CN110284364A - 非-木纤维的漂白和植物性杂质减少方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及增加非‑木纤维亮度的方法。该方法包括形成非‑木纤维的混合物，和将该混合物暴露于增白剂下，该增白剂是高锰酸盐化合物，酸，或者高锰酸盐化合物和酸的组合。所得增白纤维的亮度大于暴露之前混合物中的纤维，所述亮度通过MacBeth UV‑C标准方法测量。

Description

非-木纤维的漂白和植物性杂质减少方法
本发明专利申请是申请号201580035302.5、申请日2015年5月 19日、发明名称“非-木纤维的漂白和植物性杂质减少方法”的发明 专利申请的分案申请。
相关申请的交叉参考
本申请要求2014年5月20日提交的美国临时申请系列No. 61/000,837的权益，在本文中通过参考将其全文引入。
技术领域
本发明一般地涉及纤维的生产方法。更具体地，本发明涉及非- 木纤维漂白和植物性杂质(shive)减少的方法。
发明背景
植物纤维分成三组：种子纤维(例如，棉和木棉)，茎纤维(韧皮纤 维，例如亚麻和大麻)，和叶纤维(例如，剑麻和洋麻)。韧皮纤维以纤 维束形式出现，所述纤维束沿植物茎的长度延伸，植物茎位于植物的 外表皮的“皮”层和内部木芯(皮层)之间。因此，韧皮纤维稻草包括 三层主要的同心层：树皮-状的表皮覆盖层，韧皮纤维层，和内部木芯。 木芯具有各种名称，这取决于特定的植物类型。例如，亚麻的木芯称 为“植物性杂质”。因此，“植物性杂质”是指在韧皮纤维内包含的 所有木-芯材料。
纤维束包埋在果胶，半纤维素和一些木质素的基体内。木质素例 如必须例如通过细菌(例如，在用露浸的过程中)或真菌(例如，在用水 浸麻的过程中)产生的酶“沤麻”(部分沤麻)稻草来降解。脱皮牵涉 机械弯曲和断裂稻草，将纤维束从植物性杂质和表层中分离出来，然 后使用一系列的机械清洁段，除去非-纤维材料。
包围单独的韧皮纤维的显著比例的含果胶的材料是果胶，和其余 部分主要是各种水溶性成分。果胶是一种碳水化合物聚合物，它包括 部分甲基化的聚-半乳糖醛酸和作为钙盐存在的游离羧酸基。果胶通常 在水或酸中不可溶，但在碱性溶液，例如氢氧化钠的水溶液中可以分 解或水解。
在许多情况下需要除去含果胶的材料或树胶，使用纤维用于其打 算目的。各种除去果胶的方法包括脱胶，或从单独的韧皮纤维中除去 含果胶的物质。例如，美国专利No.2,407,227公开了处理纤维状蔬菜 或植物纤维，例如亚麻，苎麻和大麻的沤麻方法。该沤麻方法使用微 生物和湿气，使大多数细胞组织和包围纤维束的果胶溶解或腐败，从 而加速纤维束从植物性杂质和茎的其他非-纤维部分中分离。因此，在 植物结构内存在的蜡状、树脂或树胶状粘合物质通过发酵而被除去或 分解。
紧跟在沤麻之后，使茎断裂，然后进行一系列的化学和机械步骤， 生产单独或小的纤维素纤维束。然而，仍然存在于非-木纤维工艺中的 常见的问题是出现植物性杂质，所述植物性杂质是在最终的纸产品内 发暗的非所需的颗粒。植物性杂质包括茎的小片，“稻草”，真皮组 织，表皮组织和类似物。
植物性杂质显著抗脱纤维工艺，这使得它们的存在成为问题。即 使紧跟在氧化漂白之后，植物性杂质继续对最终纸产品的外观，表面 光滑度，吸墨性能，和亮度具有有害的影响。机械除去植物性杂质到 高价值产品所要求的水平牵涉采用显著大的机械能，这导致纤维断裂 并生成微粒。微粒是产率的损失，从而增加生产成本。此外，断裂的 纤维降低总的纤维强度，结果它们或者不可能在一些制造工艺中使用 和/或导致不结实的纺织品或纸产品。
因此，非-木纤维加工的常规方法的耐用度(robust)不足以除去， 脱色和断裂纤维内存在的残留植物性杂质。因此，加工并完工的纤维 仍然可包括植物性杂质的暗颗粒，这既在美学上不吸引人，还降低纤 维产品的商业价值。此外，常规的碱化冲洗(scouring)和过氧化物漂 白工艺太温和，以致于无法显著降解植物性杂质内的木质素。
因此，继续需要选择性降解非-木纤维内存在的植物性杂质。因此， 本发明涉及满足这一和其他需求并解决以上所述的问题。
发明概述
本发明涉及增加非-木纤维以及含这些纤维的非织造织物和组织 的亮度并减少其内的残留可视含量的植物性杂质的方法。在一个方面 中，增加非-木纤维亮度的方法包括形成非-木纤维的混合物，并将该 混合物暴露于增白剂下。增白剂是一种高锰酸盐化合物，酸，或者高 锰酸盐化合物和酸的组合。所得增白纤维的亮度大于暴露之前混合物 中纤维的亮度，所述亮度通过MacBeth UV-C标准方法测量。
在另一方面中，减少非-木纤维内残留植物性杂质量的方法包括形 成非-木纤维的混合物，和将该混合物暴露于增白剂下，以生产低植物 性杂质纤维。增白剂是高锰酸盐化合物，酸，或者高锰酸盐化合物和 酸的组合，和所得低植物性杂质纤维具有比暴露之前混合物中纤维低 的可视植物性杂质含量。
要理解，本文中所使用的措辞和术语为的是描述目的，且不应当 被视为限制。正因为如此，本领域技术人员要理解，可容易地使用本 发明公开内容以其为基础的概念作为设计实施本发明的其他结构，方 法和体系的基础。因此，重要的是权利要求应当被视为包括这些等价 的结构，只要它们没有脱离本发明的精神和范围即可。
根据下述说明，结合显示本发明各方面的实施例，本发明的其他 优点和性能将变得显而易见。
根据本发明的一个方面，本发明涉及以下方案：
第1项.增加非-木纤维亮度的方法，该方法包括：
形成非-木纤维的混合物；和
将该混合物暴露于增白剂下，该增白剂是高锰酸盐化合物、酸、 或者高锰酸盐化合物和酸的组合；
其中增白纤维的亮度大于暴露之前混合物中的纤维，所述亮度通 过MacBeth UV-C标准方法测量。
第2项.根据第1项的方法，其中高锰酸盐化合物是高锰酸钾、 高锰酸钠、或其任何组合。
第3项.根据第2项的方法，其中高锰酸盐化合物的存在范围为 约0.1至约10wt％，基于纤维的总重量。
第4项.根据第1项的方法，其中增白剂的pH范围为约1至约6。
第5项.根据第4项的方法，其中pH范围为约2至约5。
第6项.根据第1项的方法，其中酸是乙酸、碳酸、氯酸、柠檬 酸、甲酸、氢溴酸、氢氰酸、氢碘酸、硝酸、亚硝酸、草酸、过乙酸、 磷酸、亚磷酸、硫酸、或其任何组合。
第7项.根据第1项的方法，其中在范围为约20至约80℃的温 度下，将该混合物暴露于增白剂下。
第8项.根据第1项的方法，其中非-木纤维是亚麻纤维、大麻纤 维、黄麻纤维、苎麻纤维、荨麻纤维、西班牙金雀花纤维、洋麻植物 纤维、棉纤维或其任何组合。
第9项.根据第1项的方法，其中非-木纤维的稠度范围为约5％ 至约50％。
第10项.根据第1项的方法，其中将该混合物暴露于增白剂下范 围为约1至约30分钟的时间。
第11项.根据第1项的方法，进一步包括将增白纤维暴露于还原 剂、磷酸盐、或者还原剂和磷酸盐二者下。
第12项.根据第11项的方法，其中还原剂是连二亚硫酸钠，连 二亚硫酸钾，亚硫酸钠，亚硫酸钾，硫酸钠，硫酸钾，亚硫酸氢钠， 亚硫酸氢钾，焦亚硫酸钠，焦亚硫酸钾，硼氢化钠，或其任何组合。
第13项.根据第11项的方法，其中还原剂的存在范围为约0.1 至约2wt％，基于纤维的总重量。
第14项.根据第11项的方法，其中磷酸盐是磷酸铝、三聚磷酸 铝、磷酸钙、三聚磷酸钙、磷酸钠、磷酸钾、三聚磷酸钾、三聚磷酸 钠、或其任何组合。
第15项.根据第11项的方法，其中添加范围为约0.01wt％至约 1wt％的磷酸盐到混合物中，基于纤维的总重量。
第16项.根据第1项的方法，进一步包括将增白纤维暴露于至少 第二增白剂下。
第17项.根据第16项的方法，其中至少第二增白剂是过氧化物 化合物，碱性化合物，还原剂，或其任何组合。
第18项.根据第17项的方法，其中过氧化物化合物是过氧化氢。
第19项.根据第18项的方法，进一步包括将增白纤维暴露于氧 气气体下。
第20项.根据第1项的方法，进一步包括将增白纤维暴露于过氧 化物化合物，然后还原剂下。
第21项.根据第1项的方法，进一步包括梳理增白纤维，形成非 织造织物。
第22项.根据第1项的方法，进一步包括形成含增白纤维的非织 造织物。
第23项.根据第22项的方法，其中非织造织物是湿擦拭物，干 擦拭物，或浸渍擦拭物。
第24项.根据第22项的方法，其中非织造织物是薄纸、面巾纸、 浴室薄纸、婴儿擦拭物、个人护理擦拭物、个人保护擦拭物、化妆品 擦拭物、会阴擦拭物、一次性毛巾、厨房擦拭物、机动车擦拭物、浴 室擦拭物、硬表面擦拭物、清洁擦拭物、消毒擦拭物、玻璃擦拭物、镜子擦拭物、皮革擦拭物、电子器件擦拭物、透镜擦拭物、抛光擦拭 物、医疗清洁擦拭物、或消毒擦拭物。
第25项.根据第1项的方法，进一步包括水力缠结增白纤维，形 成非织造织物。
第26项.根据第1项的方法，进一步包括纺粘增白纤维，形成非 织造织物。
第27项.根据第1项的方法，进一步包括形成含增白纤维的薄纸 或纸张。
第28项.减少非-木纤维内残留植物性杂质量的方法，该方法包 括：
形成非-木纤维的混合物；和
将该混合物暴露于增白剂下，生产低-植物性杂质的纤维，该增白 剂是高锰酸盐化合物，酸，或者高锰酸盐化合物和酸的组合；
其中低-植物性杂质纤维具有比暴露之前混合物中纤维低的可视 植物性杂质含量。
第29项.根据第28项的方法，其中高锰酸盐化合物是高锰酸钾， 高锰酸钠，或其任何组合。
第30项.根据第28项的方法，其中增白剂的pH范围为约8.5 至约12。
第31项.根据第30项的方法，其中pH范围为约9.5至约11。
第32项.根据第29项的方法，其中高锰酸钾的存在范围为约0.5 至约10wt％，基于纤维的总重量。
第33项.根据第28项的方法，其中酸是乙酸、碳酸、氯酸、柠 檬酸、甲酸、氢溴酸、氢氰酸、氢碘酸、硝酸、亚硝酸、草酸、过乙 酸、磷酸、亚磷酸、硫酸、或其任何组合。
第34项.根据第28项的方法，其中在范围为约20至约80℃的 温度下，将该混合物暴露于增白剂下。
第35项.根据第28项的方法，其中非-木纤维是亚麻纤维、大麻 纤维、黄麻纤维、苎麻纤维、荨麻纤维、西班牙金雀花纤维、洋麻植 物纤维、棉纤维或其任何组合。
第36项.根据第28项的方法，其中非-木纤维的稠度范围为约5％ 至约50％。
第37项.根据第28项的方法，其中将该混合物暴露于增白剂下 范围为约1至约30分钟的时间。
第38项.根据第28项的方法，进一步包括将增白纤维暴露于还 原剂，磷酸盐，或者还原剂和磷酸盐二者下。
第39项.根据第38项的方法，其中还原剂是连二亚硫酸钠、连 二亚硫酸钾、亚硫酸钠、亚硫酸钾、硫酸钠、硫酸钾、亚硫酸氢钠、 亚硫酸氢钾、焦亚硫酸钠、焦亚硫酸钾、硼氢化钠、或其任何组合。
第40项.根据第38项的方法，其中还原剂的存在范围为约0.1 至约2wt％，基于纤维的总重量。
第41项.根据第38项的方法，其中磷酸盐是磷酸铝、三聚磷酸 铝、磷酸钙、三聚磷酸钙、磷酸钠、磷酸钾、三聚磷酸钾、三聚磷酸 钠、或其任何组合。
第42项.根据第38项的方法，其中添加范围为约0.01wt％至约 2wt％的磷酸盐到纤维中，基于混合物的总重量。
第43项.根据第28项的方法，进一步包括将增白纤维暴露于至 少第二增白剂下。
第44项.第43的方法，其中至少第二增白剂是过氧化物化合物， 碱性化合物，还原剂，或其任何组合。
第45项.根据第44项的方法，其中过氧化物化合物是过氧化氢。
第46项.根据第44项的方法，进一步包括将增白纤维暴露于氧 气气体下。
第47项.根据第28项的方法，进一步包括将增白纤维暴露于过 氧化物化合物，然后还原剂下。
第48项.根据第28项的方法，进一步包括形成含增白纤维的非 织造织物。
第49项.根据第48项的非织造织物，其中该非织造织物是湿擦 拭物，干擦拭物，或浸渍擦拭物。
第50项.根据第48项的非织造织物，其中该非织造织物是薄纸、 面巾纸、浴室薄纸、婴儿擦拭物、个人护理擦拭物、个人保护擦拭物、 化妆品擦拭物、会阴擦拭物、一次性毛巾、厨房擦拭物、机动车擦拭 物、浴室擦拭物、硬表面擦拭物、清洁擦拭物、消毒擦拭物、玻璃擦 拭物、镜子擦拭物、皮革擦拭物、电子器件擦拭物、透镜擦拭物、抛 光擦拭物、医疗清洁擦拭物、或消毒擦拭物。
第51项.根据第28项的方法，进一步包括形成含增白纤维的薄 纸或纸张。
附图简述
当考虑下述详细说明时，将更好地理解本发明，和上述目的以及 除了以上列出的那些以外的其他目的将显而易见。这种说明可参考附 图，其中：
图1是使用循环泵引入增白剂的方法的示意图。
图2是在循环泵之后，使用混合器增白纤维的方法的示意图。
图3是将增白剂直接引入到非-木纤维内的方法的示意图。
图4是使用内部和外部母液循环系统，增白非-木纤维的方法的示 意图。
图5是在图4的系统内冷却母液的方法的示意图。
图6A和6B是在不同放大倍率下，在增白的亚麻纤维内白色区域 的显微照片。
图7A和7B是在不同放大倍率下，在增白的亚麻纤维内棕色区域 的显微照片。
图8A和8B分别是亚硫酸氢钠对纤维内暗沉淀影响的低和高放大 倍率的显微照片。
图9A和9B分别是在单一段的过氧化物漂白之后，图8A和8B中 纤维的低和高放大倍率的显微照片。
图10A和10B分别是在两段过氧化物漂白之后，图8A和8B中纤 维的低和高放大倍率的显微照片。
图11A和11B分别是在没有还原剂情况下增白的纤维的低和高放 大倍率的显微照片。
图12A和12B分别是在两段过氧化物漂白之后图11A和11B的纤 维的低和高放大倍率的显微照片。
发明详述
为了更加全面理解本发明的性质和所需目的，应当结合附图，参 考上述和下述详细说明。当参考附图时，在若干附图当中，相同的参 考标记表示相应的部件。
下述定义和缩写用于解释权利要求和说明书。本文中所使用的术 语“包括”，“含”，“包含”，“含有”，“具有”，“有”或其 任何其他变体拟涵盖非-穷举的包括。例如，包括一列要素的组合物， 混合物，工艺，方法，制品或装置并不必然限制到仅仅那些要素上， 而是可包括没有特意列出的其他要素或这种组合物，混合物，工艺， 方法，制品或装置固有的其他要素。
关于要素或组分的情况的数值(即，具体值)，本文中所使用的在 要素或组分前面的冠词“一个”和“一种”拟为非限制性的。因此， “一个”或“一种”应当被视为包括一个(一种)或至少一个(一种)， 和要素或组分的单数形式还包括复数个，除非该数值明显是指单数。
本文中所使用的术语“发明”或“本发明”是非限制性的术语， 且并不意欲是指特定发明的任何单一方面，而是涵盖说明书和权利要 求中描述的所有可能的方面。
本文中所使用的修饰本发明所使用的成分、组分或反应物的用量 术语“约”是指例如通过在现实世界中制造浓缩物或溶液所使用的典 型的测量和液体处理工序可能出现的数值量的变化。此外，变化可能 出现于测量工序中的无意的误差，制造组合物或实施方法所使用的成 分的制造，来源或纯度的差别等。不管是否用术语“约”修饰，权利 要求包括这些量的等价方案。在一个方面中，术语“约”是指所报道 数值的10％以内，或者在所报道数值的5％以内。
本文中所使用的术语“植物性杂质”是指在加工纤维内的暗颗粒。 植物性杂质的非限制性实例包括茎，“稻草”，真皮组织，表皮组织 和类似物的小片。
本文中所使用的术语重量百分比，重量％，和wt％是指纯物质的重 量除以化合物或组合物的总干重并乘以100。典型地，“重量”以克 (g)为单位测量。例如，含25g物质A的总重量为100g的组合物包括 25wt％的物质A。
本文中所使用的术语“非织造织物”是指具有随机，但不是像编 织或织造织物中的情形一样以可鉴别的方式交叉铺放(interlaid)的 单独的纤维结构的网或织物。可使用本发明的增白纤维制备非织造结 构和纺织品。
本文中所使用的术语“非-木纤维”是指由植物或动物生产且由植 物或动物提取的纤维，例外的是这种纤维不包括木纤维，即由树木衍 生的木纤维，和由纤维素形成的人造纤维，例如人造丝。合适的非- 木纤维的非限制性实例是植物-基非-木纤维，例如韧皮纤维。韧皮纤 维包括，但不限于，亚麻纤维，大麻纤维，黄麻纤维，苎麻纤维，荨 麻纤维，西班牙金雀花纤维，洋麻植物纤维或其任何组合。非-木纤维 包括种子纤维，例如棉纤维。非-木纤维也可包括动物纤维，例如羊毛， 山羊毛发，人发和类似物。
本文中所使用的术语“漂煮锅(kier)”是指在加工，漂白和/或冲 洗非-木纤维中所使用的圆形锅炉或大缸。
本文中所使用的术语“增白剂”是指高锰酸盐化合物，酸，或者 高锰酸盐化合物和酸的组合。除了这些试剂以外，可在增白剂内包括 其他化合物和试剂。
本文中所使用的术语“亮度(brightness)”是指纤维组合物的白 度。通过"MacBeth UV-C"试验方法，使用商购于X-Rite，Inc.，Grand Rapids，MI的Macbeth 3100分光光度计测定本文中所讨论的亮度。 UV-C是亮度测试所使用的光源(灯)。本文中所使用的术语“增量 (gain)”是指紧跟在漂白工艺之后纤维亮度的增加。在暴露于增白剂 下之前和之后，在纤维的厚垫上进行纤维的亮度和增量的测量。通过 用水稀释纤维到范围为约2％至约10％的稠度，混合，分离纤维，然后 例如在具有滤纸的布氏漏斗上使纤维脱水，形成纤维垫，从而制备纤 维垫。可通过在实验室压机内在吸墨纸(blotter)之间挤压，使纤维垫 进一步脱水，然后在速干机上干燥，形成干饼。然后在亮度测试之前， 可空干纤维垫数天。也可通过下述步骤在纤维上进行亮度测量：1)用 热空气干燥纤维到小于2-4％的湿度，2)梳理纤维，整理并取向纤维成 垫、卷(lap)或长条，和3)测量卷，垫或长条的亮度。在暴露于增白 剂下之前和之后，采用比暴露之前纤维亮度大的增白纤维，进行根据 MacBeth UV-C亮度标准的纤维亮度和增量测试。MacBeth试验测量TAPPI亮度和LAB白度二者，L*是白度，以及a*和b*是色度(红-绿 色和蓝-黄色)。a*和b*值接近于0表明非常低的色度/没有色度。UV-C试验测量照度，其中包括紫外和光的色组分二者。
本文中所使用的术语“稠度”是指在液体载体内含固体的组合物 中的固体百分比(％)。例如，重100g且包括50g纤维的纤维浆液/纤维 垫/纤维物料/纤维圆环的稠度具有50％的稠度。
本文中所使用的术语“纤维素纤维”，“纤维素的纤维”和类似 术语是指含纤维素的任何纤维。纤维素纤维包括辅助或循环纤维，再 生纤维或其任何组合。
常规的植物-基非-木纤维生产牵涉机械除去非-纤维植物性杂质 材料，接着化学除去果胶，和温和的氧化漂白步骤。植物，其中包括 亚麻在机械除去非-纤维材料之前，要求起始的“沤麻”步骤。沤麻工 艺使用微生物和湿气，使大多数细胞组织和包围纤维束的果胶溶解或 者腐烂，进而促进纤维从茎中分离。因此，在植物结构内存在的蜡状， 树脂或树胶状粘合物质通过发酵除去或破坏。可使用碱性试剂，例如 氢氧化钠，在高温下实现果胶的除去。也可添加酶和其他化学品，例 如洗涤剂和润湿剂，提高果胶从纤维中脱离。美国专利Nos.8,603,802 和8,591,701和加拿大专利No.CA2,745,606公开了使用酶除去果胶 的方法，在本文中通过参考将其全文引入。紧跟在果胶提取步骤之后， 洗涤纤维并用过氧化氢和氢氧化钠的混合物处理，以增加最终纤维的 亮度和白度。
然而，这些方法具有缺点。首先，可获得的果胶提取和漂白步骤 的耐用性不足以使纤维内的残留植物性杂质脱色和/或破坏。第二，漂 白工艺的耐用性也不足以增加亮度到高品质商业产品所要求的水平。 结果是含有暗的植物性杂质颗粒的最终纤维，它在美学上不是令人愉 悦的且降低纤维产品的商业价值。植物性杂质还干扰使用该纤维的制 造工艺。例如，在水力缠结系统上，植物性杂质的颗粒可能堵塞过滤 器。植物性杂质也具有非常低的粘结能力。因此，在最终产品内夹带 的任何植物性杂质将脱落且对最终用户来说不具有吸引力。此外，残 留的植物性杂质也可能是潜在的污染源，当例如在餐饮擦拭物中使用时。
植物性杂质问题的一种可商购的解决方案是或者增加机械植物性 杂质除去工艺的强度或者添加多个机械除去段，以便残留的植物性杂 质含量足够低到在最终产品内不可察觉。然而，这一解决方案具有缺 点。首先，额外的机械加工增加生产的操作和投资成本。第二，额外 的机械加工损坏发脆的纤维，从而导致拉伸强度性能差的产品。最后， 额外的机械加工降低最终纤维的产率，因为生成微粒和长纤维损失， 这是机械加工固有的低效导致的。
然而，根据本发明，添加高锰酸盐化合物，酸，或者高锰酸盐化 合物和酸的组合既会增加纤维亮度，又降低残留植物性杂质到急剧减 少植物性杂质对最终纤维外观影响的水平。此外，且不受理论束缚， 认为本文中公开的增白工艺降低植物性杂质的完整度，结果在机械处 理中它们更加容易破碎和除去。在暴露于增白剂下之后降低的植物性 杂质含量可通过视觉检查纤维来评估。
此外，与常规方法相比，所公开的方法提供显著较高的亮度，这 导致生产具有较高商业价值的纤维。因此，可使用该方法，由采用常 规方法不可能合适地加工的低品质的原材料生产商业上有用的纤维。 最后，该方法适合于在不使用其他方法的情况下不可能转化成商业上 有用纤维的各种较低价值的植物纤维原材料。所公开的方法提供在没 有牺牲纤维强度情况下，具体地降低植物性杂质含量的方法。
因此，本发明的公开内容涉及增加天然纤维，尤其非-木纤维亮度 的方法。在本发明的一个方面中，该方法包括形成非-木纤维的混合物， 和将该混合物暴露于增白剂下，生产与暴露之前混合物中的纤维相比 亮度更大的增白纤维，所述亮度通过MacBeth UV-C标准方法测量。增 白剂可以是高锰酸盐化合物，酸，或者高锰酸盐化合物和酸的组合。 在另一方面中，所公开的方法降低非-木纤维内残留的植物性杂质含 量，以提供与暴露之前混合物中的纤维相比，可视的植物性杂质含量 较少的低-植物性杂质纤维。
一类植物-基非-木纤维是韧皮纤维。仅仅举例来说，韧皮纤维发 现于亚麻，大麻，黄麻，苎麻，荨麻，西班牙金雀花和洋麻植物的茎 中。典型地，天然状态的韧皮纤维长度为1至4米。这些长的天然状 态的纤维由长度为20-100毫米(mm)的笔直的单独纤维的纤维束组成。 成束的单独纤维通过果胶(一种植物树脂)胶合在一起。
韧皮纤维的纤维束可用于织造纺织品和绳索(cordage)二者。采用 亚麻韧皮纤维生产的织造纺织品的一个实例是亚麻布。最近，正如在 美国专利No.7,481,843中所提供的，生产部分分离的韧皮纤维，形 成用于织造纺织品的纱线和细丝(thread)。然而，纱线和细丝不适合 于非织造织物。
根据本发明，可使用任何植物-基非-木纤维。在一个实例中，合 适的纤维包括棉纤维，韧皮纤维或其任何组合。韧皮纤维可以源自于 各种原材料。合适的韧皮纤维的非限制性实例包括，但不限于，亚麻 纤维，大麻纤维，黄麻纤维，苎麻纤维，荨麻纤维，西班牙金雀花纤 维，洋麻植物纤维或其任何组合。也可使用来自废纸的辅助或循环纤 维。非-木纤维也可包括动物纤维，例如羊毛，山羊毛发，人发和类似 物。
果胶最初可从非-木纤维中基本上除去，形成基本上单独的纤维。 因此，提供基本上笔直的纤维且基本上不含果胶。可例如通过使用机 械或化学方式，除去果胶，使纤维单独化。
酶处理是基本上除去果胶可使用的化学处理的非限制性实例。PCT 国际公布No.WO 2007/140578描述了一种果胶除去技术，该技术生产 单独的大麻和亚麻纤维以供在织造纺织品工业中应用。可使用在WO 2007/140578中描述的除去果胶的方法。
非-木纤维的平均长度范围可以是约1至100mm，这取决于特定纤 维的特征和在化学处理之前植物茎的切割长度。在一个方面中，单独 的非-木纤维的平均长度为至少10mm，至少20mm，至少30mm，和 至少40mm。在另一方面中，单独的非-木纤维的平均长度大于50mm。在再一方面中，非-木的植物基纤维的平均长度大致为约5，10，15，20，25，30，35，40，45，50，55，60，65，70，75，80，85，90， 和95mm或者介于约5，10，15，20，25，30，35，40，45，50，55， 60，65，70，75，80，85，90，和95mm之间的范围。
除了非-木纤维以外，纤维混合物可包括源自于一种或多种资源的 纤维，其中包括，但不限于纤维素纤维，包括短切纤维和再生纤维素， 以及热塑性纤维。任选地，纤维素纤维是辅助的循环纤维。纤维素纤 维的非限制性实例包括，但不限于，硬木纤维，例如硬木牛皮纸纤维 或硬木亚硫酸盐纤维；软木纤维，例如软木牛皮纸纤维或软木亚硫酸 盐纤维；或其任何组合。再生纤维素的非限制性实例包括人造丝， lyocell(例如，)，或其任何组合。和 可商购于澳大利亚的LenzingAktiengesellschaft， Lenzing。
在一个方面中，非-木纤维的混合物包括合成，聚合，热塑性的纤 维，或其任何组合。热塑性纤维包括在非织造工业中使用的常规的聚 合物纤维。这种纤维由聚合物形成，所述聚合物包括，但不限于聚酯， 例如聚对苯二甲酸乙二酯；尼龙；聚酰胺；聚丙烯；聚烯烃，例如聚 丙烯或聚乙烯；聚酯、尼龙、聚酰胺或聚烯烃中的两种或更多种的共 混物，聚酯，尼龙，聚酰胺或聚烯烃中任何两种的双组分复合材料； 和类似物。双组分复合纤维的实例包括，但不限于，具有一种聚合物 的芯和含不同于芯聚合物的聚合物鞘的纤维，所述鞘完全，基本上或 者部分密封芯。
可在纤维的厚垫上进行暴露于增白剂下之前和之后纤维的亮度测 量。可通过用水稀释纤维到范围为约2至约10％的稠度，混合以分离 纤维，然后例如在具有滤纸的布氏漏斗上使纤维脱水，形成纤维垫， 从而制备纤维垫。可通过在实验室压机内在吸墨纸之间挤压，使纤维 垫进一步脱水，然后在速干机上干燥，形成干饼。然后在亮度测试之 前，可空干纤维垫数天。
可在纤维的厚垫上进行暴露于增白剂下之前和之后纤维的亮度测 量。采用与暴露之前的纤维相比亮度更大的增白纤维，在暴露于增白 剂下之前和之后进行根据MacBethUV-C亮度标准方法的纤维亮度测 试。本发明的增白纤维的亮度范围可以是约65至约90，这根据MacBeth UV-C标准方法测量。在一个方面中，增白纤维的亮度范围为约77至 约90。在另一方面中，增白纤维的亮度范围为约80至约95。在再一 方面中，增白纤维的亮度单位为约65至约85。
紧跟在增白剂下暴露之后的亮度增量，或者纤维亮度的增加范围 为约10至约60，这根据MacBeth UV-C标准方法测量。在一个方面中， 亮度增量范围为约15至约30，这根据MacBeth UV-C标准方法测量。 在另一方面中，亮度增量范围为约45至约55，这根据MacBethUV-C 标准方法测量。在再一方面中，亮度增量为约10，15，20，25，30， 35，40，45，50，55和60或者介于约10，15，20，25，30，35，40， 45，50，55和60之间的任何范围，这根据MacBeth UV-C标准方法测 量。
本发明的增白纤维可用于任何非织造纤维产品或纺织品，其中包 括气流成网，梳理，纺粘和水力缠结(hydroentangled)的基底。在一 个方面中，非织造织物包括亮度大于约65的非-木纤维，这根据 MacBeth UV-C标准方法测量。
可通过下述方式实现非木纤维的增白：1)沤麻，机械分离韧皮纤 维，冲洗除去果胶+蜡+木质素，和本文中公开的一段或两段增白；2)沤 麻，机械分离韧皮纤维，冲洗除去果胶+蜡+木质素，常规的过氧化物 或其他漂白/预-漂白，和采用所公开的方法的一段或两段漂白；或3) 沤麻，机械分离韧皮纤维，采用本文公开的方法的一段或两段漂白， 和任选地，冲洗或其他漂白/预-漂白。
然后结合非-木纤维(预-漂白或未漂白)，形成混合物。可在形成 混合物之前或之后进行通过化学方法除去果胶。可将混合物形成为纤 维的垫，纤维垫，纤维垫子，厚的纤维垫子，湿饼，或“圆环(donut)”， 当在漂煮锅基系统中使用时。任选地，然后在将混合物暴露于增白剂 下之前润湿该混合物。可稀释该混合物到任何所需的稠度，润湿，和/ 或与任何所需的添加剂结合，添加剂的非限制性实例如下所提及。
在暴露于增白剂下之前的混合物内，纤维的稠度范围为约1％至约 50％。在一个方面中，混合物内的纤维的稠度范围为约10％至约30％。 在另一方面中，混合物内的纤维的稠度范围为约15％至约35％。在再一 方面中，混合物内的纤维的稠度范围为约20％至约40％。在又一方面中， 混合物内的纤维的稠度范围为约1，2，5，7，10，12，15，17，20， 22，25，27，30，32，35，37，40，42，45，47和50％，或者介于约 1，2，5，7，10，12，15，17，20，22，25，27，30，32，35，37， 40，42，45，47和50％之间的任何范围。
为了增加纤维的亮度，将纤维混合物暴露于增白剂下，增白剂是 高锰酸盐化合物，酸，或者高锰酸盐化合物和酸二者。可通过任何合 适的方法，将纤维混合物暴露于增白剂下。
在一个方面中，在酸性条件下用高锰酸盐化合物处理冲洗过的亚 麻纤维产生纤维亮度的显著改进，以及减少植物性杂质污染物的暗淡 颜色和结构完整度。任选地，该方法包括第二段增白或漂白，所述第 二段增白或漂白可包括还原剂，磷酸盐化合物，或二者。
可结合高锰酸盐化合物与酸，并调节pH到约1至约6的范围。然 后可将该结合物添加到非-木纤维的混合物中。任选地，可调节温度和 时间，提供最佳的增白和可视的植物性杂质减少。
高锰酸盐化合物可以是任何含高锰酸盐的盐或化合物。可使用宽 泛的各种高锰酸盐化合物，例如碱金属和碱土金属高锰酸盐。合适的 高锰酸盐化合物的非限制性实例包括高锰酸钾，高锰酸钠，或其任何 组合。任选地，高锰酸盐与其他材料配混。例如，高锰酸盐化合物可 与硫酸钙，硅藻土，或其任何组合配混。
可将用量范围为约0.1至约10wt％的高锰酸盐化合物加入到纤维 中，基于纤维的干重。在一个方面中，添加用量范围为约1至约5wt％ 的高锰酸盐化合物，基于纤维的干重。在另一方面中，添加用量范围 为约2至约8wt％的高锰酸盐化合物，基于纤维的干重。在再一方面 中，添加用量为约0.1，0.3，0.5，0.7，1.0，1.2，1.5，1.7，2.0， 2.2，2.5，2.7，3.0，3.2，3.5，3.7，4.0，4.2，4.5，4.7，5.0，5.2，5.5，6.0，6.5，7.0，7.5，8.0，8.5，9.0，9.5，和10.0或 者用量为介于约0.1，0.3，0.5，0.7，1.0，1.2，1.5，1.7，2.0， 2.2，2.5，2.7，3.0，3.2，3.5，3.7，4.0，4.2，4.5，4.7，5.0， 5.2，5.5，6.0，6.5，7.0，7.5，8.0，8.5，9.0，9.5，和10.0之 间的任何范围的高锰酸盐化合物。
可将酸与增白剂内的高锰酸盐化合物结合。合适的酸的非限制性 实例包括乙酸，碳酸，氯酸，柠檬酸，甲酸，氢溴酸，氢氰酸，氢碘 酸，硝酸，亚硝酸，草酸，过乙酸，磷酸，亚磷酸，硫酸，或其任何 组合。尽管较高剂量高锰酸钾可导致在纤维上暗的沉淀(比较图6A和6B与7A和7B)，但使用草酸将防止形成暗沉淀。
调节增白剂的pH到约1至约6。在一个方面中，增白剂的pH范 围为约2至约5。在另一方面中，增白剂的pH范围为约1至约4。在 再一方面中，增白剂的pH范围为约1.0，1.5，2.0，2.5，3.0，3.5， 4.0，4.5，5.0，5.5，和6.0，或者介于约1.0，1.5，2.0，2.5，3.0， 3.5，4.0，4.5，5.0，5.5，和6.0之间的任何范围。
可将非-木纤维的混合物暴露于增白剂下范围为约1至约30分钟 的时间。在一个方面中，将纤维混合物暴露于增白剂下范围为约5至 约15分钟的时间。在另一方面中，将纤维混合物暴露于增白剂下范围 为约10至约25分钟的时间。在再一方面中，将纤维混合物暴露于增 白剂下范围为约1，5，10，15，20，25，30，35，40，45，50，55， 60，65，70，75，80，85，90，95，100，105，110，115，和120分 钟的时间或者介于约1，5，10，15，20，25，30，35，40，45，50，55，60，65，70，75，80，85，90，95，100，105，110，115和120 之间的任何范围。
在增白和植物性杂质减少工艺过程中，可维持纤维混合物在范围 为约20至约80℃的温度下。在一个方面中，温度范围为约30至约 60℃。在另一方面中，温度范围为约40至约70℃。在再一方面中， 温度范围为约50至约80℃。在又一方面中，温度为约20，25，30，35，40，45，50，55，60，65，70，75和80℃或者介于约20，25，30，35，40，45，50，55，60，65，70，75和80℃之间的任何范围。
增白剂可包括其他额外的漂白组分，例如过氧化物化合物和碱性 化合物。合适的过氧化物化合物的非限制性实例包括过氧化钠，过氧 化氢，或过氧化氢与过氧化钠二者。合适的碱性化合物包括，但不限 于，氢氧化钠，氢氧化钾，氢氧化钙，单乙醇胺，氨，或其任何组合。 在纤维暴露于增白剂下之后，可混合或搅拌纤维。然而，过度混合可 诱导纤维缠结。
现回到附图，图1阐述了将纤维混合物暴露于增白剂下的例举方 法100，所述增白剂包括高锰酸盐化合物，酸，或者高锰酸盐化合物 和酸二者。可将增白剂加入到例如来自罐110的溶液中，或者借助循 环环管加入到漂白母液140中。可将非-木纤维布置在纤维加工漂煮锅 120内。漂白母液140可包括可引入且采用母液循环泵130通过该系 统和纤维循环的任何额外的组分。
图2阐述了将纤维混合物暴露于增白剂下的例举方法200。正如 所示的，可在母液循环泵130之后使用静态或主动(active)混合系统 210，在漂白母液140内连续混合增白剂。或者，可将增白剂从罐110 直接加入到静态或主动混合系统210内。
图3阐述了将纤维混合物暴露于增白剂下的例举方法300。正如 所示的，将增白剂310直接引入到纤维加工漂煮锅120的顶部内。
图4阐述了将纤维混合物暴露于增白剂下的例举方法400。方法 400具有使用母液循环泵130的额外的内部循环系统410，除了方法 100,200和300的外部母液循环系统以外。将含增白剂的溶液或漂白 母液140进料到内部泵412的入口内。或者，在母液循环泵130之后， 从罐110添加增白剂。推进器414在漂白母液140内连续混合增白剂。 具有增白剂的漂白母液140然后进入到吊篮(basket)的中心轴416内， 然后行进并循环通过纤维加工漂煮锅120内的纤维物料。
图5是在图4的系统内冷却母液的方法500的示意图。在方法500 中，使用冷却系统510，将来自纤维加工漂煮锅120内部的具有增白 剂的漂白母液140在非接触换热器514内，然后在小的母液罐516内 冷却到低于闪点温度，例如小于约100℃。控制阀512控制漂白母液 140循环到冷却系统510内。冷却的母液520然后泵送回到外部循环 系统的母液循环泵130内。冷却系统510便于在没有减压并倒空纤维 加工漂煮锅120的情况下，添加化学品，其中包括额外量的漂白剂。
尽管漂白剂漂白显著大部分的纤维(参见图6A和6B)，但在采用 较高高锰酸盐剂量情况下，可出现一些区域的暗沉淀(参见图7A和 7B)。然而，在暴露时间的最后，添加还原剂或磷酸盐化合物/盐显著 减少黑色沉淀并导致增加的亮度(参见图8A和8B)。因此，可将纤维 暴露于至少第二增白剂，例如还原剂，磷酸盐，或者还原剂和磷酸盐 二者下。
合适的还原剂的非限制性实例包括连二亚硫酸钠，连二亚硫酸钾， 亚硫酸钠，亚硫酸钾，硫酸钠，硫酸钾，亚硫酸氢钠，亚硫酸氢钾， 焦亚硫酸钠，焦亚硫酸钾，硼氢化钠，或其任何组合。
可将用量范围为约0.1至约2wt％的还原剂加入到纤维中，基于 纤维的总重量。在一个方面中，添加用量范围为约0.5至约1wt％的 还原剂到纤维中，基于纤维的总重量。在另一方面中，添加用量范围 为约0.7至约1.7wt％的还原剂到纤维中，基于纤维的总重量。在再一 方面中，添加用量为约0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8， 0.9，1.0，1.1，1.2，1.3，1.4，1.5，1.6，1.7，1.8，1.9，和2.0 wt％或者介于约0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，1.0， 1.1，1.2，1.3，1.4，1.5，1.6，1.7，1.8，1.9，和2.0wt％之间的 任何范围的还原剂，基于纤维的总重量。
磷酸盐可以是包括磷酸盐在内的任何合适的盐。合适的磷酸盐的 非限制性实例包括磷酸铝，三聚磷酸铝，磷酸钙，三聚磷酸钙，磷酸 钠，磷酸钾，三聚磷酸钾，三聚磷酸钠，或其任何组合。
当使用时，可添加用量范围为约0.01至约2wt％的磷酸盐到纤维 中，基于纤维的总重量。在一个方面中，添加用量范围为约0.5至约 0.8wt％的磷酸盐到纤维中，基于纤维的总重量。在另一方面中，添加 用量范围为约0.7wt％至约1.0wt％的硫酸盐到纤维中。在又一方面中， 添加用量为约0.01，0.05，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7， 0.8，0.9，和1.0wt％或者介于约0.01，0.05，0.1，0.2，0.3，0.4， 0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，和1.0wt％之间的任何范围的硫酸盐到 纤维中，基于纤维的总重量。
可通过任何合适的方法将纤维混合物暴露于增白剂下。例如，可 在常规的实验室漂煮锅系统或者任何商业级设备内进行增白和植物性 杂质减少方法。漂煮锅-基系统可提供改进的工艺性能并导致增加的亮 度，植物性杂质减少。
一旦显著增加纤维的亮度，并充分地减少植物性杂质含量，则可 漂洗纤维，停止反应并洗掉松散的残留植物性杂质材料。任选地，可 对纤维进行额外的化学漂白，以增加亮度或机械加工，除去松散植物 性杂质材料。
额外的漂白/增白段可包括使用第二或第三增白剂，以进一步增加 纤维的亮度。可使用一个或两个额外的增白段。例如，可在第一段中 使用与碱性化合物结合的过氧化物化合物，接着第二段用具有碱性化 合物或还原剂的过氧化物化合物漂白。或者，第一额外的漂白段可包 括还原剂，接着第二段用过氧化物化合物和碱性试剂。
额外的增白剂可以是过氧化物化合物，碱性化合物，还原剂，磷 酸盐或其组合。额外的漂白剂可以加入到第一增白剂(高锰酸盐化合物 和/或酸)中，或者在后续的增白段中使用。可将氧气气体加入到过氧 化物化合物中或者氧气-过氧化物漂白段中。例如，过氧化物可以是过 氧化氢。可将纤维暴露于过氧化物化合物下，然后暴露于还原剂下。
可根据本领域技术人员已知的常规方法，使用增白纤维，制造非 织造纤维和/或纺织品。非织造织物，纺织品和其他产品可包括本文公 开的任何量的增白纤维。例如，非织造织物可包括约5，10，15，20， 25，30，25，40，45，50，55，60，65，70，75，80，85，90，95， 和100wt％或者介于约5，10，15，20，25，30，25，40，45，50， 55，60，65，70，75，80，85，90，95，和100wt％之间的任何用量 的增白纤维。
可将本文中描述的非织造织物掺入到各种纺织品和产品中。产品 的非限制性实例包括擦拭物(或擦拭)，例如湿擦拭物，干擦拭物，或 浸渍擦拭物，它包括个人护理擦拭物，家用清洁擦拭物和除灰擦拭物。 个人护理擦拭物可用例如润肤剂，保湿剂，香料和类似物浸渍。家用 清洁擦拭物或者硬表面清洁擦拭物可例如用表面活性剂(例如，季胺)， 过氧化物，氯气，溶剂，螯合剂，抗微生物剂，香料和类似物浸渍。 除灰擦拭物可用例如油浸渍。
擦拭物的非限制性实例包括婴儿擦拭物，化妆品擦拭物，会阴擦 拭物，一次性毛巾，家用清洁擦拭物，例如厨房擦拭物，浴室擦拭物， 或硬表面擦拭物，消毒和真菌除去擦拭物，专门清洁擦拭物，例如玻 璃擦拭物，镜子擦拭物，皮革擦拭物，电子器件擦拭物，透镜擦拭物， 和抛光擦拭物，医疗清洁擦拭物，消毒擦拭物和类似物。产品的额外 实例包括吸收剂，医疗供应品，例如手术单，长袍，和伤口护理产品， 用于工业应用的个人保护产品，例如保护性工装裤，套筒保护器和类 似物，用于机动车应用的保护性覆盖物，和用于海洋应用的保护性覆 盖物。可将该非织造织物掺入到吸收剂芯，衬里，外部覆盖层，或个 人护理制品，例如尿布(婴儿或成人)，训练裤，妇女护理制品(垫和棉 球)和护垫的其他组件上。此外，也可将非织造织物掺入到流体过滤产 品，例如空气过滤器，水过滤器和油过滤器，家中陈设，例如家具背 衬，隔热和隔音产品，农业应用产品，园林绿化应用产品，和土工布 应用产品内。
可通过称为梳理的机械方法，形成短切纤维的非织造网，正如美 国专利No.797,749中所述，在本文中通过参考将其全文引入。梳理工 艺可包括空气流组分，使短切纤维的取向随机，当它们在成形金属丝 上收集时。现有技术的机械梳理，例如Trützschler-Fliessner EWK-413梳理可运转长度比以上所述的38mm显著较短的短切纤维。较 老的梳理设计可要求较长的纤维长度，以实现良好的成形和稳定的操 作。
另一常见的干法成网工艺是气流成网或气流成形。这一方法使用 仅仅空气流，重力，和离心力将纤维流沉积到移动的成形金属丝上， 所述成形金属丝传输纤维网到纤维粘结工艺中。气流成网工艺描述于 美国专利Nos.4,014,635和4,640,810中，这两篇的公开内容在本 文中通过参考全文引入。纸浆-基气流成形的非织造纤维网常常掺入热 塑性纤维，所述热塑性纤维熔融并一起粘结气流成网的网状物，当气 流成形的网穿过烘箱时。
热粘结也称为压延粘结(calendar bonding)，可使用点粘结或图 案粘结，以粘结纤维网，形成非织造织物。热粘结也可将图案掺入到 织物内。热粘结描述于PCT国际公布No.WO/2005/025865中，本文中 通过参考将其全文引入。热粘结要求掺入热塑性纤维到纤维网内。热 塑性纤维的实例如上所讨论的。在热粘结中，通过穿过加热的压延辊， 在压力下粘结纤维网，所述压延辊可压花有图案，图案转移到纤维网 的表面上。在热粘结过程中，加热压延辊到至少介于热塑性材料的玻 璃化转变温度(Tg)和熔融温度(Tm)之间的温度。
将增白纤维形成为湿或干状态下的未粘结网。在一个方面中，通 过使用机械梳理的方法，形成网。在另一方面中，通过使用机械梳理 和强制空气流的组合的方法，形成网。可通过水水力缠结或水力缠结 法，粘结干网。另外，水力缠结的网可用水性粘合剂处理并暴露于热 下，以粘结并干燥网。此外，可通过机械针刺和/或使加热的空气流穿 过网，粘结干网。或者，可通过施加水性粘合剂到未粘结的网上并将 该网暴露于热下，粘结干网。
形成非织造织物和基底的水力缠结，也称为射流喷网或纺粘是本 领域已知的。水水力缠结工艺的非限制性实例描述于加拿大专利No. 841,938和美国专利Nos.3,485,706和5,958,186中。美国专利Nos. 3,485,706和5,958,186在本文中分别全文引入。水水力缠结牵涉或 者湿法成网或者干法成网而形成纤维网，和之后通过使用在高压下的 非常细的水射流使纤维缠结。例如，将多行水射流朝纤维网导引，所 述纤维网布置在移动的支持件，例如金属丝(网格)上。纤维的水水力 缠结提供独特的水力压花图案，这可产生低纤维支数区，促进水分散， 并提供三维结构。然后干燥缠结的网。
增白纤维的非织造纤维网然后可在分散剂存在下湿法成网或者泡 沫-成形。分散剂可以或者直接以所谓的“纤维整理剂”形式加入到纤 维中，或者在湿法成网或者泡沫成形工艺中，可将它加入到水系统中。 添加合适的分散剂辅助提供增白纤维良好的成形，即基本上均匀的纤 维分散。分散剂可以具有许多不同的类型，它在增白纤维或这种增白 纤维的任何混合物上提供合适的分散效果。分散剂的非限制性实例是 75％双(氢化牛油烷基)二甲基氯化铵和25％丙二醇的混合物。添加应当 在0.01-0.1wt％的范围内。
在泡沫-成形工艺过程中，纤维分散在含形成泡沫的表面活性剂和 水的发泡液体内，之后以与湿法成网相同的方式在支持件，例如金属 丝(网格)上使纤维分散体脱水。在形成纤维网之后，采用约23,000 英尺-磅/英寸2/秒或更高的能量流，对纤维网进行水力缠结。使用常 规的技术并采用由机器制造者供应的设备，进行水力缠结。在水力缠 结之后，挤压材料并干燥，和任选地在辊上缠绕。备用材料然后以已 知的方式转换成合适的格式(format)并包装。
可将本发明的非织造织物掺入到含非织造织物和膜的层压体内。 可在宽泛的各种应用中使用层压体，例如用于个人护理产品和吸收剂 制品，例如尿布，训练油漆(training paints)，失禁服装，妇女卫生 产品，伤口敷料，绷带和类似物用的外部覆盖层。
为了形成层压体，将粘合剂供应到非织造织物的支持表面或者膜 的表面上。合适的粘合剂的实例包括可喷洒的胶乳，聚α烯烃(以 Rextac 2730和Rextac 2723形式商购于Huntsman Polymers， Houston，TX)，和乙烯乙酸乙烯酯。额外的可商购的粘合剂包括，但不限于，获自Bostik Findley，Inc.，Wauwatosa，WI的那些。然后 将膜进料到在非织造织物顶部上的成形金属丝上。在施加到非织造织 物上之前，视需要拉伸膜。在辊隙内结合并挤压非织造织物和膜，形 成层压体。尽管对于压敏粘合剂来说并不要求，但辊隙可维持在适合 于所使用的粘合剂的所需粘合剂粘结温度下，例如加热活化粘合。可 切割层压体，导引到卷线机上或者导引到进一步的加工中。
除了施加膜到非织造织物上以外，另一织物可粘结到该非织造织 物(所述非织造织物可以是例如另一非织造织物)或者织造织物上。非 织造织物可以是根据本发明制造的非织造织物。在夹持(nipping)之 前，可施加粘合剂到或者非织造织物或者另一织物上，形成层压体。
在层压体中所使用的膜可包括，但不限于，聚乙烯聚合物，聚乙 烯共聚物，聚丙烯聚合物，聚丙烯共聚物，聚氨酯聚合物，聚氨酯共 聚物，苯乙烯丁二烯共聚物，或线性低密度聚乙烯。任选地，可呼吸 的膜，例如含碳酸钙的膜可用于形成层压体。一般地，若膜的水蒸气 透过速率为至少100g/m2/24h，则它是“可呼吸”的，所述水蒸气透过 速率可例如通过在美国专利No.5,695,868中描述的试验方法测量， 在本文中通过参考将其全文引入。然而，可呼吸的膜不限于含碳酸钙 的膜。可呼吸的膜可包括任何填料。本文中所使用的“填料”是指包 括材料的微粒和其他形式，它们不会化学干扰或者负面影响膜，但基 本上均匀地分散在膜当中。一般地，填料为微粒形式且形状为球形， 其平均直径范围为约0.1微米至约7微米。填料包括，但不限于，有 机和无机填料。
任选地，增白剂或纤维混合物包括添加剂。合适的添加剂包括， 但不限于，螯合剂，硫酸镁，表面活性剂，润湿剂，pH缓冲剂，稳定 添加剂或其任何组合。
任选的一种或多种添加剂可以以约0.5至约5wt％的范围存在，基 于非-木纤维的混合物的总重量。在另一方面中，一种或多种添加剂可 以以约1至约10wt％的范围存在。在再一方面中，一种或多种添加剂 可以以约2至约6wt％的范围存在。在又一方面中，一种或多种添加剂 可以以范围为约3至约5wt％的范围存在。在一个方面中，非-木纤维 的混合物可包括约0.1，0.2，0.5，0.7，1，2，3，4，5，6，7，8， 9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19和20wt％或者介于约 0.1，0.2，0.5，0.7，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12， 13，14，15，16，17，18，19和20wt％之间的任何范围的一种或多种 添加剂。
合适的螯合剂包括任何金属多价螯合剂。螯合剂的非限制性实例 包括乙二胺-N,N'-二琥珀酸(EDDS)，或其碱金属，碱土金属，铵或取 代铵盐，或其混合物。合适的EDDS化合物包括游离酸形式，及其钠或 镁盐。EDDS钠盐的实例包括Na2EDDS和Na4EDDS。EDDS的这种镁盐的 实例包括MgEDDS和Mg2EDDS。其他螯合剂包括有机膦酸盐，其中包括 氨基亚烷基聚(亚烷基膦酸盐)，碱金属乙-1-羟基二膦酸盐，腈-三亚 甲基膦酸盐，乙二胺四亚甲基膦酸盐，和二亚乙基三胺五亚甲基膦酸 盐。膦酸盐化合物可以以它们的酸形式或者以碱或碱金属离子形式的 络合物形式存在，其中金属离子对膦酸盐化合物的摩尔比为至少1:1。 其他合适的螯合剂包括氨基聚羧酸盐螯合剂，例如EDTA。
合适的润湿剂和/或清洁剂包括，但不限于，洗涤剂和非离子、两 性和阴离子表面活性剂，其中包括氨基酸-基表面活性剂。氨基酸-基 表面活性剂体系，例如由氨基酸L-谷氨酸和其他天然脂肪酸衍生的那 些提供对人类皮肤的pH相容性和良好的清洁力，同时相对安全并与其 他阴离子表面活性剂相比，提供改进的触感和增湿性能。
合适的缓冲体系包括辅助缓冲体系减少pH变化的任何缓冲剂。示 意性的一组缓冲剂包括，但不限于，第IA族金属的盐，例如第IA族 金属的碳酸氢盐，第IA族金属的碳酸盐，碱性或碱金属缓冲剂，铝缓 冲剂，钙缓冲剂，钠缓冲剂，镁缓冲剂，或其任何组合。合适的缓冲 剂包括任何前述的碳酸盐，磷酸盐，碳酸氢盐，柠檬酸盐，硼酸盐， 乙酸盐，邻苯二甲酸盐，酒石酸盐，琥珀酸盐，例如磷酸钠或磷酸钾， 柠檬酸钠或柠檬酸钾，硼酸钠或硼酸钾，乙酸钠或乙酸钾，碳酸氢钠 或碳酸氢钾，和碳酸钠或碳酸钾，或其任何组合。合适的缓冲剂的非 限制性实例包括铝-镁氢氧化物，甘氨酸铝，乙酸钙，碳酸氢钙，硼酸 钙，碳酸钙，柠檬酸钙，葡萄酸钙，甘油磷酸钙，氢氧化钙，乳酸钙， 邻苯二甲酸钙，磷酸钙，琥珀酸钙，酒石酸钙，磷酸二氢钠，磷酸氢 二钾，磷酸二钾，磷酸氢二钠，琥珀酸二钠，氢氧化铝干凝胶，乙酸 镁，铝酸镁，硼酸镁，碳酸氢镁，碳酸镁，柠檬酸镁，葡萄酸镁，氢 氧化镁，乳酸镁，偏硅酸铝酸镁，氧化镁，邻苯二甲酸镁，磷酸镁， 硅酸镁，琥珀酸镁，酒石酸镁，乙酸镁，碳酸钾，碳酸氢钾，硼酸钾， 柠檬酸钾，偏磷酸钾，邻苯二甲酸钾，磷酸钾，多聚磷酸钾，焦磷酸 钾，琥珀酸钾，酒石酸钾，乙酸钠，碳酸氢钠，硼酸钠，碳酸钠，柠 檬酸钠，葡萄酸钠，磷酸氢钠，氢氧化钠，乳酸钠，邻苯二甲酸钠， 磷酸钠，多聚磷酸钠，焦磷酸钠，倍半碳酸钠，琥珀酸钠，酒石酸钠， 三聚磷酸钠，合成水滑石，焦磷酸四钾，焦磷酸四钠，磷酸三钾，磷 酸三钠，氨丁三醇(trometarnol)或其任何组合。
任选地，可在漂白或增白工艺过程中添加一种或多种稳定添加剂， 以防止过氧化氢分解。合适的稳定添加剂的非限制性实例包括硅酸钠， 硫酸镁，二亚乙基三胺五乙酸(DTPA)，DTPA盐，乙二胺四乙酸(EDTA)， EDTA盐或其任何组合。
本发明的增白纤维可用于任何纸张或薄纸(tissue)产品，其中包 括，但不限于在湿法成网造纸机内制造的薄纸产品。在一个方面中， 薄纸或纸张包括根据MacBeth UV-C标准方法测量的亮度大于约65的 非-木纤维。
薄纸可包括任何额外的造纸纤维，热塑性纤维，和/或合成纤维， 且根据常规的湿压(CWP)制造方法或者通过空气干透(Through Air Drying)(TAD)制造方法或者任何备选的制造方法(例如，Voith公司的 Advanced Tissue Molding System ATMOS，或者Georgia-Pacific 公司的Energy Efficient Technologically Advanced Drying eTAD) 生产。可在杨氏干燥器上干燥网且可皱褶或者未-皱褶。
薄纸或纸张可包括任何用量的本文公开的增白纤维。例如，薄纸 和纸张可包括约5，10，15，20，25，30，25，40，45，50，55，60， 65，70，75，80，85，90，95，和100wt％或者介于约5，10，15， 20，25，30，25，40，45，50，55，60，65，70，75，80，85，90， 95，和100wt％之间的任何范围的增白纤维。
例如，可通过首先在大缸内制备并混合纤维原材料，生产纤维浆 液，制备常规的湿压薄纸。然后纤维浆液通过离心泵转移到流浆箱中。 纤维混合物从流浆箱沉积到移动的有小孔的金属网，例如长网上，形 成初始网。通过使用真空和/或排水元件，水可通过金属网排干。然后 可通过任何合适的方法干燥网，其中包括，但不限于，空干，空气干 透(through-air drying)(TAD)，或在杨氏干燥器上干燥。对于在杨氏 干燥器上干燥来说，首先在杨氏干燥器(Yankee dryer)的表面上喷洒 粘合剂材料。借助一个或两个压辊，将初始网转移到炽热的杨氏干燥 器上。在杨氏干燥器上干燥网，然后用皱纹刮刀(crepingdoctor)除 去，所述皱纹刮刀从杨氏干燥器转鼓的表面上刮落网。然后在造纸机 的卷轴处，将干燥的网缠绕在辊上。
当形成薄纸或纸张而使用时，纤维浆液可包括本领域已知的任何 额外的添加剂，其中包括，但不限于湿强剂，解粘剂(debonder)，表 面活性剂，或其任何组合。
实施例
在下述实施例中，使用未漂白的亚麻纤维评估高锰酸钾和酸的组 合对植物性杂质含量和亮度的影响。在亚麻纤维的厚垫上进行所有亮 度测量。通过用水稀释亚麻纤维的样品到约2％的稠度，生成垫子。温 和地手混亚麻样品，尽可能多地分离样品，然后在具有一片滤纸的布 氏漏斗上脱水，形成纤维垫。在脱水过程中，手动分配亚麻纤维，形 成尽可能均匀的垫。然后从布氏漏斗上移除垫子，并在实验室压机内， 在3,000PSI的最大压力下，在吸墨纸之间挤压约10分钟。然后在速 干机上干燥纤维垫，直到基本上干燥。注意避免样品过热，因为任何 潜在的过度加热会诱导黄变。在亮度测试之前，空干纤维垫若干天。 根据MacBeth UV-C试验方法，进行所有亮度试验。
实施例1
使用1wt％剂量的高锰酸钾溶液(0.1当量浓度(N)0.0158g/ml 标准高锰酸钾溶液)，处理未漂白的亚麻样品。将30g未漂白的亚麻纤 维置于1L玻璃烧杯内。在水中制备含有高锰酸钾(K)剂量的溶液，提 供8％的稠度。将该溶液加入到烧杯中，并通过手搅拌约10-15秒混合， 然后将烧杯置于150°F水浴内15分钟。在该水浴内的同时，每5分 钟混合该混合物。
在没有任何pH调节情况下，运转K(l)(参见下表1)。通过分别 添加1毫升(mL)和2mL 5N硫酸溶液，调节K(2)和K(3)的pH。在15 分钟保留之后，在布氏漏斗上用冷自来水漂洗样品(4x 1L)。
表1.高锰酸钾和单段过氧化物漂白
保留加工过的亚麻样品以供亮度测量。其余部分的亚麻样品使用 过氧化氢(P)漂白，接着漂洗和或者第二过氧化氢段(P/P序列)或者连 二亚硫酸钠段(P/Y序列)。
使用改性"转子(spinner)"方法，进行过氧化物漂白。在这一方法 中，添加约30g烘箱干燥(OD)纤维到4L烧杯中。添加蒸馏水和所指化 学品，引起纸浆达到约8％的稠度。然后将烧杯置于190°F水浴内约 80％浸没。与用机动化的转子连续搅拌纤维相反，在180分钟的漂白持 续时间当中，在约10分钟的时间间隔处手动混合样品(使用勺子)。小 量硅酸钠，基于纸浆，0.2wt％也加入到样品中，以辅助稳定过氧化氢。
使用“袋”漂白方法，进行连二亚硫酸盐漂白段(还原段)。在这 一方法中，将亚麻样品置于自封型塑料袋中，并在水浴内维持在恒定 温度下漂白工艺的持续时间。使用蒸馏水，稀释30g OD纤维到约12％ 稠度并置于自封型袋子内。然后将样品置于密封的手套箱内，并使用 氮气，以净化氧气。将氮气吹入手套箱内约15分钟。在氮气吹扫下， 通过称取所要求的连二亚硫酸盐粉末，添加25mL蒸馏水，使该粉末溶 解，然后添加该组合物到亚麻样品中，制备规定的连二亚硫酸钠进料。 密封袋子并手捏合，混合连二亚硫酸钠。然后从手套箱中取出密封袋， 并置于180°F水浴内60分钟。对于剩余的保留时间来说，在30分钟 时间间隔处进行混合。然后从水浴中取出样品，并如上详述的准备纤 维亮度垫。
如表1所示，当使用酸性高锰酸钾条件(K)时，出现亚麻亮度的显 著改进。相比之下，使用相同的漂白条件，相同的未漂白亚麻样品实 现60.2的过氧化物亮度(P)和67.5的两段过氧化物亮度(P/P)(表 2)。
如表2所示，在过氧化物/连二亚硫酸盐序列(P/Y)中观察到较低 的亮度，这是在将连二亚硫酸盐处理过的亚麻暴露于空气中氧气下之 后观察到的返黄结果。
表2.实施例1-3(两段过氧化物和过氧化物/连二亚硫酸盐)
实施例2
在下一组实验中，做出剂量曲线，比较在预处理步骤中采用高锰 酸盐剂量的亮度应答。所有样品在180°F和6％稠度下使用实施例1 中描述的工序处理30分钟。由于稠度较低，因此添加5mL 5N硫酸到 每一样品中，以确保pH保持低于3。
以下针对每一样品提供了高锰酸钾段的亮度(K)，其显示出采用 K(5)样品(5％OP高锰酸钾)得到峰值亮度。
表3.比较高锰酸钾剂量的影响
实施例3
使用单一过氧化物(P)，两种过氧化物(P/P)，过氧化物/连二亚硫 酸盐(P/Y)，连二亚硫酸盐(Y)，和连二亚硫酸盐/过氧化物(Y/P)序列， 后漂白来自实施例2的样品。基于纸浆使用3％过氧化氢，基于纸浆使 用2％NaOH，基于纸浆使用1％硅酸钠，和基于纸浆使用0.1％二亚乙基 三胺五乙酸(DTPA)，进行所有过氧化物段。所有试验在8％稠度，180°F 进行60分钟。基于纸浆采用1％连二亚硫酸钠，5％稠度，180°F和共 60分钟的保留时间，运转所有连二亚硫酸盐段。
表4.实施例2样品的过氧化物和连二亚硫酸盐后漂白
在表4和5中提供了亮度和色度结果。对于过氧化物和过氧化物/ 过氧化物(P/P)序列来说，K(3)(3％K基于纸浆)样品观察到最佳亮度。 进一步地，在连二亚硫酸盐段中观察到的返黄导致较低的总亮度。
表5.实施例2样品的两段后漂白
实施例4
评估来自实施例3的每一次漂白的残留过氧化物和pH测量(表 6)。正如所示的，在K(5)，K(7)，和K(10)样品(比较K(3)和K(5)) 内的最佳过氧化物残留下降与这些较高剂量样品内较低的亮度有关。
表6.在实施例3样品上的残留过氧化物和pH测量
实施例5
在实验过程中，还观察到较高的高锰酸盐剂量(高于5％)导致在纤 维上的暗点或沉积物，但大多数纤维很好地漂白(比较图6A和6B与 7A和7B)。分析含有漂白与暗淡区域的纤维样品，以鉴定变暗原因。
借助具有Smart iTR配件和金刚石晶片的Nicolet 6700FTIR工 作台光谱仪，在样品上进行衰减全反射比(ATR)傅里叶变换-红外光谱 法(FTIR)。白色和暗淡区域的FTIR分析表明两个样品之间没有差别。 另外，尝试将棕色材料溶解到氯仿内以供进一步分析是不成功的。
通过能量色散谱仪(EDS)和扫描电镜(SEM)，进行元素分析。在分 析之前，在525℃下使样品烧成灰烬。正如表7所示的，暗点含有高 含量的锰，这表明暗点是在纤维上沉淀的二氧化锰导致的。
表7.烧成灰烬(525℃)的样品的元素分析
a以灰分为基础报道结果，是半定量的且已经归一化。bN.D.是指 没有检测。
实施例6
基于高锰酸盐的化学，进行一系列实验(520L)，以鉴定最小化沉 淀的方法。第一组实验使用10％高锰酸钾剂量，且条件与上述实施例 相同，但在高锰酸钾段的最后，基于纸浆添加了1％剂量的还原剂。混 合还原剂与纸浆，并在洗涤纤维之前，保留5分钟。然后在与上述实 施例相同的条件下，纸浆进行单段和两段过氧化物漂白(P和P/P)。
下表8提供了添加还原剂以及来自上述实施例4的不具有还原剂 的样品K(10)的结果以供比较。添加小量还原剂显著减少黑色沉淀的 存在并导致增加的亮度。尽管亚硫酸钠和硫酸钠导致比对照物高的亮 度，但亚硫酸氢钠(520K(3))导致显著较高的亮度并显著降低观察到的 暗沉淀(分别参见图8A和8B中纤维的低和高放大倍率视图)。在单段 过氧化物漂白(P)之后，亚硫酸氢钠处理过的样品证明甚至更高的亮度 和甚至更少的沉淀可视(分别参见图9A和9B中低和高的放大倍率视 图)。与单段相比，两段过氧化物漂白(P/P)提供甚至更高的亮度和减 少的沉淀(分别参见图10A和10B中低和高的放大倍率视图)。
为了比较，在不存在还原剂(K10)情况下提供低得多的亮度和增加 的可视水平的沉淀(分别参见图11A和11B中纤维的低和高放大倍率视 图)。然而，与硫酸氢钠处理过的相比，随后的两段过氧化物漂白(P/P) 提供增加的亮度，但降低的水平(分别参见图12A和12B中低和高的放 大倍率视图)。
实施例7
进行实验，比较使用偏亚硫酸氢钠与其他还原化合物。如上述实 施例所述，进行高锰酸钾(K)和过氧化物段(P)。如表9所示，与非还 原剂系列相比，在最高的高锰酸盐剂量下(10％OP)，偏亚硫酸氢钠处 理提供较高的亮度，但没有提供与亚硫酸氢钠处理过的纤维一样高的 亮度。
此外，注意到P段滤液的颜色与样品亮度有关。79K(3)样品具有 暗的滤液，79K(6)样品的颜色较浅，和79K(10)颜色非常浅，几乎透 明。在所有随意的漂白工段中观察到滤液颜色和亮度结果之间的这一 相关性。
表9.偏亚硫酸氢钠对亮度的影响
评估在高锰酸钾段中用于pH控制的不同酸的影响。使用5％高锰 酸钾剂量。如表10所示，柠檬酸提供最低的K段和P段亮度(在纤维 上还观察到显著暗的污点)。乙酸，草酸和磷酸的性能好于柠檬酸和硫 酸，但在乙酸和磷酸样品上也观察到一些暗的污点和沉积物。然而， 草酸样品没有在纤维上显示出明显的暗污点且提供最高的P段亮度。
表10.不同酸对亮度的影响
实施例8
在高锰酸钾段中使用磷酸盐化合物，最小化暗污点和沉淀。与以 上一样进行高锰酸钾段(K)，并使用硫酸调节pH到2至3的范围。
在第一样品(723KSTP)中，基于纸浆，添加0.1％三聚磷酸钠到K 段中。在第二样品(723KSP)中，基于纸浆，添加0.01％磷酸钠到K段 中。如下表11所示，观察到亮度应答和残留过氧化物的显著增加(较 低的过氧化物消耗)。另外，纤维基本上不具有暗的沉淀和/或污点。
对于723KSTP和723KSP来说，过氧化物段的亮度分别为74.9 和76.8。相比之下，使用常规过氧化物漂白条件，相同的未漂白亚麻 样品实现60.2的过氧化物亮度(P)和67.5的两段过氧化物亮度(P/P)。 此外，样品非常高的过氧化物残留表明过氧化物漂白效率的显著改进 (因为亮度增量与残留过氧化物成正比)。
关于上述说明，要意识到，对于本发明部件来说，最佳的尺寸关 系，包括尺寸，材料，形状，形式，功能，和操作方式，组装与使用 的变化被视为对本领域技术人员来说是明显且显而易见的，和与附图 中阐述和说明书中描述的那些的所有等价关系拟被本发明涵盖。
因此，前述被视为仅仅对本发明原理的阐述。此外，可在没有脱 离本发明的范围情况下做出本发明的各种改性，和因此期望应当对其 进行仅仅这种限制，因为这是现有技术强加且在所附权利要求中列出 的。

Claims (10)

1.增白的韧皮纤维，包含：
大约5至大约95毫米(mm)的平均长度；和
大于65的亮度，所述亮度通过MacBeth UV-C标准方法测量。
2.权利要求1的增白的韧皮纤维，其中所述增白的韧皮纤维基本上不含果胶，和是亚麻纤维、大麻纤维、黄麻纤维、苎麻纤维、荨麻纤维、西班牙金雀花纤维、洋麻植物纤维或其任何组合。
3.非织造织物，其通过包括以下步骤的方法形成：
形成具有大约5至大约95毫米(mm)的平均长度的韧皮纤维的混合物；和
将所述混合物暴露于增白剂下以形成增白的韧皮纤维，所述增白剂包含高锰酸盐化合物和酸的组合，所述增白剂具有大约1-大约5.5非pH值。
4.非织造织物，包含：
具有大约5至大约95毫米(mm)的平均长度的增白的韧皮纤维；和
大于65的亮度，所述亮度通过MacBeth UV-C标准方法测量。
5.权利要求3或4的非织造织物，其中所述非织造织物是或者用于湿擦拭物、干擦拭物、浸渍擦拭物、吸收剂、医疗供应品、个人保护织物、机动车保护性覆盖物、个人护理制品、流体过滤产品、家中陈设产品、隔热产品、隔音产品、农业应用产品、园林绿化应用产品、或土工布应用产品。
6.权利要求3或4的非织造织物，其中所述非织造织物是或者用于婴儿擦拭物、化妆品擦拭物、会阴擦拭物、一次性毛巾、厨房擦拭物、浴室擦拭物、硬表面擦拭物、玻璃擦拭物、镜子擦拭物、皮革擦拭物、电子器件擦拭物、透镜擦拭物、抛光擦拭物、医疗清洁擦拭物、消毒擦拭物、工业擦拭物、食品用擦拭物、手术单、手术长袍、伤口护理产品、保护性工装裤、套筒保护器、尿布、妇女护理制品、护垫、空气过滤器、水过滤器、油过滤器或家具背衬。
7.权利要求3-6中任一项的非织造织物，其中所述增白的韧皮纤维基本上不含果胶，和是亚麻纤维、大麻纤维、黄麻纤维、苎麻纤维、荨麻纤维、西班牙金雀花纤维、洋麻植物纤维或其任何组合。
8.权利要求3-7中任一项的非织造织物，其中所述非织造织物是熔喷网、纺粘网、粘合梳理的网、气流成网的网、共成型的网(a coform web)、水力缠结的网、针刺成网的网、湿法成网的网或其任何组合。
9.权利要求3-8中任一项的非织造织物，其中所述非织造织物还包含合成纤维、聚合物纤维、热塑性纤维、短切纤维、再生纤维素纤维、棉纤维、木浆纤维或其任何组合。
10.纺织品，包含：
具有大约5至大约95毫米(mm)的平均长度的增白的韧皮纤维；和
大于65的亮度，所述亮度通过MacBeth UV-C标准方法测量。
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