DE3781728T2

DE3781728T2 - Absorbierende gegenstaende aus individuell vernetzten fasern und wegwerfartikel, die solche gegenstaende enthalten.

Info

Publication number: DE3781728T2
Application number: DE8787305615T
Authority: DE
Inventors: Walter Lee Dean; Danny Raymond Moore; James William Owens; Howard Leon Schoggen
Original assignee: Procter and Gamble Cellulose Co
Current assignee: Procter and Gamble Cellulose Co
Priority date: 1986-06-27
Filing date: 1987-06-24
Publication date: 1993-02-11
Anticipated expiration: 2007-06-25
Also published as: IE871718L; AU614717B2; KR950002843B1; EP0251675A3; FI94437B; FI94437C; DE3781728D1; HK1000202A1; FI872848A; KR880000628A; PT85182A; KR970005548B1; EP0251675B1; ATE80556T1; CA1292217C; DK172436B1; PH26202A; IL82914A0; AU7475087A; IE60466B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft Fasern auf Cellulosebasis mit hohem Fluidabsorptionsvermögen und insbesondere aus solchen Fasern auf Cellulosebasis hergestellte Strukturen. Spezifischer betrifft diese Erfindung absorbierende Strukturen, welche individualisierte, vernetzte Fasern auf Cellulosebasis enthalten.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Fasern, welche in im wesentlichen individualisierter Form vernetzt worden sind, und verschiedene Verfahren zum Herstellen solcher Fasern wurden in der einschlägigen Literatur beschrieben. Der Ausdruck "individualisierte, vernetzte Fasern" bezieht sich auf Fasern auf Cellulosebasis, welche primär intrafaserige chemische Vernetzungsbindungen aufweisen. D.h., daß die Vernetzungsbindungen in erster Linie zwischen Cellulosemolekülen einer einzelnen Faser und nicht zwischen Cellulosemolekülen verschiedener Fasern vorliegen. Im allgemeinen werden individualiserte, vernetzte Fasern als brauchbar bei Anwendungen in absorbierenden Produkten erachtet. Im allgemeinen sind drei Kategorien von Verfahren genannt worden, um individualisierte, vernetzte Fasern herzustellen. Diese Verfahren, die nachstehend beschrieben werden, werden hierin als 1) Trockenvernetzungsverfahren, 2) Vernetzungsverfahren in wässeriger Lösung und 3) Vernetzungsverfahren in im wesentlichen nichtwässeriger Lösung bezeichnet. Die Fasern selbst und absorbierende Strukturen, welche individualisierte, vernetzte Fasern enthalten, weisen im allgemeinen eine Verbesserung in mindestens einer signifikanten Absorptionsfähigkeit im Verhältnis zu konventionellen, unvernetzten Fasern auf. Diese Verbesserung in der Saugfähigkeit wird oft in Begriffen von Absorptionsfähigkeit angegeben. Zusätzlich dazu weisen absorbierende Strukturen, welche aus individualisierten vernetzten Fasern hergestellt sind, im allgemeinen erhöhte Naßelastizität und erhöhte Trockenelastizität im Verhältnis zu absorbierenden Strukturen, welche aus unvernetzten Fasern hergestellt sind, auf. Der Ausdruck "Elastizität" soll sich hienach auf die Fähigkeit von Kissen beziehen, welche aus Fasern auf Cellulosebasis hergestellt sind, um nach Nachlassen einer Kompressionskraft in einen expandierten Originalzustand zurückzukehren. Trockenelastizitä bezieht sich insbesondere auf die Fähigkeit einer absorbierenden Struktur, nach Nachlassen von Kompressionskraft, welche aufgebracht wird, während die Fasern sich in einem im wesentlichen trockenen Zustand befinden, zu expandieren. Naßelastizität bezieht sich insbesondere auf die Fähigkeit einer absorbierenden Struktur, nach Nachlassen von Kompressionskraft, welche aufgebracht wird, während die Fasern sich in befeuchtetem Zustand befinden, zu expandieren. Für die Zwecke dieser Erfindung und übereinstimmend mit der Offenbarung soll Naßelastizität für eine bis zur Sättigung befeuchtete absorbierende Struktur beobachtet und berichtet werden.
Verfahren zum Herstellen individualisierter, vernetzter Fasern mit einer trockenen Vernetzungstechnologie sind im US-Patent Nr. 3,224,926, ausgegeben an L.J.Bernardin am 21. Dezember 1965, beschrieben. Individualisierte, vernetzte Fasern werden durch Imprägnieren gequollener Fasern in einer wässerigen Lösung mit einem Vernetzungsmittel, Entwässern und Defibrieren der Fasern durch mechanische Einwirkung und Trocknen der Fasern bei erhöhter Temperatur, um eine Vernetzung zu bewirken, während die Fasern sich in einem im wesentlichen vereinzelten Zustand befinden, hergestellt. Die Fasern sind in ungequollenem, kollabiertem Zustand inhärent vernetzt als Resultat dessen, daß vor Vernetzung ein Entwässern stattfindet. Verfahren, wie sie in dem US-Patent Nr. 3,224,926 beispielhaft sind und bei welchen das Eintreten einer Vernetzung ausgelöst wird, während sich die Fasern in einem ungequollenen, kollabierten Zustand befinden, werden als Verfahren zur Herstellung von "trockenvernetzten" Fasern bezeichnet. Trockenvernetzte Fasern sind durch geringe Fluidretentionswerte (FRV) charakterisiert. Im US-Patent Nr. 3,440,135, am 22. April 1969 an R.Chung ausgegeben, wird vorgeschlagen, die Fasern in einer wässerigen Lösung eines Vernetzungsmittels einzuweichen, um vor dem Ausführen eines Trockenvernetzungsvorgangs, welcher ähnlich jenem im US-Patent Nr. 3,224,926 beschriebenen ist, Interfaser-Bindungskapazität zu reduzieren. Diese zeitaufwendige Vorbehandlung, vorzugsweise zwischen ungefähr 16 bis 48 Stunden, soll angeblich durch Reduktion des Knotengehaltes als Resultat von unkompletter Defibrierung Produktqualität verbessern.
Verfahren zum Herstellen von in wässeriger Lösung vernetzten Fasern sind beispielsweise im US-Patent Nr. 3,241,553, am 22. März 1966 an F.H.Steiger ausgegeben, geoffenbart. Individualisierte, vernetzte Fasern werden durch Vernetzen der Fasern in einer wässerigen Lösung hergestellt, welche ein Vernetzungsmittel und einen Katalysator enthält. Auf diese Art hergestellte Fasern werden hiernach als "in wässeriger Lösung vernetzte Fasern" bezeichnet. Zufolge des quellenden Effekts von Wasser auf Fasern auf Cellulosebasis werden in wässeriger Lösung vernetzte Fasern vernetzt, während sie sich in einem unkollabierten, gequollenen Zustand befinden. Im Verhältnis zu trockenvernetzten Fasern haben in wässeriger Lösung vernetzte Fasern, wie im US-Patent Nr. 3,241,553 geoffenbart, größere Flexibilität und geringere Steifigkeit und sind durch höheren Fluidretentionswert (FRV) gekennzeichnet. Absorbierende Strukturen, welche aus in wässeriger Lösung vernetzten Fasern hergestellt sind, weisen eine geringere Naß- und Trockenelastizität als aus trockenvernetzten Fasern hergestellte Kissen auf.
Im US-Patent Nr. 4,035,147, welches an S.Sangenis, G.Guiroy und J.Quere am 12. Juli 1977 ausgegeben wurde, ist ein Verfahren geoffenbart, gemäß welchem individualisierte, vernetzte Fasern dadurch hergestellt werden, daß dehydrierte, ungequollene Fasern mit Vernetzungsmittel und Katalysator in einer im wesentlichen nicht-wässerigen Lösung, welche eine zum quellen der Fasern unzureichende Menge Wasser enthält, in Kontakt gebracht werden. Vernetzung tritt ein, während die Fasern sich in dieser im wesentlichen nicht-wässerigen Lösung befinden. Diese Verfahrensart wird hiernach als Vernetzungsverfahren in nicht-wässeriger Lösung bezeichnet; und die dadurch hergestellten Fasern werden als in nicht-wässeriger Lösung vernetzte Fasern bezeichnet. Die in nichtwässeriger Lösung vernetzten Fasern, welche im US-Patent Nr. 4,035,147 geoffenbart sind, quellen selbst auf verlängerten Kontakt mit Lösungen hin, welche den Fachleuten auf dem Gebiet als Quellmittel bekannt sind, nicht. Ahnlich trockenvernetzten Fasern sind sie durch Vernetzungsbindungen stark versteift, und daraus hergestellte absorbierende Strukturen weisen relativ hohe Naß- und Trockenelastizität auf.
Von wie zuvor beschriebenen vernetzten Fasern wird angenommen, daß sie für Anwendungen bei absorbierenden Produkten mit geringerer Dichte, wie z.B. Windeln, und auch für Anwendungen bei absorbierenden Produkten mit höherer Dichte, wie z.B. Monatsbinden, nützlich sind. Jedoch haben solche Fasern im Hinblick auf ihre Nachteile und Kosten gegenüber konventionellen Fasern nicht ausreichend Absorptionsvorteile geboten, um zu signifikanten kommerziellen Erfolgen zu führen. Kommerzieller Anreiz von vernetzten Fasern hat auch zufolge von Sicherheitsinteressen gelitten. Das in der Literatur am meisten genannte Vernetzungsmittel, Formaldehyd, verursacht unglücklicherweise Irritation der menschlichen Haut und ist mit anderen menschlichen Sicherheitsinteressen in Verbindung gebracht worden. Ein Herabsetzen von freiem Formaldehyd auf hinreichend geringe Pegel im vernetzten Produkt, sodaß Irritation der Haut und andere menschliche Sicherheitsinteressen vermieden werden, ist sowohl durch technische als auch ökonomische Schwierigkeiten verhindert worden.
In wässeriger Lösung vernetzte Fasern sind zwar für bestimmte Anwendungen in absorbierenden Kissen höherer Dichte, wie etwa chirurgischen Verbänden, Tampons und Damenbinden, bei welchen die Dichten in der Regel ungefähr bei 0,40 g/cm³ liegen, gut verwendbar, sie sind jedoch in nassem Zustand außerordentlich biegsam und führen daher zu absorbierenden Strukturen, die eine geringe Naßfederung zeigen. Außerdem werden die in wässeriger Lösung vernetzten Fasern auf Benetzen hin zu flexibel, um das Kissen bei geringeren Faserdichten strukturell zu stützen. Das benetzte Kissen kollabiert daher und die Absorptionskapazität ist herabgesetzt.
Trockenvernetzte Fasern und in nicht-wässeriger Lösung vernetzte Fasern haben allgemein zu Fasern von exzessiver Steifigkeit und Trockenelastizität geführt, wobei sie dadurch schwierig zum Formen für den Transport verdichteter Bahnen und darauffolgendem Wiederaufflocken ohne Faserbeschädigung gemacht wurden. In einem trockenen Zustand komprimiert haben aus diesen Fasern hergestellte Kissen weiters eine geringe Ansprechbarkeit auf Benetzen hin aufgewiesen. Das deshalb, da sie, einmal in einem trockenen Zustand komprimiert, nicht die Fähigkeit zeigen, wesentliche Mengen ihrer früheren Absorptionskapazität nach Benetzen hin wiederzugewinnen.
Eine andere Schwierigkeit, welche im Hinblick auf in trockener und in nicht-wässeriger Lösung vernetzte Fasern erfahren wurde, ist, daß die Fasern nach Naßschichten auf einem löchrigen formgebenden Gitter rasch flocken. Dies hat die Ausbildung von absorbierenden naßgeschichteten Strukturen sowie die Ausbildung von verdichteten Blättern verhindert, was den ökonomischen Transport der Fasern zu einer Verarbeitungsanlage erleichtern würde.
Eine weitere Schwierigkeit, welche im Hinblick auf in trockener und in nicht-wässeriger Lösung vernetzte Fasern erfahren wurde, ist es, daß, während die aus solchen Fasern hergestellten Kissen hohe Saug- und Absorptionskapazität aufweisen, solche Kissen beim aktuellen Gebrauch ebenso zu höheren Pegeln an Feuchtigkeit auf den Hautoberflächen des Trägers im Vergleich zu aus konventionellen Fasern hergestellten Kissen geführt haben.
Es ist ein Ziel dieser Erfindung, individualisierte, vernetzte Fasern und aus solchen Fasern hergestellte absorbierende Strukturen beizustellen, bei welchen die aus den vernetzten Fasern hergestellten absorbierenden Strukturen im Vergleich zu aus unvernetzten Fasern hergestellten absorbierenden Strukturen hohe Pegel an Absorption aufweisen, höhere Naßelastizität und geringere Trockenelastizität aufweisen als Strukturen, welche aus früher bekannten trockenvernetzten und in nicht-wässeriger Lösung vernetzten Fasern hergestellt sind, und höhere Naßelastizität und strukturelle Integrität aufweisen als Strukturen, welche aus früher bekannten in wässeriger Lösung vernetzten Fasern hergestellt sind.
Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, individualisierte, vernetzte Fasern und aus solchen Fasern, wie oben beschrieben, hergestellte absorbierende Strukturen beizustellen, welche verglichen mit früher bekannten vernetzten Fasern und konventionellen, unvernetzten Fasern verbesserte Ansprechbarkeit auf Benetzen hin aufweisen.
Weiters ist es ein Ziel dieser Erfindung, kommerziell machbare individualisierte vernetzte Fasern und aus solchen Fasern hergestellte absorbierende Strukturen, wie oben beschrieben, anzugeben, welche in der Nachbarschaft menschlicher Haut sicher verwendet werden können.
Es ist ein anderes Ziel dieser Erfindung, absorbierende Strukturen mit verbesserter Absorptionskapazität und verbessertem Saugen beizustellen, welche beim Gebrauch hohe Pegel an Träger-Trockenheit erzielen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird eine absorbierende Struktur beigestellt, welche gekennzeichnet ist durch individualisierte, vernetzte Fasern auf Cellulosebasis, welche zwischen 0,5 Mol.-% und 3,5 Mol. -% Vernetzungsmittel, berechnet auf einer molaren Cellulose-Anhydroglucose-Basis, welches mit den genannten Fasern in einer Intra-Faser-Vernetzungsbindungsform angesprochen hat, enthalten, bei welcher das genannte Vernetzungsmittel aus C&sub2;-C&sub8;-Dialdehyden, C&sub2;-C&sub8;-Dialdehyd-Säureanaloga mit mindestens einer Aldehyd-Gruppe und Oligomeren der genannten Dialdehyde und Dialdehyd-Säureanaloga ausgewählt ist, wobei die genannten Fasern, während des Trocknens und Vernetzens in im wesentlichen individueller Form gehalten worden sind, die genannten Fasern einen Wasser-Retentionswert (WRV) von 25 bis 60 haben und die genannten Fasern die Eigenschaft aufweisen, um die genannte absorbierende Struktur zu befähigen, eine Naßgleichgewichtsdichte geringer als ihre Trockendichte aufzuweisen, wobei die genannte Naßgleichgewichtsdichte auf einem Trockenfasergewicht berechnet ist.
Entsprechend einem anderen Aspekt der Erfindung ist eine wie oben definierte absorbierende Struktur in einen wegwerfbaren absorbierenden Artikel eingebaut, bei welchem die absorbierende Struktur zwischen einem Deckblatt und einem Rückenblatt angeordnet ist.
Die individualisierten, vernetzten Fasern sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu begrenzen, vorzugsweise zu komprimierten, absorbierenden Strukturen, welche nach Benetzung expandieren, oder zu absorbierenden Strukturen mit geringerer Dichte geformt, welche vorzugsweise im wesentlichen nach Benetzung ein konstantes Volumen aufrechterhalten.
Die absorbierenden Strukturen können zusätzlich Hydrogel-bildendes Material enthalten. Signifikant verbesserte Hauttrockenheit- und Absorptionsfähigkeit und Hauttrockenheit des Trägers können unter der Verwendung von Hydrogel-bildendem Material mit individualisierten, vernetzten Fasern erhalten werden. Signifikant verbesserte Saug- und Absorptionskapazität werden im Vergleich zur Verwendung von konventionellen, unvernetzten Fasern auf Zellulosebasis mit Hydrogel-bildendem Material durch Verwendung von individualisierten, vernetzten Fasern mit Hydrogel-bildendem Material erhalten. Überraschenderweise können verglichen mit Kissen aus konventionellen Fasern auf Cellulosebasis solche verbesserten Resultate zufolge der Verwendung von geringeren Mengen von Hydrogel-bildendem Material, berechnete Gewichtsbasis, für individualisierte, vernetzte Fasern enthaltende Kissen erhalten werden.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Fasern auf Cellulosebasis verschiedenen natürlichen Ursprungs sind auf die Erfindung anwendbar. Aufgeschlossene Fasern aus Weichholz, Hartholz oder Baumwoll-Lintern werden vorzugsweise verwendet. Fasern aus Espartogras, Bagasse, Wollhaar, Flachs und anderen holzhältigen und cellulosehältigen Faserquellen können ebenso als Rohmaterial bei der Erfindung verwendet werden. Die Fasern können in Aufschlämmung, ungebundener oder Tafelform geliefert werden. Als nasses Wickelmaterial, trockenes Wickelmaterial oder in anderer Bahnform gelieferte Fasern werden vorzugsweise durch mechanisches Desintegrieren des Blattmaterials in ungebundene Form gebracht, vorzugsweise bevor die Fasern mit dem Vernetzungsmittel in Kontakt gebracht werden. Auch werden die Fasern vorzugsweise in einem nassen oder befeuchteten Zustand beigestellt. Die Fasern sind am bevorzugtesten nie-getrocknete Fasern. Im Fall von trockenem Wickelmaterial ist es vorteilhaft, die Fasern vor der mechanischen Desintegration zu befeuchten, um ein Beschädigen der Fasern zu minimieren.
Die optimale Faserquelle, welche in Zusammenhang mit dieser Erfindung verwendet wird, wird vom besonderen in Betracht gezogenen Endverbrauch abhängen. Im allgemeinen werden durch chemische Halbstoff-Verfahren hergestellte Pulpefasern bevorzugt. Komplett gebleichte, teilweise gebleichte und ungebleichte Fasern sind anwendbar. Es kann oft erwünscht sein, wegen seiner überlegenen Helligkeit und seines Konsumentenappeals gebleichten Halbstoff zu verwenden. Bei einem neuen Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches hiernach vollständiger beschrieben werden wird, sind die Fasern teilweise gebleicht, vernetzt und daraufhin zur Vollständigkeit gebleicht. Für Produkte, wie z.B. Papierservietten und absorbierende Kissen für Windeln, Damenbinden, Monatsbinden und andere ähnliche absorbierende Papierprodukte ist es besonders bevorzugt, Fasern aus Halbstoff von südlichem Weichholz zufolge von deren vorzüglichen Absorptionseigenschaften zu verwenden.
Auf die vorliegende Entwicklung anwendbare Vernetzungsmittel inkludieren C&sub2;-C&sub8;-Dialdehyde, ebenso wie Säureanaloga solcher Dialdehyde, bei welchen das Säureanaloga mindestens eine Aldehydgruppe hat, und Oligomere solcher Dialdehyde und Säureanaloga. Diese Verbindungen sind fähig, um mit mindestens zwei Hydroxyl- Gruppen in einer einzelnen Cellulosekette oder auf nahe angeordnete Celluloseketten in einer einzelnen Faser zu reagieren. Jene auf dem Gebiet von Vernetzungsmitteln Bewanderten werden erkennen, daß die oben beschriebenen Dialdehyd-Vernetzungsmittel in einer Vielfalt von Formen vorliegen werden, oder reagieren können, einschließlich der Säureanaloga und Oligomerformen, welche oben bezeichnet worden sind. Alle solche Formen sind gedacht, um innerhalb des Rahmens der Erfindung inkludiert zu sein. Bezugnahme auf ein bestimmtes Vernetzungsmittel soll deshalb hiernach auf jenes bestimmte Vernetzungsmittel ebenso wie auf andere Formen, welche in einer wässerigen Lösung anwesend sein können, genommen werden. Besondere Vernetzungsmittel, welche zur Verwendung in der Erfindung gedacht sind, sind Glutaraldehyd, Glyoxal und Glyoxylsäure. Glutaraldehyd ist besonders bevorzugt, da er Fasern mit den höchsten Pegeln an Absorptionsfähigkeit und Elastizität ergeben hat, wobei von ihm angenommen wird, sicher zu sein und die menschliche Haut nicht zu irritieren, wenn er sich in einem reagierten vernetzten Zustand befindet, und hat die stabilsten Vernetzungsbindungen ergeben. Mono-Aldehyd- Verbindungen, welche nicht eine zusätzliche Carboxylgruppe enthalten, wie z.B. Acetaldehyde und Furfural, sind nicht erkannt worden, daß sie absorbierende Strukturen mit den erwünschten Pegeln an Absorptionskapazität, Elastizität und Ansprechbarkeit auf Benetzen ergeben.
Unerwarteterweise ist herausgefunden worden, daß ausgezeichnete absorbierende Kissenausführung bei Vernetzungspegeln erhalten werden kann, welche wesentlich niedriger sind als Vernetzungspegel, welche früher praktiziert worden sind. Im allgemeinen werden unerwartet gute Resultate für absorbierende Kissen erzielt, welche aus individualisierten, vernetzten Fasern mit zwischen 0,5 Mol.% und 3,5 Mol.% Vernetzungsmittel, bezogen auf eine molare Cellulose-Anhydroglucose-Basis, welches mit den Fasern reagiert hat, hergestellt sind.
Vorzugsweise wird das Vernetzungsmittel mit den Fasern in einem flüssigen Medium in Kontakt unter solchen Bedingungen gebracht, daß das Vernetzungsmittel in das Innere der individuellen Faserstrukturen eindringt. Jedoch liegen andere Verfahren von Vernetzungsmittelbehandlung, einschließlich Besprühen der Fasern, während sie sich in individualisierter geflockter Form befinden, ebenso innerhalb des Rahmens der Erfindung.
Im allgemeinen werden die Fasern vor dem Vernetzen auch mit einem geeigneten Katalysator in Berührung gebracht. Die Art, Menge und das Verfahren des Kontaktes des Katalysators mit den Fasern werden von den praktizierten besonderen Vernetzungsverfahren abhängen. Diese Variablen werden nachstehend detaillierter diskutiert werden.
Sobald die Fasern mit Vernetzungsmittel und Katalysator behandelt worden sind, wird das Vernetzungsmittel veranlaßt, mit den Fasern beim deutlichen Fehlen von Interfaser-Bindungen zu reagieren, i.e. während Interfaserkontakt auf einem geringen Pegel des Auftretens, bezogen auf ungeflockte Pulpefasern, aufrechterhalten wird, oder die Fasern werden in eine Lösung getaucht, welche nicht die Ausbildung von Interfaser-Bindung, insbesondere Hydrogenbindung, erleichtert. Dies führt zur Ausbildung von Vernetzungsbindungen, welche von Natur Intrafaser-Bindungen sind. Unter diesen Bedingungen reagiert das Vernetzungsmittel, um Vernetzungsbindungen zwischen Hydroxyl-Gruppen einer einzelnen Cellulosekette oder zwischen Hydroxylgruppen von benachbart angeordneten Celluloseketten einer einzelnen Faser auf Cellulosebasis auszubilden.
Obwohl es nicht dargelegt oder beabsichtigt ist, den Rahmen der Erfindung zu beschränken, wird angenommen, daß das Vernetzungsmittel mit den Hydroxylgruppen der Cellulose reagiert, um Hemiacetal- und Acetalbindungen auszubilden. Die Ausbildung von Acetalbindungen, welche als die wünschenswerten stabile Vernetzungsbindungen ergebenden Bindungsarten angesehen werden, wird unter säurehaltigen Reaktionsbindungen begünstigt. Demnach sind für die Zwecke dieser Erfindung säurekatalysierte Vernetzungsbedingungen äußerst bevorzugt.
Die Fasern werden vorzugsweise vor Reaktion auf das Vernetzungsmittel mit den Fasern zu einer als "Flocke" bekannten individualisierten faserigen Form mit niedriger Dichte mechanisch defibriert. Mechanische Defibrierung kann mit einer Vielzahl von Verfahren ausgeführt werden, welche auf dem Gebiet gegenwärtig bekannt sind oder welche hiernach bekannt werden können. Mechanische Defibrierung wird vorzugsweise durch ein Verfahren ausgeführt, bei welchem Knotenausbildung und Faserbeschädigung minimiert sind. Eine Vorrichtungsart, welche als besonders nützlich zum Defibrieren von Fasern auf Cellulosebasis befunden wurde, ist die Dreistufen-Fluffing-Vorrichtung, welche im US-Patent Nr. 3,987,968, am 26. Oktober 1976 an D.R.Moore und O.A.Shields ausgegeben, beschrieben worden ist.
Die im US-Patent Nr. 3,987,968 beschriebene Fluffing-Vorrichtung unterwirft feuchte cellulosehältige Pulpefasern einer Kombination von mechanischem Impact, mechanischer Agitation, Luftagitation und einer begrenzten Menge von Lufttrocknung, um eine im wesentlichen knotenfreie Flocke zu erzeugen. Die individualisierten Fasern haben dazu einen angehobenen Grad an Kräuselung und Drall bezogen auf die Menge von Kräuselung und Drall, welche natürlicherweise in solchen Fasern vorhanden sind, beigetragen. Es wird angenommen, daß diese zusätzliche Kräuselung und Drall die elastische Eigenschaft von absorbierenden Strukturen, welche aus den endbehandelten, vernetzten Fasern hergestellt sind, anheben.
Andere anwendbare Verfahren zum Defibrieren der Fasern auf Cellulosebasis inkludieren, aber sind nicht darauf beschränkt, Behandlung mit einem Waring-Mischer und tangentielles In-Berührung-Bringen der Fasern mit einem rotierenden Scheibenraffineur oder Drahtbürste. Vorzugsweise wird während solcher Defibrierung ein Luftstrom gegen die Fasern gerichtet, um beim Auftrennen der Fasern zu im wesentlichen individueller Form zu unterstützen.
Ungeachtet der besonderen mechanischen Vorrichtung, welche verwendet wird, um den Fluff zu bilden, werden die Fasern vorzugsweise mechanisch behandelt, während sie anfänglich mindestens 20 % Feuchtigkeit, und vorzugsweise zwischen 40 % und 60 % Feuchtigkeit, enthalten.
Ein mechanisches Raffinieren von Fasern bei hoher Konsistenz oder von teilweise getrockneten Fasern kann ebenso eingesetzt werden, um den Fasern zusätzlich zur als ein Resultat von mechanischer Defibrierung verliehenen Kräuselung oder Drall Kräuselung oder Drall zu verleihen.
Die entsprechend der vorliegenden Erfindung hergestellten Fasern haben einzigartige Kombinationen von Steifigkeit und Elastizität, welche aus den Fasern hergestellten, absorbierenden Strukturen erlauben, hohe Pegel an Absorptionsfähigkeit aufrechtzuerhalten, und weisen hohe Pegel an Elastizität und eine Expansionsansprechbarkeit auf Benetzen einer trockenen, komprimierten absorbierenden Struktur auf. Zusätzlich zum Vorhandensein der Vernetzungspegel innerhalb der festgestellten Bereiche sind die vernetzten Fasern gekennzeichnet, daß sie für konventionelle chemisch breiig gemachte, papierherstellende Fasern Wasserretentionswerte (WRV's) zwischen 25 und 60, und vorzugsweise zwischen 28 und 45 aufweisen. Der WRV einer besonderen Faser ist indikativ für den Vernetzungspegel und den Grad an Quellung der Faser zur Zeit der Vernetzung. Jene Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, daß je gequollener eine Faser zur Zeit des Vernetzens ist, für einen gegebenen Vernetzungspegel der WRV umso höher sein wird. Von sehr stark vernetzten Fasern, wie beispielsweise jenen, die durch die früheren bekannten vorhergehend diskutierten Trockenvernetzungsverfahren hergestellt worden sind, ist herausgefunden worden, daß sie WRV's von weniger als 25, und im allgemeinen weniger als 20, aufweisen. Das verwendete besondere Vernetzungsverfahren wird natürlich den WRV der vernetzten Faser beeinflussen. Jedoch wird von jedem Verfahren, welches zu Vernetzungspegeln und WRV's innerhalb der festgesetzten Grenzen führen wird, angenommen, daß es innerhalb des Rahmens dieser Erfindung ist und sein soll. Anwendbare Vernetzungsverfahren inkludieren Trockenvernetzungsverfahren und Vernetzungsverfahren in nicht-wässeriger Lösung, wie allgemein im 'Hintergrund der Erfindung' diskutiert worden ist. Bestimmte bevorzugte Trockenvernetzungsverfahren und Vernetzungsverfahren in nichtwässeriger Lösung, innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung, werden nachstehend detaillierter diskutiert werden. Vernetzungsverfahren in wässeriger Lösung, bei welchen die Lösung die Fasern veranlaßt stark zu quellen, werden zu Fasern mit WRV's führen, welche über ungefähr 60 liegen. Diese Fasern werden für die Zwecke der vorliegenden Erfindung unzureichende Steifigkeit und Elastizität ergeben.
Unter besonderer Bezugnahme auf Trockenvernetzungsverfahren können individualisierte, vernetzte Fasern von solch einem Verfahren durch Beistellen einer Menge von Fasern auf Cellulosebasis, In-Berührung-Bringen einer Aufschlämmung der Fasern mit einer Art und Menge von wie oben beschriebenem Vernetzungsmittel, mechanisches Trennen, beispielsweise Defibrieren, der Fasern zu im wesentlichen individueller Form, und Trocknen der Fasern und Veranlassen des Vernetzungsmittels mit den Fasern in Anwesenheit eines Katalysators zu reagieren, um Vernetzungsbindungen auszubilden, während die Fasern in im wesentlichen individueller Form gehalten werden, hergestellt werden. Vom Defibrierungsschritt, gesondert vom Trocknungsschritt, wird angenommen, zusätzliche Kräuselung zu verleihen. Darauffolgendes Trocknen wird vom Drallen der Fasern begleitet, wobei der Grad des Dralls durch die gekräuselte Geometrie der Faser angehoben wird. Wenn hierin, verwendet, bezieht sich Faser"kräuselung" auf eine geometrische Krümmung der Faser um die Längsachse der Faser. "Drall" bezieht sich auf eine Rotation der Faser um den lotrechten Querschnitt der Längsachse der Faser. Nur für beispielhafte Zwecke und ohne zu beabsichtigen, den Rahmen der Erfindung besonders zu beschränken, wurden individualisierte, vernetzte Fasern innnerhalb des Rahmens der Erfindung mit einem Durchschnittspegel von sechs (6) Drehungen pro Millimeter Faser beobachtet.
Das Halten der Fasern in im wesentlichen individueller Form beim Trocknen und Vernetzen erlaubt den Fasern, sich während des Trocknens zu verdrehen und dadurch in solch gedralltem, gekräuseltem Zustand vernetzt zu werden. Das Trocknen von Fasern unter solchen Bedingungen, daß sich die Fasern verdrehen und kräuseln können, wird hiernach als Trocknen der Fasern unter im wesentlichen ungehemmten Zuständen bezeichnet. Andererseits führt ein Trocknen der Fasern in Tafelform zu getrockneten Fasern, welche nicht gedreht und gekräuselt sind wie in im wesentlichen individualisierter Form getrocknete Fasern. Es wird angenommen, daß Interfaser-Hydrogenbindung das relative Auftreten von Verdrehen und Kräuseln der Faser "zurückhält".
Es gibt verschiedene Verfahren, durch welche die Fasern mit dem Vernetzungsmittel und Katalysator in Berührung gebracht werden können. Bei einem Ausführungsbeispiel werden die Fasern mit einer Lösung in Berührung gebracht, welche anfänglich sowohl das Vernetzungsmittel als auch den Katalysator enthält. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel werden die Fasern mit einer wässerigen Lösung von Vernetzungsmittel in Berührung gebracht und sie werden vor dem Hinzufügen des Katalysators ansaugen gelassen. Der Katalysator wird daraufhin beigegeben. Bei einem dritten Ausführungsbeispiel werden das Vernetzungsmittel und der Katalysator einer wässerigen Aufschlämmung der Fasern auf Cellulosebasis beigegeben. Andere Verfahren, zusätzlich zu jenen hierin beschriebenen, werden den Fachleuten auf dem Gebiet offenbar werden und sind gedacht, um innerhalb des Rahmens dieser Erfindung enthalten zu sein. Ungeachtet des besonderen Verfahrens, durch welches die Fasern mit dem Vernetzungsmittel und Katalysator in Berührung gebracht werden, werden die Fasern auf Cellulosebasis, das Vernetzungsmittel und der Katalysator vorzugsweise gemischt und/oder sie werden mit den Fasern hinreichend weichen gelassen, um einen durchgehenden Kontakt damit und Imprägnieren der individuellen Fasern sicherzustellen.
Im allgemeinen kann jede Substanz, welche den Vernetzungsmechanismus katalysiert, verwendet werden. Anwendbare Katalysatoren inkludieren organische Säuren und saure Salze. Besonders bevorzugte Katalysatoren sind Salze, wie z.B. Aluminium-, Magnesium-, Zink- und Kalzium-Salze von Chloriden, Nitraten oder Sulfaten. Ein spezifisches Beispiel eines bevorzugten Salzes ist Zinknitrat- Hexahydrat. Andere Katalysatoren inkludieren Säuren, wie z.B. Schwefelsäure, Salzsäure und andere mineralische und organische Säuren. Der ausgewählte Katalysator kann als der einzige katalysierende Wirkstoff oder in Kombination mit einem oder mehreren anderen Katalysatoren verwendet werden. Es wird angenommen, daß Kombinationen von sauren Salzen und organischen Säuren als katalysierende Wirkstoffe bessere Vernetzungsreaktionswirksamkeit ergeben. Unerwartet hohe Pegel von Reaktionsvervollständigung sind bei Katalysatorkombinationen von Zinknitratsalzen und organischen Säuren, wie z.B. Zitronensäure, beobachtet worden und die Verwendung solcher Kombinationen ist bevorzugt. Mineralsäuren sind nützlich zum Einstellen des pH-Wertes der Fasern, während sie mit dem Vernetzungsmittel in Lösung in Berührung gebracht werden, aber werden vorzugsweise nicht als der Hauptkatalysator verwendet.
Die optimale Menge an verwendetem Vernetzungsmittel und Katalysator wird vom verwendeten besonderen Vernetzungsmittel abhängen, wobei auf die Reaktionsbedingungen und die besondere Produktanwendung Bedacht genommen wird.
Die vorzugsweise verwendete Menge an Katalysator ist selbstverständlich abhängig von der besonderen Art und Menge von Vernetzungsmittel und den Reaktionsbedingungen, insbesondere der Temperatur und dem pH-Wert. Basierend auf technischen und ökonomischen Betrachtungen werden im allgemeinen Katalysatorpegel zwischen 10 Gewichts-% und 60 Gewichts-%, basierend auf dem Gewicht des den Fasern auf Cellulosebasis beigegebenen Vernetzungsmittels, bevorzugt. Für beispielhafte Zwecke im Falle, bei welchem der verwendete Katalysator Zinknitrat-Hexahydrat ist und das Vernetzungsmittel Glutaraldehyd ist, ist ein Katalysatorpegel von 30 Gewichts-%, basierend auf der Menge von beigegebenem Glutaraldehyd, bevorzugt. Am bevorzugtesten wird zwischen 5 und 30 %, bezogen auf das Gewicht des Glutaraldehyds, einer organischen Säure, wie z.B. Zitronensäure, ebenso als ein Katalysator beigegeben. Es ist zusätzlich wünschenswert, den wässerigen Anteil der Aufschlämmung der Fasern auf Cellulosebasis oder Vernetzungsmittellösung auf ein Ziel-pH zwischen pH 2 und pH 5, bevorzugter zwischen pH 2,5 und pH 3,5, während der Periode des Kontaktes zwischen dem Vernetzungsmittel und den Fasern einzustellen.
Die Fasern auf Cellulosebasis sollten im allgemeinen entwässert und gegebenenfalls getrocknet werden. Die ausführbaren und optimalen Konsistenzen werden in Abhängigkeit von der Art des verwendeten Flockungsgerätes variieren. Bei den bevorzugten Ausführungsbeispielen werden die Fasern auf Cellulosebasis entwässert und optimal getrocknet bis zu einer Konsistenz zwischen 30 % und 80 %. Bevorzugter werden die Fasern bis zu einem Konsistenzpegel zwischen 40 % und 60 % entwässert und getrocknet. Das Trocknen der Fasern auf innerhalb diesen bevorzugte Bereiche wird im allgemeinen ein Defibrieren der Fasern zu individualisierter Form ohne übermäßige Ausbildung von mit höheren Feuchtigkeitspegeln verbundenen Knoten und ohne hohe Pegel von mit geringeren Feuchtigkeitspegeln verbundener Faserbeschädigung erleichtern.
Für Beispielszwecke kann das Entwässern durch solche Verfahren, wie mechanisches Pressen, Zentrifugieren oder Lufttrocknen des Halbstoffes ausgeführt werden. Zusätzliches Trocknen wird vorzugsweise durch solche Verfahren, welche auf dem Gebiet als Lufttrocknung oder Schnelltrocknung bekannt sind, unter Bedingungen ausgeführt, sodaß die Verwendung von hoher Temperatur über eine ausgedehnte Zeitperiode hindurch nicht erforderlich ist. Übermäßig hohe Temperatur in diesem Stadium des Verfahrens kann zu einem vorzeitigen Beginn des Vernetzens führen. Vorzugsweise werden Temperaturen in Überschreitung von 160º C für Zeitperioden in Überschreitung von 2 bis 3 Sekunden nicht aufrechterhalten. Mechanisches Defibrieren wird, wie vorhergehend beschrieben, ausgeführt.
Die defibrierten Fasern werden daraufhin auf eine geeignete Temperatur eine wirksame Zeitperiode hindurch erhitzt, um das Vernetzungsmittel zu veranlassen zu härten, i.e. um mit den Fasern auf Cellulosebasis zu reagieren. Die Geschwindigkeit und der Grad an Vernetzung hängen von der Trockenheit der Fasern, der Temperatur, der Menge und Art des Katalysators und des Vernetzungsmittels und dem zum Erhitzen und/oder Trocknen der Fasern verwendeten Verfahren ab, während das Vernetzen ausgeführt wird. Vernetzen bei einer bestimmten Temperatur wird in einem höheren Ausmaß für Fasern mit einem bestimmten Initialfeuchtigkeitsgehalt eintreten, wenn es von einer kontinuierlichen Luftdurchtrocknung begleitet ist, als wenn sie einem Trocknen/Erhitzen in einem statischen Ofen unterworfen werden. Der Fachmann auf dem Gebiet wird wissen, daß es eine Anzahl von Temperatur-Zeit-Relationen für das Härten des Vernetzungsmittels gibt. Konventionelle Papiertrocknungstemperaturen (z.B. 120º C bis ungefähr 150º C) während Zeiträumen zwischen 30 Minuten und 60 Minuten, unter statischen, atmosphärischen Bedingungen, werden im allgemeinen annehmbare Härtungswirkungsgrade für Fasern mit Feuchtigkeitsgehalten von weniger als 5 % ergeben. Die Fachleute auf dem Gebiet werden ebenso erkennen, daß höhere Temperaturen und Luftkonvektion die für das Härten erforderliche Zeit herabsetzen. Jedoch werden Härtungstemperaturen vorzugsweise bei weniger als 160º C aufrechterhalten, da das Aussetzen der Fasern solch hohen Temperaturen von mehr als 160º C zum Gelbwerden oder anderen Beschädigen der Fasern führen kann.
Der maximale Pegel an Vernetzung wird erzielt werden, wenn die Fasern im wesentlichen trocken sind (mit weniger als 5 % Feuchtigkeit). Zufolge dieses Fehlens von Wasser werden die Fasern vernetzt, während sie sich in einem im wesentlichen ungequollenen, kollabierten Zustand befinden. Folglich haben sie charakteristischerweise niedrige Fluidretentionswerte (FRV), bezogen auf den auf diese Erfindung anwendbaren Bereich. Der FRV bezieht sich auf die Menge von Fluid, bezogen auf eine Trockenfaserbasis, welche durch eine Probe von Fasern, welche ansaugen gelassen und daraufhin zentrifugiert worden sind, um Interfaser-Fluid zu entfernen, absorbiert verbleibt. (Der FRV wird weiter definiert und das 'Verfahren zum Bestimmen des FRV' wird untenstehend beschrieben.) Die Fluidmenge, welche die vernetzten Fasern absorbieren können, hängt von deren Fähigkeit, auf Sättigung hin zu quellen, ab oder, mit anderen Worten, von deren innerem Durchmesser oder Rauminhalt nach dem Quellen bis zu einem Maximalpegel. Dies wiederum ist vom Vernetzungspegel abhängig. Wenn für eine gegebene Faser und ein gegebenes Verfahren der Pegel der Intrafaser-Vernetzung ansteigt, wird der FRV der Faser abnehmen, bis die Faser nach dem Benetzen überhaupt nicht quillt. Demnach ist der FRV- Wert einer Faser strukturell beschreibend für den physikalischen Zustand der Faser bei Sättigung. Ohne daß es anders ausdrücklich angegeben wird, werden die hierin beschriebenen FRV-Daten mit Ausdrücken des Wasserretentionswertes (WRV) der Fasern bezeichnet. Andere Fluide, wie z.B. Salzwasser und synthetischer Urin, können ebenso vorteilhaft als ein Fluidmedium zur Analyse verwendet werden. Im allgemeinen wird der FRV einer bestimmten Faser, welche durch Verfahren vernetzt worden ist, bei welchen Härten stark abhängig ist vom Trocknen, wie z.B. beim vorliegenden Verfahren, hauptsächlich vom Vernetzungsmittel und dem Pegel des Vernetzens abhängig sein. Die WRV's von Fasern, welche durch dieses Trockenvernetzungsverfahren bei Vernetzungsmittelpegeln, welche auf diese Erfindung anwendbar sind, vernetzt worden sind, werden hauptsächlich geringer als 50, größer als 25, und vorzugsweise zwischen 28 und 45 sein. Gebleichte SSK-Fasern mit zwischen 0,5 Mol.% und 2,5 Mol.% daran umgesetztem Glutaraldehyd, bezogen auf eine molare Cellulose-Anhydroglucosebasis, wurden beobachtet, daß sie WRV's jeweils im Bereich von 40 bis 28 haben. Es hat sich herausgestellt, daß der Grad an Bleichung und das Praktizieren von nach dem Vernetzen ausgeführten Bleichschritten den WRV beeinträchtigen. Dieser Effekt wird nachstehend dedaillierter erläutert. Südliche Weichholz-Kraft-(SSK)- Fasern, welche durch vor der vorliegenden Erfindung bekannte Trockenvernetzungsverfahren hergestellt worden sind, haben höhere als hierin beschriebene Vernetzungspegel und haben WRV's von weniger als 25. Solche Fasern, wie vorhergehend diskutiert, wurden beobachtet, daß sie außerordentlich steif sind und geringere Absorptionsfähigkeiten als die Fasern der vorliegenden Erfindung aufweisen.
Bei einem anderen Verfahren zum Herstellen individualisierter, vernetzter Fasern durch ein Trockenvernetzungsverfahren werden Fasern auf Zellulosebasis mit einer Lösung in Berührung gebracht, welche ein Vernetzungsmittel, wie oben beschrieben, enthält. Entweder vor oder nach dem In-Berührung-Bringen mit dem Vernetzungsmittel werden die Fasern in einer Tafelform beigestellt. Vorzugsweise enthält die Lösung, die das Vernetzungsmittel enthält, ebenso einen der Katalysatoren, welche bei Trockenvernetzungsverfahren, wie oben beschrieben, anwendbar sind. Die Fasern werden, während sie sich in Tafelform befinden, getrocknet und veranlaßt um vorzugsweise durch Erhitzen der Fasern auf eine Temperatur zwischen 120ºC und 160ºC zu vernetzen. Nach dem Vernetzen werden die Fasern mechanisch zu im wesentlichen individueller Form separiert. Dies wird vorzugsweise durch Behandlung mit einem Faser-Fluffing-Gerät, wie z.B. dem einen, welches im US-Patent Nr.3,987,968 beschrieben ist, oder kann mit anderen Verfahren zum Defibrieren von Fasern, welche auf dem Gebiet bekannt sind, ausgeführt werden. Die individualisierten, vernetzten Fasern können entsprechend diesem In-Tafel-vernetzenden Verfahren mit einer ausreichenden Menge von Vernetzungsmittel so behandelt werden, daß zwischen 0,5 Mol.-% und 3,5 Mol.-% Vernetzungsmittel, berechnet auf einer molaren Zelluloseanhydroglukosebasis und gemessen nach der Defibrierung, mit den Fasern in der Form von Intrafaser-Vernetzungsbindungen angesprochen werden. Ein anderer Effekt des Trocknens und Vernetzens der Fasern in Tafelform ist, daß Faser-an-Faser-Bindung die Fasern am Verdrehen und Kräuseln mit angehobenem Trocknen zurückhält. Verglichen mit individualisierten, vernetzten Fasern, welche gemäß einem Verfahren, bei welchem die Fasern unter im wesentlichen ungespannten Zuständen getrocknet und daraufhin in einer gedrallten, gekräuselten Konfiguration vernetzt werden, würde von absorbierenden Strukturen, welche aus den relativ ungedrallten Fasern, welche das oben beschriebene Tafelhärtungsverfahren durchgemacht haben, hergestellt worden sind, erwartet werden, daß sie geringere Naßelastizität und geringere Ansprechbarkeit auf Benetzen einer trockenen absorbierenden Struktur aufweisen.
Eine andere Kategorie von auf die vorliegende Erfindung anwendbaren Vernetzungsverfahren ist die der Härtungs-Vernetzungsverfahren in nichtwässeriger Lösung. Dieselben Faserarten, welche bei Trockenvernetzungsverfahren verwendbar sind, können bei der Herstellung von in nicht-wässeriger Lösung vernetzten Fasern verwendet werden. Die Fasern werden mit einer ausreichenden Menge Vernetzungsmittel und mit einem geeigneten Katalysator so behandelt, daß zwischen ungefähr 0,5 Mol.% und 3,5 Mol.% Vernetzungsmittel daraufhin mit den Fasern reagieren, wobei der Pegel von angesprochenem Vernetzungsmittel auf die genannte Vernetzungsreaktion folgend berechnet ist. Das Vernetzungsmittel wird veranlaßt zu reagieren, während die Fasern in eine Lösung getaucht sind, welche nicht irgendwelche wesentlichen Pegel an Quellung der Fasern induziert. Jedoch können die Fasern bis zu 30 % Wasser enthalten oder sie können in der Vernetzungslösung bis zu einem zu Fasern mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 30 % äquivalenten Grad anders gequollen sein. Von solcher partiell gequollenen Fasergeometrie ist herausgefunden worden, daß sie zusätzliche unerwartete Vorteile ergibt, wie hiernach umfassender diskutiert werden wird. Die Vernetzungslösung enthält ein nichtwässeriges, Wasser-mischbares polares Verdünnungsmittel wie z.B., aber nicht darauf beschränkt, Essigsäure, Propansäure oder Aceton. Bevorzugte Katalysatoren inkludieren Mineralsäuren wie z.B. Schwefelsäure, und Halogensäuren, wie z.B. Chlorwasserstoffsäure. Andere anwendbare Katalysatoren inkludieren Salze von Mineralsäuren und Halogensäuren, organische Säuren und deren Salze. Systeme mit vernetzender Lösung, welche zur Verwendung als ein vernetzendes Medium anwendbar ist, inkludieren auch jene, welche im US-Patent Nr. 4,035,147 geoffenbart sind, welches am 12. Juli 1977 an S.Sangenis, G.Guiroy und J.Quere ausgegeben worden ist.
Die Vernetzungslösung kann etwas Wasser oder andere faserquellende Flüssigkeit enthalten, aber die Wassermenge ist vorzugsweise unzureichend, um einen Pegel von Quellung entsprechend jenem, welcher bei 70 % Konsistenz Pulpefasern (30 % wässeriger Feuchtigkeitsgehalt) aufgeladen wird, herbeizuführen. Zusätzlich werden Vernetzungslösung-Wassergehalte von weniger als 10 % des Gesamtvolumens der Lösung, die Fasern ausgenommen , bevorzugt. Wasserpegel in der Vernetzungslösung in Überschreitung dieser Menge lassen die Effizienz und Geschwindigkeit des Vernetzens abnehmen.
Absorption von Vernetzungsmittel durch die Fasern kann in der vernetzenden Lösung selbst oder in einem früheren Behandlungsstadium einschließlich, aber nicht beschränkt darauf, der Sättigung der Fasern mit entweder einer wässerigen oder nichtwässerigen Lösung, welche das Vernetzungsmittel enthält, ausgeführt werden. Vorzugsweise werden die Fasern mechanisch zu individueller Form defibriert. Diese mechanische Behandlung kann durch vorhergehend beschriebene Verfahren zum Faserflocken in Verbindung mit dem vorhergehend beschriebenen Trockenvernetzungsverfahren ausgeführt werden.
Es ist besonders bevorzugt, in der Produktion von 'Fluff' (Flocken) eine mechanische Behandlung zu inkludieren, welche die feuchten Fasern auf Cellulosebasis veranlaßt, einen gekräuselten oder gedrallten Zustand bis zu einem Grad im Übermaß der Menge des Kräuselns oder Dralls, wenn überhaupt, des natürlichen Zustands der Fasern anzunehmen. Dies kann beginnend durch Beistellen von Fasern zum Fluff-Bilden, welche sich in einem feuchten Zustand befinden, durch Unterziehung der Fasern einer mechanischen Behandlung, wie z.B. jenem zuvor beschriebenen Verfahren zum Defibrieren der Fasern zu im wesentlichen individueller Form, und durch mindestens teilweises Trocknen der Fasern ausgeführt werden.
Die relativen Mengen an Kräuselung und Drall, welche den Fasern verliehen worden sind, sind zum Teil vom Feuchtigkeitsgehalt der Fasern abhängig. Ohne den Rahmen der Erfindung zu begrenzen, wird angenommen, daß die Fasern sich natürlicherweise auf das Trocknen hin unter Bedingungen, bei welchen Faser-zu-Faserkontakt niedrig ist, i.e. wenn die Fasern sich in einer individualisierten Form befinden, drallen. Ebenso veranlaßt mechanische Behandlung von feuchten Fasern anfänglich, daß die Fasern gekräuselt werden. Wenn die Fasern daraufhin unter im wesentlichen ungespannten Zuständen getrocknet oder teilweise getrocknet werden, werden sie mit dem Grad an Drall, welcher durch das zusätzliche Ausmaß an mechanisch verliehener Kräuselung verstärkt wird, gedrallt werden. Die Defibrierung-Flockungsschritte werden vorzugsweise an feuchter Pulpe mit hoher Konsistenz oder Pulpe, welche auf eine Faserkonsistenz von 45 % bis 55 % (vor dem Einleiten der Defibrierung vorbestimmt) entwässert worden ist, ausgeführt.
Auf die Defibrierung folgend sollten die Fasern auf zwischen 0 % und 30 % Feuchtigkeitsgehalt getrocknet werden, bevor sie mit der Vernetzungslösung in Berührung gebracht werden, wenn der Defibrierungsschritt nicht bereits Fasern mit Feuchtigkeitsgehalten innerhalb dieses Bereiches beigestellt hat. Der Trocknungsschritt sollte ausgeführt werden, während sich die Fasern unter im wesentlichen ungespannten Bedingungen befinden. D.h. Faser-an-Faserkontakt sollte minimiert sein, sodaß das während der Trocknung inhärente Drallen der Fasern nicht behindert wird. Sowohl Lufttrocknungs- als auch Schnelltrocknungsverfahren sind für diesen Zweck geeignet.
Die individualisierten Fasern werden als nächstes mit einer Vernetzungslösung in Berührung gebracht, welche ein Wasser-mischbares, nichtwässeriges Verdünnungsmittel, ein Vernetzungsmittel und einen Katalysator enthält. Die Vernetzungslösung kann eine beschränkte Menge an Wasser enthalten. Der Wassergehalt der Vernetzungslösung sollte geringer als 18 % sein und ist vorzugsweise geringer als 9 %.
Eine Watte von Fasern, welche nicht mechanisch defibriert worden sind, kann ebenso mit einer Vernetzungslösung, wie zuvor beschrieben, in Berührung gebracht werden.
Die Mengen an verwendetem Vernetzungsmittel und Säurekatalysator werden von solchen Reaktionsbedingungen wie Konsistenz, Temperatur, Wassergehalt in der Vernetzungslösung und den Fasern, Art von Vernetzungsmittel und Verdünnungsmittel in der Vernetzungslösung und dem erwünschten Ausmaß an Vernetzung abhängen. Vorzugsweise liegt die Menge von verwendetem Vernetzungsmittel im Bereich von 0,2 Gew.-% bis 10 Gew.-% (basierend auf dem gesamten faserfreien Gewicht der Vernetzungslösung). Bevorzugter Säurekatalysatorgehalt ist darüberhinaus abhängig von der Säurehaltigkeit des Katalysators in der Vernetzungslösung. Gute Resultate können im allgemeinen für Katalysatorgehalt, einschließlich Chlorwasserstoffsäure, zwischen 0,3 Gew.-% und 5 Gew.-% (faserfreie Vernetzungslösungsgewicht-Basis) in Vernetzungslösungen erhalten werden, welche ein Essigsäureverdünnungsmittel, bevorzugte Pegel von Glutaraldehyd und eine begrenzte Menge an Wasser enthalten. Aufschlämmungen von Fasern und Vernetzungslösung mit Faserkonsistenzen von weniger als 10 Gewichts-% werden zum Vernetzen in Zusammenhang mit der oben beschriebenen Vernetzungslösung bevorzugt.
Die Vernetzungsreaktion kann bei Umgebungstemperaturen oder, für beschleunigte Reaktionsgeschwindigkeiten, bei angehobenen Temperaturen, vorzugsweise weniger als 40º C, ausgeführt werden.
Es gibt eine Vielfalt von Verfahren, durch welche die Fasern mit der Vernetzungslösung in Berührung gebracht und darin vernetzt werden können. Bei einem Ausführungsbeispiel werden die Fasern mit der Lösung, welche anfänglich sowohl das Vernetzungsmittel als den Säurekatalysator enthält, in Berührung gebracht. Die Fasern werden in der Vernetzungslösung weichen gelassen, während welcher Zeit das Vernetzen eintritt. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel werden die Fasern mit dem Verdünnungsmittel in Berührung gebracht und vor Zusetzen des Säurekatalysators weichen gelassen. Daraufhin wird der Säurekatalysator beigegeben, zu welchem Zeitpunkt das Vernetzen beginnt. Andere Verfahren zusätzlich zu jenen, welche beschrieben worden sind, werden den Fachleuten auf dem Gebiet klar sein und sind gedacht, daß sie innerhalb des Rahmens dieser Erfindung liegen.
Vorzugsweise werden das Vernetzungsmittel und die Bedingungen, unter welchen Vernetzen ausgeführt wird, gewählt, um Intrafaser- Vernetzung zu erleichtern. Demnach ist es für die Vernetzungsreaktion vorteilhaft, daß sie in einem wesentlichen Teil eintritt, nachdem das Vernetzungsmittel hinreichend Zeit hatte, in die Fasern zu penetrieren. Reaktionsbedingungen sind vorzugsweise gewählt, um unmittelbares Vernetzen zu vermeiden, ohne daß das Vernetzungsmittel bereits in die Fasern eingedrungen ist. Reaktionsperioden, während welcher Zeit Vernetzen im wesentlichen vollständig abgeschlossen wird über einen Zeitraum von ungefähr 30 Minuten sind bevorzugt. Von längeren Reaktionsperioden wird angenommen, daß sie minimale marginale Vorteile in der Faserausführung erzielen. Jedoch werden sowohl kürzere Perioden, einschließlich im wesentlichen unmittelbaren Vernetzens, und längere Perioden als innerhalb des Rahmens dieser Erfindung liegend gehalten.
Es ist ebenso daran gedacht, während des Verweilens in Lösung nur teilweise umzusetzen und darauffolgend die Vernetzungsreaktion später im Verfahren durch Trocknungs- oder Hitzebehandlungen zu vervollständigen.
Auf den Vernetzungsschritt folgend werden die Fasern entwässert und gewaschen. Vorzugsweise wird eine ausreichende Menge einer basischen Substanz, wie einer Lauge, während des Waschvorgangs zugesetzt, um irgendeine in der Aufschlämmung verbliebene Säure zu neutralisieren. Nach dem Waschen werden die Fasern defluidisiert und zur Vollständigkeit getrocknet. Vorzugsweise werden die Fasern zwischen den Defluidisierungs- und Trocknungsschritten einem zweiten mechanischen Defibrierungsschritt unterworfen, welcher die vernetzten Fasern zum Kräuseln bringt, z.B. Flaumbildung durch Defibrierung. Auf das Trocknen hin verleiht der gekräuselte Zustand der Fasern einen zusätzlichen Drall, wie zuvor in Verbindung mit der kräuselnden Behandlung vor Kontakt mit der Vernetzungslösung beschrieben wurde. Die gleichen Vorrichtungen und Verfahren zum Induzieren der Drallung und der Kräuselung, welche in Verbindung mit dem ersten mechanischen Defibrierungsschritt beschrieben worden sind, sind auf diesen zweiten mechanischen Defibrierungsschritt anwendbar. Wenn hierin verwendet, soll sich der Ausdruck "Defibrierung" auf irgendeines der Verfahren beziehen, welche verwendet werden können, um die Fasern zu im wesentlichen individueller Form mechanisch zu zerteilen, sogar wenn die Fasern bereits in solcher Form vorliegen können. "Defibrierung" bezieht sich demnach auf den Schritt von mechanischer Behandlung der Fasern, in entweder individueller Form oder in einer kompakteren Form, auf einen mechanischen Behandlungsschritt, welcher a) die Fasern zu im wesentlichen individueller Form zerteilen würde, wenn sie nicht bereits in solcher Form vorliegen, und b) den Fasern durch Trocknen Kräuselung und Verdrehung verleiht.
Es wurde herausgefunden, daß diese zweite Defibrierungsbehandlung, nachdem die Fasern vernetzt worden sind, den gekräuselten, gedrehten Charakter der Pulpe anheben. Dieses Anheben in der gedrallten, gekräuselten Konfiguration der Fasern führt zu erhöhter Elastizität der absorbierenden Struktur und Ansprechbarkeit gegenüber Benetzen. Eine zweite Defibrierungsbehandlung kann an irgendeiner der hierin beschriebenen vernetzten Fasern ausgeführt werden, welche sich in einem feuchten Zustand befinden. Jedoch ist es ein besonderer Vorteil des Vernetzungsverfahrens in nichtwässeriger Lösung, daß ein zweiter Defibrierungsschritt möglich ist, ohne einen zusätzlichen Trocknungsschritt zu erfordern. Dies ist zufolge der Tatsache, daß die Lösung, in welcher die Fasern vernetzt werden, die Fasern in Anschluß an das Vernetzen flexibel halten, wenn sie auch die Fasern nicht veranlassen, einen unerwünschten, stark gequollenen Zustand anzunehmen.
Es ist weiters unerwarteterweise herausgefunden worden, daß angehobene Pegel von Expansion der absorbierenden Struktur nach Benetzen komprimierter Kissen für Strukturen erhalten werden können, welche aus Fasern hergestellt sind, welche in einem Zustand vernetzt worden sind, welcher gedrallt, aber teilweise gequollen bezogen auf Fasern ist, welche vor dem Vernetzen durch und durch von Wasser getrocknet worden sind.
Verbesserte Resultate werden für individualisierte, vernetzte Fasern erzielt, welche unter Bedingungen vernetzt worden sind, bei welchen die Fasern auf einen Wassergehalt zwischen 18 % und 30 % vor dem Kontakt mit der Vernetzungslösung getrocknet worden sind. Im Falle, bei welchem eine Faser zur Vollständigkeit getrocknet worden ist, bevor sie mit der Vernetzungslösung in Berührung gebracht wird, befindet sie sich in einem nichtgequollenen kollabierten Zustand. Die Faser wird zufolge des geringen Wassergehaltes der Lösung nicht auf die Berührung mit der Vernetzungslösung hin gequollen werden. Wie zuvor diskutiert, ist ein wesentlicher Aspekt der Vernetzungslösung der, daß sie nicht irgendein wesentliches Quellen der Fasern herbeiführt. Wenn jedoch das Verdünnungsmittel der Vernetzungslösung durch eine bereits gequollene Faser absorbiert wird, ist die Faser im Effekt von Wasser "getrocknet", aber die Faser behält ihren vorher existierenden teilweise gequollenen Zustand.
Um den Grad zu beschreiben, zu welchem die Faser gequollen ist, ist es nützlich, sich auf das Vernetzen folgend wiederum auf den Fluidretentionswert (FRV) der Faser zu beziehen. Fasern mit höheren FRV's entsprechen Fasern, welche in einem gequolleneren Zustand vernetzt worden sind, bezogen auf Fasern, welche in einem weniger gequollenen Zustand vernetzt worden sind, wobei alle anderen Faktoren gleich sind. Ohne den Rahmen der Erfindung zu beschränken, wird angenommen, daß teilweise gequollene, vernetzte Fasern mit angehobenen FRV's größere Naßelastizität und Ansprechbarkeit gegenüber Benetzen aufweisen als Fasern, welche vernetzt worden sind, während sie sich in einem ungequollenen Zustand befanden. Fasern mit diesem Anstieg in Naßelastizität und Ansprechbarkeit auf Benetzen hin sind leichter fähig, nach dem Benetzen zu expandieren oder sich zu entdrehen, in einem Versuch, in ihren natürlichen Zustand zurückzukehren. Doch zufolge der Steifigkeit, welche durch Vernetzen verliehen worden ist, sind die Fasern noch fähig, um den strukturellen Träger für ein aus den Fasern hergestelltes gesättigtes Kissen zu ergeben. Numerische FRV-Daten, welche hierin in Zusammenhang mit teilweise gequollenen vernetzten Fasern beschrieben worden sind, werden Wasserretentionswerte (WRV) sein. Wenn der Wasserretentionswert über annähernd 60 hinaus ansteigt, wird angenommen, daß die Steifigkeit der Fasern unzureichend wird, um die Naßelastizität und Ansprechbarkeit auf das Benetzen hin zu erzielen, welche erwünscht ist, um eine gesättigte absorbierende Struktur zu tragen.
Bei einem alternativen Verfahren des Vernetzens der Fasern in Lösung werden die Fasern zuerst in einer wässerigen oder anderen faserquellenden Lösung eingeweicht, defluidisiert, bis zu einem gewünschten Pegel getrocknet und daraufhin in eine wassermischbare Vernetzungslösung getaucht, welche einen Katalysator und ein wie zuvor beschriebenes Vernetzungsmittel enthält. Die Fasern werden nach dem Defluidisieren und vor dem zusätzlichen Trocknen vorzugsweise mechanisch zu Fluff defibriert, um die Vorzüge von erhöhtem Drall und Kräuselung, wie zuvor beschrieben, zu erzielen. Mechanisches Defibrieren, welches nach dem In-Berührungbringen der Fasern mit dem Vernetzungsmittel ausgeführt wird, ist weniger wünschenswert, da solche Defibrierung das Vernetzungsmittel verflüchtigen lassen würde, was demnach möglicherweise zu einer atmosphärischen Kontaminierung durch das Vernetzungsmittel oder zu hohen Luftbehandlungsinvestitionen zufolge des Vernetzungsmittels führt.
Bei einer Modifikation des unmittelbar vorher beschriebenen Verfahrens werden die Fasern defibriert und daraufhin in einer Lösung mit hoher Konzentration von Vernetzungsmittel und einem faserquellenden Verdünnungsmittel, vorzugsweise Wasser, vorgetränkt. Die Vernetzungsmittelkonzentration ist ausreichend hoch, um ein wasserinduziertes Quellen von Fasern zu inhibieren. Es hat sich herausgestellt, daß 50 Gewichts-% wässerige Lösungen des Vernetzungsmittels dieser Erfindung, vorzugsweise Glutaraldehyd, brauchbare Lösungen für das vorherige Tränken der Fasern sind. Die vorgeweichten Fasern werden defluidisiert und in eine Vernetzungslösung getaucht, welche ein Wasser-mischbares, polares Verdünnungsmittel, einen Katalysator und eine begrenzte Menge an Wasser enthält, und daraufhin wie zuvor beschrieben vernetzt. Ebenso wie zuvor beschrieben können die vernetzten Fasern defluidisiert werden und werden einem zweiten mechanischen Defibrierungsschritt vor weiterem Bearbeiten zu einem Blatt oder einer absorbierenden Struktur unterworfen.
Ein vorheriges Tränken der Fasern mit Vernetzungsmittel in einer wässerigen Lösung, bevor das Vernetzungsmittel zur Reaktion gebracht wird, erzielt unerwartet hohe Absorptionseigenschaften für absorbierende Kissen, welche aus den vernetzten Fasern hergestellt sind, sogar bezogen auf Kissen, welche aus vernetzten Fasern der zuvor beschriebenen Härtungsverfahren in nichtwässeriger Lösung hergestellt worden sind, bei welchen die Fasern nicht mit einer Vernetzungsmittel enthaltenden Lösung vorgeweicht worden sind.
Die vernetzten Fasern, welche als ein Resultat der vorhergehenden Trockenvernetzungs- und Vernetzungsverfahren in nichtwässeriger Lösung ausgebildet worden sind, sind das Produkt der vorliegenden Erfindung. Die vernetzten Fasern der vorliegenden Erfindung können direkt bei der Herstellung von im Luftstrom aufgebrachten absorbierenden Kernen verwendet werden. Zufolge ihres steif gemachten und elastischen Charakters können die vernetzten Fasern zusätzlich zu einem unverdichteten Blatt mit niedriger Dichte naß geschichtet werden, welches, wenn es daraufhin getrocknet wird, ohne weitere mechanische Behandlung direkt als ein absorbierender Kern brauchbar ist. Die vernetzten Fasern können ebenso als verdichtete Pulpeblätter zum Verkauf oder Transport an entfernte Orte naß geschichtet werden.
Wenn einmal die individualisierten, vernetzten Fasern hergestellt sind, können sie trocken geschichtet und direkt zu absorbierenden Strukturen geformt werden oder sie können naß geschichtet und zu absorbierenden Strukturen oder verdichteten Pulpeblättern geformt werden. Die Fasern der vorliegenden Erfindung ergeben eine Vielfalt von wesentlichen Ausführungsvorteilen. Jedoch ist es schwierig, solche Fasern mit konventionellen nassen Blattausbildungsverfahren zu einem weichen, naß geschichteten Blatt auszubilden. Dies deshalb, weil individualisierte, vernetzte Fasern rasch in Lösung ausflocken. Solches Ausflocken kann sowohl in der Headbox als auch nach Ablage auf das löcherige formgebende Gitter eintreten. Von Versuchen, individualisierte, vernetzte Fasern durch konventionelle Pulpe-schichtende Verfahren zu schichten, ist herausgefunden worden, daß sie zur Formation einer Vielzehl von Klumpen von geflockten Fasern führen. Dies ergibt sich aus dem steifen, gedrallten Charakter der Fasern, einem geringen Pegel von Faser-an-Faser-Bindung und der hohen Entwässerungsfähigkeit der Fasern, sobald sie auf einem schichtformenden Gitter abgelegt worden sind. Es ist demnach von signifikanter kommerzieller Bedeutung, daß ein ausführbares Verfahren zum Schichten individualisierter, vernetzter Fasern angegeben wird, wodurch naß geschichtete absorbierende Strukturen und verdichtete Pulpeblätter zum Übergang und darauffolgendem Defibrieren ausgebildet werden können.
Dementsprechend ist ein neues Verfahren zum Schichtbilden individualisierter, vernetzter Fasern, welche tendieren, in Lösung auszuflocken, entwickelt worden, bei welchem eine individualisierte, vernetzte Fasern enthaltende Aufschlämmung, anfänglich auf einem löchrigen formgebenden Gitter, wie z.B. einem Fourdrinier- Gitter, auf eine konventionellen Pulpe-blattformenden Verfahren ähnliche Art abgelegt wird. Zufolge der Natur von individualisierten, vernetzten Fasern jedoch werden diese Fasern auf dem formgebenden Gitter in einer Vielzahl von Faserklumpen abgelegt. Mindestens ein Fluidstrom, vorzugsweise Wasser, wird gegen die abgelegten geklumpten Fasern geleitet. Vorzugsweise wird eine Reihe von Güssen auf die am formgebenden Gitter abgelegten Fasern geleitet, wobei aufeinanderfolgende Güsse abnehmende volumetrische Durchflußraten aufweisen. Die Güsse sollten von ausreichender Geschwindigkeit sein, sodaß der Impakt des Fluids gegen die Fasern wirkt, um die Ausbildung von Faserausflockungen zu verhindern und um Faserausflockungen, welche bereits ausgebildet worden sind, zu dispergieren. Der faserabsetzende Schritt wird vorzugsweise mit einem zylindrischen Sieb, wie z.B. einer Dandy-Walze, oder mit einem anderen in der Funktion analogen Gerät, welches auf dem Gebiet bekannt ist oder bekannt werden kann, ausgeführt. Einmal gefestigt kann das faserige Blatt dann getrocknet und gegebenenfalls, wenn erwünscht, verdichtet werden. Die Beabstandung der Güsse wird in Abhängigkeit von der besonderen Rate an Faserflockung, Liniengeschwindigkeit des formgebenden Gitters, Drainage durch das formgebende Gitter, Anzahl der Güsse und Geschwindigkeit und Durchflußrate durch die Güsse variieren. Vorzugsweise sind die Güsse nahe genug aneinander, sodaß wesentliche Pegel an Flockung nicht eintreten werden.
Zusätzlich zum Verhindern der Formation von und zum Dispergieren von Faserflockungen kompensiert das auf die Fasern ausgegossene Fluid ebenso für die extrem schnelle Drainage individualisierter, vernetzter Fasern durch Beistellen von zusätzlichem Flüssigkeitsmedium, in welchem die Fasern zur darauffolgenden Schichtenausbildung dispergiert werden können. Die Mehrzahl von Güssen von abnehmenden volumetrischen Durchflußraten erleichtert ein systematisches Netzansteigen in Aufschlämmungskonsistenz, während ein wiederholter dispergierender und verhindernder Effekt gegen Faserflockungen erzielt wird. Dies führt zur Formation einer relativ weichen und gleichmäßigen Ablagerung von Fasern, welche dann prompt, i.e. vor Wiederausflockung, zu blattförmiger Form gefestigt sind, indem dem Fluid gestattet wird abgeleitet zu werden und die Fasern gegen das löchrige Gitter gepreßt werden.
Bezogen auf Pulpeblätter, welche aus konventionellen, unvernetzten Fasern auf Cellulosebasis hergestellt sind, sind die aus den vernetzten Fasern der vorliegenden Erfindung hergestellten Pulpeblätter schwieriger zu konventionellen Pulpeblattdichten zu komprimieren. Demnach kann es erwünscht sein, vernetzte Fasern mit unvernetzten Fasern, wie z.B. jenen, welche üblicherweise bei der Herstellung von absorbierenden Kernen verwendet werden, zu kombinieren. Pulpeblätter, welche steif gemachte, vernetzte Fasern enthalten, enthalten vorzugsweise zwischen 5 % und 90 % unvernetzte Fasern auf Cellulosebasis, basierend auf dem Gesamttrockengewicht des Blattes, gemischt mit den individualisierten, vernetzten Fasern. Es ist besonders bevorzugt, zwischen 5 % und 30 % hoch raffinierte unvernetzte cellulosehältige Fasern, basierend auf dem Gesamttrockengewicht des Blattes, zu inkludieren. Solche hochraffinierten Fasern werden zu einem Freiheitsgrad von weniger als 300 ml CSF, und bevorzugter weniger als 100 ml CSF, raffiniert oder geschlagen. Die unvernetzten Fasern werden vorzugsweise mit einer wässerigen Aufschlämmung der individualisierten, vernetzten Fasern gemischt. Diese Mischung kann dann zu einem verdichteten Pulpeblatt für darauffolgende Defibrierung und Formation zu absorbierenden Kissen geformt werden. Das Einbauen der unvernetzten Fasern erleichtert ein Komprimieren des Pulpeblattes zu einer verdichteten Form, während es den darauffolgend geformten absorbierenden Kissen einen überraschend geringen Verlust an Absorptionsfähigkeit verleiht. Die unvernetzten Fasern erhöhen zusätzlich die Zugfestigkeit des Pulpeblattes und absorbierender Kissen, welche entweder aus dem Pulpeblatt oder direkt aus der Mischung aus vernetzten und unvernetzten Fasern hergestellt worden sind. Ungeachtet dessen, ob die Mischung aus vernetzten und unvernetzten Fasern zuerst zu einem Pulpeblatt und dann zu einem absorbierenden Kissen geformt worden ist oder ob sie direkt zu einem absorbierenden Kissen geformt worden ist, kann das absorbierende Kissen im Luftstrom aufgebracht oder naß aufgebracht, wie vorhergehend beschrieben, sein.
Blätter oder Bahnen, welche aus den individualisierten, vernetzten Fasern, oder aus Mischungen, welche auch unvernetzte Fasern enthalten, hergestellt worden sind, werden vorzugsweise Basisgewichte von weniger als 800 g/m² und Dichten von weniger als 0,60 g/cm³ aufweisen. Obwohl es nicht beabsichtigt ist, den Rahmen der Erfindung zu begrenzen, sind naß geschichtete Blätter mit Basisgewichten zwischen 300 g/m² und 600 g/m² und Dichten zwischen 0,15 g/cm³ und 0,30 g/cm³ besonders für direkte Anwendung als absorbierende Kerne in Wegwerfartikeln, wie z.B. Windeln, Tampons und anderen Monatsprodukten, gedacht. Von Strukturen mit höheren Basisgewichten und Dichten als diese Pegel wird angenommen, daß sie am brauchbarsten für darauffolgende Verkleinerung und Im-Luftstrom-Aufbringen oder Naßaufbringen sind, um eine niedrigere Dichte- und Basisgewichtstruktur zu bilden, welche nützlicher für absorbierende Anwendungen ist. Obgleich solche Strukturen mit höherem Basisgewicht und Dichte ebenso überraschend hohe Absorptionsfähigkeit und Ansprechempfindlichkeit gegenüber dem Benetzen aufweisen. Andere Anwendungen, welche für die Fasern der vorliegenden Erfindung gedacht sind, inkludieren Gewebebahnen, bei welchen die Dichte solcher Bahnen weniger als 0,10 g/cm³ sein kann.
Für Produktanwendungen, bei welchen die vernetzten Fasern am nächsten oder in der Nachbarschaft der Haut einer Person angeordnet sind, ist es wünschenswert, die Fasern weiterzubearbeiten, um überschüssiges, unangesprochenes Vernetzungsmittel zu entfernen. Vorzugsweise wird der Pegel von unangesprochenem Vernetzungsmittel auf mindestens unterhalb 0,03 % reduziert, basierend auf dem Trockengewicht der Fasern auf Cellulosebasis. Eine Reihe von Behandlungen, welche für die Entfernung von überschüssigem Vernetzungsmittel als wirksam befunden wurden, umfaßt in Aufeinanderfolge das Waschen der vernetzten Fasern, das Zulassen, daß die Fasern sich in einer wässerigen Lösung für eine annehmbare Zeit ansaugen, Sieben der Fasern, Entwässern der Fasern, z.B. durch Zentrifugieren, zu einer Konsistenz von zwischen 40 % und 80 %, mechanisches Defibrieren der entwässerten Fasern, wie zuvor beschrieben, und Lufttrocknen der Fasern. Es wurde herausgefunden, daß dieses Verfahren restlichen freien Vernetzungsmittelgehalt auf zwischen 0,01% und 0,15 % reduziert.
Bei einem anderen Verfahren zum Reduzieren von Rest-Vernetzungsmittel wird leicht extrahierbares Vernetzungsmittel durch Laugenwäschen entfernt. Alkalinität kann durch basische Verbindungen, wie z.B. Natriumhydroxid, oder alternativ in der Form von Oxidationsmitteln, wie z.B. jenen Chemikalien, welche allgemein als Bleichmittel verwendet werden, z.B. Natriumhypochlorit und aminohaltige Verbindungen, wie z.B. Ammoniumhydroxid, welche hemiacetale Bindungen hydrolysieren, um Schiff'sche Basen zu bilden, eingeführt werden. Der pH-Wert ist vorzugsweise auf einem Pegel von mindestens pH 7 gehalten, und bevorzugter auf mindestens pH 9, um eine Umkehr der acetalen Vernetzungsbindung zu verhindern. Es ist bevorzugt, die Zersetzung von hemiacetalen Bindungen während der Neutralität gegenüber acetalen Bindungen zu induzieren. Demnach werden jene extrahierenden Wirkstoffe, welche unter hoch alkalischen Bedingungen wirken, bevorzugt. Es ist beobachtet worden, daß einzelne Waschbehandlungen mit 0,01 N und 0,1 N Ammoniumhydroxid-Konzentrationen Restgehalte auf Werte zwischen 0,0008 % und 0,0023 % bei Tauchzeiten von 30 Minuten bis zwei (2) Stunden reduzieren. Es wird angenommen, daß minimaler zusätzlicher Vorteil bei Tauchzeiten über 30 Minuten und bei Ammoniumhydroxid-Konzentrationen über 0,01 N eintritt.
Es ist herausgefunden worden, daß sowohl einstufige Oxidation als auch mehrstufige Oxidation wirksame Verfahren zum Extrahieren restlichen Vernetzungsmittels sind. Es zeigte sich, daß einstufiges Waschen mit 0,1 % verfügbarem Chlor (av.Cl) bis 0,8 % av.Cl., welches in der Form von Natriumhypochlorit beigestellt worden ist, bezogen auf das Trockengewicht der Fasern, restliche Vernetzungsmittelpegel auf 0,0015 % und 0,0025 % reduzierte.
Bei einem neuen Versuch zur Produktion vernetzter, individualisierter Fasern werden die Faserausgangsmaterialien einer konventionellen vielstufigen Bleichungsfolge unterworfen, aber während der Folge des Bleichungsverfahrens wird in der Mitte unterbrochen und die Fasern werden in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung vernetzt. Im Anschluß an das Härten wird der Rest der Bleichungsfolge vervollständigt. Es zeigte sich, daß auf diese Art annehmbar niedrige Vernetzungsmittel-Restpegel von weniger als 0,006 % erhalten werden können. Es wird angenommen, daß dieses Verfahren die bevorzugte Art zum Herstellen vernetzter Fasern verkörpert, da zufolge des Verschmelzens der Bleich- und restlichen Reduktionsschritte die Kapitalkosten und Verfahrensunannehmlichkeiten durch zusätzliche Wasch- und Extraktionsanlagen und zusätzliche Verfahrensschritte vermieden werden. Die durchgeführten Bleichfolgen und der Zeitpunkt der Unterbrechung dieser Folgen zur Durchführung der Vernetzung können in weitem Rahmen variiert werden, wie der Fachmann auf dem Gebiet ohne weiteres erkennen wird. Es hat sich jedoch erwiesen, daß mehrstufige Bleichfolgen, bei welchen DEP*-oder DEH*-Stufen dem Vernetzen folgen, wünschenswerte Resultate ergeben (*D-Chlordioxid, E-Laugen-Extraktion, P-Peroxid, H-Natriumhypochlorit). Die Bleichfolgeschritte nach dem Vernetzen sind vorzugsweise alkalische Behandlungen, welche bei einem pH-Wert von mehr als pH7, und bevorzugter mehr als pH 9, ausgeführt werden.
Zusätzlich zum Erzielen von effektiver Reduktion von restlichen Vernetzungsmittel wurde beobachtet, daß alkalische Behandlungen nach dem Vernetzen die Entwicklung von Fasern mit höherem FRV (Fluidretentionswert ) für äquivalente Vernetzungspegel erleichtern. Die Fasern mit höherem Fluidretentionswert haben geringere Trockenelastizität, i.e. sie sind in einem trockenen Zustand leichter zu verdichten, während sie im wesentlichen die gleiche Naßelastizität und Feuchtigkeitsansprechbarkeit wie die andersartigen äquivalenten im Anschluß an die Vervollständigung des Bleichens vernetzten Fasern beibehalten. Dies war besonders überraschend in Anbetracht, daß bis jetzt höherer FRV zu reduziertem Absorptionsvermögen führte.
Die hierin beschriebenen vernetzten Fasern sind für eine Vielfalt von absorbierenden Artikeln einschließlich, aber nicht beschränkt darauf, Wegwerfwindeln, Monatsbinden, Damenbinden, Tampons und Verbandstoffen brauchbar, bei welchen jeder der genannten Artikel eine absorbierende Struktur aufweist, welche die hierin beschriebenen individualisierten, vernetzten Fasern enthält. Beispielsweise ist insbesondere an eine Wegwerfwindel oder einen ähnlichen Artikel mit einem flüssigkeitsdurchlässigen Deckblatt, einem flüssigkeitsundurchlässigen Rückenblatt, welches mit dem Deckblatt verbunden ist, und an eine absorbierende Struktur, welche individualisierte, vernetzte Fasern enthält, gedacht. Solche Artikel sind allgemein im US-Patent Nr. 3,860,003, am 14. Jänner 1975 an Kenneth B.Buell ausgegeben, beschrieben.
Üblicherweise werden absorbierende Kerne für Windeln und bestimmte andere Monatsregelprodukte aus unversteiften, unvernetzten Fasern auf Cellulosebasis hergestellt, bei welchen die absorbierenden Kerne Trockendichten von 0,06 g/cm³ und 0,12 g/cm³ aufweisen. Nach Benetzung weist der absorbierende Kern normalerweise eine Reduktion im Volumen auf.
Es hat sich herausgestellt, daß die vernetzten Fasern der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, um absorbierende Kerne mit im wesentlichen höheren Fluidabsorptionseigenschaften einschließlich, aber nicht darauf begrenzt Absorptionskapazität und Saugrate in bezug auf absorbierende Kerne mit äquivalenter Dichte, welche aus konventionellen, unvernetzten Fasern oder vernetzten Fasern gemäß dem Stand der Technik hergestellt sind, herzustellen. Weiters können diese verbesserten Absorptionsresultate in Verbindung mit angehobenem Pegel von Naßelastizität erhalten werden. Für absorbierende Kerne mit Dichten zwischen 0,06 g/cm³ und 0,15 g/cm³, welche nach Benetzung im wesentlichen konstantes Volumen beibehalten, ist es besonders bevorzugt, vernetzte Fasern mit Vernetzungspegeln zwischen 2,0 Mol.% und 2,5 Mol.% Vernetzungsmittel, bezogen auf eine molare Trockencellulose-Anhydroglukose-Basis zu verwenden. Aus solchen Fasern hergestellte absorbierende Kerne haben eine wünschenswerte Kombination von struktureller Integrität, i.e. Widerstand gegenüber Kompression, und Naßelastizität. Der Ausdruck "Naßelastizität", im vorliegenden Kontext, bezieht sich auf die Fähigkeit eines befeuchteten Kissens, gegen seine originale Gestalt und Volumen nach Aussetzung gegen und Freigabe von Kompressionskräften zurückzuspringen. Verglichen mit aus unbehandelten Fasern hergestellten Kernen und früher bekannten vernetzten Fasern werden die aus den Fasern der vorliegenden Erfindung hergestellten absorbierenden Kerne eine im wesentlichen höhere Proportion ihrer ursprünglichen Volumina nach Freigabe der Naßkompressionskräfte wiedergewinnen.
Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die individualisierten, vernetzten Fasern entweder zu einem im Luftstrom aufgebrachten oder naß aufgebrachten (und daraufhin getrockneten) absorbierenden Kern geformt, welcher zu einer Trockendichte von weniger als der Gleichgewichtsnaßdichte des Kissens komprimiert wird. Die Gleichgewichtsnaßdichte ist die Dichte des Kissens, berechnet auf Trockenfaserbasis, wenn das Kissen mit Fluid voll gesättigt ist. Wenn Fasern zu einem absorbierenden Kern mit einer Trockendichte geringer als die Gleichgewichtsnaßdichte verarbeitet werden, wird der Kern, nach Benetzen bis zur Sättigung, zur Gleichgewichtsnaßdichte kollabieren. Alternativ, wenn Fasern zu einem absorbierenden Kern mit einer Trockendichte größer als die Gleichgewichtsnaßdichte verarbeitet werden, wird der Kern, nach Benetzen bis zur Sättigung, bis zur Gleichgewichtsnaßdichte expandieren. Aus den Fasern der vorliegenden Erfindung hergestellte Kissen haben Gleichgewichtsnaßdichten, welche wesentlich geringer als bei aus konventionellen unvernetzten Fasern hergestellten Kissen sind. Die Fasern der vorliegenden Erfindung können zu einer höheren Dichte als der Gleichgewichtsnaßdichte komprimiert werden, um ein Kissen zu formen, welches nach Benetzen expandieren wird, wobei dadurch die Absorptionsfähigkeit zu einem wesentlich größeren Grad ansteigen wird als er für unvernetzte Fasern erhalten wird.
Besonders hohe Absorptionseigenschaften, Naßelastizität und Ansprechbarkeit auf Benetz en können für Vernetzungspegel zwischen 0,75 Mol.% und 1,25 Mol.%, bezogen auf eine molare Trockencellulose-Basis, erhalten werden. Vorzugsweise werden solche Fasern zu absorbierenden Kernen mit Trockendichten, welche größer als ihre Gleichgewichtsnaßdichten sind, geformt. Vorzugsweise werden die absorbierenden Kerne auf Dichten zwischen 0,12 g/cm³ und 0,60 g/cm³ komprimiert, wobei die korrespondierende Gleichgewichtsnaßdichte geringer als die Dichte des trockenen, komprimierten Kernes ist. Ebenso vorzugsweise werden die absorbierenden Kerne zu einer Dichte zwischen 0,12 g/cm³ und 0,40 g/cm³ komprimiert, wobei die korrespondierenden Gleichgewichtsnaßdichten zwischen 0,08 g/cm³ und 0,12 g/cm³ liegen. Bezogen auf vernetzte Fasern mit Vernetzungspegeln zwischen 2,0 Mol.% und 2,5 Mol.% sind die früheren Fasern weniger steif, wobei sie dadurch geeigneter für Kompression zum höheren Dichtebereich gemacht werden. Die früheren Fasern haben auch höhere Ansprechbarkeit auf Benetzen dadurch, daß sie nach dem Benetzen in einem schnelleren Grad und zu einem größeren Ausmaß offen aufspringen als es Fasern mit Vernetzungspegeln innerhalb des 2,0 Mol.% bis 2,5 Mol.%-Bereiches tun, haben höhere Naßelastizität und behalten nahezu so viel Absorptionskapazität bei. Es sollte jedoch festgestellt werden, daß absorbierende Strukturen innerhalb des höheren Dichtebereiches aus vernetzten Fasern innerhalb des höheren Vernetzungspegelbereiches hergestellt werden können, ebenso wie absorbierende Strukturen mit geringerer Dichte aus vernetzten Fasern mit geringeren Vernetzungspegeln hergestellt werden können. Verbesserte Ausführung bezogen auf frühere bekannte individualiserte, vernetzte Fasern wird für alle Strukturen erzielt.
Während die vorangegangene Diskussion bevorzugte Ausführungsbeispiele für absorbierende Strukturen mit hoher und niedriger Dichte betrifft, sollte festgehalten werden, daß eine Variation von Kombinationen von Dichten absorbierender Struktur und Vernetzungsmittelpegel zwischen den Bereichen, welche hierin geoffenbart sind, hochwertige Absorptionseigenschaften und Integrität der absorbierenden Struktur, bezogen auf konventionelle Fasern auf Cellulosebasis und frühere bekannte vernetzte Fasern ergeben werden. Von solchen Ausführungsbeispielen wird angenommen, daß sie innerhalb des Rahmens dieser Erfindung inkludiert sind.
Aus individualisierten, vernetzten Fasern hergestellte absorbierende Strukturen können zusätzlich getrennte Partikeln von im wesentlichen wasserunlöslichem, Hydrogel-bildendem Material enthalten. Hydrogelbildende Materialien sind chemische Zusammensetzungen, welche fähig sind, um Fluide zu absorbieren und sie unter mäßigen Drücken zu halten.
Geeignete Hydrogel-bildende Materialien können anorganische Materialien wie z.B. Silicagele, oder organische Verbindungen, wie z.B. vernetzte Polymere, sein. Es sollte verständlich sein, daß Vernetzen, wenn darauf im Zusammenhang mit Hydrogel-bildenden Materialien Bezug genommen wird, eine umfassendere Bedeutung annimmt, als in Zusammenhang mit der Reaktion von Vernetzungsmitteln auf Cellulosebasis, um individualisierte, vernetzte Fasern zu bilden, ins Auge gefaßt war. Vernetzte Hydrogel-bildende Polymere können covalent, ionisch, van der Waals oder durch Hydrogenbindung vernetzt sein. Beispiele von Hydrogel-bildenden Materialien inkludieren Polyacrylamide Polyvinylalkohol, Ethylen-Maleinsäure-Anhydrid-Copolymere, Polyvinylether, Hydroxypropyl-Cellulose, Carboxymethyl-Cellulose, Polyvinyl-Morpholinon, Polymere und Copolymere von Vinylsulfonsäure, Polyacrylaten, Polyacrylamiden, Polyvinylpyridin und dgl. Andere geeignete Hydrogel-bildende Materialien sind jene, welche bei Assarson et al. im US-Patent Nr.3,901,236, ausgegeben am 26.August 1975, geoffenbart sind. Besonders bevorzugte Hydrogelbildende Polymere zur Verwendung im absorbierenden Kern sind hydrolysierte Acrylnitril-gepfropfte Stärke, Acrylsäure-gepfropfte Stärke, Polyacrylate und Isobutylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymere und Mischungen daraus. Beispiele von Hydrogel-bildenden Materialien, welche verwendet werden können, sind Aqualic L-73, eine teilweise neutralisierte Polyacrylsäure, welche von Nippon Shokubai Co. Japan hergestellt wird, und Sanwet IM 1000, eine teilweise neutralisierte Acrylsäure-gepfropfte Stärke, welche von Sanyo Co., Ltd., Japan hergestellt wird. Hydrogelbildende Materialien mit relativ hohen Gel-Festigkeiten, wie in der US-Patentanmeldung Ser.No.746,152, angemeldet am 18. Juni 1985, beschrieben, sind zur Verwendung mit individualisierten, vernetzten Formen bevorzugt.
Verfahren zum Herstellen von Hydrogel-bildenden Materialien sind bei Masuda et al. im US-Patent Nr.4,076,663, am 28. Februar 1978 ausgegeben; bei Tsubakimoto et al. im US-Patent Nr. 4,286,082, am 25.August 1981 ausgegeben; und weiters in den US-Patenten Nr.3,734,876 Nr.3,661,815, Nr.3,670,731, Nr.3,664,343, Nr.3,783,871 und im Belgischen Patent Nr.785,850 geoffenbart.
Das Hydrogel-bildende Material kann über eine absorbierende Struktur, welche individualiserte, vernetzte Fasern enthält, hin verteilt sein oder kann auf die Verteilung über eine besondere Schichte oder Abschnitt der absorbierenden Struktur beschränkt sein. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird das Hydrogel-bildende Material an ein Blatt oder eine Folie, welche gegen eine faserige, absorbierende Struktur aufgelegt ist, angeheftet oder laminiert, welche individualisierte, vernetzte Fasern enthalten kann. Solch ein Blatt oder Folie kann vielschichtig sein, sodaß das Hydrogel-bildende Material zwischen den Schichten enthalten ist. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann das Hydrogel-bildende Material direkt auf die Oberflächenfasern der absorbierenden Struktur angeheftet sein.
Überraschenderweise sind große Anstiege in Hauttrockenheit für absorbierende Strukturen, welche die individualisierten, vernetzten kombinieren, beobachtet worden, entsprechend dem Nässepegel der Haut, welcher durch ein Evaporimeter nach dem In-Berührung-Bringen der befeuchteten, absorbierenden Strukturen mit der menschlichen Haut gemessen wurde. Diese Verbesserung wird der hohen Saugfähigkeit von individualisierten, vernetzten Fasern im Vergleich zu konventionellen Fasern und der abgehobenen Absorptionskapazität der Struktur zugeschrieben. Einzigartige Saugfähigkeit von aus individualisierten, vernetzten Fasern hergestellten Strukturen resultiert aus der steifen Natur der Fasern und den relativ großen Hohlräumen, welche sich daraus ergeben. Jedoch können exzessiv hohe Pegel von Vernetzungsmittel, wie sie in bestimmten früheren bekannten individualisierten, vernetzten Fasern vorhanden sein können, zufolge der hydrophoben Characteristica des Vernetzungsmittels, Saugen reduzieren.
Ein anderer wesentlicher Vorteil ist im Hinblick auf aus individualisierten, vernetzten Fasern mit Dichten, welche höher sind als ihre korrespondierenden Gleichgewichts-Naßdichten (berechnet auf einer Trockenfaserbasis), hergestellte absorbierende Strukturen beobachtet worden. Spezifischerweise expandiert diese Art von absorbierender Struktur im Volumen nach dem Naßwerden. Als ein Resultat dieser Expansion vergrößert sich ebenso das Interfaser- Kapillarnetzwerk von Fasern. Bei konventionellen, absorbierenden Strukturen mit darin vermischtem Hydrogel-bildenden Material expandiert das Hydrogel-bildende Material im Volumen zufolge von Fluidabsorption und kann die Kapillarrouten für Fluidabsorption vor Nutzung des gesamten fluidabsorbierenden Potentials der Struktur blockieren oder in Größe reduzieren. Dieses Phänomen ist als Gel-Blocking bekannt. Kapillarvergrößerung zufolge von Expansion von faserigem Netzwerk der absorbierenden Struktur reduziert das Auftreten von Gel-Blocking. Dies erlaubt der zu verwendenden Struktur größere Proportionen des Fluidabsorptionspotentials und erlaubt, falls erwünscht, höhere Pegel an in die absorbierende Struktur einzubauendem Hydrogel-bildenden Material, ohne signifikante Pegel von Gel-Blocking.
Individualisierte, vernetzte Fasern und Hydrogel-bildendes Material enthaltende absorbierende Strukturen für Windelkernanwendungen haben vorzugsweise Trockendichten von zwischen 0,15 g/cm³ und 0,40 g/cm³ und enthalten vorzugsweise weniger als 20 % Hydrogel-bildendes Material, berechnet auf einer Trockenfasergewichtsbasis. Am bevorzugtesten haben die individualisierten, vernetzten Fasern zwischen 0,75 Mol.-% und 1,25 Mol.-% Glutaraldehyd, berechnet auf einer molaren Cellulose-Anhydroglukosebasis, welcher darauf in der Form von Intrafaser-Vernetzungsbindungen angesprochen hat, bei welchen die Fasern zu einer relativ dünnen, absorbierenden Struktur in einem ausreichend komprimierten Trockenzustand gebildet werden, sodaß die Struktur nach dem Naßwerden expandieren kann.
Das Hydrogel-bildende Material kann homogen über alles oder einen Teil der absorbierenden Struktur dispergiert sein. Eine Windelstruktur, wie sie im US-Patent Nr.3,860,003 mit einem absorbierenden Kern, welcher die bevorzugten individualisierten, vernetzten Fasern enthält, geoffenbart ist, hat eine Trockendichte von 0,20 g/cm³ und enthält auch Hydrogel-bildendes Material, welches über den Kern hin dispergiert ist. Zur Zeit wird angenommen, daß ein optimales Gleichgewicht von Windelsaugen, Gesamt-Absorptionskapazität, Hauttrockenheit und ökonomischer Machbarkeit für Aqualic-L-73-Gehalte zwischen 5 Gew.-% und 20 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht des trockenen absorbierenden Kerns, erhalten wird. Zwischen 8 Gew.-% und 10 Gew.-% von Hydrogel-bildendem Material, wie z.B. Aqualic-L-73, ist vorzugsweise mit den individualisierte, vernetzte Faser-enthaltenden absorbierenden Kernen in Produkten, wie sie im US-Patent Nr.3,860,003 geoffenbart sind, vermischt.
Die oben beschriebenen absorbierenden Strukturen können ebenso konventionelle geflockte Fasern oder hochraffinierte Fasern enthalten, bei welchen die Menge von Hydrogel-bildendem Material auf dem Gesamtgewicht der Fasern, wie zuvor diskutiert, basiert. Die hierin geoffenbarten Ausführungsbeispiele sind in ihrer Natur beispielhaft und sind nicht gedacht, um den Anwendungsrahmen von Hydrogel-bildenden Materialien mit individualisierten, vernetzten Fasern zu beschränken.

VERFAHREN ZUR BESTIMMUNG VON FLUIDRETENTIONSWERT

Das folgende Verfahren wurde verwendet, um den Wasserretentionswert von Fasern auf Cellulosebasis zu bestimmen.
Eine Probe von 0,3 g bis 0,4 g Fasern wird in einem zugedeckten Behälter mit 100 ml destilliertem oder entionisiertem Wasser bei Raumtemperatur zwischen 15 und 20 Stunden lang eingeweicht. Die getränkten Fasern werden auf einem Filter gesammelt und zu einem 80-mesh-(Öffnung 0,177mm)-Gitter-Korb transferiert, welcher 38 mm oberhalb eines 60-mesh-(0,25 mm-Öffnung)-Siebbodens eines Zentrifugenrohres getragen ist. Das Rohr wird mit einem Kunststoffdeckel verschlossen und die Probe wird bei einer relativen Zentrifugenkraft von 1500 bis 1700 G 19 bis 21 Minuten lang zentrifugiert. Die zentrifugierten Fasern werden dann aus dem Korb genommen und gewogen. Die gewogenen Fasern werden bei 105º C auf ein konstantes Gewicht getrocknet und neuerlich gewogen. Der Wasserretentionswert wird berechnet wie folgt:
(1) WRV = (W-D)/D x 100
wobei
W = Naßgewicht der zentrifugierten Fasern;
D = Trockengewicht der Fasern; und
W-D = Gewicht von absorbiertem Wasser ist.

VERFAHREN ZUR BESTIMMUNG DER TROPFKAPAZITÄT

Das folgende Verfahren wurde zur Bestimmung der Tropfkapazität von absorbierenden Kernen verwendet. Tropfkapazität wurde als ein kombiniertes Maß von Absorptionsfähigkeit und Absorptionsgeschwindigkeit der Kerne verwendet.
Ein absorbierendes Kissen, 100 mm x 100 mm, welches 7,5 g wiegt, wird auf einem Maschengitter angeordnet. Synthetischer Urin wird auf die Mitte des Kissens bei einer Geschwindigkeit von 8 ml/sec aufgebracht. Der Fluß von synthetischem Urin wird angehalten, wenn der erste Tropfen synthetischen Urins vom Boden oder den Seiten des Kissens austritt. Die Tropfkapazität wird durch die Differenz in der Masse des Kissens vor dem und im Anschluß an das Einführen des synthetischen Urins, dividiert durch die Masse der Fasern, auf Trockenbasis bezogen, berechnet.

VERFAHREN ZUR BESTIMMUNG DER NASSKOMPRIMIERBARKEIT

Das folgende Verfahren wurde zur Bestimmung der Naßkomprimierbarkeit von absorbierenden Strukturen verwendet. Naßkomprimierbarkeit wurde als Maß für Widerstand gegenüber Naßkompression, strukturelle Integrität bei Nässe und Naßelastizität der absorbierenden Kerne verwendet.
Ein quadratisches 100 mm x 100 mm-Kissen mit einem Gewicht von 7,5 g wird vorbereitet, seine Stärke gemessen und seine Dichte berechnet. Das Kissen wird mit dem Zehnfachen seines Trockengewichtes oder bis zu seinem Sättigungspunkt, je nachdem, was weniger ist, mit synthetischem Urin beladen. Eine Kompressionsbelastung von 70,31 kg/m² wird auf das Kissen aufgebracht. Nach 60 Sekunden, während welcher Zeit das Kissen sich in das Gleichgewicht einpendelt, wird die Dicke des Kissens gemessen. Die Kompressionsbelastung wird daraufhin auf 773,38 kg/m² erhöht, wobei dem Kissen erlaubt wird sich auszugleichen, und die Dicke wird gemessen. Die Kompressionsbelastung wird daraufhin auf 70,31 kg/m² reduziert, wobei dem Kissen gestattet wird sich auszugleichen, und die Dicke wird neuerlich gemessen. Die Dichten werden für das Kissen bei der ursprünglichen 70,31 kg/m²-Belastung, der 773,38 kg/m²- Belastung und der zweiten 70,31 kg/m²-Belastung, bezeichnet als 70,31 kg/m² Rückprall-Belastung, berechnet. Das in cm³/g angegebene Zwischenraumvolumen wird daraufhin für jede jeweilige Druckbelastung bestimmt. Das Zwischenraumvolumen wird als Reziprokwert der Naßdichte des Kissens minus dem Faservolumen (0,95 cm³/g) berechnet. Die 70,31 kg/m²- und 773,38 kg/m²-Zwischenraumvolumina sind wertvolle Indikatoren für die Widerstandsfähigkeit gegen Naßkompression und für strukturelle Integrität bei Nässe. Höhere Zwischenraumvolumina für eine allgemeine anfängliche Kissendichte weisen auf größere Widerstandsfähigkeit gegenüber Naßkompression und größere strukturelle Integrität bei Nässe hin. Der Unterschied zwischen 70,31 kg/m²-Volumen und 70,31 kg/m²-Rückprall-Volumen ist zum Vergleich von Naßelastizität von absorbierenden Kissen brauchbar. Ein geringerer Unterschied zwischen 70,31 kg/m²-Zwischenraum-Volumen und 70,31 kg/m²-Rückprall-Volumen gibt höhere Naßelastizität an.
Auch hat sich der Unterschied in der Abgreifhöhe zwischen dem trockenen Kissen und dem gesättigten Kissen vor Kompression als ein brauchbarer Indikator für die Ansprechbarkeit gegenüber Benetzen der Kissen erwiesen.

VERFAHREN ZUR BESTIMMUNG VON TROCKENKOMPRIMIERBARKEIT

Das folgende Verfahren wurde zur Bestimmung der Trockenkomprimierbarkeit von absorbierenden Kernen verwendet. Trockenkomprimierbarkeit wurde als ein Maß von Trockenelastizität der Kerne verwendet.
Ein quadratisches, 100 mm x 100 mm, im Luftstrom aufgebrachtes Kissen mit einer Masse von 7,5 g wird vorbereitet und in einem trockenen Zustand durch eine hydraulische Presse bei einem Druck von 241,680 kg/m² komprimiert. Das Kissen wird umgedreht und das Pressen wird wiederholt. Die Dicke des Kissens wird mit einer nicht belasteten Abgreifhöhe vor und nach dem Pressen gegemessen. Die Dichte vor und nach dem Pressen wird daraufhin berechnet als Masse/(Zone x Dicke). Größere Unterschiede zwischen der Dichte vor und nach dem Pressen geben geringere Trockenelastizität an.

VERFAHREN ZUR BESTIMMUNG VON PEGEL VON GLUTARALDEHYD, WELCHER MIT FASERN AUF CELLULOSEBASIS REAGIERT HAT

Das folgende Verfahren wurde verwendet, um den Pegel von Glutaraldehyd zu bestimmen, welcher reagiert hat, um Intrafaser-Vernetzungsbindungen mit der cellulosehältigen Komponente der individualisierten, Glutaraldehyd-vernetzten Fasern auszubilden.
Eine Probe individualisierter, vernetzter Fasern wird mit 0,1 N HCl bei 60º C eine Stunde lang extrahiert. Der Extrakt wird von den Fasern getrennt und dasselbe Extraktions-/Separationsverfahren wird daraufhin für jede Probe zusätzlich dreimal wiederholt. Der Extrakt von jeder Extraktion wird getrennt mit einer wässerigen Lösung von 2,4-Dinitrophenylhydrazon (DNPH) gemischt. Man läßt die Reaktion 15 Minuten lang fortsetzen, wonach der Mischung ein Volumsteil Chloroform zugesetzt wird. Die Reaktionsmischung wird weitere 45 Minuten gemischt. Die Chloroform- und die wässerigen Schichten werden mit einem Scheidetrichter getrennt. Der Pegel von Glutaraldehyd wird durch Analysieren der Chloroformschicht durch Hochdruckflüssigkeitschromatographie (HPLC) hinsichtlich des DNPH-Derivates bestimmt.
Die Chromatographie-Bedingungen für die verwendete HPLC-Analyse waren: Säule: C-18 Umkehrphase; Detektor: UV bei 360 mm; mobile Phase 8:20 Methanol:Wasser; Strömungsgeschwindigkeit 1 ml/min; vorgenommene Messung: Scheitelhöhe. Eine Eichkurve von Scheitelhöhe und Glutaraldehydgehalt wurde durch Messen der HPLC-Scheitelhöhen von fünf Standardlösungen mit bekannten Glutaraldehydpegeln zwischen 0 ppm und 25 ppm entwickelt.
Jede der vier Chloroformphasen für jede Faserprobe wurde durch HPLC analysiert, die Scheitelhöhe gemessen und der korrespondierende Glutaraldehydpegel aus der Eichkurve bestimmt. Die Glutaraldehydkonzentrationen für jede Extraktion waren daraufhin summiert und durch das Faserprobengewicht (auf Basis der trockenen Fasern) dividiert, um Glutaraldehydgehalt, bezogen auf Faserngewicht, zu ergeben.
Es lagen zwei Glutaraldehyd-Peaks für jedes der HPLC-Chromatogramme vor. Jeder Peak kann verwendet werden, solange dieser gleiche Peak durch das ganze Verfahren hin verwendet wird.

BEISPIEL 1

Dieses Beispiel zeigt den Effekt von variierenden Pegeln eines Vernetzungsmittels, Glutaraldehyd, auf die Absorptionsfähigkeit und Elastizität von absorbierenden Kissen, welche aus individualisierten, vernetzten Fasern hergestellt worden sind. Die individualisierten, vernetzten Fasern sind durch ein Trockenvernetzungsverfahren hergestellt worden.
Für jede Probe wurde eine Menge von nie-getrockneter südlicher Weichholz-Kraft-(SSK)-Pulpe beigestellt. Die Fasern hatten einen Feuchtigkeitsgehalt von 62,4 % (Äquivalent einer 37,6 %- Konsistenz). Eine Aufschlämmung wurde durch Zusetzen der Fasern einer Lösung gebildet, welche eine ausgewählte Menge von 50 % wässeriger Glutaraldehyd-Lösung, 30 % (bezogen auf das Gewicht des Glutaraldehyds) Zinknitrat-Hexahydrat, entmineralisiertes Wasser und eine ausreichende Menge von 1 N HCl enthält, um den Aufschlämmungs-pH-Wert auf 3,7 zu vermindern. Die Fasern wurden für einen Zeitraum von 20 Minuten in der Aufschlämmung getränkt und dann auf eine Faserkonsistenz von 34 % bis 35 % durch Zentrifugieren entwässert. Als nächstes wurden die entwässerten Fasern bis zu einer Faserkonsistenz von 55 % bis 56 % mit einem Durchlüftungstrockner, welcher Raumtemperatur-Luft verwendet, luftgetrocknet. Die luftgetrockneten Fasern wurden unter Verwendung einer dreistufigen Fluffing-Vorrichtung, wie sie im US-Patent Nr. 3,987,968 beschrieben ist, defibriert. Die defibrierten Fasern wurden auf Paletten angeordnet und bei 145º C in einem im wesentlichen statischen Trocknungsofen während eines Zeitraumes von 45 Minuten härten gelassen. Vernetzen wurde während der Verweilperiode im Ofen abgeschlossen. Die vernetzten, individualisierten Fasern wurden auf einem Maschengitter angeordnet und mit 20º C-Wasser gewaschen, mit einer 1 %-Konsistenz während einer (eine) Stunde in 60º C-Wasser getränkt, gesiebt, mit 20ºC-Wasser ein zweites Mal gewaschen, auf 60 % Faserkonsistenz zentrifugiert, in einem Dreistufen-Fluffing-Gerät, wie zuvor beschrieben, defibriert, und vollständig in einem statischen Trocknungsofen bei 105º C vier (4) Stunden lang getrocknet. Die getrockneten Fasern wurden im Luftstrom aufgebracht, um absorbierende Kissen zu bilden. Die Kissen wurden mit einer hydraulischen Presse zu einer Dichte von 0,10 g/cm³ komprimiert. Die Kissen wurden auf ihre Absorptionsfähigkeit, Elastizität und Menge von reagiertem Glutaraldehyd entsprechend den hierin definierten Verfahren getestet. Umgesetzter Glutaraldehyd wird in Mol.%, berechnet auf einer Trockenfaser-Cellulose-Anhydroglucose- Basis angegeben. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 gebracht. TABELLE 1 Probe Glutaraldehyd (Mol.%) zugesetzt/angesprochen Tropfkapazität 8 ml/s (g/g) Naßkomprimierbarkeit (cc/g) (c) = 70.31 kg/m² Rückprall * von einer getrennten Probe von Fasern genommen N/A = nicht verfügbar

BEISPIEL 2

Die individualisierten, vernetzten Fasern von Beispiel 1 wurden zu trockengeschichteten absorbierenden Kissen mit einer Trockenfaserdichte von 0,20 g/cm³geformt. Die Kissen wurden während der Ausführung des Tropfkapazitätsverfahrens unter ungespannten Bedingungen nach dem Naßwerden mit synthetischem Urin expandieren gelassen. Die Kissen wurden daraufhin auf Absorptionselastizität und strukturelle Integrität gemäß dem zuvor hervorgehobenen Naßkomprimierbarkeitsverfahren getestet. Die Resultate sind in Tabelle II aufgelistet. Tropfkapazität und Naßkomprimierbarkeit stiegen signifikant bei 0,50 Mol.-% Glutaraldehyd an. TABELLE 2 Probe # Tropf-Kapazität 8 ml/s (g/g) Naß-Komprimierbarkeit (cm³/g) (c) = 70.31 kg/m² Rückprall. * Von einer separaten Fasernprobe genommen.

BEISPIEL 3

Der Zweck dieses Beispiels ist es zu zeigen, daß niedrige Pegel von extrahierbarem Vernetzungsmittel durch Unterwerfen der Fasern Bleichfolge-Schritten im Anschluß an das Vernetzen erhalten werden können. Der Pegel von extrahierbarem Vernetzungsmittel wurde durch Tränken einer Probe der Fasern in entionisiertem 40ºC-Wasser bei 2,5 % Konsistenz während einer (1) Stunde bestimmt. Das durch das Wasser extrahierte Glutaraldehyd wurde mit HPLC gemessen und als extrahierbares Glutaraldehyd basierend auf Trockenfasergewicht bezeichnet. Die Fasern wurden durch ein Trockenvernetzungsverfahren vernetzt.
Südliche Weichholz-Kraft-Pulpe (SSK) wurde bereitgestellt. Die Pulpefasern wurden teilweise durch die folgenden Bleichfolgeschritte gebleicht: Chlorierung (C) - 3-4 %-Konsistenz-Aufschlämmung behandelt mit 5 % verfügbarem Chlor (av. Cl) bei einem pH-Wert von 2,5 und 38º C während 30 Minuten; Laugen-Extraktion - 12%- Konsistenz-Aufschlämmung behandelt mit 1,4 g/l Na0H bei 74ºC während 60 Minuten; und Hypochlorit-Behandlung (H) - 12 % -Konsistenz-Aufschlämmung, behandelt mit ausreichend Natrium- Hypochlorit bei 11-11,5 pH zwischen 38º C und 60º C während 60 Minuten, um eine 60-65-Elrepho-Helligkeit und eine 1,55-1,65 x 10&supmin;² Pa.s.-Viskosität zu ergeben. Die teilweise gebleichten Fasern wurden zu individualisierten, vernetzten Fasern unter Verwendung von Glutaraldehyd als Vernetzungsmittel in Übereinstimmung mit dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren verarbeitet. Die Fasern behielten 2,29 Mol.% Glutaraldehyd, berechnet auf einer molaren Trockenfaser-cellulosehältigen Anhydroglucosebasis. Typischerweise haben solche Fasern extrahierbare Glutaraldehydpegel von 1000 ppm (0,1 %).
Bleichung der teilweise gebleichten, individualisierten Fasern wurde daraufhin fortgesetzt und mit einer Chlordioxid (D)-, Extraktion (E)- und Natrium-Hypochlorit (H)-Sequenz (DEH) vervollständigt. Im Chlordioxidschritt (D) wurden individualisierte, vernetzte Fasern in einer 10 %-Konsistenz-wässerigen Aufschlämmung, welche ebenso eine ausreichende Menge von Natrium-Chlorit enthielt, um 2 % verfügbares Chlor, bezogen auf ein Trockenfasergewicht, zu ergeben, getränkt. Nach Mischen wurde der pH-Wert der Aufschlämmung auf pH 2,5 durch Zusetzen von HCl reduziert und daraufhin durch Zusetzen von NaOH auf pH 4,4 angehoben. Die Pulpeaufschlämmung wurde daraufhin 2,5 Stunden lang in einem 70º C Ofen angeordnet, gesiebt, mit Wasser zu neutralem pH geschwemmt und bis auf 61,4 % Konsistenz zentrifugiert.
Im Extraktionsschritt wurde eine 10 %-Konsistenz-wässerige Aufschlämmung der entwässerten Fasern mit 0,33g NaOH/Liter Wasser während 1,5 Stunden bei 40º C behandelt. Die Fasern wurden daraufhin gesiebt, mit Wasser zu neutralem pH geschwemmt und bis auf 62,4 % Konsistenz zentrifugiert.
Schließlich wurde für den Natrium-Hypochlorit-Schritt (H) eine 10 %-Konsistenz-Aufschlämmung der Fasern, welche genügend Natrium-Hypochlorit enthielt, um 1,5 % verfügbares Chlor, bezogen auf ein Trockenfasergewicht, zu ergeben, vorbereitet. Die Aufschlämmung wurde gemischt und in einem 50º C-Ofen eine Stunde lang erhitzt. Die Fasern wurden daraufhin gesiebt, auf pH 5,0 geschwemmt und bis auf 62,4 % Konsistenz zentrifugiert. Die entwässerten Fasern wurden luftgetrocknet, geflockt und in einem 105º C-Ofen eine (1) Stunde lang komplett getrocknet. Der Pegel von extrahierbarem Glutaraldehyd der vollständig gebleichten, individualisierten, vernetzten Fasern war 25 ppm (0,0025 %). Dies ist hinreichend unterhalb des Maximalpegels von extrahierbarem Glutaraldehyd, von welchem angenommen wird, daß er für Anwendungen annehmbar ist, bei welchen die Fasern in Nähe der menschlichen Haut verwendet werden.
Ebenso ist herausgefunden worden, daß aus den Fasern, welche teilweise gebleicht, vernetzt und daraufhin vollständig gebleicht worden waren, hergestellte Kissen unerwartet höheren Fluidretentionswert und Sauggeschwindigkeit und mindestens äquivalente Tropfkapazität und Naßelastizität wie individualisierte Fasern haben, welche im Anschluß auf volle Bleichung vernetzt worden sind. Als ein Resultat des höheren Wasserretentionswertes jedoch waren die Fasern, welche in der Mitte der Bleichfolge vernetzt worden sind, in einem trockenen Zustand komprimierbarer.
Im wesentlichen äquivalente Resultate wurden erzielt, als ein Peroxid-Bleichschritt (P) für den abschließenden Hypochlorit- Schritt (H) substituiert worden ist. Im P-Schritt wurde eine 10 %-Konsistenz-Aufschlämmung mit 0,5 % Hydrogenperoxid, bezogen auf Fasergewicht, bei 11-11,5 pH und 80º C während 90 Minuten behandelt.

BEISPIEL 4

Dieses Beispiel zeigt den Effekt von Mischen einer organischen Säure mit einem anorganischen Salzkatalysator auf dem Pegel von Vervollständigung der Vernetzungsreaktion. Die Fasern wurden durch ein Trockenvernetzungsverfahren vernetzt.
Eine erste Probe von individualisierten, vernetzten Fasern wurde, wie in Beispiel 1 beschrieben, vorbereitet, bei welcher 4 Mol.-% Glutaraldehyd nach dem Entwässern zurückgehalten wurden. Analytische Messungen der Fasern nach dem Vernetzen gaben an, daß der auf die Fasern angesprochene Pegel Glutaraldehyd 1.58 Mol.% war, entsprechend einem Prozentsatz einer Reaktionsvervollständigung von 37 %.
Eine zweite Probe von individualisierten, vernetzten Fasern wurde auf die gleiche Art wie die in diesem Beispiel beschriebene erste Probe vorbereitet, mit Ausnahme, daß zusätzlich zum Zinknitrat-Katalysator eine Menge von Citronensäure, äquvivalent zu 10 Gew.-% des Glutaraldehyds, gemischt mit dem Zinknitrat in der Pulpeaufschlämmung als ein zusätzlicher Katalysator vorlag. Nach dem Vernetzen gaben analytische Messungen der Fasern an, daß der Pegel von auf die Fasern angesprochenem Glutaraldehyd 2,45 Mol.-%, korrespondierend einem Prozentsatz von Reaktionsvervollständigung von 61 %, (Molarbasis) ein 55.1 % Anstieg in Reaktionsvervollständigung bezogen auf die ungemischte Zinknitrat-Katalysator-Probe, war.

BEISPIEL 5

Dieses Beispiel offenbart den Gebrauch von geringen Pegeln von Glyoxylsäure, einem Dialdehydsäure-Analoga mit einer Aldehydgruppe in einem Trockenvernetzungsprozeß, wie in Beispiel 1 beschrieben.
Eine faserige Aufschlämmung von niemals getrockneter SSK, welche eine ausreichende Menge von Glyoxylsäure, um eine mit den zellulosehältigen Fasern angesprochene angestrebte 1,2 %-ige Glyoxylsäure auf einer molaren Cellulose-Anhydroglucosebasis zu ergeben, und einen Zink-Nitrat-Hexahydrat-Katalysator enhielt, wurde vorbereitet. Die zentrifugierten Fasern hatten eine Faserkonsistenz von 38 % und enthielten 1,06 Gew.-% Glyoxylsäure auf einer Trockenfaserbasis. Das Verhältnis von Katalysator zu Vernetzungsmittel war 0,30. Der pH-Wert der Aufschlämmung beim Beginn der Vernetzung war 2,16. Die Fasern wurden individualisiert und gemäß den in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren vernetzt.
Eine zweite Probe 0,53 Gew.-% Glyoxylsäure, basierend auf einer Trockenfasergewichtsbasis, wurde den Fasern zugesetzt, um einen gewünschten Pegel von mit den Fasern angesprochener Glyoxylsäure von 0,6 Mol.-%, berechnet auf einer molaren Cellulose-Anhydroglucosebasis zu ergeben. Die individualisierten, vernetzten Fasern wurden ansonsten in Übereinstimmung mit der unmittelbar zuvor beschriebenen Probe vorbereitet, mit Ausnahme, daß der Aufschlämmungs- pH-Wert beim Beginn der Vernetzung 2,35 war.
Absorbierende Strukturen von 0.1 g/cm³ und 0.2 g/cm³ Dichten wurden aus den individualisierten, vernetzten Fasern, wie in Beispiel 2 beschrieben, hergestellt. Die Tropfkapazitäten, die Naßkomprimierbarkeiten bei 70.31 kg/m², 773.38 kg/m² und 70.31 kg/m² und das Saugen der Kissen waren siginifikant größer als für absorbierende Strukturen ähnlicher Dichte, welche aus konventionellen, unvernetzten Fasern hergestellt worden sind.

BEISPIEL 6

Dieses Beispiel offenbart ein Verfahren zum Herstellen individualisierter, vernetzter Fasern durch ein Härtungsvernetzungsverfahren in nicht-wässeriger Lösung, bei welchem die Fasern in einemim wesentlichen ungequollenen, kollabierten Zustand vernetzt werden.
Niemals getrocknete, gebleichte SSK-Fasern werden beigestellt und auf eine Fasergewichtskonsistenz von 67 % getrocknet. Die Fasern werden mechanisch unter Verwendung einer dreistufigen Fluffing-Vorrichtung, wie im U.S.Patent Nr.3,987,968 beschrieben, defibriert. Die defibrierten Fasern werden daraufhin vier (4) Stunden hindurch zur Vollständigkeit bei 105ºC getrocknet. Die getrockneten Fasern werden dann in einer 10%-Konstistenz- Aufschlämmung von Fasern und Vernetzungslösung eingebracht, wobei die Vernetzungslösung zwischen 0.5 Gew.-% und 6 Gew.-% 50%-ige Glutaraldehydlösung, eine zusätzliche Menge von Wasser zwischen 1.5 Gew.-% und 13 Gew.-%, zwischen 0.3 Gew.-% und 3.0 Gew.-% Säure-Katalysator (HCl oder H&sub2;SO&sub4;) und einen Essigsäure-Ausgleich enthält. Die Fasern werden in der Vernetzungslösung für einen Zeitraum zwischen 0.5 Stunden und 6 Stunden bei einer Temperatur von 25ºC gehalten, während welcher Zeit die Hauptintrafaser-Vernetzungsbindungen ausgebildet werden. Die Fasern werden daraufhin mit kaltem Wasser gewaschen und zu einer Faserkonsistenz zwischen 60 Gew.-% und 65 Gew.-% zentrifugiert, mit einer dreistufigen Fluffing-Vorrichtung defibriert und bei 105ºC vier Stunden lang getrocknet. Solche Fasern werden im allgemeinen zwischen 0.5 Mol-% und 3.5 Mol.-% Vernetzungsmittel, berechnet auf einer molaren Celluloseanhydroglukosebasis, darin angesprochen enthalten. Die getrockneten Fasern können im Luftstrom aufgebracht werden, um absorbierende Strukturen zu formen, mit einer hydraulischen Presse zu einer Dichte von 0.10 g/cm³ oder 0.20 g/cm³ ähnlich den in den Beispielen 1 und 2 geformten Kissen oder zu einer anderen wie gewünschten Dichte, komprimiert werden.

BEISPIEL 7

Dieses Beispiel offenbart ein Verfahren zum Herstellen individualisierter, vernetzter Fasern durch ein Härtungs-Vernetzungsverfahren in nicht-wässeriger Lösung, bei welchem die Fasern in einem teilweise, aber nicht komplett gequollenen Zustand vernetzt werden.
Das angeschlossene Verfahren ist identisch mit jenem, welches in Beispiel 6 beschrieben worden ist, mit Ausnahme, daß niemals getrocknete SSK-Fasern anfänglich zu einer 50 bis 55 Gew.-% Faserkonsistenz vor Defibrierung getrocknet werden und die defibrierten Fasern als ein Resultat solcher Defibrierung auf einen Feuchtigkeitsgehalt zwischen 18 Gew.-% und 30 Gew.-% und, falls erforderlich, in einem zusätzlichen Trocknungsschritt getrocknet werden. Die Fasern, welche eine teilweise gequollene Konfiguration haben, werden dann, wie in Beispiel 6 beschrieben, vernetzt, gewaschen, zentrifugiert, defibriert und getrocknet. Im Vergleich zu den vernetzten Fasern von Beispiel 6 haben die teilweise gequollenen vernetzten Fasern dieses Beispiels mit im wesentlichen äquivalenten Glutaraldehydpegeln höheren WRV und ergeben absorbierende Strukturen mit höherer Tropfkapazität und Naßkomprimierbarkeit.

BEISPIEL 8

Dieses Beispiel offenbart ein Verfahren zum Herstellen individualisierter, vernetzter Fasern durch ein Vernetzungsverfahren in nicht-wässeriger Lösung, bei welchem die Fasern vor dem Vernetzen in einer im wesentlichen nicht-wässerigen Vernetzungslösung in einer Glutaraldehyd enthaltenden wässerigen Lösung mit hoher Konzentration vorgeweicht werden.
Niemals getrocknete SSK-Fasern werden durch die im US-Patent Nr.3,987,968 beschriebene Defibrierungsvorrichtung mechanisch separiert und in einer wässerigen Lösung, welche 50 Gew.-% Glutaraldehyd und 50 Gew.-% Wasser enthält, während eines Zeitraumes zwischen 2 Minuten und 30 Minuten vorgeweicht. Die Fasern werden daraufhin mechanisch gepreßt, um teilweise gequollene Glutaraldehyd-imprägnierte Fasern zu ergeben. Die Fasern werden dann, wie in Beispiel 6 beschrieben, in Anwesenheit eines Katalysators vernetzt, gewaschen, zentrifugiert, defibriert und getrocknet. Im Bezug zu vernetzten Fasern der Beispiele 6 oder 7 mit äquivalenten Pegeln von Vernetzung ergeben die Fasern des vorliegenden Beispiels absorbierende Strukturen mit höheren Tropfkapazitäten und Naßkomprimierbarkeiten.

BEISPIEL 9

Individualisierte, vernetzte Fasern wurden entsprechend dem in Beispiel 7 beschriebenen Verfahren vorbereitet. Die Vernetzungslösungen enthielten; 2 % Glutaraldehyd, 1,29 % H&sub2;SO&sub4;, 3 % Wasser, Ausgleich-Essigsäure für Proben 1 und 2; und 0,5 Glutaraldehyd, 0,6 % H&sub2;SO&sub4;, 1,2 % Wasser, Ausgleich-Essigsäure für die Proben 3 und 4. Der Feuchtigkeitsgehalt der in die Vernetzungslösung gehenden Fasern war 30 % für die Proben 1 und 2 und 18 % für die Proben 3 und 4. Glutaraldehyd sprach an, um mit der Faser Vernetzungsbindungen auszubilden. WRV, Tropfkapazität und Naßkomprimierbarkeit bei Rückprall 70.31 kg/m² wurden gemessen und sind untenstehend in Tabelle 3 aufgelistet. TABELLE 3 Probe # Faser Feuchtigkeitsgehalt (%) Glutaraldehyd angesprochen (Mol.-%) Dichte (g/cm³) Tropf 8 ml/s (g/g) Naßkomprimierbarkeit (cm³/g) 70.31 kg/m² Rückprall 25 (N/A) - nicht verfügbar.

BEISPIEL 10

Der Zweck dieses Beispiels ist es, ein Verfahren zum Herstellen von naßgeschichteten Blättern, welche individualisierte, vernetzte Fasern enthalten, zu veranschaulichen.
Eine Aufschlämmung mit 0.55 % Konsistenz einer Mischung von Fasern, welche 90 % individualisierte, vernetzte Fasern, welche entsprechend dem im Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestellt worden sind, und 10 % konventionelle, unvernetzte Fasern mit einem Freiheitsgrad von weniger als 100 CSF enthält, wurde in geflockten, geklumpten Fasern auf einem konventionellen formenden 84-Mesh-Fourdrinier-Sieb abgelegt. Die papierherstellende Strömungsgeschwindigkeit aus der Headbox war 430 kg/min. Unmittelbar nach dem Ablegen wurde eine Folge von fünf Güssen von Wasser mit in der Folge abnehmenden Strömungsgeschwindigkeiten auf die Fasern gerichtet. Die fünf Wasserströme ergaben ein kumulatives Strömungsverhältnis von 85 kg Wasser/pro kg Trocken-(b.d.)-faser. Die Güsse wurden alle innerhalb einer annähernd 1 Meter langen Zone parallel zur Fortbewegungsrichtung des formgebenden Siebs beabstandet. Jeder Wasserstrom wurde durch eine lineare Reihe kreisförmiger ID-Öffnungen, welche 1/2" (12.7 mm) beabstandet waren und sich über die Breite des formgebenden Gitters erstreckten, ausgegossen. Der annähernde Prozentsatz des Stromes, basierend auf der Gesamtströmungsrate und Geschwindigkeit des Stromes durch die Öffnungen für jeden der Güsse war wie folgt; Guß 1 - 37 % des Gesamtstromes, 170 m/min.; Guß 2 - 36 % des Gesamtstromes, 165 m/min.; Guß 3- 13% des Gesamtstromes 61 m/min., Guß 4-9 % des Gesamtstromes, 41 m/min.; Guß 5-5% des Gesamtstromes, 20 m/min. Unmittelbar nach dem fünften Guß wurden die Fasern durch Behandlung mit einer zylindrischen, mit einem Gitter versehenen Walze, welche auf dem Gebiet als Dandy-Walze bekannt ist, gefestigt. Die Dandy-Walze preßte die Fasern, welche zur Zeit des Verfestigens in einer Form einer Aufschlämmung mit hoher Konsistenz waren, gegen das formgebende Sieb, um die Fasern zu verfestigen, um ein nasses Blatt zu formen. Das Blatt wurde im Aussehen ähnlich konventionellen, faserhältigen Pulpeblättern.

Claims

1. Eine absorbierende Struktur, welche gekennzeichnet ist durch individualisierte, vernetzte Fasern auf Cellulosebasis, welche zwischen 0.5 Mol.-% und 3.5 Mol.-% Vernetzungsmittel, berechnet auf einer molaren Cellulose-Anhydroglucose-Basis, welches mit den genannten Fasern in einer Intrafaser-Vernetzungsbindungsform angesprochen hat, enthalten, bei welcher das genannte Vernetzungsmittel aus C&sub2;-C&sub8;-Dialdehyden, C&sub2;-C&sub8;-Dialdehydsäure-Analoga mit mindestens einer Aldehydgruppe und Oligomeren der genannten Dialdehyde und Dialdehydsäure-Analoga ausgewählt ist, wobei die genannten Fasern, während des Trocknens und Vernetzens in im wesentlichen individueller Form gehalten worden sind die genannten Fasern einen Wasser-Retentions-Wert (WRV) von 25 bis 60 haben und die genannten Fasern die Eigenschaft haben, um die genannte absorbierende Struktur zu befähigen, eine Naßgleichgewichtsdichte geringer als ihre Trockendichte aufzuweisen, wobei die genannte Naßgleichgewichtsdichte auf einem Trockenfasergewicht berechnet ist.

2. Eine absorbierende Struktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Fasern zwischen 0.75 Mol.-% und 2.5 Mol.-% Vernetzungsmittel enthalten.

3. Eine absorbierende Struktur nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Vernetzungsmittel Glutaraldehyd ist.

4. Eine absorbierende Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte WRV zwischen 28 und 50 ist.

5. Eine absorbierende Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Struktur zwischen 10 % und 95 % individualisierte, vernetzte Fasern und zwischen 5 % und 90 % unvernetzte Fasern auf Cellulosebasis umfaßt.

6. Eine absorbierende Struktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Struktur weiters ein Hydrogel-bildendes Material, welches innerhalb der genannten Struktur angeordnet ist, umfaßt.

7. Eine absorbierende Struktur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Hydrogel-bildende Material über mindestens einen Teil der genannten absorbierenden Struktur hin im wesentlichen homogen vermischt ist.

8 Eine absorbierende Struktur nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Hydrogel-bildende Material auf einem Blatt angeordnet ist, wobei das genannte Blatt gegen die genannten Fasern aufgelegt ist.

9. Eine absorbierende Struktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte absorbierende Struktur eine Trockendichte zwischen 0.06 g/cm³ und 0.15 g/cm³ hat und die genannten individualisierten, vernetzten Fasern zwischen 2.0 Mol.-% und 2.5 Mol.-% Vernetzungsmittel enthalten.

10. Eine absorbierende Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte absorbierende Struktur eine Trockendichte von zwischen 0.12 g/cm³ und 0.60 g/cm³ hat, und dadurch, daß die genannten individualisierten, vernetzten Fasern zwischen 0.75 Mol.-% und 1.25 Mol. Vernetzungsmittel enthalten.

11. Ein wegwerfbarer, absorbierender Artikel mit einem Deckblatt, einem Rückenblatt, welches mit dem genannten Deckblatt verbunden ist, und einer absorbierenden Struktur, welche zwischen dem genannten Deckblatt und dem genannten Rückenblatt angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte, absorbierende Struktur mit irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche in Übereinstimmung ist.