用于羧烷基纤维素的硫酸盐木质纤维制造技术

本发明专利技术披露了一种硫酸盐木质纤维的生产方法，所述纤维的α－纤维素含量大于９７％，粘度大于４０厘泊。所述方法包括：用水使阔叶木片预水解，进行硫酸盐蒸煮，漂白和碱处理。所得到的纸浆能够转化成羧甲基纤维素超吸收剂，该吸收剂具有改善的性能、特别是高的“负载下的吸收性”。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
在一次性吸收性个人护理用品中使用吸收材料，通常称之为超吸收剂是已知的。所述吸收材料通常用于吸收用品，如尿布，训练裤，成人失禁用品，妇女护理用品等中，以便在减少其总体积的情况下增加所述用品的吸收能力。所述吸收材料通常包含在纤维基层如木浆绒毛的基层中存在于吸收用品中。木浆绒毛的基层通常具有约6克液体/克绒毛的吸收能力。上述吸收材料通常具有至少约10，优选约20，常常高达100倍其重量的水的吸收能力。很明显，在个人护理用品中掺入所述吸收材料，可以在增加所述用品吸收能力的同时减小其总体积。业已描述了在所述个人护理用品中用作吸收材料的许多材料。所述材料包括天然基的材料如琼脂、果胶、树胶、羧烷基淀粉、包括羧甲基纤维素的羧烷基纤维素等，以及合成材料如聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、水解的聚丙烯腈等。尽管已知天然基吸收材料被用于个人护理用品，但它们却没有在所述用品中得到广泛的使用。天然基吸收材料少被使用的原因至少部分在于其吸收性能与合成吸收材料如聚丙烯酸酯相比较差。具体地说，许多天然基吸收材料在被液体溶胀时往往会形成柔软的、凝胶状物质。当在吸收用品中使用时，所述的柔软的凝胶状物质的存在往往会阻止液体在掺有吸收材料的纤维基层中的输送。这种现象称之为凝胶堵塞。在发生凝胶堵塞之后，接着的危害是液体不能被用品有效地吸收，并且用品往往会泄漏。此外，许多天然基材料显示出差的吸收性能，特别是当其经受外部压力时。相反，合成的吸收材料常常能够吸收大量液体，同时保持通常挺硬的、非凝胶特性。因此，合成的吸收材料能够在使凝胶堵塞的可能性最小化时在吸收用品中使用。羧烷基多糖和羧烷基纤维素材料在现有技术中是熟知的。遗憾的是，许多已知的多糖和纤维素材料不具有可与许多合成的高吸收性材料相比的吸收性能。专利技术概要本专利技术涉及一种生产硫酸盐木浆的方法，所述木浆的α-纤维素含量大于97％，粘度大于40厘泊(通过0.5％CED方法对含水纸浆测量)。该方法包括用水对阔叶木片进行预水解，对木片进行硫酸盐蒸煮，再进行漂白，然后进行碱处理纤维。所得到的纸浆能够转化成羧烷基多糖、优选为羧烷基纤维素、最优选为羧甲基纤维素超吸收剂，所述超吸收剂具有改善的性能，特别是约20或更大、更特别地20-约25的高的负载下的吸收性。附图概述附图说明图1说明测量吸收材料在负载下的吸收性数值的装置。专利技术详述一方面，本专利技术涉及一种生产硫酸盐木浆的方法，所述木浆的α-纤维素含量大于97％，粘度为30厘泊或更高、更特别地为40厘泊或更高(根据制浆造纸工业技术协会(TAPPI)测试方法T230om-89，通过0.5％CED方法对含水纸浆测量)。另一方面，木浆具有大于约42厘泊的粘度。优选地，木浆包含阔叶木浆。尽管本专利技术的木浆的基础是阔叶木浆如橡树浆、桉树浆、杨树浆、山毛榉浆和山杨浆，但在本专利技术的方法中可以包括多种纤维素纤维。说明性的纤维素纤维包括但不局限于木材和木产品如木浆纤维；得自棉、谷草类和草类如稻草和西班牙草，藤科和芦苇如蔗渣，竹子，具有韧皮纤维的茎如黄麻、亚麻(flax)、洋麻、大麻、亚麻(linen)和青麻以及叶类纤维如马尼拉麻和剑麻的非木质造纸纤维。另外，也可能使用一种或多种纤维素纤维的混合物。优选地，所使用的纤维素纤维来源于木材。合适的木材来源包括针叶木源如松木、云杉和杉木，和阅叶木源如橡木、桉木、杨木、山毛榉和山杨。在此所使用的术语“纤维”或“纤维状的”材料意指主要尺寸小于10毫米，优选小于5毫米，常常在约0.1毫米和3毫米之间的微粒材料，其中所述微粒材料的长度与直径之比(长径比)大于约10。相反地，“非纤维”或“非纤维状的”材料意指一微粒材料，其中所述微粒材料的长径比为约10或更小。通常希望的是，在此使用的纤维素纤维是可润湿的。正如在此使用的那样，术语“可润湿的”意指这样的纤维或材料，它在空气中的水接触角小于90°。适于本专利技术的纤维素纤维在空气中的水接触角在约10°-约50°，更适合地为约20°-约30°。适合的可润湿纤维指的是在约0-小于约100℃的温度，通常在室温如约23-28℃的条件下，其在空气中的水接触角小于90°的纤维。适合的纤维素纤维是自然可润湿的纤维。然而，自然不可润湿的纤维也能够使用。可以通过适当的方法处理纤维表面使其具有不同程度的可润湿性。当使用表面处理的纤维时，希望表面处理是非短效的；即希望表面处理在第一次液体损害或接触时不从纤维表面洗掉。就本申请的目的而言，对于连续的三次接触角测量，其中在每次测量之间进行干燥，当绝大多数纤维显示出在空气中的水接触角小于90°时，对通常不可润湿纤维的表面处理被认为是非短效的。也就是说，同一纤维经过了三次独立的接触角测量，并且如果所有三次接触测量表明空气中水的接触角小于90°的话，那么就认为对纤维进行的表面处理是非短效的。如果表面处理是短效的，那么表面处理往往会在第一次接触角测量期间从纤维洗掉，因此，将暴露出下层纤维的不可润湿表面，并将显示出大于90°的后续接触角测量。有益的润湿剂包括聚亚烷基二醇如聚乙二醇。以被处理的纤维、材料或吸收结构的总重量计，湿润剂的有益用量为低于约5％重量，适合地低于约3％重量，更适合地低于约2％重量。在本专利技术中，希望以已精制成纸浆的纤维素纤维形式使用纤维素纤维。因此，所述纤维素纤维将主要呈个体纤维素纤维的形式，尽管它们可能呈聚集体如浆粕的形式。因此，本专利技术的方法与已知的蒸汽爆破法相反，所述蒸汽爆破法通常对新鲜木片等形式的纤维素纤维进行处理。因此，与通常用于高得率浆的制备或废纸循环法的已知的蒸汽爆破法相比，本专利技术的方法是后制浆的纤维素纤维改性方法。用于本专利技术方法的原料通常是其纤维长度适合于造纸的木片。另外也能使用刨花，但除了作为总配料的一小部分外，锯屑是不希望的，因为纤维被部分切割。正如熟知的那样，在没有树皮和杂质的情况下，木片也是适合的。就本专利技术的目的而言，希望避免使用粗木片。利用粗木片的一个问题是蒸煮将不完全。最好使用碎片或薄片。本专利技术的方法包括对阔叶木纤维或木片进行处理的四个基本步骤预水解、硫酸盐蒸煮、漂白和碱处理。所述处理将生产出硫酸盐木浆，所述木浆的α-纤维素含量大于97％，粘度为30厘泊或更大(通过0.5％CED方法测量)。α-纤维素是木浆和纸浆的主要组分。正是该主要组分在强氢氧化钠溶液中是不溶的。纸浆中α-纤维素含量的测量方法详述于TAPPI方法T203和ASTM D-588-42中。已知阔叶木的常规处理将提供高α-纤维素含量的硫酸盐浆，但这些纸浆的粘度却相当低，通常在约20厘泊以下。预水解本专利技术方法的第一阶段是水解步骤，其中能够采用若干步骤，这些步骤将改进从木质纤维素材料中除去的半纤维素的量，同时使纤维素的降解量最小化。在M/K蒸煮器中，以液/木比为4/1的比例，将水中的木片加热至170℃，其中加热至所述温度用时60分钟，在此温度保温20分钟。在水解过程完成之后，从蒸煮器中滤出水解液。在本专利技术方法中使用的具体的水解取决于木材的种类和半纤维素的去除程度。水解将对最终高α-纤维素的粘度产生巨大影响。为了实现希望程度的水解，将H因子用作控制手段。H因子的定义能够在通常的制浆书刊中找到，如由Rydholm撰写的“制浆方法”(1965年，由Interscience Publishe本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由纤维纸浆生产吸收性羧烷基多糖组分的方法，所述纸浆的α－纤维素含量大于９７％、粘度大于３０厘泊，该方法包括：（ａ）用水使阔叶木片预水解；（ｂ）对预水解木片进行硫酸盐蒸煮，以使木片分解成纤维；（ｃ）对冷却的纤维进行漂白；（ｄ）用碱对漂白的纤维进行处理，以便形成处理过的纤维浆；和（ｅ）将处理过的纤维浆转化成具有改善的吸收性的羧烷基多糖。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡盛新，孙桐，宁新，
申请(专利权)人：金伯利克拉克环球有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]