CN109891020A

CN109891020A - 人造纤维素纤维和包含纤维素纤维的非织造产品或织物

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Publication number: CN109891020A
Application number: CN201780066431.XA
Authority: CN
Inventors: 约尔格·库恩; 英格·伯恩特; 沃尔特·罗根施泰因; 贝恩德·塞格尔
Original assignee: Kelheim Fibres GmbH; Glatfelter Gernsbach GmbH and Co KG
Current assignee: Kelheim Fibres GmbH; Glatfelter Gernsbach GmbH and Co KG
Priority date: 2016-10-27
Filing date: 2017-10-27
Publication date: 2019-06-14
Anticipated expiration: 2037-10-27
Also published as: US20190257029A1; EP3532668A1; CN109891020B; KR102376083B1; EP3315659A1; JP6861276B2; EP3532668B1; JP2019535917A; KR20190066016A; US11313075B2; WO2018078094A1; RU2732131C1

Abstract

本发明涉及改性纤维素纤维，其包含大于0.25mol/kg干纤维的量的阴离子部分并且在其上施加基于干纤维的0.5重量％至5.0重量％的量的聚合物改性剂，聚合物改性剂包含阳离子部分，其带有至少1.5meq电荷/克聚合物，并且包含在纤维中的阴离子部分与阳离子部分的摩尔比在1:1至25:1的范围内。根据本发明的纤维的特征在于阴离子部分被掺入纤维中并且来自羧甲基纤维素，并在于包含阳离子部分的聚合物改性剂选自由聚二烯丙基二甲基氯化铵(聚DADMAC)、聚(丙烯酰胺‑共‑二烯丙基二甲基氯化铵)(PAM‑DADMAC)和它们的混合物组成的组。本发明还涉及包含改性纤维素纤维的非织造产品或织物。

Description

人造纤维素纤维和包含纤维素纤维的非织造产品或织物

技术领域

本发明涉及改性纤维素纤维，特别是改性粘胶短纤维，并且涉及包含所述改性纤维素纤维的非织造产品或织物。

特别地，本发明涉及人造改性纤维素纤维，其可用于如过滤纸、特种纸和非织造产品、特别是水力缠结非织造织物(hydroentangled nonwovens)的应用。

背景技术

在“特种纸”的情况下，应理解纸的性质可以通过添加具有确定的几何参数(例如横截面、长度和直径)的纤维来改进。改进的纸张性质例如为：增加或降低的孔隙率、改进的强度(拉伸强度、撕裂强度、破裂强度)、更高的松密度(bulk)、改进的柔韧性。

众所周知的是，纸和非织造产品的性质可以通过添加改性纤维素化合物来影响。

WO 1996/026220公开了改性纤维素颗粒以及所述颗粒在纸的制造中的用途，改性纤维素颗粒也在颗粒内部显示出阳离子基团。

WO 2011/012423公开了再生纤维素短纤维以及它们在纸和非织造产品的制造中的用途，再生纤维素短纤维中掺入了羧甲基纤维素(CMC)。因此，这些纤维具有阴离子性质。阴离子粘胶纤维的改进的粘合性质是已知的。

有关聚电解质在纤维-纤维粘合中相互作用的广泛概述呈现在2005年STFI-Packforsk报告“On the nature of joint strength in paper-A review of dry andwet strength resins used in paper manufacturing”中(http://www.innventia.com/documents/rapporter/stfi-packforsk％20report％2032.pdf)。

在本报告中引用了以下文章：

“The link between the fibre contact zone and the physical propertiesof paper:a way to control paper properties”；A.Torgnysdotter等人，Journal ofcomposite materials；第41卷；第13期/2007年,1619-1633(在下文中称为“Torgnysdotter2007”)。其中，描述了阳离子聚电解质对阴离子纤维之间的粘合强度的影响。特别地，在该文献中，尤其研究了用聚二烯丙基二甲基氯化铵(聚DADMAC)改性的羧甲基化纤维素的性质。

这方面的进一步研究已由同一作者在Nordic Pulp and Paper Research 18(4),2003,455-459(在下文中称为“Torgnysdotter 2003”)中公布。

在Torgnysdotter 2003和Torgnysdotter 2007中，人造纤维是通过羧甲基化而表面带电的或整体带电(bulk charged)的。这意味着纤维本身的纤维素材料被衍生化到一定程度以形成羧甲基纤维素。

根据Torgnysdotter 2003，将表面带电的和整体带电的纤维都用聚DADMAC处理。发现吸附在表面带电的和整体带电的纤维中的聚DADMAC的最大量为约3mg/g纤维(＝0.3％)。

根据Torgnysdotter 2007，将整体带电的纤维用25g/kg聚DADMAC处理，而Torgnysdotter 2007没有提到吸收到纤维上的聚DADMAC的量。

在由R.Sczech撰写的论文“Haftvermittlung von Polyelektrolyten zwischen”中提到作为纤维素表面之间非常适合的粘合促进剂PAM-DADMAC(http://opus.kobv.de/ubp/volltexte/2006/733/pdf/sczech.pdf)。

使用阳离子聚合物作为干强剂在造纸工业中是众所周知的。

然而，在现有技术的任何文献中，均未描述通过添加PAM-DADMAC或聚DADMAC对阴离子纤维的结合强度的积极影响。相反，在Torgnysdotter 2007中，描述了对由阴离子带电纤维制成的纸的拉伸强度的负面影响(参见图3，第1623页)。这可以通过在添加阳离子聚合物时阴离子纤维的消溶胀引起的纤维之间的接触面积减小来解释。

关于WO 2011/012423的提议，单独阴离子纤维之间的粘合强度不足以由100％粘胶纤维生产商业质量的纸，也不足以使用这种纤维作为目前用于纸和非织造产品改性的阿巴卡(abacá)纤维的完全替代品。

最后，仅可以以较少的量将阳离子聚电解质添加到纸配方中，并且不是防水的。

从WO 01/29309A1、WO 00/39389、WO 00/39398 A1和GB 1 394 553A中已知更多现有技术。

发明内容

本发明的目的是提供改性人造纤维素短纤维，它可以被大量加入纸或非织造产品或其前体中，从而改进最终产品的性质而产品强度没有显著下降。

本发明的目的特别是提供改性人造纤维素短纤维，其能够实现可逆的纤维-纤维粘合和/或当应用于纸或非织造产品时，允许纤维在液体或含水性流体(例如水)中的再分散性，而纸或非织造产品的强度基本上没有降低。

这些目的通过根据本发明的改性纤维素纤维得以解决，其特征在于其包含大于0.25mol/kg干纤维的量的阴离子部分并且在其上施加基于干纤维的0.5重量％至5.0重量％的量的聚合物改性剂，聚合物改性剂包含阳离子部分，其带有至少1.5meq电荷/克聚合物，并且包含在纤维中的阴离子部分与阳离子部分的摩尔比在1:1至25:1的范围内，并且其特征在于阴离子部分被掺入纤维中并且来自羧甲基纤维素，并在于包含阳离子部分的聚合物改性剂选自由聚二烯丙基二甲基氯化铵(聚DADMAC)、聚(丙烯酰胺-共-二烯丙基二甲基氯化铵)(PAM-DADMAC)和它们的混合物组成的组。

附图说明

图1示出了在添加和不添加PAM-DADMAC的情况下，对由各种阴离子和非离子粘胶纤维制备的纸的各种性质的影响。

具体实施方式

令人惊讶的并且与现有技术文献中给出的指示相反的是，已经表明，具有根据本发明特征组合的人造纤维素纤维在改性纸和非织造产品的性质方面非常有用。特别地，根据本发明的改性纤维素纤维可以实现可逆的纤维-纤维粘合，并且当施加到纸上或非织造产品上时可以赋予其在液体或含水性流体(例如水)中的再分散性。

在下文中，术语“聚合物改性剂”是指一种聚合物改性剂，这样的聚合物改性剂包含阳离子部分，其带有至少1.5meq电荷/克聚合物。

此外，这种聚合物改性剂也称为“(阳离子)聚电解质”或“聚合(阳离子)聚电解质”。

在优选的实施方案中，根据本发明的改性纤维素纤维的特征在于纤维素纤维是人造纤维素短纤维，例如为粘胶纤维或莱赛尔(lycoell)纤维。

术语“人造纤维”表示通过在进行或不进行预先衍生化的情况下溶解纤维素起始材料并从通过所述溶解获得的溶液中纺丝纤维而制备的纤维。因此，术语“人造纤维”排除了天然纤维素纤维，例如棉。此外，还排除了未通过将纺丝溶液进行纺丝获得的纤维素材料(例如纤维素纸浆)。众所周知的人造纤维素纤维包括粘胶纤维，粘胶纤维包括标准粘胶纤维、莫代尔(modal)纤维或粘液丝(polynosic)纤维和莱赛尔纤维。

术语“短纤维”是本领域技术人员熟知的，表示在纺丝后已经切成不连续长度的纤维。

粘胶纤维是通过粘胶法生产的纤维，其中将黄原酸纤维素的碱性溶液纺成酸性纺丝浴，于是未衍生化的纤维素再生并以纤维的形式沉淀。

莱赛尔纤维是一种根据氨基氧化物法生产的溶剂纺丝纤维，氨基氧化物法通常包括将纤维素溶解在N-甲基吗啉N-氧化物中并随后纺丝成纤维。

在本发明的优选实施方案中，改性纤维素纤维的特征在于，包含在纤维中的阴离子部分与阳离子部分的摩尔比在2:1至20:1、特别在3:1至15:1，更特别在4:1至12:1的范围内。

本发明的改性纤维素纤维的特征在于阴离子部分包含羧基(COOH)基团。

纤维中阴离子部分的量可以通过本领域技术人员熟知的方法测量。例如，纤维中COOH-基团的量可以通过例如酸碱滴定的方法测量。其他方法可能依赖于分析衍生化。此外，还可以使用光谱分析方法，参见例如The surface charge of regenerated cellulosefibres,F.Weber等人,Cellulose,2013,20(6),2719-2729。阴离子部分的测量可以在用聚合物改性剂处理纤维之前进行。

此外，根据本发明的改性纤维素纤维的特征在于阳离子部分包含铵基团，特别是季铵基团。

类似于阴离子部分的量化，本领域技术人员将能够选择合适的方法来量化改性纤维上的阳离子部分。例如，在阳离子部分来源于含氮化合物的情况下，基于凯氏定氮法的测量将是适用的。

优选地，根据本发明的改性纤维素纤维的特征在于包含阳离子部分的聚合物改性剂表现出100,000g/mol至500,000g/mol、特别是200,000g/mol至300,000g/mol的摩尔量。

已经发现，使用具有中等分子量(例如200,000g/mol至300,000g/mol)的聚合阳离子聚电解质导致由根据本发明的纤维制备的纸的有利性质。

纤维素短纤维可以用已知方法用聚合阳离子聚电解质处理，特别是通过使纤维与含有所需量的所述聚电解质的溶液或分散体接触。

根据本发明的改性纤维素纤维的特征在于它包含掺入纤维中的阴离子部分，并在其上施加基于干纤维的0.5重量％至5.0重量％的量的包含阳离子部分的聚合物改性剂。

这同样与Torgnysdotter 2003形成对比，其中据报道，吸附到纤维上的聚DADMAC的最大量约为0.3重量％。不希望受任何理论束缚，据信吸附到纤维上的较高量的聚电解质是由于纤维本身不是羧甲基化、而是含有掺入纤维中的CMC的事实。

根据本发明的改性纤维素纤维的特征在于掺入纤维中的阴离子部分来自羧甲基纤维素(CMC)。

其中掺入有CMC的纤维素短纤维的制造是本领域技术人员熟知的，诸如例如来自US 4,199,367 A和US 4,289,824 A。特别是在纺制纤维之前将CMC混入纺丝原液(例如粘胶纺丝原液)中。

所使用的CMC可以是商业产品，其具有0.6至1.2、优选0.65至0.85的取代度(DS)和30至800mPas、优选50至100mPas的粘度(2重量％溶液；25℃)。

与Torgnysdotter 2003和Torgnysdotter 2007相反，根据本发明的纤维不是通过羧甲基化表面带电或整体带电。相反，本发明纤维的纤维素纤维材料本身不是衍生化的，而是掺入羧甲基纤维素，即羧甲基纤维素分散在纤维素纤维材料的基体中。如本领域技术人员所知的，掺入CMC的纤维素纤维可以通过在纺丝纤维之前将CMC添加到纺丝原液(例如在粘胶纤维的情况下是粘胶纺丝原液)中来制备。因此，CMC均匀地分布在纺丝原液中，并因此均匀地分布在由其纺成的纤维中，而不需要纤维素纤维基体本身衍生化。

在优选的实施方案中，根据本发明的改性纤维素纤维的特征在于其包含掺入纤维中的羧甲基纤维素(CMC)，羧甲基纤维素(CMC)以使得纤维包含基于干纤维的1重量％至4重量％的COOH-基团，优选包含1.5重量％至3重量％的COOH-基团的量掺入纤维。

根据本发明的改性纤维素纤维的特征在于其包含阴离子部分并且在其上施加基于干纤维的0.5重量％至5.0重量％的量的包含阳离子部分的聚合物改性剂，其中包含阳离子部分的聚合物改性剂选自由聚二烯丙基二甲基氯化铵(聚DADMAC)、聚(丙烯酰胺-共-二烯丙基二甲基氯化铵)(PAM-DADMAC)和它们的混合物组成的组。

优选地，根据本发明的改性纤维素纤维的特征在于包含阳离子部分的聚合物改性剂的量为0.6重量％至4.0重量％，特别是0.7重量％至3.0重量％，特别是0.75重量％至2.0重量％，例如是1.0重量％至1.75重量％，各个量均基于干纤维。

在优选的实施方案中，根据本发明的改性纤维素纤维的特征在于其能够提供与其它改性纤维素纤维的可逆粘合，和/或其可分散在含水性流体中。

优选地，根据本发明的改性纤维素纤维用于制造非织造产品或纸。

已经发现，在含有根据本发明的纤维的纸的性质方面，通过纤维的相对高的阴离子电荷(在COOH-基团的量的方面)与相对低含量的聚合阳离子聚电解质的组合可以获得非常有利的结果。

因此，在另一方面，本发明提供了包含根据本发明的改性纤维素纤维的纸或非织造产品。

根据本发明的纸或非织造材料可以是例如包装材料，例如用于食品包装的包装材料；过滤材料，特别是过滤纸，例如用于泡制饮料(例如茶和咖啡)的过滤纸，或用于油过滤的过滤材料；复合层压体，例如表层纸；气流成网的非织造网，例如卫生和个人护理产品、家庭护理产品，例如湿巾、毛巾、餐巾和桌布、特种纸，例如墙覆盖物(墙纸)、床垫和室内装潢垫料。优选地，根据本发明的纸或非织造网是用于茶和咖啡的过滤材料。

根据本发明的纸或非织造材料特别可以是湿法成网纸或气流成网纸或非织造材料，优选为湿法成网纸或非织造材料。换句话说，纸或非织造材料可以例如通过湿法成网工艺(例如通过使用造纸机(例如斜网造纸机)的常规造纸工艺)形成，或通过气流成网工艺(例如干法成型的气流成网非织造制造工艺)形成。常规造纸工艺例如在US 2004/0129632A1中进行了描述，其公开内容通过引用并入本文。合适的干法成型气流成网非织造制造工艺例如在US 3,905,864中进行了描述，其公开内容通过引用并入本文。

纸或非织造网的克重不受特别限制。通常地，纸或非织造网具有5至2000g/m²、优选5至600g/m²、更优选8.5至120g/m²的克重。

优选地，根据本发明的非织造产品或纸的特征在于其包含至少5重量％、特别是25重量％至100重量％、特别是40重量％至90重量％、特别是50重量％至80重量％的量的根据本发明的改性纤维素纤维。

在优选的实施方案中，根据本发明的非织造产品或纸的特征在于其还包含一种或多种选自由纤维素、粘胶纤维、莱赛尔纤维、棉、大麻、马尼拉麻、黄麻、剑麻、人造丝、阿巴卡软木浆、硬木浆、合成纤维或可热封纤维(包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚酯(如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚(乳酸)(PLA))、双组分纤维(优选为芯鞘型双组分纤维)组成的组的物质。

双组分纤维由两种具有不同物理和/或化学特性、特别是不同熔融特性的聚合物组成。芯鞘型双组分纤维通常具有较高熔点组分的芯和较低熔点组分的鞘。适用于本发明的双组分纤维的示例包括PET/PET纤维、PE/PP纤维、PET/PE和PLA/PLA纤维。

可以使用100％或与木浆共混的再生纤维素纤维代替特种天然纤维(例如阿巴卡、大麻、洋麻)。天然纤维素纤维的本性是它们的性质可以变化很大，并且这些纤维的供应也可以根据每次收获而变化。人造纤维素纤维具有一致的质量，并且由于使用常规可获得的木浆作为原料，它们的供应是稳定的。

优选地，根据本发明的非织造产品或纸的特征在于其不包含或基本上不包含任何粘合剂。关于包含“基本上不含粘合剂”的实施方案，粘合剂(如果有的话)仍可以以基于非织造产品或纸的总重量的最多3重量％、最多2重量％、或最多1重量％的相对较少的量存在。在造纸领域中，术语“粘合剂”表示在造纸过程中添加以改变纸张的强度的化学品。

用于制造根据本发明的改性纤维素纤维的方法包括以下步骤：提供具有大于0.25mol/kg的量的如上定义的阴离子部分的纤维素纤维，用包含如上定义的阳离子部分的聚合物改性剂处理包含阴离子部分的纤维素纤维。

如果本发明的纤维用于生产湿法成网的非织造织物或纸，则根据本发明的纤维的分特优选为0.5dtex至12dtex，最优选为0.5dtex至3.5dtex。纤维的长度可以在2mm至15mm、优选3mm至12mm的范围内。纤维的横截面可具有多种形状，例如圆形、锯齿形、扁平或多叶形(例如三叶形)。

如果本发明的纤维用于生产干法成网非织造织物，例如用于水刺应用，则根据本发明的纤维的分特优选为0.5dtex至12dtex，最优选为0.5dtex至3.5dtex。纤维的长度可以在20mm至80mm、优选在30mm至60mm的范围内。纤维的横截面可具有多种形状，例如圆形、锯齿形、扁平或多叶形(例如三叶形)。

已经发现，本发明的纤维允许在用于过滤纸的配方中添加超过10重量％的纤维而纸张强度没有显著下降。

使用根据本发明的纤维能够生产具有高孔隙率的纸，同时保持足够的强度以用于目标应用。

示例

在整个下文的示例中，参数“孔隙率”(气体透性)是根据制造商的说明用AKUSTRONAir-Permeability装置(Thwing-Albert，West Berlin，USA)进行测定的。

拉伸强度是根据DIN EN ISO 1924-2进行测量的。

撕裂强度是基于克重相关的DIN EN 21974进行测量的。

示例1：

所用材料：

-参考纤维：

粘胶纤维0.9dtex/6mm(纤维1.1)

-阴离子粘胶纤维：

具有CMC-掺入且2.4重量％COOH的粘胶纤维(参见WO 2011/012423A1)以0.9dtex/6mm生产(纤维1.2)。

-PAM-DADMAC：

聚(丙烯酰胺-共-二烯丙基二甲基氯化铵)(PAM-DADMAC)，98％

CAS：26590-05-6

分子量：10⁵g/mol

55重量％丙烯酰胺

(Sigma-Aldrich Chemie GmbH，Taufkirchen)

方法：

生产纤维：

将200g纤维1.2加入2升的1重量％在H₂O中的PAM-DADMAC的溶液中，并搅拌5分钟。

过滤出纤维，挤出剩余的液体，直至达到800g的总重量。然后用去离子水洗涤纤维并再次挤出。

分析通过该方法制备的纤维(纤维1.3)，该纤维具有0.89重量％的氮含量，其对应于纤维上6重量％的PAM-DADMAC的水平。

生产测试纸张：

该纸张是在Lab纸张成型机上生产的。将测试纸张在105℃的烘箱中干燥，没有任何压力负荷。

将纤维1.1-1.3加入到预先精制的参考纸浆中，总量分别为20重量％、50重量％和80重量％。生产的测试纸张的克重为30g/m²。

对测试纸张的拉伸强度、撕裂强度和孔隙率(气体透性)进行测试。

测试结果：

与使用参考纤维(纤维1.1)生产的纸张相比，实现了以下改进(混合物由80％粘胶纤维和20％参考纸浆组成)：

#具有阴离子粘胶纤维(纤维1.2)的纸张

抗拉强度：约+65％

撕裂强度：约+100％

孔隙率：约-9％

#具有根据本发明的粘胶纤维(纤维1.3)的纸张

抗拉强度：约+400％

撕裂强度：约+650％

孔隙率：约-14％

参数	纤维1.1	纤维1.3(加入PAM DADMAC的纤维1.2)
			拉伸强度[m]	584	2952
撕裂强度[-]	61	459
			孔隙率[l/m<sup>2</sup>*s]	1463	1251

与由100％参考纸浆制成的纸张相比，所有粘胶纤维制成的纸张的孔隙率都如所期望地增加(+50％至+300％，取决于粘胶纤维的百分比)。

示例2：

所用材料：

-阴离子粘胶纤维：

阴离子粘胶纤维以1.3dtex/6mm(参见WO 2011/012423A1)生产，其具有不同百分比的CMC掺入。CMC掺入的水平(grade)通过纤维中羧基的百分比来表征。

纤维2.1：1.3重量％COOH

纤维2.2：1.7重量％COOH

纤维2.3：2.3重量％COOH

-PAM-DADMAC：

聚(丙烯酰胺-共-二烯丙基二甲基氯化铵)(PAM-DADMAC)，98％

CAS：26590-05-6

分子量：10⁵g/mol

55重量％丙烯酰胺

(Sigma-Aldrich Chemie GmbH，Taufkirchen)

方法：

生产纤维：

将纤维在类似于示例1的浴方法中用聚电解质处理。通过使用不同的浴浓度设定不同水平的聚电解质。

通过对所生产的测试纸张进行氮分析来测定纤维上的聚电解质的添加水平。

生产测试纸张：

测试纸张是在RapidLab纸张成型机上生产的。将测试纸张在105℃的烘箱中干燥，没有任何压力负荷。

由100重量％改性粘胶纤维和由80重量％改性粘胶纤维并加入20重量％的参考纸浆以30g/m²的基重生产测试纸张。

测试结果：

m.v.f......改性粘胶纤维

具有80重量％未处理阴离子纤维(纤维1.2)的参考纸张显示出仅有539m的断裂长度，这是经过处理的纤维所达到的强度的30％至40％(取决于添加的PAM-DADMAC)。

生产的纸张的孔隙率在所需范围内。

结果表明，纤维的较高阴离子电荷(重量％COOH)和较低水平的阳离子聚电解质对拉伸强度给出最佳结果。

示例3：

所用材料：

-阴离子粘胶纤维：

来自示例2的纤维2.3

-阳离子粘胶纤维：

DeepDye 1.7dtex/5mm(Kelheim Fibers GmbH，Kelheim)

-非离子(常规)粘胶纤维：

1.7dtex/5mm(Kelheim Fibers GmbH，Kelheim)

-PAM-DADMAC：

聚(丙烯酰胺-共-二烯丙基二甲基氯化铵)(PAM-DADMAC)，98％

CAS：26590-05-6

分子量：10⁵g/mol

55重量％丙烯酰胺

(Sigma-Aldrich Chemie GmbH，Taufkirchen)

方法：

生产测试纸张：

测试纸张是在RapidLab纸张成型机上生产的。将具有30g/m²的测试纸张在105℃的烘箱中干燥，没有任何压力负荷。

测试结果如图1所示，表明只有阴离子纤维与阳离子聚电解质的组合才能显著改善纸张强度。

图1的图例：

X…..没有可以实现的纸张形成

A….拉伸强度(断裂长度)[m]

B….孔隙率[l/m²*s]

C….撕裂强度[-]

1….50％阴离子粘胶纤维+1.3％PAM DADMAC

2….50％阳离子粘胶纤维+1.3％PAM DADMAC

3….50％非离子粘胶纤维+1.3％PAM DADMAC

4….50％阴离子粘胶纤维不含PAM DADMAC

5….50％阳离子粘胶纤维不含PAM DADMAC

6….50％非离子粘胶纤维不含PAM DADMAC

7….80％阴离子粘胶纤维+1.3％PAM DADMAC

8….80％阳离子粘胶纤维+1.3％PAM DADMAC

9….80％非离子粘胶纤维+1.3％PAM DADMAC

10….80％阴离子粘胶纤维不含PAM DADMAC

11….80％阳离子粘胶纤维不含PAM DADMAC

12….80％非离子粘胶纤维不含PAM DADMAC

13….100％阴离子粘胶纤维+1.3％PAM DADMAC

14….100％阳离子粘胶纤维+1.3％PAM DADMAC

15….100％非离子粘胶纤维+1.3％PAM DADMAC

16….100％阴离子粘胶纤维不含PAM DADMAC

17….100％阳离子粘胶纤维不含PAM DADMAC

18….100％非离子粘胶纤维不含PAM DADMAC

示例4：

所用材料：

-阴离子粘胶纤维：

阴离子粘胶纤维以1.3dtex/4mm(参见WO 2011/012423A1)生产，其具有CMC掺入。CMC掺入的水平通过纤维中羧基基团的百分比来表征，其被分析为2重量％。

-聚DADMAC：

聚(二烯丙基二甲基氯化铵)

CAS：26062-79-3

Mw<100,000(低分子量)

(Sigma-Aldrich Chemie GmbH，Taufkirchen)

-聚DADMAC：

聚(二烯丙基二甲基氯化铵)

CAS：26062-79-3

Mw 200,000至300,000(中等分子量)

(Sigma-Aldrich Chemie GmbH，Taufkirchen)

-聚DADMAC：

聚(二烯丙基二甲基氯化铵)

CAS：26062-79-3

Mw 400,000至500,000(高分子量)

(Sigma-Aldrich Chemie GmbH，Taufkirchen)

-PAM-DADMAC 1：

聚(丙烯酰胺-共-二烯丙基二甲基氯化铵)(PAM-DADMAC)

CAS：26590-05-6

(Rhodia UK Ltd，Oldbury)

-PAM-DADMAC 2：

聚(丙烯酰胺-共-二烯丙基二甲基氯化铵)(PAM-DADMAC)

CAS：26590-05-6

(Rhodia UK Ltd，Oldbury)

-聚乙烯亚胺(PEI)：

CAS：25987-06-8

(BASF Corporation,Ludwigshafen)

方法：

将粘胶纤维在类似于示例1的浴方法中用不同的阳离子聚电解质处理。通过使用不同的浴浓度设定不同水平的聚电解质。添加聚乙烯亚胺，目标是纤维上有1.5％的聚电解质，但观察到该聚合物对阴离子纤维具有非常高的亲和力，导致添加水平为3.62％。

通过氮分析测定纤维上聚电解质的添加水平：

生产测试纸张：

该纸张是在RapidLab纸张成型机上生产的。将测试纸张在105℃的烘箱中干燥，没有任何压力负荷。

由100重量％改性粘胶纤维和由80重量％改性粘胶纤维并加入20重量％的参考纤维以30g/m²的基重生产测试纸张。

测试结果：

m.v.f......改性粘胶纤维

结果表明，中等分子量的聚DADMAC是特别适用于本发明的聚合物。

另一方面，在纤维上具有高水平聚乙烯亚胺的纤维在纸张强度方面表现出较差的性质。在该示例中，阴离子部分与阳离子部分的摩尔比(以mEq/mEq计)仅为0.5，因此小于1，导致纸张强度的改善不足。

示例5：

所用材料：

-阴离子粘胶纤维：

-聚DADMAC：

聚(二烯丙基二甲基氯化铵)

CAS号：26062-79-3

Mw<100,000(低分子量)

(Sigma-Aldrich Chemie GmbH，Taufkirchen)

-聚DADMAC：

聚(二烯丙基二甲基氯化铵)

CAS号：26062-79-3

Mw 200,000至300,000(中等分子量)

(Sigma-Aldrich Chemie GmbH，Taufkirchen)

方法：

将粘胶纤维在类似于示例1的浴方法中用不同的阳离子聚电解质处理，不同之处在于没有对处理过的纤维进行洗涤。

通过使用不同的浴浓度设定不同水平的聚电解质。

通过氮分析测定纤维上聚电解质的添加水平：

生产测试纸张：该纸张是在RapidLab纸张成型机上生产的。将测试纸张在105℃的烘箱中干燥，没有任何压力负荷。

在施加一系列的洗涤之后，由100重量％改性粘胶纤维以30g/m²的基重生产测试纸张。

通过对选定的测试纸张进行氮分析来测定纤维上聚电解质的添加水平：

即使在10次洗涤后，纸张上的聚DADMAC水平与所提供的改性粘胶纤维的水平相同。这表明，在所选浓度下，聚电解质定量地保留在纤维上，并且在造纸过程或最终应用中不会被洗掉。

对测试纸张的拉伸强度(断裂长度)和孔隙率(气体透性)进行测试。

测试结果：

a)洗涤后聚电解质的保留

即使在对纤维进行几次洗涤之后，在纸张中也获得相同的拉伸强度，证实了聚电解质在纤维上的定量保留，而不会损失功效。

b)聚电解质的添加水平对断裂长度的影响

在100％粘胶纤维的纸张中，由聚电解质添加量≥1％的纤维制成的纸张比那些由<1％添加量的纤维制成的纸张显示出显著更高的强度。与示例4的结果一起表明，存在约1％聚电解质的最佳添加水平。

c)聚电解质的分子量的影响

在不同的洗涤周期后形成纸张：

在每种情况下，中等分子量的聚DADMAC在所生产的测试纸张中提供更高的强度，表明对于聚DADMAC存在优选分子量>100,000。

生产的纸张的孔隙率在预期范围内，并且没有观察到孔隙率损失。

Claims

1.一种改性纤维素纤维，其特征在于：

其包含大于0.25mol/kg干纤维的量的阴离子部分并且在其上施加基于干纤维的0.5重量％至5.0重量％的量的聚合物改性剂，所述聚合物改性剂包含阳离子部分，其带有至少1.5meq电荷/克聚合物，并且包含在所述纤维中的阴离子部分与阳离子部分的摩尔比在1:1至25:1的范围内，其特征在于所述阴离子部分被掺入所述纤维中并且来自羧甲基纤维素，并在于所述包含阳离子部分的聚合物改性剂选自由聚二烯丙基二甲基氯化铵(聚DADMAC)、聚(丙烯酰胺-共-二烯丙基二甲基氯化铵)(PAM-DADMAC)和它们的混合物组成的组。

2.根据权利要求1所述的改性纤维素纤维，其特征在于

所述纤维素纤维是人造纤维素短纤维，例如为粘胶纤维或莱赛尔纤维。

3.根据权利要求1或2所述的改性纤维素纤维，其特征在于

所述阴离子部分与阳离子部分的摩尔比在4:1至12:1的范围内。

4.根据前述权利要求中任一项所述的改性纤维素纤维，其特征在于，所述包含阳离子部分的聚合物改性剂表现出100,000g/mol至500,000g/mol、特别是200,000g/mol至300,000g/mol的摩尔量。

5.根据前述权利要求中任一项所述的改性纤维素纤维，其特征在于，其包含掺入所述纤维中的羧甲基纤维素(CMC)，所述羧甲基纤维素(CMC)以使得所述纤维包含基于干纤维的1重量％至4重量％的COOH-基团，优选包含1.5重量％至3重量％的COOH-基团的量掺入所述纤维。

6.根据前述权利要求中任一项所述的改性纤维素纤维，其特征在于，所述包含阳离子部分的聚合物改性剂的量为基于干纤维的0.75重量％至2.0重量％。

7.根据前述权利要求中任一项所述的改性纤维素纤维，其特征在于，其能够提供与其它改性纤维素纤维的可逆粘合，和/或其可分散在含水性流体中。

8.根据前述权利要求中任一项所述的改性纤维素纤维用于制造非织造产品或纸的用途。

9.一种非织造产品或纸，其包含根据权利要求1至7中任一项所述的改性纤维素纤维。

10.根据权利要求9所述的非织造产品或纸，其特征在于

其包含至少5重量％、特别是25重量％至100重量％、特别是50重量％至80重量％的量的根据权利要求1至13中任一项所述的改性纤维素纤维。

11.根据权利要求9或10所述的非织造产品或纸，其特征在于

其还包含一种或多种选自由纤维素、粘胶纤维、莱赛尔纤维、棉、大麻、马尼拉麻、黄麻、剑麻、人造丝、阿巴卡软木浆、硬木浆、合成纤维或可热封纤维、双组分纤维组成的组的物质，其中所述合成纤维或可热封纤维包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚酯，所述聚酯例如为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚(乳酸)(PLA)，所述双组分纤维包括PET/PET纤维、PET/PP纤维、PET/PE纤维和PLA/PLA纤维，优选为芯鞘型双组分纤维。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的非织造产品或纸，其特征在于其不包含或基本上不包含任何粘合剂。

13.一种用于制备根据权利要求1至7中任一项所述的改性纤维素纤维的方法，其包括以下步骤：提供具有大于0.25mol/kg的量的阴离子部分的纤维素纤维，和用聚合物改性剂处理所述包含阴离子部分的纤维素纤维，其中所述聚合物改性剂包含阳离子部分，其带有至少1.5meq电荷/克聚合物。