DE60223026T2 - Vernetzte pulpe und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

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    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
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    • D21C9/005—Modification of pulp properties by chemical means; preparation of dewatered pulp, e.g. in sheet or bulk form, containing special additives organic compounds
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Description

  • Diese Erfindung betrifft vernetzte Zellstoffblätter mit geringen Gehalten an Knoten und Verhärtungen und hervorragenden Absorptions- und Naßelastizitätseigenschaften. Insbesondere betrifft diese Erfindung die Vernetzung von Zellstofffasern in Blattform und ein Verfahren zur Herstellung vernetzter Zellstoffblätter mit Leistungseigenschaften, die denjenigen gleichwertig oder überlegen sind, die aus Fasern bestehen, die in Flaumform oder individualisierter Faserform vernetzt sind.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Innerhalb des Spezialpapiermarktes besteht ein wachsender Bedarf nach Zellstoffen mit hoher Porosität, hohem Volumen und hoher Absorptionsfähigkeit mit überlegener Naßelastizität. Die Filter-, Handtuch- und Tücherindustrien erfordern ein Blatt- oder Rollenprodukt mit guter Porosität, Absorptionsfähigkeit und Volumen, das in der Lage ist, diese Eigenschaften beizubehalten, selbst wenn es naßgepreßt wird. Ein wünschenswertes Blattprodukt sollte auch eine Durchlässigkeit und/oder Absorptionsfähigkeit besitzen, die es ermöglicht, daß Gas oder Flüssigkeit leicht hindurchgeht.
  • Zellstoffe sind Celluloseprodukte, die aus Cellulosefasern bestehen, die ihrerseits aus individuellen Celluloseketten bestehen. Üblicherweise werden Cellulosefasern in individualisierter Form vernetzt, um Strukturen, die die vernetzten Cellulosefasern enthalten vorteilhafte Eigenschaften zu verleihen, wie etwa erhöhte Absorptionsfähigkeit, Volumen und Elastizität.
  • I. CHEMIKALIEN ALS VERNETZUNGSMITTEL
  • Vernetzte Cellulosefasern und Verfahren zu deren Herstellung sind in breitem Umfang bekannt. Übliche Cellulose-Vernetzungmittel schließen Formaldehyd-Additionsprodukte auf Aldehyd- und Harnstoff-Basis ein. Siehe zum Beispiel U.S. Pat. Nrn. 3,224,926 ; 3,241,533 ; 3,932,209 ; 4,035,147 ; und 3,756,913 . Weil diese üblicherweise verwendeten Vernetzungsmittel, wie etwa DMDHEU (Dimethyloldihydroxyethylenharnstoff) oder NMA (N-Methylolacrylamid), zu Formaldehyd-Freisetzung führen können, ist ihre Anwendbarkeit auf Absorptionsprodukte, die mit der menschlichen Haut in Kontakt kommen (z. B. Windeln), durch Sicherheitsbedenken geschränkt gewesen. Von diesen Vernetzungsmitteln ist bekannt, daß sie Irritation der menschlichen Haut verursachen. Überdies ist Formaldehyd, das in mit Formaldehyd vernetzten Produkten fortbesteht, eine bekannte Gesundheitsgefahr und ist von der EPA als ein Carcinogen aufgelistet worden. Um Formaldehyd-Freisetzung zu vermeiden, sind Carbonsäuren für die Vernetzung verwendet worden. Die europäische Patentanmeldung EP 440,472 offenbart zum Beispiel die Verwendung von solchen Carbonsäuren wie Zitronensäure als Vernetzungsmittel für Holzzellstoff.
  • Zur Vernetzung von Zellstofffasern sind weitere Polycarbonsäuren, d. h. C2-C9-Polycarbonsäuren, spezifisch 1,2,3,4-Butantetracarbonsäure (BCTA) oder eine 1,2,3-Propantricarbonsäure, vorzugsweise Zitronensäure, in EP 427,317 und U.S.-Patenten Nrn. 5,183,707 und 5,190,563 beschrieben. U.S.-Patent Nr. 5,225,047 beschreibt das Aufbringen eines Debondingmittels und eines Vernetzungsmittels aus Polycarbonsäure, insbesondere BCTA, auf aufgeschlämmte oder glattgelegte Cellulosefasern. Im Gegensatz zu Zitronensäure wird 1,2,3,4-Butantetracarbonsäure als zu teuer zur Verwendung in einem kommerziellen Maßstab angesehen.
  • Vernetzung mit Polyacrylsäuren ist in U.S.-Patent Nr. 5,549,791 und WO 95/34710 offenbart. Darin beschrieben ist die Verwendung eines Copolymers aus Acrylsäure und Maleinsäure, wobei die Acrylsäure-Monomereinheit überwiegt.
  • Allgemein bezieht sich „Aushärtung" auf die Bildung kovalenter Bindungen (d. h. Vernetzungsbildung) zwischen dem Vernetzungsmittel und der Faser. U.S.-Patent Nr. 5,755,828 offenbart die Verwendung sowohl eines Vernetzungsmittels als auch einer Polycarbonsäure unter Teilaushärtungsbedingungen, um vernetzte Cellulosefasern mit freien abstehenden Carbonsäuregruppen zu liefern. Die freien Carbonsäuregruppen verbessern die Zugeigenschaften der resultierenden Faserstrukturen. Die Vernetzungsmittel schließen Harnstoff-Derivate und Maleinsäureanhydrid ein. Die Polycarbonsäuren schließen z. B. Acrylsäure-Polymere und Polymaleinsäure ein. Wichtig ist, daß das Vernetzungsmittel in U.S.-Patent Nr. 5,755,828 eine Aushärtungstemperatur von z. B. etwa 165°C besitzt. Die Aushärtungstemperatur muß unterhalb der Aushärtungstemperatur der Polycarbonsäuren liegen, so daß, durch nur Teilaushärtung, nicht-vernetzte abstehende Carbonsäuregruppen bereitgestellt werden. Der behandelte Zellstoff wird defibriert und flashgetrocknet in der geeigneten Zeit und bei der geeigneten Temperatur für die Aushärtung.
  • Intrafaservernetzung und Interfaservernetzung haben unterschiedliche Anwendungen. WO 98/30387 beschreibt die Veresterung und Vernetzung von cellulosischen Baumwollfasern oder Papier mit Maleinsäure-Polymeren für Knitterbeständigkeit und Naßfestigkeit. Diese Eigenschaften werden durch Interfaservernetzung verliehen. Interfaservernetzung von Cellulosefasern unter Verwendung von Homopolymeren von Maleinsäure und Terpolymeren von Maleinsäure, Acrylsäure und Vinylalkohol wird beschrieben von Y. Xu, et al., im Journal of the Technical Association of the Pulp and Paper Industry, TAPPI JOURNAL 81(11): 159–164 (1998). Zitronensäure hat sich jedoch als unbefriedigend für Interfaservernetzung erwiesen. Das Versagen von Zitronensäure und der Erfolg von Polymaleinsäure bei Interfaservernetzung zeigt, daß jede Klasse von polymeren Carbonsäuren einzigartig ist, und das Potential einer Verbindung oder eines Polymers, wertvolle Attribute mit kommerziellem Nutzen zu liefern, kann nicht vorhergesagt werden. In U.S.-Patent Nr. 5,427,587 werden maleinsäurehaltige Polymere in ähnlicher Weise verwendet, um Cellulosesubstrate zu verstärken. Statt Intrafaservernetzung involviert dieses Verfahren Interfaserestervernetzung zwischen Cellulosemolekülen. Obgleich Polymere verwendet worden sind, um Cellulosematerial durch Interfaservernetzung zu verstärken, verringert Interfaservernetzung im allgemeinen die Absorptionsfähigkeit.
  • Ein weiteres Material, das als ein Interfaservernetzungsmittel für Naßfestigkeitsanwendungen wirkt, aber schlechte Leistung als ein Material zur Verbesserung der Absorptionsfähigkeit über Intrafaservernetzung zeigt, ist eine aromatische Polycarbonsäure, wie etwa Ethylenglykol-bis(anhydrotrimellitat)-Harz, beschrieben in WO 98/13545 .
  • Ein Material, von dem bekannt ist, daß es in beiden Anwendungen funktioniert (d. h. sowohl Interfaservernetzung zur Verbesserung der Naßfestigkeit als auch Intrafaservernetzung für Strukturen mit verbesserter Absorption und hohem Volumen), ist 1,2,3,4-Butantetracarbonsäure. Wie oben erwähnt, ist sie jedoch gegenwärtig zu teuer, um kommerziell eingesetzt zu werden.
  • Andere Zellstoffe, die für absorbierende Produkte verwendet werden, schlossen flashgetrocknete Produkte wie diejenigen ein, die in U.S.-Patent Nr. 5,695,486 beschrieben sind. Das Patent offenbart eine Faserbahn aus Cellulose- und Celluloseacetatfasern, behandelt mit einem chemischen Lösemittel und wärmegehärtet, um die Fasern zu binden. Auf diese Weise behandelter Zellstoff hat einen hohen Gehalt an Knoten und ihm fehlt die Lösemittelelastizität und Absorptionsfähigkeit eines vernetzten Zellstoffes.
  • Flashtrocknung ist unbehinderte Trocknung von Zellstoffen in einem heißen Luftstrom. Flashtrocknung und andere mechanische Behandlungen, die mit Flashtrocknung zusammenhängen, können zur Erzeugung von Feinteilen führen. Feinteile sind verkürzte Fasern, z. B. kürzer als 0,2 mm, die häufig Staubbildung verursachen werden, wenn das vernetzte Produkt verwendet wird.
  • II. VERFAHREN ZUR VERNETZUNG VON CELLULOSEFASERN
  • Es gibt allgemein zwei unterschiedliche Arten von Verfahren, die bei der Behandlung und Vernetzung von Zellstoffen für verschiedene Anwendungen involviert sind. In einem Ansatz werden Fasern mit einem Vernetzungsmittel in individualisierter Faserform vernetzt, um Intrafaservernetzung zu fördern. Ein anderer Ansatz involviert Interfaserverknüpfung in Blatt-, Platten- oder Kissenform.
  • U.S.-Patent Nr. 5,998,511 offenbart Verfahren (und daraus gewonnene Produkte), in denen die Fasern mit Polycarbonsäuren in individualisierter Faserform vernetzt werden. Nach Aufbringen der Vernetzungschemikalie wird das Cellulosematerial unter Verwendung verschiedener Reibvorrichtungen defibriert, so daß es vor der Aushärtung bei erhöhter Temperatur (160–200°C für variierende Zeiträume) in im wesentlichen individualisierter Faserform vorliegt, um die Vernetzung der Chemikalie und der Cellulosefasern über Intrafaserbindungen statt Interfaserbindungen zu fördern.
  • Dieser mechanische Prozeß hat seine Vorteile. In Spezialpapieranwendungen sind „Verhärtungen" harte Faserbündel, die nicht leicht auseinandergehen, selbst wenn sie in Naßlegungsvorgängen aufgeschlämmt werden. Dieses Verfahren fördert, zusätzlich zur Förderung individualisierter Fasern, die Interfaserbindung während des anschließenden Aushärtungsschrittes minimieren (was zu unerwünschten „Verhärtungen" aus den herkömmlichen Papierzellstoffen, die in dieser Technologie verwendet werden, führt), auch ein Kräuseln und Verdrehen der Fasern, was sie, wenn sie vernetzt sind, versteift, und dadurch zu offeneren absorbierenden Strukturen führt, die einem Naßkollaps widerstehen, und zu verbesserter Leistung führt (z. B. in Absorptionsanwendungen und Anwendungen mit hoher Porosität).
  • Selbst jedoch wenn sie vor der Vernetzung gut defibriert werden, sind in Spezialpapieranwendungen im Endprodukt nach dem Vermischen mit Standard- Papierzellstoffen, um Porosität und Volumen hinzuzufügen, „Verhärtungen" zu finden. Wenn „Verhärtungen" in dieser Form vernetzt werden, werden sie nicht auseinandergehen.
  • Trotz der Vorteile, die durch den Vernetzungsansatz in individualisierter Form geboten werden, erfordern viele Produktanwendungen (z. B. insbesondere in naßgelegten Spezialfaseranwendungen), daß unerwünschte „Verhärtungen" und „Knoten" so weit wie möglich minimiert werden. Knoten unterscheiden sich von „Verhärtungen" insofern, als sie Faserklumpen sind, die in einem trockengelegten System im allgemeinen nicht auseinandergehen werden, aber sich in einem naßgelegten System dispergieren werden. Daher besteht eine Notwendigkeit im Stand der Technik, unerwünschte „Verhärtungen" und „Knoten" weiter zu minimieren.
  • Interfaservernetzung in Blatt-, Platten- oder Kissenform hat andererseits auch seinen Platz. Zusätzlich zu ihren niedrigen Verarbeitungskosten beschreibt die PCT-Patentanmeldung WO 98/30387 die Veresterung und Interfaservernetzung von Papierzellstoff mit Polycarbonsäure-Mischungen, um die Naßfestigkeit zu verbessern. Interfaservernetzung, um Papierzellstoffen Naßfestigkeit zu verleihen, unter Verwendung von Polycarbonsäuren ist auch von Y. Yu, et al., (Tappi Journal, 81(11), 159 (1998)), und in PCT-Patentanmeldung WO 98/13545 beschrieben worden, wo aromatische Polycarbonsäuren verwendet wurden.
  • Ein weiteres Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung vernetzter Cellulosefasern in Blattform mit Interfaservernetzung ist US-B-6264791 , das ein polymeres Carbonsäure-Vernetzungsmittel verwendet.
  • Interfaservernetzung in Blatt-, Platten- oder Kissenform erzeugt normalerweise sehr große Mengen an „Knoten" und „Verhärtungen". Daher wäre die Vernetzung einer Cellulosestruktur in Blattform antithetisch oder entgegengesetzt zum gewünschten Ergebnis, und man würde tatsachlich erwarten, daß sie das Potential für „Verhärtungen" und „Knoten" maximiert, was zu schlechter Leistung in den gewünschten Anwendungen führt.
  • Demgemäß besteht ein Bedürfnis nach einem verbesserten Vernetzungsverfahren, das vernetzte Fasern erzeugt, die überlegenere Naßfestigkeit und weniger „Knoten" und „Verhärtungen" als das gegenwärtige individualisierte Vernetzungsverfahren bieten. Die vorliegende Erfindung versucht, die Bedürfnisse zu erfüllen, und stellt weitere verwandte Vorteile bereit.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • In einem Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung vernetzter Cellulosefasern in Blattform zur Verfügung, wobei das Verfahren die Schritte von Anspruch 1 umfaßt.
  • In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung chemisch vernetzte Cellulosefasern zur Verfügung, die merzerisierte Cellulosefasern in Blattform umfassen. In einer Ausführungsform ist das polymere Carbonsäurevernetzungsmittel ein Acrylsäure-Polymer und in einer anderen Ausführungsform ist das polymere Carbonsäure-Vernetzungsmittel ein Maleinsäure-Polymer. In noch einer weiteren Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung vernetzte Cellulosefasern zur Verfügung, die merzerisierte Cellulosefasern in Blattform umfassen, vernetzt mit einem Gemisch aus polymeren Carbonsäure-Vernetzungsmitteln und einem zweiten Vernetzungsmittel, vorzugsweise Zitronensäure (eine Polycarbonsäure).
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine gemischte Cellulosezusammensetzung mit hohem Volumen zur Verfügung, die einen geringeren Anteil an merzerisierten Cellulosefaser mit hoher Reinheit, die mit einer polymeren Carbonsäure vernetzt worden sind, und einen Hauptanteil an nicht-vernetzten Cellulosefasern, wie etwa Standard-Zellstoff in Papierqualität, umfaßt.
  • In noch einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung individualisierte, chemisch vernetzte Cellulosefasern zur Verfügung, die merzerisierte individualisierte Cellulosefasern mit hoher Reinheit umfassen, die mit Carbonsäure-Vernetzungsmitteln vernetzt worden sind.
  • In noch einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung absorbierende Strukturen zur Verfügung, die die blattgelegten, merzerisierten Carbonsäure-vernetzten Fasern dieser Erfindung mit hoher Reinheit enthalten, und absorbierende Konstrukte, die solche Strukturen enthalten.
  • Vorteilhafterweise stellt die Erfindung in wirtschaftlicher Weise vernetzte Fasern mit guten Volumeneigenschaften, guter Porosität und Absorption, geringem Anteil an Feinteilen, geringem Anteil an Verhärtungen und geringem Anteil an Knoten zur Verfügung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung ist direkt auf das Verfahren zur Herstellung chemisch vernetzter Cellulosefasern mit merzerisiertem Zellstoff in Blattform mit Carbonsäure-Vernetzungsmitteln gerichtet. Der merzerisierte Zellstoff ist ein hochreiner Zellstoff. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „hochreinen" Zellstoff auf einen Zellstoff mit wenigstens etwa 95% α-Cellulose-Gehalt.
  • Gemäß einer Ausführungsform haben die merzerisierten Zellstofffasermattenfasern einen α-Cellulose-Gehalt von wenigstens etwa 97 Gew.-% und noch bevorzugter wenigstens etwa 98 Gew.-%.
  • Geeignete gereinigte merzerisierte Zellstoffe würden zum Beispiel Porosanier-J-HP, erhältlich von Rayonier Performance Fibers Division (Jesup, GA), und Buckeye's HPZ-Produkte, erhältlich von Buckeye Technologies (Perry, FL), einschließen. Diese merzerisierten Weichholzzellstoffe haben eine alpha-Cellulose-Reinheit von 95% oder mehr.
  • Die Zellstofffasern können aus einer Weichholzzellstoffquelle mit solchen Ausgangsmaterialien wie verschiedenen Kiefern (Southern Pine, White Pine, Caribbean Pine), Western Hemlock, verschiedenen Fichten (z. B. Sitka-Fichte), Douglas-Tanne oder Mischungen derselben und/oder aus einer Hartholzzellstoffquelle mit solchen Ausgangsmaterialien wie Gummibaum, Ahorn, Eiche, Eukalyptus, Pappel, Buche oder Espe oder Mischungen derselben gewonnen werden.
  • Vernetzungsmittel, die zur Verwendung in der Erfindung geeignet sind, schließen Homopolymere, Copolymere und Terpolymere, allein oder in Kombination, ein, hergestellt mit Maleinsäureanhydrid als dem vorherrschenden Monomer. Molekulargewichte können von etwa 400 bis etwa 100.000 reichen, vorzugsweise von etwa 400 bis etwa 4.000. Die homopolymeren Polymaleinsäuren enthalten die sich wiederholende chemische Maleinsäure-Einheit-[CH(COOH)-CH(COOH)]n-, in der n 4 oder mehr ist, vorzugsweise etwa 4 bis etwa 40. Zusätzlich zu Maleinsäureanhydrid können auch Maleinsäure oder Fumarsäure verwendet werden.
  • Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „polymere Carbonsäure" auf ein Polymer mit mehreren Carbonsäuregruppen, die zur Ausbildung von Esterbindungen mit Cellulose verfügbar sind (d. h. Vernetzungen). Im allgemeinen werden die in der vorliegenden Erfindung brauchbaren polymeren Carbonsäure-Vernetzungsmittel aus Monomeren und/oder Comonomeren hergestellt, die Carbonsäuregruppen oder funktionelle Gruppen, die in Carbonsäuregruppen umgewandelt werden, einschließen. Geeignete Vernetzungsmittel, die brauchbar sind zur Herstellung der vernetzten Agens der vorliegenden Erfindung, schließen Polyacrylsäure-Polymere, Polymaleinsäure-Polymere, Copolymere von Acrylsäure. Copolymere von Maleinsäure und Mischungen derselben ein. Weitere geeignete polymere Carbonsäuren schließen kommerziell erhältliche Polycarbonsäuren ein, wie etwa Polyasparaginsäure, Polyglutaminsäure, Poly(3-hydroxy)buttersäure und Polyitaconsäure. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „Polyacrylsäure-Polymer" auf eine polymerisierte Acrylsäure (d. h. Polyacrylsäure); „Copolymer von Acrylsäure" bezieht sich auf ein Polymer, das aus Acrylsäure und einem geeigneten Comonomer gebildet ist, Copolymere von Acrylsäure und Monoalkyl-substituierte Phosphinate, Phosphonate und Mischungen derselben, mit niedrigem Molekulargewicht; der Begriff „Polymaleinsäure-Polymer" bezieht sich auf polymerisierte Maleinsäure (d. h. Polymaleinsäure) oder Maleinsäureanhydrid; und „Copolymer von Maleinsäure" bezieht sich auf ein Polymer, das aus Maleinsäure (oder aus Maleinsäureanhydrid) und einem geeigneten Comonomer gebildet ist, Copolymere von Maleinsäure und Monoalkyl-substituierte Phosphinate, Phosphonate und Mischungen derselben, mit niedrigem Molekulargeiwcht.
  • Polyacrylsäure-Polymere schließen Polymere ein, die durch Polymerisieren von Acrylsäure, Acrylsäureestern und Mischungen derselben gebildet sind. Polymaleinsäure-Polymere schließen Polymere ein, die durch Polymerisieren von Maleinsäure, Maleinsäureestern, Maleinsäureanhydrid und Mischungen derselben gebildet sind. Repräsentative Polyacryl- und Polymaleinsäure-Polymere sind kommerziell erhältlich von Vinings Industries (Atlanta, GA) und BioLab Inc. (Decatur, GA).
  • Annehmbare Vernetzungsmittel der Erfindung sind Additionspolymere, die aus Malein- und/oder Fumarsäure, oder den Anhydriden derselben, allein oder in Kombination mit einem oder mehreren damit copolymerisierten anderen Monomeren, hergestellt sind, wie etwa Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Itaconsäure, Aconitsäure (und deren Ester), Acrylnitril, Acrylamid, Vinylacetat, Styrol, α-Methylstyrol, Methylvinylketon, Vinylalkohol, Acrolein, Ethylen und Propylen. Polymaleinsäure-Polymere („PMA-Polymere"), die zur vorliegenden Erfindung gehören, und Verfahren zur Herstellung derselben sind zum Beispiel in U.S.-Patenten Nrn. 3,810,834 , 4,126,549 , 5,427,587 und WO 98/30387 beschrieben. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das PMA-Polymer das Hydrolyseprodukt eines Homopolymers von Maleinsäureanhydrid. In anderen Ausführungen der Erfindung ist das PMA-Polymer ein Hydrolyseprodukt, das aus einem Copolymer von Maleinsäureanhydrid und einem der oben aufgelisteten Monomeren gewonnen ist. Ein weiteres bevorzugtes PMA-Polymer ist ein Terpolymer von Maleinsäureanhydrid und zwei anderen oben aufgelisteten Monomeren. Maleinsäureanhydrid ist das vorherrschende Monomer, das bei der Herstellung der bevorzugten Polymere verwendet wird. Das Molverhältnis von Maleinsäureanhydrid und anderen Monomeren liegt typischerweise im Bereich von etwa 2,5:1 bis 9:1.
  • Vorzugsweise haben die Polymaleinsäure-Polymere die Formel:
    worin R1 und R2 unabhängig H, C1-C5-Alkyl, substituiert oder unsubstituiert, oder Aryl sind und x und z positive rationale Zahlen oder 0 sind, y eine positive rationale Zahl ist und x + y + 2 = 1; y im allgemeinen größer als 0,5 ist, d. h. mehr als 50% des Polymers. In vielen Fällen ist gewünscht, daß y kleiner ist als 0,9 d. h. 90% des Polymers. Ein geeigneter Bereich für y ist daher etwa 0,5 bis etwa 0,9. Alkyl, wie hierin verwendet, bezieht auf gesättigte, ungesättigte, verzweigte und unverzweigte Alkyle. Substituenten an Alkyl oder an anderer Stelle im Polymer schließen Carboxyl-, Hydroxy- oder Alkoxy-, Amino- und Alkylthiol-Substituenten ein, sind aber nicht hierauf beschränkt. Polymere dieses Typs werden zum Beispiel in WO 98/30387 beschrieben, die hierin durch Bezugnahme miteinbezogen ist.
  • Polymaleinsäure-Polymere, die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, haben Molekulargewichte im Zahlenmittel von wenigstens 400 und vorzugsweise von etwa 400 bis etwa 100.000. Polymere mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von etwa 400 bis etwa 4.000 sind in dieser Erfindung bevorzugt, wobei ein durchschnittliches Molekulargewicht von etwa 600 bis etwa 1.400 am bevorzugtesten ist. Dies steht im Gegensatz zum bevorzugten Bereich von 40.000–1.000.000 für Interfaservernetzung von Cellulosestoffen vom Papiertyp, um die Naßfestigkeit zu erhöhen (siehe z. B. WO 98/30387 von C. Yang, S. 7; und C. Yang, TAPPI JOURNAL).
  • Nicht-beschränkende Beispiele für Polymere, die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, schließen z. B. ein geradkettiges Homöopolymer von Maleinsäure mit wenigstens vier Wiederholungseinheiten und einem Molekulargewicht von z. B. wenigstens 400; wobei ein Terpolymer mit Maleinsäure mit einem Molekulargewicht von wenigstens 400 überwiegt.
  • In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung Cellulosefasern zur Verfügung, die in Blattform mit einem Gemisch von Vernetzungsmitteln vernetzt sind, die die hierin beschriebenen Polymalein-Polyacrylsäuren und ein zweites Vernetzungsmittel einschließen. Bevorzugte zweite Vernetzungsmittel schließen Polycarbonsäuren ein, wie etwa Zitronensäure, Weinsäure, Maleinsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Citraconsäure, Maleinsäure (Maleinsäureanhydrid), Itaconsäure und Tartratmonobernsteinsäure. In bevorzugteren Ausführungsformen ist das zweite Vernetzungsmittel Zitronensäure oder Maleinsäure (oder Maleinsäureanhydrid). Weitere bevorzugte zweite Vernetzungsmittel schließen Glyoxal und Glyoxylsäure ein.
  • Eine Lösung der Polymere wird verwendet, um das Cellulosematerial zu behandeln. Die Lösung ist vorzugsweise wäßrig. Die Lösung schließt Carbonsäuren in einer Menge von etwa 2 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-%, vorzugsweise etwa 3,0 Gew.-% bis etwa 6,0 Gew.-% ein. Die Lösung hat vorzugsweise einen pH von etwa 1,5 bis etwa 5,5, bevorzugter von etwa 2,5 bis etwa 3,5.
  • Die Fasern, zum Beispiel in Blattform oder gerollter Form, vorzugsweise hergestellt durch Naßlegung auf herkömmliche Art und Weise, werden mit der Vernetzungsmittelösung z. B. durch Sprühen, Eintauchen, Imprägnieren oder ein anderes herkömmliches Auftragsverfahren behandelt, so daß die Fasern im wesentlichen gleichförmig gesättigt sind.
  • Ein Vernetzungskatalysator wird vor der Aushärtung, vorzugsweise zusammen mit den Carbonsäuren aufgebracht. Geeignete Katalsatoren für die Vernetzung schließen Alkalimetallsalze von phosphorhaltigen Säuren, wie etwa Alkalimetallhypophosphite, Alkalimetallphosphite, Alkalimetallpolyphosphonate, Alkalimetallphosphate und Alkalimetallsulfonate ein. Ein besonders bevorzugter Katalysator ist Natriumhypophosphit. Ein geeignetes Verhältnis von Katalysator zu Carbonsäuren beträgt z. B. von 1:2 bis 1:10, vorzugsweise 1:4 bis 1:8.
  • Verfahrensbedingungen sind auch so gedacht, daß sie die Bildung von Feinteilen im Endprodukt senken. In einer Ausführungsform wird ein Holzzellstoffblatt in einer kontinuierlichen Rollenform durch eine Behandlungszone gefördert, in der Vernetzungsmittel mit herkömmlichen Mitteln, wie etwa Sprühen, Walzen, Tauchen oder andere Imprägnierung, auf eine oder beide Oberflächen aufgebracht wird. Der nasse, behandelte Zellstoff wird dann getrocknet. Sie wird dann ausgehärtet, um unter geeigneten thermischen Bedingungen Vernetzung zu bewirken, z. B. durch Erhitzen auf erhöhte Temperaturen für einen für die Aushärtung ausreichenden Zeitraum, z. B. von etwa 175°C bis etwa 200°C, vorzugsweise etwa 185°C, für einen Zeitraum von etwa 5 min bis etwa 30 min, vorzugsweise etwa 10 min bis etwa 20 min, am bevorzugtesten etwa 15 min. Aushärtung kann unter Verwendung eines Umluftofens bewerkstelligt werden.
  • Trocknung und Aushärtung kann z. B. in heißen Gasströmen durchgeführt werden, wie etwa Luft, inerten Gasen, Argon, Stickstoff, etc. Luft wird am häufigsten verwendet.
  • Die vernetzten Fasern können so charakterisiert sein, daß sie Fluidretentionswerte nach GATS(Gravimetrisches Absorptions-Testsystem)-Bewertung von vorzugsweise wenigstens 9 g/g, bevorzugter wenigstens 10 g/g, noch bevorzugter wenigstens 10,5 g/g oder mehr und eine Absorptionsgeschwindigkeit von wenigstens 0,25 g/g/s, bevorzugter wenigstens 0,3 g/g/s oder mehr als 0,3 g/g/s aufweisen. Die vernetzten Fasern haben auch gute Fluidaufnahmezeit (d. h. schnelle Fluidaufnahme).
  • Das resultierende vernetzte Fasermaterial, das gemäß der Erfindung hergestellt ist, kann z. B. als ein Füllstoffmaterial in hochvolumigen Spezialfaseranwendungen, die gute Absorptionsfähigkeit und Porosität erfordern, verwendet werden. Die vernetzten Fasern können zum Beispiel in nicht-gewebten, flaumigen Absorptionsmittelanwendungen verwendet werden. Die Fasern können unabhängig verwendet werden oder vorzugsweise eingearbeitet in andere Cellulosematerialien, um Gemische zu bilden, unter Verwendung herkömmlicher Techniken. Luftlegungstechniken werden im allgemeinen verwendet, um absorbierende Produkte herzustellen. In einem Luftlegeverfahren werden die Fasern, allein oder kombiniert in Gemischen mit anderen Fasern, auf ein Ausformungssieb geblasen. Naßlegeverfahren können ebenfalls verwendet werden, die die vernetzten Fasern der Erfindung mit anderen Cellulosefasern kombinieren, um Blätter oder Bahnen von Gemischen zu bilden. Verschiedene Endprodukte können hergestellt werden, einschließlich Aufnahmeschichten oder absorbierende Kerne für Windeln, Hygieneprodukte für die Frau und andere absorbierende Produkte, wie etwa Fleischkissen oder Verbände; auch Filter, z. B. luftgelegte Filter, die 100% der vernetzten Faserzusammensetzung der Erfindung enthalten. Handtücher und Tücher können ebenfalls mit den Fasern der Erfindung oder Gemischen derselben hergestellt werden. Gemische können einen kleineren Anteil der vernetzten Faserzusammensetzung der Erfindung enthalten, z. B. von etwa 5 bis etwa 40 Gew.-% der vernetzten Zusammensetzung der Erfindung, oder weniger als 20 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 5 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% der vernetzten Zusammensetzung der Erfindung, vermischt mit einer Hauptmenge, z. B. etwa 95 Gew.-% bis etwa 60 Gew.-% nicht-vernetztes Holzzellstoffmaterial oder andere Cellulosefasern, wie etwa Standardzellstoffe in Papierqualität.
  • Es gibt mehrere Vorteile in der vorliegenden Erfindung für das Vernetzen in Blattform, abgesehen davon, daß es wirtschaftlicher ist. Wie oben erwähnt, würde man erwarten, daß das Vernetzen einer Cellulosestruktur in Blattform das Potential für Interfaservernetzung erhöht, was zu „Verhärtungen" und „Knoten" führt, was zu schlechter Leistung in der gewünschten Anwendung führt. Somit war es unerwartet herauszufinden, daß hoch reiner merzerisierter Zellstoff, der in Blatt- oder Plattenform vernetzt ist, tatsächlich weit weniger „Knoten" („Verhärtungen” sind eine Unterkomponente des Gesamt-„Knoten"-Gehaltes) als Vergleichszellstoffe mit herkömmlicher Cellulosereinheit liefert. Wenn ein flaumiger Zellstoffe mit Standardreinheit, Rayfloc-J, in Blattform vernetzt wurde, stieg der „Knoten”-Gehalt beträchtlich an, was auf erhöhte nachteilige Interfaserbindung hinweist, und eine Untersuchung dieser „Knoten", gewonnen durch Klassierung, zeigte, daß sie echte „Verhärtungen" (Hartfaserbündel) enthielten. Signifikanterweise wurde festgestellt, daß vernetzte Zellstoffblätter gemäß der Erfindung weit weniger Knoten enthielten als ein kommerzielles vernetztes Zellstoffprodukt der Weyerheuser Company, üblicherweise bezeichnet als HBA (für hochvolumiger Zusatzstoff), und ein vernetzter Zellstoff, der in absorbierenden Produkten eingesetzt wird, von Procter & Gamble („P&G"), die beide Produkte sind, die in „individualisierter" Faserform unter Verwendung von flaumigen Standardzellstoffen vernetzt worden sind, um Interfaservernetzung zu minimieren.
  • Wenn die vernetzten Porosanier-gelegten Zellstoffe (hergestellt aus naßgelegten Zellstoffblättern unter Verwendung der hierin beschriebenen bevorzugten Methodik) mit herkömmlichem Papierzellstoff, Georgianier-J, mit einem 20%-Gehalt naß vermischt wurden, um Handblätter für verschiedene Tests herzustellen, um sie mit Handblättern zu vergleichen, die in ähnlicher Weise unter Verwendung von Weyerheusers HBA hergestellt worden waren, wurden leicht sichtbare „Verhärtungen” in den Handblättern beobachtet, die das HBA-Produkt enthielten, im Gegensatz zu denjenigen Handblättern, die vernetztes Porosanier enthielten, das von homogenem Aussehen war ohne sichtbare „Verhärtungen".
  • In Windelaufnahmeschicht(AL)-Tests, in denen die Fähigkeit der Fasern, Naßkollaps bei mehrfachen Fluidbeaufschlagungen zu widerstehen (d. h. gute Naßelastizität), wichtig ist, wurde es beobachtet, daß Vernetzung eines Zellstoffes mit herkömmlicher Reinheit (d. h. Rayfloc-J) in Blattform schlechte Ergebnisse ergab, verglichen mit dem kommerziellen Procter & Gable-AL-Material, das mit Zitronensäure vernetzt ist (das „Procter & Gamble-AL-Material" oder das „P&G-AL-Material"). Vernetzung von Porosanier-J-HP in Blattform ergab jedoch viel bessere Ergebnisse relativ zu Rayfloc-J. Tatsächlich wurde festgestellt, daß die Verwendung hochreiner Cellulose-Porosanier-Blätter, die in einer nicht-homogenen (oder unregelmäßigen Art und Weise) naßgelegt sind, beträchtlich bessere Ergebnisse erzeugten als Porosanier-Blätter, die gleichförmiger und homogener Natur sind. Bei gleichem Basisgewicht sowie durchschnittlichen Dichteniveaus sind die Porosanier-Blätter viel weicher und haben Bereiche in sich, die offener sind, als ein Ergebnis stärker variierter Dichte über die gesamte Trockenblattstruktur. Die AL-Ergebnisse an Kissen, hergestellt aus diesen vernetzten, nicht-homogenen Porosanier-Blättern, ergab Ergebnisse, die mit Zitronensäure vernetzte Fasern von Procter 8 Gamble insgesamt übertrafen, wobei sie in den Aufnahmezeiten gleich waren, aber überlegen in den Rückfeuchtungseigenschaften.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird hochreiner merzerisierter Zellstoff in individualisierter Faserform unter Verwendung gegenwärtig verfügbarer Ansätze vernetzt, um ein Produkt zu erhalten, das gegenüber denjenigen in der Aufnahmezeit überlegen ist, die aus Zellstoff mit herkömmlicher Reinheit gewonnen worden sind, der in der gegenwärtigen industriellen Praxis verwendet wird. Die Rückfeuchtungseigenschaft ist jedoch schlechter. Das Blattbehandlungsverfahren der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil verbesserter Rückfeuchtungseigenschaften.
  • Ein weiterer Vorteil der Verwendung hochreinen Zellstoffes, um vernetzten Zellstoff oder Zellstoffblatt gemäß der Erfindung herzustellen, ist, daß, weil die farbbildenden Körper im wesentlichen entfernt sind (d. h. die Hemicellulosen und Lignine), die Cellulose stabiler gegen Farbreversion bei erhöhter Temperatur ist. Da Polycarbonsäure-Vernetzung von Cellulose hohe Temperaturen erfordert (typischerweise um 185°C für 10–15 Minuten), kann dies zu beträchtlicher Verfärbung bei herkömmlichen Papierzellstoffen (oder flaumigen Zellstoffen), die gegenwärtig verwendet werden, führen. In Produktanwendungen, in denen Zellstoffweißgrad ein Problem ist, bietet die Verwendung hochreiner Zellstoffe gemäß der Erfindung zusätzliche Vorteile.
  • Ein weiterer hochwichtiger Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß vernetzte Zellstoffblätter, hergestellt gemäß der Erfindung, sich derselben oder besserer Leistungscharakteristika erfreuen als herkömmliche individualisierte vernetzte Cellulosefasern, aber die Verarbeitungsprobleme vermeiden, die mit staubigen individualisierten vernetzten Fasern verbunden sind.
  • Um Produkte zu bewerten, die mit der vorliegenden Offenbarung sowie der Erfindung hierin erhalten und beschrieben sind, wurden mehrere Tests verwendet, um Leistungsverbesserungen von vernetztem Holzzellstoffprodukt zu charakterisieren, die aus dem vorliegend beschriebenen Verfahren resultieren, und um einige der analytischen Eigenschaften der Produkte zu beschreiben.
  • Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele veranschaulicht, aber nicht beschränkt:
  • BEISPIELE
  • In den folgenden Beispielen sind in der Industrie eingesetzte Standardtestverfahren verwendet worden. In den Beispielen verwendete Begriffe sind wie folgt definiert:
    Rayfloc®-J-LD (niedrige Dichte) ist unbehandelter Kraftzellstoff aus Southern Pine, vertrieben von Rayonier Performance Fibers Division (Jesup, GA und Fernandina Beach, FL) zur Verwendung in Produkten, die gute Absorptionsfähigkeit erfordern, wie etwa absorbierende Kerne in Windeln.
  • Georgianier-J® ist eine Southern-Kraftzellstoff für allgemeine Zwecke mit hoher Reißfestigkeit, vertrieben von Rayonier Specialty Pulp Products.
  • BelcleneR 200 ist ein geradkettiges Polymaleinsäure(PMA)-Homopolymer mit einem Molekulargewicht von etwa 800, vertrieben von BioLab Industrial Water Additives Division of BioLab Inc. (Decatur, Georgia, eine Tochtergesellschaft von Great Lakes Corp.).
  • Belclene® 283 ist ein Polymaleinsäure-Copolymer mit einem Molekulargewicht von etwa 1.000, vertrieben von BioLab Industrial Water Additives Division.
  • BelcleneR DP-60 ist eine Mischung von Polymaleinsäure-Terpolymer, wobei die Maleinsäure-Monomereinheit überwiegt (Molekulargewicht von etwa 1.000), und Zitronensäure, vertrieben von BioLab Industrial Water Additives Division.
  • Bewertungen mit dem gravimetrischen Absorptionstestsystem (GATS) wurden unter Verwendung eines Standardverfahrens mit einer einzigen Öffnung und einem radialen Docht durchgeführt. Kissen sind auf 3 g/cc Dichte gepreßt und werden unter einer Belastung von 3,45 kPa (0,5 psi) für 12 Minuten getestet.
  • Der „Freiquellungs"-Test wird durchgeführt, indem zwei Gramm der Faser in einem Stoffteebeutel gegeben werden und dieser verschlossen wird. Der Teebeutel wird dann in eine 0,9% Kochsalzlösung gegeben und 30 Minuten vollsaugen gelassen, bevor der Teebeutel entnommen wird und er für Tropftrocknung für 10 Minuten aufgehängt wird, bevor er gewogen wird. Die zurückbehaltene Menge an Lösung in den Fasern wird dann bestimmt. Ein Teebeutel, der keine Fasern enthält, wird ebenfalls getestet und dient als ein Blindversuch. Dieser für jede Probe erhaltene Wert (minus dem Wert für die „Blindprobe") wird als die „Freiquellung" bezeichnet. Als nächstes werden diese Teebeutel in eine Zentrifuge gegeben und für 5,0 Minuten bei 1.400 UPM geschleudert. Die Teebeutel werden dann gewogen und die in den Fasern zurückbleibende Menge an Flüssigkeit wird verwendet, um das Wasserrückhaltevermögen (g Fluid/g Zellstoff) nach Zentrifugieren unter diesen Bedingungen zu bestimmen.
  • Bewertungen der Faserqualität wurden auf einem Op Test Fiber Quality Analyzer (Op Test Equipment Inc., Waterloo, Ontario, Kanada) durchgeführt. Es ist ein optisches Instrument, das die Fähigkeit hat, durchschnittliche Faserlänge, Verschlingung, Kräuselung und Feinteilgehalt zu messen.
  • In unten zitierten Johnson-Classifier-Bewertungen wird eine Probe in Flaumform kontinuierlich in einem Luftstrom dispergiert. Während der Dispersion gehen lose Fasern durch ein 14-mesh-Sieb (1,18 mm) und dann durch ein 42-mesh-Sieb (0,2 mm) hindurch. Zellstoffbündel (Knoten), die in der Dispersionskammer verbleiben, und diejenigen, die auf dem 42-mesh-Sieb abgefangen werden, werden entnommen und gewogen. Die ersteren werden als „Knoten" bezeichnet und die letzteren als „Gutstoff". Das kombinierte Gewicht dieser zwei wird vom ursprünglichen Gewicht abgezogen, um das Gewicht von Fasern zu bestimmen, die durch das 0,2-mm-Sieb hindurchgingen. Diese Fasern werden als „Feinteile" bezeichnet.
  • Gemessene Eigenschaften schließen gepreßtes und nicht-gepreßtes spezifisches Volumen (cc/g), Frazier-Porosität (ml/cm2/s), GATS-Absorption, bestimmt als Fluidrückhaltevermögen (g/g) und Absorptionsgeschwindigkeit (g/g/s), Zugfestigkeit (Nm2/g), Fasereigenschaften, einschließlich Prozent Feinteile (unter Verwendung eines Op Test Fiber Quality Analyzers) und Flaumanalyse, einschließlich Prozent Knoten, Gutstoff und Feinteile (unter Verwendung eines Johnson Classifiers).
  • BEISPIEL 1
  • Drei unterschiedliche kommerzielle Belclene®-Produkte von BioLab (BioLab Industrial Water Additives Division, Decatur, GA) wurden auf ihre Fähigkeit bewertet, Absorptionseigenschaften von Rayfloc-J zu verbessern. Es ist wichtig, daß ein vernetztes Produkt letztendlich gute Absorptionseigenschaften besitzt, und daher wurde die GATS-Absorptionsleistung zu Beginn als ein Hauptkriterium für Leistung verwendet. Belclene 200 ist eine wäßrige Lösung, die ein geradkettiges Polymaleinsäure-Homopolymer mit einem Molekulargewicht von etwa 800 enthält. Belclene 283 ist eine wäßrige Lösung, die ein Polymaleinsäure-Terpolymer mit einem Molekulargewicht von etwa 1.000 enthält. Belclene DP-60 ist eine wäßrige Lösung, die eine Mischung aus einem Polymaleinsäure-Terpolymer und Zitronensäure (wobei die Polymaleinsäure überwiegt) enthält.
  • Rayfloc-J-Vorrat wurde mit einer Lösung der Chemikalie imprägniert, einschließlich Natriumhypophosphit-Katalysator (NaH2PO2·H2O), bei einer Aufschlämmung mit einer Konsistenz von 3,0%, eingestellt auf pH 3,0.
  • Die Zellstoffe wurden dann unter Verwendung einer Zentrifuge rückgewonnen und gewogen, um die vorhandene Menge an Zusatzstoff vor der Lufttrocknung zu bestimmen. Die Zellstoffe wurden luftgetrocknet und in einer Kamas-Hammermühle vor der Aushärtung in einem Umluftofen bei 185°C für 15 Minuten aufgeflaumt. Der GATS-Test wurde unter Verwendung eines Standardverfahrens mit einer einzigen Öffnung und radialem Docht durchgeführt. Kissen wurden auf eine Dichte von 0,3 g/cc gepreßt und unter einer Belastung von 3,45 kPa (0,5 psi) für 12 Minuten getestet. Alle berichteten Werte in Tabelle 1 sind ein Durchschnittswert von drei Replikattests. Tabelle 1 Anfängliche Screeningergebnisse von Rayfloc-J, vernetzt mit Belclene-Produkten
    Probe Nr. Zugesetzte Chemikalie Lösung pH Katalysatorverhältnisa GATS-Testdaten
    Rückhaltevermögen (g/g) Absorptionsgeschwindigkeit (g/g/s)
    1 Rayfloc-J Kontrolle 6,6 0,21
    2 5,5% Beclene 200 3,0 1:4 9,6 0,43
    3 5,6% Belclene 283 3,0 1:4 10,7 0,42
    4 5,7% Belclene DP-60 3,0 1:4 10,4 0,49
    • aDas Verhältnis gibt die Teile Natriumhypophosphit-Katalysator zu den Teilen zugesetzter Chemikalie (Trockenmassebasis) an.
  • Die Absorptionsgeschwindigkeit ist der kritischste Faktor bei der Bestimmung der Absorptionsverbesserung, wobei Fluidrückhaltevermögen (oder -kapazität) der zweite ist. Es wird bemerkt, daß von den drei Belclene-Produkten DP-60 die beste Leistung zeigt.
  • BEISPIEL 2
  • In einer anfänglichen Reihe von Untersuchungen, um die Wirkung von Schlüsselvariablen auf die Vernetzungsleistung von DP-60 zu bewerten, wurde zunächst die Wirkung des Katalysatorverhältnisses bei DP-60-Behandlungsniveaus von etwa 4% auf Rayfloc-J untersucht. Die Ergebnisse in Tabelle 2 unten gehen in die Richtung, daß sie zeigen, daß ein 1:6-Katalysatorverhältnis leicht erhöhte Leistung ergibt. Tabelle 2 Wirkung von Katalysatorverhältnissena GATS-Absorptionsleistung
    Probe Nr. Beschreibung Rückhaltevermögen (g/g) Absorptionsgeschwindigkeit (g/g/s)
    5 4,1% DP-60, 1:4 Katalysator: DP-60 11,07 0,34
    6 4,0% DP-60; 1:6 Katalysator: DP-60 11,49 0,38
    7 4,1% DP-60, 1:8 Katalysator: DP-60 11,16 0,33
    8 4,0% DP-60, 1:10 Katalysator: DP-60 10,60 0,36
    • aNatriumhypophosphit; pH der Aufschlämmung aus Chemikalie und Zellstoff 3,0.
  • BEISPIEL 3
  • Wirkung des Aufschlämmungs-pHs auf die Leistung wurde ebenfalls untersucht. Die Vernetzungschemikalie muß in saurer Form aufgebracht werden, da saure Bedingungen erforderlich sind, um wirksame Vernetzung zu fördern. Der pH sollte jedoch nicht sehr niedrig sein, um sicherzustellen, daß der pH des vernetzten Produktes in einem nominell sicheren und natürlichen Bereich liegt. Aus Tabelle 3 unten scheint es, daß ein Aufschlämmungs-pH von Chemikalie und Zellstoff von etwa 2,5 akzentuierte Ergebnisse ergeben könnte. Die Ergebnisse in Tabelle 3 wurden an Proben erhalten, die unter Verwendung von Katalysator: DP-60-Verhältnissen von 1:4 hergestellt wurden. Tabelle 3 Wirkung von pH mit DP-60 @ 4,0–4,1%a GATS-Absorptionsleistung
    Probe Nr. Beschreibung Rückhaltevermögen (g/g) Absorptionsgeschwindigkeit (g/g/s)
    5 4,1% DP-60, pH 3,0 11,07 0,34
    9 4,0% DP-60, pH 2,5 11,50 0,36
    10 4,1% DP-60, pH 2,0 10,75 0,35
    • aKatalysator: DP-60 1:4
  • BEISPIEL 4
  • Die Wirkung des pHs wurde erneut untersucht, unter Verwendung von Rayfloc-J im DP-60-Behandlungsbereich von 3,4–3,5% unter Verwendung des bevorzugten Katalysatorverhältnisses von 1:6. Die Ergebnisse in Tabelle 4 unten legen erneut nahe, daß pH 2,5 die besten Ergebnisse ergibt. Aus Gesamtsicherheitserwägungen wird jedoch pH 3,0 verwendet.
  • Tabelle 4 schließt auch Daten für eine kommerzielle Probe von Weyerheusers HBA-NHB416 (mit „High Bulk Additive" vernetzte Faser, erhältlich von Weyerheuser Co., Tacoma, Washington) ein, die für Vergleichszwecke getestet wurde. Dieses Material verhielt sich nicht so gut wie die Proben Nrn. 11 und 12. Man glaubt, daß die Chemie der HBA-Probe (sie wird unter Verwendung von DMDHEU hergestellt) ihre Leistung nachteilig beeinflußt haben könnte. Tabelle 4 Wirkung von pH mit DP-60 @ 3,4–3,5%a GATS-Absorptionsleistung
    Probe Nr. Beschreibung Rückhaltevermögen (g/g) Absorptionsgeschwindigkeit (g/g/s)
    11 3,5% DP-60, pH 3,0 10,40 0,39
    12 3,4% DP-60, pH 2,5 10,64 0,43
    HBA Kommerzielle Probe 10,26 0,26
    • aKatalysator: DP-60 1:6
  • BEISPIEL 5
  • Unter Verwendung der optimalen Bedingungen, die man mit DP-60 erreichte, wurden auch die besten Aushärtungszeiten bei 185°C untersucht. Rayfloc-J, behandelt mit 4,0% DP-60, wurde hergestellt, und dann wurden Proben in einem Umluftofen in 5-, 10- und 15-Minuten-Intervallen ausgehärtet. Die GATS-Testergebnisse (Tabelle 5) zeigen, daß Aushärtungszeiten von 10–15 Minuten bevorzugt sind. Tabelle 5 Rayfloc-J, behandelt mit 4,0% DP-60, dann ausgehärtet für 5, 10 und 15 Minuten bei 185°C (Umluftofen)a GATS-Absorptionsleistung
    Probe Nr. Beschreibung Rückhaltevermögen (g/g) Absorptionsgeschwindigkeit (g/g/s)
    13 5-Minuten-Aushärtung 8,61 0,34
    14 10-Minuten-Aushärtung 10,19 0,42
    15 15-Minuten-Aushärtung 11,13 0,44
    • aKatalysator: DP-60-Verhältnis 1:6 (Trockenmassebasis) und Aufschlämmungs-pH 3,0.
  • BEISPIEL 6
  • Aufnahmeschicht(AL)-Test an vernetzten Rayfloc-J- gegenüber Porosanier-Blättern unter Verwendung von Belclene DP-60
  • Tabelle 6 zeigt AL-Testergebnisse an AL-Kissen, hergestellt aus Rayfloc-J- und Porosanier-J-HP-Blättern (beide 300 g Basisgewicht), die in Blattform mit DP-60 vernetzt worden sind.
  • Bei Porosanier-Blättern wurden DP-60-Behandlungsniveaus von 2,4–4,7% eingesetzt, während Blätter aus Rayfloc-J mit 4,1% der Chemikalie behandelt worden. Die Vorgehensweise, die eingesetzt wurde, um die Chemikalie aufzubringen, war, trockene Blätter in Lösungen von DP-60 bei pH 3,0 einzutauchen (die Lösungen enthielten auch 1:6 Gewichtsteile Nartiumhydrophosphit-Katalysator zu DP-60-Trockenmasse). Die Blätter wurden dann durchgeschlagen und mechanisch auf Konsistenzen im Bereich von 44–47% vor dem Wiegen gepreßt. Aus der Lösungsmenge, die im Zellstoffblatt zurückblieb (ofentrockene Basis), kann die Menge an DP-60-Chemikalie auf ofengetrocknetem („o. d.") Zellstoff berechnet werden. Die Blätter wurden dann in einen Tunneltrockner überführt um über Nacht bei 50°C und 17% relativer Feuchte an Luft zu trocknen. Die einzelnen, luftgetrockneten Zellstoffblätter wurden dann in einen Umluftofen bei etwa 185°C für 10 Minuten eingebracht, um sie mit DP-60 auszuhärten (d. h. zu vernetzen).
  • Um die Leistung der vernetzten Proben untereinander (und mit Kontrollproben) sowie dem P&G-AL-Material (erhalten aus Pampers®-Windeln) zu vergleichen, wurden zunächst aus allen Materialien ungefähr dasselbe Basisgewicht (100 g) luftgelegte Kissen hergestellt. Die luftgelegten Kissen wurden dann auf dieselbe Stelle auf NovaThin®-Windelkerne (hergestellt von Rayonier) gelegt. Drei Beaufschlagungen unter Verwendung von 60 ml künstlichem Urin (0,9% Kochsalzlösung) wurden durchgeführt. Aufnahmezeitergebnisse für jede der drei Beaufschlagungen sind in Tabelle 6 angegeben, zusammen mit Rückfeuchtungsdaten. Rückfeuchtungsdaten wurden wie folgt erhalten: 30 Minuten nach jeder Beaufschlagung wurde die Fluidrückfeuchtung erhalten, indem ein Stapel aus vorgewogenen Filterpapieren über die beaufschlagte Zone gelegt und für zwei Minuten eine 4,83 kPa (0,7 psi) Belastung oben auf dem Filterstapel aufgebracht wurde; der Filterstapel wurde dann gewogen und die Fluidaufnahme in Gramm angegeben.
  • Aufnahmezeitleistung ist das primäre Kriterium zur Beurteilung der Annehmbarkeit eines Materials für AL-Anwendungen, wobei die Rückfeuchtung sekundär (aber immer noch signifikant) ist. Je niedriger die Werte für beide Kriterien, umso besser. Werte, die aus der dritten Beaufschlagung resultieren, sind die signifikantesten, weil bis dahin das System einen hoch „gespannten" Zustand erreicht hat.
  • In Tabelle 6 ist es ohne weiteres zu sehen, daß Rayfloc, vernetzt in Blattform, sehr schlechte Ergebnisse ergibt, verglichen mit dem kommerziellen P&G-AL-Material (vernetzt in „individualisierter” Faserform). Die Beaufschlagungszeitwerte waren stark verbessert gegenüber dem Kontroll-Rayfloc-Blattvorrat, zu dem kein Vernetzungsmittel zugegeben worden war (Probe #17).
  • Im Gegensatz zu den Rayfloc-Ergebnissen zeigen Blätter aus Porosanier, die vernetzt worden waren, sehr gute Ergebnisse relativ zum kommerziellen P&G-AL-Material. Über den Bereich der zugegebenen Chemikalie verbesserte sich die Leistung bis zu dem Punkt, daß die blattgelegte Probe, vernetzt mit 4,7% DP-60 (Probe #20), den P&G-Produkten an Leistung überlegen war (insbesondere wenn man die Rückfeuchtungswerte betrachtet, die dem P&G-Produkt merkbar überlegen sind). Es ist auch zu sehen, daß der Unterschied im dritten „Beaufschlagungs"-Zeitwert von Probe #20 gegenüber Kontroll-Porosanier (#21) etwa 15 Sekunden beträgt, was viel größer ist als derjenige, der für die blattgelegten Rayfloc-Gegenstücke zu sehen ist (Unterschied von nur 6 Sekunden zur Probe #16 gegen #17). Tabelle 6 AL-Testergebnisse für Porosanier- & Rayfloc-Blätter (300 g), vernetzt mit DP-60
    Probe, Nr. (#) Aufnahmezeit, Sekunden Rückfeuchtungsfluidgewicht, g
    1. Beaufschlagung 2. Beaufschlagung 3. Beaufschlagung 1. Beaufschlagung 2. Beaufschlagung 3. Beaufschlagung
    Rayfloc-J, vernetzt mit 4,1% DP-60, # 16 39,1 34,9 49,1 0,1 1,0 7,5
    Rayfloc-J, Kontrolle #17; Durchgangsverfahren, kein DP-60 46,6 40,8 56,1 0,1 0,2 2,8
    Porosanier, vernetzt mit 2,4% DP-60, #18 23,3 23,5 34,5 0,05 1,2 9,4
    Prosanier, vernetzt mit 3,5% DP-60, #19 20,8 20,7 33,3 0,05 0,4 0,9
    Porosanier, vernetzt mit 4,7% DP-60, #20 20,6 19,8 30,9 0,05 0,25 1,2
    Kontroll-Porosanier, 29,8 28,6 45,3 0,05 0,07 0,8
    #21; Durchgangsverfahren, kein DP-60
    P&G (Pampers®) Al-Material 23,8 22,7 29,4 0,04 0,4 6,8
    • aKatalysator:DP-60 1:6
  • BEISPIEL 7
  • Die Wirkung von Blattcharakteristika auf Porosanier-AL-Leistung
  • Es wurde festgestellt, daß, wenn Porosanier-Blätter mit unterschiedlichen Basisgewichten in ähnlicher Weise mit DP-60 behandelt wurden, die AL-Leistung nicht gleichmäßig war. Ergebnisse an Blättern mit Basisgewicht 600 und 150 mit durchschnittlichen Dichten von 0,5 bzw. 0,3 g/cc, die mit 4,0% DP-60 vernetzt worden waren, ergaben die unten angegebenen AL-Testergebnisse (Tabelle 7). Diese Ergebnisse sind, wenn man sie gegen diejenigen oben in Tabelle 6 für Proben #19 und #20 (DP-60-Gehalte von 3,5 und 4,7%) und des P&G-AL-Material sieht, definitiv schlechter.
  • Die 150 g-Blätter, die dünner sind, haben tatsächlich dieselbe durchschnittliche Dichte wie die 300 g-Porosanier-Blätter, die oben verwendet wurden, um Proben #19 und #20 herzustellen (d. h. 0,3 g/cc), und man würde daher erwarten, daß sie sich ähnlich verhalten. Die schlechteren Ergebnisse waren daher erstaunlich. Tabelle 7 AL-Testergebnisse für Porosanier-Blätter mit 600 und 300 g, vernetzt mit DP-60
    Probe, Nr. (#) Aufnahmezeit, Sekunden Rückfeuchtungsfluidgewicht, g
    1. Beaufschlagung 2. Beaufschlagung 3. Beaufschlagung 1. Beaufschlagung 2. Beaufschlagung 3. Beaufschlagung
    600 g (d = 0,5 g/cc), vernetzt mit 4,0% DP-60, #22 30,7 25,7 39,3 0,06 1,4 9,4
    150 g (d = 0,3 g/cc), vernetzt miz 4,0% DP-60, #23 27,2 26,9 39,9 0,06 0,2 1,9
  • Bei naher, visueller Untersuchung der involvierten Blätter wurde festgestellt, daß die 300 g-Blätter, die anfänglich verwendet wurden (Ergebnisse angegeben in Tabelle 6), klar ungleichmäßige und unregelmäßige Blattbildung zeigten – Cluster von Faserbündeln oder Klumpen sind in einigen Bereichen deutlich, wohingegen andere Bereiche offener und poröser im Aussehen sind. Insgesamt ist das Blatt weit weniger gleichmäßig in der Dichte. Zusätzlich war das Blatt weicher als Proben #22 und #23. Diese Blätter wurden ohne einen Refinerprozeß vor der Blattlegung auf der Zellstoffmaschine hergestellt. Ein Vermahlungsprozeß wird normalerweise bei der Porosanier-Produktion verwendet, um Fasercluster aufzubrechen und die Fasern gleichmäßig auf der Maschine zu verteilen. Verwendung eines Refiners führt zu gleichförmiger Blattbildung und einen Blatt, das stärker („fester") ist. Sowohl die Blätter mit 600 als auch 150 g wurden unter Verwendung von einem Vermahlungsprozeß hergestellt und führten daher zu gleichmäßigeren Blättern.
  • BEISPIEL 8
  • Um die Wirkung der Blattbildung auf die AL-Leistung nach Vernetzung weiter zu bewerten, wurden zwei Porosanier-Zellstoffblätter mit 300 g und durchschnittlichen Dichten von 0,3 g/cc bewertet. Ein Satz waren die Blätter, die ursprünglich oben verwendet worden (Tabelle 6), mit unregelmäßiger Ausbildung, wo Vermahlung nicht verwendet wurde. Die anderen stellten gleichmäßige Blätter dar, die unter Verwendung der Vermahlungsvorrichtung während der Blattbildung hergestellt worden waren.
  • Beide Sätze Blätter wurden mit 4,2% DP-60 unter Verwendung der oben beschriebenen Methodik vernetzt. Sie wurden dann verwendet, um luftgelegte Al-Kissen mit 100 g mit derselben Dichte (0,06 g/cc) für Tests herzustellen. Die AL-Testergebnisse sind unten angegeben (Tabelle 8), wo sie den oben gezeigten P&G-Testergebnissen gegenübergestellt werden (Tabelle 6, auch durchgeführt an 100 g-Kissen mit gleicher Dichte [0,06 g/cc]). Die angegebenen Ergebnissen stellen den Durchschnittswert von drei Replikattests da.
  • Die Ergebnisse zeigen im wesentliche verbesserte AL-Leistung für das vernetzte Material, das aus den nicht-gleichmäßigen 300 g-Blätter gewonnen wurde. Die Aufnahmezeitwerte sind stark verbessert und sind im wesentlichen dieselben wie die Ergebnisse für das P&G-Produkt. Die Rückfeuchtungsergebnisse (das weniger signifikante Kriterium) scheinen jedoch, obgleich dem P&G-AL-Material immer noch überlegen, nicht ganz so gut zu sein wie diejenigen für vernetzte gleichmäßige Blätter (d. h. der dritte Rückfeuchtungswert ist viel höher).
  • Es ist zu sehen, daß die Aufnahmezeitergebnisse von den unregelmäßigen 300 g-Blättern sehr ähnlich zu denjenigen sind, die in Tabelle 6 für die Proben #19 und #20 zu sehen sind (beide hergestellt aus demselben unregelmäßigen 300 g-Blattvorrat), wohingegen die Aufnahmezeitergebnisse von den gleichförmigen 300 g-Blättern sehr ähnlich sind zu denjenigen vernetzten Proben oben in Tabelle 7, die aus dem Vorrat gleichmäßiger Blätter mit 600 und 150 g gewonnen wurden (aber mit unterschiedlicher Dichte). Tabelle 8 AL-Testergebnisse für Porosanier-Blätter mit 300 g, vernetzt mit 4,2% DP-60: Nichtgleichmäßige gegen gleichmäßige Blattbildung (selbe durchschnittliche Dichte, 0,3 g/cc)
    Probe, Nr. (#) Aufnahmezeit, Sekunden Rückfeuchtungsfluidgewicht, g
    1. Beaufschlagung 2. Beaufschlagung 3. Beaufschlagung 1. Beaufschlagung 2. Beaufschlagung 3. Beaufschlagung
    Nicht-gleichmäßige Blätter, #24 22,4 21,4 30,4 0,05 0,06 4,4
    Gleichmäßige Blätter, #25 27,4 26,8 39,5 0,06 0,16 1,6
    P&G (Pampers®, AL-Faser) 23,8 22,3 29,4 0,04 0,4 6,8
  • BEISPIEL 9
  • Klar ist die Behandlung eines Blattes mit einer variierten oder weniger dichten Struktur bevorzugt, da es auch gezeigt worden ist, daß einfaches Behandeln eines luftgelegten AL-Kissens mit 100 g und niedriger Dichte aus Porosanier (0,07 g/cc) mit nur 3,5% DP-60-Chemikalie (durch Sprühauftrag) und anschließende thermische Vernetzung in einer Form „wie sie ist", Ergebnisse ergibt (Tabelle 9 unten), wenn getestet „wie sie ist", die auch ähnlich sind zu dem P&G-AL-Material in den Aufnahmebeaufschlagungszeiten, aber es in der Leistung bei den Rückfeuchtungseigenschaften übertreffen. Die Ergebnisse sind sehr ähnlich zu denjenigen, die für Probe #19 oben erhalten wurden, die mit derselben Menge Chemikalie hergestellt wurde, aber unter Verwendung der unregelmäßigen 300 g-Blätter (Tabelle 6). Tabelle 9 AL-Testergebnisse für 100 g-Porosanier-AL-Kissen (0,07 g/cc Dichte) vernetzt an Ort und Stelle mit 3,5% DP-60
    Probe, Nr. (#) Aufnahmezeit, Sekunden Rückfeuchtungsfluidgewicht, g
    1. Beaufschlagung 2. Beaufschlagung 3. Beaufschlagung 1. Beaufschlagung 2. Beaufschlagung 3. Beaufschlagung
    Vernetztes AL-Kissen, #26 25,7 22,3 31,8 0,07 0,07 1,2
    Vernetzte unregelmäßige 300 g-Blätter, #19 20,8 20,7 33,4 0,05 0,4 0,9
    P&G (Pampers®, AL-Faser) 23,8 22,3 29,4 0,04 0,4 6,8
  • BEISPIEL 10
  • Die besten Aufnahmezeittestergebnisse, die das P&G-AL-Material in der Leistung leicht übertreffen, wurden mit Porosanier erhalten, das mit 4,1% DP-60 vernetzt war, in „individualisierter" Faserform unter Verwendung herkömmlicher Methodik. Luftgetrocknete Porosanier-Papiermühlenproduktionsblätter mit 600 g, behandelt mit 4,0% DP-60-Lösung, wurden unter Verwendung der Kamas-Hammermühle vor der thermischen Aushärtung (Vernetzung) in einem Umluftofen defibriert (aufgeflaumt).
  • Die Ergebnisse unten (Tabelle 10) sind in der Aufnahmezeit dem P&G-AL-Material deutlich überlegen, in den Rückfeuchtungseigenschaften aber schlechter. Tabelle 10 AL-Testergebnisse für Porosanier, vernetzt mit 4,0% DP-60, in „individualisierter" Faserform
    Probe, Nr. (#) Aufnahmezeit, Sekunden Rückfeuchtungsfluidgewicht, g
    1. Beaufschlagung 2. Beaufschlagung 3. Beaufschlagung 1. Beaufschlagung 2. Beaufschlagung 3. Beaufschlagung
    „individualisierte" vernetzte Fasern, #27 18,9 17,3 26,0 0,06 3,4 11,4
    P&G (Pampers®) AL-Material 23,8 22,3 29,4 0,04 0,4 6,8
  • BEISPIEL 11
  • Vergleich verschiedener Carbonsäure-Chemikalien in der AL-Leistung von vernetztem, blattgelegtem Porosanier
  • Experimente wurden durchgeführt, um die Wirkung der Vernetzung von Porosanier in Blattform mit verschiedenen Vernetzungschemikalien zu untersuchen. Belclene 200- und 283-PMA-Produkte wurden mit dem DP-60-Produkt verglichen sowie mit dem Polyacrylsäure(PAA)-Homopolymer-Produkt Criterion 2000 mit einem durchschnittlichen MG von 2250 (Vinings Industry). 150 g-Porosanier-Blätter (gleichmäßige Bildung) wurden mit pH 3,0-Lösungen von jeder dieser Chemikalien behandelt. Die Lösungen enthielten auch 1:6 Teile Natriumhypophosphit-Katalysator zu Chemikalie (Trockenmassebasis). Die Blätter wurden dann in einem Tunneltrockner über Nacht an Luft getrocknet und dann bei 185°C für 10 Minuten thermisch ausgehärtet. Als nächstes wurde luftgelegte AL-Kissen aus jeder dieser Proben hergestellt (100 g mit einer Dichte von etwa 0,07 g/cc). Die Ergebnisse der AL-Tests von Kissen, die aus Blättern gewonnen wurden, die mit etwa 6% jeder Chemikalie vernetzt worden waren, sind unten dargestellt (Tabelle 11), Tabelle 11 AL-Testergebnisse für Porosanier, 150 g-Blätter, vernetzt mit etwa 6% verschiedener Polycarbonsäure-Vernetzungsmittel
    Probe, Nr. (#) Aufnahmezeit, Sekunden Rückfeuchtungsfluidgewicht, g
    1. Beaufschlagung 2. Beaufschlagung 3. Beaufschlagung 1. Beaufschlagung 2. Beaufschlagung 3. Beaufschlagung
    Blätter, vernetzt mit 6,0% DP-60, #28 27,2 24,6 38,0 0,06 0,10 2,3
    Blätter, vernetzt mit 5,7% Beclene 200, #29 28,9 25,9 39,2 0,06 0,30 1,7
    Blätter, vernetzt mit 5,8% Belclene 283, #30 28,1 26,5 40,6 0,07 0,56 1.7
    Blätter, vernetzt mit 5,9% Criterion 2000, #31 26,6 23,9 40,5 0,06 0,93 6,5
  • Die Ergebnisse sind in der Aufnahmezeit für alle bewerteten Chemikalien ähnlich, mit der Ausnahme, daß es so scheint, daß das PAA-Produkt (Criterion 2000) signifikant schlechtere Rückfeuchtungseigenschaften liefert. Ein merkbarer Vorteil des PAA-Produktes war, daß mit ihm hergestellte Zellstoffe weniger verfärbt waren.
  • BEISPIEL 12
  • Das PAA-Produkt und DP-60 wurden daher weiter an den unregelmäßigen 300 g-Blättern (durchschnittliche Dichte 0,3 g/cc) bewertet, die oben verwendet wurden (siehe Tabellen 6, 8–9). Die AL-Testergebnisse an luftgelegten Kissen, hergestellt aus diesen Porosanier-Blättern, vernetzt mit 6,0 und 8,0% DP-60 und Criterion 2000, sind unten angegeben (Tabelle 12). Die luftgelegten AL-Kissen waren 100 g mit Dichten im Bereich 0,07–0,08.
  • Die Ergebnisse zeigen viel bessere Aufnahmezeitleistung für das DP-60-Material als Criterion 2000, wenn die unregelmäßigen 300 g-Blätter verwendet wurden. Die Aufnahmezeitergebnisse sind nur ein kleines bißchen schlechter als diejenigen, die in Tabelle 6 und 8 zu sehen sind, weil die Dichte der hier verwendeten AL-Kissen leicht höher ist. Aus unerklärlichen Gründen scheint jedoch der dritte Rückfeuchtungswert für das 6,0% DP-60-Produkt schlechter zu sein, verglichen mit seinem Criterion 2000-Gegenstück. Bei einer 8,0% Dosierung sind die dritten Rückfeuchtungswerte ähnlich.
  • Wenn das PAA-Material mit Zitronensäure in denselben Gehalten vermischt wird, die in DP-60 vorliegen (das, wie oben angegeben, ein Gemisch aus einem PMA-Terpolymer und Zitronensäure ist), ist es wahrscheinlich, daß es sich ebensogut in den AL-Anwendungen verhalten könnte. Tabelle 12 AL-Testergebnisse für nicht-gleichmäßige Porosanier-Blätter mit 300 g, vernetzt mit 6,0% DP-60 und Criterion 2000
    Probe, Nr. (#) Aufnahmezeit, Sekunden Rückfeuchtungsfluidgewicht, g
    1. Beaufschlagung 2. Beaufschlagung 3. Beaufschlagung 1. Beaufschlagung 2. Beaufschlagung 3. Beaufschlagung
    Blätter, vernetzt mit 6,0% DP-60, #32 24,1 24,6 32,4 0,04 0,24 11,3
    Blätter, vernetzt mit 8,0% DP-60, #33 25,1 23,0 31,5 0,05 0,05 3,4
    Blätter, vernetzt mit 6,0% Criterion 2000, #34 29,4 27,5 39,7 0,05 0,40 7,0
    Blatter, vernetzt mit 8,0% Criterion 2000, #35 28,1 26,7 37,9 0,05 0,16 2,9
  • BEISPIEL 13
  • Bewertungen von Placetate-F-Blättern, vernetzt mit DP-60
  • Weiche Blätter aus hochreinem (> 95% Cellulose), nicht-merzerisiertem Placteate-F mit 300 g mit wünschenswerten Eigenschaften „unregelmäßiger" Bildung (durchschnittliche Dichte 0,3 g/cc) wurden mit etwa 5–10% DP-60 unter Verwendung der oben beschriebenen Methodik behandelt und vernetzt. Placetate-F ist ein Sulfat-Zellstoff aus Southern Pine, erhältlich von Rayonier (Fernandina, FL). Luftgelegte AL-Kissen wurden dann aus diesen Proben hergestellt (100 g, Dichte um 0,08–0,09 g/cc). Die Ergebnisse der AL-Tests sind in Tabelle 13 angegeben. Tabelle 13 AL-Testergebnisse für Placetate-F-Blätter mit 300 g, vernetzt mit ~5–10% DP-60
    Probe, Nr. (#) Aufnahmezeit, Sekunden Rückfeuchtungsfluidgewicht, g
    1. Beaufschlagung 2. Beaufschlagung 3. Beaufschlagung 1. Beaufschlagung 2. Beaufschlagung 3. Beaufschlagung
    Blätter, vernetzt mit 4,8% DP-60, #36 37,3 33,9 50,3 0,05 0,49 3,2
  • Diese Ergebnisse sind denjenigen klar unterlegen, die mit merzerisierter Porosanier-Faser erhalten wurden, wie zu sehen in den Beispielen 6 und 8. Die Verwendung merzerisierter Fasern bei der Vernetzung von Blättern ist wesentlich, um angemessene Leistungseigenschaften zu erhalten.
  • Die Ergebnisse sind viel schlechter als diejenigen für vernetzte Porosanier-Blätter mit 300 g, insbesondere wenn man die DP-60-Dosierungsrate betrachtet. Selbst bei einer Dosierung von 9,6% DP-60 (Tabelle 13) hat die dritte Aufnahmezeit noch nicht einmal 40 Sekunden erreicht.
  • BEISPIEL 14
  • Eine gebleichte Sulfit-Faser aus Southern Pine wurde unter den angegebenen Bedingungen merzerisiert (im Handel gut bekannt, d. h. angemessene Kombinationen von Alkalistärke und Temperatur), um Fasern mit hoher Reinheit zu ergeben (etwa 98,8% α-Cellulose-Gehalt mit durchschnittlicher Faserlänge 2,0 mm; Porosanier-J-HP-Fasern sind 2,4 mm), hier bezeichnet als Porosanier-F. Zellstoffblätter mit etwa 330 g Basisgewicht mit idealen Blattbildungseigenschaften (durchschnittliche Dichte 0,24 g/cc) wurden hergestellt und dann unter Verwendung von 4,7% DP-60 unter Verwendung der oben beschriebenen Methodik vernetzt. Die vernetzten Fasern wurden dann in Aufnahmeschicht(AL)-Test bewertet.
  • Die Ergebnisse unten (Tabelle 14) für dieses vernetzte Porosanier-F-Produkt werden vernetztem Porosanier-J-HP-Material, Probe #20 (Tabelle 6), das unter Verwendung deselben Gehaltes an DP-60 (4,7%) hergestellt wurde, gegenübergestellt. Diese Ergebnisse werden auch denjenigen für das P&G-AL-Material gegenübergestellt.
  • Wie man sehen kann, führt Merzerisierung zu vernetzten Sulfit-Fasern aus Southern Pine, die sich in AL-Tests sehr gut verhielten. Die Ergebnisse sind jedoch für vernetztes Porosanier-F nicht ganz so gut wie für vernetztes Porosanier-J-HP (man bemerke, daß die dritte Aufnahmezeit etwa 5 Sekunden langsamer ist). Der Leistungsvorteil für Prosanier-J-HP kann möglicherweise der durchschnittlichen Faserlängendifferenz zwischen den zwei (d. h. 2,4 gegenüber 2,0 mm) zugeschrieben werden. Tabelle 14 AL-Testergebnisse für Porosanier-J-HP gegen Porosanier-F, vernetzt mit 4,7% Belclene DP-60
    Probe, Nr. # Aufnahmezeit, Sekunden Rückfeuchtungsfluidgewicht, g
    1. Beaufschlagung 2. Beaufschlagung 3. Beaufschlagung 1. Beaufschlagung 2. Beaufschlagung 3. Beaufschlagung
    Vernetztes Porosanier-J-HP, #20 20,6 19,8 30,9 0,05 0,25 1,2
    Vernetztes Porosanier-F, #39 25,2 22,7 34,7 0,04 0,24 1,9
    P&G (Pampers®, AL-Material) 23,8 22,7 29,4 0,04 0,4 6,8
  • BEISPIEL 15
  • Leistungsvergleiche zwischen Porosanier-Blättern, vernetzt mit variierenden Gehalten an Belclene DP-60 oder Criterion 2000, gegen HBA in GATS-Absorptionstests, Zentrifugenrückhaltevermögen Bewertungen und in 20/80-Gemischen mit Georgianier-J
  • Ein weiteres hervorragendes Anwendungsgebiet für vernetzte Fasern ist als ein Füllmittel für Standard-Papierzellstoffe, um einer Bahn aus den gemischten Fasern Porosität, verbesserte Absorptionsfähigkeit und Volumen zu verleihen. Das vernetzte Produkt muß auch Beständigkeit gegenüber Naßkollaps der gemischten Faserstruktur (d. h. gute Naßelastizität) bereitstellen. In Filtern liefert das erhöhte Volumen erhöhte Luftdurchlässigkeit. In Filteranwendungen ist es auch sehr wichtig, daß „Verhärtungen" minimiert werden, da sie die Oberflächenerscheinung negativ beeinflussen. Wenn verwendet in Handtuchanwendungen, können vernetzte Fasern einen dramatischen Anstieg in der Flüssigkeitshaltekapazität und Absorptionsgeschwindigkeit liefern.
  • Das beliebteste kommerzielle Material, das heutzutage in der Industrie verwendet wird, um obiges zu erfüllen, ist Weyerheusers HBA. Dieses Material wird hergestellt durch Vernetzen von Standard-Papierzellstoff mit DMDHEU in einer „individualisierten" Faserform, so daß das Endprodukt ein „flaumähnliches" Produkt mit niedriger Dichte ist. Aufgrund der eingesetzten Chemie (Harnstoff-Chemie, mit niedrigeren Aushärtungstemperaturen – typischerweise um 140°C) hat das Produkt schlechtere Absorptionsgeschwindigkeitsleistung (siehe zum Beispiel Tabelle 4 oben), wenn verglichen mit Carbonsäure-Mischungen, wie etwa DP-60, sowie höhere „Knoten"-Gehalte, wenn verglichen mit der Verwendung von Polymaleinsäuren (siehe Beispiel 7 in U.S.-Patent 5,998,511 ).
  • Die Industrie würde gerne ein Material haben, das in blattgelegter gut rollender Form vorliegt, das nicht staubig ist (viele beklagen sich über die Staubigkeit von HBA), ein Material, das relativ frei von „Verhärtungen" ist (so daß ihre endgültigen gemischten Produkte gute Oberflächenerscheinung besitzt), und ein Produkt, das bessere Absorptionseigenschaften besitzt. Diese vorliegende Erfindung kann all dies liefern.
  • Wie oben erwähnt, gibt das Criterion-2000-PAA-Material ein vernetztes blattgelegtes Porosanier-Produkt, das nach dem thermischen Aushärtungsschritt weniger verfärbt ist als das Belclene-DP-60-Produkt. Trotz der Tatsache, daß es sich nicht so gut in AL-Anwendungen zu verhalten scheint, wenn verglichen mit DP-60, haben wir festgestellt, daß es sich im Hinblick auf seine GATS-Absorptionseigenschaften relativ zu DP-60 bei gleichen Dosierungsniveaus gleich gut verhält (Tabelle 15 unten). Es ist festgestellt worden, daß beide Materialien sich in der Absorptionsgeschwindigkeit besser verhalten als HBA. Der Kapazitätswert scheint in den Vergleichsbewertungen unten hoch zu sein, aber dies ist ein weniger signifikantes Leistungskriterium.
  • In den Testergebnissen unten wurden die GATS-Absorptionsgeschwindigkeiten mit einem Standardverfahren mit radialem Docht unter Verwendung von Kissen durchgeführt, die auf eine Dichte von 0,1 g/cc gepreßt und unter einer Belastung von 0,345 kPa (0,05 psi) für 7 Minuten getestet worden waren. Für die unten berichteten Bestimmungen des GATS-Fluidrückhaltevermögens (maximale Kapazität) wurde ein Mehröffnungs-Standardverfahren mit Kissen verwendet, die auf eine Dichte von 0,1 g/cc gepreßt und unter einer Belastung von 0,345 kPa (0,05 psi) für einen Zeitraum von 850 Sekunden (14,2 Minuten) gepreßt worden waren. Die Blattvorräte, die für diese Arbeit bewertet wurden, wurden alle gewonnen aus der Vernetzung der weichen, nicht-gleichmäßigen 300 g-Porosanier-Blätter, die oben diskutiert worden sind (durchschnittliche Dichte von 0,3 g/cc). Tabelle 15 Vergleichs-GATS-Absorptionsergebnisse für Porosanier-Blätter (nicht-gleichmäßig, 300 g). vernetzt mit DP-60 oder Criterion 2000 und HBA
    Probe, Nr. (#) Absorptionsgeschwindigkeit (g/g/s) Maximale Kapazität (g/g)
    3,5% DP-60, #19 0,38 N.D.a
    4,7% DP-60, #20 0,44 N.D.a
    6,0% DP-60, #32 0,43 10,8
    8,0% DP-60, #33 0,51 10,3
    10% DP-60, #40 0,53 10,4
    15% DP-60, #41 0,61 N.D:a
    0,64 N.D.a
    25% DP-60, #43 0,72 N.D.a
    6,0% Criterion 2000, #34 0,45 11,1
    8,0% Criterion 2000, #35 0,49 10,8
    10,0% Criterion 2000, #44 0,53 10,7
    HBA 0,35 12,0
    • aN.D. = nicht bestimmt.
  • Die Ergebnisse zeigen, daß sich sowohl die DP-60- als auch die Criterion-2000-Materialien im Dosierungsbereich von 6–10% nahezu gleich verhalten. Man sieht, daß die Absorptionsgeschwindigkeiten weiter ansteigen, wenn die Dosierung der für die Vernetzung verwendeten Chemikalie erhöht wird; diese erhöhte Leistung scheint jedoch nicht zu verbesserter AL-Leistung zu führen, wenn verglichen mit Proben, die im Bereich von 4–6% mit DP-60 vernetzt worden sind (Vergleichsdaten in Tabellen 6 und 8 mit denjenigen in Tabelle 12).
  • Die Daten in Tabelle 15 geben klar an, daß, wenn Fasern mit hoher Permeationsrate (d. h. Fasern mit schnellen Absorptionsgeschwindigkeiten) für andere Anwendungen gewünscht sind, einfaches Erhöhen der Menge an Vernetzungsmittel die Leistung verbessert.
  • BEISPIEL 16
  • Es ist wichtig, daß Kandidatenmaterialien, um HBA zu ersetzen, einem Naßkollaps widerstehen. Dies wird typischerweise bewertet durch Untersuchen des Wasserrückhaltevermögens nach Zentrifugieren. Weil sie „steifer" sind, absorbieren vernetzte Fasern Fluids einfacher und verlieren unter einer Belastung (z. B. Zentrifugalkraft) leichter Fluid, weil das Netzwerk aus Fasern nicht kollabiert und Lösung innerhalb der Matrix einfängt. Relatives Wasserrückhaltevermögen wird untersucht, indem man zwei Gramm der Faser (in defibrierter, „flaumiger" Form) in einem Stoffteebeutel gibt und ihn verschließt. Der Teebeutel wird dann in eine 0,9% Kochsalzlösung gegeben und für 30 Minuten einweichen gelassen, bevor er entnommen und aufgehängt wird, um für 10 Minuten eine Tropftrocknung zu durchlaufen. Als nächstes werden die Beutel in eine Zentrifuge gegeben und für 5,0 Minuten bei 1.400 UPM geschleudert. Die Beutel werden dann gewogen, und die zurückbleibende Lösungsmenge wird verwendet, um das Rückhaltevermögen nach Zentrifugieren zu berechnen. Mehrere der Produkte oben wurden getestet, zusammen mit Porosanier-Kontrollprodukt, zum Vergleich mit HBA. Die Ergebnisse sind unten angegeben (Tabelle 16). Tabelle 16 Relative Wasserrückhaltewerte in Zentrifuge an vernetztem Porosanier
    Probe, Nr. # Wasserrückhaltewert (g/g)
    Porosanier-Kontrolle, #21 1,01
    3,5% DP-60, #19 0,58
    6,0% DP-60, #32 0,46
    6,0% Criterion 2000, #34 0,43
    HBA 0,61
  • Die Ergebnisse zeigen, daß bei einer Dosierung von 6,0% beide Vernetzungschemikalien Produkte ergeben, die HBA in ihrer Fähigkeit übertreffen, einem Naßkollaps bei Verwendung dieses Tests zu widerstehen. Bei 3,5% DP-60 nähern sich die Ergebnisse näher an diejenigen von HBA an. Klar verhält sich das Porosanier-Kontrollprodukt (Durchlaufverfahren, aber keine zusätzlichen Chemikalien) relativ zu den vernetzten Materialien schlecht.
  • BEISPIEL 17
  • Ausgewählte, vernetzte Porosanier-Zellstoffblätter, die oben zitiert sind (Tabellen 15 und 16), wurden mit 90% Georgianier-J naßvermischt und blattgelegt. Die blattgelegten Gemische wurden, gepreßt und ungepreßt, auf Volumen, Porosität und Zugfestigkeit getestet. Vergleichsdaten werden auch vorgelegt für Blätter, die durch Naßvermischung von HBA mit Georgianier-J-Zellstoff hergestellt wurden. Zusätzlich wurden Handblätter aus 100% Georgianier-J bewertet, um eine Basislinie für den Vergleich zu liefern. Die Ergebnisse sind in Tabelle 17 unten angegeben. Tabelle 17 Bewertungen von 20/80-Gemischen aus vernetzten Porosanier-Blättern (nicht-gleichmäßig, 300 g) und HBA mit Georgianier-J auf Volumen, Porosität und Zugfestigkeit
    Spezifisches Volumen (cc/g) Porosität Zugfestigkeit
    Probe Nr. von 20/80-Gemisch Vernetzter Zellstoff Beschreibung (Probe #) Ungepreßt Gepreßt ml/cm2 s N
    45 4,7% DP-60 (#20) 5,44 3,02 56,7 6,1
    46 6,0% DP-60 (#32) 5,68 3,24 60,1 6,0
    47 6,0% Criterion 2000 (#34) 6,12 3,33 63,0 6,4
    48 HBA 6,07 3,85 56,3 5,1
    49 100% Georgianier 4,68 2,49 36,6 10,9
  • Die Ergebnisse oben zeigen gute Volumenbildungsfähigkeit für das Produkt, das mit 6% des PAA-Materials (Criterion 2000) vernetzt worden ist, relativ zu HBA. Es scheint auch leicht besser zu sein als DP-60 in gepreßter Masse, aber nicht so gut wie HBA. Die Ergebnisse der Porositätswerte für beide 6%-Produkte, die mit entweder DP-60 oder PAA vernetzt worden sind, sind jedoch HBA überlegen, während die Zugfestigkeitswerte für alle der vernetzten getesteten Porosanier-Produkte besser sind als HBA.
  • BEISPIEL 18
  • Bildungseigenschaften der Handblätter wurden ebenfalls untersucht. Es wurde bemerkt, daß die Handblätter, die vernetztes Porosanier enthielten, frei von „Verhärtungen" waren, im Gegensatz zu denjenigen, die mit HBA hergestellt worden waren. Die Ergebnisse sind visuell dramatisch. Die Handblätter, die mit HBA hergestellt worden waren, hatten hoch fehlerhafte Oberflächenunregelmäßigkeiten. Im Gegensatz dazu sind die Handblattgemische, hergestellt mit dem vernetzten Material der Erfindung, an der Oberfläche glatt, wobei die Blattstruktur sehr gleichmäßig erscheint.
  • Johnson-Faser-Klassierungsergebnisse
  • Repräsentative Kontrollproben und vernetzte Proben, die oben zitiert sind, wurden unter Verwendung des Johnson Classifiers einer Faserklassierung unterzogen. Im Johnson Classifier wird eine Probe in Flaumform kontinuierlich in einem Luftstrom dispergiert. Während der Dispersion gehen lose Fasern durch ein 14-mesh-Sieb (1,18 mm) und dann durch ein 42-mesh(0,2 mm)-Sieb hindurch. Zellstoffbündel (Knoten), die in der Dispersionskammer verbleiben, und diejenigen, die im 42-mesh-Sieb gefangen werden, werden entfernt und gewogen. Die ersteren werden als „Knoten" bezeichnet und die letzteren als „Gutstoffe". Das vereinigte Gewicht dieser zwei wird vom ursprünglichen Gewicht abgezogen, um das Gewicht von Fasern zu bestimmen, die durch das 0,2 mm-Sieb hindurchgingen. Diese Fasern werden als „Feinteile" bezeichnet.
  • Die Ergebnisse sind unten angegeben (Tabellen 18 und 19). Die „Knoten"-Fraktion wurde dann untersucht, um die Natur des Materials zu bestimmen (z. B. entweder „Verhärtungen" oder faserige flaumige „Bälle", die aus einzelnen Fasern bestehen – wasserdispergierbar, oder Mischungen von beiden).
  • In Tabelle 18 sind die Ergebnisse für repräsentative Proben zu sehen, die aus den weichen, wünschenswerterweise nicht-gleichmäßigen 300 g-Porosanier-Blättern hergestellt sind.
  • Ebenfalls dargestellt sind Vergleichsdaten für HBA, P&G-AL-Material und vernetzte Rayfloc-J-Blätter (zusammen mit geeigneten Kontrollprodukten). Tabelle 18 Johnson-Classifier-Ergebnisse an vernetzten Porosanier-Blättern mit 300 g (weiche, nicht-gleichmäßige Bildung), kommerziellen Produkten und vernetzten Rayfloc-J-Blättern
    Probe, Nr. (#) % Knoten % Gutstoff % Feinteile Natur der Knotenfraktion
    Porosanier, vernetzt
    mit 3,5% DP-60, #19 1,9 91,9 6,2 Bälle
    mit 4,2% DP-60, #24 1,5 92,8 5,7 Bälle
    mit 6,0% DP-60, #32 Bälle
    mit 6,0% Criterion 2000, Bälle
    Kontrolle, #21; Durchlaufverfahren, kein DP-60 2,8 91,2 5,9 Bälle
    Rayfloc, vernetzt mit 4,1% DP-60, #16 3,4 83,3 13,4 Verhärtungen
    Rayfloc, Kontrolle, #17; 1,7 89,1 9,1 Verhärtungen
    Durchlaufverfahren, kein DP-60
    P&G (Pampers®) AL-Material 13,8 80,3 5,9 Kombination
    HBA 11,9 82,1 6,0 Kombination
  • Es ist deutlich, daß alle „Knoten"-Fraktionen, die aus Proben gesammelt wurden, die aus den weichen 300 g-Porosanier-Blättern gewonnen wurden, keine „Verhärtungen" enthalten – harte Faserbündel, die sich bei Naßvermischung nicht dispergieren. Es ist auch interessant zu bemerken, daß weniger Knoten aus den vernetzten Porosanier-Blättern als auch dem Kontroll-Porosanier-Zellstoff gewonnen werden.
  • Wie ebenfalls oben erwähnt, ging der Knotengehalt nach oben, wenn man Rayfloc in Blattform vernetzt, aber die Zunahme der Feinteile war merkbar größer, wenn verglichen mit dem Kontrollprodukt (möglicherweise aufgrund erhöhter Faserbrüchigkeit bei Vernetzung). Der Feinteilgehalt ist viel höher als für entweder HBA oder das P&G-Produkt. Die Tatsache, daß die Werte für Knoten viel niedriger sind als für HBA oder das P&G-AL-Material beruht auf der Tatsache, daß die Polymaleinsäure im DP-60 den Knotengehalt relativ zur. Verwendung von DMDHEU oder Zitronensäure allein beträchtlich verringert. Es wurde auch festgestellt, daß die Knoten aus den Rayfloc-J-Proben „Verhärtungen" waren. Es wird beobachtet, daß sowohl die HBA- als auch die P&G-Knotenfraktionen eine Kombination aus „Verhärtungen" und „Bällen" enthalten.
  • Die Tatsache, daß die „Knoten"-Fraktionen, die aus den vernetzten, weichen Porosanier-Blättern mit 300 g gewonnen wurden, alle wasserdispergierbare flaumige „Balle" enthalten, ist klar der Grund dafür, daß die gemischten Produkte mit Georgianier-J frei von „Verhärtungen" sind, und zu Handblättern mit einer überlegenen Oberflächenerscheinung relativ zu HBA-Gemischen führen.
  • Die repräsentativen Johnson-Classifier-Ergebnisse in Tabelle 19 wurden alle an verschiedenen vernetzten Proben erhalten, die aus Porosanier hergestellt worden waren, mit gleichmäßiger, homogener Blattbildung (stärkere, festere Blätter als die weichen 300 g-Blätter mit nicht-gleichmäßiger Bildung). Die Ergebnisse waren alle in einer Hinsicht überraschend unterschiedlich. Alle „Knoten"-Fraktionen, die erhalten wurden, erwiesen sich im wesentlichen als „Verhärtungen" (am wahrscheinlichsten vernetzte Faserbündel), nicht „Bälle" – die aufgebrochen und in Wasser dispergiert werden könnten. Klar führt die Verwendung der stärkeren Blätter, die durch gleichmäßige Blattbildung hergestellt worden sind, für Vernetzung zu unerwünschteren Eigenschaften als nur schlechter AL-Leistung (z. B. Tabelle 8), da diese Materialien auch weniger wünschenswert wären in den Naßmischungsanwendungen, um mit HBA zu konkurrieren.
  • Die Tatsache, daß „Verhärtungen" aus den zwei Porosanier-Kontrollprodukten aus den 150 g-Blättern (Proben #50 und #51 unten – keine Vernetzungschemikalien zugesetzt) resultierten, wo die Vermahlungsvorrichtung verwendet wurde, um zu helfen, gleichmäßige Blattstruktur zu erhalten, führt zu der Theorie, daß ein Refinerprozeß Fasern verursacht, die sich in einen größeren Umfang miteinander verbinden. Tabelle 19 Johnson-Classifier-Ergebnisse an vernetzten Porosanier-Blättern mit gleichmäßiger Blattbildung
    Probe, Nr. (#) % Knoten % Gutstoff % Feinteile Natur der Knotenfraktion
    300 g-Blatt mit 4,4% DP-60, #25 1,81 90,3 7,9 Verhärtungen
    150 g-Blatt mit 4,0% DP-60, #23 1,0 93,0 6,0 Verhärtungen
    150 g-Blatt mit 0,8 92,4 6,8 Verhärtungen
    4,0% Criterion 2000, #50
    150 g-Blatt mit 5,7% Belclene 200, #29 0,8 92,4 6,8 Verhärtungen
    150 g-Blatt Kontrolle, #51; kein Durchlaufverfahren 2,2 92,8 5,0 Verhärtungen
    150 g-Blatt Kontrolle, #52; Durchlaufverfahren, keine Chemikalie 2,2 92,2 5,6 Verhärtungen
  • Während beschrieben worden ist, was man gegenwärtig glaubt, die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung zu sein, werden die Fachleute erkennen, daß Veränderungen und Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen, und es ist beabsichtigt, alle solche Veränderungen und Modifikationen, wie sie in den wahren Schutzumfang der Erfindung fallen, zu beanspruchen.

Claims (35)

  1. Verfahren zur Herstellung vernetzter Cellulosefasern in Blattform, wobei das Verfahren umfasst: (a) Aufbringen eines polymeren Carbonsäure-Vernetzungsmittels auf ein Blatt aus merzerisierten Cellulosefasern, wobei besagte Fasern vor Blattbildung nicht mechanisch vermahlen worden sind und wobei die α-Cellulose-Reinheit der merzerisierten Cellulosefasern wenigstens 95% beträgt; und (b) Aushärten des Vernetzungsmittels auf besagtem Blatt aus merzerisierten Cellulosefasern, um vernetzte Cellulosefasern mit beträchtlichen Intrafaservernetzungen ohne beträchtliche Interfaservernetzungen zu bilden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in Schritt (a) hergestellte Blatt vor Schritt (b) getrocknet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die α-Cellulose-Reinheit der merzerisierten Cellulosefasern wenigstens 97% beträgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinheit der merzerisierten Cellulosefasern wenigstens 98% beträgt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Carbonsäure-Vernetzungsmittel ein Homopolymer von Maleinsäure-Monomer, ein Copolymer von Maleinsäure-Monomer, ein Terpolymer von Maleinsäure-Monomer oder eine Mischung derselben umfasst.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Carbonsäure-Vernetzungsmittel ein durchschnittliches Molekulargewicht von etwa 400 bis etwa 10.000 besitzt.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Carbonsäure-Vernetzungsmittel ein durchschnittliches Molekulargewicht von etwa 400 bis etwa 4.000 besitzt.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Carbonsäure-Vernetzungsmittel einen pH von etwa 1,5 bis etwa 5,5 besitzt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Carbonsäure-Vernetzungsmittel einen pH von etwa 2,5 bis etwa 3,5 besitzt.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vernetzungsmittel eine C2-C9-Polycarbonsäure umfasst.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das C2-C9-Polycarbonsäure-Vernetzungsmittel Zitronensäure umfasst.
  12. Verfahren zur Herstellung eines Blattes aus vernetzten Cellulosefasern mit überlegenen Flüssigkeitsaufnahme- und Rückfeuchtungseigenschaften, wobei das Verfahren umfasst: (a) Herstellen eines naßgelegten Blattes aus vernetzter Cellulosefaser mit einer α-Cellulose-Reinheit von wenigstens 95%, wobei besagte merzerisierten Cellulosefasern vor der Ausbildung besagten Blattes nicht mechanisch vermahlen werden; (b) Aufbringen eines polymeren Carbonsäure-Vernetzungsmittels auf besagtes Blatt aus merzerisierten Cellulosefasern, um ein Blatt zu bilden, das mit besagtem Vernetzungsmittel imprägniert ist; und (c) Aushärten des Vernetzungsmittels auf besagtem imprägnierten Blatt aus merzerisierten Cellulosefaser, um vernetzte Cellulosefasern mit beträchtlichen Intrafaservernetzungen ohne beträchtliche Interfaservernetzungen zu bilden.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das imprägnierte Blatt, das in Schritt (b) hergestellt ist, vor Schritt (c) getrocknet wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die α-Cellulose-Reinheit der merzerisierten Cellulosefasern wenigstens 97% beträgt.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Carbonsäure-Vernetzungsmittel ein Homopolymer von Maleinsäure-Monomer, ein Copolymer von Maleinsäure-Monomer, ein Terpolymer von Maleinsäure-Monomer oder eine Mischung derselben umfasst.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Carbonsäure-Vernetzungsmittel ein durchschnittliches Molekulargewicht von etwa 400 bis etwa 4.000 besitzt.
  17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Carbonsäure-Vernetzungsmittel einen pH von etwa 1,5 bis etwa 5,5 besitzt.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Carbonsäure-Vernetzungsmittel einen pH von etwa 2,5 bis etwa 3,5 besitzt.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Carbonsäure-Vernetzungsmittel ein Homopolymer von Acrylsäure-Monomer, ein Copolymer von Acrylsäure-Monomer, ein Terpolymer von Acrylsäure-Monomer oder Mischungen derselben umfasst.
  20. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes Vernetzungsmittel eine C2-C9-Polycarbonsäure umfasst.
  21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das C2-C9-Polycarbonsäure-Vernetzungsmittel Zitronensäure umfasst.
  22. Zusammensetzung, die vernetzte merzerisiertes Cellulosefasern umfasst, wobei besagte merzerisierte Cellulosefasern erhältlich sind durch Naßlegung merzerisierter Cellulosefasern mit einer α-Cellulose-Reinheit von wenigstens 95% in einer Blattform ohne mechanische Vermahlung besagter Cellulosefasern, Aufbringen eines polymeren Carbonsäure-Vernetzungsmittels auf besagtes Blatt aus merzerisierten Cellulosefasern und Vernetzen besagter Fasern mit besagtem polymeren Carbonsäure-Vernetzungsmittel, während sie sich in besagter Blattform befinden, wobei besagte Vernetzung beträchtliche Intrafaservernetzung ohne beträchtliche Interfaservernetzung umfasst.
  23. Zusammensetzung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß besagte merzerisierte Cellulosefasern eine α-Cellulose-Reinheit von wenigstens 97% besitzen.
  24. Zusammensetzung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Carbonsäure-Vernetzungsmittel ein Homopolymer von Maleinsäure-Monomer, ein Copolymer von Maleinsäure-Monomer, ein Terpolymer von Maleinsäure-Monomer oder eine Mischung derselben umfasst.
  25. Zusammensetzung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Carbonsäure-Vernetzungsmittel ein durchschnittliches Molekulargewicht von etwa 400 bis etwa 4.000 besitzt.
  26. Zusammensetzung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Carbonsäure-Vernetzungsmittel einen pH von etwa 1,5 bis etwa 5,5 besitzt.
  27. Zusammensetzung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Carbonsäure-Vernetzungsmittel einen pH von etwa 2,5 bis etwa 3,5 besitzt.
  28. Zusammensetzung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die merzerisierten Fasern mit einem Vernetzungsmittel vernetzt sind, das C2-C9-Polycarbonsäure umfasst.
  29. Zusammensetzung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das C2-C9-Polycarbonsäure-Vernetzungsmittel Zitronensäure umfasst.
  30. Zusammensetzung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die vernetzten Cellulosefasern ein Füllmaterial umfassen.
  31. Zusammensetzung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Zusammensetzung ein Gemisch aus Cellulosefasern umfasst und besagte vernetzten merzerisierten Cellulosefasern zwischen 5% und 40% besagten Gemisches umfassen.
  32. Zusammensetzung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus Cellulosefaser eine Aufnahmeschicht für Wegwerfwindeln umfasst.
  33. Zusammensetzung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus Cellulosefasern einen Adsorptionsmittelkern für eine Windel, eine Hygieneprodukt für die Frau, ein Fleischkissen oder einen Verband umfasst.
  34. Zusammensetzung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus Cellulosefasern ein Handtuchmaterial umfasst.
  35. Zusammensetzung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus Cellulosefasern ein Filtermaterial umfasst.
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