包含复合材料的吸收制品制造技术

本发明专利技术涉及包含冻干复合材料的吸收制品。冻干复合材料包含纤维素纸浆(例如CTMP)和吸收材料。吸收材料包含微纤维化纤维素(MFC)，其具有特定含量的羧基。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包含复合材料的吸收制品。复合材料包含吸收多孔泡沫形式的吸收材料。复合材料源自可再生纤维素来源。
技术介绍
吸收制品技术的发展刺激了对具有期望性质的吸收材料的研究，所述性质如高吸收性、高储存能力和高机械强度。吸收制品，如纸尿裤、卫生护垫、失禁保护、卫生棉等，典型地包含分布在纤维基质中的超强吸收能力的材料。超吸收聚合物(SAP)是轻度交联的亲水聚合物，相对于其自身质量而言，具有吸收和保留大量液体的能力。因此，SAP广泛用于吸收制品中，以增加其吸收能力。 已经描述了各种SAP材料在吸收制品中的应用，包括合成和天然SAP。天然材料，例如果胶、淀粉和纤维素基材料典型地具有弱吸收性能和低机械强度的弱点，因而在吸收制品中未得到广泛使用。另一方面，合成材料，如聚丙烯酸/聚丙烯酸酯SAP主要源自不可再生原材料，如石油，并通常被认为对环境有害。聚丙烯酸酯基SAP的不可再生属性是社会越来越关心的，期望发现可生物降解并可再生的材料,其具有类似合成SAP材料的吸收性能。环境问题引出若干涉及使用纤维素的尝试，纤维素是可生物降解并可再生的来源。例如，US 2003/0045707涉及源自纤维素、木质纤维素、或多糖材料的超吸收聚合物，其中聚合物优选硫酸盐化，以增加其水溶胀性。W097/21733公开了一种水溶胀的、水不溶解的磺化纤维素，其平均磺基取代度为约0. 2-约0. 5。近年来，微纤维化纤维素(MFC)在各种应用中吸引了相当大的关注。这特别归因于其高机械性能和稳定性。例如，EP 0210 570公开了通过将微纤维化纸浆制成空隙产生颗粒并与交联剂交联而生产吸收保留纸浆。在US 4 474 949和EP 02 09 884中公开了类似的方法，其中通过将纤维素纤维机械处理成微纤维形式并将纸浆冻干而提供吸收保留纸浆。鉴于对用更环保的替代品代替传统聚丙烯酸酯基SAP的兴趣不断增强，需要提供替代的基于纤维素的天然超强吸收材料。所述材料应当机械稳定、显示改善的吸收性能、适合于加入吸收制品中。专利技术概述本专利技术的一个目的是完成上述提及的需求，提供包含高吸收材料的吸收制品，其显示卓越的吸收性能和机械强度；材料源于可再生纤维素基来源。本专利技术的这些和其他目的可以通过依据所附权利要求的吸收制品达到。因此，一方面，本专利技术涉及包含冻干复合材料的吸收制品。复合材料包含纤维素纸浆和吸收材料。吸收材料包含吸收多孔泡沫形式的微纤维化纤维素。微纤维化纤维素(MFC)中的羧基含量为 o. 5-2. 2mmol/g MFC。本专利技术的吸收材料显示独特的稳定性和吸收性能，并且是环境无害的。本专利技术人发现，通过控制MFC的纤维素链中的带电基团即羧基的量，多孔泡沫结构的性能被改善。多孔泡沫的稳定性增强，吸收性能得到改善。通常，吸收能力随着带电基团的量增加。然而，在MFC上的高带电基团载荷下，即超过2.2mmol/g，薄原纤维更倾向于退化，这是不期望的。相反，如果带电基团的含量太低，材料倾向于更不“像泡沫”，得到显著更大的冻干纤维素纤维的网状结构。所述材料在湿润状态下稳定性更低，易碎。在0. 5-2. 2mmol/g的带电基团，即羧基的范围内，泡沫的特征在于高含量的精细 孔隙，其可以捕获大量液体，从而得到良好的吸收和吸水率。微纤维化的纤维素(MFC)通过“锁住”泡沫结构而赋予泡沫机械强度和稳定性，使其不易于退化。本专利技术的复合材料包含上述吸收材料和冻干的纤维素纸浆。本专利技术人已经发现，当以复合材料的形式存在时，吸收材料的性能增强。多孔泡沫赋予纤维素纸浆纤维网状结构以稳定性，从而同样地将稳定性赋予复合材料。在复合材料中，需要较少的吸收材料来提供类似的吸收能力，这被认为是由于复合材料的组分间的正向协同效应。如果这两个组分单独使用，变得湿润，那么吸收材料可能不会抵抗高压缩压力，纤维素纸浆的纤维网状结构会破坏。然而，在复合材料的形式中，吸收材料作为“胶”而在网状结构中的纤维间形成非常具有抗性的结合。这样得到相当坚硬的材料，其可以抵抗较高的压缩力。从而，这将具有如下结果，即吸收材料不会处于高压缩力中，因而更大部分的材料可以用于液体储存。复合材料基本上由可再生来源制成，即纤维素基材料，因此存在对环境无害的替代品用于卫生产品中，替代包含基于石油的超吸收聚合物的传统纤维结构。复合材料可以包含至少5重量％的吸收材料。优选的，复合材料包含10-50重量％的吸收材料，例如10-30重量％。本专利技术人发现，甚至少量的吸收材料可以提供良好的吸收性能和复合材料的材料压缩性能。由于纤维素纸浆是典型地非昂贵材料，因此复合材料在经济的角度上也是有优势的。优选的，纸浆是化学热机械纸浆(CTMP)。包含CTMP的复合材料具有高机械强度和高湿容量(wet bulk)。优选的，微纤维化纤维素中的带电基团的含量为0. 8-1. 8mmol/g MFC。这可以得到强化的泡沫稳定性和改善的吸收。微纤维化纤维素优选具有至少0. 2mmol/g MFC的羰基含量,优选至少0. 5mmol/g。羰基强化了吸收材料本身的稳定性，同时也强化了复合材料的稳定性。所述基团可以在多孔泡沫结构中，以及在纤维素纤维网状结构的纤维间形成纤维间共价键。从而得到非常坚硬、机械稳定的结构。依据本专利技术的吸收材料的BET表面积至少为24m2/g，优选至少30m2/g。这使得大的表面积变得更易接近液体，并提高了泡沫的固相的精细度。因此，这影响材料的吸收性能。例如，改善了毛细管作用，即毛细管毛细，这可以提供良好的液体保留，并可以使液体的某些毛细发生在泡沫结构中。吸收材料在5kPa下具有至少10cm3/g的湿容量,优选在5kPa下至少15cm3/g。因此，吸收材料，即吸收多孔泡沫在负载下是机械稳定的；即，其具有保持大量液体的能力，不会在处于过量液体下“崩塌”。而且，依据本专利技术的吸收材料具有至少45g/g的自由溶胀量(FSC)值。这证明了本专利技术的吸收材料的良好吸收能力。除了良好的液体吸收性能外，本专利技术的吸收制品还显示良好的液体保留量。吸收材料，即多孔泡沫具有的保留量(CRC),通过离心保留量测试(Centrifuge RetentionCapacity Test)测定，至少为8g/g，优选至少12g/g。因此，泡沫具有牢固捕获和保持液体在泡沫的孔隙和空腔中的能力。复合材料可以通过下列步骤得到(a)对第一纤维素纸浆进行氧化，得到羧基含量为0. 5-2. 2mmol/g的纸浆。(b)将所述第一纤维素纸浆分解成微纤维化纤维素 (c)将步骤b)的微纤维化纤维素与第二纤维素纸浆混合(d)将所述微纤维化纤维素和所述第二纤维素纸浆的混合物冻干从而，形成冻干的复合材料，其中吸收泡沫材料分布在纸浆纤维结构中。在较大纤维间形成精细孔隙结构。通过上述方法形成的复合材料是机械稳定的，不需要任何额外交联剂将材料保持到一起。在普通微纤维化材料中，典型地需要所述交联剂将结构保持在一起。典型地，在湿润状态下，将微纤维化纤维素与第二纤维素纸浆混合。在实施方案中，在2，2，6，6-四甲基哌啶-I-氧(TEMPO)存在下实施氧化步骤(a)。所述氧化法允许选择性和控制氧化，基本上指向纤维素链的碳6上的羟基。其还允许形成羰基，如上所述，贡献吸收泡沫的稳定性。本专利技术的吸收制品典型地包含液体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.01.19 SE PCT/SE2010/0500461.包含冻干复合材料的吸收制品；所述冻干复合材料包含纤维素纸浆和吸收材料，其中所述吸收材料包含吸收多孔泡沫形式的微纤维化纤维素；所述微纤维化纤维素(MFC)的羧基含量为 0. 5-2. 2mmol/g MFC。2.依据权利要求I的吸收制品，其中所述复合材料包含至少5重量％的吸收材料。3.依据权利要求2的吸收制品，其中所述复合材料包含10-50重量％的吸收材料。4.依据权利要求1-3的任一的吸收制品，其中所述纸浆是化学热机械纸浆(CTMP)。5.依据前述权利要求的任一的吸收制品，其中在所述微纤维化纤维素中的羧基的含量为 0.8-1. 8mmol/g MFC。6.依据前述权利要求的任一的吸收制品，其中在所述微纤维化纤维素中的羰基含量至少为 0. 2mmol/g MFC，优选至少为 0. 5mmol/g MFC。7.依据前述权利要求的任一的吸收制品，其中所述吸收材料的BET表面积至少为.24m2/g,优选至少为30m2/g。8.依据前述权利要求的任一的吸收制品，其中所述吸收材料的湿容量在5kPa下至少为10cm3/g,优选在5kPa下至少为15cm3/g。9.依据前述权利要求的任一的吸收制品，其中所述吸收材料的自由溶胀量(FSC)值至少为45g/g。10.依据前述权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·特里兰德，F·维尔纳松，C·汉松，I·古斯塔夫松，T·法尔克，H·布莱利德，K·隆德，
申请(专利权)人：SCA卫生用品公司，
类型：发明
国别省市：