повышенную гибкость и/или мягкость, чтобы сокращать требуемое использование других материалов, например, в многослойном изделии.

На целлюлозное волокно в таких изделиях, которые должны абсорбировать выделения и/или текучие среды организма, например, подгузники, изделия для страдающих недержанием взрослых, перевязочные материалы для ран, гигиенические прокладки и/или тампоны, часто воздействует аммиак, который содержат выделения и/или текучие среды организма, и/или аммиак, производимый бактериями, которые содержат выделения и/или текучие среды организма. Может оказаться желательным, чтобы в таких изделиях использовалось целлюлозное волокно, которое не только обеспечивает объем и абсорбционную способность, но которая также обеспечивает уменьшение запаха и/или имеет противобактериальные свойства, например, может уменьшать запах азотистых соединений, таких как аммиак (NH₃). До настоящего времени модификация сульфатного волокна посредством окисления, которая улучшает его способность ограничения запаха, неизбежно вызывала нежелательное уменьшение белизны. Существует потребность в дешевом модифицированном сульфатном волокне, которое проявляет хорошие характеристики абсорбционной способности и/или ограничения запаха и при этом сохраняет хорошие характеристики белизны.

На современном рынке потребителям требуются абсорбирующие изделия, например, подгузники, изделия для страдающих недержанием взрослых и гигиенические прокладки, которые отличаются уменьшенной толщиной. Для конструкции сверхтонких изделий требуется снижение плотности волокна, что может приводить к потере целостности изделия, если используемое волокно является чрезмерно коротким. Химическая модификация сульфатного волокна может приводить к потере длины волокна, что делает неприемлемым его использования в изделиях определенных типов, например, таких как сверхтонкие изделия. Более конкретно, сульфатное волокно, обработанное для повышения содержания альдегидных функциональных групп, с которыми связано улучшенное ограничение запаха, может страдать от потери длины волокна в процессе химической модификации, что делает неподходящим его использование в конструкциях сверхтонких изделий. Существует потребность в дешевом волокне, которое проявляет пригодность к сжатию без потери длины волокна, что делает его уникально подходящим для сверхтонких конструкций (т. е. изделие сохраняет хорошую абсорбционную способность на основании количества волокна, которое может сжиматься, занимая меньшее пространство, при одновременном сохранении целостности изделия при уменьшении плотности волокна).

Традиционные источники целлюлозы, которые были пригодными для использования в изготовлении абсорбирующих изделий или тонких бумажных изделий не были также пригодными для использования в последующем изготовлении производных целлюлозы, таких как простые эфиры целлюлозы и сложные эфиры целлюлозы. Для изготовления имеющих низкую вязкость производных целлюлозы из имеющих высокую вязкость исходных целлюлозных материалов, таких как стандартное сульфатное волокно, требуются дополнительные стадии изготовления, для которых дополнительно требуются значительные расходы, причем одновременно образуются нежелательные побочные продукты, и сокращается общее качество производных целлюлозы. Содержащая хлопковый пух и имеющая высокую долю альфа-изомера сульфитная целлюлоза, которая, как правило, имеет высокую степень полимеризации, как правило, используется в изготовлении производных целлюлозы, таких как простые эфиры и сложные эфиры целлюлозы. Однако изготовление содержащего хлопковый пух сульфитного волокна, имеющего высокую степень полимеризации и/или вязкость, является дорогостоящим вследствие стоимости исходного материала в случае хлопка; требуются высокие расходы на энергию, химические реагенты и охрану окружающей среды для обработки и отбеливания целлюлозы в случае сульфитной целлюлозы; а также требуются значительные процессы очистки, которые осуществляются в обоих случаях. Помимо высокой стоимости, наблюдается сокращение доступных поставок сульфитной целлюлозы на рынок. Таким образом, это волокно является весьма дорогостоящим и имеет ограниченную применимость в изготовлении целлюлозно-бумажных изделий, например, где может потребоваться повышенная степень полимеризации или повышенная вязкость целлюлозы. Для изготовления производных целлюлозы эта целлюлоза составляет значительную часть общих производственных расходов. Таким образом, существует потребность в имеющем низкую стоимость волокне, таком как модифицированное сульфатное волокно, которое можно использовать в изготовлении производных целлюлозы.

Кроме того, существует потребность в дешевых целлюлозных материалах, которые можно использовать в изготовлении микрокристаллической целлюлозы. Микрокристаллическая целлюлоза, которая широко используется в пищевых, фармацевтических косметических и промышленных изделиях, представляет собой очищенную кристаллическую форму частично деполимеризованной целлюлозы. Использование сульфатного волокна в изготовлении микрокристаллической целлюлозы без введения занимающих большое пространство технологических стадий после отбеливания до настоящего времени было ограниченным. Для изготовления микрокристаллической целлюлозы, как правило, требуется очищенный в высокой степени целлюлозный исходный материал, который подвергается кислотному гидролизу для удаления аморфных сегментов целлюлозной цепи. См. патент США № 2978446 (Battista и др.) и патент США № 5346589 (Braunstein и др.). Низкая степень полимеризации цепей после удаления аморфных сегментов целлюлозы, называемая термином «выровненная степень полимеризации», часто представляет собой исходную точку для изготовления микрокристаллической целлюлозы, и ее численное значение зависит, в первую очередь, от источника и обработки целлюлозных волокон. Растворение некристаллических сегментов из стандартного сульфатного волокна, как правило, разрушает волокно в такой степени, что оно становится неподходящим для большинства приложений, вследствие, по меньшей мере, одного из таких факторов, как (1) остаточные примеси; (2) отсутствие достаточно длинных кристаллических сегментов; или (3) образуется целлюлозное волокно, имеющее чрезмерно высокую степень полимеризации, составляющую, как правило, от 200 до 400, чтобы сделать его пригодным для использования в изготовлении микрокристаллической целлюлозы. Сульфатное волокно, имеющее высокую чистоту и/или пониженное значение выровненной степени полимеризации, например, было бы желательным в качестве исходного волокна, которое может обеспечивать повышенную гибкость в изготовлении и применении микрокристаллической целлюлозы.

Согласно настоящему изобретению, волокно, имеющее одно или несколько из описанных свойств, можно просто изготавливать посредством модификации типичной сульфатной обработки целлюлозы, включая процесс отбеливания. Волокно согласно настоящему изобретению преодолевает многие из ограничений, которые связаны с обсуждаемым выше известным модифицированным сульфатным волокном.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 представляет график конечной измеренной капиллярным методом с использованием CED вязкости 0,05% раствора как функцию процентного расходования пероксида.

Фиг. 2 представляет график соотношения прочности во влажном состоянии и прочности в сухом состоянии, проиллюстрированного как функция уровня прочности полимера во влажном состоянии.

ОПИСАНИЕ

I. Способы

Настоящее изобретение предлагает новые способы обработки целлюлозного волокна. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, предлагается способ модификации целлюлозного волокна, включающий изготовление целлюлозного волокна и окисление целлюлозного волокна. При использовании в настоящем документе все термины «окисленный», «каталитически окисленный», «каталитическое окисление» и «окисление» следует понимать как взаимозаменяемые, и они означают обработку целлюлозного волокна, по меньшей мере, каталитическим количеством, по меньшей мере, одного металла, представляющего собой железо или медь, и, по меньшей мере, одним пероксидом, таким как пероксид водорода, таким образом, что окисляются, по меньшей мере, некоторые из гидроксильных групп целлюлозных волокон. Выражение «железо или медь» и, аналогичным образом, «железо (или медь)» означает «железо или медь, или их сочетание». Согласно некоторым вариантам осуществления, окисление включает одновременное увеличение содержания карбоксильных групп и альдегидных групп целлюлозного волокна.

Целлюлозное волокно, используемое в способах, которые описаны в настоящем документе, можно производить, используя хвойное волокно, лиственное волокно и их смеси. Согласно некоторым вариантам осуществления, модифицированное целлюлозное волокно производится из древесины хвойных пород, таких как южная сосна. Согласно некоторым вариантам осуществления, модифицированное целлюлозное волокно производится из древесины лиственных пород, таких как эвкалипт. Согласно некоторым вариантам осуществления, модифицированное целлюлозное волокно производится из смеси древесины хвойных и лиственных пород. Согласно следующему варианту осуществления, источником модифицированного целлюлозного волокна является целлюлозное волокно, которое было предварительно подвергнуто полной или частичной сульфатной обработке, т. е. сульфатное волокно.

Согласно настоящему изобретению, термины «целлюлозное волокно» или «сульфатное волокно» являются взаимозаменяемыми, за исключением случаев, где они определенно указаны как различные, или где их считает различными обычный специалист в данной области техники.

Согласно, по меньшей мере, одному варианту осуществления, способ включает изготовление целлюлозного волокна и окисление целлюлозного волокна, при котором, правило, сохраняется длина целлюлозного волокна.

Термины «длина волокна» и «средняя длина волокна» используются взаимозаменяемым образом, когда они используются для описания свойства волокна, и они означают средневзвешенную по длине длину волокна. Таким образом, например, волокно, у которого средняя длина волокна составляет 2 мм, следует понимать как волокно, у к которого средневзвешенная по длине длина составляет 2 мм.

Согласно, по меньшей мере, одному варианту осуществления, способ включает изготовление целлюлозного волокна, частичное отбеливание целлюлозного волокна и окисление целлюлозного волокна. Согласно некоторым вариантам осуществления, окисление производится в процессе отбеливания. Согласно некоторым вариантам осуществления, окисление производится после процесса отбеливания.

Согласно, по меньшей мере, одному варианту осуществления, способ включает изготовление целлюлозного волокна и окисление целлюлозного волокна, и в результате этого уменьшается степень полимеризации целлюлозного волокна.

Согласно, по меньшей мере, одному варианту осуществления, способ включает изготовление целлюлозного волокна и окисление целлюлозного волокна, и при этом сохраняется степень помола по канадскому стандарту («степень помола») данного целлюлозного волокна.

Согласно, по меньшей мере, одному варианту осуществления, способ включает изготовление целлюлозного волокна, окисление целлюлозного волокна и увеличение белизны данного окисленного целлюлозного волокна по сравнению со стандартным целлюлозным волокном.

Как обсуждается выше, в соответствии с настоящим изобретением, окисление целлюлозного волокна включает обработку целлюлозного волокна, по меньшей мере, каталитическим количеством железа или меди и пероксидом водорода. Согласно, по меньшей мере, одному варианту осуществления, способ включает окисление целлюлозного волокна пероксидом водорода в присутствии железа. В качестве источника железа может присутствовать любой подходящий источник, который признается специалистом в данной области техники, такой как, например, сульфат железа(II) (например, гептагидрат сульфата железа(II)), хлорид железа(II), двойной сульфат железа(II) и аммония, хлорид железа(III), двойной сульфат железа(III) и аммония, или двойной цитрат железа(III) и аммония.

Согласно некоторым вариантам осуществления, способ включает окисление целлюлозного волокна пероксидом водорода в присутствии меди. Аналогичным образом, в качестве источника меди может присутствовать любой подходящий источник, который признает специалист в данной области техники. Наконец, согласно некоторым вариантам осуществления, способ включает окисление целлюлозного волокна пероксидом водорода в присутствии сочетания меди и железа.

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, предлагается способ обработки целлюлозного волокна, включающий изготовление целлюлозного волокна, обработку целлюлозное волокно, отбеливание целлюлозного волокна и окисление целлюлозного волокна.

Согласно некоторым вариантам осуществления, способ дополнительно включает кислородную делигнификацию целлюлозного волокна. Кислородная делигнификация может осуществляться любым способом, известным обычным специалистам в данной области техники. Например, кислородная делигнификация может представлять собой традиционную двухстадийную кислородную делигнификацию. Известно, например, что кислородная делигнификация целлюлозного волокна, такого как сульфатное волокно, может изменять содержание карбоксильных групп и/или содержание альдегидных групп целлюлозного волокна в течение обработки. Согласно некоторым вариантам осуществления, способ включает кислородную делигнификацию целлюлозного волокна до отбеливания целлюлозного волокна.

Согласно, по меньшей мере, одному варианту осуществления, способ включает окисление целлюлозного волокна, по меньшей мере, на одной стадии, представляющей собой сульфатную обработку целлюлозы, стадия кислородной делигнификации и стадию сульфатного отбеливания. Согласно предпочтительному варианту осуществления, способ включает окисление целлюлозного волокна, по меньшей мере, на одной стадии сульфатного отбеливания. Согласно, по меньшей мере, одному варианту осуществления, способ включает окисление целлюлозного волокна на двух или более чем одной стадии сульфатного отбеливания.

Когда целлюлозное волокно окисляется на стадии отбеливания, на целлюлозное волокно не должна практически воздействовать щелочная среда в процессе отбеливания в течение или после окисления. Согласно некоторым вариантам осуществления, способ включает окисление целлюлозного волокна при кислотном значении pH. Согласно некоторым вариантам осуществления, способ включает изготовление целлюлозного волокна, подкисление целлюлозного волокна, а затем окисление целлюлозного волокна при кислотном значении pH. Согласно некоторым вариантам осуществления, значение pH составляет от приблизительно 2 до приблизительно 6, например, от приблизительно 2 до приблизительно 5 или от приблизительно 2 до приблизительно 4.

Значение pH можно регулировать, используя любую подходящую кислоту, которая известна специалисту в данной области техники, например, такую как серная кислота или хлористоводородная кислота, или фильтрат от стадии кислотного отбеливания процесса отбеливания, такой как стадия (D) с использованием диоксида хлора в многостадийном процессе отбеливания. Например, целлюлозное волокно можно подкислять посредством добавления сторонней кислоты. Примеры сторонних кислот известны в технике и включают, но не ограничиваются этим, серную кислоту, хлористоводородную кислоту и угольную кислоту. Согласно некоторым вариантам осуществления, целлюлозное волокно подкисляют, используя кислый фильтрат, такой как выделения фильтрата от стадии отбеливания. Согласно некоторым вариантам осуществления, кислый фильтрат от стадии отбеливания не должен иметь высокое содержание железа. Согласно, по меньшей мере, одному варианту осуществления, целлюлозное волокно подкисляют, используя кислый фильтрат от стадии D многостадийного процесса отбеливания.

Согласно некоторым вариантам осуществления, способ включает окисление целлюлозного волокна на одной или нескольких стадиях многостадийной последовательности отбеливания. Согласно некоторым вариантам осуществления, способ включает окисление целлюлозного волокна на одной стадии многостадийной последовательности отбеливания. Согласно некоторым вариантам осуществления, способ включает окисление целлюлозного волокна в конце или ближе к концу многостадийной последовательности отбеливания. Согласно некоторым вариантам осуществления, способ включает окисление целлюлозного волокна, по меньшей мере, на четвертой стадии пятистадийной последовательность отбеливания.

В соответствии с настоящим изобретением, многостадийная последовательность отбеливания может представлять собой любую последовательность отбеливания, которая не включает щелочную стадию отбеливания после стадии окисления. Согласно, по меньшей мере, одному варианту осуществления, многостадийная последовательность отбеливания представляет собой пятистадийную последовательность отбеливания. Согласно некоторым вариантам осуществления, последовательность отбеливания представляет собой последовательность DEDED. Согласно некоторым вариантам осуществления, последовательность отбеливания представляет собой последовательность D₀E1D1E2D2. Согласно некоторым вариантам осуществления, последовательность отбеливания представляет собой последовательность D₀(EoP)D1E2D2. Согласно некоторым вариантам осуществления, последовательность отбеливания представляет собой последовательность D₀(EO)D1E2D2.

Неокислительные стадии многостадийной последовательности отбеливания могут включать любой традиционный или впоследствии обнаруженный ряд стадий, которые осуществляются в традиционных условиях, при том условии, чтобы они были пригодными для использования в изготовлении модифицированного волокна, описанного согласно настоящему изобретению, ни одна стадия щелочного отбеливания не может осуществляться после стадии окисления.

Согласно некоторым вариантам осуществления, окисление включается в четвертую стадию многостадийного процесса отбеливания. Согласно некоторым вариантам осуществления, способ представляет собой пятистадийный процесс отбеливания, имеющий последовательность D₀E1D1E2D2, и четвертая стадия (E2) используется для окисления сульфатного волокна.

Согласно некоторым вариантам осуществления, перманганатное число увеличивается после окисления целлюлозного волокна. Более конкретно, можно ожидать, что, как правило, перманганатное число будет уменьшаться на протяжении данной стадии отбеливания на основании предполагаемого сокращения материала, такого как лигнин, который реагирует с перманганатным реагент. Однако в способе, который описан в настоящем документе, перманганатное число целлюлозного волокна может уменьшаться вследствие потери примесей, например, лигнина; однако перманганатное число можно увеличиваться вследствие химической модификации волокна. Не намереваясь ограничиваться теорией, авторы считают, что увеличение содержания функциональных групп в модифицированной целлюлозе создает дополнительные центры, с которыми может реагировать перманганатный реагент. Соответственно, перманганатное число модифицированного сульфатного волокна увеличивается по сравнению с перманганатным числом стандартного сульфатного волокна.

Согласно, по меньшей мере, одному варианту осуществления, окисление происходит на одной стадии последовательности отбеливания после того, как добавляются железо или медь и пероксид, и предоставляется некоторое время выдерживания. Надлежащее время выдерживания представляет собой период времени, который является достаточным, чтобы катализировать реакцию пероксида водорода железом или медью. Такое время может легко определить обычный специалист в данной области техники.

В соответствии с настоящим изобретением, окисление осуществляется в течение такого времени и при такой температуре, которые являются достаточными, чтобы обеспечивать желательное завершение реакции. Например, окисление можно осуществлять при температуре, составляющей от приблизительно 60 до приблизительно 80°C, и в течение времени, составляющего от приблизительно 40 до приблизительно 80 минут. Желательное время и температура реакции окисления может легко определить специалист в данной области техники.

Преимущественно целлюлозное волокно подвергается варке, приобретая заданное перманганатное число перед отбеливанием. Например, когда является желательной окисленная целлюлоза, качеству которой соответствует бумага или распушенная целлюлоза, целлюлозное волокно можно подвергать варке, используя двухрезервуарное гидравлическое варочное устройство, осуществляя варку в режиме Lo-Solids™ и получая перманганатное число, составляющее от приблизительно 30 до приблизительно 32, перед отбеливанием и окислением целлюлозы. В качестве альтернативы, если окисленная целлюлоза является желательной для изготовления производных целлюлозы, например, для изготовления простых эфиров целлюлозы, целлюлозное волокно можно подвергать варке, получая перманганатное число, составляющее от приблизительно 20 до приблизительно 24, перед отбеливанием и окислением целлюлозы, с использованием способов согласно настоящему изобретению. Согласно некоторым вариантам осуществления, целлюлозное волокно подвергается варке и делигнификации в процессе традиционной двухстадийной кислородной делигнификации перед отбеливанием и окислением целлюлозного волокна. Преимущественно делигнификация осуществляется до заданного перманганатного числа, составляющего от приблизительно 6 до приблизительно 8, когда окисленная целлюлоза предназначается для изготовления производных целлюлозы, и до заданного перманганатного числа, составляющего от приблизительно 12 до приблизительно 14, когда окисленная целлюлоза предназначается для изготовления бумаги и/или распушенной целлюлозы.

Согласно некоторым вариантам осуществления, процесс отбеливания производится в условиях, предназначенных для получения заданный конечной белизны, составляющей приблизительно от 88 до 90%, в том числе составляющей от приблизительно 85 до приблизительно 95%, или от приблизительно 88% до приблизительно 90% по стандарту ISO.

Настоящее изобретение также предлагает способ обработки целлюлозного волокна, включающий изготовление целлюлозного волокна, уменьшение степени полимеризации целлюлозного волокна и сохранение длины целлюлозного волокна. Согласно некоторым вариантам осуществления, целлюлозное волокно представляет собой сульфатное волокно. Согласно некоторым вариантам осуществления, степень полимеризации целлюлозного волокна уменьшается в процессе отбеливания. Согласно некоторым вариантам осуществления, степень полимеризации целлюлозного волокна уменьшается в конце или вблизи конца многостадийной последовательности отбеливания. Согласно некоторым вариантам осуществления, степень полимеризации уменьшается, по меньшей мере, на четвертой стадии многостадийной последовательности отбеливания. Согласно некоторым вариантам осуществления, степень полимеризации уменьшается в течение или после четвертой стадии многостадийной последовательности отбеливания.

В качестве альтернативы, многостадийная последовательность отбеливания может быть изменена, чтобы обеспечивать более устойчивые условия отбеливания перед окислением целлюлозного волокна. Согласно некоторым вариантам осуществления, способ включает обеспечение более устойчивых условий отбеливания перед стадией окисления. Более устойчивые условия отбеливания могут обеспечивать уменьшение степени полимеризации и/или вязкости целлюлозного волокна на стадии окисления при использовании в меньших количествах железа или меди и/или пероксида водорода. Следовательно, может оказаться возможной модификация последовательности условий отбеливания, таким образом, что можно дополнительно регулировать белизну и/или вязкость конечного целлюлозного изделия. Например, уменьшая количества пероксида и металла при одновременном обеспечении более устойчивых условий отбеливания перед окислением, можно изготавливать изделие, имеющее меньшую вязкость и более высокую белизну, чем окисленное изделие, изготовленное в идентичных условиях окисления, но при менее устойчивом отбеливании. Такие условия могут оказаться преимущественными согласно некоторым вариантам осуществления, в частности, в изготовлении простых эфиров целлюлозы.

Согласно некоторым вариантам осуществления, способы настоящего изобретения дополнительно включают уменьшение кристалличности целлюлозного волокна, таким образом, что она оказывается ниже, чем кристалличность того же целлюлозного волокна при измерении перед стадией окисления. Например, осуществляя способы согласно настоящему изобретению, индекс кристалличности целлюлозного волокна можно уменьшать на 20% по отношению к исходному индексу кристалличности, который измеряется перед стадией окисления.

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, способы дополнительно включают обработку модифицированного целлюлозного волокна, по меньшей мере, одним каустическим или щелочным веществом. Например, согласно, по меньшей мере, одному варианту осуществления настоящего изобретения, способ обработки целлюлозного волокна включает изготовление окисленного целлюлозного волокно, воздействие каустического или щелочного вещества на окисленное целлюлозное волокно, а затем сухую укладку целлюлозного изделия. Не намереваясь ограничиваться теорией, авторы считают, что в результате введения, по меньшей мере, одного щелочного вещества в модифицированную целлюлозу можно получать целлюлозное волокно, имеющее очень высокое содержание функциональных групп и очень низкую длину волокна.

Известно, что целлюлоза, имеющая повышенное содержание альдегидных групп, может иметь преимущественные свойства при повышении прочности во влажном состоянии целлюлозных волокон. См., например, патенты США № 6319361 (Smith и др.) и № 6582559 (Thornton и др.). Такие свойства могут оказаться полезными, например, в изготовлении абсорбирующего материала. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, предлагается способ повышения прочности во влажном состоянии изделия, включающий изготовление модифицированного целлюлозного волокна согласно настоящему изобретению и введение модифицированного целлюлозного волокна согласно настоящему изобретению в изделие, такое как бумажное изделие. Например, способ может включать окисление целлюлозного волокна в процессе отбеливания, дополнительную обработку окисленного целлюлозного волокна кислым или щелочным веществом и введение обработанного волокна в целлюлозное изделие.

В соответствии с настоящим изобретением, пероксид водорода добавляется в целлюлозное волокно в кислой среде в количестве, достаточном для достижения желательной степени окисления и/или полимеризации и/или вязкости конечного целлюлозного изделия. Например, пероксид можно добавлять в количестве, составляющем от приблизительно 0,1 до приблизительно 4%, или от приблизительно 1% до приблизительно 3%, или от приблизительно 1% до приблизительно 2%, или от приблизительно 2% до приблизительно 3% по отношению к сухой массе целлюлозы.

Железо или медь добавляют, по меньшей мере, в количестве, достаточном, чтобы катализировать окисление целлюлозы пероксидом. Например, железо можно добавлять в количестве, составляющем от приблизительно 25 до приблизительно 200 частей на миллион по отношению к сухой массе сульфатной целлюлозы. Специалист в данной области техники должен быть способным легко оптимизировать количество железа или меди для достижения желательного уровня или степени окисления и/или степени полимеризации и/или вязкости конечного целлюлозного изделия.

Согласно некоторым вариантам осуществления, способ дополнительно включает введение пара, в том числе до или после добавление пероксида водорода.

Согласно некоторым вариантам осуществления, конечную степень полимеризации и/или вязкость целлюлозы можно регулировать посредством количества железа или меди и пероксида водорода и устойчивости условий отбеливания перед стадией окисления. Специалист в данной области техники понимает, что и на другие свойства модифицированного сульфатного волокна согласно настоящему изобретению можно влиять, изменяя количества, в которых добавляются железо или медь и пероксид водорода, и устойчивость условий отбеливания перед стадией окисления. Например, специалист в данной области техники может регулировать количества железа или меди и пероксида водорода, а также устойчивость условий отбеливания перед стадией окисления согласно заданному уровню или для достижения желательной белизны в конечном изделии и/или желательной степени полимеризации или вязкости.

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, предлагается способ модификации целлюлозное волокно, включающий изготовление целлюлозного волокна, уменьшение степени полимеризации целлюлозного волокна и сохранение длины целлюлозного волокна.

Согласно некоторым вариантам осуществления, окисленное сульфатное волокно настоящего изобретения не подвергается очистке. Очистка окисленного сульфатного волокна может производить отрицательное воздействие на длину волокна и целостность, например очистка волокна, может вызывать разрушение волокна.

Согласно некоторым вариантам осуществления, для каждой стадии пятистадийного процесса отбеливания используют, по меньшей мере, смеситель, реактор и промыватель (которые являются известными для специалистов в данной области техники).

Согласно некоторым вариантам осуществления, сульфатная целлюлоза подкисляется на стадии D1 в промывателе, источник железа также добавляется в сульфатную целлюлозу на стадии D1 в промывателе, пероксид добавляется после источника железа (или источника меди) в точке добавления в смесителе или насосе перед колонной стадии E2, сульфатная целлюлоза реагирует в колонной E2 и промывается в промывателе E2, и пар можно необязательно добавлять перед колонной E2 в паровой смеситель.

Согласно некоторым вариантам осуществления, железо (или медь) можно добавлять вплоть до окончания стадии D1, или железо (или медь) можно также добавлять в начале стадии E2, при том условии, что целлюлоза сначала подкисляется (т. е. перед добавлением железа) на стадии D1. Пар можно необязательно вводить, в том числе до или после добавления пероксида.

Согласно примерному варианту осуществления, способ изготовления имеющего низкую вязкость модифицированного целлюлозного волокна может включать отбеливание сульфатной целлюлозы в многостадийном процессе отбеливания и уменьшения степени полимеризации целлюлозы точно или приблизительно на конечной стадии многостадийного процесса отбеливания (например, на четвертой стадии многостадийного процесса отбеливания, например, на четвертой стадии пятистадийного процесс отбеливания) с использованием обработки пероксидом водорода в кислой среде и в присутствии железа. Например, конечную степень полимеризации целлюлозы может регулировать соответствующее применение железа или меди и пероксида водорода, как далее описано в разделе «Примеры». Согласно некоторым вариантам осуществления, железо или медь и пероксид водорода присутствуют в таких количествах и условиях, которые соответствуют изготовлению имеющего низкую степень полимеризации волокна (т. е. волокна, у которого среднемассовая степень полимеризации составляет от приблизительно 1180 до приблизительно 1830, или измеренная капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора составляет от приблизительно 7 до приблизительно 13 мПа⋅с). Согласно некоторым примерным вариантам осуществления, железо или медь и пероксид водорода могут присутствовать в таких количествах и условиях, которые соответствуют изготовлению имеющего сверхнизкую степень полимеризации волокна (т. е. волокна, у которого среднемассовая степень полимеризации составляет от приблизительно 700 до приблизительно 1180, или 0,5% измеренная капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора составляет от приблизительно 3,0 до приблизительно 7 мПа⋅с).

Например, согласно некоторым вариантам осуществления, обработка пероксидом водорода в кислой среде в присутствии железа или меди может включать установление значения pH сульфатной целлюлозы на уровень, составляющий от приблизительно 2 до приблизительно 5, добавление источника железа в подкисленную целлюлозу и добавление пероксида водорода в сульфатную целлюлозу.

Согласно некоторым вариантам осуществления, например, способ изготовления модифицированного целлюлозного волокна в пределах объема настоящего изобретения может включать подкисление сульфатной целлюлозы до значения pH, составляющего от приблизительно 2 до приблизительно 5 (например, с использованием серной кислоты), смешивание источника железа (такого как сульфат железа(II), например, гептагидрат сульфата железа(II)) с подкисленной сульфатной целлюлозы при использовании от приблизительно 25 до приблизительно 250 частей на миллион Fe(II) по отношению к сухой массе сульфатной целлюлозы при консистенции, составляющей от приблизительно 1% до приблизительно 15%, а также пероксида водорода, который можно добавлять в форме раствора при массовой концентрации, составляющей от приблизительно 1% до приблизительно 50%, и в количестве, составляющем от приблизительно 0,1% до приблизительно 1,5% по отношению к сухой массе сульфатной целлюлозы. Согласно некоторым вариантам осуществления, раствор сульфат железа(II) смешивается с сульфатной целлюлозы при консистенции, составляющей от приблизительно 7% до приблизительно 15%. Согласно некоторым вариантам осуществления подкисленная сульфатная целлюлоза смешивается с источником железа и реагирует с пероксидом водорода в течение периода времени, составляющего от приблизительно 40 до приблизительно 80 минут, и при температуре, составляющей от приблизительно 60 до приблизительно 80°C.

Согласно некоторым вариантам осуществления, способ изготовления модифицированного целлюлозного волокна в пределах объема настоящего изобретения включает уменьшение степени полимеризации посредством обработки сульфатной целлюлозы пероксидом водорода в кислой среде в присутствии железа (или меди), причем данная обработка пероксидом водорода в присутствии железа (или меди) в кислой среде включается в многостадийный процесс отбеливания. Согласно некоторым вариантам осуществления, обработка пероксидом водорода в присутствии железа в кислой среде включается в одну стадию многостадийного процесса отбеливания. Согласно некоторым вариантам осуществления, обработка пероксидом водорода в присутствии железа (или меди) в кислой среде включается в одну стадию, которая осуществляется в конце или ближе к концу многостадийного процесса отбеливания. Согласно некоторым вариантам осуществления, обработка пероксидом водорода в присутствии железа (или меди) в кислой среде включается в четвертую стадию многостадийного процесса отбеливания. Например, обработка целлюлозы может происходить на одной стадии, такой как стадия E2, после того, как добавляются железо (или медь) и пероксид, и обеспечивается некоторое время выдерживания. Согласно некоторым вариантам осуществления, на каждой стадия пятистадийного процесса отбеливания используются, по меньшей мере, смеситель, реактор и промыватель (которые являются известными специалистам в данной области техники), и сульфатную целлюлозу можно подкислять в промывателе на стадии D1, источник железа можно также добавлять в сульфатную целлюлозу в промывателе на стадии D1, пероксид можно добавлять после источника железа (или источника меди) в точке добавления в смесителе или насосе перед колонной на стадии E2, сульфатная целлюлоза может реагировать в колонне E2 и промываться в промывателе E2, и пар можно необязательно вводить перед колонной E2 в паровой смеситель. Согласно некоторым вариантам осуществления, например, железо (или медь) можно добавлять вплоть до окончания стадии D1, или железо (или медь) можно также добавлять в начале стадии E2, при том условии, что целлюлоза подкисляется предварительно (т. е. перед добавлением железа) на стадии D1, дополнительная кислота может добавляться, если это необходимо, чтобы устанавливать значение pH в интервале от приблизительно 3 до приблизительно 5, и пероксид можно добавлять после железа (или меди). Пар можно вводить до или после добавления пероксида.

Например, согласно одному варианту осуществления, описанные выше пятистадийные процессы отбеливания, в которых используется хвойная целлюлоза в качестве исходного материала, могут производить модифицированное целлюлозное волокно, имеющее одно или несколько из следующих свойств: средняя длина волокна, составляющая, по меньшей мере, 2,2 мм, вязкость, составляющая от приблизительно 3,0 мПа⋅с до менее чем 13 мПа⋅с, растворимость в щелочи S10, составляющая от приблизительно 16% до приблизительно 20%, растворимость в щелочи S18, составляющая от приблизительно 14% до приблизительно 18%, содержание карбоксильных групп, составляющее от приблизительно 2 мэкв/100 г до приблизительно 6 мэкв/100 г, содержание альдегидных групп, составляющее от приблизительно 1 мэкв/100 г до приблизительно 3 мэкв/100 г, содержание карбонильных групп, составляющее приблизительно от 1 до 4, степень помола, составляющая от приблизительно 700 мл до приблизительно 760 мл, прочность волокна, составляющая от приблизительно 5 км до приблизительно 8 км, и белизна составляющий от приблизительно 85 до приблизительно 95 по стандарту ISO. Например, согласно некоторым вариантам осуществления, описанные выше примерные пятистадийные процессы отбеливания могут производить модифицированные хвойные целлюлозные волокна, имеющие все из вышеупомянутых свойств.

Согласно следующему примеру, в котором целлюлозное волокно представляет собой хвойное волокно, описанные выше примерные пятистадийные процессы отбеливания могут производить модифицированное хвойное целлюлозное волокно, у которого средняя длина волокна составляет, по меньшей мере, 2,0 мм (например, составляет от приблизительно 2,0 мм до приблизительно 3,7 мм, или от приблизительно 2,2 мм до приблизительно 3,7 мм), вязкость составляет менее чем 13 мПа⋅с (например, вязкость составляет 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), и белизна составляет, по меньшей мере, 85 (например, составляет от приблизительно 85 до приблизительно 95).

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, предлагается способ изготовления распушенной целлюлозы, включающий изготовление модифицированного сульфатного волокна согласно настоящему изобретению, а затем изготовление распушенной целлюлозы. Например, способ включает отбеливание сульфатного волокна в многостадийном процессе отбеливания, окисление волокна, по меньшей мере, на четвертой или пятой стадии многостадийного процесса отбеливания пероксидом водорода в кислой среде в присутствии каталитического количества железа или меди, а затем изготовление распушенной целлюлозы. Согласно, по меньшей мере, одному варианту осуществления, волокно не подвергается очистке после многостадийного процесса отбеливания.

Согласно некоторым вариантам осуществления, волокно, изготовленное, как описано выше, может быть обработано поверхностно-активным веществом. Поверхностно-активное вещество для использования согласно настоящему изобретению может быть твердым или жидким. Поверхностно-активное вещество может представлять собой любое поверхностно-активное вещество, включая, но не ограничиваясь этим, умягчители, разрыхлители и поверхностно-активные вещества, которые не являются существенными для волокна, т.е. которые не влияют на его удельную скорость абсорбции. При использовании в настоящем документе поверхностно-активное вещество, которое «не является существенным» для волокна, проявляет увеличение удельной скорости абсорбции на 30% или менее при измерении с использование исследований PFI, которые описаны в настоящем документе. Согласно одному варианту осуществления, удельная скорость абсорбции увеличивается на 25% или менее, в том числе на 20% или менее, в том числе на 15% или менее, в том числе на 10% или менее. Не намереваясь ограничиваться теорией, авторы считают, что добавление поверхностно-активного вещества вызывает конкуренцию за те центры целлюлозы, на которых абсорбируется исследуемая текучая среда. Таким образом, когда поверхностно-активное вещество является чрезмерно существенным, оно реагирует с чрезмерно большим числом центров, уменьшая абсорбционную способность волокна.

При использовании в настоящем документе удельная скорость абсорбции измеряется согласно методу SCAN-C-33:80, который утвердил Скандинавский комитет по исследованиям целлюлозы, бумаги и картона. Как правило, данный метод осуществляется следующим образом. Сначала изготавливают образец, используя устройство для изготовления прокладок PFI. Включают вакуум и вводят приблизительно 3,01 г распушенной целлюлозы во впуск устройства для изготовления прокладок. Вакуум выключают, извлекают исследуемый образец и помещают его на весы, чтобы измерить массу прокладки. Устанавливают массу распушенной целлюлозы на уровне 3,00±0,01 г и записывают ее как сухую массу. Помещают распушенную целлюлозу в измерительный цилиндр. Помещают содержащий распушенную целлюлозу цилиндр в неглубокую перфорированную чашку измерителя абсорбции и открывают водяной кран. Аккуратно устанавливают груз массой 500 г на прокладку из распушенной целлюлозы, поднимая при этом измерительный цилиндр, и немедленно нажимают кнопку пуска. Измеритель работает в течение 30 секунд, прежде чем дисплей покажет 00.00. Когда дисплей показывает 20 секунд, высоту сухой прокладки измеряют с точностью 0,5 мм (сухая высота). Когда дисплей снова покажет 00.00, снова нажимают кнопку пуска, чтобы быстро подвести лоток для автоматического подъема воды, а затем записывают время на дисплее (продолжительность абсорбции, T). Измеритель будет продолжать работу в течение 30 секунд. Лоток с водой автоматически опускается, и проходит еще 30 секунда. Когда дисплей показывает 20 секунд, записывают высоту влажной прокладки с точностью 0,5 мм (влажная высота). Извлекают держатель образца, переносят влажную прокладку на весы, чтобы измерить влажную массу, и закрывают водяной кран. Удельная скорость абсорбции (с/г) вычисляется как T/сухая масса. Удельная емкость (г/г) вычисляется как (влажная масса - сухая масса)/сухая масса. Влажный объем (см³/г) вычисляется как [19,64 см² × влажная высота/3]/10. Сухой объем вычисляется как [19,64 см² × сухая высота/3]/10. Сравнительный стандарт для сопоставления с волокна, обработанного поверхностно-активным веществом, представляет собой идентичное волокно без добавления поверхностно-активного вещества.

Как правило, считается, что умягчители и разрыхлители часто имеются в продаже только как сложные смеси, а не как индивидуальные соединения. Хотя последующее обсуждение будет сосредоточено на преобладающих веществах, следует понимать, что на практике, как правило, используются имеющиеся в продаже смеси. Подходящие умягчители, разрыхлители и поверхностно-активные вещества хорошо известны специалистам в данной области техники и подробно описаны в литературе.

Подходящие поверхностно-активные вещества включают катионные поверхностно-активные вещества, анионные поверхностно-активные вещества и неионные поверхностно-активные вещества, которые не являются существенными для волокна. Согласно одному варианту осуществления, поверхностно-активное вещество представляет собой неионное поверхностно-активное вещество. Согласно одному варианту осуществления, поверхностно-активное вещество представляет собой катионное поверхностно-активное вещество. Согласно одному варианту осуществления, поверхностно-активное вещество представляет собой имеющее растительное происхождение поверхностно-активное вещество, такое как имеющая растительное происхождение жирная кислота, в том числе четвертичная аммониевая соль имеющей растительное происхождение жирной кислоты. Такие соединения включают DB999 и DB1009, которые поставляет компания Cellulose Solutions. Другие поверхностно-активные вещества могут представлять собой, но не ограничиваясь этим, этоксилированный нонилфенолэфир Berol 388 от компании Akzo Nobel.

Можно использовать биоразлагающиеся умягчители. Примерные биоразлагающиеся катионные умягчители/разрыхлители описаны в патентах США №№ 5312522, 5415737, 5262007, 5264082 и 5223096, которые во всей своей полноте включаются в настоящий документ посредством ссылки. Эти соединения представляют собой биоразлагающиеся сложные диэфиры четвертичных аммониевых соединений, кватернизованные сложные аминоэфиры и произведенные из растительного масла биоразлагающиеся сложные эфиры, функционализированные хлоридом четвертичного аммония и хлоридом сложного диэфирдиэруцилдиметиламмония и являются примерами биоразлагающихся умягчителей.

Поверхностно-активное вещество добавляется в количестве, составляющем вплоть до 8 фунтов на тонну, в том числе от 2 фунтов на тонну до 7 фунтов на тонну, в том числе от 4 фунтов на тонну до 7 фунтов на тонну, в том числе от 6 фунтов на тонну до 7 фунтов на тонну.

Поверхностно-активное вещество можно добавлять в любой точке перед тем, как изготавливаются рулоны, кипы или листы целлюлозы. Согласно одному варианту осуществления, поверхностно-активное вещество добавляется непосредственно перед напорным баком пресспата, в частности, на впуске первичного питающего насоса очищающего устройства.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, волокно имеет улучшенную фильтрационную способность по сравнению с таким же волокном без добавления поверхностно-активного вещества, когда оно используется в вискозном процессе. Например, фильтрационная способность вискозного раствора, содержащего волокно согласно настоящему изобретению, составляет, по меньшей мере, на 10% меньше, в том числе, по меньшей мере, на 15% меньше, в том числе, по меньшей мере, на 30% меньше, в том числе, по меньшей мере, на 40% меньше чем фильтрационная способность вискозного раствора, изготовленного таким же способом из идентичного волокна без поверхностно-активного вещества. Фильтрационная способность вискозного раствора измеряется следующим способом. Раствор помещают в резервуар, содержащий азот под давлением 27 фунтов на квадратный дюйм (0,1862 МПа) и имеющий снизу фильтрационное отверстие диаметром 1 и 3/16 дюйма (3,01625 см). Фильтрационное устройство составляют следующие элементы по направлению снаружи внутрь резервуара: перфорированный металлический диск, сетка из нержавеющей стали с размером ячеек 20 меш (0,853 мм), муслиновая ткань, фильтровальная бумага Whatman 54 и двухслойная плотная фланель с ворсистой стороной, направленной к содержимому резервуар. В течение 40 минут раствор фильтруется через фильтровальное устройство, а затем в течение следующих 140 минут (таким образом, что t = 0 в момент 40 минут) измеряется объем (масса) профильтрованного раствора с течением времени (координата X) и масса профильтрованной вискозы (координата Y), и наклон полученного графика представляет собой число фильтрации. Результаты записывают с интервалами по 10 минут. Сопоставимый стандарт для сравнения с волокном, обработанным поверхностно-активным веществом, представляет собой идентичное волокно без добавления поверхностно-активного вещества.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, волокно, обработанное поверхностно-активным веществом, согласно настоящему изобретению проявляет ограниченное увеличение удельной скорости абсорбции, составляющее, например, менее чем 30% при одновременном уменьшении фильтрационной способности, составляющим, например, по меньшей мере, 10%. Согласно одному варианту осуществления, волокно, обработанное поверхностно-активным веществом, проявляет увеличение удельной скорости абсорбции, составляющее менее чем 30%, и уменьшение фильтрационной способности, составляющее, по меньшей мере, 20%, в том числе, по меньшей мере, 30%, в том числе, по меньшей мере, 40%. Согласно еще одному варианту осуществления, волокно, обработанное поверхностно-активным веществом, проявляет увеличение удельной скорости абсорбции, составляющее менее чем 25% и уменьшение фильтрационной способности, составляющее, по меньшей мере, 10%, в том числе, по меньшей мере, приблизительно 20%, в том числе, по меньшей мере, 30%, в том числе, по меньшей мере, 40%. Согласно следующему варианту осуществления, волокно, обработанное поверхностно-активным веществом, проявляет увеличение удельной скорости абсорбции, составляющее менее чем 20%, и уменьшение фильтрационной способности, составляющее, по меньшей мере, 10%, в том числе, по меньшей мере, приблизительно 20%, в том числе, по меньшей мере, 30%, в том числе, по меньшей мере, 40%. Согласно еще одному варианту осуществления, волокно, обработанное поверхностно-активным веществом, проявляет увеличение удельной скорости абсорбции, составляющее менее чем 15%, и уменьшение фильтрационной способности, составляющее, по меньшей мере, 10%, в том числе, по меньшей мере, приблизительно 20%, в том числе, по меньшей мере, 30%, в том числе, по меньшей мере, 40%. Согласно следующему варианту осуществления, волокно, обработанное поверхностно-активным веществом, имеет увеличение удельной скорости абсорбции, составляющее менее чем 10%, и уменьшение фильтрационной способности, составляющее, по меньшей мере, 10%, в том числе, по меньшей мере, приблизительно 20%, в том числе, по меньшей мере, 30%, в том числе, по меньшей мере, 40%.

До настоящего времени введение катионного поверхностно-активного вещества в целлюлозу, используемую для изготовления вискозы, считалось вредным для изготовления вискозы. Катионные поверхностно-активные вещества прикрепляются к тем же центрам целлюлозы, с которыми должна реагировать щелочь, чтобы началось разложение целлюлозного волокна. Таким образом, в течение длительного времени считалось, что катионные материалы не следует использовать в целях предварительной обработки целлюлозы в случае волокон, используемых в изготовлении вискозы. Не намереваясь ограничиваться теорией, авторы считают, что поскольку волокна, изготовленные согласно настоящему изобретению, отличаются от волокон предшествующего уровня техники по своей форме, природе и химии, катионное поверхностно-активное вещество не связывается таким образом, как оно связывается с волокнами предшествующего уровня техники. Когда волокна согласно настоящему изобретению обрабатываются поверхностно-активным веществом согласно настоящему изобретению, волокна разделяются таким образом, что это улучшает проникновение щелочи и фильтрующую способность. Таким образом, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, волокна можно использовать в качестве замены дорогостоящего хлопкового или сульфитного волокна в большей степени, чем необработанное волокно или волокно предшествующего уровня техники.

Введение поверхностно-активного вещества в волокно согласно настоящему изобретению улучшает эксплуатационные характеристики волокна, изготовленного из распушенной целлюлозы. В частности, поверхностно-активное вещество может уменьшать число узлов, которые могут образовываться между волокнами, и, таким образом, улучшается изготовление изделия методом пневмоукладки или пневмоформования. Поверхностно-активное вещество также улучшает структуру изделия из распушенной целлюлозы. Поскольку волокна проявляют уменьшенное сродство по отношению друг к другу, уменьшается образование агрегатов. Кроме того, уменьшение числа узлов также приводит к уменьшению расхода энергии в течение разделения на волокна и распушения целлюлозы.

Использование поверхностно-активного вещества также влияет на физические характеристики изделий, изготовленных из обработанного волокна. Волокно, в котором содержится поверхностно-активное вещество или разрыхлитель, будет проявлять уменьшение прочности сетки на разрыв и улучшение пригодности к тиснению. Побочный эффект использования поверхностно-активного вещества для обработки волокон, которые будут использоваться в абсорбирующих изделиях заключается в том, что поверхностно-активное вещество может уменьшать число центров, пригодных для образования водородных связей, и, таким образом, снижает скорость абсорбции воды и суммарную емкость.

Настоящее изобретение также предлагает способ уменьшения запаха, такого как запах выделений организма, например, запах мочи или крови. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, предлагается способ регулирования запаха, включающий изготовление модифицированного беленого сульфатного волокна согласно настоящему изобретению и нанесение ароматизирующего вещества на беленое сульфатное волокно таким образом, что содержащееся в атмосфере количество ароматизирующего вещества уменьшается по сравнению с содержащимся в атмосфере количеством ароматизирующего вещества после нанесения эквивалентного количества ароматизирующего вещества на эквивалентную массу стандартного сульфатного волокна. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, предлагается способ регулирования запаха, включающий ингибирование бактериального образования запаха. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, предлагается способ регулирования запаха, включающий абсорбцию ароматизирующих веществ, таких как азотистые ароматизирующие вещества, на модифицированном сульфатном волокне. При использовании в настоящем документе термин «азотистые ароматизирующие вещества» следует понимать как означающий ароматизирующие вещества, в молекулах которых содержится, по меньшей мере, один атом азота.

Согласно, по меньшей мере, одному варианту осуществления, способ уменьшения запаха включает изготовление модифицированного целлюлозного волокна согласно настоящему изобретению и нанесение ароматизирующего вещества, такого как азотистое соединение, например, аммиак, или микроорганизмов, которые способны производить азотистое соединение, на модифицированное сульфатное волокно. Согласно некоторым вариантам осуществления, способ дополнительно включает изготовление распушенной целлюлозы из модифицированного целлюлозного волокна перед нанесением ароматизирующего вещества на модифицированное сульфатное волокно. Согласно некоторым вариантам осуществления, ароматизирующее вещество содержит бактерии, по меньшей мере, одного вида, которые способны производить азотистые соединения. Согласно некоторым вариантам осуществления, ароматизирующее вещество содержит азотистые соединения, такие как аммиак.

Согласно некоторым вариантам осуществления, способ уменьшения запаха дополнительно включает абсорбцию аммиака на модифицированном целлюлозном волокне. Согласно некоторым вариантам осуществления, способ уменьшения запаха дополнительно включает ингибирование бактериального производства аммиака. Согласно некоторым вариантам осуществления, способ ингибирования бактериального производства аммиака включает ингибирование роста бактерий, Согласно некоторым вариантам осуществления, способ ингибирования бактериального производства аммиака включает ингибирование бактериального синтеза мочевины.

Согласно некоторым вариантам осуществления, способ уменьшения запаха включает объединение модифицированного целлюлозного волокна и, по меньшей мере, еще одного средства для уменьшения запаха и последующее нанесение ароматизирующего вещества на модифицированное целлюлозное волокно объединенного со средством для уменьшения запаха.

Примерные регулирующие запах вещества являются известными в технике и включают, например, уменьшающие запах вещества, маскирующие запах вещества, биоциды, ферменты и ингибиторы уреазы. Например, модифицированное целлюлозное волокно можно объединять, по меньшей мере, с одним регулирующим запах веществом, в качестве которого выбирают цеолиты, активированный уголь, диатомовая земля, циклодекстрины, глина, хелатообразующие вещества, такие как вещества, содержащие ионы металлов, такие как ионы меди, серебра или цинка, ионообменные смолы, противобактериальные или противомикробные полимеры и/или ароматизаторы.

Согласно некоторым вариантам осуществления, с модифицированным целлюлозным волокном объединяется, по меньшей мере, один суперабсорбирующий полимер (SAP). Согласно некоторым вариантам осуществления, SAP может представлять собой регулирующее запах вещество. Примеры SAP, которые можно использовать в соответствии с настоящим изобретением, включают, но не ограничиваются этим, Hysorb™, который продает компания BASF, Aqua Keep®, который продает компания Sumitomo, и FAVOR®, который продает компания Evonik.

II. Сульфатные волокна

В настоящем документе упоминаются «стандартные, «обычные» или «традиционные», сульфатные волокна, сульфатные беленые волокна, сульфатная целлюлоза или сульфатная беленая целлюлоза. Такие волокна или целлюлоза часто описываются как исходная точка для определения улучшенных свойств материалов согласно настоящему изобретению. При использовании в настоящем документе эти термины являются взаимозаменяемыми и означают волокна или целлюлозу, которые являются идентичными по составу и обрабатываются аналогичным образом по сравнению с заданными волокнами или целлюлозой без осуществления какого-либо окисления, в том числе отдельно или перед одной или несколькими процедурами обработки щелочью или кислотой (т. е. обрабатываются стандартным или традиционным образом). При использовании в настоящем документе термин «модифицированное» означает волокно, которое подвергается окислительной обработке, в том числе отдельно или перед одной или несколькими процедурами обработки щелочью или кислотой.

Физические характеристики (например, длина волокна и вязкость) модифицированного целлюлозного волокна, которые упоминаются в настоящем описании, измеряются в соответствии с протоколами, представленными в разделе «Примеры».

Настоящее изобретение предлагает сульфатное волокно, имеющее низкую и сверхнизкую вязкость. Если не определяется другое условие, термин «вязкость» при использовании в настоящем документе означает измеренную капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора согласно процедуре TAPPI T230-om99, как представлено в протоколах. Модифицированное сульфатное волокно согласно настоящему изобретению проявляет уникальные характеристики, которые представляют собой показатели осуществленных химических модификаций волокна. Более конкретно, волокно согласно настоящему изобретению проявляет характеристики, которые аналогичны характеристикам стандартного сульфатного волокна, таким как длина и степень помола, но также оно проявляет некоторые весьма отличные характеристики, которые определяет увеличение числа функциональных групп, которые содержатся в модифицированном волокне. Это модифицированное волокно проявляет уникальные характеристики, когда оно подвергается вышеупомянутому исследованию методом TAPPI для измерения вязкости. В частности, в вышеупомянутом исследовании методом TAPPI на волокно воздействует щелочное вещество в качестве части метода исследования. Воздействие щелочи на модифицированное волокно, как описано выше, заставляет модифицированное волокно гидролизоваться иным путем, чем стандартное сульфатное волокно, и, таким образом, измеренная вязкость, как правило, оказывается ниже, чем вязкость стандартного сульфатного волокна. Соответственно, специалист в данной области техники должен понимать, что на измеряемые значения вязкости может повлиять способ измерения вязкости. Для целей настоящего изобретения значения вязкости, которые упоминаются в настоящем документе как измеренные вышеупомянутым методом TAPPI, представляют собой вязкость сульфатного волокна, используемую для вычисления степени полимеризации волокна.

Если не определяется другое условие, термин «степень полимеризации» при использовании в настоящем документе означает среднемассовую степень полимеризации (DPw), вычисленную по результатам измерения капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора согласно методу TAPPI T230-om99. См., например, материалы «Конференция Cellucon по химии и обработке древесных и растительных волокнистых материалов», 1994 г., протокол исследования 8, с. 155, под ред. J. F. Kennedy и др., издательство Woodhead Publishing Ltd., Abington Hall, Abinton, Кембридж, CBI 6AH, Англия. Термином «низкая степень полимеризации» обозначается степень полимеризации, составляющая от приблизительно 1160 до приблизительно 1860, или вязкость, составляющая от приблизительно 7 до приблизительно 13 мПа⋅с. Термином «имеющие сверхнизкую степень полимеризации волокна» обозначаются волокна, у которых степень полимеризации составляет от приблизительно 350 до приблизительно 1160, или вязкость составляет от приблизительно 3 до приблизительно 7 мПа⋅с.

Не намереваясь ограничиваться теорией, авторы считают, что волокно согласно настоящему изобретению характеризует искусственная степень полимеризации, когда степень полимеризации вычисляется по результатам измерения вязкости с помощью CED согласно методу TAPPI T230-om99. В частности, авторы считают, что каталитическая окислительная обработка волокна согласно настоящему изобретению не разрушает целлюлозу в такой степени, которую показывает измеренная степень полимеризации, но вместо этого в значительной степени проявляется эффект раскрытия связей и введения заместителей, которые делают целлюлозу более реакционноспособной, и целлюлозная цепь не разрушается. Кроме того, авторы считают, что исследование вязкости с помощью CED методом TAPPI T230-om99, которое начинается с добавления щелочи, производит эффект разрыва целлюлозной цепи в новых реакционных центрах, и в результате этого получается целлюлозный полимер, который имеет значительно большее число коротких сегментов, чем присутствовали в волокне в состоянии перед исследованием. Это подтверждается тем, что длина волокна не изменяется в значительной степени в процессе изготовления.

Согласно некоторым вариантам осуществления, модифицированное целлюлозное волокно имеет степень полимеризации, составляющую от приблизительно 350 до приблизительно 1860. Согласно некоторым вариантам осуществления, степень полимеризации составляет от приблизительно 710 до приблизительно 1860. Согласно некоторым вариантам осуществления, степень полимеризации составляет от приблизительно 350 до приблизительно 910. Согласно некоторым вариантам осуществления, степень полимеризации составляет от приблизительно 350 до приблизительно 1160. Согласно некоторым вариантам осуществления, степень полимеризации составляет от приблизительно 1160 до приблизительно 1860. Согласно некоторым вариантам осуществления, степень полимеризации составляет менее чем 1860, менее чем 1550, менее чем 1300, менее чем 820 или менее чем 600.

Согласно некоторым вариантам осуществления, модифицированное целлюлозное волокно имеет вязкость, составляющую от приблизительно 3,0 мПа⋅с до приблизительно 13 мПа⋅с. Согласно некоторым вариантам осуществления, вязкость составляет от приблизительно 4,5 мПа⋅с до приблизительно 13 мПа⋅с. Согласно некоторым вариантам осуществления, вязкость составляет от приблизительно 3,0 мПа⋅с до приблизительно 5,5 мПа⋅с. Согласно некоторым вариантам осуществления, вязкость составляет от приблизительно 3,0 мПа⋅с до приблизительно 7 мПа⋅с. Согласно некоторым вариантам осуществления, вязкость составляет от приблизительно 7 мПа⋅с до приблизительно 13 мПа⋅с. Согласно некоторым вариантам осуществления, вязкость составляет менее чем 13 мПа⋅с, менее чем 10 мПа⋅с, менее чем 8 мПа⋅с, менее чем 5 мПа⋅с или менее чем 4 мПа⋅с.

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, модифицированное сульфатное волокно сохраняет свою степень помола в течение процесса отбеливания. Согласно некоторым вариантам осуществления, модифицированное целлюлозное волокно имеет «степень помола», составляющую, по меньшей мере, приблизительно 690 мл, например, по меньшей мере, приблизительно 700 мл, или приблизительно 710 мл, или приблизительно 720 мл или приблизительно 730 мл.

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, модифицированное сульфатное волокно Согласно некоторым вариантам осуществления, модифицированное сульфатное волокно сохраняет свою длину волокна в течение процесса отбеливания.

Согласно некоторым вариантам осуществления, когда модифицированное целлюлозное волокно представляет собой хвойное волокно, модифицированное целлюлозное волокно имеет среднюю длину волокна, которая измеряется в соответствии с протокол исследования 12, как описано ниже в разделе «Примеры», и которая составляет приблизительно 2 мм или более. Согласно некоторым вариантам осуществления, средняя длина волокна составляет не более чем приблизительно 3,7 мм. Согласно некоторым вариантам осуществления, 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. Согласно некоторым вариантам осуществления, средняя длина волокна составляет от приблизительно 2 мм до приблизительно 3,7 мм или от приблизительно 2,2 мм до приблизительно 3,7 мм.

Согласно некоторым вариантам осуществления, когда модифицированное целлюлозное волокно представляет собой лиственное волокно, модифицированное целлюлозное волокно имеет среднюю длину волокна, составляющую от приблизительно 0,75 до приблизительно 1,25 мм. Например, средняя длина волокна может составлять, по меньшей мере, приблизительно 0,85 мм, в том числе приблизительно 0,95 мм, или приблизительно 1,05 мм, или приблизительно 1,15 мм.

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, модифицированное сульфатное волокно имеет белизну, эквивалентную белизне стандартного сульфатного волокна. Согласно некоторым вариантам осуществления, модифицированное целлюлозное волокно имеет белизну, составляющую, по меньшей мере, 85, 86, 87, 88, 89 или 90 по стандарту ISO. Согласно некоторым вариантам осуществления, белизна составляет не более чем приблизительно 92. Согласно некоторым вариантам осуществления, белизна составляет от приблизительно 85 до приблизительно 92, или от приблизительно 86 до приблизительно 90, или от приблизительно 87 до приблизительно 90, или от приблизительно 88 до приблизительно 90.

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, модифицированное целлюлозное волокно является более пригодным к сжатию и/или тиснению, чем стандартное сульфатное волокно. Согласно некоторым вариантам осуществления, модифицированное целлюлозное волокно можно использовать, чтобы изготавливать структуры, которые имеют меньшую толщину и/или более высокую плотность, чем структуры, изготовленные с использованием эквивалентных количеств стандартного сульфатного волокна.

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, модифицированное целлюлозное волокно можно сжимать до плотности, составляющей, 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. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, модифицированное целлюлозное волокно можно сжимать до плотности, составляющей от приблизительно 0,21 до приблизительно 0,24 г/см³. Согласно, по меньшей мере, одному варианту осуществления, модифицированное целлюлозное волокно настоящего изобретения при манометрическом давлении сжатия, составляющем 20 фунтов на квадратный дюйм (0,1379 МПа), имеет плотность, составляющую от приблизительно 0,21 до приблизительно 0,24 г/см³.

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, модифицированное целлюлозное волокно при манометрическом давлении сжатия, составляющем приблизительно 5 фунтов на квадратный дюйм (0,03447 МПа), имеет плотность, составляющую от приблизительно 0,110 до приблизительно 0,114 г/см³. Например, модифицированное целлюлозное волокно согласно настоящему изобретению при манометрическом давлении сжатия, составляющем приблизительно 5 фунтов на квадратный дюйм (0,03447 МПа), может иметь плотность, составляющую, 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.

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, модифицированное целлюлозное волокно при манометрическом давлении сжатия, составляющем приблизительно 10 фунтов на квадратный дюйм (0,06895 МПа), имеет плотность составляющую от приблизительно 0,130 до приблизительно 0,155 г/см³. Например, модифицированное целлюлозное волокно согласно настоящему изобретению при манометрическом давлении сжатия, составляющем приблизительно 10 фунтов на квадратный дюйм (0,06895 МПа), может иметь плотность, составляющую, 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.

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, модифицированное целлюлозное волокно можно сжимать до плотности, составляющей, по меньшей мере, приблизительно на 8% более чем плотность стандартного сульфатного волокна. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, модифицированное целлюлозное волокно иметь плотность, которая превышает плотность стандартного сульфатного волокна, и соответствующая разность составляет от приблизительно 8% до приблизительно 16%, например, от приблизительно 10% до приблизительно 16%, или от приблизительно 12% до приблизительно 16%, или от приблизительно 13% до приблизительно 16%, или от приблизительно 14% до приблизительно 16%, или от приблизительно 15% до приблизительно 16%.

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, модифицированное сульфатное волокно имеет повышенное содержание карбоксильных групп по отношению к стандартному сульфатному волокну.

Согласно некоторым вариантам осуществления, модифицированное целлюлозное волокно имеет содержание карбоксильных групп, составляющее от приблизительно 2 мэкв/100 г до приблизительно 9 мэкв/100 г. Согласно некоторым вариантам осуществления, содержание карбоксильных групп составляет от приблизительно 3 мэкв/100 г до приблизительно 8 мэкв/100 г. Согласно некоторым вариантам осуществления, содержание карбоксильных групп составляет приблизительно 4 мэкв/100 г. Согласно некоторым вариантам осуществления, 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.

Модифицированное сульфатное волокно согласно настоящему изобретению имеет повышенное содержание альдегидных групп по отношению к стандартному беленому сульфатному волокну. Согласно некоторым вариантам осуществления, модифицированное сульфатное волокно имеет содержание альдегидных групп, составляющее от приблизительно 1 мэкв/100 г до приблизительно 9 мэкв/100 г. Согласно некоторым вариантам осуществления, содержание альдегидных групп 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/100 г, или, по меньшей мере, приблизительно 6,5 мэкв, или, по меньшей мере, приблизительно 7,0 мэкв.

Согласно некоторым вариантам осуществления, модифицированное целлюлозное волокно имеет соотношение суммарного содержания альдегидных групп и содержания карбоксильных групп, составляющее более чем приблизительно 0,3, в том числе более чем приблизительно 0,5, в том числе более чем приблизительно 1, в том числе более чем приблизительно 1,4. согласно некоторым вариантам осуществления, соотношение суммарного содержания альдегидных групп и содержания карбоксильных групп составляет от приблизительно 0,3 до приблизительно 1,5. Согласно некоторым вариантам осуществления, данное соотношение составляет от приблизительно 0,3 до приблизительно 0,5. Согласно некоторым вариантам осуществления, данное соотношение составляет от приблизительно 0,5 до приблизительно 1. Согласно некоторым вариантам осуществления, данное соотношение составляет от приблизительно 1 до приблизительно 1,5.

Согласно некоторым вариантам осуществления, модифицированное сульфатное волокно имеет более высокий индекс изгиба и извитости, чем стандартное сульфатное волокно. Модифицированное сульфатное волокно согласно настоящему изобретению имеет индекс изгиба в интервале от приблизительно 1,3 до приблизительно 2,3. Например, индекс изгиба может находиться в интервале от приблизительно 1,5 до приблизительно 2,3, или от приблизительно 1,7 до приблизительно 2,3 или от приблизительно 1,8 до приблизительно 2,3, или от приблизительно 2,0 до приблизительно 2,3. Модифицированное сульфатное волокно согласно настоящему изобретению может иметь взвешенный по длине индекс извитости, составляющий от приблизительно 0,11 до приблизительно 0,23, в том числе от приблизительно 0,15 до приблизительно 0,2.

Согласно некоторым вариантам осуществления, индекс кристалличности модифицированного сульфатного волокна уменьшается, и это уменьшение составляет от приблизительно 5% до приблизительно 20%, например, от приблизительно 10% до приблизительно 20%, или от приблизительно 15% до приблизительно 20% по отношению к индексу кристалличности стандартного сульфатного волокна.

Согласно некоторым вариантам осуществления, модифицированная целлюлоза согласно настоящему изобретению имеет значение R10, составляющее от приблизительно 65% до приблизительно 85%, например, от приблизительно 70% до приблизительно 85%, или от приблизительно 75% до приблизительно 85%. Согласно некоторым вариантам осуществления, модифицированное волокно согласно настоящему изобретению имеет значение R18, составляющее от приблизительно 75% до приблизительно 90%, например, от приблизительно 80% до приблизительно 90%, например, от приблизительно 80% до приблизительно 87%. Значения R18 и R10 описаны в методе TAPPI 235. Значение R10 представляет собой содержание остаточного нерастворенного материала, который остается после экстракции целлюлозы раствором, содержащим 10 мас. % щелочи, и значение R18 представляет собой содержание остаточного нерастворенного материала, который остается после экстракции целлюлозы раствором, содержащим 18 мас. % щелочи. Как правило, в 10% щелочном растворе гемицеллюлоза и имеющая химически разрушенную короткую цепь целлюлоза растворяются и выводятся в растворе. С другой стороны, как правило, в 18% щелочном растворе растворяется и удаляется только гемицеллюлоза. Таким образом, разность между значением R10 и значением R18 (R = R18 - R10) представляет собой количество химически разрушенных коротких цепей целлюлозы, которые присутствуют в образце целлюлозы.

На основании одного или нескольких вышеупомянутых свойств, таких как индекс изгиба и извитости волокна, повышении содержания функциональных групп и степени кристалличности модифицированного сульфатного волокна специалист в данной области техники может предполагать, что модифицированное сульфатное волокно согласно настоящему изобретению будет иметь определенные характеристики, которыми не обладает стандартное сульфатное волокно. Например, авторы считают, что сульфатное волокно согласно настоящему изобретению может быть более гибким, чем стандартное сульфатное волокно, а также может растягиваться и/или сгибаться и/или проявлять упругость и/или увеличение капиллярность. Кроме того, не намереваясь ограничиваться теорией, авторы предполагают, что модифицированное сульфатное волокно может создавать физическую структуру, например, в распушенной целлюлозе, которая будет вызывать переплетение волокон и образование связей между волокнами, или переплетение материалов, прикрепленных к целлюлозе, таким образом, что эти материалы будут занимать относительно фиксированное пространственное положение в объеме целлюлозы, что задерживает их диспергирование. Кроме того, предполагается, по меньшей мере, вследствие уменьшенной кристалличности по отношению к стандартному сульфатному волокну, что модифицированное сульфатное волокно согласно настоящему изобретению будет мягче, чем стандартное сульфатное волокно, что повышает его применимость в изготовлении абсорбирующих изделий, например, таких как подгузники и перевязочные материалы.

Согласно некоторым вариантам осуществления, модифицированное целлюлозное волокно имеет растворимость в щелочи S10, составляющую от приблизительно 16% до приблизительно 30%, или от приблизительно 14% до приблизительно 16%. Согласно некоторым вариантам осуществления, модифицированное целлюлозное волокно имеет растворимость в щелочи S18, составляющую от приблизительно 14% до приблизительно 22%, или от приблизительно 14% до приблизительно 16%. Согласно некоторым вариантам осуществления, модифицированное целлюлозное волокно имеет ΔR (разность между значениями S10 и S18), составляющую приблизительно 2,9 или более. Согласно некоторым вариантам осуществления, разность ΔR составляет приблизительно 6,0 или более.

Согласно некоторым вариантам осуществления, модифицированное целлюлозное прочность волокна, мерой которой является разрывная длина во влажном состоянии при нулевом расстоянии между зажимами, составляет от приблизительно 4 км до приблизительно 10 км, например, от приблизительно 5 км до приблизительно 8 км. Согласно некоторым вариантам осуществления, прочность волокна составляет, по меньшей мере, приблизительно 4 км, приблизительно 5 км, приблизительно 6 км, приблизительно 7 км, или приблизительно 8 км. Согласно некоторым вариантам осуществления, прочность волокна составляет от приблизительно 5 км до приблизительно 7 км, или от приблизительно 6 км до приблизительно 7 км.

Согласно некоторым вариантам осуществления, модифицированное сульфатное волокно имеет свойства ограничения запаха. Согласно некоторым вариантам осуществления, модифицированное сульфатное волокно способно уменьшать запах выделений организма, таких как моча или менструальная кровь. Согласно некоторым вариантам осуществления модифицированное сульфатное волокно абсорбирует аммиак. Согласно некоторым вариантам осуществления, модифицированное сульфатное волокно ингибирует образование запаха бактериями, например, согласно некоторым вариантам осуществления, модифицированное сульфатное волокно ингибирует бактериальное производство аммиака.

Согласно, по меньшей мере, одному варианту осуществления, модифицированное сульфатное волокно способно абсорбировать ароматизирующие вещества, такие как азотсодержащие ароматизирующие вещества, например, аммиак.

При использовании в настоящем документе термин «производящий запах» следует понимать как означающий химический материал, который имеет запах или аромат, или который способен взаимодействовать с обонятельными рецепторами, или этим термином обозначающий микроорганизмы, такие как бактерии, которые способны образовывать соединения, которые производят запах или аромат, например, бактерии, которыми производится мочевина.

Согласно некоторым вариантам осуществления, модифицированное сульфатное волокно сокращает концентрацию аммиака в атмосфере более чем стандартное беленое сульфатное волокно сокращает концентрацию аммиака в атмосфере. Например, модифицированное сульфатное волокно может сокращать концентрацию аммиака в атмосфере посредством абсорбции, по меньшей мере, части образца аммиака, нанесенного на модифицированное сульфатное волокно, или посредством ингибирования бактериального производства аммиака. Согласно, по меньшей мере, одному варианту осуществления, модифицированное сульфатное волокно абсорбирует аммиак и ингибирует бактериальное производство аммиака.

Согласно некоторым вариантам осуществления, модифицированное сульфатное волокно уменьшает концентрацию аммиака в атмосфере, по меньшей мере, приблизительно на 40% более чем стандартное сульфатное волокно, например, по меньшей мере, приблизительно на 50% более, или приблизительно 60% более, или приблизительно 70% более, или приблизительно на 75% более, или приблизительно на 80% более, или приблизительно на 90% более чем стандартное сульфатное волокно.

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, модифицированное сульфатное волокно после нанесения 0,12 г раствора 50% гидроксида аммония на приблизительно 9 г модифицированной целлюлозы и инкубирования в течение 45 минут уменьшает концентрацию аммиака в атмосфере в объеме 1,6 л до менее чем 150 частей на миллион, например, менее чем приблизительно 125 частей на миллион, например, менее чем приблизительно 100 частей на миллион, например, менее чем приблизительно 75 частей на миллион, например, менее чем приблизительно 50 частей на миллион.

Согласно некоторым вариантам осуществления, модифицированное сульфатное волокно абсорбирует от приблизительно 5 до приблизительно 10 частей на миллион аммиака на грамм волокна. Например, модифицированная целлюлоза может абсорбировать от приблизительно 6 до приблизительно 10 частей на миллион, или от приблизительно 7 до приблизительно 10 частей на миллион, или от приблизительно 8 до приблизительно 10 частей на миллион аммиака на грамм волокна.

Согласно некоторым вариантам осуществления, модифицированное сульфатное волокно одновременно имеет улучшенные свойства ограничения запаха и улучшенную белизну по сравнению со стандартным сульфатным волокном. Согласно, по меньшей мере, одному варианту осуществления, модифицированное целлюлозное волокно имеет белизну, составляющую от приблизительно 85 до приблизительно 92, и способность уменьшения запаха. Например, модифицированная целлюлоза можно иметь белизну, составляющую от приблизительно 85 до приблизительно 92, и абсорбирует от приблизительно 5 до приблизительно 10 частей на миллион аммиака в расчете на 1 г волокна.

Согласно некоторым вариантам осуществления, модифицированное целлюлозное волокно имеет результат исследования цитотоксичности выделения минимальной поддерживающей среды согласно стандарту ISO 10993-5, составляющий менее чем 2 по шкале от 0 до 4 баллов. Например, цитотоксичность может составлять менее чем приблизительно 1,5 или менее чем приблизительно 1.

Известно, что окисленная целлюлоза, в частности, целлюлоза, в которой содержатся альдегидные и/или карбоксильные группы, проявляет противовирусную и/или противомикробную активность. См., например, Song и др., «Новая противовирусная активность диальдегидкрахмала», Electronic J. Biotech., 2009 г., т. 12, № 2; патент США №, 7019191 (Looney и др.). Например, альдегидные группы в диальдегидкрахмале, как известно, обеспечивают противовирусную активность, и окисленная целлюлоза и окисленная регенерированная целлюлоза, например, содержащая карбоксильные группы, часто используется в средствах для лечения ран, в частности, благодаря своим бактерицидным и кровоостанавливающим свойствам. Соответственно, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, целлюлозные волокна могут проявлять противовирусную и/или противомикробную активность. Согласно, по меньшей мере, одному варианту осуществления, модифицированное целлюлозное волокно проявляет противобактериальную активность. Согласно некоторым вариантам осуществления, модифицированное целлюлозное волокно проявляет противовирусную активность.

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, модифицированное сульфатное волокно имеет выровненную степень полимеризации, составляющую менее чем 200, в том числе менее чем приблизительно 100, или менее чем приблизительно 80, или менее чем приблизительно 75, или менее чем приблизительно 50 или не более чем приблизительно 48. Выровненная степень полимеризации может быть измерена способами способы известный в технике, например, способами, описанными в статье Battista, и др., «Выровненная степень полимеризации», секция химии целлюлозы, Симпозиум по разложению целлюлозы и производных целлюлозы, 127 собрание, Американское химическое общество (ACS), Цинциннати (штат Огайо, США), март-апрель 1955 г.

Согласно некоторым вариантам осуществления модифицированное сульфатное волокно имеет перманганатное число, составляющее менее чем приблизительно 2. Например, модифицированное сульфатное волокно может иметь перманганатное число, составляющее менее чем приблизительно 1,9. Согласно некоторым вариантам осуществления модифицированное сульфатное волокно имеет перманганатное число, составляющее от приблизительно 0,1 до приблизительно 1, в том числе от приблизительно 0,1 до приблизительно 0,9, в том числе от приблизительно 0,1 до приблизительно 0,8, например, от приблизительно 0,1 до приблизительно 0,7, например, от приблизительно 0,1 до приблизительно 0,6, в том числе от приблизительно 0,1 до приблизительно 0,5, или от приблизительно 0,2 до приблизительно 0,5.

Согласно некоторым вариантам осуществления, модифицированное сульфатное волокно представляет собой сульфатное волокно, подвергнутое отбеливанию в многостадийном процессе, в котором после стадии окисления осуществляется, по меньшей мере, одна стадия отбеливания. Согласно таким вариантам осуществления, модифицированное волокно после, по меньшей мере, одной стадии отбеливания имеет «перманганатное число», измеренное согласно прикладному методу TAPPI UM 25 и составляющее от приблизительно 0,2 до приблизительно 1,2. Например, перманганатное число может находиться в интервале от приблизительно 0,4 до приблизительно 1,2, или от приблизительно 0,6 до приблизительно 1,2, или от приблизительно 0,8 до приблизительно 1,2, или от приблизительно 1,0 до приблизительно 1,2.

Согласно некоторым вариантам осуществления, модифицированное целлюлозное волокно имеет медное число, составляющее более чем приблизительно 2. Согласно некоторым вариантам осуществления, медное число составляет более чем 2,0. Согласно некоторым вариантам осуществления, медное число составляет более чем приблизительно 2,5. Например, медное число может составлять более чем приблизительно 3. Согласно некоторым вариантам осуществления, медное число составляет от приблизительно 2,5 до приблизительно 5,5, в том числе от приблизительно 3 до приблизительно 5,5, например, от приблизительно 3 до приблизительно 5,2.

Согласно, по меньшей мере, одному варианту осуществления, содержание гемицеллюлозы в модифицированном сульфатном волокне является практически таким же, как в стандартном небеленом сульфатном волокне. Например, содержание гемицеллюлозы в хвойном сульфатном волокне может находиться в интервале от приблизительно 16% до приблизительно 18%. Например, содержание гемицеллюлозы в лиственном сульфатном волокне может находиться в интервале от приблизительно 18% до приблизительно 25%.

III. Последующая обработка - гидролиз в кислой/щелочной среде

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, модифицированное сульфатное волокно является подходящим, чтобы изготавливать производные целлюлозы, например, чтобы изготавливать имеющие пониженную вязкость простые эфиры целлюлозы, сложные эфиры целлюлозы, а также микрокристаллическую целлюлозу. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, модифицированное сульфатное волокно представляет собой гидролизованное модифицированное сульфатное волокно. При использовании в настоящем документе термин «гидролизованное модифицированное сульфатное волокно», «гидролизованное сульфатное волокно» и аналогичные термины следует понимать как означающие волокно, которое было подвергнуто гидролизу в процессе любой обработки в кислой или щелочной среде, в которой, насколько это известно, деполимеризуется целлюлозная цепь. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, сульфатное волокно подвергается дополнительной обработке для снижения его вязкости и/или степени полимеризации. Например, сульфатное волокно согласно настоящему изобретению можно обрабатывать кислотой или основанием.

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, предлагается способ обработки сульфатного волокна, включающий отбеливание сульфатного волокна согласно настоящему изобретению, а затем гидролиз беленого сульфатного волокна. Гидролиз можно осуществлять любым способом, известным обычным специалистам в данной области техники. Согласно некоторым вариантам осуществления, беленое сульфатное волокно подвергается гидролизу, по меньшей мере, одной кислотой. Согласно некоторым вариантам осуществления, беленое сульфатное волокно подвергается гидролизу кислотой, в качестве которой выбираются серная кислота, хлористоводородная кислота и другие минеральные кислоты.

Настоящее изобретение также предлагает способ изготовления простых эфиров целлюлозы согласно некоторым вариантам осуществления, причем данный способ изготовления простые эфиры целлюлозы включает отбеливание сульфатного волокна в соответствии с настоящим изобретением, обработку беленого сульфатного волокна, по меньшей мере, одним щелочным веществом, таким как гидроксид натрия, и введение волокон в реакцию, по меньшей мере, с одним образующим простой эфир веществом.

Настоящее изобретение также предлагает способы изготовления сложных эфиров целлюлозы. Согласно некоторым вариантам осуществления, способ изготовления сложных эфиров целлюлозы включает отбеливание сульфатного волокна в соответствии с настоящим изобретением, обработку беленого сульфатного волокна катализатором, таким как серная кислота, последующую обработку волокна, по меньшей мере, одним веществом, представляющим собой уксусный ангидрид или уксусную кислоту. Согласно альтернативному варианту осуществления, способ изготовления ацетатов целлюлозы включает отбеливание сульфатного волокна в соответствии с настоящим изобретением, гидролиз беленого сульфатного волокна серной кислотой и обработку гидролизованного сульфатного волокна, по меньшей мере, одним веществом, представляющим собой уксусный ангидрид или уксусную кислоту.

Настоящее изобретение также предлагает способы изготовления микрокристаллической целлюлозы. Согласно некоторым вариантам осуществления, способ изготовления микрокристаллической целлюлозы включает изготовление беленого сульфатного волокна согласно настоящему изобретению, гидролиз беленого сульфатного волокна, по меньшей мере, одной кислотой до достижения желательной степени полимеризации или в условиях приближения к выровненной степени полимеризации. Согласно следующему варианту осуществления, гидролизованное беленое сульфатное волокно подвергается механической обработке, в которой производится, например, помол, измельчение или сдвиг. Способы механической обработки гидролизованных сульфатных волокон в изготовлении микрокристаллической целлюлозы являются известными специалистам в данной области техники и могут обеспечивать желательные размеры частиц. Другие параметры и условия изготовления микрокристаллической целлюлозы также являются известными, и их описывают, например, патенты США № 2978446 и № 5346589.

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, модифицированное сульфатное волокно подвергают дополнительной обработке, используя каустическое вещество или щелочное вещество, чтобы уменьшать вязкость и/или степень полимеризации волокна. Щелочная обработка при значении pH, составляющем более чем приблизительно 9, заставляет диальдегиды реагировать и претерпевать бета-гидроксильное элиминирование. Это дополнительно модифицированное волокно, которое подвергается обработке щелочным веществом, может также оказаться пригодным для использования в изготовлении тонкой бумаги, полотенец и других абсорбирующих изделий, а также в изготовления производных целлюлозы. В более традиционном производстве бумаги повышающие прочность вещества часто добавляются в волокнистую суспензию, чтобы модифицировать физические свойства конечных изделий. Это модифицированное щелочью волокно можно использовать, чтобы заменять некоторые или все регулирующие прочность вещества, используемые в изготовлении тонкой бумаги и полотенец.

Как описано выше, существуют три типа волокнистых изделий, которые можно изготавливать, осуществляя процессы, описанные в настоящем документе. Первый тип представляет собой волокно, которое подвергается обработке посредством каталитического окисления, причем данное волокно практически невозможно отличить от его традиционного аналога (когда рассматриваются, по меньшей мере, физические характеристики и свойства производства бумаги), и все же в нем содержатся связанные с ним функциональные группы, которые придают ему одно или несколько из его свойств, включая ограничение запаха, пригодность к сжатию, низкую и сверхнизкую степень полимеризации, и/или способность превращаться «на месте» в имеющее низкую степень полимеризации/низкую вязкость волокно в условиях гидролиза в щелочной или кислой среде, таких как условия изготовления производных целлюлозы, например, изготовления простых эфиров или ацетатов. Физические характеристики и свойства производство бумаги из волокна данного типа делают его соответствующим для использования в типичном производстве бумаги и изготовлении абсорбирующих изделий. С другой стороны, увеличение содержания функциональных групп, например, альдегидных и карбоксильных групп, а также свойства, связанные с данными функциональными группами, делают это волокно более желательным и более универсальным, чем стандартное сульфатное волокно.

Второй тип волокна представляет собой волокно, которое было подвергнуто каталитическому окислению, а затем было обработано каустическим или щелочным вещество. Щелочное вещество заставляет волокно разрушаться в точках карбонильных функциональных групп, которые были введены в течение окислительного процесса. Это волокно имеет иные физические характеристики и свойства производства бумаги по сравнению с волокном, которое было подвергнуто только окислению, но оно может проявлять такую же или аналогичную степень полимеризации в результате исследования, используемого для измерения вязкости и, следовательно, степени полимеризации, когда на волокно воздействует щелочное вещество. Для специалиста в данной области техники является очевидным, что различные щелочные вещества и уровни их содержания могут обеспечивать различные степени полимеризации.

Третий тип волокна представляет собой волокно, которое было подвергнуто каталитическому окислению, а затем обработано на стадии кислотного гидролиза. В результате кислотного гидролиза происходит разложение волокна, возможно до уровней, которым соответствует его выровненная степень полимеризации.

IV. Изделия, изготовленные из сульфатных волокон

Настоящее изобретение предлагает изделия, изготовленные из модифицированного сульфатного волокна, которое описано в настоящем документе. Согласно некоторым вариантам осуществления, изделия, как правило, представляют собой изделия, изготовленные из стандартного сульфатного волокна. Согласно другим вариантам осуществления, изделия, как правило, представляют собой изделия, изготовленные из хлопкового пуха или сульфитной целлюлозы. Более конкретно, модифицированное волокно согласно настоящему изобретению можно использовать, без дополнительной модификации, в изготовлении абсорбирующих изделий и в качестве исходного материала в изготовлении химических производных, таких как простые эфиры и сложные эфиры. До настоящего времени отсутствовало волокно, которое было бы пригодным для использования вместо имеющей высокое содержание альфа-изомера целлюлозы, такой как хлопковая и сульфитная целлюлоза, а также традиционного сульфатного волокна.

Такие выражения, как «который может заменять хлопковый пух (или сульфитная целлюлоза)» и «взаимозаменяемый с хлопковым пухом (или сульфитной целлюлозой)» и «который можно использовать вместо хлопкового пуха (или сульфитной целлюлозы)» и аналогичные выражения означают лишь, что волокно имеет свойства, подходящие для использования в конечных изделиях, которые обычно изготавливают, используя хлопковый пух (или сульфитную целлюлозу). Данные выражения не предусматриваются для обозначения того, что волокно обязательно имеет все такие же характеристики, как хлопковый пух (или сульфитная целлюлоза).

Согласно некоторым вариантам осуществления, изделия представляют собой абсорбирующие изделия, включая, но не ограничиваясь этим, медицинские устройства, включая средства для лечения ран (например, повязки), детские подгузники и пеленки, изделия для страдающих недержанием взрослых, женские гигиенические изделия, включая, например, гигиенические прокладки и тампоны, пневмоуложенные нетканые изделия, пневмоуложенные композитные изделия, «настольные» протирочные салфетки, платки, полотенца, тонкие бумажные изделия и т. д. Абсорбирующие изделия согласно настоящему изобретению могут быть одноразовыми. Согласно таким вариантам осуществления настоящего изобретения, модифицированное волокно можно использовать в качестве полной или частичной замены беленого лиственного или хвойного волокна, которое, как правило, используется в изготовлении этих изделий.

Согласно некоторым вариантам осуществления, модифицированное целлюлозное волокно присутствует в форме распушенной целлюлозы и имеет один или несколько свойств, которые делают модифицированное целлюлозное волокно более эффективным, чем традиционная распушенная целлюлоза в абсорбирующих изделиях. Более конкретно, модифицированное волокно согласно настоящему изобретению можно иметь улучшенную пригодность к сжатию и улучшенное ограничение запаха, причем оба эти свойства делают его желательным в качестве заместителя для существующего в настоящее время распушенного целлюлозного волокна. Вследствие улучшенной пригодности к сжатию волокна согласно настоящему изобретению, оно является подходящим для использования согласно вариантам осуществления, задачей которых является изготовление более компактных абсорбирующих изделий уменьшенной толщины. Специалист в данной области техники, понимая пригодную к сжатию природу волокна согласно настоящему изобретению, может легко разработать абсорбирующие изделия, в которых можно было бы использовать данное волокно. В качестве примера, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, предлагается сверхтонкое гигиеническое изделие, содержащее модифицированные сульфатные волокна согласно настоящему изобретению. Сверхтонкая распушенная сердцевина, как правило, используется, например, чтобы изготавливать женские гигиенические изделия или детские подгузники. Другие изделия, который можно изготавливать, используя волокно согласно настоящему изобретению, могут представлять собой изделия, для которых требуется абсорбирующая сердцевина или сжатый абсорбирующий слой. В сжатом состоянии волокно согласно настоящему изобретению проявляет нулевую или незначительную потерю абсорбционной способности, но обеспечивает улучшение гибкости.

Модифицированное волокно согласно настоящему изобретению без дополнительной модификации можно также использовать в изготовлении абсорбирующих изделий, включая, но не ограничиваясь этим, тонкую бумагу, полотенца, салфетки и другие бумажные изделия, которые изготавливает традиционная машина для производства бумаги. Традиционные процессы бумажного производства включают изготовление водной суспензии волокон, которые, как правило, осаждаются на формовочную проволоку, и после этого удаляется вода. Увеличение содержания функциональных групп в модифицированных целлюлозных волокнах согласно настоящему изобретению может обеспечивать изделия, имеющие улучшенные характеристики в том случае, когда изделия содержат эти модифицированные волокна. По причинам, которые обсуждаются выше, модифицированное волокно согласно настоящему изобретению может приводить к тому, что изделия, изготовленные из него, проявляют повышенную прочность, что, вероятно, связано с увеличением содержания функциональных групп в волокнах. Модифицированное волокно согласно настоящему изобретению может также способствовать изготовлению изделий, имеющих улучшенную мягкость.

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, модифицированное волокно без дополнительной модификации можно использовать в изготовлении простых эфиров (например, карбоксиметилцеллюлозы) и сложных эфиров целлюлозы, чтобы заменять волокно, имеющее очень высокую степень полимеризации, составляющую от приблизительно 2950 до приблизительно 3980 (т. е. волокно, у которого вязкость 0,5% раствора, измеренная капиллярным методом с использованием CED, составляет от приблизительно 30 мПа⋅с до приблизительно 60 мПа⋅с), и очень высокое процентное содержание целлюлозы (например, 95% или более), такое как волокно, произведенное из хлопкового пуха, и беленое хвойное волокно, изготовленное в процессе сульфитной обработки целлюлозы в кислой среде. Модифицированное волокно согласно настоящему изобретению, которое не было подвергнуто кислотному гидролизу, как правило, подвергается такой обработке путем кислотного гидролиза в процессе изготовления в целях получения простых эфиров или сложных эфиров целлюлозы.

Как описано выше, волокна второго и третьего типов изготавливают в процессах, в которых образуются производные, или осуществляется гидролиз волокон. Эти волокна могут также оказываться пригодными для использования в изготовлении абсорбирующих изделий, абсорбирующих бумажных изделий и производных целлюлозы, включая простые эфиры и сложные эфиры.

V. Гидролизованные кислотой/щелочью изделия

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, предлагается модифицированное сульфатное волокно, которое можно использовать в качестве заменителя хлопкового пуха или сульфитной целлюлозы. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, предлагается модифицированное сульфатное волокно, которое можно использовать в качестве заменителя хлопкового пуха или сульфитной целлюлозы, например, когда производятся простые эфиры целлюлозы, ацетаты целлюлозы и микрокристаллическая целлюлоза.

Не намереваясь ограничиваться теорией, авторы считают, что увеличение содержания альдегидных групп по сравнению с традиционной сульфатной целлюлозой обеспечивает дополнительные активные центры для этерификации и получения конечных продуктов, таких как карбоксиметилцеллюлоза, метилцеллюлоза, гидроксипропилцеллюлоза и т. п., что обеспечивает изготовление волокна, которое можно использовать, чтобы изготавливать как бумагу, так и производные целлюлозы.

Согласно некоторым вариантам осуществления, модифицированное сульфатное волокно имеет химические свойства, которые делают его подходящим, чтобы изготавливать простые эфиры целлюлозы. Таким образом, настоящее изобретение предлагает простые эфиры целлюлозы, произведенные из модифицированного сульфатного волокна, как описано выше. Согласно некоторым вариантам осуществления, в качестве простых эфиров целлюлозы выбираются этилцеллюлоза, метилцеллюлоза, гидроксипропилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, гидроксипропилметилцеллюлоза и гидроксиэтилметилцеллюлоза. Авторы считают, что простые эфиры целлюлозы согласно настоящему изобретению можно использовать в любых приложениях, в которых традиционно используются простые эфиры целлюлозы. В качестве примера, но не в качестве ограничения, простые эфиры целлюлозы согласно настоящему изобретению можно использовать, чтобы изготавливать покрытия, краски, связующие материалы, таблетки с регулируемым высвобождением лекарственных средств и пленки.

Согласно некоторым вариантам осуществления, модифицированное сульфатное волокно имеет химические свойства, которые делают его подходящим, чтобы изготавливать сложные эфиры целлюлозы. Таким образом, настоящее изобретение предлагает сложные эфиры целлюлозы, такие как ацетат целлюлозы, произведенные из модифицированных сульфатных волокон согласно настоящему изобретению. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, предлагается изделие, содержащие ацетат целлюлозы, источником которого является модифицированное сульфатное волокно согласно настоящему изобретению. В качестве примера, но не в качестве ограничения, сложные эфиры целлюлозы согласно настоящему изобретению можно использовать, чтобы изготавливать предметы домашней обстановки, сигареты, краски, абсорбирующие изделия, медицинские устройства и пластмассовые изделия, включая, например, жидкокристаллические и плазменные экраны и ветровые стекла.

Согласно некоторым вариантам осуществления, модифицированное сульфатное волокно имеет химические свойства, которые делают его подходящим для изготовления микрокристаллической целлюлозы. Для изготовления микрокристаллической целлюлозы требуется относительно чистый исходный целлюлозный материал высокой степени очистки. Таким образом, для ее изготовления традиционно и преимущественно используется дорогостоящая сульфитная целлюлоза. Согласно настоящему изобретению, предлагается микрокристаллическая целлюлоза, источником которой является модифицированное сульфатное волокно согласно настоящему изобретению. Таким образом, согласно настоящему изобретению, предлагается экономичный источник целлюлозы для изготовления микрокристаллической целлюлозы. Согласно некоторым вариантам осуществления, источником микрокристаллической целлюлозы является модифицированное сульфатное волокно, имеющее степень полимеризации, которая составляет менее чем приблизительно 100, например, менее чем приблизительно 75 или менее чем приблизительно 50. Согласно некоторым вариантам осуществления, источником микрокристаллической целлюлозы является модифицированное сульфатное волокно, имеющее значение R10, составляющее от приблизительно 65% до приблизительно 85%, например, от приблизительно 70% до приблизительно 85% или от приблизительно 75% до приблизительно 85%, и значение R18, составляющее от приблизительно 75% до приблизительно 90%, например, от приблизительно 80% до приблизительно 90%, например, от приблизительно 80% до приблизительно 87%.

Модифицированная целлюлоза согласно настоящему изобретению может быть использована в любом приложении, в котором традиционно используется микрокристаллическая целлюлоза. В качестве примера, но не в качестве ограничения, модифицированную целлюлозу согласно настоящему изобретению можно использовать, чтобы изготавливать фармацевтические или нутрицевтические изделия, пищевые продукты, косметические средства, бумажные изделия или структурные композитные материалы. Например, модифицированная целлюлоза согласно настоящему изобретению может представлять собой связующий материал, разбавитель, разрыхлитель, смазочный материал, средство для изготовления таблеток, стабилизатор, текстурирующее вещество, заменитель жира, наполнитель, предотвращающее спекание вещество, пенообразующее, эмульгатор, загуститель, разделительное вещество, гелеобразующее вещество, материал-носитель, придающее непрозрачность вещество или модификатор вязкости. Согласно некоторым вариантам осуществления, микрокристаллическая целлюлоза представляет собой коллоид.

VI. Изделия, содержащей гидролизованные кислотой продукты

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, предлагается фармацевтическое изделие, содержащее микрокристаллическую целлюлозу, которое изготавливают, используя модифицированное сульфатное волокно согласно настоящему изобретению, подвергнутое гидролизу. Фармацевтическое изделие может представлять собой любое фармацевтическое изделие, в котором традиционно используется микрокристаллическая целлюлоза. В качестве примера, но не в качестве ограничения, фармацевтическое изделие можно выбирать из таблеток и капсул. Например, микрокристаллическая целлюлоза согласно настоящему изобретению может представлять собой разбавитель, разрыхлитель, связующий материал, добавку для прессования, покрытие и/или смазочный материал. Согласно другим вариантам осуществления настоящего изобретения, предлагается фармацевтическое изделие содержащие, по меньшей мере, одно модифицированное и превращенное в производное сульфатное волокно согласно настоящему изобретению, такое как гидролизованное модифицированное сульфатное волокно.

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, предлагается пищевой продукт, содержащий беленое сульфатное волокно согласно настоящему изобретению, которое было подвергнуто гидролизу. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, предлагается пищевой продукт, содержащий, по меньшей мере, один продукт, источником которого является беленое сульфатное волокно согласно настоящему изобретению. Согласно следующим вариантам осуществления настоящего изобретения, предлагается пищевой продукт, содержащий микрокристаллическую целлюлозу, источником которой являются сульфатные волокна согласно настоящему изобретению. Согласно некоторым вариантам осуществления, в пищевом продукте содержится коллоидная микрокристаллическая целлюлоза, источником которой является сульфатные волокна согласно настоящему изобретению. Пищевой продукт может представлять собой любой пищевой продукт, в котором традиционно используется микрокристаллическая целлюлоза. Примерные категории пищевых продуктов, в которых может использоваться микрокристаллическая целлюлоза, являются хорошо известными обычным специалистам в данной области техники, и их описывает, например, Продовольственный кодекс, например, в таблице 3. Например, микрокристаллическая целлюлоза, источником которой являются химически модифицированные сульфатные волокна согласно настоящему изобретению, может представлять собой препятствующее спеканию вещество, наполнитель, эмульгатор, пенообразующее вещество, стабилизатор, загуститель, гелеобразующее вещество и/или суспендирующее вещество.

Другие изделия, содержащие производные целлюлозы и микрокристаллическую целлюлозу, источником которой являются химически модифицированные сульфатные волокна согласно настоящему изобретению, могут также разрабатывать обычные специалисты в данной области техники. Такие изделия могут присутствовать, например, в косметических и промышленных приложениях.

При использовании в настоящем документе термин «приблизительно» учитывает изменения вследствие экспериментальной ошибки. Все результаты измерений следует понимать как модифицированные словом «приблизительно», независимо от того, присутствует ли это слово «приблизительно», если не определяется другое условие. Таким образом, например, выражение «волокно, имеющее длину 2 мм» следует понимать как означающее «волокно, длина которого составляет приблизительно 2 мм».

Подробное описание одного или нескольких неограничительных вариантов осуществления настоящего изобретения представлено в приведенных ниже примерах. Другие варианты осуществления настоящего изобретения должны быть очевидными для обычных специалистов в данной области техники после ознакомления с настоящим изобретением.

ПРИМЕРЫ

A. Протоколы исследований

1. Растворимость в щелочи (R10, S10, R18, S18) измеряется согласно процедуре TAPPI T235-cm00.

2. Содержание карбоксильных групп измеряется согласно процедуре TAPPI T237-cm98.

3. Содержание альдегидных групп измеряется согласно собственной процедуре ESM 055B компании Econotech Services Ltd,.

4. Медное число измеряется согласно процедуре TAPPI T430-cm99.

5. Содержание карбонильных групп вычисляется на основании медного числа согласно формуле:

Содержание карбонильных групп = (медное число- 0,07)/0,6

(см. статью Biomacromolecules, 2002 г., т. 3, с. 969-975).

6. Вязкость 0,5% раствора измеряется капиллярным методом с использованием CED согласно процедуре TAPPI T230-om99.

7. Характеристическая вязкость измеряется согласно стандарту ASTMD1795 (2007).

8. Степень полимеризации вычисляется на основании вязкости 0,5% раствора, измеренной капиллярным методом с использованием CED согласно формуле:

Среднемассовая степень полимеризации = -449,6 + 598,4⋅ln(вязкость 0,5% раствора) + 118,02⋅ln²(вязкость 0,5% раствора)

(см. материалы «Конференция Cellucon по химии и обработке древесных и растительных волокнистых материалов», 1994 г., протокол исследования 8, с. 155, под ред. J. F. Kennedy и др., издательство Woodhead Publishing Ltd., Abington Hall, Abinton, Кембридж, CBI 6AH, Англия).

9. Содержание углеводов измеряется согласно процедуре TAPPI T249-cm00 посредством анализа методом ионной хроматографии на системе Dionex.

10. Содержание целлюлозы вычисляется на основании углеводного состава согласно формуле:

Содержание целлюлозы = глюкан - (маннан/3),

(см. статью TAPPI Journal, 1982 г., т. 65, № 12, с. 78-80).

11. Содержание гемицеллюлозы вычисляется по сумме сахаров за вычетом содержания целлюлоза.

12. Длина волокна и шероховатость волокна определяются с помощью анализатора качества волокна Fiber Quality Analyzer™ от компании OPTEST (Хоксбери, провинция Онтарио, Канада) согласно стандартным процедурам производителя.

13. Разрывная длина во влажном состоянии при нулевом расстоянии между зажимами определяется согласно процедуре TAPPI T273-pm99.

14. Степень помола определяется согласно процедуре TAPPI T227-om99.

15. Значение способности удерживания воды определяется согласно процедуре TAPPI UM 256.

16. Содержание веществ, экстрагируемых дихлорметаном (DCM) определяется согласно процедуре TAPPI T204-cm97.

17. Содержание железа определяется посредством растворения в кислоте и анализа методом индуктивно-связанной плазмы (ICP).

18. Зольность определяется согласно процедуре TAPPI T211-om02.

19. Остаточное содержание пероксидов определяется согласно процедуре Interox.

20. Белизна определяется согласно процедуре TAPPI T525-om02.

21. Пористость определяется согласно процедуре TAPPI 460-om02.

22. Показатель сопротивления продавливанию определяется согласно процедуре TAPPI T403-om02.

23. Показатель сопротивления раздиранию определяется согласно процедуре TAPPI T414-om98.

24. Разрывная длина и деформация определяется согласно процедуре TAPPI T494-om01.

25. Непрозрачность определяется согласно процедуре TAPPI T425-om01.

26. Пористость по системе Frazier определяется использующим низкую воздухопроницаемость прибором Frazier от компании Frazier Instruments (Хейгерстаун, штат Мэриленд, США) согласно процедурам производителя.

27. Длина и форма волокна определяется прибором для измерения длины и ширины волокон от компании Lorentzen & Wettre (Чиста, Швеция) согласно стандартным процедурам производителя.

28. Содержание грязи и костры определяется согласно процедуре TAPPI T213-om01.

B. Примерный способ изготовления модифицированного целлюлозного волокна

Полубеленая или полностью беленая сульфатная целлюлоза может быть обработана кислотой и пероксидом водорода в присутствии железа для целей уменьшения вязкости или степени полимеризации волокна. Значение pH волокна можно устанавливать в интервале от приблизительно 2 до приблизительно 5 (если оно еще не находится в данном интервале), для чего используется серная, хлористоводородная, уксусная кислота или фильтрат из промывателя на стадии кислотного отбеливания, для которого используется, например, такой как диоксид хлора. Железо можно добавлять в форме Fe(II), например, железо можно добавлять в форме гептагидрата сульфата железа(II) (FeSO₄⋅7H₂O). Сульфат железа(II) можно растворять в воде в концентрации, составляющей от приблизительно 0,1 до приблизительно 48,5 г/л. Раствор сульфата железа(II) можно добавлять в соотношении, составляющем от приблизительно 25 до приблизительно 200 частей на миллион Fe(II) по отношению к сухой массе целлюлозы. Раствор сульфат железа(II) можно затем тщательно смешивать с имеющей заданное значение pH целлюлозой при консистенции, составляющей от приблизительно 1% до приблизительно 15% при измерении в расчете на содержание сухой целлюлозы по отношению к суммарной влажной массе целлюлозы. Пероксид водорода (H₂O₂) можно затем добавлять в водном растворе, концентрация которого составляет от приблизительно 1% до приблизительно 50 мас.% H₂O₂, в количестве, составляющем от приблизительно 0,1% до приблизительно 3% по отношению к сухой массе целлюлозы. Целлюлоза, значение pH которой составляет от приблизительно 2 до приблизительно 5, смешивается с сульфатом железа(II), и пероксид может реагировать в течение времени, составляющего от приблизительно 40 до приблизительно 80 минут при температуре от приблизительно 60 до приблизительно 80°C. Уменьшение степени вязкости (или степени полимеризации) зависит от количества пероксида, израсходованного в реакции, которое определяют используемые концентрации и количества пероксида и железа, а также продолжительность выдерживания и температура.

Обработку можно осуществлять в типичной пятистадийной установке для отбеливания согласно стандартной последовательности Do E1 D1 E2 D2. При использовании данной схемы не требуются никакие дополнительные резервуары, насосы, смесители, колонны или промыватели. Для обработки может быть предпочтительно использована четвертая стадия или стадия E2. Значение pH волокна в промывателе на стадии D1 можно устанавливать в интервале от приблизительно 2 до приблизительно 5, добавляя по мере необходимости кислоту или фильтрат от стадии D2. Раствор сульфата железа(II) можно добавлять в целлюлозу, осуществляя (1) разбрызгивание на подложку промывателя на стадии D1 и используя существующие разбрызгивающие головки или новые головки, (2) добавление посредством механизма разбрызгивания через разбрызгиватель или (3) добавление в точку введения перед смесителем или насосом для четвертой стадии. Пероксид в форме раствора можно добавлять после сульфата железа(II) в точку введения в смеситель или насос перед колонной четвертой стадии. Пар можно также вводить по мере необходимости перед колонной в паровой смеситель. Целлюлоза может затем реагировать в колонне в течение соответствующего периода выдерживания. Химически модифицированную целлюлозу можно затем промывать в промывателе на четвертой стадии в нормальном режиме. Дополнительное отбеливание можно необязательно осуществлять после обработки на пятой стадии или стадии D2, работающей в нормальном режиме.

Пример 1

Способы изготовления волокон согласно настоящему изобретению

A. Способ обработки целлюлозы A

Целлюлозу из древесины южной сосны подвергали варке и кислородной делигнификации на традиционной двухстадийной установке кислород делигнификации до перманганатного числа, составляющего от приблизительно 9 до приблизительно 10. Делигнифицированную целлюлозу подвергали отбеливанию в установке пятистадийного отбеливания, используя последовательность D₀(EO)D1E2D2. Перед четвертой стадией или стадией E2 значение pH целлюлозы устанавливали в интервале от приблизительно 2 до приблизительно 5, используя фильтрат от стадии D данной последовательности. После установления уровня pH добавляли 0,2% пероксида водорода по отношению к сухой массе целлюлозы и 25 частей на миллион Fe(II) в форме FeSO₄⋅7H₂O по отношению к сухой массе целлюлозы в сульфатные волокна в колонне на стадии E2, и реакция продолжалась в течение приблизительно 90 минут при температуре от приблизительно 78 до приблизительно 82°C. Прореагировавшее волокно затем промывали в промывателе на четвертой стадии, а затем отбеливали диоксидом хлора на пятой стадии (D2).

B. Способ обработки целлюлозы B

Волокно изготавливали согласно описанию способа обработки целлюлозы A, за исключением того, что эту целлюлозу обрабатывали, используя 0,6% пероксида и 75 частей на миллион Fe(II).

C. Способ обработки целлюлозы C

Волокно изготавливали согласно описанию способа обработки целлюлозы A, за исключением того, что эту целлюлозу обрабатывали, используя 1,4% пероксида и 100 частей на миллион Fe(II).

Свойства примерных волокон

Образцы волокон, изготовленные согласно способу обработки целлюлозы A (образец 2), B (образец 3) и C (образец 4) получали в результате осуществления описанной выше пятистадийной последовательности отбеливания. Некоторые свойства этих образцов, включая стандартное распушенное волокно (образец 1 волокна GP от компании Leaf River Cellulose (Нью-Августа, штат Миссисипи, США)) и имеющееся в продаже волокно (образец 5 волокна PEACH™, которое продает компания Weyerhaeuser Co.), измеряли согласно протоколам, которые описаны выше. Результаты этих измерений представлены ниже в таблице 1.

Таблица 1 Образец 1 Образец 2 Образец 3 Образец 4 Образец 5 Измерение волокна Распушенное волокно GP от компании Leaf River Целлюлоза Способ обработки целлюлозы А Способ обработки целлюлозы В Способ обработки целлюлозы С Волокно PEACH от компании Weyerhaeu-ser Co. 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 0,2 3,0 6,2 6,0 Содержание карбоксильных групп мэкв/100 г 3,13 3,53 3,70 3,94 3,74 Содержание альдегидных групп 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 Вычисленное содержание карбонильных групп ммоль/100 г 0,73 1,88 2,05 6,97 3,05 Вычисленное соотношение содержания карбонильных групп и альдегидных групп 0,75 1,52 0,95 1,66 3,5 Измеренная капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора 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 Вычисленная степень полимеризации DPw 2036 1423 1084 485 643 Глюкан % 83,0 85,9 84,9 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 Вычисленное содержание целлюлозы % 81,0 84,1 82,8 83,6 79,9 Вычисленное содержание гемицеллюлозы % 17,5 16,5 17,0 16,1 17,2 Длина волокна Lwl мм 2,34 2,57 2,53 2,30 2,19 Длина волокна Lww мм 3,39 3,34 3,34 3,01 Шероховатость 0,222 0,234 0,19 0,254 Разрывная длина во влажном состоянии при нулевом расстоянии между зажимами км 9,38 6,83 5,01 2,3 Содержание экстрагируемых дихлорметаном веществ 0,006 0,006 Содержание железа частей на миллион 5,5 4,4 Способность удерживания воды (WRV) 0,98 0,99 0,85 Белизна %ISO 89,6 89,0 88,2 88,5 88,5

Как представлено в таблице 1, содержание железа в контрольном волокне (образец 1) не измеряли. Однако измеряли содержание железа в изготовленных на четырех установках образцах целлюлозы, обработанных в таких же условиях, как условия, описанных для образца 1. Содержание железа в этих образцах составляло в среднем 2,6 части на миллион. Соответственно, для образца 1 можно предполагать, что содержание железа составляет приблизительно 2,5 части на миллион.

Как можно видеть в таблице 1, модифицированное волокно согласно настоящему изобретению неожиданно отличается от контрольного волокна (образец 1) и альтернативного имеющегося в продаже окисленного волокна (образец 5) в отношении суммарного содержания карбонильных групп, а также содержания карбоксильных групп и содержания альдегидных групп. Поскольку существует разность между суммарным содержанием карбонильных групп и альдегидных групп, дополнительные карбонильные функциональные группы могут присутствовать в другой форме кетонных групп. Эти данные показывают, что достигаются относительно высокие уровни альдегидных групп, в то время как сохраняется содержание карбоксильных групп, а также сохраняется близкое к единице соотношение содержания альдегидных групп и суммарного карбонильных групп (как видно в таблице 1, оно составляет приблизительно от 1,0 (0,95) до 1,6). Это оказывается еще более неожиданным в случае волокна, которое проявляет высокую белизну, а также относительно высокую прочность и абсорбирующую способность.

Как можно видеть в таблице 1, стандартное распушенное волокно (образец 1) имело содержание карбоксильных групп, составляющее 3,13 мэкв/100 г, и содержание альдегидных групп, составляющее 0,97 мэкв/100 г. После обработки низкой дозой 0,2% H₂O₂ в присутствии 25 частей на миллион Fe(II) (образец 2) или после обработки высокой дозой 0,6% H₂O₂ в присутствии 75 частей на миллион Fe(II) (образец 3), или после обработки более высокой дозой 1,4% H₂O₂ в присутствии 100 частей на миллион Fe(II) (образец 4) длина волокна и вычисленное содержание целлюлозы оставались относительно неизменными, а прочность волокна, измеренная во влажном состоянии при нулевом расстоянии между зажимами, в некоторой степени уменьшалась, причем содержание карбоксильных, карбонильных и альдегидных групп увеличивалось, свидетельствуя о значительном окислении целлюлозы.

В качестве сравнения, имеющиеся в продаже образец окисленного сульфатного хвойного волокна из древесины южной сосны, изготовленный альтернативным способом (образец 5), представляет значительное уменьшение длины волокна и приблизительно 70% уменьшение прочности волокна, измеряемой во влажном состоянии при нулевом расстоянии между зажимами, по сравнению с распушенным волокном, описанным как образец 1. Содержание альдегидных групп в образце 5 оставалось практически неизменным по сравнению со стандартным распушенным волокном, в то время как волокна согласно настоящему изобретению, изготовленные посредством обработки способами A-C (образцы 2-4), имели несколько повышенное содержание альдегидных групп, составляющее от приблизительно 70 до приблизительно 100% суммарного вычисленного содержания карбонильных групп в целлюлозе. С другой стороны, содержание альдегидных групп в волокне PEACH® составляло менее чем 30% суммарного вычисленного содержания карбонильных групп в целлюлозе. Соотношение суммарного содержания карбонильных групп и содержания альдегидных групп, по-видимому, представляет собой хороший показатель того, что волокно может иметь широкую применимость в качестве модифицированного волокна в пределах объема настоящего изобретения, в частности, если данное соотношение находится в интервале от приблизительно 1 до приблизительно 2, как в образцах 2-4. Имеющие низкую вязкость волокна, такие как образцы 3 и 4, у которых соотношение содержания карбонильных и альдегидных групп составляло от приблизительно 1,5 до менее чем 2,0, сохраняли длину волокна, в отличие от сравнительного образца 5.

Степень помола, плотность и прочность описанного выше стандартного волокна (образец 1) сравнивали с параметрами описанного выше образца 3. Результаты данного анализа представлены в таблице 2.

Таблица 2. Свойства целлюлозы, бумаги и волокна для стандартного и модифицированного сульфатного волокна Число оборотов в минуту при очистке методом PFI Степень помола (CSF) Плотность, г/см³ Разрывная длина, км Разрывная длина во влажном состоянии при нулевом расстоянии между зажимами, км Стандартное распушенное волокно Leaf River, у которого вязкость 0,5% раствора, измеренная капиллярным методом с помощью CED, составляет приблизительно 15 мПа⋅с (образец 1) 0 737 0,538 2,16 9,38 300 721 0,589 3,57 Модифицированное целлюлозное волокно (ULDP) , у которого вязкость 0,5% раствора, измеренная капиллярным методом с помощью CED, составляет 6,5 мПа⋅с (образец 3) 0 742 0,544 2,19 6,83 300 702 0,595 3,75

Как можно видеть в приведенной выше таблице 2, модифицированные целлюлозные волокна согласно настоящему изобретению могут иметь степень помола, сопоставимую со стандартными распушенными волокнами, которые не были подвергнуты окислительной обработке в последовательности отбеливания.

Пример 2

Образец целлюлозы из древесины южной сосны после стадии D1 последовательности OD(EOP)D(EP)D отбеливания, у которой вязкость 0,5% раствора, измеренная капиллярным методом с использованием CED, составляла приблизительно 14,6 мПа⋅с, обрабатывали приблизительно при 10% консистенции пероксидом водорода при концентрации от 0,25% до 1,5% в присутствии 50 или 100 частей на миллион Fe(II), добавленного в форме FeSO₄⋅7H₂O. Fe(II) добавляли в форме водного раствора и тщательно смешивали с целлюлозой. Затем с целлюлозой смешивали пероксид водорода в форме 3% водного раствора. Смешанную целлюлозу выдерживали на водяной бане в течение одного часа при 78°C. После завершения реакции целлюлозу фильтровали, и в фильтрате измеряли значение pH и остаточное содержание пероксида. Целлюлозу промывали, и измеренную капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора определяли согласно процедуре TAPPI T230. Результаты представлены в таблице 3.

Таблица 3 Добавленный H₂O₂ Израсходованный H₂O₂ Fe⁺² pH Измеренная капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора Δ Изменение вязкости DPw % по отношению к массе целлюлозы % по отношению к массе целлюлозы частей на миллион по отношению к массе целлюлозы конечное значение мПа⋅с Контрольный образец 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

Образец целлюлозы после стадии D1 отбеливания на установке, описанной в примере 2, у которой измеренная капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора составляла 15,8 мПа⋅с (DPw 2101), обрабатывали раствором 0,75% пероксида водорода в присутствии Fe(II) в количестве от 50 до 200 частей на миллион, таким же образом, как в примере 2, за исключением того, что продолжительность выдерживания также изменялась от 45 до 80 минут. Результаты представлены в таблице 4.

Таблица 4 Продолжительность обработки Добавленный H₂O₂ Израсходованный H₂O₂ Fe⁺² pH Измеренная капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора Δ Изменение вязкости DPw минут % по отношению к массе целлюлозы % по отношению к массе целлюлозы частей на миллион по отношению к массе целлюлозы конечное значение мПа⋅с 2101 Контрольный образец 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

Образец целлюлозы после стадии D1 отбеливания на установке, описанной в примере 2, у которой измеренная капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора составляла 14,8 мПа⋅с (DPw 2020), обрабатывали раствором 0,75% пероксида водорода в присутствии 150 частей на миллион Fe(II) таким же образом, как описанный в примере 2, за исключением того, что продолжительность обработки составляла 80 минут. Результаты представлены в таблице 5.

Таблица 5 Продолжительность обработки Добавленный H₂O₂ Израсходованный H₂O₂ Fe⁺² pH Измеренная капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора Δ Изменение вязкости DPw минут % по отношению к массе целлюлозы % по отношению к массе целлюлозы частей на миллион по отношению к массе целлюлозы конечное значение мПа⋅с Контрольный образец 14,8 2020 80 0,75 0,75 150 3,9 5,2 9,6 858

Пример 5

Целлюлозу из древесины южной сосны после стадии D1 последовательности OD₀(EO)D1(EP)D2, у которой измеренная капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора составляла 15,6 мПа⋅с (DPw 2085), обрабатывали при 10% консистенции раствором пероксида водорода, составляющего 0,25% или 0,5 мас.% по отношению к целлюлозе, в присутствии 25, 50, или 100 частей на миллион Fe(II), добавленного в форме FeSO₄⋅7H₂O. Fe(II) добавляли в форме водного раствора и тщательно смешивали с целлюлозой. Пероксид водорода в форме 3% водного раствора затем смешивали с целлюлозой, и смешанную целлюлозу выдерживали на водяной бане в течение одного часа при 78°C. После завершения реакции целлюлозу фильтровали, и у фильтрата измеряли значение pH и остаточное содержание пероксида. Целлюлозу промывали, и измеряемую капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора определяли согласно процедуре TAPPI T230. Результаты представлены в таблице 6.

Таблица 6 Добавленный H₂O₂ Израсходованный H₂O₂ Fe⁺² pH Измеренная капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора Δ Изменение вязкости DPw % по отношению к массе целлюлозы % по отношению к массе целлюлозы частей на миллион по отношению к массе целлюлозы конечное значение мПа⋅с Контрольный образец 15,6 2085 0,25 0,25 25 3,5 6,4 9,2 1068 0,50 O,50 50 2,9 4,5 11,1 717 0,50 0,50 100 2,7 4,5 11,1 717

Пример 6

Следующий образец целлюлозы после стадии D1, у которой измеренная капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора составляла 15,2 мПа⋅с (DPw 2053), обрабатывали раствором 0,10, 0,25, 0,50, или 0,65% пероксида водорода в присутствии 25, 50, или 75 частей на миллион Fe(II) таким же образом, как в примере 5. Результаты представлены в таблице 7.

Таблица 7 Продолжительность обработки Добавленный H₂O₂ Израсходованный H₂O₂ Fe⁺² pH Измеренная капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора Δ Изменение вязкости DPw минут % по отношению к массе целлюлозы % по отношению к массе целлюлозы частей на миллион по отношению к массе целлюлозы конечное значение мПа⋅с Контрольный образец 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 60 0,65 0,65 75 3,3 4,4 10,8 696

Пример 7

Целлюлозу из древесины южной сосны получали на стадии D1 последовательности отбеливания OD(EO)D(EP)D после стадии кислородной делигнификации сульфатной целлюлозы, в результате чего изготавливали целлюлозу, имеющую меньшую среднемассовую степень полимеризации или измеренную капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора. Исходная измеренная капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора составляла 12,7 мПа⋅с (DPw 1834). Добавляли раствор 0,50 или 1,0% пероксида водорода в присутствии 100 частей на миллион Fe(II). Другие условия обработки представляли собой 10% консистенция, 78°C и одночасовая продолжительность обработки. Результаты представлены в таблице 8.

Таблица 8 Добавленный H₂O₂ Израсходованный H₂O₂ Fe⁺² pH Измеренная капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора Δ Изменение вязкости DPw % по отношению к массе целлюлозы % по отношению к массе целлюлозы частей на миллион по отношению к массе целлюлозы конечное значение мПа⋅с Контрольный образец 12,7 1834 0,50 0,50 100 2,1 5,6 7,1 932 1,0 0,35 100 2,6 4,2 8,5 652

Пример 8

Имеющий низкую вязкость образец целлюлозы после стадии D1 последовательности OD(EO)D(EP)D, у которой измеренная капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора составляла 11,5 мПа⋅с (DPw 1716), обрабатывали раствором 0,75 или 1,0% пероксида водорода в присутствии 75 или 150 частей на миллион Fe(II) способом, аналогичным примеру 7, за исключением того, что продолжительность обработки составляла 80 минут. Результаты представлены в таблице 9.

Таблица 9 Добавленный H₂O₂ Израсходованный H₂O₂ Fe⁺² pH Измеренная капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора Δ Изменение вязкости DPw % по отношению к массе целлюлозы % по отношению к массе целлюлозы частей на миллион по отношению к массе целлюлозы конечное значение мПа⋅с Контрольный образец 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

Целлюлозу из древесины южной сосны получали на стадии D1 последовательности OD(EO)D(EP)D. Исходная измеренная капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора составляла 11,6 мПа⋅с (DPw 1726). Добавляли раствор 1,0%, 1,5%, или 2% пероксида водорода в присутствии 75, 150 или 200 частей на миллион Fe(II). Другие условия обработки представляли собой 10% консистенция, 78°C и полуторачасовая продолжительность обработки. Результаты представлены в таблице 10.

Таблица 10 Добавленный H₂O Израсходованный H₂O₂ Fe⁺² pH Измеренная капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора Δ Изменение вязкости DPw Содержание карбоксильных групп Содержание альдегидных групп Медное число % по отношению к массе целлюлозы % по отношению к массе целлюлозы частей на миллион по отношению к массе целлюлозы конечное значение мПа⋅с мэкв/100 г мэкв/100 г Контроль-ный образец 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

Целлюлозу из древесины южной сосны получали на стадии D1 последовательности OD(EO)D(EP)D. Исходная измеренная капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора составляла 14,4 мПа⋅с (DPw 1986). Добавляли раствор 1,0%, 1,5%, или 2% пероксида водорода в присутствии 75, 150 или 200 частей на миллион Fe(II). Другие условия обработки представляли собой 10% консистенция, 78°C и полуторачасовая продолжительность обработки. Результаты представлены в таблице 11.

Таблица 11 Добавленный H₂O Израсходованный H₂O₂ Fe⁺² pH Измеренная капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора Δ Изменение вязкости DPw Содержание карбоксильных групп Содержание альдегидных групп Медное число % по отношению к массе целлюлозы % по отношению к массе целлюлозы частей на миллион по отношению к массе целлюлозы Конечное значение мПа⋅с мэкв/100 г мэкв/100 г Контрольный образец 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

Целлюлозу из древесины южной сосны получали на стадии D1 последовательности OD(EO)D(EP)D. Исходная измеренная капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора составляла 15,3 мПа⋅с (DPw 2061). Пероксид водорода добавляли в целлюлозу в растворе 3% в присутствии 200 частей на миллион Fe(II). Другие условия обработки представляли собой 10% консистенция, 80°C и полуторачасовая продолжительность обработки. Результаты представлены в таблице 12.

Таблица 12 Добавленный H₂O Израсходованный H₂O₂ Fe⁺² pH Измеренная капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора Δ Изменение вязкости DPw Содержание карбоксильных групп Содержание альдегидных групп Медное число % по отношению к массе целлюлозы % по отношению к массе целлюлозы частей на миллион по отношению к массе целлюлозы Конечное значение мПа⋅с мэкв/100 г мэкв/100 г Контрольный образец 15,3 2061 3,0 2,9 200 2,8 2,94 12,4 333 4,66 6,74 5,14

Описанные выше примеры 2-11 представляют, что значительное уменьшение измеренной капиллярным методом с использованием CED вязкости 0,5% раствора и/или степени полимеризации может быть достигнуто посредством кислотной катализируемой пероксидной обработки согласно настоящему изобретению. Конечная вязкость или среднемассовая степень полимеризации оказывается зависимой от количества пероксида, которое расходуется в процессе реакции, как представлено на фиг. 1, который иллюстрирует вязкость целлюлозы с двух различных заводов, а именно Brunswick и Leaf River (LR), как функцию процентного количества израсходованного пероксида. Расходование пероксида определяют используемые количества и концентрации пероксида, продолжительность обработки и температура реакции.

Пример 12

Целлюлозу из древесины южной сосны получали на стадии D1 последовательности OD(EO)D(EP)D. Исходная измеренная капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора составляла 14,8 мПа⋅с (DPw 2020). Пероксид водорода добавляли в растворе 1% целлюлозы в присутствии 100, 150 или 200 частей на миллион Cu(II), добавленной в форме CuSO₄⋅5H₂Oэ. Другие условия обработки представляли собой 10% консистенция, 80°C и 3,5-часовая продолжительность обработки. Результаты представлены в таблице 13.

Таблица 13 Добавленный H₂O Израсходованный H₂O₂ Fe⁺² pH Измеренная капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора Δ Изменение вязкости DPw Содержание карбоксильных групп Содержание альдегидных групп Медное число % по отношению к массе целлюлозы % по отношению к массе целлюлозы частей на миллион по отношению к массе целлюлозы конечное значение мПа⋅с мэкв/100 г мэкв/100 г Контрольный образец 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

Использование меди вместо железа приводило к замедлению реакции и снижению вязкости, но все же наблюдалось значительное изменение вязкости, содержания карбоксильных групп и содержания альдегидных групп по сравнению с контрольным образцом необработанной целлюлозы.

Пример 13

Стадию E2 (EP) последовательности OD(EOP)D(EP)D изменяли, чтобы получалась сверхнизкая степень полимеризации целлюлозы. Раствор FeSO₄⋅7H₂O разбрызгивали на целлюлозу, используя промыватель-разбрызгиватель на стадии D1 при нанесении в количестве 150 частей на миллион Fe(II). Никакая щелочь (NaOH) не добавлялась на стадии E2, и содержание пероксида увеличивалось до 0,75%. Продолжительность выдерживания составляла приблизительно 1 час, и температура составляла 79°C. Значение pH составляло 2,9. Обработанную целлюлозу промывали, используя вакуумный барабанный промыватель, и после этого обрабатывали на конечной стадии D2, используя 0,7% ClO₂, в течение приблизительно 2 часов при 91°C. Измеренная капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора конечной беленой целлюлозы составляла 6,5 мПа⋅с (DPw 1084), и белизна составляла 87 по стандарту ISO.

Пример 14

Из целлюлозы, изготовленной в примере 13, получали в многослойный картон, используя устройство для высушивания типа Фудринье (Fourdrinier) и стандартные сушильные резервуары. Контрольные образцы целлюлозы и образцы целлюлозы согласно настоящему изобретению (ULDP) собирали и анализировали в отношении химического состава и свойств волокон. Результаты представлены в таблице 14.

Таблица 14 Свойство Стандарт ULDP R10 % 85,2 81,5 S10 % 14,8 18,5 R18 % 86,4 84,4 S18 % 13,6 15,6 ΔR 1,2 2,9 Содержание карбоксильных групп мэкв/100 г 4,06 4,27 Содержание альдегидных групп мэкв/100 г 0,43 1,34 Медное число 0,32 1,57 Вычисленное содержание карбонильных групп ммоль/100 г 0,42 2,50 Измеренная капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора мПа⋅с 14,2 7,3 Характеристическая вязкость дл/г 6,76 4,37 Вычисленная степень полимеризации DPw 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 Вычисленное содержание целлюлозы % 81,5 81,5 Вычисленное содержание гемицеллюлозы % 18,2 18,1 Длина волокна Lwl мм 2,51 2,53 Длина волокна Lww мм 3,28 3,26 Шероховатость мг/м 0,218 0,213 Разрывная длина во влажном состоянии при нулевом расстоянии между зажимами км 9,86 6,99 Степень помола (CSF) мл 720 742 Способность удерживания воды г H₂O/г целлюлозы 0,96 0,84 Содержание экстрагируемых дихлорметаном веществ 0,008 0,007 Содержание железа частей на миллион 3,5 10,7 Зольность % 0,20 0,22 Белизна %ISO 90,4 86,5

Обработанная целлюлоза (ULDP) имела более высокую растворимость в щелочи (растворах 10% и 18% NaOH), а также более высокое содержание альдегидных групп и суммарное содержание карбонильных групп. Целлюлоза ULDP имела значительно меньшую степень полимеризации, определяемую на основании измеренной капиллярным методом с использованием CED вязкости 0,5% раствора. Уменьшение целостности волокна было также определено по уменьшению прочности при растяжении во влажном состоянии при нулевом расстоянии между зажимами. Несмотря на значительное уменьшение степень полимеризации, длина волокна и степень помола оставались практически неизменными. Отсутствовало неблагоприятное воздействие на сток или изготовление картона на машине.

Пример 15

Стадию E2 (EP) последовательности OD(EO)D(EP)D изменяли, чтобы изготавливать имеющую сверхнизкую степень полимеризации целлюлозу способом, аналогичным примеру 13. В данном примере FeSO₄⋅7H₂O добавляли в количестве 75 частей на миллион в качестве Fe(II), и количество пероксида водорода, используемое на стадии E2, составляло 0,6%. Значение pH на стадии обработки составляло 3,0, температура составляла 82°C, и продолжительность выдерживания составляла приблизительно 80 минут. Целлюлозу промывали, а затем обрабатывали на стадии D2, используя 0,2% ClO₂, при 92°C в течение приблизительно 150 минут. Измеренная капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора полностью беленой целлюлозы составляла 5,5 мПа⋅с (DPw 914), и белизна составляла 88,2 по стандарту ISO.

Пример 16

Из целлюлозы, изготовленной в примере 15, получали многослойный картон, используя устройство для высушивания типа Фудринье с воздушной сушильной секцией Flakt™. Стандартные образцы целлюлозы и образцы целлюлозы согласно настоящему изобретению (ULDP) собирали и анализировали в отношении химического состав и свойств волокон. Результаты представлены в таблице 15.

Таблица 15 Свойство Стандарт ULDP 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 Содержание карбоксильных групп мэкв/100 г 3,13 3,70 Содержание альдегидных групп мэкв/100 г 0,97 2,15 Медное число 0,51 1,3 Вычисленное содержание карбонильных групп ммоль/100 г 0,73 2,05 Измеренная капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора мПа⋅с 15,0 6,5 Характеристическая вязкость дл/г 7,14 4,33 Вычисленная степень полимеризации DPw 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 Вычисленное содержание целлюлозы % 81,0 82,8 Вычисленное содержание гемицеллюлозы % 17,5 17,0 Длина волокна Lwl мм 2,55 2,53 Длина волокна Lww мм 3,29 3,34 Шероховатость мг/м 0,218 0,234 Разрывная длина во влажном состоянии при нулевом расстоянии между зажимами км 9,38 6,83 Степень помола (CSF) мл 738 737 Содержание железа частей на миллион 1,6 4,4 Белизна %ISO 89,6 88,2

Обработанная целлюлоза (ULDP) имела более высокую растворимость в щелочи (растворах 10% и 18% NaOH), а также более высокое содержание альдегидных групп и суммарное содержание карбонильных групп. Целлюлоза ULDP имела значительно меньшую степень полимеризации, определяемую на основании измеренной капиллярным методом с использованием CED вязкости 0,5% раствора и меньшую разрывную длину во влажном состоянии при нулевом расстоянии между зажимами. Белизна все же сохраняла приемлемое значение, составляющее 88,2. При обработке сохранялись длина волокна и степень помола, а также отсутствовали какие-либо технологические проблемы изготовления и сушки картона.

Пример 17

Стадию E2 (EP) последовательности OD(EO)D(EP)D изменяли, чтобы изготавливать имеющую низкую степень полимеризации целлюлозу способом, аналогичным примеру 13. В данном случае FeSO₄⋅7H₂O добавляли в количестве 25 частей на миллион в качестве Fe(II), и количество пероксида водорода, используемое на стадии E2, составляло 0,2%. Значение pH на стадии обработки составляло 3,0, температура составляла 82°C, и продолжительность выдерживания составляла приблизительно 80 минут. Целлюлозу промывали, а затем обрабатывали на стадии D2, используя 0,2% ClO₂, при 92°C в течение приблизительно 150 минут. Измеренная капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора полностью беленой целлюлозы составляла 8,9 мПа⋅с (DPw 1423), и белизна составляла 89 по стандарту ISO.

Пример 18

Из целлюлозы, изготовленной в примере 15, получали в многослойный картон, используя устройство для высушивания типа Фудринье с воздушной сушильной секцией Flakt™. Стандартные образцы целлюлозы и образцы целлюлозы согласно настоящему изобретению (LDP) собирали и анализировали в отношении химического состав и свойств волокон. Результаты представлены в таблице 16.

Таблица 16 Свойство Стандарт ULDP R10 % 86,8 85,2 S10 % 13,2 14,8 R18 % 87,0 87,2 S18 % 13,0 12,8 ΔR 0,2 2,0 Содержание карбоксильных групп мэкв/100 г 3,13 3,53 Содержание альдегидных групп мэкв/100 г 0,97 1,24 Медное число 0,51 1,2 Вычисленное содержание карбонильных групп ммоль/100 г 0,73 1,88 Измеренная капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора мПа⋅с 15,0 8,9 Характеристическая вязкость дл/г 7,14 5,44 Вычисленная степень полимеризации DPw 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 Вычисленное содержание целлюлозы % 81,0 84,1 Вычисленное содержание гемицеллюлозы % 17,5 16,5 Длина волокна Lwl мм 2,55 2,57 Длина волокна Lww мм 3,29 3,34 Шероховатость мг/м 0,218 0,222 Содержание железа частей на миллион 1,6 5,5 Белизна %ISO 89,6 89,0

Обработанная целлюлоза (LDP) имела более высокую растворимость в щелочи (растворах 10% и 18% NaOH), а также более высокое содержание альдегидных групп и суммарное содержание карбонильных групп. Целлюлоза LDP имела меньшую степень полимеризации, определенную на основании измеренной капиллярным методом с использованием CED вязкости 0,5% раствора. Наблюдалась минимальная потеря белизны. При обработке сохранялась длина волокна, а также отсутствовали какие-либо технологические проблемы изготовления и сушки картона.

Пример 19

Целлюлозные листы, описанные в примере 14, подвергали распушению и пневматическому формованию, получая листы, имеющие размеры 4×7 дюймов (10,16×17,78 см), используя лабораторную молотковую дробилку Kamas от компании Kamas Industries (Швеция). Изготовленные пневмоформованием листы затем сжимали при различном манометрическом давлении, используя лабораторный пресс. После прессования измеряли толщину листов, используя микрометрический толщиномер модели 200-A от компании Emveco при давлении ступни 0,089 фунта на квадратный дюйм (613,6 Па). Плотность листов вычисляли, измеряя массу и толщину листов. Результаты представлены в таблице 17.

Таблица 17 Манометрическое давление 5 фунтов на квадратный
дюйм 10 фунтов на
квадратный дюйм 20 фунтов на
квадратный дюйм Толщина, мм Масса листа, г Плотность, г/см³ Толщина, мм Масса листа, г Плотность, г/см³ Толщина, мм Масса листа, г Плотность, г/см³ Стандартное сульфатное волокно из древесины южной сосны 2,62 5,14 0,108 2,29 5,27 0,127 1,49 5,29 0,196 2,81 5,14 0,101 2,26 5,19 0,127 1,42 5,23 0,203 Модифицированное сульфатное волокно из древесины южной сосны 2,51 5,16 0,114 2,13 5,33 0,138 1,23 5,39 0,242 2,56 5,26 0,114 1,93 5,37 0,154 1,32 5,26 0,220 Процентное увеличение плотности 8,43 14,94 15,67

Данные в таблице 17 показывают, что модифицированные волокна, изготовленные в пределах объема настоящего изобретения, были более пригодными к сжатию, и в результате этого получались имеющие меньшую толщину и более высокую плотность структуры, более подходящие для современных конструкций одноразовых абсорбирующих изделий.

Не намереваясь ограничиваться теорией, авторы считают, что окисление целлюлозы нарушает кристаллическую структуру полимера, делая ее менее жесткой и более деформируемой. В этом случае волокна, составляющие структуру модифицированной целлюлозы, становятся более пригодными к сжатию, обеспечивая изготовление имеющих более высокую плотность абсорбирующих структур.

Пример 20

Целлюлозу из древесины южной сосны получали на стадии D1 последовательности OD(EO)D(EP)D. Исходная измеренная капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора составляла 14,9 мПа⋅с (DPw 2028). Добавляли раствор 1,0% или 2% пероксида водорода в присутствии 100 или 200 частей на миллион Fe(II), соответственно. Другие условия обработки представляли собой 10% консистенция, температура 80°C и одночасовая продолжительность выдерживания. Эту распушенную целлюлозу затем суспендировали в деионизированной воде, выкладывали во влажном состоянии на сетку, получая волокнистый лист, обезвоживали, используя роликовый пресс, и высушивали при 250°F (121,1°C). Сухие листы подвергали распушению и пневматическому формованию, получая листы, имеющие размеры 4×7 дюймов (10,16×17,78 см) и массу 8,4 г (после высушивания на воздухе), используя лабораторную молотковую дробилку Kamas от компании Kamas Industries (Швеция). Один полностью покрывающий лист нетканого покровного материала наносили на одну сторону каждого целлюлозного листа, и образцы уплотняли, используя гидравлический плиточный пресс от компании Carver, прилагающий манометрическое давление, составляющее 145 фунтов на квадратный дюйм (0,9997 МПа).

Эти листы помещали в индивидуальные воздухонепроницаемые пластмассовые контейнеры объемом 1,6 л, имеющие съемную крышку, снабженную запорным клапаном и отверстием для отбора проб с трубкой Tygon®, имеющей внутренний диаметр ¼ дюйма (6,35 мм). Перед закреплением крышки контейнера в качестве нагрузки 60 г деионизированной воды и 0,12 г раствора 50% NH₄OH при комнатной температуре заливали в центрированную вертикальную трубку, имеющую внутренний диаметр 1 дюйм (2,54 см), на вводном устройстве, способном прилагать ко всему образцу давление, составляющее 0,1 фунта на квадратный дюйм (689,5 Па). После полной абсорбции нагрузки вводное устройство извлекали из образца, крышку с прикрепленным отверстием для отбора проб устанавливали на контейнер, и включали таймер обратного отсчета. Через 45 минут пробу воздуха над раствором отбирали через отверстие для отбора проб, к которой были присоединены трубка для быстрого обнаружения аммиака и сильфонный насос ACCURO®, которые поставляет компания Draeger Safety Inc. (Питтсбург, штат Пенсильвания, США). Данные в таблице 18 показывают, что модифицированные волокна изготовленный в пределах объема настоящего изобретения оказались способными снижать количество газообразного аммиака в пространстве над раствором, и в результате этого получается структура, которая обеспечивает подавление высвобождения летучих соединений, имеющих неприятный запах, которые часто высвобождаются из смоченных изделий для страдающих недержанием.

Таблица 18 Нагрузка: 60 г H₂O + 0,12 г раствора 50% NH₄OH Измеренная капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора (мПа⋅с) Содержание альдегидных групп (мэкв/100 г) Масса пневмоуложенного листа (г) Содержание аммиака (частей на миллион) через 45 минут Стандартное сульфатное волокно из древесины южной сосны 14,9 0,23 9,16 210 Модифицированное сульфатное волокно из древесины южной сосны - 1,0% H₂O₂ + 100 частей на миллион Fe 4,7 3,26 9,11 133 Модифицированное сульфатное волокно из древесины южной сосны - 2,0% H₂O₂ + 200 частей на миллион Fe 3,8 4,32 9,23 107

Пример 21

Стадию E2 последовательности OD(EO)D(EP)D промышленного процесса сульфатной обработки целлюлозы изменяли, чтобы изготавливать имеющую низкую степень полимеризации целлюлозу способом, аналогичным примеру 14. В данном примере на стадии E2 добавляли FeSO₄⋅7H₂O в количестве 100 частей на миллион в качестве Fe(II), а пероксид водорода добавляли в количестве 1,4%. свойства целлюлозы представлены в таблице 19.

Таблица 19 Свойство ULDP R10 % 72,5 S10 % 27,5 R18 % 78,7 S18 % 21,3 ΔR 6,2 Содержание карбоксильных групп мэкв/100 г 3,94 Содержание альдегидных групп мэкв/100 г 4,21 Медное число 4,25 Вычисленное содержание карбонильных групп ммоль/100 г 6,97 Измеренная капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора мПа⋅с 3,50 Характеристическая вязкость дл/г 2,49 Вычисленная степень полимеризации DPw 485 Длина волокна Lwl мм 2,31 Шероховатость мг/м 0,19 Белизна %ISO 88,5

Из полученной модифицированной химической целлюлозы изготавливали многослойный картон, используя устройство для высушивания типа Фудринье с воздушной сушильной секцией Flakt™. Образцы данного изделия и контрольные образцы листов сульфатной целлюлозы подвергали распушению, используя лабораторную молотковую дробилку Kamas. Оптический анализ свойств волокна осуществляли до и после обработки образцов с помощью лабораторной молотковой дробилки Kamas, используя анализатор качества волокон HiRes, который поставляет компания Optest Equipment, Inc. (Хоксбери, провинция Онтарио, Канада), согласно протоколам производителя. Результаты представлены ниже в таблице.

Таблица 20 Свойство Контрольный образец ULDP Контрольный образец после молотковой дробилки Образец ULDP после молотковой дробилки Индекс изгиба 1,79 2,29 1,51 2,32 Угол изгиба 59,15 79,56 48,52 80,26 Число изгибов на 1 мм 0,81 1,07 0,68 1,06 Индекс извитости (взвешенный по длине) 0,171 0,211 0,149 0,225

Как можно видеть в таблице 20, волокна ULDP, изготовленные в соответствии с настоящим изобретением, имеют более высокие индексы изгиба и извитости, чем контрольные волокна, не обработанные пероксидом в присутствии железа,

Распушенные волокна подвергали пневмоформованию, изготавливая листы, имеющие размеры 4×7 дюймов (10,16×17,78 см) и массу 4,25 г (после высушивания на воздухе). Гранулы суперабсорбента (SAP) на основе полиакрилата натрия от компании BASF равномерно помещали между двумя листами, имеющими массу 4,25 г. Полностью покрывающий нетканый покровный материал помещали на верхнюю сторону матрицы, содержащей волокно/SAP, и лист, используя гидравлический плиточный пресс от компании Carver, прилагающий манометрическое давление, составляющее 145 фунтов на квадратный дюйм (0,9997 МПа).

Синтетическую мочу изготавливали, растворяя в деионизированной воде 2% мочевины, 0,9% хлорида натрия и 0,24% питательного бульона марки Criterion™, поставляемого компанией Hardy Diagnostics (Санта-Мария, штат Калифорния, США), и добавляя аликвоту бактерий Proteus Vulgaris, получая в результате исходную концентрацию бактерий, составляющую 1,4⋅10⁷ КОЕ/мл. Описанный выше лист затем помещали в камеру для исследования состава газа над раствором, как описано в примере 20, и наливали на него 80 мл раствора синтетической мочи. Немедленно после этого камеру герметично закрывали и помещали в среду с температурой 30°C. Отбор проб с помощью системы Dräger осуществляли последовательно с временными интервалами, составляющими 4 ч и 7 ч. Эксперимент повторяли три раза, и средние результаты представлены в таблице 21.

Таблица 21 Добавка SAP (%) Содержание аммиака через 4 ч (частей на миллион) Уменьшение по сравнению с контрольным образцом (%) Содержание аммиака через 7 ч (частей на миллион) Уменьшение по сравнению с контрольным образцом (%) Модифицированное сульфатное волокно из древесины южной сосны 23 2,5 29 Контрольное сульфатное волокно из древесины южной сосны 23 21,5 88 175 83 Модифицированное сульфатное волокно из древесины южной сосны 16,5 6,5 123 Контрольное сульфатное волокно из древесины южной сосны 16,5 36,5 82 550 78 Модифицированное сульфатное волокно из древесины южной сосны 0 70 317 Контрольное сульфатное волокно из древесины южной сосны 0 197,5 65 575 45

Как можно видеть на основании этих данных, содержание аммиака в атмосфере в результате бактериального гидролиза мочевины является ниже в случае композитных изделий (аналогичных по конструкции имеющимся в продаже изделиям для страдающих недержанием мочи), содержащих модифицированные целлюлозные волокна, изготовленные в пределах объема настоящего изобретения, по сравнению с композитными изделиями, содержащими стандартные сульфатные волокна из древесины южной сосны. Таким образом, изделия, содержащие модифицированное целлюлозные волокна согласно настоящему изобретению, проявляли улучшенные свойства ограничения запаха, чем изделия, содержащие стандартные сульфатные волокна из древесины южной сосны.

Пример 22. Сравнение четвертой стадии обработки после отбеливания

Целлюлозу из древесины южной сосны получали на стадии D1 последовательности OD(EO)D1(EP)D2. Исходная измеренная капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора составляла 14,1 мП⋅. Добавляли пероксид водорода в количестве 1,5% по отношению к сухой массе целлюлозы и 150 частей на миллион Fe(II). При использовании в настоящем документе, термин «P*» используется для обозначения стадии обработки пероксидом водорода в присутствии железа. Обработку осуществляли при консистенции 10% и температуре 78°C в течение одного часа на четвертой стадии последовательности. Эту обработанную целлюлозу затем подвергали промыванию и отбеливанию на стадии D2, используя 0,25% ClO₂. в течение двух часов при 78°C. Результаты представлены в таблице 22.

Таблица 22 Стадия Добавленные химические вещества pH Измеренная капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора Изменение вязкости DPw Белизна Средневзвешенная по длине длина волокна % по отношению к массе целлюлозы конечное значение мПа⋅с %ISO мм D1 14,1 1960 83,5 P* 1,5%H₂O₂ 150 частей на миллион Fe⁺² 3,1 82,0 D2 0,25% ClO₂ 2,7 3,7 10,4 540 89,5 2,20

Полученный ранее на стадии D2 образец также исследовали в отношении восстановления белизны, выдерживая его в печи при 105°C в течение одного часа. Значения яркости, а также координаты L* (белизна), a* (шкала красного и зеленого цветов), и b* (шкала синего и желтого цветов) измеряли, используя прибор MiniScan от компании HunterLab, согласно протоколам производителя, до и после восстановительной обработки. Результаты представлены в таблице 23 ниже. Более положительные значения b показывают более желтый цвет. Таким образом, повышенные значения b являются нежелательными для большинства бумажных и целлюлозных изделий. Изменение цвета после отбеливания, которое приведено ниже, представляет собой разность соотношений k/s до и после отбеливания, где k представляет собой коэффициент поглощения, и s представляет собой коэффициент рассеяния, т. е. изменение цвета после отбеливания = 100⋅{(k/s)_{после отбеливания}-(k/s)_{до отбеливания}}. См., например, статью H. W. Giertz, Svensk Papperstid, 1945 г., т. 48, № 13, с. 317.

Таблица 23. Восстановление белизны Стадия L* a* b* Белизна Δ Изменение белизны Изменение цвета после отбеливания D1 96,89 -0,28 5,13 85,8 DP*D до отбеливания 97,89 -0,47 2,96 90,8 DP*D после отбеливания 96,06 -0,55 8,01 80,4 10,4 1,92

Целлюлозу из древесины южной сосны получали на стадии D2 с того же завода, как указано выше при такой же исходной вязкости, измеренной капиллярным методом с использованием CED, и обрабатывали пероксидом водорода в присутствии Fe(II), как описано выше. Пероксид водорода добавляли в количестве1,5% по отношению к сухой массе целлюлозы в присутствии 150 частей на миллион Fe(II). Свойства данной обработанной целлюлозы представлены в таблице 24.

Таблица 24 Стадия Добавленные химические вещества pH Измеренная капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора Δ Изменение вязкости DPw Белизна Средневзвешенная по длине длина волокна % по отношению к массе целлюлозы конечное значение мПа⋅с %ISO мм D2 14,1 1960 90,2 P* 1,5% H₂O₂ 150 частей на миллион Fe⁺² 2,8 3,5 10,6 485 86,8 2,17

Целлюлозу P* исследовали в отношении восстановления белизны, как описано выше. Результаты представлены ниже в таблице 25.

Таблица 25 Восстановление белизны Стадия L* a* b* Белизна Δ Изменение белизны Изменение цвета после отбеливания D2 до отбеливания 98,34 -0,61 2,54 92,54 D2 до отбеливания 97,87 -0,57 3,67 89,92 2,62 0,26 DP(EP)DP* до отбеливания 97,39 -0,47 4,49 87,68 DP(EP)DP* после отбеливания 95,25 -0,34 9,78 76,45 11,2 2,76

Как можно видеть из приведенных выше данных, катализируемая пероксидная обработка в кислой среде на четвертой стадии пятистадийного процесса отбеливания по сравнению с обработкой после конечной стадии пятистадийного процесса отбеливания обеспечивает в результате полезные свойства белизны. На четвертой стадии обработки любая потеря белизны в процессе обработки может быть компенсирована на конечной стадии отбеливания D2, таким образом, что в любом случае получается целлюлоза, имеющая высокую степень белизны. В случае обработки после отбеливания наблюдается значительная потеря белизны, составляющая 3,4 пункта, которая не может быть компенсирована. После ускоренной обработки в целях восстановления белизны в последнем случае все же получается значительно менее высокая степень белизны.

Пример 23. Данные прочности

Прочность распушенной целлюлозы, изготовленной из модифицированной целлюлозы, имеющей вязкость 5,1 мПа⋅с, согласно настоящему изобретению, сравнивали с прочностью традиционной распушенной целлюлозы, имеющей вязкость 15,4 мПа⋅с. Результаты представлены ниже в таблице 26.

Таблица 26 Контрольная распушенная целлюлоза Модифицированная целлюлоза Поверхностная плотность после высушивания на воздухе, г/м² 65,12 68,15 Поверхностная плотность после высушивания в печи, г/м² 60,56 63,38 Степень помола CSF, мл 732 717 Толщина, 0,001 дюйма 4,88 5,09 Удельный объем, см³/г 1,90 1,90 Насыпная плотность, г/см³ 0,53 0,53 Пористость на воздухе, с/100 мл 0,59 0,67 Показатель сопротивления продавливанию, (г/см²)/(г/м² 16,6 14,0 Коэффициент разрыва, гс⋅м²/г 242 198 Разрывная длина, км 2,52 2,49 Растяжение, % 2,76 2,48 Непрозрачность, % 72,1 73,5 Грязь и костра, мм²/м² 0,3 1,5 Вязкость, сП 15,4 5,1 Белизна по стандарту ISO 88,9 88,9 Пористость по методу Frazier, куб. футов в минуту 45,4 55,1 Длина волокна, мм 2,636 2,661 Коэффициент формы, % 85,8 85,8

Пример 24. Получение производных модифицированной целлюлозы

Образец ULDP из примера 21 подвергали кислотному гидролизу, используя раствор 0,05 М HCl при консистенции 5% в течение 3 часов при 122°C. Исходную целлюлозу после стадии D1, целлюлозу ULDP и гидролизованную кислотой целлюлозу ULDP исследовали, чтобы определить среднюю молекулярную массу или степень полимеризации описанным ниже способом.

Три образца целлюлозы измельчали и просеивали через сито с размером ячеек 20 меш (0,853 мм). Образцы целлюлозы массой по 15 мг помещали в отдельные пробирки, снабженные микромешалками, и высушивали в течение ночи в вакууме при 40°C. Пробирки затем закрывали резиновыми диафрагмами. Безводный пиридин (4,00 мл) и фенилизоцианат (0,50 мл) добавляли последовательно, используя шприц. Пробирки помещали на масляную баню при 70°C и выдерживали в процессе перемешивания в течение 48 ч. Добавляли метанол (1,00 мл), чтобы нейтрализовать любой оставшийся фенилизоцианат. Содержимое каждой пробирки затем добавляли каплями в 100 мл смеси метанола и воды в соотношении 7:3, чтобы способствовать осаждению производных целлюлозы. Твердое вещество собирали посредством фильтрования, а затем промывали смесью метанола и воды (однократно 50 мл) и после этого водой (2 раза по 50 мл). Производные целлюлозы затем высушивали в течение ночи в вакууме при 40°C. Перед анализом методом гельпроникающей хроматографии (ГПХ) производные целлюлозы растворяли в тетрагидрофуране THF в количестве 1 мг/мл, раствор фильтровали через фильтр с размером отверстий 0,45 мкм и помещали в резервуар объемом 2 мл автоматического пробоотборника. Полученные в результате значения среднемассовой степени полимеризации (DPw) и среднечисленной степени полимеризации (DPn) представлены ниже в таблице 27.

Таблица 27 Результаты исследования среднечисленной степени полимеризации (DPn) и среднемассовой степени полимеризации (DPw) Образец Mn (г/моль) Mw (г/моль) DPn DPw D1 1,4601e5 2,2702e6 281 4374 DLDP 4,0775e4 7,4566e5 78 1436 Гидролизованная кислотой целлюлоза ULDP 2,525e4 1,8966e5 48 365

Как можно видеть в приведенной выше таблице, модифицированная целлюлоза после кислотного гидролиза согласно настоящему изобретению может иметь значение DPn, составляющее 48.

Пример 25

Используя волокна ULDP от компании Leaf River и стандартные хвойные волокна, изготавливали листы ручной отливки, осуществляя суспендирование волокна, установление pH приблизительно на уровне 5,5, а затем добавляя глиоксилированный полиакриламид как временно увеличивающее прочность во влажном состоянии вещество от компании Kemira Chemicals. После этого формовали волокна, прессовали листы и высушивали их. Характеристики листов измеряли известными способами. Результаты представлены ниже в таблице 28.

Таблица 28 Свойства листов ручной отливки LR SW (контрольный образец) ULDP TWS #T 0 10 20 40 0 10 20 40 Титруемый заряд мл/10 мл 10-3н -0,166 +0,204 +0,389 +2,899 -0,143 -0,134 +0,474 +1,919 Поверхностная плотность #/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 Объем Толщина одного слоя, мил 3,68 3,78 3,80 4,04 3,80 3,72 4,12 4,08 Удельный объем, см³/г 3,80 3,64 3,80 4,31 3,77 3,91 4,92 4,16 Растяжение в сухом состоянии Растяжение, г/дюйм 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 Растяжение, % 2,6 3,2 2,9 3,0 2,2 2,7 3,3 2,9 Расход энергии при растяжении (TEA), мм⋅г/мм² 0,10 0,28 0,21 0,21 0,06 0,11 0,17 0,12 Растяжение во влажном состоянии Растяжение, г/дюйм 4 209 218 256 23 148 200 168 Разрывная длина, км 0,0064 0,3123 0,3383 0,423 0,0353 0,2414 0,3699 0,2656 SAT 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 для влажного/сухого состояния 1% 16% 18% 23% 3% 18% 23% 19%

Как можно видеть в приведенной выше таблице 28, волокна ULDP согласно настоящему изобретению можно использовать в изготовлении прессуемой во влажном состоянии бумаги. Как представлено на фиг. 2, соотношение для влажного/сухого состояния листов ручной отливки, изготовленных из волокон ULDP, составляет более чем соотношение для влажного/сухого состояния сравнительных листов, изготовленных только из стандартных волокон хвойной древесины южной сосны.

Пример 26

Образцы сверхтонкой распушенной сердцевины изготавливали, используя стандартные и модифицированные сульфатные волокна, имеющие обработанные поверхностно-активным веществом верхний и нижний слои и необработанный средний слой. Таблица 29 описывает конфигурацию изготовленных образцов сверхтонкой распушенной сердцевины. Результаты представлены в таблице 30. Исследования осуществляла компания Testing Service (Каламазу, штат Мичиган, США), используя для исследований свое собственное оборудование и процедуры. Прочность при растяжении и процентное удлинение определяли для каждого изделия в машинном направлении, используя расстояние между зажимами 5,00 см, образец шириной 1,3 см, скорость поперечной головки 2,5 см/мин и датчик нагрузки 30 кг. Если это указано, стандартное волокно обрабатывали, используя TQ-2021, и модифицированные листы обрабатывали, используя TQ-2028, причем оба эти вещества представляли собой поверхностно-активные вещества, поставляемые компанией Ashland, Inc. Поглощение текучей среды осуществляли, помещая 5 мл 0,9% физиологического раствора на образец и выдерживая текучую среду в течение 5 минут. Через 5 минут осуществляли повторное смачивание в течение 2 минут, используя стандартную лабораторную фильтровальную бумагу.

Таблица 29 Слой 1 2 3 4 5 Верхний слой, обработанный поверхностно-активным веществом Стандартное волокно Стандартное волокно Модифицированное вещество Модифицированное вещество Модифицированное вещество Необработанный средний слой Стандартное волокно Стандартное волокно Модифицированное вещество Модифицированное вещество Стандартное волокно Нижний слой, обработанный поверхностно-активным веществом Стандартное волокно Модифицированное вещество Модифицированное вещество Стандартное волокно Стандартное волокно

Таблица 30 Свойство 1 2 3 4 5 Результаты для дефибринированной бычьей крови Повторное смачивание GMS 0,37 0,38 0,38 0,32 0,33 Среднее изменение толщины % 29,2 26,8 26,5 25,4 25,8 Средняя оцениваемая суммарная емкость GMS 7,86 7,81 7,77 7,61 7,62 Среднее время поглощения c 25,0 26,6 18,2 26,0 27,6 Другие результаты Защитное покрытие см 5,1 6,2 6,8 6,4 5,8 Среднее изменение толщины с физиологическим раствором % 236,9 169,2 176,7 154,7 153,9 Прочность при растяжении в сухом состоянии Удлинение (%) 7,56 7,89 8,59 9,60 9,56 Прочность при растяжении в сухом состоянии Расход энергии при растяжении (TEA) (Дж/м²) 34,807 34,585 33,700 48,128 46,308 Прочность при растяжении во влажном состоянии Удлинение (%) 15,78 16,67 18,20 20,62 20,78 Прочность при растяжении во влажном состоянии Расход энергии при растяжении (TEA) (Дж/м²) 16,268 19,247 19,900 28,268 28,799

Как можно видеть в приведенной выше таблице 30, абсорбирующие изделия, изготовленные с использованием обработанного поверхностно-активным веществом волокна согласно настоящему изобретению, имели улучшенную гибкость, повышенную устойчивость размеров, более высокую прочность и деформацию во влажном и сухом состояниях, а также улучшенную повторную смачиваемость кровью.

Другие варианты осуществления изобретения

Хотя желательные в настоящее время изобретения заявителей определены в прилагаемой формуле изобретения, следует понимать, что настоящее изобретение можно также определить в соответствии со следующими вариантами осуществления, которые не обязательно являются исключительными или ограничительными по отношению к заявленным пунктам формулы изобретения:

A. Волокно, источником которого является беленая хвойная или лиственная сульфатная целлюлоза, причем у данного волокна измеренная капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора составляет приблизительно 13 мПа⋅с или менее, предпочтительно менее чем приблизительно 10 мПа⋅с, предпочтительнее менее чем 8 мПа⋅с, еще предпочтительнее менее чем приблизительно 5 мПа⋅с или еще предпочтительнее менее чем приблизительно 4 мПа⋅с.

B. Волокно, источником которого является беленая хвойная сульфатная целлюлоза, причем у данного волокна средняя длина волокна составляет, 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, предпочтительнее от приблизительно 2 мм до приблизительно 3,7 мм и еще предпочтительнее от приблизительно 2,2 мм до приблизительно 3,7 мм.

C. Волокно, источником которого является беленая лиственная сульфатная целлюлоза, причем у данного волокна средняя длина волокна составляет, по меньшей мере, приблизительно 0,75 мм, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 0,85 мм или, по меньшей мере, приблизительно 0,95 мм, или предпочтительнее, по меньшей мере, приблизительно 1,15 или от приблизительно 0,75 мм до приблизительно 1,25 мм.

D. Волокно, источником которого является беленая хвойная сульфатная целлюлоза, причем у данного волокна измеренная капиллярным методом с использованием CED вязкость 0,5% раствора составляет приблизительно 13 мПа⋅с или менее, средняя длина волокна составляет, по меньшей мере, приблизительно 2 мм, и белизна по стандарту ISO составляет от приблизительно 85 до приблизительно 95.

E. Волокно согласно любому из вариантов осуществления A-D, у которого вязкость составляет от приблизительно 3,0 мПа⋅с до приблизительно 13 мПа⋅с, например, от приблизительно 4,5 мПа⋅с до приблизительно 13 мПа⋅с, предпочтительно от приблизительно 7 мПа⋅с до приблизительно 13 мПа⋅с или, например, от приблизительно 3,0 мПа⋅с до приблизительно 7 мПа⋅с и предпочтительно от приблизительно 3,0 мПа⋅с до приблизительно 5,5 мПа⋅с.

F. Волокно согласно вариантам осуществления A-D, у которого вязкость составляет менее чем приблизительно 7 мПа⋅с.

G. Волокно согласно вариантам осуществления A-D, у которого вязкость составляет, по меньшей мере, приблизительно 3,5 мПа⋅с.

H. Волокно согласно вариантам осуществления A-D, у которого вязкость составляет менее чем приблизительно 4,5 мПа⋅с.

I. Волокно согласно вариантам осуществления A-D, у которого вязкость составляет, по меньшей мере, приблизительно 5,5 мПа⋅с

J. Волокно согласно варианту осуществления E, у которого вязкость составляет не более чем приблизительно 6 мПа⋅с.

K. Волокно согласно одному из вышеупомянутых вариантов осуществления, у котором вязкость составляет менее чем приблизительно 13 мПа⋅с.

L. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-B и D-K, у которого средняя длина волокна составляет, по меньшей мере, приблизительно 2,2 мм.

M. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-B и D-L, у которого средняя длина волокна составляет не более чем приблизительно 3,7 мм.

N. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-M, причем у данного волокно растворимость в щелочи S10 составляет от приблизительно 16% до приблизительно 30% и предпочтительно от приблизительно 16% до приблизительно 20%.

O. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-M, причем данное волокно имеет растворимость в щелочи S10, составляющую от приблизительно 14% до приблизительно 16%.

P. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-O, причем данное волокно имеет растворимость в щелочи S18, составляющую от приблизительно 14% до приблизительно 22%, предпочтительно от приблизительно 14% до приблизительно 18% и предпочтительнее от приблизительно 14% до приблизительно 16%.

Q. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-P, причем данное волокно имеет растворимость в щелочи S18, составляющую от приблизительно 14% до приблизительно 16%.

R. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-Q, причем данное волокно имеет значение ΔR, составляющее приблизительно 2,9 или более.

S. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-Q, причем данное волокно имеет значение ΔR, составляющее приблизительно 3,0 или более, предпочтительно приблизительно 6,0 или более.

T. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-S, причем данное волокно имеет содержание карбоксильных групп, составляющее от приблизительно 2 мэкв/100 г до приблизительно 8 мэкв/100 г, предпочтительно от приблизительно 2 мэкв/100 г до приблизительно 6 мэкв/100 г и предпочтительнее от приблизительно 3 мэкв/100 г до приблизительно 6 мэкв/100 г.

U. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-S, причем данное волокно имеет содержание карбоксильных групп, составляющее, по меньшей мере, приблизительно 2 мэкв/100 г.

V. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-S, причем данное волокно имеет содержание карбоксильных групп, составляющее, по меньшей мере, приблизительно 2,5 мэкв/100 г.

W. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-S, причем данное волокно имеет содержание карбоксильных групп, составляющее, по меньшей мере, приблизительно 3 мэкв/100 г.

X. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-S, причем данное волокно имеет содержание карбоксильных групп, составляющее, по меньшей мере, приблизительно 3,5 мэкв/100 г.

Y. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-S, причем данное волокно имеет содержание карбоксильных групп, составляющее, по меньшей мере, приблизительно 4 мэкв/100 г.

Z. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-S, причем данное волокно имеет содержание карбоксильных групп, составляющее, по меньшей мере, приблизительно 4,5 мэкв/100 г.

AA. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-S, причем данное волокно имеет содержание карбоксильных групп, составляющее, по меньшей мере, приблизительно 5 мэкв/100 г.

BB. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-S, причем данное волокно имеет содержание карбоксильных групп, составляющее приблизительно 4 мэкв/100 г.

CC. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-BB, причем данное волокно имеет содержание альдегидных групп, составляющее от приблизительно 1 мэкв/100 г до приблизительно 9 мэкв/100 г, предпочтительно от приблизительно 1 мэкв/100 г до приблизительно 3 мэкв/100 г.

DD. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-BB, причем данное волокно имеет содержание альдегидных групп, составляющее, по меньшей мере, приблизительно 1,5 мэкв/100 г.

EE.

FF. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-BB, причем данное волокно имеет содержание альдегидных групп, составляющее, по меньшей мере, приблизительно 2,0 мэкв/100 г.

GG. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-BB, причем данное волокно имеет содержание альдегидных групп, составляющее, по меньшей мере, приблизительно 2,5 мэкв/100 г.

HH. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-BB, причем данное волокно имеет содержание альдегидных групп, составляющее, по меньшей мере, приблизительно 3,0 мэкв/100 г.

II. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-BB, причем данное волокно имеет содержание альдегидных групп, составляющее, по меньшей мере, приблизительно 3,5 мэкв/100 г.

JJ. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-BB, причем данное волокно имеет содержание альдегидных групп, составляющее, по меньшей мере, приблизительно 4,0 мэкв/100 г.

KK. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-BB, причем данное волокно имеет содержание альдегидных групп, составляющее, по меньшей мере, приблизительно 5,5 мэкв/100 г.

LL. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-BB, причем данное волокно имеет содержание альдегидных групп, составляющее, по меньшей мере, приблизительно 5,0 мэкв/100 г.

MM. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-MM, причем данное волокно имеет содержание карбонильных групп, определяемое медным числом, которое составляет более чем приблизительно 2, предпочтительно более чем приблизительно 2,5, предпочтительнее более чем приблизительно 3, или содержание карбонильных групп, определяемое медным числом, которое составляет от приблизительно 2,5 до приблизительно 5,5, предпочтительно от приблизительно 3 до приблизительно 5,5, предпочтительнее от приблизительно 3 до приблизительно 5,5, или волокно имеет содержание карбонильных групп, определяемое медным числом, которое составляет от приблизительно 1 до приблизительно 4.

NN. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-NN, в котором содержание карбонильных групп составляет от приблизительно 2 до приблизительно 3.

OO. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-NN, причем данное волокно имеет содержание карбонильных групп, определяемое медным числом, которое составляет приблизительно 3 или более.

PP. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-NN, причем данное волокно имеет соотношение суммарного содержания карбонильных групп и содержания альдегидных групп, составляющее от приблизительно 0,9 до приблизительно 1,6.

QQ. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-NN, в котором соотношение суммарного содержания карбонильных групп и содержания альдегидных групп составляет от приблизительно 0,8 до приблизительно 1,0.

RR. Волокно согласно одному из вышеупомянутых вариантов осуществления, причем данное волокно имеет степень помола по канадскому стандарту («степень помола»), составляющую, по меньшей мере, приблизительно 690 мл, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 700 мл, предпочтительнее, по меньшей мере, приблизительно 710 мл или, например, по меньшей мере, приблизительно 720 мл или приблизительно 730 мл.

SS. Волокно согласно одному из вышеупомянутых вариантов осуществления, причем данное волокно имеет степень помола, составляющую, по меньшей мере, приблизительно 710 мл.

TT. Волокно согласно одному из вышеупомянутых вариантов осуществления, причем данное волокно имеет степень помола, составляющую, по меньшей мере, приблизительно 720 мл.

UU. Волокно согласно любому из вышеупомянутых вариантов осуществления, причем данное волокно имеет степень помола, составляющую, по меньшей мере, приблизительно 730 мл.

VV. Волокно согласно одному из вышеупомянутых вариантов осуществления, причем данное волокно имеет степень помола, составляющую не более чем приблизительно 760 мл.

WW. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-WW, причем данное волокно имеет прочность волокна, мерой которой является разрывная длина во влажном состоянии при нулевом расстоянии между зажимами, составляющая от приблизительно 4 км до приблизительно 10 км.

XX. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-WW, причем данное волокно имеет прочность волокна, составляющую от приблизительно 5 км до приблизительно 8 км.

YY. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-WW, причем данное волокно имеет прочность волокна, мерой которой является разрывная длина во влажном состоянии при нулевом расстоянии между зажимами, составляющая, по меньшей мере, приблизительно 4 км.

ZZ. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-WW, причем данное волокно имеет прочность волокна, мерой которой является разрывная длина во влажном состоянии при нулевом расстоянии между зажимами, составляющая, по меньшей мере, приблизительно 5 км.

AAA. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-WW, причем данное волокно имеет прочность волокна, мерой которой является разрывная длина во влажном состоянии при нулевом расстоянии между зажимами, составляющая, по меньшей мере, приблизительно 6 км.

BBB. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-WW, причем данное волокно имеет прочность волокна, мерой которой является разрывная длина во влажном состоянии при нулевом расстоянии между зажимами, составляющая, по меньшей мере, приблизительно 7 км.

CCC. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-WW, причем данное волокно имеет прочность волокна, мерой которой является разрывная длина во влажном состоянии при нулевом расстоянии между зажимами, составляющая, по меньшей мере, приблизительно 8 км.

DDD. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-WW, причем данное волокно имеет прочность волокна, мерой которой является разрывная длина во влажном состоянии при нулевом расстоянии между зажимами, составляющая от приблизительно 5 км до приблизительно 7 км.

EEE. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-WW, причем данное волокно имеет прочность волокна, мерой которой является разрывная длина во влажном состоянии при нулевом расстоянии между зажимами, составляющая от приблизительно 6 км до приблизительно 7 км.

FFF. Волокно согласно одному из вышеупомянутых вариантов осуществления, у которого белизна по стандарту ISO составляет от приблизительно 85 до приблизительно 92, предпочтительно от приблизительно 86 до приблизительно 90, предпочтительнее от приблизительно 87 до приблизительно 90 или от приблизительно 88 до приблизительно 90 ISO.

GGG. Волокно согласно одному из вышеупомянутых вариантов осуществления, у которого белизна по стандарту ISO составляет, по меньшей мере, приблизительно 85, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно. 86, предпочтительнее, по меньшей мере, приблизительно 87, в частности, по меньшей мере, приблизительно 88, более конкретно, по меньшей мере, приблизительно 89 или приблизительно 90 ISO.

HHH. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-FFF, у которого белизна по стандарту ISO составляет, по меньшей мере, приблизительно 87.

III. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-FFF, у которого белизна по стандарту ISO составляет, по меньшей мере, приблизительно 88.

JJJ. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-FFF, у которого белизна по стандарту ISO составляет, по меньшей мере, приблизительно 89.

KKK. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-FFF, у которого белизна по стандарту ISO составляет, по меньшей мере, приблизительно 90.

LLL. Волокно согласно любому из вышеупомянутых вариантов осуществления, причем данное волокно имеет приблизительно такую же длину, как стандартное сульфатное волокно.

MMM. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-S и SS-MMM, имеющее более высокое содержание карбоксильных групп, чем стандартное сульфатное волокно.

NNN. Волокно согласно одному из вариантов осуществления A-S и SS-NNN, имеющее более высокое содержание альдегидных групп, чем стандартное сульфатное волокно.

OOO. Волокно согласно вариантам осуществления A-S и SS-MMM, у которого соотношение суммарного содержания альдегидных групп и содержания карбоксильных групп составляет более чем приблизительно 0,3, предпочтительно более чем приблизительно 0,5, предпочтительнее более чем приблизительно 1,4, или, например, составляет от приблизительно 0,3 до приблизительно 0,5, или составляет от приблизительно 0,5 до приблизительно 1, или составляющий от приблизительно 1 до приблизительно 1,5.

PPP. Волокно согласно любому из вышеупомянутых вариантов осуществления, имеющее более высокий индекс изгиба, чем стандартное сульфатное волокно, например, имеющее индекс изгиба, составляющий от приблизительно 1,3 до приблизительно 2,3, предпочтительно от приблизительно 1,7 до приблизительно 2,3, предпочтительнее от приблизительно 1,8 до приблизительно 2,3 или от приблизительно 2,0 до приблизительно 2,3.

QQQ. Волокно согласно любому из вышеупомянутых вариантов осуществления, имеющее взвешенный по длине индекс извитости, составляющий от приблизительно 0,11 до приблизительно 0,2 и предпочтительно от приблизительно 0,15 до приблизительно 0,2.

RRR. Волокно согласно любому из вышеупомянутых вариантов осуществления, имеющее меньший индекс кристалличности, чем стандартное сульфатное волокно, например, индекс кристалличности, уменьшение которого составляет от приблизительно 5% до приблизительно 20% по отношению к стандартному сульфатному волокну, предпочтительно от приблизительно 10% до приблизительно 20%, предпочтительнее от 15% до 20% по отношению к стандартному сульфатному волокну.

SSS. Волокно согласно любому из вышеупомянутых вариантов осуществления, у которого значение R10 составляет от приблизительно 65% до приблизительно 85%, предпочтительно от приблизительно 70% до приблизительно 85%, предпочтительнее от приблизительно 75% до приблизительно 85%.

TTT. Волокно согласно любому из вышеупомянутых вариантов осуществления, в котором значение R18 составляет от приблизительно 75% до приблизительно 90%, предпочтительно от приблизительно 80% до приблизительно 90% и предпочтительнее от приблизительно 80% до приблизительно 87%.

UUU. Волокно согласно любому из вышеупомянутых вариантов осуществления, причем данное волокно имеет свойства ограничения запаха.

VVV. Волокно согласно любому из вышеупомянутых вариантов осуществления, причем данное волокно уменьшает концентрацию аммиака в атмосфере, по меньшей мере, на 40% более, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно на 50% более, предпочтительнее, по меньшей мере, приблизительно на 60% более, в частности, по меньшей мере, приблизительно на 70% более, или, по меньшей мере, приблизительно на 75% более, более конкретно, по меньшей мере, приблизительно на 80% более или приблизительно на 90% более чем стандартное сульфатное волокно.

WWW. Волокно согласно любому из вышеупомянутых вариантов осуществления, причем данное волокно абсорбирует от приблизительно 5 до приблизительно 10 частей на миллион аммиака на грамм волокна, предпочтительно от приблизительно 7 до приблизительно 10 частей на миллион и предпочтительнее от приблизительно 8 до приблизительно 10 частей на миллион аммиака на грамм волокна.

XXX. Волокно согласно любому из вышеупомянутых вариантов осуществления, причем данное волокно имеет результат исследования цитотоксичности выделения минимальной поддерживающей среды, составляющий менее чем 2, предпочтительно менее чем приблизительно 1,5 и предпочтительнее менее чем приблизительно 1.

YYY. Волокно согласно любому из вышеупомянутых вариантов осуществления, у которого медное число составляет менее чем 2, предпочтительно менее чем 1,9, предпочтительнее менее чем 1,8 и еще предпочтительнее менее чем 1,7.

ZZZ. Волокно согласно любому из вариантов осуществления A-YYY, у которого перманганатное число составляет от приблизительно 0,1 до приблизительно 1, предпочтительно от приблизительно 0,1 до приблизительно 0,9, предпочтительнее от приблизительно 0,1 до приблизительно 0,8, например, от приблизительно 0,1 до приблизительно 0,7 или от приблизительно 0,1 до приблизительно 0,6 или от приблизительно 0,1 до приблизительно 0,5 и предпочтительнее от приблизительно 0,2 до приблизительно 0,5.

AAAA. Волокно согласно любому из вышеупомянутых вариантов осуществления, имеющее практически такое же содержание гемицеллюлозы, как стандартное сульфатное волокно, которое, например, составляет от приблизительно 16% до приблизительно 18% когда волокно представляет собой хвойное волокно, или составляет от приблизительно 18% до приблизительно 25%, когда волокно представляет собой лиственное волокно.

BBBB. Волокно согласно любому из вышеупомянутых вариантов осуществления, причем данное волокно проявляет противомикробную и/или противовирусную активность.

CCCC. Волокно согласно любому из вариантов осуществления B-C или L-CCCC, у которого степень полимеризации составляет от приблизительно 350 до приблизительно 1860, например, от приблизительно 710 до приблизительно 1860, предпочтительно от приблизительно 350 до приблизительно 910 или, например, от приблизительно 1160 до приблизительно 1860.

DDDD. Волокно согласно любому из вариантов осуществления B-C или L-CCCC, у которого степень полимеризации составляет менее чем приблизительно 1860, предпочтительно менее чем приблизительно 1550, предпочтительнее менее чем приблизительно 1300, еще предпочтительнее менее чем приблизительно 820 или менее чем приблизительно 600.

EEEE. Волокно согласно любому из вышеупомянутых вариантов осуществления, причем данное волокно является более пригодным к сжатию и/или пригодным к тиснению, чем стандартное сульфатное волокно.

FFFF. Волокно согласно вариантам осуществления A-OOO, причем данное волокно можно сжимать до плотности, составляющей, по меньшей мере, приблизительно 0,210 г/см³, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 0,220 г/см³, предпочтительнее, по меньшей мере, приблизительно 0,230 г/см³, в частности, по меньшей мере, приблизительно 0,240 г/см³.

GGGG. Волокно согласно вариантам осуществления A-OOO, причем данное волокно можно сжимать до плотности, составляющей, по меньшей мере, приблизительно на 8% более чем плотность стандартного сульфатного волокна, в частности, составляющей более чем плотность стандартного сульфатного волокна, где разность составляет от приблизительно 8% до приблизительно 16%, предпочтительно от приблизительно 8% до приблизительно 10%, или от приблизительно 12% до приблизительно 16%, предпочтительнее от приблизительно 13% до приблизительно 16%, предпочтительнее от приблизительно 14% до приблизительно 16% и, в частности, от приблизительно 15% до приблизительно 16%.

Выше был описан ряд вариантов осуществления. Тем не менее, следует понимать, что могут быть произведены разнообразные модификации без отклонения от идеи и выхода за пределы объема настоящего изобретения. Соответственно, другие варианты осуществления находятся в пределах объема следующей формулы изобретения.

Группа изобретений относится к медицине. Описано модифицированное беленое сульфатное волокно, которое имеет низкую степень полимеризации (DP). Описан способ изготовления модифицированного волокна и получаемые из него изделия. Способ представляет собой одностадийный катализируемый железом процесс обработки пероксидом в кислой среде, который можно включать в одну стадию многостадийного процесса отбеливания. Изделия представляют собой химические целлюлозные исходные материалы, микрокристаллические целлюлозные исходные материалы, распушенные целлюлозы и изготовленные из них изделия. Волокно имеет улучшенные химические свойства без физического разрушения и обесцвечивания. 4 н. и 19 з.п. ф-лы, 2 ил., 30 табл., 26 пр.

1. Способ изготовления абсорбирующей сердцевины для гигиенических изделий, имеющей повышенную пригодность к тиснению, включающий:

включение в сердцевину сульфатного волокна, которое было подвергнуто окислению пероксидом в присутствии медного или железного катализатора в кислой среде согласно последовательности отбеливания с получением беленого сульфатного волокна, характеризующегося содержанием альдегидных групп, составляющим от 1 мэкв/100 г до 9 мэкв/100 г, содержанием карбоксильных групп, составляющим, по меньшей мере, 3 мэкв/100 г, измеренной капиллярным методом с использованием CED вязкостью 0,5% раствора, составляющей менее чем 10 мПа⋅с, и которое было дополнительно обработано поверхностно-активным веществом,

в котором сульфатное волокно проявляет увеличение удельной скорости абсорбции, составляющее менее чем 30% после нанесения поверхностно-активного вещества.

2. Способ по п. 1, в котором поверхностно-активное вещество представляет собой разрыхлитель или умягчитель.

3. Способ по п. 1, в котором поверхностно-активное вещество представляет собой катионное поверхностно-активное вещество.

4. Способ по п. 1, в котором в качестве поверхностно-активного вещества выбирают один или несколько этоксилированных простых эфиров нонилфенола и четвертичных аммониевых солей жирной кислоты растительного происхождения.

5. Способ по п. 4, в котором сульфатное волокно проявляет увеличение удельной скорости абсорбции, составляющее менее чем 25%, после нанесения поверхностно-активного вещества.

6. Способ по п. 4, в котором волокно окисляется на четвертой стадии пятистадийной последовательности отбеливания.

7. Способ по п. 1, в котором волокно имеет среднюю длину волокна, составляющую, по меньшей мере, 2 мм.

8. Абсорбирующая сердцевина для гигиенических изделий,

в которой содержатся, по меньшей мере, три области волокна, первая область, вторая область и третья область, причем при нормальном использовании, первая область вступает в контакт с текучей средой раньше второй области, и вторая область вступает в контакт с текучей средой раньше третьей области,

в которой, по меньшей мере, одна из областей сердцевины содержит окисленное сульфатное волокно, характеризующееся содержанием альдегидных групп, составляющим от 1 мэкв/100 г до 9 мэкв/100 г, содержанием карбоксильных групп, составляющим, по меньшей мере, 3 мэкв/100 г, измеренной капиллярным методом с использованием CED вязкостью 0,5% раствора, составляющей менее чем 10 мПа⋅с, и которое было обработано поверхностно-активным веществом.

9. Сердцевина по п. 8, в которой обработанное поверхностно-активным веществом окисленное сульфатное волокно присутствует в первой или третьей областях сердцевины.

10. Сердцевина по п. 8, в которой обработанное поверхностно-активным веществом окисленное сульфатное волокно присутствует, по меньшей мере, в двух областях сердцевины.

11. Сердцевина по п. 10, в которой обработанное поверхностно-активным веществом окисленное волокно присутствует, по меньшей мере, в первой и второй областях сердцевины.

12. Сердцевина по п. 8, в которой обработанное поверхностно-активным веществом окисленное сульфатное волокно присутствует, по меньшей мере, в трех областях сердцевины.

13. Сердцевина по п. 8, в которой в качестве поверхностно-активного вещества выбирают один или несколько этоксилированных простых эфиров нонилфенола и четвертичных аммониевых солей жирной кислоты растительного происхождения.

14. Сердцевина по п. 13, в которой сульфатное волокно проявляет увеличение удельной скорости абсорбции, составляющее менее чем 30%, после нанесения поверхностно-активного вещества.

15. Распушенная целлюлоза для абсорбирующей сердцевины гигиенических изделий, содержащая беленое хвойное сульфатное волокно, характеризующееся содержанием альдегидных групп, составляющим от 1 мэкв/100 г до 9 мэкв/100 г, содержанием карбоксильных групп, составляющим, по меньшей мере, 3 мэкв/100 г, измеренной капиллярным методом с использованием CED вязкостью 0,5% раствора, составляющей менее чем 10 мПа⋅с, ISO белизна составляет, по меньшей мере, 88, и средневзвешенная по длине длина волокна составляет, по меньшей мере, 2 мм, причем данное волокно было обработано поверхностно-активным веществом.

16. Целлюлоза по п. 15, в которой поверхностно-активное вещество представляет собой разрыхлитель или умягчитель.

17. Целлюлоза по п. 15, в которой поверхностно-активное вещество представляет собой катионное поверхностно-активное вещество.

18. Целлюлоза по п. 15, в которой в качестве поверхностно-активного вещества выбирают один или несколько этоксилированных простых эфиров нонилфенола и четвертичных аммониевых солей жирной кислоты растительного происхождения.

19. Целлюлоза по п. 18, в которой сульфатное волокно проявляет увеличение удельной скорости абсорбции, составляющее менее чем 30%, после нанесения поверхностно-активного вещества.

20. Распушенная целлюлоза для абсорбирующей сердцевины гигиенических изделий, содержащая сульфатное волокно, изготовленное посредством отбеливания целлюлозной сульфатной целлюлозы с использованием многостадийного процесса отбеливания и окисления сульфатной целлюлозы в течение, по меньшей мере, одной стадии многостадийного процесса отбеливания пероксидом в присутствии катализатора в кислой среде, причем данный многостадийный процесс отбеливания включает, по меньшей мере, одну стадию отбеливания диоксидом хлора после стадии окисления с получением беленого сульфатного волокна, характеризующегося содержанием альдегидных групп, составляющей от 1 мэкв/100 г до 9 мэкв/100 г, содержанием карбоксильных групп, составляющим, по меньшей мере, 3 мэкв/100 г, измеренной капиллярным методом с использованием CED вязкостью 0,5% раствора, составляющей менее чем 10 мПа⋅с,

причем данное волокно обработано одним или несколькими поверхностно-активными веществами, и сульфатное волокно проявляет увеличение удельной скорости абсорбции, составляющее менее чем 30%, после нанесения поверхностно-активного вещества.

21. Целлюлоза по п. 20, в которой поверхностно-активное вещество представляет собой разрыхлитель или умягчитель.

22. Целлюлоза по п. 20, в которой поверхностно-активное вещество представляет собой катионное поверхностно-активное вещество.

23. Целлюлоза по п. 20, в которой в качестве поверхностно-активного вещества выбирают один или несколько этоксилированных простых эфиров нонилфенола и четвертичных аммониевых солей жирной кислоты растительного происхождения.