ЦЕЛЛЮЛОЗНАЯ КОМПОЗИЦИЯ СО СПОСОБНОСТЬЮ УСТРАНЕНИЯ НЕПРИЯТНОГО ЗАПАХА Российский патент 2024 года по МПК D21C9/00 D21H11/04 D21H21/00 

Область техники, к которой относится настоящее изобретение

Настоящая технология, в общем, относится к распушенным целлюлозам с улучшенной способностью устранения неприятного запаха, а также способам получения таких распушенных целлюлоз.

Краткое раскрытие настоящего изобретения

В одном аспекте обеспечивается распушенная целлюлоза, которая содержит беленое крафт-волокно и имеет содержание ионов меди от приблизительно 0,2 частей на миллион до приблизительно 50 частей на миллион в пересчете на массу беленого крафт-волокна. Беленое крафт-волокно имеет средневзвешенную длину волокна по меньшей мере приблизительно 2 мм, медное число менее чем приблизительно 7, содержание карбоксильных групп более чем приблизительно 3,5 мэкв./100 г; белизну по ISO по меньшей мере 80 и вязкость от приблизительно 2 спз до приблизительно 9 спз, и причем распушенная целлюлоза имеет содержание ионов меди от приблизительно 0,2 частей на миллион до приблизительно 50 частей на миллион в пересчете на массу беленого крафт-волокна.

В связанном аспекте обеспечен способ получения распушенной целлюлозы. Способ предусматривает обработку лигноцеллюлозного материала путем добавления, в пересчете на массу лигноцеллюлозного материала, от приблизительно 50 частей на миллион до приблизительно 200 частей на миллион катализатора, состоящего из комбинации меди и железа или их солей в присутствии от приблизительно 0,5% до приблизительно 5% окисляющее средства в пересчете на массу лигноцеллюлозного материала для получения обработанного лигноцеллюлозного материала. В способе массовое отношение железа и солей железа к меди и солям меди составляет самое большее приблизительно 10:1. Обработанный лигноцеллюлозный материал имеет вязкость от приблизительно 2 спз до приблизительно 6 спз и имеет по меньшей мере на 50% больший ингибирующий эффект на образование аммиака, чем второй обработанный лигноцеллюлозный материал, образованный при помощи того же способа, но в отсутствие меди. Лигноцеллюлозный материал может представлять лигноцеллюлозную крафт-массу, такую как лигноцеллюлозная крафт-масса, которая была отбелена диоксидом хлора.

В любом варианте осуществления данного документа способ может предусматривать обработку лигноцеллюлозной крафт-массы путем добавления, в пересчете на массу лигноцеллюлозной крафт-массы, от приблизительно 50 частей на миллион до приблизительно 200 частей на миллион катализатора в присутствии от приблизительно 0,5% до приблизительно 5% окисляющего средства в пересчете на массу лигноцеллюлозной крафт-массы при кислотном рН с получением обработанного лигноцеллюлозного материала.

В любом варианте осуществления данного документа способ может предусматривать обработку лигноцеллюлозной крафт-массы путем добавления, в пересчете на массу лигноцеллюлозной крафт-массы, от приблизительно 50 частей на миллион до приблизительно 150 (или приблизительно 200) частей на миллион катализатора в присутствии от приблизительно 0,5% до приблизительно 5% окисляющего средства в пересчете на массу лигноцеллюлозной крафт-массы при рН от приблизительно 2,5 до приблизительно 5 с получением обработанного лигноцеллюлозного материала; где лигноцеллюлозная крафт-масса находится в водном растворе от приблизительно 8 масс. % до приблизительно 12 масс. % лигноцеллюлозной крафт-массы с учетом воды в растворе; массовое отношение железа и солей железа к меди и солям меди составляет от приблизительно 8:1 до приблизительно 1:8; и обработанный лигноцеллюлозный материал имеет вязкость от приблизительно 3 спз до приблизительно 5 спз.

В дополнительном связанном аспекте обеспечивается способ улучшения свойств распушенной целлюлозы в отношении способности устранения неприятного запаха. Способ предусматривает обработку первого лигноцеллюлозного материала путем добавления от приблизительно 3,5 частей на миллион до приблизительно 200 частей на миллион соли меди и от приблизительно 25 частей на миллион до приблизительно 175 (или приблизительно 196,5) частей на миллион соли железа при рН от приблизительно 1 до приблизительно 9 с получением второго лигноцеллюлозного материала, причем массовое отношение соли железа к соли меди составляет от приблизительно 8:1 до приблизительно 1:1; при этом сухой второй лигноцеллюлозный материал имеет по меньшей мере на 50% больший ингибирующий эффект на образование аммиака, чем сухой первый лигноцеллюлозный материал.

Подробное раскрытие настоящего изобретения

I. Определения

Следующие термины используются во всем тексте, как определено ниже.

При использовании в настоящем документе и в приложенной формуле изобретения форму единственного числа в контексте описания элементов (в частности, в контексте следующей формулы изобретения) следует рассматривать как охватывающую как единственное, так и множественное число, если иное не указано в настоящем документе или явно не противоречит контексту. Указание диапазонов значений в настоящем документе предназначено только в качестве ускоренного способа записи ссылок отдельно для каждого отдельного значения, попадающего в диапазон, если иное не указано в настоящем документе, и каждое отдельное значение включено в описание, как если бы оно было отдельно указано в настоящем документе. Все способы, описанные в настоящем документе, можно проводить в любом подходящем порядке, если иное не указано в настоящем документе или иным образом явно не противоречит контексту. Использование любого или всех примеров или вводного слова перед примером (например, «такой как»), обеспеченных в настоящем документе, предназначено только для лучшего освещения вариантов осуществления и не накладывает ограничение на объем формулы изобретения, если иное не указано. Никакие термины в описании не должны рассматриваться как указывающие на какой-либо незаявленный элемент как важный.

При использовании в настоящем документе «приблизительно» будет пониматься специалистами в данной области и будет изменяться в некоторой степени в зависимости от контекста, к котором его используют. Если есть использования термина, которые неясны специалисту в данной области с учетом контекста, в котором его используют, «приблизительно» будет означать до плюс-минус 10% конкретного показателя.

Как будет понятно специалисту в данной области, для любой и всех целей, особенно в отношении обеспечения письменного описания, все диапазоны, раскрытые в настоящем документе, также охватывают любой и все возможные поддиапазоны и комбинации поддиапазонов. Любой указанный диапазон можно легко определить как достаточно описанный и позволяющий тому же диапазону быть разделенным, по меньшей мере, на равные половины, трети, четверти, пятые части, десятые части и пр. В качестве неограничивающего примера каждый диапазон, обсуждаемый в настоящем документе, можно легко разделить на нижнюю треть, среднюю треть и верхнюю треть и пр. Специалисту в данной области также будет понятно, что все выражения, такие как «до», «по меньшей мере», «более», «менее» и подобные, включают указанное число и относятся к диапазонам, которые могут быть затем разделены на поддиапазоны, как обсуждалось выше. Наконец, специалисту в данной области будет понятно, что диапазон включает каждый отдельный член. Таким образом, например, группа, содержащая 1-3 атома, относится к группам, содержащим 1, 2 или 3 атома. Аналогично, группа, содержащая 1-5 атомов, относится к группам, содержащим 1, 2, 3, 4 или 5 атомов, и т.д.

Термин «галогенид» при использовании в настоящем документе относится к бромиду, хлориду, фториду или йодиду.

II. Технология настоящего изобретения

Целлюлозные массы использовались в различных поглощающих продуктах для личной гигиены или медицинского ухода, таких как подгузники или гигиенические изделия для больных с недержанием. Однако запах, вызванный телесными жидкостями, является основной проблемой, например, запах аммиака из мочи в случае подгузника. Для других применений неприятный запах может быть вызван другими азотсодержащими или серосодержащими веществами.

Технология настоящего изобретения направлена на распушенные целлюлозы, которые характеризуются улучшенной способностью устранения неприятного запаха, а также способам получения таких эффективных распушенных целлюлоз. Распушенные целлюлозы характеризуются значительно улучшенной способностью устранения неприятного запаха, по меньшей мере, отчасти из-за использования неожиданно низких количеств меди. Хотя особенно подходит для подгузников или гигиенических изделий для больных с недержанием, технология настоящего изобретения применяется в любой ситуации, где способность устранять неприятный запах является полезной и/или предпочтительной.

Таким образом, в аспекте обеспечивается распушенная целлюлоза, которая содержит беленое крафт-волокно и имеет содержание ионов меди от приблизительно 0,2 частей на миллион до приблизительно 50 частей на миллион в пересчете на массу беленого крафт-волокна. Беленое крафт-волокно имеет средневзвешенную длину волокна по меньшей мере приблизительно 2 мм, медное число менее чем приблизительно 7, содержание карбоксильных групп более чем приблизительно 3,5 мэкв./100 г; белизну по ISO по меньшей мере 80 и вязкость от приблизительно 2 спз до приблизительно 9 спз. Распушенная целлюлоза может содержать сверхвпитывающий полимер (SAP), такой как полимеры и сополимеры полиакрилата натрия, или может не содержать его. Крафт-волокно может быть получено из волокон мягкой древесины, волокон твердой древесины или их смеси, причем такие волокна описаны более подробно в настоящем документе.

Как описано далее в настоящем документе и помимо других признаков распушенной целлюлозы, неожиданно обнаружили, что включение ионов меди в количестве от приблизительно 0,2 частей на миллион до приблизительно 50 частей на миллион меди в пересчете на массу беленого крафт-волокна значительно улучшает свойства в отношении способности устранения неприятного запаха по сравнению с распушенной целлюлозой, которая не содержит медь. Конечно, значительные свойства в отношении способности устранения неприятного запаха не будут ожидаться специалистом в данной области от включения такого низкого содержания ионов меди.

Распушенная целлюлоза может иметь по меньшей мере на 50% больший ингибирующий эффект на образование аммиака, чем вторая распушенная целлюлоза с такими же признаками, но без меди, - т.е. распушенная целлюлоза такого же состава, за исключением того факта, что ионы меди не включены в распушенную целлюлозу. «Ингибирующий эффект на образование аммиака» есть там, где распушенная целлюлоза характеризуется меньшим газообразным аммиаком, что определено в тестах примера 1 (где нет SAP) и/или примера 2 (где есть SAP) по сравнению с распушенной целлюлозой того же состава, за исключением того факта, что ионы меди не включены в распушенную целлюлозу. Без ограничения какой-либо теорией считается, что этот ингибирующий эффект может быть из-за повышенной абсорбции NH₃ в распушенной целлюлозе, предотвращения конверсии азотсодержащих веществ в NH₃, или комбинации обоих. Ингибирующий эффект может быть по меньшей мере приблизительно на 50% больше, по меньшей мере приблизительно на 55% больше, по меньшей мере приблизительно на 60% больше, по меньшей мере приблизительно на 65% больше, по меньшей мере приблизительно на 70% больше, по меньшей мере приблизительно на 75% больше, по меньшей мере приблизительно на 80% больше, по меньшей мере приблизительно на 85% больше, по меньшей мере приблизительно на 90% больше, по меньшей мере приблизительно на 92% больше, по меньшей мере приблизительно на 94% больше, по меньшей мере приблизительно на 96% больше, по меньшей мере приблизительно на 98% больше, по меньшей мере приблизительно на 99% больше, приблизительно на 100% больше или в любом диапазоне, включающем и/или находящемся между любыми двумя из этих значений.

Ионы меди из содержащихся ионов меди могут быть связаны с беленым крафт-волокном и/или могут находиться в виде соли меди (I), соли меди (II), их гидратов или комбинации любых двух или более из них. Соли меди (I) включают, помимо прочего, хлорид меди (I), оксид меди (I), сульфат меди (I) или комбинацию любых двух или более из них. Соли меди (II) включают, помимо прочего, карбонат меди (II), хлорид меди (II), фосфат меди (II), нитрат меди (II), перхлорат меди (II), фосфат меди (II), сульфат меди (II), тетрафторборат меди (II), трифлат меди (II) или комбинации любых двух или более из них. В распушенную целлюлозу может быть включен лиганд волокна, не являющегося крафт-волокном, и меди и/или ее солей, где такие лиганды включают, помимо прочего, этилендиаминтетрауксусную кислоту, (S,S')-этилендиамин-N,N'-диянтарную кислоту, диэтилентриаминпентауксусную кислоту, этиленгликоль-бис(2-аминоэтил)-N,N,N',N'-тетрауксусную кислоту, транс-1,2-диаминоциклогексантетрауксусную кислоту или смеси любых двух или более из них. Лиганд волокна, не являющегося крафт-волокном, может не быть включен в распушенную целлюлозу. В отличие от лиганда волокна, не являющегося крафт-волокном, «лиганд крафт-волокна» является фрагментом или частью крафт-волокна.

Содержание ионов меди в распушенной целлюлозе, что определено в пересчете на массу беленого крафт-волокна, может составлять приблизительно 0,2 части на миллион, приблизительно 0,5 части на миллион, приблизительно 1 часть на миллион, приблизительно 2 части на миллион, приблизительно 3 части на миллион, приблизительно 4 части на миллион, приблизительно 5 частей на миллион, приблизительно 6 частей на миллион, приблизительно 7 частей на миллион, приблизительно 8 частей на миллион, приблизительно 9 частей на миллион, приблизительно 10 частей на миллион, приблизительно 12 частей на миллион, приблизительно 14 частей на миллион, приблизительно 16 частей на миллион, приблизительно 18 частей на миллион, приблизительно 20 частей на миллион, приблизительно 22 частей на миллион, приблизительно 24 частей на миллион, приблизительно 26 частей на миллион, приблизительно 28 частей на миллион, приблизительно 30 частей на миллион, приблизительно 32 частей на миллион, приблизительно 34 частей на миллион, приблизительно 36 частей на миллион, приблизительно 38 частей на миллион, приблизительно 40 частей на миллион, приблизительно 42 частей на миллион, приблизительно 44 частей на миллион, приблизительно 46 частей на миллион, приблизительно 48 частей на миллион, приблизительно 50 частей на миллион, а также любой диапазон, включающий и/или находящийся между любыми двумя из этих значений. Содержание ионов меди может быть определено обычными аналитическими методами, такими как ICP (индуктивно связанная плазма) - атомная абсорбция. Таким образом, это значение содержания ионов меди относится к массовому количеству самих ионов Cu⁺¹ и/или ионов Cu⁺² в отличие от общего массового количества солей меди (например, общее массовое количество сульфата меди). В качестве дополнительного примера массовое количество ионов меди в сульфате меди составляет приблизительно 0,4 от общего массового количества сульфата меди.

Распушенная целлюлоза может также содержать ионы железа или может не содержать их. Ионы железа, связанные с беленым крафт-волокном, могут быть в виде солей двухвалентного железа (Fe²⁺), солей трехвалентного железа (Fe³⁺), их гидратов и комбинаций любых двух или более из них. Соли двухвалентного железа и/или соли трехвалентного железа включают галогенид, сульфат, нитрат, фосфат, карбонат и комбинации любых двух или более из них. Примеры включают, помимо прочего, сульфат двухвалентного железа (например, гептагидрат сульфата двухвалентного железа), хлорид двухвалентного железа, двойной сульфат двухвалентного железа-аммония, хлорид трехвалентного железа, двойной сульфат трехвалентного железа-аммония или двойной цитрат трехвалентного железа-аммония. Количество ионов железа («содержание ионов железа») в распушенной целлюлозе может составлять от приблизительно 0,2 части на миллион до приблизительно 50 частей на миллион в пересчете на массу беленого крафт-волокна; таким образом, количество ионов железа в пересчете на массу беленого крафт-волокна может составлять приблизительно 0,2 части на миллион, приблизительно 0,5 части на миллион, приблизительно 1 часть на миллион, приблизительно 2 части на миллион, приблизительно 3 части на миллион, приблизительно 4 части на миллион, приблизительно 5 частей на миллион, приблизительно 6 частей на миллион, приблизительно 7 частей на миллион, приблизительно 8 частей на миллион, приблизительно 9 частей на миллион, приблизительно 10 частей на миллион, приблизительно 12 частей на миллион, приблизительно 14 частей на миллион, приблизительно 16 частей на миллион, приблизительно 18 частей на миллион, приблизительно 20 частей на миллион, приблизительно 22 частей на миллион, приблизительно 24 частей на миллион, приблизительно 26 частей на миллион, приблизительно 28 частей на миллион, приблизительно 30 частей на миллион, приблизительно 32 частей на миллион, приблизительно 34 частей на миллион, приблизительно 36 частей на миллион, приблизительно 38 частей на миллион, приблизительно 40 частей на миллион, приблизительно 42 частей на миллион, приблизительно 44 частей на миллион, приблизительно 46 частей на миллион, приблизительно 48 частей на миллион, приблизительно 50 частей на миллион или любой диапазон, включающий и/или находящийся между любыми двумя из этих значений. Содержание железа может быть определено обычными аналитическими методами, такими как ICP-атомная абсорбция.

Как обсуждалось ранее, беленое крафт-волокно имеет средневзвешенную длину волокна по меньшей мере приблизительно 2 мм. Беленое крафт-волокно может иметь средневзвешенную длину волокна приблизительно 2 мм, приблизительно 2,1 мм, 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, приблизительно 3,7 мм, приблизительно 3,8 мм, приблизительно 3,9 мм, приблизительно 4,0 мм, или любой диапазон, больший любого одного из этих значений, или любой диапазон, включающий и/или находящийся между любыми двумя из этих значений. Такую средневзвешенную длину волокна можно определить посредством Fiber Quality Analyzer™ от OPTEST, Хоксбери, Онтарио, согласно стандартным процедурам изготовителя.

Беленое крафт-волокно имеет медное число менее чем приблизительно 7. Такое медное число можно измерить согласно TAPPI Т430-cm99. Беленое крафт-волокно может иметь медное число приблизительно 1, приблизительно 2, приблизительно 3, приблизительно 4, приблизительно 5, приблизительно 6, приблизительно 7 или в любом диапазоне, меньшем любого одного из этих значений, или в любом диапазоне, включающем и/или находящемся между любыми двумя из этих значений. Беленое крафт-волокно также имеет содержание карбоксильных групп более чем приблизительно 3,5 мэкв./100 г, где содержание карбоксильных групп можно измерить согласно TAPPI Т237-cm98. Таким образом, содержание карбоксильных групп (в мэкв./100 г) беленого крафт-волокна может составлять приблизительно 3,6, приблизительно 3,8, приблизительно 4,0, приблизительно 4,5, приблизительно 5, приблизительно 5,5, приблизительно 6, приблизительно 6,5, приблизительно 7, приблизительно 7,5, приблизительно 8 или любой диапазон, включающий и/или находящийся между любыми двумя из этих значений. Содержание карбоксильных групп можно измерить согласно TAPPI T237-cm98.

Беленое крафт-волокно распушенной целлюлозы имеет белизну по ISO по меньшей мере 80. Белизну по ISO можно определить согласно TAPPI T525-om02. Белизна по ISO беленого крафт-волокна может составлять 80, приблизительно 82, приблизительно 84, приблизительно 86, приблизительно 88, приблизительно 90, приблизительно 91, приблизительно 92, приблизительно 93, приблизительно 94, приблизительно 95 или любой диапазон, включающий и/или находящийся между любыми двумя из этих значений. В любом варианте осуществления настоящего документа беленое крафт-волокно может не содержать оптические отбеливатели. В любом варианте осуществления настоящего документа распушенная целлюлоза может не содержать оптические отбеливатели.

Как ранее было указано в настоящем документе, беленое крафт-волокно распушенной целлюлозы имеет вязкость от приблизительно 2 спз до приблизительно 9 спз. Вязкость беленого крафт-волокна можно определить согласно процедуре TAPPI Т230-om99. Таким образом, вязкость беленого крафт-волокна может составлять приблизительно 2, приблизительно 2,5, приблизительно 3, приблизительно 3,5, приблизительно 4, приблизительно 4,5, приблизительно 5, приблизительно 5,5, приблизительно 6, приблизительно 6,5, приблизительно 7, приблизительно 7,5, приблизительно 8, приблизительно 8,5, приблизительно 9 или любой диапазон, включающий и/или находящийся между любыми двумя из этих значений.

В связанном аспекте обеспечен способ получения распушенной целлюлозы. Способ предусматривает обработку лигноцеллюлозного материала путем добавления, в пересчете на массу лигноцеллюлозного материала, от приблизительно 50 частей на миллион до приблизительно 200 частей на миллион катализатора, состоящего из комбинации меди и/или ее солей и железа и/или его солей в присутствии от приблизительно 0,5% до приблизительно 5% окисляющее средства в пересчете на массу лигноцеллюлозного материала для получения обработанного лигноцеллюлозного материала. В способе массовое отношение железа и солей железа к меди и солям меди составляет самое большее приблизительно 10:1. Обработанный лигноцеллюлозный материал имеет вязкость от приблизительно 2 спз до приблизительно 6 спз и имеет по меньшей мере на 50% больший ингибирующий эффект на образование аммиака, чем второй обработанный лигноцеллюлозный материал, образованный при помощи того же способа в отсутствие меди. Ингибирующий эффект может быть по меньшей мере приблизительно на 50% больше, по меньшей мере приблизительно на 55% больше, по меньшей мере приблизительно на 60% больше, по меньшей мере приблизительно на 65% больше, по меньшей мере приблизительно на 70% больше, по меньшей мере приблизительно на 75% больше, по меньшей мере приблизительно на 80% больше, по меньшей мере приблизительно на 85% больше, по меньшей мере приблизительно на 90% больше, по меньшей мере приблизительно на 92% больше, по меньшей мере приблизительно на 94% больше, по меньшей мере приблизительно на 96% больше, по меньшей мере приблизительно на 98% больше, по меньшей мере приблизительно на 99% больше, приблизительно на 100% больше или в любом диапазоне, включающем и/или находящемся между любыми двумя из этих значений.

Лигноцеллюлозный материал может предпочтительно представлять собой древесную массу. Лигноцеллюлозный материал может быть в виде волокон и/или частиц, как, например, волокна целлюлозы, мелкие частицы и/или другие фрагменты целлюлозы, гемицеллюлозы, крахмала и/или частицы и порошки полисахаридов. Лигноцеллюлозный материал может также содержать производные целлюлозы, такие как карбоксиметилцеллюлоза, гидроксипропилцеллюлоза и подобные. Пригодные лигноцеллюлозные материалы включают, помимо прочего, полученные из известных источников таких материалов, например, растений. Иллюстративные пригодные лигноцеллюлозные материалы представляют полисахариды, такие как крахмалы, как описано в патенте США №8007635, включенном ссылкой в настоящий документ. Иллюстративные лигноцеллюлозные материалы для использования в способах, описанных в любом варианте осуществления настоящего документа, представляют волокна целлюлозы, используемые при получении тканей, полотенец, подгузников, продуктов женской гигиены и изделий для взрослых с недержанием и используемые для получения других типов целлюлозных продуктов, бумаги и/или картона. Такие целлюлозные волокна включают волокна, полученные из лиственных деревьев, хвойных деревьев или комбинации лиственных и хвойных деревьев, полученные для использования в производстве бумаги любыми известными подходящими операциями ферментации, очистки и/или отбелки - такими, например, как известные механические, термомеханические, химические и полухимические и пр. процессы варки целлюлозы и другие процессы варки целлюлозы, известные специалисту в данной области. Термин «целлюлоза из лиственной древесины» при использовании в настоящем документе относится к волокнистой массе, полученной из древесного вещества лиственных деревьев (покрытосеменных), тогда как «целлюлоза из хвойной древесины» представляет волокнистую массу, полученную из древесного вещества хвойных деревьев (голосемянные). Пригодные целлюлозные волокна можно получать из недревесных травянистых растений, включая, помимо прочего, кенаф, коноплю, джут, лен, сизаль и/или абаку, хотя правовые ограничения и другие соображения могут делать использование конопли и других источников волокон нецелесообразным или невозможным. Или беленые, или небеленые целлюлозные волокна, например, небеленую крафт-массу и беленую крафт-массу (совместно называемые «лигноцеллюлозная крафт-масса»), и/или макулатурную массу можно использовать в любом варианте осуществления способов, описанных в настоящем документе. Масса могла быть подвергнута ранее любой обработке, которая является обычной при варке целлюлозы и отбелке, или может быть специально модифицирована, например, путем регулируемого предварительного гидролиза и/или щелочной обработки щепок перед крафт-варкой целлюлозы, кислотным и/или ферментативным (например, целлюлазы и/или гемицеллюлазы) гидролизом крафт-масс и/или щелочной обработкой массы с промывкой холодной водой (для мерсеризации).

«Медь и/или ее соли» относятся к элементарной меди (Cu^o), соли меди (I), соли меди (II), их гидратам или комбинации любых двух или более из них. Соли меди (I) включают, помимо прочего, хлорид меди (I), оксид меди (I), сульфат меди (I) или комбинацию любых двух или более из них. Соли меди (II) включают, помимо прочего, карбонат меди (II), хлорид меди (II), фосфат меди (II), нитрат меди (II), перхлорат меди (II), фосфат меди (II), сульфат меди (II), тетрафторборат меди (II), трифлат меди (II) или комбинации любых двух или более из них. В любом варианте осуществления настоящего документа количество добавленной меди и/или ее солей может составлять от приблизительно 3,5 частей на миллион до приблизительно 199,8 частей на миллион в пересчете на массу лигноцеллюлозного материала; таким образом, количество добавленной меди или ее солей может составлять приблизительно 3,5 частей на миллион, приблизительно 4 частей на миллион, приблизительно 4,5 частей на миллион, приблизительно 5 частей на миллион, приблизительно 5,5 частей на миллион, приблизительно 6 частей на миллион, приблизительно 7 частей на миллион, приблизительно 8 частей на миллион, приблизительно 9 частей на миллион, приблизительно 10 частей на миллион, приблизительно 12 частей на миллион, приблизительно 14 частей на миллион, приблизительно 16 частей на миллион, приблизительно 18 частей на миллион, приблизительно 20 частей на миллион, приблизительно 22 частей на миллион, приблизительно 24 частей на миллион, приблизительно 26 частей на миллион, приблизительно 28 частей на миллион, приблизительно 30 частей на миллион, приблизительно 32 частей на миллион, приблизительно 34 частей на миллион, приблизительно 36 частей на миллион, приблизительно 38 частей на миллион, приблизительно 40 частей на миллион, приблизительно 42 частей на миллион, приблизительно 44 частей на миллион, приблизительно 46 частей на миллион, приблизительно 48 частей на миллион, приблизительно 50 частей на миллион, приблизительно 55 частей на миллион, приблизительно 60 частей на миллион, приблизительно 65 частей на миллион, приблизительно 70 частей на миллион, приблизительно 75 частей на миллион, приблизительно 80 частей на миллион, приблизительно 85 частей на миллион, приблизительно 90 частей на миллион, приблизительно 95 частей на миллион, приблизительно 100 частей на миллион, приблизительно 120 частей на миллион, приблизительно 140 частей на миллион, приблизительно 160 частей на миллион, приблизительно 180 частей на миллион, приблизительно 190 частей на миллион, приблизительно 199,8 частей на миллион, приблизительно 200 частей на миллион или любой диапазон, включающий и/или находящийся между любыми двумя из этих значений.

«Железо и/или его соли» относятся к элементарному железу (Fe^o), солям двухвалентного железа (Fe²⁺), солям трехвалентного железа (Fe³⁺), их гидратам и комбинациям любых двух или более из них. Предпочтительные соли двухвалентного железа и/или соли трехвалентного железа включают галогенид, сульфат, нитрат, фосфат, карбонат и комбинации любых двух или более из них. Примеры включают, помимо прочего, сульфат двухвалентного железа (например, гептагидрат сульфата двухвалентного железа), хлорид двухвалентного железа, двойной сульфат двухвалентного железа-аммония, хлорид трехвалентного железа, двойной сульфат трехвалентного железа-аммония или двойной цитрат трехвалентного железа-аммония. В любом варианте осуществления настоящего документа количество добавленного железа или его солей может составлять от приблизительно 0,2 части на миллион до приблизительно 180 частей на миллион в пересчете на массу лигноцеллюлозного материала; таким образом, количество добавленного железа или его солей может составлять приблизительно 0,2 части на миллион, приблизительно 0,5 части на миллион, приблизительно 1 часть на миллион, приблизительно 2 части на миллион, приблизительно 3 части на миллион, приблизительно 4 части на миллион, приблизительно 5 частей на миллион, приблизительно 6 частей на миллион, приблизительно 7 частей на миллион, приблизительно 8 частей на миллион, приблизительно 9 частей на миллион, приблизительно 10 частей на миллион, приблизительно 12 частей на миллион, приблизительно 14 частей на миллион, приблизительно 16 частей на миллион, приблизительно 18 частей на миллион, приблизительно 20 частей на миллион, приблизительно 22 частей на миллион, приблизительно 24 частей на миллион, приблизительно 26 частей на миллион, приблизительно 28 частей на миллион, приблизительно 30 частей на миллион, приблизительно 32 частей на миллион, приблизительно 34 частей на миллион, приблизительно 36 частей на миллион, приблизительно 38 частей на миллион, приблизительно 40 частей на миллион, приблизительно 42 частей на миллион, приблизительно 44 частей на миллион, приблизительно 46 частей на миллион, приблизительно 48 частей на миллион, приблизительно 50 частей на миллион, приблизительно 55 частей на миллион, приблизительно 60 частей на миллион, приблизительно 65 частей на миллион, приблизительно 70 частей на миллион, приблизительно 75 частей на миллион, приблизительно 80 частей на миллион, приблизительно 85 частей на миллион, приблизительно 90 частей на миллион, приблизительно 95 частей на миллион, приблизительно 100 частей на миллион, приблизительно 120 частей на миллион, приблизительно 140 частей на миллион, приблизительно 160 частей на миллион, приблизительно 180 частей на миллион или любой диапазон, включающий и/или находящийся между любыми двумя из этих значений.

В способе массовое отношение железа и солей железа к меди и солям меди составляет самое большее приблизительно 10:1. Под фразой «самое большее приблизительно 10:1» понимается, что включено не большее отношение железа и солей железа к меди и солям меди, такое как 11:1, но не включает диапазон, где железо не включено, поскольку тогда вообще не будет отношения. Массовое отношение железа и солей железа к меди и солям меди может составлять приблизительно 10:1, приблизительно 9:1, приблизительно 8:1, приблизительно 7:1, приблизительно 6:1, приблизительно 5:1, приблизительно 4:1, приблизительно 3:1, приблизительно 2:1, приблизительно 1:1, приблизительно 1:2, приблизительно 1:3, приблизительно 1:4, приблизительно 1:5, приблизительно 1:6, приблизительно 1:7, приблизительно 1:8, приблизительно 1:9, приблизительно 1:10 или любой диапазон, включающий и/или находящийся между любыми двумя из этих значений.

Окисляющее средство может включать одно или несколько из пероксида водорода, диоксида хлора, гипохлорита и хлорноватистой кислоты. Предпочтительные окисляющие средства содержат пероксид водорода. Количество окисляющего средства составляет от приблизительно 0,5% до приблизительно 5% окисляющего средства в пересчете на массу лигноцеллюлозного материала; таким образом, количество окисляющего средства может составлять приблизительно 0,5%, приблизительно 0,6%, приблизительно 0,7%, приблизительно 0,8%, приблизительно 0,9%, приблизительно 1%, приблизительно 1,2%, приблизительно 1,4%, приблизительно 1,6%, приблизительно 1,8%, приблизительно 2%, приблизительно 2,2%, приблизительно 2,4%, приблизительно 2,6%, приблизительно 2,8%, приблизительно 3%, приблизительно 3,2%, приблизительно 3,4%, приблизительно 3,6%, приблизительно 3,8%, приблизительно 4%, приблизительно 4,2%, приблизительно 4,4%, приблизительно 4,6%, приблизительно 4,8%, приблизительно 5% или любой диапазон, включающий и/или находящийся между любыми двумя из этих значений.

Катализатор можно добавлять в присутствии окисляющего средства в пересчете на массу лигноцеллюлозного материала при рН от приблизительно 1 до приблизительно 9. рН обработки может изменяться в широких пределах, и можно использовать любую температуру, достаточную для получения желаемого обработанного лигноцеллюлозного материала. рН обработки может составлять приблизительно 1,0, приблизительно 1,5, приблизительно 2,0, приблизительно 2,5, приблизительно 3,0, приблизительно 3,5, приблизительно 4,0, приблизительно 4,5, приблизительно 5,0, приблизительно 5,5, приблизительно 6,0, приблизительно 6,5, приблизительно 7,0, приблизительно 7,5, приблизительно 8,0, приблизительно 8,5 приблизительно 9,0 или любой диапазон, включающий и/или находящийся между любыми двумя из этих значений. Например, рН может быть кислотным рН (т.е. от приблизительно 1 до менее чем приблизительно 7), и рН может предпочтительно составлять от приблизительно 2 до приблизительно 6 и более предпочтительно от приблизительно 2,5 до приблизительно 5.

Когда количество другого компонента определяют в пересчете на массу, например, лигноцеллюлозного материала, оно представлено в пересчете на сухую массу лигноцеллюлозного материала. Лигноцеллюлозный материал (например, лигноцеллюлозная крафт-масса) может находиться в водном растворе в количестве от приблизительно 8 масс. % до приблизительно 16 масс. % лигноцеллюлозного материала с учетом воды в растворе. Таким образом, лигноцеллюлозный материал может составлять в водном растворе приблизительно 8 масс. %, приблизительно 9 масс. %, приблизительно 10 масс. %, приблизительно 11 масс. %, приблизительно 12 масс. %, приблизительно 13 масс. %, приблизительно 14 масс. %, приблизительно 15 масс. %, приблизительно 16 масс. % или любой диапазон, включающий и/или находящийся между этими значениями.

Температуры обработки могут изменяться в широких пределах, и можно использовать любую температуру, достаточную для получения желаемого обработанного лигноцеллюлозного продукта. Температура обработки обычно составляет по меньшей мере приблизительно 20°С, хотя более низкие температуры можно использовать, если они эффективны для получения желаемого лигноцеллюлозного материала. Температура обработки может составлять приблизительно 20°С, приблизительно 40°С, приблизительно 50°С, приблизительно 60°С, приблизительно 65°С, приблизительно 70°С, приблизительно 75°С, приблизительно 80°С, приблизительно 85°С, приблизительно 90°С, приблизительно 95°С, приблизительно 100°С, приблизительно 110°С, приблизительно 120°С или любой диапазон, включающий и/или находящийся между любыми двумя из этих значений. Температура обработки предпочтительно составляет от приблизительно 40°С до приблизительно 120°С, еще более предпочтительно от приблизительно 40°С до приблизительно 90°С и наиболее предпочтительно от приблизительно 65°С до приблизительно 90°С.

Время обработки может изменяться в широких пределах, и можно использовать любое время, достаточное для получения желаемого обработанного лигноцеллюлозного продукта. Время обработки обычно составляет по меньшей мере приблизительно 5 минут, хотя более длительная обработка может использоваться, если она эффективна для получения желаемого лигноцеллюлозного материала. Время обработки предпочтительно составляет от приблизительно 5 минут до приблизительно 20 часов, более предпочтительно от приблизительно 15 минут до приблизительно 10 часов и еще более предпочтительно от приблизительно 30 минут до приблизительно 4 часов. Подходящее время обработки включает приблизительно 5 минут, приблизительно 10 минут, приблизительно 30 минут, приблизительно 1 час, приблизительно полтора часа, приблизительно 2 часа, приблизительно 3 часа, приблизительно 4 часа, приблизительно 6 часов, приблизительно 8 часов, приблизительно 10 часов, приблизительно 15 часов, приблизительно 20 часов или любой диапазон, включающий и/или находящийся между любыми двумя из этих значений.

Необязательно способ можно проводить или можно не проводить в присутствии УФ-излучения, помимо катализатора и окисляющего средства, и предпочтительным является, когда пероксид водорода используют в качестве окисляющего средства. Включение УФ-излучения имеет преимущество, поскольку оно более эффективно при более низких температурах, таких как комнатная температура (или температура окружающей среды) без необходимости в нагревательном оборудовании и может использоваться для расширения эффективного диапазона рН. Например, способ можно эффективно проводить в присутствии УФ-излучения при температуре окружающей среды (или без нагревания) при приблизительно нейтральном рН (т.е. от приблизительно 6,8 до приблизительно 7,2) и/или в течение очень короткого времени от нескольких секунд до приблизительно 1 часа в зависимости, например, от мощности УФ-лампы. УФ-лампа, используемая в способе, предпочтительно представляет лампу высокой интенсивности, такую как ртутная дуговая лампа среднего давления или ее вариант, ксеноновая импульсная лампа или эксимерная лампа. Наиболее предпочтительным является использование ртутной дуговой лампы среднего давления, которая имеет низкую стоимость и легкодоступна на рынке. Одна или несколько УФ-ламп, которые обычно вставлены в кварцевые кожухи, могут быть вставлены (погружены) в массу для излучения. Иногда может быть предпочтительнее помещать УФ-лампы над перемешиваемой суспензией лигноцеллюлозного материала. Для этого типа УФ-излучения как ртутные дуговые лампы, так и безэлектродные лампы (такие как от компании Fusion UV) можно использовать. Предпочтительно, чтобы масса полностью смешивалась и хорошо перемешивалась при реакции, поскольку проникновение УФ-излучения в воду очень низкое, и большая часть химического воздействия происходит из-за УФ-разложения пероксида в водных растворах. В любом варианте осуществления настоящего документа УФ-обработка может проводиться или может не проводиться с добавлением УФ-катализатора. Пригодные УФ-катализаторы включают, помимо прочего, микро- или наночастицы фотокатализаторов на основе диоксида титана или оксида цинка; растворимый в воде органический катализатор на основе азосоединений, такой как 4,4'-азобис(4-циановалериановая кислота), 2,2'-азобис(2-метилпропионамидина) дигидрохлорид, 2,2'-азобис(2-метилпропионитрил) (AIBN), 1,1'-азобисциклогексанкарбонитрил (например, катализатор VAZO^® 88 от DuPont) и/или (2,2,6,6-тетраметилпиперидинил)оксил (TEMPO).

Способ можно проводить в периодическом, непрерывном или полунепрерывном режиме. Способ можно также осуществлять на практике как часть способа варки целлюлозы как стадию способа в конце механического, полухимического или химического способа варки целлюлозы или как часть многостадийного способа отбелки как стадию в конце способа отбелки (т.е. больше стадий отбелки не проводят после стадии обработки способа). Способ можно также использовать для обработки рыночной пульпы для получения бумаги и/или распушенной целлюлозы, например, путем повторной грубой промывки рыночной пульпы для получения бумаги или распушенной целлюлозы в гидроразбивателе или подобном устройстве. Обработка в гидроразбивателе или подобном устройстве имеет гибкость в отношении регулирования условий. Например, обработка может начинаться при кислотном рН, и через некоторый подходящий период времени обработка предусматривает регулирование до щелочного рН путем добавления щелочи и продолжение реакции при более высоком рН. Эта объединенная кислотно-щелочная обработка может использоваться для изменения отношения карбоксильных и карбонильных групп в обработанном лигноцеллюлозном материале.

Обработанный лигноцеллюлозный материал может характеризоваться любым одним или несколькими признаками, ранее описанными для распушенной целлюлозы (например, средневзвешенной длиной по меньшей мере приблизительно 2 мм, медным числом менее чем приблизительно 7, содержанием карбоксильных групп более чем приблизительно 3,5 мэкв./100 г; белизной по ISO по меньшей мере 80 и вязкостью от приблизительно 2 спз до приблизительно 9 спз или комбинацией любых двух или более из них), а также любым диапазоном, описанным в настоящем документе. В любом варианте осуществления настоящего изобретения и как обсуждалось ранее для распушенной целлюлозы, обработанный лигноцеллюлозный материал может иметь содержание ионов меди от приблизительно 0,2 части на миллион до приблизительно 50 частей на миллион в пересчете на массу обработанного лигноцеллюлозного материала или любой диапазон содержания ионов меди, описанный в настоящем документе. В любом варианте осуществления настоящего изобретения и как обсуждалось ранее для распушенной целлюлозы, обработанный лигноцеллюлозный материал может иметь содержание ионов железа от приблизительно 0,2 части на миллион до приблизительно 50 частей на миллион в пересчете на массу обработанного лигноцеллюлозного материала.

В дополнительном связанном аспекте обеспечивается способ для улучшения свойств распушенной целлюлозы в отношении способности устранения неприятного запаха, причем способ предусматривает обработку первого лигноцеллюлозного материала путем добавления от приблизительно 0,5 части на миллион до приблизительно 200 частей на миллион соли меди при рН от приблизительно 1 до приблизительно 9 с получением второго лигноцеллюлозного материала, где сухой второй лигноцеллюлозный материал имеет по меньшей мере на 50% больший ингибирующий эффект на образование аммиака, чем сухой первый лигноцеллюлозный материал. Ингибирующий эффект может быть по меньшей мере приблизительно на 50% больше, по меньшей мере приблизительно на 55% больше, по меньшей мере приблизительно на 60% больше, по меньшей мере приблизительно на 65% больше, по меньшей мере приблизительно на 70% больше, по меньшей мере приблизительно на 75% больше, по меньшей мере приблизительно на 80% больше, по меньшей мере приблизительно на 85% больше, по меньшей мере приблизительно на 90% больше, по меньшей мере приблизительно на 92% больше, по меньшей мере приблизительно на 94% больше, по меньшей мере приблизительно на 96% больше, по меньшей мере приблизительно на 98% больше, по меньшей мере приблизительно на 99% больше, приблизительно на 100% больше или в любом диапазоне, включающем и/или находящемся между любыми двумя из этих значений. рН может составлять приблизительно 1,0, приблизительно 1,5, приблизительно 2,0, приблизительно 2,5, приблизительно 3,0, приблизительно 3,5, приблизительно 4,0, приблизительно 4,5, приблизительно 5,0, приблизительно 5,5, приблизительно 6,0, приблизительно 6,5, приблизительно 7,0, приблизительно 7,5, приблизительно 8,0, приблизительно 8,5 приблизительно 9,0 или любой диапазон, включающий и/или находящийся между любыми двумя из этих значений.

В любом варианте осуществления такого способа настоящего документа первый лигноцеллюлозный материал может не содержать более чем приблизительно 0,2 части на миллион меди, предпочтительно не более чем приблизительно 0,1 части на миллион медь, еще более предпочтительно не более чем приблизительно 0,01 части на миллион медь. В любом варианте осуществления настоящего изобретения первый лигноцеллюлозный материал может не содержать обнаружимую медь, что измерено ICP-атомной абсорбцией.

Соли меди описаны ранее, и термин «соль меди» должен означать как одну соль меди, смесь любых двух или более солей меди, гидрат любой одной или нескольких из предшествующих, а также комбинацию любых двух или более из них, где количество добавленной соли меди может составлять приблизительно 0,5 части на миллион, приблизительно 0,6 части на миллион, приблизительно 0,7 части на миллион, приблизительно 0,8 части на миллион, приблизительно 0,9 части на миллион, приблизительно 1,0 часть на миллион, приблизительно 1,2 части на миллион, приблизительно 1,4 части на миллион, приблизительно 1,6 части на миллион, приблизительно 1,8 части на миллион, приблизительно 2,0 части на миллион, приблизительно 2,5 части на миллион, приблизительно 3,5 части на миллион, приблизительно 4 части на миллион, приблизительно 4,5 части на миллион, приблизительно 5 частей на миллион, приблизительно 5,5 частей на миллион, приблизительно 6 частей на миллион, приблизительно 7 частей на миллион, приблизительно 8 частей на миллион, приблизительно 9 частей на миллион, приблизительно 10 частей на миллион, приблизительно 12 частей на миллион, приблизительно 14 частей на миллион, приблизительно 16 частей на миллион, приблизительно 18 частей на миллион, приблизительно 20 частей на миллион, приблизительно 22 частей на миллион, приблизительно 24 частей на миллион, приблизительно 25 частей на миллион, приблизительно 26 частей на миллион, приблизительно 28 частей на миллион, приблизительно 30 частей на миллион, приблизительно 32 частей на миллион, приблизительно 34 частей на миллион, приблизительно 36 частей на миллион, приблизительно 38 частей на миллион, приблизительно 40 частей на миллион, приблизительно 42 частей на миллион, приблизительно 44 частей на миллион, приблизительно 46 частей на миллион, приблизительно 48 частей на миллион, приблизительно 50 частей на миллион, приблизительно 55 частей на миллион, приблизительно 60 частей на миллион, приблизительно 65 частей на миллион, приблизительно 70 частей на миллион, приблизительно 75 частей на миллион, приблизительно 80 частей на миллион, приблизительно 85 частей на миллион, приблизительно 90 частей на миллион, приблизительно 95 частей на миллион, приблизительно 100 частей на миллион, приблизительно 120 частей на миллион, приблизительно 140 частей на миллион, приблизительно 160 частей на миллион, приблизительно 180 частей на миллион, приблизительно 199,8 частей на миллион, приблизительно 200 частей на миллион или любой диапазон, включающий и/или находящийся между любыми двумя из этих значений.

Лигноцеллюлозные материалы также были описаны ранее. В способе лигноцеллюлозный материал предпочтительно представляет беленую крафт-массу, более предпочтительно распушенную целлюлозу, которая содержит беленое крафт-волокно. Беленое крафт-волокно/масса может характеризоваться любым одним или несколькими признаками, описанными для беленого крафт-волокна распушенной целлюлозы технологии настоящего изобретения (например, средневзвешенной длиной волокна по меньшей мере приблизительно 2 мм, медным числом менее чем приблизительно 7, содержанием карбоксильных групп более чем приблизительно 3,5 мэкв./100 г; белизной по ISO по меньшей мере 80 и вязкостью от приблизительно 2 спз до приблизительно 9 спз или комбинацией любых двух или более из них), а также любым диапазоном, описанным в настоящем документе.

Также можно добавлять соль железа с солью меди, например, от приблизительно 25 частей на миллион до приблизительно 175 частей на миллион соли железа. Соли железа описаны ранее, и термин «соль железа» должен означать или одну соль железа, смесь любых двух или более солей железа, гидрат любой одной или нескольких из предшествующих, а также комбинацию любых двух или более из них. Количество добавленной соли железа может составлять приблизительно 25 частей на миллион, приблизительно 26 частей на миллион, приблизительно 28 частей на миллион, приблизительно 30 частей на миллион, приблизительно 32 частей на миллион, приблизительно 34 частей на миллион, приблизительно 36 частей на миллион, приблизительно 38 частей на миллион, приблизительно 40 частей на миллион, приблизительно 42 частей на миллион, приблизительно 44 частей на миллион, приблизительно 46 частей на миллион, приблизительно 48 частей на миллион, приблизительно 50 частей на миллион, приблизительно 55 частей на миллион, приблизительно 60 частей на миллион, приблизительно 65 частей на миллион, приблизительно 70 частей на миллион, приблизительно 75 частей на миллион, приблизительно 80 частей на миллион, приблизительно 85 частей на миллион, приблизительно 90 частей на миллион, приблизительно 95 частей на миллион, приблизительно 100 частей на миллион, приблизительно 120 частей на миллион, приблизительно 140 частей на миллион, приблизительно 160 частей на миллион, приблизительно 165 частей на миллион, приблизительно 170 частей на миллион, приблизительно 175 частей на миллион или любой диапазон, включающий и/или находящийся между любыми двумя из этих значений. В способе массовое отношение соли железа к соли меди составляет самое большее приблизительно 10:1. Под фразой «самое большее приблизительно 10:1» понимается, что включено не большее отношение солей железа к солям меди, такое как 11:1, но не включает диапазон, где железо не включено, поскольку тогда вообще не будет отношения. Массовое отношение солей железа к солям меди может составлять приблизительно 10:1, приблизительно 9:1, приблизительно 8:1, приблизительно 7:1, приблизительно 6:1, приблизительно 5:1, приблизительно 4:1, приблизительно 3:1, приблизительно 2:1, приблизительно 1:1, приблизительно 1:2, приблизительно 1:3, приблизительно 1:4, приблизительно 1:5, приблизительно 1:6, приблизительно 1:7, приблизительно 1:8, приблизительно 1:9, приблизительно 1:10 или любой диапазон, включающий и/или находящийся между любыми двумя из этих значений.

Например, способ может предусматривать обработку первого лигноцеллюлозного материала путем добавления от приблизительно 3,5 частей на миллион до приблизительно 200 частей на миллион соли меди и от приблизительно 25 частей на миллион до приблизительно 175 частей на миллион соли железа при рН от приблизительно 1 до приблизительно 9 с получением второго лигноцеллюлозного материала.

В любом варианте осуществления настоящего документа соль меди (и, где применимо, соль железа) можно добавлять в виде водного раствора. В таких вариантах осуществления способ может предусматривать обработку первого лигноцеллюлозного материала путем добавления водного раствора соли меди (и, где применимо, соли железа) при рН от приблизительно 1 до приблизительно 9 с получением смоченного лигноцеллюлозного материала и сушку смоченного лигноцеллюлозного материала с получением второго лигноцеллюлозного материала; причем второй лигноцеллюлозный материал содержит от приблизительно 0,5 частей на миллион до приблизительно 200 частей на миллион соли меди (или любой ранее описанный диапазон) и, если соль железа включена, от приблизительно 25 частей на миллион до приблизительно 175 частей на миллион соли железа (или любой ранее описанный диапазон). Также способ может предусматривать сушку смоченного лигноцеллюлозного материала с последующим распушиванием с получением второго лигноцеллюлозного материала.

В любом варианте осуществления настоящего документа второй лигноцеллюлозный материал может характеризоваться любым одним или несколькими признаками, ранее описанными для распушенной целлюлозы (например, средневзвешенной длиной по меньшей мере приблизительно 2 мм, медным числом менее чем приблизительно 7, содержанием карбоксильных групп более чем приблизительно 3,5 мэкв./100 г; белизной по ISO по меньшей мере 80 и вязкостью от приблизительно 2 спз до приблизительно 9 спз или комбинацией любых двух или более из них), а также любым диапазоном, описанным в настоящем документе. В любом варианте осуществления настоящего изобретения и как обсуждалось ранее для распушенной целлюлозы, обработанный лигноцеллюлозный материал может иметь содержание ионов меди от приблизительно 0,2 части на миллион до приблизительно 50 частей на миллион в пересчете на массу обработанного лигноцеллюлозного материала или любой диапазон содержания ионов меди, описанный в настоящем документе. В любом варианте осуществления настоящего изобретения и как обсуждалось ранее для распушенной целлюлозы, обработанный лигноцеллюлозный материал может иметь содержание ионов железа от приблизительно 0,2 части на миллион до приблизительно 50 частей на миллион в пересчете на массу обработанного лигноцеллюлозного материала.

Обработанный лигноцеллюлозный материал или второй лигноцеллюлозный материал можно подвергать ряду последующих обработок для дополнительной модификации свойств материала. Например, в любом варианте осуществления настоящего документа обработанный лигноцеллюлозный материал или второй лигноцеллюлозный материал можно обрабатывать при помощи катионного средства, которое (без ограничения какой-либо теорией), как считается, связывает восстановительные функциональные группы обработанных материалов. Пригодный катионный материал может изменяться в широких пределах и включать, помимо прочего, катионные азотсодержащие полимеры, такие как полиамины, гидрохлорид 1-этил-3-(3-диметиламинопропил)-карбодиимида (EDC), гексадиметринбромид, полиэтиленимины (линейные и/или разветвленные), сополимеры хлорида диаллилдиметиламмония (DADMAC), сополимеры винилпирролидона (VP) с кватернизованным диэтиламиноэтилметакрилатом (DEAMEMA), полиамиды, катионный полиуретановый латекс, катионный поливиниловый спирт, полиалкиламины, сополимеры дициандиамида, аминглицидиловые аддитивные полимеры, поли[оксиэтилен(диметилиминио)этилен(диметилиминио)этилен]дихлориды, поливиниламин с высокой плотностью заряда, полиаллиламин (РАН), поли(гексаметиленбигуанидгидрохлорид) (РНМВ), полиамидоамин (или полиэтиленимин); катионные ионы металлов, такие как растворимые в воде соли алюминия, соли кальция и/или соли циркония; и катионные дендримеры, такие как дендримеры (полиамидоамина) (дендримеры РАМАМ) с аминосодержащими поверхностными группами и дендримеры полипропиленимина с аминосодержащими поверхностными группами. Без ограничения какой-либо теорией считается, что обработка при помощи таких катионных материалов может модифицировать свойства, такие как увеличение бумажной массы, что желательно для высокосортной бумаги, картона, ткани, полотенец и поглощающих продуктов, в то же время сохраняя хорошую прочность и наличие сниженного водоудерживающей способности (WRV) и повышенной садкости.

Обработанный лигноцеллюлозный материал или второй лигноцеллюлозный материал может быть обработан при помощи оксидов металлов в виде микро- или наночастиц, таких как оксид алюминия, оксид титана, оксид цинка и/или диоксид кремния, где такие материалы удерживаются обработанным лигноцеллюлозным материалом для модификации свойств, таких как фиксация красителя, фиксация окрашивающего вещества, фиксация оптических отбеливателей, пригодность для печатания и/или способность устранения неприятного запаха. Обработанный лигноцеллюлозный материал или второй лигноцеллюлозный материал можно обрабатывать сшивающим материалом при получении бумаги или образовании волокнистой сетки. Типичные сшивающие материалы включают диспергируемый в воде или растворимый в воде би- или полифункциональный карбодиимид и/или поликарбодиимид, такой как 1,6-гексаметиленбис(этилкарбодиимид); 1,8-октаметиленбис(этилкарбодиимид); 1,10-декаметиленбис(этилкарбодиимид); 1,12-додекаметиленбис(этилкарбодиимид); ПЭГ-бис(пропил(этилкарбодиимид)); 2,2'-дитиоэтилбис(этилкарбодиимид); 1,1'-дитио-п-фениленбис(этилкарбодиимид) и 1,1'-дитио-м-фениленбис(этилкарбодиимид). Би- или полифункциональные карбодиимидные группы реагируют с восстановительными функциональными группами обработанного лигноцеллюлозного материала (или второго лигноцеллюлозного материала) и сшивают волокна материала внутри структуры бумаги или волоконной сетки.

Обработанный лигноцеллюлозный материал или второй лигноцеллюлозный материал можно использовать для обычных целей in situ или после выделения при помощи обычных техник выделения продукта. Например, обработанный лигноцеллюлозный материал или второй лигноцеллюлозный материал можно использовать для получения бумажных или картонных подложек или полотен. Способы и устройства для получения подложки, образованной из лигноцеллюлозных волокон, хорошо известны в бумажной и картонной промышленности. Смотрите, например, «Handbook For Pulp & Paper Technologies)), 2^nd Edition, G.A. Smook, Angus Wilde Publications (1992) и ссылки, указанные там. Любой обычный способ и устройство можно использовать. Предпочтительно такой способ для использования обработанного лигноцеллюлозного материала (или второго лигноцеллюлозного материала) предусматривает: а) осаждение водной суспензии лигноцеллюлозных волокон из обработанного лигноцеллюлозного материала на формирующую нить бумагоделательной машины с получением влажного бумажного или картонного полотна; b) сушку влажного бумажного или картонного полотна с получением высушенного бумажного или картонного полотна и с) каландрование высушенного бумажного или картонного полотна. Помимо этого, дополнительные стадии, известные специалистам в данной области, можно использовать; например, стадию нанесения на одну или несколько поверхностей высушенного бумажного или картонного полотна покрытия, которое содержит связующее, содержащее диспергирующий пигмент, и/или обработку высушенной бумаги или картона на прессе для склеивания при помощи клеящего вещества, такого как крахмал.

Обработанный лигноцеллюлозный материал или второй лигноцеллюлозный материал можно использовать для получения впитывающих изделий, например, подгузников, тканей, полотенец и/или средств личной гигиены, при помощи обычных способов. Такие продукты и их способы изготовления известны специалистам в данной области. Смотрите, например, патенты США №6063982 и №5766159 (оба из которых включены в настоящий документ ссылкой, за исключением их любой части(ей), которая может противоречить идеям настоящего изобретения) и ссылки, описанные там. Обработанную лигноцеллюлозную крафт-массу (которая необязательно содержит обработанные волокна крафт-массы) можно использовать для получения пропитываемой крафт-бумаги. Пропитываемая крафт-бумага представляет лист бумаги, полученный из небеленой крафт-массы (обычно смеси главным образом твердой древесины и некоторой части мягкой древесины, такой как сосна болотная), которую используют в качестве подложки для пропитки и отверждения при помощи смолистых полимеров. Пропитываемую крафт-бумагу используют в качестве строительных материалов для домов и офисов, например, кухонных столешниц. Полезное свойство пропитываемой крафт-бумаги представляет регулирование скорости проникания жидкости (обычно раствора полимерной смолы) в лист, в то же время сохраняя пористость и плотность бумаги. Все крафт-волокна из твердой древесины в пропитываемом листе можно заменить на мягкую древесину, например, крафт-целлюлозу сосны болотной (крафт-целлюлозу из сосны для облицовочного картона), обработанную способами из любого варианта осуществления настоящего документа, с получением пропитываемой крафт-бумаги с хорошими свойствами переноса жидкости.

Примеры

Примеры в настоящем документе представлены для иллюстрации преимуществ технологии настоящего изобретения и для дополнительной помощи специалисту в данной области в получении или использовании способов технологии настоящего изобретения. Примеры в настоящем документе также представлены для более полной иллюстрации предпочтительных аспектов технологии настоящего изобретения. Примеры не должны никоим образом рассматриваться как ограничивающие объем технологии настоящего изобретения. Примеры могут включать или содержать любые варианты, варианты осуществления или аспекты технологии настоящего изобретения, описанной выше. Каждый вариант, вариант осуществления или аспект технологии настоящего изобретения, описанной выше, может также дополнительно включать или содержать варианты любого или всех других вариантов, вариантов осуществления или аспектов технологии настоящего изобретения.

Пример 1. Техника измерения ингибирующих свойств распушенной целлюлозы без SAP в отношении аммиака

Лист распушенной целлюлозы нарезали на 2 дюймовые ленты и распускали на волокна при помощи лабораторной молотковой мельницы Kamas Н01. Волокнистую массу формовали в виде диска диаметром 50 мм при помощи устройства для получения ваты суховоздушным формованием. Каждый диск получали из 4 г пушеной массы, если иное не указано. Диск прессовали на прессе Carver до плотности приблизительно 0,15 г/см³. Два прессованных диска помещали в герметичную 1 л бутылку. 40 мл свежеприготовленного 1,0% раствора уреазы (уреаза из Canavalia ensiformis (Jack Bean), закупленная в Sigma) в синтетической мочевине (RICCA Chemical Company) добавляли на каждый 4-граммовый диск и бутылку закрывали. Через 8 часов трубку Дрегера использовали для обнаружения концентрации аммиака в пространстве над продуктом в бутылке. Как обеспечивается данной процедурой, чем ниже концентрация аммиака, тем лучше ингибирующий эффект распушенной целлюлозы в отношении аммиака.

Пример 2. Техника измерения ингибирующих свойств распушенной целлюлозы с SAP в отношении аммиака

Лист распушенной целлюлозы нарезали на 2 дюймовые ленты и распускали на волокна при помощи лабораторной молотковой мельницы Kamas Н01. Волокнистую массу смешивали с SAP до общей массы 10 г. Например, если требуется диск с 10% SAP, тогда 9 г пушеной массы смешивали с 1 г SAP. Используемый SAP представляет HySorb^® 9400 (BASF), если не указано иное. Смесь волокнистой массы и SAP затем подавали в устройство для получения ваты суховоздушным формованием с получением круглого диска 100 см². Диск прессовали до приблизительно 0,15 г/см³ при помощи пресса Carver. Диск помещали в 7 л герметичный контейнер. 100 мл 1,0% раствора уреазы (описанного в примере 1) добавляли к диску и контейнер закрывали. Через 8 часов трубку Дрегера использовали для обнаружения концентрации аммиака в пространстве над продуктом в контейнере.

Пример 3

Целлюлозную массу собирали после первой стадии осветления (D₁) диоксидом хлора в коммерческой последовательности отбелки D₀E_opD₁D₂, и она имела вязкость 16,5 спз. Эту массу обрабатывали на стадии кислотной отбелки, содержащей различные типы и количества солей металлов, как указано в таблице 1. Каждая обработка использовала 100 г сухой массы с концентрацией 10% (т.е. 10 масс. % целлюлозы в растворе) и 3% пероксида водорода (т.е. 3 масс. % в пересчете на целлблозу) при температуре 85°С в течение периода 130 минут.

После обработки целлюлозные массы промывали 4 л деионизированной воды и загущали до приблизительно 20% твердых веществ. Загущенную массу затем разводили до концентрации приблизительно 1% DI водой и формовали в 750 г/м² лист бумаги ручного отлива в форме 8 дюймов на 8 дюймов. Влажный целлюлозный лист прессовали между промокательной бумагой для удаления избытка жидкости и затем сушили во вращающейся барабанной сушилке при 250°F. Свойства высушенного листа в отношении ингибирования аммиака затем исследовали с SAP и без него, как описано в примерах 1 и 2. Как показано в таблице 1, использование самое большее 25 частей на миллион CuSO₄ в комбинации с FeSO₄ имело четко выраженный ингибирующий эффект на образование аммиака: ингибирование аммиака, когда SAP не был включен, составляло приблизительно 50% (100% - (3 части на миллион NH₃/6 частей на миллион NH₃ X 100%)=50%), когда 25 частей на миллион CuSO₄ использовали в кислотной пероксидной отбелке относительно входных данных 1. Кроме того, когда 50 частей на миллион CuSO₄ использовали в комбинации с 55 частями на миллион FeSO₄, было 100% ингибирование аммиака, когда SAP не включали, и приблизительно 82% ингибирование аммиака, когда SAP включали.

Пример 4

Условия промышленного получения выполняли на мельнице International Paper's Riegelwood, NC. Эта мельница отбеливает крафт-массу из мягкой древесины при помощи последовательности отбелки D₀E_opD₁D₂. Стадию D₂ изменяли для получения массы низкой вязкости при помощи 3% пероксида водорода и соли металла, где состав и содержание соли металла изменяли. Первую массу (пункт 1, таблица 2) получали при помощи 150 частей на миллион FeSO₄ в качестве единственной соли металла. Вторую массу (пункт 2, таблица 2) получали при помощи 125 частей на миллион FeSO₄ и 25 частей на миллион CuSO₄. Оба эти набора условий реакции давали массы с низкой вязкостью.

Каждую массу затем превращали в лист распушенной целлюлозы на бумагоделательной машине столового типа с цилиндрическими нагреваемыми паром сушильными барабанами. Образцы каждого высушенного листа затем отбирали и тестировали на ингибирование аммиака, как описано в примерах 1 и 2. Как показано в таблице 2, уже 25 частей на миллион CuSO₄, используемого на стадии кислотной отбелки пероксидом водорода, имело явный ингибирующий эффект на образование аммиака. Этот результат обнаружен для дисков, полученных с SAP и без него.

Пример 5

Лист распушенной целлюлозы (RW SuperSoft^® Plus; коммерчески полученный в International Paper) погружали в ванну с деионизированной водой при комнатной температуре (72°F) на одну минуту с повышением концентраций пентагидрата сульфата меди (II) (CuSO₄⋅5H₂O). После процедуры пропитки целлюлозный лист прессовали между промокательной бумагой для удаления избытка жидкости, и лист сушили во вращающейся барабанной сушилке при 250°F. Высушенный лист затем тестировали на ингибирование аммиака, как описано в примерах 1 и 2, где таблица 3 показывает результаты этих тестов. Уже 1,0 часть на миллион Cu²⁺ имела явный ингибирующий эффект на образование аммиака.

Пример 6

На лист распушенной целлюлозы (RW SuperSoft^® Plus; коммерчески полученный в International Paper) распыляли различные водные растворы, содержащие деионизированную воду и различные концентрации пентагидрата сульфата меди (II) (CuSO₄⋅5H₂O). Распыление на лист распушенной целлюлозы продолжали, пока он не становился явно влажным. После процедуры распыления каждый целлюлозный лист прессовали между промокательной бумагой для удаления избытка жидкости, и лист сушили во вращающейся барабанной сушилке при 250°F. Каждый высушенный лист затем тестировали на ингибирование аммиака, как описано в примере 1, где таблица 4 показывает результаты этих тестов. Уже 0,7 части на миллион Cu²⁺ имело явный ингибирующий эффект на образование аммиака.

Технология настоящего изобретения не должна ограничиваться конкретными фигурами и примерами, описанными в настоящем документе, которые предназначены только для иллюстрации отдельных аспектов технологии настоящего изобретения. Многие модификации и изменения этой технологии настоящего изобретения можно сделать без отклонения от ее объема и сущности, что будет очевидно специалистам в данной области. Функционально эквивалентные способы в объеме технологии настоящего изобретения, помимо приведенных в настоящем документе, будут очевидны специалистам в данной области из описаний выше. Такие модификации и варианты должны попадать в объем приложенной формулы изобретения. Следует понимать, что данная технология настоящего изобретения не ограничена конкретными способами, реагентами, соединениями, композициями или мечеными соединениями, которые могут, конечно, изменяться. Также следует понимать, что терминология, используемая в настоящем документе, представлена только с целью описания конкретных аспектов, а не предназначена для ограничения.

Варианты осуществления, иллюстративно описанные в настоящем документе, могут подходящим образом осуществляться на практике в отсутствие любого элемента или элементов, ограничения или ограничений, конкретно не раскрытых в настоящем документе. Таким образом, например, термины «содержащий», «включающий», «имеющий» и пр. следует читать в расширяющем смысле и без ограничения. Кроме того, термины и выражения, используемые в настоящем документе, использовались как термины описания, а не ограничения, и нет смысла использовать такие термины и выражения для исключения любых эквивалентов признаков, показанных и описанных, или их частей, но признается, что различные модификации возможны в объеме заявленной технологии. Кроме того, фраза «состоящий главным образом из» будет пониматься как включающая те элементы, которые конкретно указаны, и те дополнительные элементы, которые физически не влияют на основные и новые характеристики заявленной технологии. Фраза «состоящий из» исключает любой неуказанный элемент.

Кроме того, если признаки или аспекты раскрытия описаны относительно групп Маркуша, специалисты признают, что раскрытие также при этом описано относительно любого отдельного члена или подгруппы членов группы Маркуша. Каждый из более узких видов и подродовых группировок, попадающих в общее раскрытие, также образуют часть настоящего изобретения. Это включает общее описание настоящего изобретения при условии или с отрицательным ограничением, удаляющим любой объект из рода, несмотря на то, был ли исключенный материал конкретно указан в настоящем документе или нет.

Все публикации, патентные заявки, выданные патенты и другие документы (например, журналы, статьи и/или учебники), на которые ссылаются в настоящем описании, включены в настоящий документ ссылкой, как если бы каждая отдельная публикация, патентная заявка, выданный патент и другой документ был специально и отдельно указан как включенный ссылкой во всей его полноте. Определения, которые содержатся в тексте, включенном ссылкой, исключены в том объеме, в котором они противоречат определениям в настоящем раскрытии.

Другие варианты осуществления указаны в следующей формуле изобретения, вместе с полным объемом эквивалентов, на которые такие пункты имеют право.

Группа изобретений относится к целлюлозной промышленности, а именно к распушенной целлюлозе, к способу получения распушенной целлюлозы и способу улучшения свойств распушенной целлюлозы в отношении способности устранения неприятного запаха. При этом распушенная целлюлоза, содержит беленое крафт-волокно, имеющее средневзвешенную длину волокна по меньшей мере 2 мм; медное число менее чем 7; белизну по ISO по меньшей мере 80 и содержание ионов меди от 0,7 части на миллион до 3,7 частей на миллион в пересчете на массу беленого крафт-волокна. Группа изобретений обеспечивает улучшение свойств распушенной целлюлозы в отношении способности устранения неприятного запаха. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 6 пр., 4 табл.

1. Распушенная целлюлоза, содержащая:

беленое крафт-волокно, имеющее

средневзвешенную длину волокна по меньшей мере 2 мм;

медное число менее чем 7;

белизну по ISO по меньшей мере 80 и

содержание ионов меди от 0,7 части на миллион до 3,7 частей на миллион в пересчете на массу беленого крафт-волокна.

2. Распушенная целлюлоза по п. 1, в которой ионы меди из содержащихся ионов меди образуют соль меди (I), соль меди (II), их гидраты или комбинацию любых двух или более из них.

3. Распушенная целлюлоза по п. 1, в которой ионы меди из содержащихся ионов меди образуют одно или несколько из элементарной меди, хлорида меди (I), оксида меди (I), сульфата меди (I), карбоната меди (II), хлорида меди (II), фосфата меди (II), нитрата меди (II), перхлората меди (II), фосфата меди (II), сульфата меди (II), тетрафторбората меди (II) и трифлата меди (II).

4. Распушенная целлюлоза по п. 1, причем распушенная целлюлоза дополнительно содержит ионы железа.

5. Распушенная целлюлоза по п. 4, причем распушенная целлюлоза имеет содержание ионов железа от 0,2 части на миллион до 50 частей на миллион в пересчете на массу беленого крафт-волокна.

6. Распушенная целлюлоза по п. 1, причем распушенная целлюлоза имеет содержание карбоксильных групп более чем 3,5 мэкв./100 г.

7. Способ получения распушенной целлюлозы по п. 1, предусматривающий:

обработку беленого крафт-волокна путем добавления, в пересчете на массу беленого крафт-волокна, от 0,7 частей на миллион до 3,7 частей на миллион меди или ее солей для получения распушенной целлюлозы.

8. Способ по п. 7, в котором медь или ее соли состоят из одной или нескольких из элементарной меди (Cu⁰), соли меди (I) и соли меди (II).

9. Способ по п. 7, в котором медь или ее соли состоят из элементарной меди, хлорида меди (I), оксида меди (I), сульфата меди (I), карбоната меди (II), хлорида меди (II), фосфата меди (II), нитрата меди (II), перхлората меди (II), фосфата меди (II), сульфата меди (II), тетрафторбората меди (II) и трифлата меди (II), их гидратов или комбинаций любых двух или более из них.

10. Способ по п. 7, дополнительно предусматривающий отбеливание крафт-волокна при помощи многостадийного способа отбелки с получением беленого крафт-волокна, причем стадия обработки осуществляется после стадии отбелки.

11. Способ по п. 7, дополнительно предусматривающий отбеливание крафт-волокна при помощи многостадийного способа отбелки с получением беленого крафт-волокна.

12. Способ по п. 7, в котором распушенная целлюлоза имеет содержание карбоксильных групп более чем 3,5 мэкв./100 г.

13. Способ по п. 7, включающий обработку отбеленного крафт-волокна добавлением от 0,7 до 3,7 частей на миллион в пересчете на массу беленного крафт-волокна меди или её солей для получения распушенной целлюлозы.

14. Способ по п. 7, в котором распушенная целлюлоза дополнительно содержит ионы железа.

15. Способ по п. 14, в котором распушенная целлюлоза имеет содержание ионов железа от 0,2 части на миллион до 50 частей на миллион в пересчете на массу беленого крафт-волокна.

16. Способ улучшения свойств распушенной целлюлозы в отношении способности устранения неприятного запаха, причем способ предусматривает:

обработку беленого крафт-волокна путем добавления, в пересчете на массу лигноцеллюлозного материала, от 0,7 частей на миллион до 3.7 частей на миллион меди или ее солей с получением распушенной целлюлозы.

17. Способ по п. 16, в котором распушенная целлюлоза дополнительно содержит ионы железа.