FI90678B - A process for preparing wet-assembled compositions containing individual cured fibers - Google Patents

A process for preparing wet-assembled compositions containing individual cured fibers Download PDF

Info

Publication number
FI90678B
FI90678B FI872843A FI872843A FI90678B FI 90678 B FI90678 B FI 90678B FI 872843 A FI872843 A FI 872843A FI 872843 A FI872843 A FI 872843A FI 90678 B FI90678 B FI 90678B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
fibers
crosslinked
crosslinking
crosslinking agent
fiber
Prior art date
Application number
FI872843A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI90678C (en
FI872843A0 (en
FI872843A (en
Inventor
Robert Michael Bourbon
Jr John James Ryan
Original Assignee
Buckeye Cellulose Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Buckeye Cellulose Corp filed Critical Buckeye Cellulose Corp
Publication of FI872843A0 publication Critical patent/FI872843A0/en
Publication of FI872843A publication Critical patent/FI872843A/en
Publication of FI90678B publication Critical patent/FI90678B/en
Application granted granted Critical
Publication of FI90678C publication Critical patent/FI90678C/en

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H11/00Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only
    • D21H11/16Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only modified by a particular after-treatment
    • D21H11/20Chemically or biochemically modified fibres
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21FPAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/009Fibre-rearranging devices
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21FPAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/34Construction or arrangement of spraying pipes
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21FPAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F11/00Processes for making continuous lengths of paper, or of cardboard, or of wet web for fibre board production, on paper-making machines

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Absorbent Articles And Supports Therefor (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
  • Paper (AREA)

Description

1 906781 90678

Menetelmä kosteana kokoonpantujen, yksittäisiä, kovetettuja kuituja sisältävien koostumusten valmistamiseksiA process for preparing wet-assembled compositions containing individual cured fibers

Esillä oleva keksintö koskee menetelmää, jolla yk-5 sittäisistä, kovetetuista kuiduista valmistetaan kosteana kokoonpantuja koostumuksia.The present invention relates to a process for preparing wet-assembled compositions from single-cured fibers.

Pääosin yksittäisessä muodossa kovetettuja kuituja ja erilaisia tällaisten kuitujen valmistusmenetelmiä on esitetty alalla. Termi "yksittäinen, kovetettu, ristisi-10 doksellinen kuitu" viittaa selluloosakuituihin, joissa on pääasiassa kuitujen sisäisiä kemiallisia ristisidoksia. Tämä tarkoittaa sitä, että ristisidokset ovat pääosin yksittäisen kuidun selluloosamolekyylien välillä eivätkä eri kuitujen selluloosamolekyylien välillä. Yksittäiset, sil-15 loitetut kuidut ja muut yksittäiset, kovetetut kuidut on tavallisesti katsottu käyttökelpoisiksi käytettäviksi absorboivissa tuotteissa. Yleisesti on esitetty kolme menetelmäluokkaa valmistaa yksittäisiä, kovetettuja kuituja muodostamalla sisäisiä ristisidoksia. Näihin seuraavana 20 esiteltäviin menetelmiin viitataan tässä nimillä 1) kuivana ristisidoksia muodostava menetelmä, 2) vesiliuoksessa ristisidoksia muodostava menetelmä ja 3) pääosin vedettömässä liuoksessa ristisidoksia muodostava menetelmä. Kuidut sinänsä ja yksittäisiä, kovetettuja kuituja sisältävät 25 koostumukset tuovat yleensä parannuksen vähintään yhteen merkittävään absorboimisominaisuuteen verrattuna tavallisiin, ei-ristisidoksellisiin kuituihin. Usein tämä absorp-tiokyvyn parannus on esitetty absorboimiskapasiteettina. Lisäksi yksittäisistä ristisidoksellisista kuiduista val-30 mistetuilla koostumuksilla on suurempi märkäkimmoisuus ja kuivakimmoisuus verrattuna ei-ristisidoksellisista kuiduista valmistettuihin koostumuksiin. Termillä "kimmoisuus" tarkoitetaan tässä selluloosakuiduista valmistettujen vanujen kykyä palata laajempaan, alkuperäiseen muotoo-35 nsa vapautettaessa puristavasta voimasta. Kuivakimmoisuu- 2 90678 della tarkoitetaan absorboivan koostumuksen kykyä laajeta poistettaessa puristava voima, silloin kun kuidut ovat pääosin kuivissa olosuhteissa. Märkäkimmoisuus viittaa erityisesti absorboivan koostumuksen kykyyn laajeta puris-5 tavan voiman poistamisen jälkeen, silloin kun kuidut ovat kosteissa olosuhteissa. Tämän keksinnön tarkoituksia ja esitetyn koostumuksen tarkoituksia varten tulee märkäkim-moisuuden olla havaittavissa ja esitetty absorboivalle koostumukselle, joka on kostutettu kyllästymispisteeseen 10 asti.Mainly single form cured fibers and various methods of making such fibers have been described in the art. The term "single, cured, cross-linked fiber" refers to cellulosic fibers having primarily chemical crosslinks within the fibers. This means that the crosslinks are mainly between the cellulose molecules of a single fiber and not between the cellulose molecules of different fibers. Single crosslinked fibers and other single hardened fibers are generally considered useful for use in absorbent articles. In general, three classes of methods have been proposed for making single, cured fibers by forming internal crosslinks. These methods, hereinafter described, are referred to herein as 1) a dry crosslinking process, 2) an aqueous crosslinking process, and 3) a substantially anhydrous solution crosslinking process. The fibers themselves and the compositions containing the individual cured fibers generally provide an improvement in at least one significant absorbent property over conventional, non-crosslinked fibers. Often, this improvement in absorbency is presented as absorption capacity. In addition, compositions made from individual crosslinked fibers have higher wet and dry resilience compared to compositions made from non-crosslinked fibers. The term "resilience" as used herein refers to the ability of cellulosic fiber pads to return to their wider, original shape upon release from the compressive force. By dry resilience is meant the ability of an absorbent composition to expand upon removal of the compressive force when the fibers are predominantly in dry conditions. Wet resilience refers in particular to the ability of an absorbent composition to expand after removal of the compressive force when the fibers are in humid conditions. For the purposes of this invention and the purposes of the disclosed composition, wet wettability should be detectable and presented for an absorbent composition moistened to saturation point 10.

Menetelmiä, joilla valmistetaan yksittäisiä, ris-tisidoksellisia kuituja käyttäen kuivaa ristisidoksia muodostavaa menetelmää, esitetään US-patentissa nro 3 224 926, joka on annettu L.J. Bernardinilie joulukuun 15 21. päivänä 1965. Yksittäisiä, ristisidoksellisia kuituja on tuotettu kyllästämällä turvonneita kuituja vesiliuoksessa ristisidoksia muodostavalla aineella, poistamalla vesi ja kuiduttamalla kuidut mekaanisesti, ja kuivaamalla kuidut korotetuissa lämpötiloissa, jolloin saadaan aikai-20 seksi ristisidosten muodostuminen, samalla kun kuidut ovat pääosin yksittäisessä tilassa. Kuituihin muodostuu luonnostaan sisäisiä ristisidoksia turpoamattomassa, kokoonpannussa tilassa, mikä johtuu siitä että ne on dehydrattu ennen ristisidosten muodostamista. Prosessiin, jollainen 25 esitetään US-patentissa nro 3 224 926, jossa ristisidosten muodostaminen suoritetaan siten, että kuidut ovat turpoamattomassa kokoonpannussa muodossa, viitataan "kuivana ristisidokselliseksi tehtyjen" kuitujen valmistusmenetelmänä. Kuivana ristisidoksellisiksi tehdyille kuiduille on 30 ominaista huonot nesteenpidätysarvot (FRV). US-patentissa nro 3 440 135, joka on annettu R. Chungille huhtikuun 22. päivänä 1969, esitetään kuitujen upottaminen ristisidoksia muodostavan aineen vesiliuokseen, jotta redusoidaan kuitujen sisäistä sidoskapasiteettia, ennen kuin suoritetaan 35 kuiva ristisidosten muodostaminen samalla tavalla kuin US- 3 90678 patentissa nro 3 224 926. Tämän aikaa kuluttavan esikäsittelyn, edullisesti 16 - 48 tuntia, esitetään parantavan tuotteen laatua pienentämällä lyhyiden osien pitoisuutta, joka aiheutuu epätäydellisestä kuiduttumisesta.Methods for preparing individual crosslinked fibers using the dry crosslinking process are disclosed in U.S. Patent No. 3,224,926 to L.J. Bernardinilie December 15, 21, 1965. Individual, crosslinked fibers are produced by impregnating swollen fibers in an aqueous solution with a crosslinking agent, removing water and defibering the fibers mechanically, and drying the fibers at elevated temperatures to provide early crosslinking, while the fibers are predominant. mode. The fibers naturally form internal crosslinks in a non-swellable, assembled state due to being dehydrated prior to crosslinking. A process such as that disclosed in U.S. Patent No. 3,224,926, in which crosslinking is performed with the fibers in an unswollen assembled form, is referred to as a method of making "dry crosslinked" fibers. Dry crosslinked fibers are characterized by poor fluid retention (FRV) values. U.S. Patent No. 3,440,135, issued to R. Chung on April 22, 1969, discloses immersing fibers in an aqueous solution of a crosslinking agent to reduce the internal binding capacity of the fibers before performing 35 dry crosslinking in the same manner as in U.S. Patent No. 3,906,778. 3,224,926. This time-consuming pretreatment, preferably 16 to 48 hours, is shown to improve the quality of the product by reducing the concentration of short portions due to incomplete defibering.

5 Menetelmiä, joilla tuotetaan vesiliuoksessa ristis- idokselliseksi muodostettuja kuituja, esitetään esimerkiksi US-patentissa nro 3 241 553, joka on annettu F.H. Stei-gerille maaliskuun 22. päivänä 1966. Yksittäisiä, ristisi-doksellisia kuituja valmistetaan muodostamalla kuituihin 10 ristisidoksia vesiliuoksessa, jossa on ristisidoksia muodostavaa ainetta ja katalyyttiä. Tällä tavalla muodostettuihin kuituihin viitataan tässä "vesiliuoksessa ristisi-doksellisiksi muodostettuina" kuituina. Koska vesi aiheuttaa selluloosakuiduille turpoamisvaikutuksen, on vesiliu-15 oksessa ristisidoksellisiksi muodostetut kuidut tehty ris-tisidoksellisiksi ei-kokoonpannussa, turvonneessa tilassa. Verrattuina kuivana ristisidoksellisiksi tehtyihin kuituihin ovat US-patentissa 3 241 553 esitetyt kuidut taipui-sampia ja vähemmän kovia ja niille on luonteenomaista suu-20 rempi nesteenpidätyskyky (FRV). Vesiliuoksessa ristisidoksellisiksi tehdyistä kuiduista valmistetuilla koostumuksilla on huonompi märkä- jakuivakimmoisuus kuin vanuilla, jotka on valmistettu kuivana ristisidoksellisiksi tehdyistä kuiduista.Methods for producing fibers crosslinked in aqueous solution are disclosed, for example, in U.S. Patent No. 3,241,553 to F.H. To Steiger on March 22, 1966. Individual, crosslinked fibers are prepared by crosslinking the fibers with 10 in an aqueous solution of a crosslinking agent and a catalyst. Fibers formed in this manner are referred to herein as "crosslinked" fibers in aqueous solution. Because water exerts a swelling effect on cellulosic fibers, the fibers crosslinked in the aqueous solution are crosslinked in an unassembled, swollen state. Compared to dry crosslinked fibers, the fibers disclosed in U.S. Patent 3,241,553 are more flexible and less rigid and are characterized by greater oral fluid retention (FRV). Compositions made from crosslinked fibers in aqueous solution have poorer wet and dry resilience than wads made from dry crosslinked fibers.

25 US-patentissa nro 4 035 147, joka on annettu S. Sangenisille, G. Guiroylle ja J. Querelle heinäkuun 12. päivänä 1977, esitetään menetelmä, jolla tuotetaan yksittäisiä, ristisidoksellisia kuituja liittämällä yhteen de-hydrattuja, turpoamattomia kuituja ristisidoksia muodosta-30 van aineen ja katalyytin kanssa pääosin vedettömässä liuoksessa, joka sisältää niin pienen määrän vettä, ettei se riitä aiheuttamaan kuitujen turpoamista. Ristisidosten muodostuminen tapahtuu samalla, kun kuidut ovat pääosin vedettömässä liuoksessa. Tällaiseen menetelmään viitataan 35 tässä vedettömässä liuoksessa suoritettuna ristisidosten 4 90678 muodostamismenetelmänä; ja näin valmistettuihin kuituihin viitataan vedettömässä liuoksessa ristisidoksellisiksi tehtyinä kuituina. Kuten kuivana ristisidoksellisiksi tehdyt kuidut, ovat vedettömässä liuoksessa ristisidokselli-5 siksi muodostetut kuidut hyvin kovettuneita ristisidosten vaikutuksesta, ja absorboivilla koostumuksilla, jotka on valmistettu niitä käyttäen, on suhteellisen hyvät märkä-ja kuivakimmoisuudet.U.S. Patent No. 4,035,147, issued July 12, 1977 to S. Sangenis, G. Guiroy, and J. Quer, discloses a method of producing individual crosslinked fibers by joining together dehydrated, non-swellable fibers to form crosslinks. and catalyst in a substantially anhydrous solution containing so little water that it is not sufficient to cause the fibers to swell. The formation of crosslinks occurs while the fibers are essentially in an anhydrous solution. Such a method is referred to as the method of forming crosslinks 4 90678 in this anhydrous solution; and the fibers thus prepared are referred to as fibers crosslinked in an anhydrous solution. Like fibers crosslinked dry, crosslinked fibers in an anhydrous solution are well cured by crosslinking, and absorbent compositions made using them have relatively good wet and dry resilience.

Ristisidoksellisilla kuiduilla, joita on esitetty 10 edellä, esitetään olevan käyttöä tiheydeltään pienissä absorboivan aineen sovellutuksissa, kuten vaipoissa, ja myös suuremman tiheyden omaavissa absorboivien aineiden sovellutuksissa, kuten kuukautissuojissa. Tällaisilla kuiduilla ei kuitenkaan ole ollut riittäviä absorboimisomi-15 naisuuksia, kun otetaan huomioon niiden haitat ja kustannukset verrattuina tavallisiin kuituihin, ja siten ne eivät ole saaneet merkittävää kaupallista menestystä.The crosslinked fibers shown above are shown to have use in low density absorbent applications such as diapers, and also in higher density absorbent applications such as menstrual pads. However, such fibers have not had sufficient absorption properties in view of their disadvantages and costs compared to ordinary fibers, and thus have not achieved significant commercial success.

Eräs vaikeus, joka on havaittu yksittäisillä, ristisidoksellisilla kuiduilla, erityisesti kuivassa ja ve-20 dettömässä liuoksessa ristisidoksellisiksi tehdyillä kuiduilla, on se, että kuidut nopeasti flokkuloituvat kerrostettaessa märkänä huokoiselle muodostusviivalle. Tämä on estänyt absorboivien märkänä muodostettavien koostumusten sekä tiivistettyjen arkkien valmistamisen, mikä tekisi 25 mahdolliseksi kuitujen taloudellisen siirtämisen paperi- tuotetehtaaseen.One difficulty observed with single, crosslinked fibers, especially fibers crosslinked in a dry and anhydrous solution, is that the fibers rapidly flocculate when deposited wet on a porous formation line. This has prevented the production of absorbent wet-laid compositions as well as compacted sheets, which would allow for the economical transfer of fibers to the paper mill.

Tämän keksinnön kohteena on aikaansaada parannettuja menetelmiä, joilla voidaan valmistaa yksittäisiä, ris-tisidoksellisia kuituja käytettäviksi märkänä kerrostetta- 30 viin koostumuksiin.It is an object of the present invention to provide improved methods for preparing individual, crosslinked fibers for use in wet-laid compositions.

Keksinnön kohteena on siten jatkuvatoiminen menetelmä arkin valmistamiseksi, joka sisältää silloitettuja selluloosakuituja, joilla on suuri taipumus flokkautua, kun mainittujen kuitujen vesipitoinen suspensio kerroste-35 taan muodostusviiralle paperinvalmistustyyppisessä lait- 5 906^8 teessä, jolloin a) valmistetaan kuitumainen liete, joka sisältää yksittäisiä, kovetettuja kuituja ja nesteväliainetta, b) kerrostetaan liete huokoiselle muodostusviiral- 5 le, c) suunnataan joukko nestevirtauksia alaspäin muo-dostusviiralle kerrostettujen kuitujen päälle ja valutetaan neste pois kuiduista, jolloin virtaukset on järjestetty yhdensuuntaisesti muodostusviiran konesuunnan kansio sa, jolloin nestevirtaukset hajottavat kuitujen muodostamat flokit ja estävät kuitujen flokkien muodostumisen, jolloin mainitut kuidut saadaan olennaisesti ei-flokkau-tuneessa muodossa, ja d) asetetaan mainitut kuidut arkkimuotoon vaiheen 15 c) jälkeen, kun kuidut ovat olennaisesti ei-flokkautunees- sa muodossa.The invention thus relates to a continuous process for producing a sheet containing crosslinked cellulosic fibers which have a high tendency to flocculate when an aqueous suspension of said fibers is deposited on a forming wire in a papermaking type apparatus, wherein a) a fibrous slurry containing individual, b) depositing the slurry on a porous forming wire, c) directing a plurality of liquid streams downwardly onto the forming layered fibers and draining the liquid out of the fibers, the streams being arranged parallel to the machine direction folder of the forming wire; preventing the formation of flocs of fibers, said fibers being obtained in a substantially non-flocculated form, and d) placing said fibers in a sheet form after step 15 c) when the fibers are in a substantially non-flocculated form; in that form.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että vaiheessa (a) valmistetaan kuitumainen liete, joka sisältää mainittuja kuituja ja vettä, jolloin kuidut on 20 ilmakuivattu ja silloitettu, kun ne ovat yksittäisiä ja estymättömiä, ristisidoksia muodostavan aineen kanssa, joka valitaan ryhmästä C2-C8-dialdehydit, C3-C8-dialdehydi-happoanalogit, joissa on vähintään yksi aldehydiryhmä, sekä mainittujen dialdehydien ja dialdehydihappoanalogien 25 oligomeerit, jolloin kuidut on saatettu kosketuksiin riittävän määrän kanssa ristisidoksia muodostavaa ainetta, niin että 0,5 mooli-% - 3,5 mooli-% ristisidoksia muodostavaa ainetta, laskettuna selluloosan anhydroglukoosimoo-limäärästä, on reagoinut kuitujen kanssa kuitujensisäisten 30 ristisidosten muodostamiseksi ja niin, että kuitujen ve-denpidätysarvo on 25 - 60; vaiheessa (c) suunnataan sarja vesisuihkuja mainitun lietteen päälle, kun vedenvaluminen kuiduista etenee, jolloin sarja suihkuja on järjestetty poikkisuunnassa asetettuihin 35 riveihin ja jokainen rivi on sijoittunut vieressä olevaan β 90678 konesuunnassa ja jolloin peräkkäisten suihkujen virtamäärä ja virtausnopeus pienenevät progressiivisesti samalla kun niillä on riittävät virtamäärät ja virtausnopeudet, niin että ne olennaisesti hajottavat mainittujen kuitujen muo-5 dostamat flokit ja estävät kuitujen flokkien lisämuodostu-misen, ja siitä, että vaiheessa (d) mainitut kuidut puristetaan muodostusviiraa vasten sylinterimäisellä seulatelalla.The process according to the invention is characterized in that in step (a) a fibrous slurry containing said fibers and water is prepared, the fibers being air-dried and crosslinked when they are single and unobstructed with a crosslinking agent selected from the group consisting of C2-C8 dialdehydes , C3-C8 dialdehyde acid analogs having at least one aldehyde group, and oligomers of said dialdehydes and dialdehyde acid analogs, wherein the fibers are contacted with a sufficient amount of a crosslinking agent such that 0.5 mol% to 3.5 mol% the crosslinking agent, based on the amount of anhydroglucose mole of cellulose, has reacted with the fibers to form intramibular crosslinks and such that the fibers have a water retention value of 25 to 60; in step (c) directing a series of water jets over said slurry as water runoff from the fibers proceeds, the series of jets being arranged in transversely arranged rows 35 and each row located in an adjacent β 90678 machine direction and progressively decreasing and flow rates so as to substantially disintegrate the flocs formed by said fibers and prevent further formation of the flocs of the fibers, and that in step (d) said fibers are pressed against the forming wire by a cylindrical screen roll.

Vaihe, jossa kuidut muodostetaan arkkimuotoon, voi-10 daan suorittaa puristamalla kuidut muodostusviivaa vastaan, kuten sylinterimäistä Dandy Rollia vastaan. Edullisesti kuitujen päälle kohdistetaan nestevirtauksien joukko, joilla virroilla on asteittain pienenevä tilavuusvir-tausnopeus. Yksittäiset, kovetetut kuidut voidaan myös 15 sekoittaa tavallisten, kovettamattomien kuitujen kanssa tai hyvin jauhettujen, kovettamattomien kuitujen kanssa niiden ollessa lietteen muodossa.The step of forming the fibers into a sheet shape can be performed by pressing the fibers against a forming line, such as against a cylindrical Dandy Roll. Preferably, a plurality of fluid streams are applied to the fibers, the streams having a gradually decreasing volume flow rate. The individual, cured fibers can also be mixed with ordinary, uncured fibers or with well-ground, uncured fibers in the form of a slurry.

Yksittäisiä kovetettuja kuituja, jotka on valmistettu erilaisista luonnonlähteistä peräisin olevista sel-20 luloosakuiduista, voidaan käyttää keksinnössä. Edullisesti käytetään havupuiden, lehtipuiden tai puuvillakuitujen hajotettuja kuituja. Keksinnön raaka-aineena voidaan käyttää myös espartoruohon, bagassin, kovien karvojen, pellavan ja muiden puukuitujen tai selluloosakuitujen lähteitä. 25 Kuituja voidaan käyttää lietteenä, kerrostettuna tai ker-rostamattomana. Kuidut, joita käytetään märkätaitettuna massa-arkkina, kuivataitettuna massa-arkkina tai muussa kerrosmaisessa muodossa, muutetaan edullisesti ei-kerros-maiseen muotoon mekaanisesti hajottamalla arkki, edulli-30 sesti ennen kuin kuidut yhdistetään ristisidoksia muodostavan aineen kanssa. Kuituja käytetään edullisesti myös märkänä tai kostutetussa muodossa. Edullisesti kuidut ovat koskaan kuivaamatonta laatua. Kun kysymyksessä on kuiva-taitettu massa-arkki, on edullista kostuttaa kuidut ennen 35 mekaanista hajottamista, jotta kuitujen vahingoittuminen 7 90673 olisi mahdollisimman vähäistä. Kyseisessä keksinnössä käyttökelpoisia ovat myös synteettistä alkuperää olevat yksittäiset kuidut, joilla on pyrkimys liittyä yhteen liuoksessa kuitujen kemian, geometrian tai näiden tai muiden 5 tekijöiden yhteisvaikutuksesta.Individual cured fibers made from cellulose fibers from a variety of natural sources can be used in the invention. Preferably, the decomposed fibers of conifers, hardwoods or cotton fibers are used. Sources of esparto grass, bagasse, hard hair, flax and other wood fibers or cellulosic fibers can also be used as a raw material for the invention. The fibers can be used as a slurry, layered or non-layered. The fibers used as a wet-folded pulp sheet, a dry-folded pulp sheet, or other layered form are preferably converted to a non-layered form by mechanically disintegrating the sheet, preferably before the fibers are combined with the crosslinking agent. The fibers are preferably also used in wet or wetted form. Preferably, the fibers are of a never-dried quality. In the case of a dry-folded pulp sheet, it is preferable to moisten the fibers before mechanical disintegration in order to minimize damage to the fibers. Also useful in the present invention are individual fibers of synthetic origin which tend to join together in solution by the interaction of the chemistry, geometry of the fibers, or these or other factors.

Tässä keksinnössä käytettävä paras selluloosakuitu riippuu aiotusta lopullisesta käyttökohteesta. Yleisesti edullisia ovat sellukuidut valmistettuina tavallisilla selluloosan valmistusmenetelmillä. Käyttökelpoisia ovat 10 täysin valkaistut, osittain valkaistut ja valkaisemattomat kuidut. Toisinaan voi olla toivottavaa käyttää valkaistua sellua, koska se on erittäin kirkasta ja kuluttajalle miellyttävää. Eräässä uudessa keksinnön suoritusmuodossa, joka esitetään myöhemmin tarkemmin, kuidut valkaistaan 15 osittain, muodostetaan ristisidokset ja valkaistaan sitten täydellisesti. Paperipyyheliinoja ja vaippojen absorboivia kerroksia varten, selluloosavanuä, kuukautissuojia ja muita vastaavia absorboivia paperituotteita varten on erityisen edullista käyttää kuituja eteläisten havupuiden sellu-20 massasta, koska niillä on paremmat absorbointiominaisuu-det. Kaikki yksittäiset, kovetetut kuidut, jotka liittyvät yhteen liuoksissa, kuuluvat tämän keksinnön piiriin. Näitä ovat kuidut, jotka on valmistettu kuivana ristisidokselli-seksi muuttavalla menetelmällä ja vedettömässä liuottimes-25 sa ristisidokselliseksi muuttavalla menetelmällä, jotka on esitetty aikaisemmin. Mukaan kuuluvat myös yksittäiset, kovetetut kuidut, jotka on käsitelty hartsilla tai muilla polymeerisillä yhdisteillä, kuten esitetään US-patentissa nro 3 819 470, joka on annettu Shaw, D.L., et ai:lie kesä-30 kuun 25. päivänä 1974 ja US-patentissa nro 3 756 913, joka on annettu E.A. Wodkalle syyskuun 4. päivänä 197 3. Tämän keksinnön uskotaan olevan käyttökelpoisin yksittäisille, kovetetuille kuiduille, joilla on kierteiset, kihartuvat konfiguraatiot. Seuraavassa on esitetty tällaisten kuitu-35 jen valmistusmenetelmiä monomeeristen ristisidoksia muo- s 90678 dostavien aineiden kanssa.The best cellulosic fiber used in this invention depends on the intended end use. In general, pulp fibers prepared by conventional cellulose production methods are preferred. Useful are 10 fully bleached, partially bleached and unbleached fibers. Sometimes it may be desirable to use bleached pulp because it is very clear and pleasant for the consumer. In a new embodiment of the invention, which will be described in more detail later, the fibers are partially bleached, crosslinked and then completely bleached. For paper towels and absorbent layers for diapers, cellulose wadding, menstrual pads and other similar absorbent paper products, it is particularly advantageous to use fibers from the pulp of the pulp of southern conifers because they have better absorption properties. All individual, cured fibers bonded together in solutions are within the scope of this invention. These include fibers prepared by the dry crosslinking method and the anhydrous solvent crosslinking method previously described. Also included are individual cured fibers treated with resin or other polymeric compounds, as disclosed in U.S. Patent No. 3,819,470 to Shaw, DL, et al., Issued June 25, 1974, and U.S. Patent No. No. 3,756,913 issued to EA To Wodka, Sept. 4, 197 3. The present invention is believed to be most applicable to individual, cured fibers having helical, curly configurations. The following are methods for making such fibers with monomeric crosslinking agents.

Ristisidoksia muodostavia aineita, joita voidaan käyttää kyseisessä menetelmässä, ovat edullisesti C2_8-di-aldehydit, kuten myös tällaisten dialdehydien happoanalo-5 git, joissa on vähintään yksi aldehydiryhmä, ja tällaisten dialdehydien ja happoanalogien oligomeerit. Tällaiset yhdisteet voivat reagoida vähintään kahden hydroksyyliryhmän kanssa yhdessä selluloosaketjussa tai vierekkäin sijaitsevissa selluloosaketjuissa yhdessä kuidussa. Alaa hyvin 10 tuntevat havaitsevat, että edellä esitettyjä dialdehydejä, jotka muodostavat ristisidoksia, voi olla läsnä eri muodoissa tai ne voivat reagoida erilaisissa muodoissa, mukaan lukien edellä esitetyt happoanalogit ja oligomeeriset muodot. Kaikki tällaiset muodot tarkoitetaan kuuluviksi 15 edullisten suoritusmuotojen piiriin. Kun tässä viitataan tiettyyn ristisidoksia muodostavaan aineeseen, tarkoitetaan siten tätä tiettyä ristisidoksia muodostavaa ainetta sekä muita muotoja, joita voi olla läsnä vesiliuoksessa. Erityisiä ristisidoksia muodostavia aineita, jotka sopivat 20 käytettäviksi tässä keksinnössä, ovat glutaarialdehydi, glyoksaali ja glyoksyylihappo. Glutaarialdehydi on erityisen edullinen, koska sitä käyttämällä on saatu kuituja, joilla on suurimmat absorboimis- ja kimmoisuustasot, sen uskotaan olevan turvallinen ja ärsyttämätön ihmisen ihol-25 le, kun se on reagoineessa, ristisidoksellisessa tilassa, ja sen avulla on saatu pysyvimpiä ristisidoksia.Crosslinking agents that can be used in this process are preferably C 2-8 di-aldehydes, as well as acid analogs of such dialdehydes having at least one aldehyde group, and oligomers of such dialdehydes and acid analogs. Such compounds may react with at least two hydroxyl groups in a single cellulose chain or in adjacent cellulose chains in a single fiber. Those skilled in the art will recognize that the above dialdehydes that form crosslinks may be present in various forms or may react in various forms, including the acid analogs and oligomeric forms set forth above. All such forms are intended to be included within the scope of the preferred embodiments. When reference is made herein to a particular crosslinking agent, it is meant that particular crosslinking agent as well as other forms that may be present in aqueous solution. Particular crosslinking agents suitable for use in this invention include glutaraldehyde, glyoxal, and glyoxylic acid. Glutaraldehyde is particularly preferred because it has been used to obtain fibers with the highest levels of absorption and elasticity, is believed to be safe and non-irritating to human skin when in a reacted, cross-linked state, and has provided the most permanent cross-links.

Yllättäen on havaittu, että parhaat absorboimisva-nut saadaan ristisidosten määrällä, jotka ovat oleellisesti alempia kuin ennen käytetyt ristisidosten määrät. Ylei-30 sesti on yllättävän hyviä tuloksia saatu absorboimis-vanuille, jotka on valmistettu yksittäisistä, ristisidok-sellisista kuiduista, joissa noin 0,5 - 3,5 mooli-% risti-sidoksia muodostavaa ainetta laskettuna selluloosa-anhyd-roglukoosimoolomäärästä on reagoinut kuitujen kanssa.Surprisingly, it has been found that the best absorption results are obtained with amounts of crosslinks that are substantially lower than the amounts of crosslinks used previously. In general, surprisingly good results have been obtained for absorbent pads made from single, crosslinked fibers in which about 0.5 to 3.5 mole percent crosslinking agent, based on the molecular weight of cellulose anhydroglucose, has reacted with the fibers. .

35 Edullisesti ristisidoksia muodostava aine yhdiste- 9 90678 tään kuitujen kanssa nesteväliaineessa olosuhteissa, joissa ristisidoksia muodostava aine tunkeutuu yksittäisten kuiturakenteiden sisään. Kuitenkin keksinnön piiriin kuuluvat myös muut ristisidoksia muodostavalla aineella suo-5 ritetut käsittelyt, kuten kuitujen ruiskuttaminen niiden ollessa yksittäisiä kuituja sisältävässä, kuohkeassa muodossa .Preferably, the crosslinking agent is combined with the fibers in a liquid medium under conditions in which the crosslinking agent penetrates the individual fibrous structures. However, other treatments with a crosslinking agent are also within the scope of the invention, such as spraying the fibers in a fluffy form containing individual fibers.

Yleensä kuidut yhdistetään myös sopivaan katalyyttiin ennen ristisidosten muodostamista. Kuituihin yhdis-10 tettävän katalyytin tyyppi, määrä ja menetelmä riippuvat käytettävästä ristisidosten muodostusmenetelmästä. Näitä muunnelmia esitellään tarkemmin myöhemmin.In general, the fibers are also combined with a suitable catalyst before crosslinking. The type, amount, and method of catalyst to be incorporated into the fibers will depend on the crosslinking method used. These variations are presented in more detail later.

Kun kuituja käsitellään ristisidoksia muodostavalla aineella ja katalyytillä, saatetaan ristisidoksia muodos-15 tava aine reaktioon kuitujen kanssa siten, ettei synny merkittävästi kuitujen välisiä sidoksia, siis samalla pidetään kuitujen välinen kontakti vähäisenä verrattuna ei-kuohkeisiin sellukuituihin, tai kuidut upotetaan liuokseen, joka ei suosi kuitujen välisten sidosten muodostu-20 mistä, erityisesti vetysidosten muodostumista. Tämän seurauksena syntyy ristisidoksia, jotka ovat luonteeltaan kuitujen sisäisiä. Näissä olosuhteissa ristisidoksia muodostava aine reagoi muodostaen ristisidoksia yksittäisen selluloosaketjun hydroksyyliryhmien välille tai yhden sel-25 luloosakuidun vierekkäin sijaitsevien selluloosaketjujen hydroksyyliryhmien välille.When the fibers are treated with a crosslinking agent and a catalyst, the crosslinking agent is reacted with the fibers in such a way that no significant interfiber bonds are formed, i.e., low interfiber contact is kept compared to non-fluffy pulp fibers, or the fibers are immersed in a solution that does not favor fibers. the formation of inter-bonds, in particular the formation of hydrogen bonds. This results in crosslinks that are intrinsic in nature. Under these conditions, the crosslinking agent reacts to form crosslinks between the hydroxyl groups of a single cellulose chain or between the hydroxyl groups of adjacent cellulose chains of a single cellulose fiber.

Vaikkakaan ei haluta mitenkään rajoittaa keksinnön aluetta, uskotaan, että ristisidoksia muodostava aine reagoi selluloosan hydroksyyliryhmien kanssa muodostaen 30 hemiasetaali- ja asetaalisidoksia. Asetaalisidosten muo dostumiselle, joiden uskotaan olevan toivottu sidostyyppi stabiilien ristisidosten kannalta, ovat edullisia happamat reaktio-olosuhteet. Siten happokatalysoidut ristisidosten muodostumisolosuhteet ovat erittäin edullisia tämän kek-35 sinnön kannalta.Although not wishing to limit the scope of the invention in any way, it is believed that the crosslinking agent reacts with the hydroxyl groups of the cellulose to form hemiacetal and acetal bonds. Acid reaction conditions are preferred for the formation of acetal bonds, which are believed to be the desired type of bond for stable crosslinks. Thus, acid-catalyzed crosslinking conditions are highly advantageous to this invention.

10 9067810 90678

Kuidut edullisesti mekaanisesti kuidutetaan tiheydeltään pieneen, yksittäisiä kuituja sisältävään kuitumaiseen muotoon, joka tunnetaan "kuohkeana" (fluff), ennen reaktiota ristisidoksia muodostavan aineen kanssa. Mekaa-5 ninen kuitujen muodostaminen voidaan suorittaa erilaisilla menetelmillä, jotka ovat alalla tunnettuja tai jotka esitetään tässä. Mekaaninen kuiduttaminen suoritetaan edullisesti menetelmällä, jossa kuitunuppujen muodostuminen ja kuitujen vahingoittuminen ovat mahdollisimman vähäisiä. 10 Eräs konetyyppi, joka on havaittu erityisen käyttökelpoiseksi selluloosakuitujen kuiduttamista varten, on kolmivaiheinen kuohkeutuslaite, joka esitetään US-patentissa nro 3 987 968, joka on annettu D.R. Moorelle ja O.A. Shieldsille lokakuun 26. päivänä 1976, tämä patentti on 15 täten liitetty viittauksena tähän selostukseen. US-patentissa nro 3 987 968 esitetty kuohkeutuslaite suorittaa kosteille selluloosamassakuiduille joukon mekaanisia toimenpiteitä, mekaanista sekoittamista, ilmasekoittamista ja rajoitetussa määrin ilmakuivausta, jotta saadaan pääosin 20 kuitunuputtomia kuohkeita kuituja. Yksittäisille kuiduille on näin saatu lisää kiharaisuutta ja kierteisyyttä verrattuna tällaisissa kuiduissa tavallisesti esiintyvään kiha-raisuuteen ja kierteisyyteen. Uskotaan, että tämä lisääntynyt kiharaisuus ja kierteisyys parantaa kimmo-ominai-25 suuksia absorboimiskoostumuksissa, jotka on valmistettu valmiista, ristisidoksellisista kuiduista. Uskotaan myös, että lisääntynyt kiharaisuus ja kierteisyys lisäävät yksittäisten, ristisidoksellisten kuitujen yhteenliitty-misastetta.The fibers are preferably mechanically defibered into a low density, fibrous form containing individual fibers, known as "fluff", prior to reaction with the crosslinking agent. Mechanical fiber formation can be performed by a variety of methods known in the art or disclosed herein. The mechanical defibering is preferably carried out by a method in which the formation of fiber bundles and the damage to the fibers are kept to a minimum. One type of machine that has been found to be particularly useful for defibering cellulosic fibers is the three-stage fluffing device disclosed in U.S. Patent No. 3,987,968 to D.R. Moorelle and O.A. To Shields on October 26, 1976, this patent is hereby incorporated by reference into this specification. The fluffing device disclosed in U.S. Patent No. 3,987,968 performs a number of mechanical operations, mechanical mixing, air mixing, and, to a limited extent, air drying on wet cellulosic pulp fibers to obtain substantially 20 fiber-free fluffy fibers. The individual fibers have thus been given more curl and twist compared to the curl and twist commonly found in such fibers. It is believed that this increased curl and twist improves the elastic properties of absorbent compositions made from finished, crosslinked fibers. It is also believed that increased curl and helicity increase the degree of interconnection of individual, crosslinked fibers.

30 Toinen käyttökelpoinen selluloosakuitujen kuidut- tamismenetelmä, menetelmiä rajoittamatta, on käsittely Waring-sekoittimessa ja kuitujen yhdistäminen tangentiaa-lisesti pyörivän levyhiertimen tai teräsharjan kanssa. Edullisesti tällaisen kuiduttamisen aikana ilmavirta koh-35 distetaan kuituihin helpottamaan kuitujen erottamista pää- 11 90678 osin yksittäisiä kuituja sisältävään muotoon.Another useful method of defibering cellulosic fibers, without limiting the methods, is by treatment in a Waring mixer and combining the fibers with a tangentially rotating plate grinder or wire brush. Preferably, during such defibering, a stream of air is applied to the fibers to facilitate separation of the fibers into a substantially single fiber form.

Vaikka erityistä laitetta käytetään kuohkeiden kuitujen muodostukseen, käsitellään kuidut edullisesti mekaanisesti niiden sisältäessä vähintään noin 20 % kosteutta 5 ja edullisesti noin 40 - 60 % kosteutta.Although a special apparatus is used to form the fluffy fibers, the fibers are preferably mechanically treated to contain at least about 20% moisture 5 and preferably about 40-60% moisture.

Konsistenssiltaan suuria tai osittain kuivattuja kuituja voidaan myös jauhaa mekaanisesti, jotta kuituihin saadaan kiharuutta ja kierteisyyttä mekaanisella kuidutuk-sella saadun kiharuuden ja kierteisyyden lisäksi.High or partially dried fibers can also be mechanically ground to provide curl and twist to the fibers in addition to the curl and twist obtained by mechanical fiberization.

10 Esillä olevan keksinnön mukaisesti valmistetuilla kuiduilla on ainutlaatuinen yhdistelmä kovuutta ja joustavuutta ja siksi kuiduista valmistetut koostumukset voivat säilyttää suuren absorboimiskyvyn ja ne voivat olla hyvin joustavia ja herkästi laajentuvia kostutettaessa 15 kuivasta puristetusta absorboivasta koostumuksesta. Sen lisäksi, että ristisidosten määrät ovat annetuilla alueilla, on ristisidoksisille kuiduille ominaista, että veden-pidätysarvot (WRV) ovat alle 60 ja edullisesti noin 28 -45 tavallisille kemiallisesti käsitellyille paperinvalmis-20 tuskuiduille. WRV-arvo kyseessä olevalle kuidulle indikoi ristisidosten määrää ja kuitujen turpoamisastetta risti-sidosten muodostamisen aikana. Alan ammattilainen havaitsee, että mitä turvonneempi kuitu on ristisidosten muodostamisen aikana, sitä korkeampi on WRV annetulla ristisi-25 dosmäärällä. Erittäin pitkälle ristisidottujen kuitujen, kuten sellaisten jotka valmistetaan aikaisemmin tunnetuilla kuivilla ristisidosten muodostusmenetelmillä, jotka on esitetty edellä, WRV-arvojen on havaittu olevan vähemmän kuin noin 25 ja yleisesti vähemmän kuin noin 20. Kulloin-30 kin käytettävä ristisidosten muodostamistapa vaikuttaa tietenkin ristisidoksellisen kuidun WRV-arvoihin. Kuitenkin kaikki menetelmät, jotka tuottavat ristisidosten määrän ja WRV:t annetuissa rajoissa, uskotaan kuuluvan ja niiden on tarkoitus kuulua keksinnön piiriin. Käytettäviin 35 ristisidosten muodostusmenetelmiin kuuluvat kuivat ris- 12 90678 tisidosten muodostusmenetelmät ja vedettömissä liuoksissa tehtävät ristisidosten muodostusmenetelmät, kuten edellä on yleisesti esitetty. Tiettyjä edullisia kuivia ristisidosten muodostusmenetelmiä ja vedettömissä liuoksissa ris-5 tisidoksia muodostavia menetelmiä, jotka kuuluvat keksinnön piiriin, esitetään tarkemmin myöhemmin. Vesiliuoksessa suoritettavalla ristisidosten muodostamisella, joissa liuos aiheuttaa kuitujen huomattavan turpoamisen, saadaan kuituja, joiden WRV:t ovat suurempia kuin noin 60. Näillä 10 kuiduilla on riittämätön kovuus ja joustavuus kyseisen keksinnön tarkoituksia varten.The fibers made in accordance with the present invention have a unique combination of hardness and flexibility and therefore compositions made from the fibers can retain high absorbency and can be very flexible and easily expandable when wetted from a dry compressed absorbent composition. In addition to the amounts of crosslinking in a given range, crosslinking fibers are characterized by water retention values (WRV) of less than 60 and preferably about 28-45 for ordinary chemically treated papermaking fibers. The WRV value for the fiber in question indicates the number of crosslinks and the degree of swelling of the fibers during crosslinking. One skilled in the art will recognize that the more swollen the fiber during crosslinking, the higher the WRV for a given amount of crosslinked dosage. For highly crosslinked fibers, such as those prepared by the previously known dry crosslinking methods described above, WRV values have been found to be less than about 25 and generally less than about 20. Of course, the crosslinking pattern used in each case affects the WRV of the crosslinked fiber. values. However, all methods that produce the number of crosslinks and WRVs within the given limits are believed to be within the scope of the invention. The crosslinking methods used include dry crosslinking methods and crosslinking methods in anhydrous solutions, as generally described above. Certain preferred dry crosslinking methods and crosslinking methods in anhydrous solutions, which are within the scope of the invention, will be described in more detail below. Crosslinking in aqueous solution, in which the solution causes considerable swelling of the fibers, results in fibers having WRVs greater than about 60. These fibers have insufficient hardness and flexibility for the purposes of the present invention.

Erityisesti viitaten kuivana ristisidoksia muodostaviin menetelmiin yksittäisiä, ristisidoksellisia kuituja voidaan tuottaa tällaisia menetelmiä käyttäen käyttämällä 15 tiettyä määrää selluloosakuituja, liittämällä kuitujen lietteeseen edellä esitetty määrä ja edellä esitetyn tyyppistä ristisidoksia muodostavaa ainetta, erottamalla mekaanisesti esimerkiksi kuiduttamalla kuidut pääosin yksittäiseen muotoon ja kuivaamalla kuidut ja antamalla risti-20 sidoksia muodostavan aineen reagoida katalyytin läsnä ollessa, jolloin muodostuu ristisidoksia samalla, kun kuidut pidetään pääasiassa yksittäisiä kuituja sisältävässä muodossa. Kuiduttamisvaiheen, erillään kuivausvaiheesta, uskotaan lisäävän kiharaisuutta. Seuraava kuivaaminen suo-25 ritetaan kiertämällä kuidut, jolloin kiertäytymistä lisää kuitujen kiharuusgeometria. Tässä käytetyllä termillä "kihara" tarkoitetaan kuidun geometrista kaarevuutta kuidun pituusakselin suhteen. "Kierto" viittaa kuidun pyörimiseen kuidun pituusakselin kohtisuoraa leikkausta kohti. Esimer-30 kin vuoksi, ilman että rajoitetaan keksintöä, on havaittu yksittäisiä, keksinnön piiriin kuuluvia ristisidoksellisia kuituja, joissa on keskimäärin kuusi kierrosta kuidun millimetriä kohti.With particular reference to dry crosslinking methods, individual crosslinked fibers can be produced using such methods using a certain amount of cellulosic fibers, incorporating the above amount and the above type of crosslinking agent into the fiber slurry, mechanically separating, e.g., defibering, substantially drying the fibers and drying. The bonding agent reacts in the presence of a catalyst to form crosslinks while maintaining the fibers in a predominantly single fiber form. The defibering step, separate from the drying step, is believed to increase curl. The subsequent drying is performed by twisting the fibers, whereby the twisting is increased by the curl geometry of the fibers. As used herein, the term "curly" refers to the geometric curvature of a fiber with respect to the longitudinal axis of the fiber. "Rotation" refers to the rotation of a fiber toward a perpendicular section of the longitudinal axis of the fiber. For example, without limiting the invention, individual crosslinked fibers within the scope of the invention have been found to have an average of six turns per millimeter of fiber.

Kun kuidut säilytetään pääosin yksittäisinä kuivau-35 ksen ja ristisidosten muodostamisen aikana, mahdolliste- 13 90678 taan kuitujen kiertyminen kuivauksen aikana ja siten ne voidaan tehdä ristisidoksellisiksi kierretyssä, kiharretussa tilassa. Kuitujen kuivaamiseen sellaisissa olosuhteissa, että kuidut voivat kiertyä ja kihartua, viitataan 5 kuitujen kuivaamisena pääosin rajoittamattomissa olosuhteissa. Toisaalta kuitujen kuivaaminen kerrosmaisessa muodossa aiheuttaa kuivattuja kuituja, jotka eivät ole kierrettyjä ja kiharrettuja, kuten pääosin yksittäisiä kuituja sisältävässä muodossa kuivatut kuidut. Uskotaan, että kui-10 tujen väliset vetysidokset "estävät" kuitujen kierteisyy-den ja kiharaisuuden vastaavan esiintymisen.When the fibers are kept substantially individual during drying and crosslinking, the fibers are allowed to rotate during drying and thus can be crosslinked in a twisted, curled state. Drying the fibers under conditions such that the fibers can twist and curl is referred to as drying the fibers under substantially unrestricted conditions. On the other hand, drying the fibers in a layered form results in dried fibers that are not twisted and curled, such as fibers dried in a form containing mainly single fibers. It is believed that the hydrogen bonds between the fibers "prevent" the corresponding occurrence of fiber twisting and curl.

On olemassa erilaisia menetelmiä kuitujen yhdistämiselle ristisidoksia muodostavan aineen ja katalyytin kanssa. Eräässä suoritusmuodossa kuidut yhdistetään liuok-15 sen kanssa, jossa on sekä ristisidoksia muodostavaa ainetta että katalyyttiä. Toisessa suoritusmuodossa kuidut yhdistetään ristisidoksia muodostavan aineen vesiliuokseen ja niiden annetaan upota ennen kuin lisätään katalyytti. Tämän jälkeen lisätään katalyytti. Kolmannessa suoritus-20 muodossa ristisidoksia muodostava aine ja katalyytti lisätään selluloosakuitujen vesipitoiseen seokseen. Alan ammattimiehet tuntevat muita lisäysmenetelmiä tässä esitettyjen lisäksi ja muut menetelmät on tarkoitettu kuulumaan keksinnön piiriin. Käytettävän menetelmän mukaisesti, jol-25 la kuidut yhdistetään ristisidoksia muodostavan aineen ja katalyytin kanssa, selluloosakuidut, ristisidoksia muodostava aine ja katalyytti edullisesti sekoitetaan ja/tai annetaan riittävästi imeytyä kuitujen kanssa, jotta saadaan täydellinen yksittäisten kuitujen kontakti ja kylläs-30 tyminen.There are various methods for combining fibers with a crosslinking agent and a catalyst. In one embodiment, the fibers are combined with a solution of both a crosslinking agent and a catalyst. In another embodiment, the fibers are combined with an aqueous solution of the crosslinking agent and allowed to immerse before the catalyst is added. The catalyst is then added. In a third embodiment, the crosslinking agent and the catalyst are added to the aqueous mixture of cellulosic fibers. Other methods of addition in addition to those set forth herein are known to those skilled in the art and other methods are intended to be within the scope of the invention. According to the method used, in which the fibers are combined with the crosslinking agent and the catalyst, the cellulosic fibers, the crosslinking agent and the catalyst are preferably mixed and / or sufficiently absorbed with the fibers to obtain complete contact and saturation of the individual fibers.

yleisesti voidaan käyttää kaikkia aineita, jotka katalysoivat ristisidosten muodostumismekanismia. Käyttökelpoisia katalyyttejä ovat orgaaniset hapot ja happosuo- lat. Erityisen edullisia katalyyttejä ovat suolat, esimer-35 kiksi kloridien, nitraattien tai sulfaattien alumiini-, 14 90678 magnesium-, sinkki- ja kalsiumsuolat. Eräs spesifinen esimerkki edullisesta suolasta on sinkkinitraattiheksahyd-raatti. Muita katalyyttejä ovat hapot, kuten rikkihappo, kloorivetyhappo ja muut mineraalihapot ja orgaaniset ha-5 pot. Valittua katalyyttiä voidaan käyttää ainoana katalysoivana aineena tai yhdessä toisen tai useamman katalyytin kanssa. Uskotaan, että happosuolojen ja orgaanisten happojen yhdistelmillä katalysoivina aineina saadaan paras ris-tisidosten muodostamistehokkuus. Yllättävän korkeita reak-10 tion täydellisyysasteita on havaittu katalyyttiyhdistel- millä, joissa on sinkkinitraattisuoloja ja orgaanisia happoja, kuten sitruunahappoa, ja tällaisten yhdistelmien käyttäminen on edullista. Mineraalihapot ovat käyttökelpoisia säädettäessä kuitujen pH:ta niiden ollessa kontak-15 tissa ristisidoksia muodostavan aineen kanssa liuoksessa, mutta niitä ei edullisesti käytetä pääasiallisena katalyyttinä .in general, all substances that catalyze the mechanism of crosslinking can be used. Useful catalysts include organic acids and acid salts. Particularly preferred catalysts are salts, for example the aluminum, magnesium, zinc and calcium salts of chlorides, nitrates or sulphates. A specific example of a preferred salt is zinc nitrate hexahydrate. Other catalysts include acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid and other mineral acids and organic ha-5 pot. The selected catalyst may be used as the sole catalyst or in combination with one or more other catalysts. It is believed that combinations of acid salts and organic acids as catalysts provide the best crosslinking efficiency. Surprisingly high degrees of reaction completeness have been observed with catalyst combinations of zinc nitrate salts and organic acids such as citric acid, and the use of such combinations is preferred. Mineral acids are useful in adjusting the pH of the fibers when in contact with the crosslinking agent in solution, but are preferably not used as the main catalyst.

Käytettävän ristisidoksia muodostavan aineen ja katalyytin optimimäärä riippuu kulloinkin käytettävästä 20 ristisidoksia muodostavasta aineesta, reaktio-olosuhteista ja aiotusta tuotteen sovellutuskohteesta.The optimum amount of crosslinking agent and catalyst to be used depends on the particular crosslinking agent used, the reaction conditions and the intended application of the product.

Käytettävän katalyytin määrä riippuu tietenkin ristisidoksia muodostavan aineen tyypistä ja määrästä ja reaktio-olosuhteista, erityisesti lämpötilasta ja pH:sta. 25 Yleisesti teknisten ja taloudellisten vaatimusten perusteella edullisia katalyyttimääriä ovat 10 - 60 paino-% laskettuna selluloosakuituihin lisätyn ristisidoksia muodostavan aineen määrästä. Esimerkkinä voidaan mainita tapaus, jossa käytettävä katalyytti on sinkkinitraattihek-30 sahydraatti ja ristisidoksia muodostava aine on glutaa-rialdehydi ja jossa edullinen katalyyttimäärä on noin 30 paino-% laskettuna lisätyn glutaarialdehydin määrästä. Vielä edullisemmin lisätään 5 - 30 % lisätyn glutaarialdehydin painosta orgaanista happoa, kuten sitruunahappoa, 35 myös katalyyttinä. Lisäksi on vielä toivottavaa säätää 15 90678 selluloosakuitujen lietteen vesiosan tai ristisidoksia muodostavan aineen liuoksen pH arvoon 2-5, edullisemmin arvoon noin 2,5 - 3,5 ristisidoksia muodostavan aineen ja kuitujen kontaktivaiheen aikana.The amount of catalyst used will, of course, depend on the type and amount of crosslinking agent and the reaction conditions, in particular temperature and pH. In general, based on technical and economic requirements, preferred amounts of catalyst are from 10 to 60% by weight based on the amount of crosslinking agent added to the cellulosic fibers. An example is the case where the catalyst used is zinc nitrate hexahydrate and the crosslinking agent is glutaraldehyde, and where the preferred amount of catalyst is about 30% by weight based on the amount of glutaraldehyde added. Even more preferably, 5 to 30% by weight of the added glutaraldehyde is added to an organic acid, such as citric acid, also as a catalyst. In addition, it is further desirable to adjust the pH of the aqueous portion of the cellulosic fiber slurry or crosslinking agent solution to 2-5, more preferably to about 2.5 to 3.5 during the contacting step between the crosslinking agent and the fibers.

5 Selluloosakuitujen tulisi tavallisesti olla vedet tömiä ja mahdollisesti kuivattuja. Käytettävä ja optimaalinen konsistenssi vaihtelee riippuen käytettävästä kuoh-keutusmenetelmästä. Edullisissa suoritusmuodoissa sellu-loosakuiduista on poistettu vesi ja ne on optimaalisesti 10 kuivattu noin 30 - 80 %:n konsistenssiin. Vielä edullisemmin kuiduista on poistettu vesi ja ne on kuivattu noin 40 - 60 %: konsistenssiin. Kuitujen kuivaaminen näihin edullisiin alueisiin on tavallisesti edullista kuitujen kui-duttumiselle yksittäisiä kuituja sisältävään muotoon ilman 15 merkittävää kuitunuppujen muodostumista, mikä liittyy korkeampiin kosteuspitoisuuksiin, ja ilman kuitujen merkittävää vahingoittumista, mikä liittyy matalampiin kosteuspitoisuuksiin.5 Cellulose fibers should normally be water-free and possibly dried. The usable and optimal consistency will vary depending on the flocculation method used. In preferred embodiments, the cellulosic fibers are dewatered and optimally dried to a consistency of about 30-80%. Even more preferably, the fibers are dewatered and dried to a consistency of about 40-60%. Drying the fibers to these preferred areas is generally advantageous for fiberizing the fibers to a single fiber form without significant fiber knot formation associated with higher moisture contents and without significant fiber damage associated with lower moisture contents.

Veden poistaminen voidaan suorittaa esimerkiksi 20 mekaanisesti puristamalla, sentrifugoimalla tai ilmakui-vaamalla massa. Lisäkuivaaminen suoritetaan edullisesti alalla tunnettujen menetelmien mukaisesti, kuten ilmakui-vaamalla tai hiutalekuivaamalla sellaisissa olosuhteissa, ettei korkeita lämpötiloja tarvita pitkiä aikoja. Liian 25 korkea lämpötila tässä prosessin vaiheessa saattaa aiheuttaa ennenaikaista ristisidosten muodostumisen alkamista. Edullisesti lämpötiloja, jotka ovat korkeampi kuin 160 °C, ei pidetä pitempiä aikoja kuin 2-3 sekuntia. Mekaaninen kuiduttaminen suoritetaan, kuten edellä on esitetty.The dewatering can be performed, for example, by mechanically pressing, centrifuging or air-drying the pulp. Further drying is preferably performed according to methods known in the art, such as air drying or flake drying under conditions that do not require high temperatures for long periods of time. Too high a temperature at this stage of the process may cause premature onset of crosslinking. Preferably, temperatures higher than 160 ° C are not maintained for more than 2-3 seconds. Mechanical defibering is performed as described above.

30 Tämän jälkeen kuidutettuja kuituja kuumennetaan sopivaan lämpötilaan riittävän pitkäksi aikaa, jotta ristisidoksia muodostava aine kovettuu, siis reagoi selluloosakuitujen kanssa. Ristisidosten muodostumisen nopeus ja määrä riippuu kuitujen kuivuudesta, lämpötilasta ja kata-35 lyytin määrästä ja tyypistä ja kuumentamiseen käytetystä 16 90678 menetelmästä ja/tai kuitujen kuivauksesta ristisidosten muodostamisen aikana. Ristisidosten muodostumista tietyssä lämpötilassa tapahtuu suuremmalla nopeudella kuiduille, joilla on tietty lähtökosteuspitoisuus, kun siihen on lii-5 tetty jatkuva ilmakuivaus, kuin jos niille suoritetaan kuivaus/lämmitys staattisessa uunissa. Alan ammattimies havaitsee, että ristisidoksen muodostavan aineen kovetta-miseen liittyy joukko lämpötila-aikayhteyksiä. Tavallisissa paperinkuivauslämpötiloissa (esim. noin 49 - 66 °C) 30 10 - 60 minuutin aikana staattisissa, ilmakehän olosuhteissa, saadaan tavallisesti tyydyttävä kuitujen kovetusvaikutus kuiduille, joiden kosteus on pienempi kuin noin 5 %. Alan ammattimiehelle on myös selvää, että korkeammat lämpötilat ja ilmavirtaus pienentävät kovettumiseen vaadittavaa ai-15 kaa. Kuitenkin kovetuslämpötilat pidetään edullisesti alle 160 °C:ssa, koska kuitujen altistaminen korkeille lämpötiloille, jotka ovat korkeampia kuin noin 160 °C, voi johtaa kellastumiseen tai kuitujen vahingoittumiseen.The defibered fibers are then heated to a suitable temperature for a time sufficient for the crosslinking agent to cure, i.e., react with the cellulosic fibers. The rate and amount of crosslinking depends on the dryness of the fibers, the temperature and the amount and type of catalyst, and the method used for heating and / or the drying of the fibers during crosslinking. The formation of crosslinks at a given temperature occurs at a higher rate for fibers with a certain initial moisture content when continuously air-dried than when they are dried / heated in a static oven. One skilled in the art will recognize that curing the crosslinking agent involves a number of temperature-time relationships. At ordinary paper drying temperatures (e.g., about 49 to 66 ° C) for 30 to 60 minutes under static, atmospheric conditions, a satisfactory curing effect of the fibers is usually obtained for fibers having a moisture content of less than about 5%. It will also be apparent to one skilled in the art that higher temperatures and airflow reduce the time required for curing. However, curing temperatures are preferably kept below 160 ° C, as exposure of the fibers to high temperatures higher than about 160 ° C can lead to yellowing or damage to the fibers.

Suurin mahdollinen ristisidosten muodostumisaste 20 saavutetaan, kun kuidut ovat oleellisesti kuivia (siten, että niissä on vähemmän kuin 5 % kosteutta). Koska kuiduissa ei näin ole vettä, muodostuu kuituihin ristisidok-set pääosin turpoamattomassa, kokoonpuristetussa tilassa. Tämän seurauksena niillä on tyypillisesti alhaiset nes-25 teenpidätysarvot (FRV) verrattuna tässä keksinnössä käyttökelpoisiin arvoihin. FRV viittaa nesteen määrään laskettuna kuivien kuitujen pohjalta, joka määrä jää absorboituneeksi kuitunäytteeseen, joka on upotettu ja sitten sen-trifugoitu kuitujen välisen nesteen poistamiseksi. (Edem-30 pänä on FRV määritetty tarkemmin ja esitetty FRV:n määritysmenetelmä) . Nesteen määrä, jonka ristisidokselliset kuidut voivat absorboida, riippuu niiden kyvystä turvota kyllästettäessä, siis ts. niiden sisäisestä halkaisijasta tai tilavuudesta niiden turvotessa maksimiarvoonsa. Tämä 35 puolestaan riippuu ristisidosten määrästä. Kun kuitujen 17 90678 sisäisten ristisidosten määrä kasvaa annetulla kuidulla ja menetelmällä, pienenee kuidun FRV, kunnes kuitu ei turpoa lainkaan kostutettaessa. Siten kuidun FRV-arvo rakenteellisesti kuvaa kuidun fysikaalista tilaa kyllästymisen ai-5 kana. Ellei toisin ole erityisesti mainittu, esitetään FRV-tiedot tässä kuitujen vedenpidätysarvona (WRV). Muita nesteitä, kuten suolavettä ja synteettistä ureaa, voidaan myös hyvin käyttää analyysin nesteväliaineena. Yleisesti riippuu FRV tietyillä kuiduilla, jotka on tehty ris-10 tisidoksellisiksi menetelmillä, joissa kovettuminen riip puu suuresti kuivauksesta, kuten esillä olevassa menetelmässä, pääasiassa ristisidoksia muodostavasta aineesta ja ristisidosten määrästä. Tällä kuivalla ristisidosten muo-dostamismenetelmällä ristisidoksellisiksi tehtyjen kuitu-15 jen WRV:t tässä keksinnössä käyttökelpoisilla ristisidoksia muodostavan aineen määrillä ovat tavallisesti pienempiä kuin noin 50, suurempia kuin noin 25, ja ne ovat edullisesti välillä 28 - 45. Valkaistuilla SSK-kuiduilla, joissa on noin 0,5 - 2,5 mooli-% glutaarialdehydiä niiden 20 kanssa reagoineena, laskettuna selluloosa-anhydroglukoosin moolimäärästä, on WRV-arvojen vastaavasti havaittu vaihte-levan välillä noin 40 - 28. Valkaisuasteen ja ristisidok-sien muodostamisen jälkeisten valkaisuvaiheiden on havaittu vaikuttavan WRV:hen. Tätä vaikutusta esitetään tarkem-25 min myöhemmin. Eteläisten havupuiden kraftmassan (SSK) kuiduilla, jotka on valmistettu kuivalla ristisidosten muodostusmenetelmällä, joka on tuttu ennen esillä olevaa keksintöä, ovat ristisidosten määrät korkeampia kuin tässä esitettävät, ja niiden WRV:t ovat pienempiä kuin 25. Täl-30 laisten kuitujen on havaittu, kuten edellä on esitetty, olevan erittäin kovia ja niillä on alemmat absorboimiska-pasiteetit kuin esillä olevan keksinnön kuiduilla.The maximum degree of crosslinking 20 is achieved when the fibers are substantially dry (with less than 5% moisture). Since there is thus no water in the fibers, crosslinks are formed in the fibers in a substantially non-swellable, compressed state. As a result, they typically have low fluid retention values (FRVs) compared to the values useful in this invention. FRV refers to the amount of liquid, calculated on the basis of dry fibers, which remains absorbed in a fiber sample that is immersed and then centrifuged to remove interfiber liquid. (In Edem-30, the FRV is determined in more detail and the method for determining the FRV is shown). The amount of liquid that the crosslinked fibers can absorb depends on their ability to swell when impregnated, i.e., their internal diameter or volume as they swell to their maximum value. This 35 in turn depends on the number of crosslinks. As the number of internal crosslinks in the fibers 17 90678 increases with a given fiber and method, the FRV of the fiber decreases until the fiber does not swell at all upon wetting. Thus, the FRV value of a fiber structurally describes the physical state of the fiber in the ai-5 saturation hen. Unless otherwise specifically indicated, FRV data are presented herein as fiber retention value (WRV). Other fluids, such as brine and synthetic urea, may also be well used as the liquid medium for analysis. In general, the FRV depends on certain fibers rendered cross-linked by methods in which curing is highly dependent on drying, as in the present method, mainly on the crosslinking agent and the amount of crosslinking. The WRVs of the fibers crosslinked by this dry crosslinking process at the amounts of crosslinking agent useful in this invention are usually less than about 50, greater than about 25, and are preferably between 28 and 45. Bleached SSK fibers having about 0.5 to 2.5 mole percent glutaraldehyde reacted with them, based on the molar amount of cellulose anhydroglucose, has been found to vary from about 40 to 28 WRV values, respectively. The degree of bleaching and post-crosslinking bleaching has been found to affect WRV ratio. This effect is presented in more detail 25 min later. Southern conifer kraft pulp (SSK) fibers prepared by the dry crosslinking process known prior to the present invention have higher levels of crosslinking than those disclosed herein and have WRVs of less than 25. Such fibers have been found to be as follows: as described above, are very hard and have lower absorption capacities than the fibers of the present invention.

Toisessa menetelmässä, jossa valmistetaan yksittäisiä, ristisidoksellisia kuituja kuivalla ristisidosten 35 muodostusmenetelmällä, yhdistetään seiluloosakuidut liuok- 18 90678 sen kanssa, jossa on edellä esitetynlaista ristisidoksia muodostavaa ainetta. Joko ennen kuitujen yhdistämistä ristisidoksia muodostavan aineen kanssa tai sen jälkeen saatetaan kuidut arkkimuotoon. Edullisesti liuos, joka sisäl-5 tää ristisidoksia muodostavaa ainetta, sisältää myös katalyyttiä, joka sopii kuivaan ristisidosmenetelmään, joka on myös esitetty aikaisemmin. Kuidut, niiden ollessa arkki-muodossa, kuivataan ja kovetetaan ristisidoksellisiksi edullisesti kuumentamalla kuidut lämpötilaan noin 120 -10 160 °C. Ristisidosten muodostamisen jälkeen kuidut erote taan mekaanisesti pääosin yksittäisiä kuituja sisältävään muotoon. Tämä suoritetaan edullisesti käsittelemällä kuituja kuohkeuttavalla laitteella, kuten sellaisella, joka esitetään US-patentissa nro 3 987 968, tai voidaan suorit-15 taa muilla kuitujen kuiduttamismenetelmillä, jotka ovat alalla tunnettuja. Yksittäiset, ristisidokselliset kuidut, jotka on valmistettu tämän arkkiristisidosmenetelmän mukaisesti, käsitellään riittävällä määrällä ristisidoksia muodostavaa ainetta siten, että noin 0,5 - 3,5 mooli-% 20 ristisidoksia muodostavaa ainetta, laskettuna selluloosa-anhydroglukoosin moolimäärästä ja mitattuna kuitujenmuo-dostuksen jälkeen, annetaan reagoida kuitujen kanssa kuitujen sisäisten ristisidosten muodossa. Toinen vaikutus kuivauksella ja ristisidosten muodostamisella kuituihin 25 niiden ollessa arkkimuodossa on se, että kuitu-kuitusidok-set estävät kuituja kiertymästä ja kihartumasta lisää kuivattaessa. Verrattuna yksittäisiin, ristisidoksellisiin kuituihin, jotka on valmistettu sellaisen menetelmän mukaisesti, jossa kuidut kuivataan pääosin rajoittamattomis-30 sa olosuhteissa ja sen jälkeen muodostetaan ristisidoksellisiksi kierretyssä, kiharaisessa koniiguraatiossa, odottaisi absorboivilla koostumuksilla, jotka on valmistettu lähes kierteettömistä kuiduista, jotka on valmistettu edellä esitetyllä arkkikovetusmenetelmällä, olevan pienem-35 pi märkäkimmoisuus ja alempi kuivan absorboivan koostumuk- 19 90678 sen vaste kosteudelle.In another method of making individual crosslinked fibers by a dry crosslinking process, the cellulose fibers are combined with a solution containing a crosslinking agent as described above. Either before or after the fibers are combined with the crosslinking agent, the fibers are sheeted. Preferably, the solution containing the crosslinking agent also contains a catalyst suitable for the dry crosslinking process also described previously. The fibers, in sheet form, are dried and crosslinked, preferably by heating the fibers to a temperature of about 120-10 ° C. After cross-linking, the fibers are mechanically separated into a form containing mainly single fibers. This is preferably accomplished by treating the fibers with a fluffing device, such as that disclosed in U.S. Patent No. 3,987,968, or may be accomplished by other fiber defibering methods known in the art. The individual crosslinked fibers prepared according to this sheet crosslinking method are treated with a sufficient amount of crosslinking agent to provide about 0.5 to 3.5 mole percent crosslinking agent, based on the molar amount of cellulose anhydroglucose and measured after fiber molding. react with the fibers in the form of intra-fiber crosslinks. Another effect of drying and crosslinking the fibers 25 when they are in sheet form is that the fiber-fiber bonds prevent the fibers from twisting and curling further upon drying. Compared to single, crosslinked fibers made by a process in which the fibers are dried under substantially unrestricted conditions and then crosslinked in a twisted, curly configuration, one would expect absorbent compositions made with the above unthreaded fibers made from have a lower wet resilience of 35 and a lower dry absorbent composition.

Toinen ristisidosten muodostamismenetelmäluokka, joka sopii käytettäväksi esillä olevassa keksinnössä, on vedettömässä liuoksessa tapahtuvat ristisidosten muodos-5 tusmenetelmät. Samoja kuitutyyppejä kuin kuivassa ristisidosten muodostusmenetelmässä voidaan käyttää vedettömässä liuoksessa ristisidoksellisiksi muodostettujen kuitujen valmistuksessa. Kuidut käsitellään riittävällä määrällä ristisidoksia muodostavaa ainetta, niin että 0,5 - 3,5 10 mooli-% ristisidoksia muodostavaa ainetta reagoi peräkkäin kuitujen kanssa, jolloin ristisidoksia muodostavan aineen määrä lasketaan kyseisen ristisidosreaktion jälkeen, ja sopivan katalyytin kanssa. Ristisidoksia muodostavan aineen annetaan reagoida siten, että kuidut on upotettu liu-15 okseen, joka ei aiheuta merkittävää kuitujen turpoamista.Another class of crosslinking methods suitable for use in the present invention are crosslinking methods in an anhydrous solution. The same types of fibers as in the dry crosslinking process can be used in the preparation of fibers crosslinked in an anhydrous solution. The fibers are treated with a sufficient amount of crosslinking agent so that 0.5 to 3.5 to 10 mole percent of the crosslinking agent reacts sequentially with the fibers to calculate the amount of crosslinking agent after that crosslinking reaction, and with a suitable catalyst. The crosslinking agent is reacted by immersing the fibers in Liu-15, which does not cause significant swelling of the fibers.

Kuidut voivat kuitenkin sisältää jopa noin 30 % vettä tai ne voivat muuten olla turvonneita ristisidoksia muodostetaan aineen liuoksessa siinä määrin, että ne vastaavat kuituja, joiden kosteuspitoisuus on 30 %. Tällaisen osit-20 tain turvonneen kuitugeometrian on havaittu saavan aikaan lisää odottamattomia etuja, kuten myöhemmin esitetään tarkemmin. Ristisidoksia muodostava liuos sisältää vedetöntä, veteen sekoittuvaa, polaarista laimenninta, kuten etikka-happoa, propaanihappoa tai asetonia, kuitenkaan mitenkään 25 rajoittamatta. Edullisia katalyyttejä ovat mineraalihapot, kuten rikkihappo, ja halogeenihapot, kuten kloorivetyhap-po. Muita käyttökelpoisia katalyyttejä ovat mineraalihap-pojen suolat ja halogeenihapot, orgaaniset hapot ja niiden suolat. Ristisidoksia muodostavana väliaineena käyttökel-30 poisia ristisidoksia muodostavia liuossysteemejä ovat myös systeemit, jotka esitetään US-patentissa nro 4 035 147, annettu S. Sangenisille, G. Cuiroylle ja J. Querelle heinäkuun 12. päivänä 1977, joka täten liitetään viittauksena tähän selostukseen. Ristisidoksia muodostava liuos voi si-35 sältää jonkin verran vettä tai muuta kuituja turvottavaa 20 90678 nestettä, kuitenkin veden määrä on edullisesti riittämätön aiheuttamaan sellaista turpoamisastetta, joka vastaa astetta, joka saadaan konsistenssiltaan 70 %:sella sellumas-salla (30 % vesikosteuspitoisuus). Lisäksi ristisidoksia 5 muodostavan liuoksen vesi muodostaa edullisesti vähemmän kuin 10 % liuoksen kokonaistilavuudesta lukuun ottamatta kuituja. Tätä määrää suuremmat vesipitoisuudet ristisidoksia muodostavassa liuoksessa pienentävät ristisidosten muodostumisen tehokkuutta ja nopeutta.However, the fibers may contain up to about 30% water or may otherwise be swollen crosslinks formed in solution of the substance to the extent that they correspond to fibers with a moisture content of 30%. Such swollen fiber geometry of the sections has been found to provide additional unexpected advantages, as will be discussed in more detail below. The crosslinking solution contains, but is not limited to, an anhydrous, water-miscible, polar diluent such as acetic acid, propanoic acid, or acetone. Preferred catalysts are mineral acids such as sulfuric acid and halogen acids such as hydrochloric acid. Other useful catalysts include salts of mineral acids and halogen acids, organic acids and their salts. Crosslinking solution systems useful as a crosslinking medium also include the systems disclosed in U.S. Patent No. 4,035,147 to S. Sangenis, G. Cuiroy, and J. Quer, issued July 12, 1977, which is hereby incorporated by reference. The crosslinking solution may contain some water or other fibrous swelling fluid, however, the amount of water is preferably insufficient to cause a degree of swelling corresponding to a degree of consistency obtained with 70% pulp (30% water moisture content). In addition, the water of the crosslinking solution 5 preferably constitutes less than 10% of the total volume of the solution, excluding the fibers. Higher water concentrations in the crosslinking solution reduce the efficiency and rate of crosslinking.

10 Kuitujen ristisidoksia muodostavan aineen absorptio voidaan suorittaa itse ristisidoksia muodostavassa liuoksessa tai aikaisemmassa käsittelyvaiheessa, johon kuuluu, mitenkään kuitenkaan rajoittamatta, kuitujen kyllästäminen joko vesipitoisella tai vedettömällä liuoksella, joka si-15 sältää ristisidoksia muodostavaa ainetta. Edullisesti kuidut kuidutetaan mekaanisesti yksittäisiä kuituja sisältävään muotoon. Tämä mekaaninen käsittely voidaan tehdä aikaisemmin esitetyillä kuitujen kuohkeutusmenetelmillä ja aikaisemmin esitetyllä kuivalla ristisidosten muodostus-20 menetelmällä.Absorption of the fiber crosslinking agent can be performed in the crosslinking solution itself or in an earlier treatment step, including, but not limited to, impregnation of the fibers with either an aqueous or non-aqueous solution containing the crosslinking agent. Preferably, the fibers are mechanically defibered into a form containing individual fibers. This mechanical treatment can be performed by the previously described fiber fluffing methods and the previously described dry crosslinking method.

Erityisen edullista on käyttää kuohkeuden valmistamisessa mekaanista käsittelyä, joka saa kosteat sellu-loosakuidut kiharaiseen tai kierteiseen muotoon siinä määrin, että se ylittää kuitujen luonnollisen tilan kiharai-25 suuden tai kierteisyyden, mikäli sellaista esiintyy. Tämä saadaan aikaan siten, että alunperin käytetään kuohkeuttamista varten kuituja, jotka ovat kosteassa tilassa, kuiduille suoritetaan mekaaninen käsittely, joita on esitetty aikaisemmin menetelminä kuitujen kuiduttamiselle pääosin 30 yksittäisiä kuituja sisältävään muotoon, ja lopuksi aina kin osittain kuivataan kuidut.It is particularly preferred to use a mechanical treatment in the production of the fluff that gives the moist cellulosic fibers a curly or helical shape to the extent that it exceeds the curl or helicity of the natural state of the fibers, if any. This is accomplished by initially using fibers in the moist state for fluffing, subjecting the fibers to mechanical treatments previously described as methods for defibering fibers to a form comprising substantially 30 individual fibers, and finally always partially drying the fibers.

Kuituihin saatu kiharaisuus ja kierteisyys riippuvat osaksi kuitujen kosteuspitoisuudesta. Keksintöä mitenkään rajoittamatta uskotaan, että kuidut luonnostaan kier-35 tyvät kuivatettaessa olosuhteissa, joissa kuitu-kuitu-kon- 2i 90678 takti on vähäistä, siis mikäli kuidut ovat yksittäisiä kuituja sisältävässä muodossa. Myös kosteiden kuitujen mekaaninen käsittely aiheuttaa kuitujen kihartumisen. Kun kuidut sitten kuivataan tai osittain kuivataan pääosin 5 rajoittamattomissa olosuhteissa, tulee kuiduista kierteisiä, jolloin kierteisyyttä lisää vielä mekaanisesti aiheutettu kiharuusmäärä. Kuidutuksen kuohkeutusvaiheet suoritetaan edullisesti erittäin sakealle kostealle selluloosamassalle tai selluloosamassalle, josta vesi on poistettu 10 kuitusakeuteen noin 45 - 55 % (määritetty ennen kuidutta-misen aloittamista).The curl and twist obtained in the fibers depend in part on the moisture content of the fibers. Without limiting the invention in any way, it is believed that the fibers are inherently rotated upon drying under conditions in which the fiber-to-fiber contact is low, i.e., if the fibers are in a form containing individual fibers. Mechanical treatment of wet fibers also causes the fibers to curl. When the fibers are then dried or partially dried under essentially unrestricted conditions, the fibers become helical, whereby the helicity is further increased by the amount of mechanically induced curl. The flocculation fluffing steps are preferably performed on a very thick moist cellulosic pulp or dewatered cellulosic pulp to a fiber consistency of about 45-55% (determined prior to the commencement of the fiberization).

Kuiduttamisen jälkeen kuidut tulisi kuivata 0 -30-%:iseen kosteuteen ennen niiden yhdistämistä ristisi-doksia muodostavan aineen kanssa, ellei kuiduttamisvaihe 15 ole jo tuottanut kuituja, joiden kosteuspitoisuus on tällä alueella. Kuivausvaihe tulisi suorittaa kuitujen ollessa pääosin rajoittamattomissa olosuhteissa. Tämä tarkoittaa sitä, että kuitu-kuitu-kontaktin tulisi olla mahdollisimman vähäistä, siten ettei estetä kuitujen kiertymistä kui-20 vauksen aikana. Sekä ilmakuivaus että hiutalekuivaus sopivat tähän tarkoitukseen.After defibering, the fibers should be dried to 0-30% moisture before combining with the crosslinking agent, unless the defibering step 15 has already produced fibers with a moisture content in this range. The drying step should be performed with the fibers under substantially unrestricted conditions. This means that the fiber-to-fiber contact should be kept to a minimum so as not to prevent the fibers from twisting during drying. Both air drying and flake drying are suitable for this purpose.

Seuraavaksi yksittäiset kuidut yhdistetään risti-sidoksia muodostavan liuoksen kanssa, joka sisältää veteen sekoittuvaa, vedetöntä laimenninta, ristisidoksia muodos-25 tavaa ainetta ja katalyyttiä. Ristisidoksia muodostava liuos voi sisältää rajoitetun määrän vettä. Ristisidoksia muodostavan liuoksen vesipitoisuuden tulisi olla pienempi kuin noin 18 % ja se on edullisesti pienempi kuin 9 %.Next, the individual fibers are combined with a crosslinking solution containing a water-miscible, anhydrous diluent, a crosslinking agent, and a catalyst. The crosslinking solution may contain a limited amount of water. The water content of the crosslinking solution should be less than about 18% and is preferably less than 9%.

Levy kuituja, joita ei ole mekaanisesti kuidutettu, 30 voidaan myös yhdistää ristisidoksia muodostavaan liuokseen, kuten edellä esitetään.A sheet of fibers that have not been mechanically defibered can also be combined with the crosslinking solution, as described above.

Käytettävät ristisidoksia muodostavan aineen ja katalyytin määrät riippuvat reaktio-olosuhteista, kuten konsistenssista, lämpötilasta, vesipitoisuudesta ristisi-35 doksia muodostavassa liuoksessa ja kuiduista, ristisidok- 22 90 678 siä muodostavan aineen tyypistä ja laimentimesta ristisi-doksia muodostavassa aineessa ja toivotusta ristisidosten määrästä. Edullisesti käytetty ristisidoksia muodostavan aineen määrä on 0,2 - 10 paino-% (perustuen ristisidoksia 5 muodostavan liuoksen kokonaispainoon, jossa ei ole mukana kuituja). Edullinen happokatalyyttipitoisuus riippuu edelleen katalyytin happamuudesta ristisidoksia muodostavassa liuoksessa. Hyviä tuloksia saavutetaan tavallisesti kata-lyyttipitoisuuksilla, mukaan lukien kloorivetyhappo, jotka 10 ovat välillä 0,3-5 paino-% (perustuen ristisidoksia muodostavan liuoksen painoon ilman kuituja) ristisidoksia muodostavissa liuoksissa, joissa on etikkahappolaimennin-ta, edulliset määrät glutaarialdehydiä ja rajoitetusti vettä. Kuitujen ja ristisidoksia muodostavan aineen seok-15 set, joiden kuitupitoisuus on pienempi kuin 10 paino-%, ovat edullisia ristisidosten muodostuksessa käytettäessä edellä esitettyjä ristisidoksia muodostavia liuoksia.The amounts of crosslinking agent and catalyst used depend on the reaction conditions such as consistency, temperature, water content in the crosslinking solution and fibers, the type of crosslinking agent and diluent in the crosslinking agent, and the amount of crosslinking desired. Preferably, the amount of crosslinking agent used is 0.2 to 10% by weight (based on the total weight of the crosslinking solution without fibers). The preferred acid catalyst concentration further depends on the acidity of the catalyst in the crosslinking solution. Good results are usually obtained with catalyst concentrations, including hydrochloric acid, of between 0.3 and 5% by weight (based on the weight of the crosslinking solution without fibers) in crosslinking solutions with acetic acid diluent, preferred amounts of glutaraldehyde and limited water. Mixtures of fibers and crosslinking agent having a fiber content of less than 10% by weight are preferred for crosslinking using the crosslinking solutions described above.

Ristisidosten muodostamisreaktio voidaan suorittaa ympäristön lämpötilassa tai nopeutetuilla reaktioajoilla 20 korotetuissa lämpötiloissa, jotka ovat edullisesti alle 40 °c.The crosslinking reaction can be carried out at ambient temperature or at accelerated reaction times at elevated temperatures, preferably below 40 ° C.

On olemassa erilaisia menetelmiä, joiden mukaisesti kuidut voidaan yhdistää ja tehdä ristisidoksellisiksi ristisidoksia muodostavan aineen kanssa. Eräässä suoritusmuo-25 dossa kuidut yhdistetään liuokseen, joka alunperin sisältää sekä ristisidoksia muodostavaa ainetta että happokata-lyyttiä. Kuitujen annetaan upota ristisidoksia muodostavaan liuokseen, jonka aikana ristisidosten muodostuminen tapahtuu. Toisessa suoritusmuodossa kuidut yhdistetään 30 laimentimeen ja annetaan upota ennen happokatalyytin lisäämistä. Tämän jälkeen lisätään happokatalyytti, jolloin ristisidosten muodostuminen alkaa. Muut lisäysmenetelmät ovat tuttuja alan ammattimiehille ja ne kuuluvat keksinnön piiriin.There are various methods by which fibers can be combined and crosslinked with a crosslinking agent. In one embodiment, the fibers are combined in a solution that initially contains both a crosslinking agent and an acid catalyst. The fibers are allowed to immerse in the crosslinking solution, during which crosslinking occurs. In another embodiment, the fibers are combined with a diluent and allowed to immerse prior to the addition of the acid catalyst. The acid catalyst is then added, whereupon the formation of crosslinks begins. Other methods of addition are known to those skilled in the art and are within the scope of the invention.

35 Edullisesti ristisidoksia muodostava aine ja olo- 23 90678 suhteet, joissa ristisidosten muodostaminen suoritetaan, valitaan niin, että ne suosivat kuitujen sisäistä risti-sidosten muodostumista. Siten ristisidosten muodostumis-reaktiolle on edullista tapahtua siten, että ristisidoksia 5 muodostavalla aineella on ollut riittävästi aikaa imeytyä kuituihin. Reaktio-olosuhteet valitaan edullisesti siten, että vältetään välittö.mästi tapahtuva ristisidosten muodostuminen, ellei ristisidoksia muodostava aine ole jo imeytynyt kuituihin. Reaktioajat, joiden aikana ristisi-10 dosten muodostuminen on pääosin tapahtunut, ovat edullisesti noin 30 minuuttia. Pitempien reaktioaikojen uskotaan antavan minimaaliset marginaaliedut kuitujen valmistuksessa. Kuitenkin keksinnön piiriin kuuluvat sekä lyhyemmät reaktioajat, mukaan lukien pääosin välittömästi tapahtuva 15 ristisidosten muodostuminen, ja pitemmät reaktioajat.Preferably, the crosslinking agent and the conditions under which the crosslinking is performed are selected to favor the formation of crosslinks within the fibers. Thus, it is preferable for the crosslinking reaction to take place in such a way that the crosslinking agent has had sufficient time to be absorbed into the fibers. The reaction conditions are preferably chosen so as to avoid the immediate formation of crosslinks unless the crosslinking agent has already been absorbed into the fibers. The reaction times during which the formation of cross-sections have mainly taken place are preferably about 30 minutes. Longer reaction times are believed to provide minimal marginal advantages in fiber fabrication. However, both shorter reaction times, including substantially immediate crosslinking, and longer reaction times are within the scope of the invention.

Tarkoitus on myös vain osittain kovettaa kuidut liuoksessa ja tämän jälkeen lopettaa ristisidosten muodo-stumisreaktio myöhemmin menetelmässä kuivaus- tai lämmi-tyskäsittelyillä.It is also intended to only partially cure the fibers in solution and then to terminate the crosslinking reaction later in the process by drying or heating treatments.

20 Ristisidosten muodostamisvaiheen jälkeen kuidut kuivataan ja pestään. Edullisesti riittävä määrä emäksistä ainetta, kuten sammuttamatonta kalkkia, lisätään pesuvai-heeseen neutraloimaan selluloosassa mahdollisesti jäljellä olevaa happamuutta. Pesemisen jälkeen kuiduista poistetaan 25 neste ja ne kuivataan täydellisesti. Edullisesti kuiduille suoritetaan toinen mekaaninen kuidutusvaihe, joka saa ris-tisidokselliset kuidut kihartumaan, esim. kuohkeutetaan kuiduttamalla nesteen poistovaiheen ja kuivausvaiheen välissä. Kuivauksen aikana kiharrettuihin kuituihin saadaan 30 lisää kierteisyyttä kiharruskäsittelyssä, kuten aikaisem min esitettiin, ennen yhdistämistä ristisidoksia muodostavan aineen kanssa. Tässä toisessa mekaanisessa kuidutta-misvaiheessa voidaan käyttää samoja laitteita ja menetelmiä kiertämisen ja kihartamisen aikaansaamiseksi, joita 35 käytettiin ensimmäisessä mekaanisessa kuiduttamisvaihees- 24 90678 sa. Termillä "kuiduttaminen" tarkoitetaan kaikkia menetelmiä, joita voidaan käyttää kuitujen mekaaniseen erottamiseen pääosin yksittäisiä kuituja sisältävään muotoon, vaikka kuidut voivat jo olla tällaisessa muodossa. "Kui-5 duttaminen" viittaa siten kuitujen mekaaniseen käsittelyyn joko yksittäisiä kuituja sisältävässä muodossa tai tiiviimmässä muodossa, viitaten mekaanisen käsittelyn vaiheeseen, joka a) erottaa kuidut pääasiassa yksittäisiä kuituja sisältävään muotoon, elleivät ne jo ole tällaisessa 10 muodossa, ja b) aiheuttaa kiharuutta ja kierteisyyttä kuituihin kuivauksen aikana.After the crosslinking step, the fibers are dried and washed. Preferably, a sufficient amount of a basic agent, such as quicklime, is added to the washing step to neutralize any acidity remaining in the cellulose. After washing, the fibers are dehydrated and dried completely. Preferably, the fibers are subjected to a second mechanical defibering step which causes the crosslinked fibers to curl, e.g., fluffed by defibering between the liquid removal step and the drying step. During drying, the fibers curled are subjected to additional twisting in a curling treatment, as previously described, prior to combining with the crosslinking agent. In this second mechanical defibering step, the same equipment and methods can be used to effect twisting and curling as were used in the first mechanical defibering step. The term "defibering" refers to all methods that can be used to mechanically separate fibers into a form that contains predominantly individual fibers, although the fibers may already be in such a form. "Fibrillation" thus refers to the mechanical treatment of fibers, either in single-fiber form or in a more compact form, referring to a step of mechanical treatment that a) separates the fibers into a predominantly single-fiber form, unless they are already in such a form; threading to the fibers during drying.

Tämä toinen kuiduttamisvaihe, joka suoritetaan sen jälkeen, kun kuidut on tehty ristisidoksellisiksi, lisää selluloosan kierteisyyttä ja kiharuutta. Tämä kuitujen 15 konfiguraation kierteisyyden ja kiharuuden lisääntyminen johtaa parantuneeseen absorboivan koostumuksen kimmoisuuteen ja kostumisen vasteeseen. Toinen kuiduttamisvaihe voidaan suorittaa kaikille tässä esitetyille ristisidoksia sisältäville kuiduille, jotka ovat kosteassa tilassa. Kui-20 tenkin erityinen etu vedettömässä liuoksessa tapahtuvalle ristisidosten muodostamismenetelmälle on se, että toinen kuidutusvaihe voidaan suorittaa ilman, että tarvitaan vielä kuivausvaihetta. Tämä on seurausta siitä, että liuos, jossa kuidut on tehty ristisidoksellisiksi, pitää kuidut 25 taipuisina ristisidosten muodostamisen jälkeen aiheuttamatta kuitenkaan kuiduille ei-toivottua, erittäin turvonnutta tilaa.This second defibering step, which is performed after the fibers have been crosslinked, increases the helicity and curl of the cellulose. This increase in the twist and curl of the fiber configuration results in improved resilience and wetting response of the absorbent composition. The second defibering step can be performed on all of the crosslinked fibers disclosed herein that are in a moist state. However, a particular advantage of the Kui-20 crosslinking process in anhydrous solution is that the second defibering step can be performed without the need for a further drying step. This is due to the fact that the solution in which the fibers have been crosslinked keeps the fibers flexible after crosslinking, without, however, causing an undesired, highly swollen state for the fibers.

Edelleen on yllättäen havaittu, että suurempia absorboivan koostumuksen laajentumisen asteita kostutettaes-30 sa puristettuja kerroksia voidaan havaita koostumuksilla, jotka on valmistettu kuiduista, jotka on tehty ristisidoksellisiksi niiden ollessa tilassa, joka on kierteinen mutta osittain turvonnut, verrattuna kuituihin, jotka on täysin kuivattu vedestä ennen ristisidosten muodostumista.Furthermore, it has surprisingly been found that higher degrees of expansion of the absorbent composition by wetting the compressed layers can be observed with compositions made of fibers crosslinked in a state of helical but partially swollen compared to fibers completely dried from water before cross-linking.

35 Parempia tuloksia on saatu yksittäisille, ristisid- 25 90678 oksellisille kuiduille, jotka on tehty ristisidoksellisiksi olosuhteissa, joissa kuidut on kuivattu noin 18 - 30 %:n vesipitoisuuteen ennen yhdistämistä ristisidoksia muodostavan aineen kanssa. Tapauksessa, jossa kuitu on kui-5 vattu täysin ennen yhdistä.mistä ristisidoksia muodostavan aineen kanssa, se on turpoamattomassa, kokoonpainuneessa tilassa. Kuitu ei turpoa joutuessaan tekemisiin ristisidoksia muodostavan liuoksen kanssa, johtuen liuoksen pienestä vesipitoisuudesta. Kuten aikaisemmin on esitetty, 10 ristisidoksia muodostavan liuoksen kriittisenä tekijänä on se, että se ei aiheuta kuitujen oleellista turpoamista. Kuitenkin mikäli jo turvonnut kuitu absorboi ristisidoksia muodostavan liuoksen laimenninta kuitu on oikeastaan "kuivattu" vedestä, mutta kuitu säilyttää aikaisemman osittain 15 turvonneen tilansa.35 Better results have been obtained for single, crosslinked 90678 branched fibers that have been crosslinked under conditions in which the fibers have been dried to a water content of about 18-30% prior to blending with the crosslinking agent. In the case where the fiber has been completely dried before combining with the crosslinking agent, it is in a non-swellable, compressed state. The fiber does not swell when in contact with the crosslinking solution due to the low water content of the solution. As previously discussed, a critical factor in the crosslinking solution is that it does not cause substantial swelling of the fibers. However, if the already swollen fiber absorbs the diluent of the crosslinking solution, the fiber is actually "dried" from water, but the fiber retains its former partially swollen state.

Sen asteen kuvaamista varten, johon kuitu on turvonnut, on käyttökelpoista jälleen viitata kuidun nesteen-pidätysarvoon (FRV) ristisidosten muodostamisen jälkeen. Kuidut, joilla on korkeampi FRV, vastaavat kuituja, jotka 20 on tehty ristisidoksellisiksi niiden ollessa turvonneem-massa tilassa verrattuina kuituihin, jotka on tehty ristisidoksellisiksi vähemmän turvonneessa tilassa, kaikkien muiden arvojen ollessa samanlaisia. Ilman että halutaan rajoittaa keksinnön piiriä, uskotaan, että osittain tur-25 vonneilla, ristisidoksellisilla kuiduilla, joilla on suu remmat FRV:t, on suurempi märkäkimmoisuus ja vaste kostut-tamiselle kuin kuiduilla, jotka on tehty ristisidoksellisiksi niiden ollessa turpoamattomassa tilassa. Kuidut, joilla on suurentunut märkäkimmoisuus ja vaste kostuttami-30 selle, laajenevat helpommin tai tulevat kierteettömiksi, kun niitä kostutettuna yritetään palauttaa luonnolliseen tilaansa. Kuitenkin ristisidoksia muodostamalla saadun kovuuden takia kuidut ovat vielä kykeneviä pitämään rakenteellisen tuen kyllästetylle vanulle, joka on valmistettu 35 kuiduista. Tässä esitetyt numeraaliset FRV-tiedot osittain 26 90678 turvonneiden ristisidoksellisten kuitujen yhteydessä ovat vedenpidätysarvoja (WRV). Kun WRV kasvaa suuremmaksi kuin noin 60, uskotaan kuitujen kovuuden tulevan riittämättömäksi aikaansaamaan märkäkimmoisuutta ja vastetta kostu-5 tukselle, mikä vaaditaan kannattamaan kyllästettyä absorboivaa koostumusta.To describe the degree to which the fiber is swollen, it is useful to refer again to the fluid retention value (FRV) of the fiber after crosslinking. Fibers with a higher FRV correspond to fibers made crosslinked in the more swollen state compared to fibers made crosslinked in the less swollen state, all other values being the same. Without wishing to limit the scope of the invention, it is believed that partially swollen, crosslinked fibers with higher FRVs have a higher wet resilience and wetting response than fibers made crosslinked in the non-swellable state. Fibers with increased wet resilience and response to wetting will expand more easily or become unthreaded when wetted in an attempt to restore them to their natural state. However, due to the hardness obtained by forming crosslinks, the fibers are still able to maintain structural support for the impregnated wadding made of 35 fibers. The numerical FRV data presented here for partially 26 90678 swollen crosslinked fibers are water retention values (WRV). As the WRV grows to greater than about 60, the hardness of the fibers is believed to be insufficient to provide wet resilience and wetting response, which is required to support the impregnated absorbent composition.

Toisessa ristisidosten muodostamisvaihtoehdossa, jossa toimitaan liuoksessa, upotetaan kuidut ensin vesi-liuokseen tai muuhun kuituja turvottavaan liuokseen, pois-10 tetaan neste, kuivataan halutulle tasolle ja tämän jälkeen upotetaan veteen sekoittuvaan ristisidoksia muodostavaan liuokseen, jossa on katalyyttiä ja ristisidoksia muodostavaa ainetta, kuten aikaisemmin on esitetty. Kuidut edullisesti mekaanisesti kuidutetaan kuohkeaan muotoon nesteen 15 poistamisen jälkeen ja ennen lisäkuivausta, jotta saavutetaan lisääntyneen kierteisyyden ja kiharaisuuden edut, kuten on aikaisemmin esitetty. Mekaaninen kuiduttaminen, joka suoritetaan kuitujen yhteenliittämisen jälkeen ristisidoksia muodostavan aineen kanssa, on vähemmän toivot-20 tavaa, koska tällainen kuiduttaminen haihduttaisi ristisidoksia muodostavaa ainetta ja siten aiheuttaisi ilmakehän saastumista tai suuria ilmankäsittelykustannuksia ristisidoksia muodostavan aineen vaikutuksesta.In another crosslinking alternative, in operation, the fibers are first immersed in an aqueous solution or other fiber swelling solution, the liquid is removed, dried to the desired level, and then immersed in a water-miscible crosslinking solution having a catalyst and crosslinking agent such as Fig. The fibers are preferably mechanically fiberized to a fluffy form after removal of the liquid 15 and prior to further drying to achieve the benefits of increased twist and curl, as previously described. Mechanical defibering, which is performed after the fibers have been joined together with a crosslinking agent, is less desirable because such defibering would evaporate the crosslinking agent and thus cause atmospheric contamination or high air handling costs due to the crosslinking agent.

Juuri edellä esitetyn menetelmän muunnelmassa kui-25 dut kuidutetaan ja sitten esiupotetaan ristisidoksia muodostavan aineen konsentraatioltaan väkevään liuokseen ja kuituja turvottavaan laimentimeen, edullisesti veteen. Ristisidoksia muodostavan aineen konsentraatio on riittävän korkea estämään veden aiheuttamaa kuitujen turpoamis-30 ta. Ristisidoksia muodostavan aineen 50- paino-%:inen vesiliuos, edullisesti glutaraldehydin liuos, on havaittu käyttökelpoiseksi liuokseksi kuitujen esiupotusta varten. Esiupotetuista kuiduista poistetaan vesi ja ne upotetaan ristisidoksia muodostavaan liuokseen, jossa on veteen se-35 koittuvaa, polaarista laimenninta, katalyyttiä ja rajoi- I: 27 9 0 67 3 tettu määrä vettä, ja muodostetaan sitten ristisidokset, kuten edellä on esitetty. Kuten myös on esitetty edellä, voidaan ristisidoksellisista kuiduista poistaa neste ja suorittaa toinen mekaaninen kuidutusvaihe, ennen kuin 5 edelleen valmistetaan arkki tai absorboiva koostumus.In a variation of the above method, the fibers are fiberized and then pre-immersed in a concentrated solution of the crosslinking agent and a fiber swelling diluent, preferably water. The concentration of the crosslinking agent is high enough to prevent water-induced swelling of the fibers. A 50% by weight aqueous solution of the crosslinking agent, preferably a glutaraldehyde solution, has been found to be a useful solution for pre-immersion of fibers. The pre-immersed fibers are dewatered and immersed in a crosslinking solution of a water-miscible polar diluent, catalyst and a limited amount of water, and then crosslinked as described above. As also described above, the crosslinked fibers can be dewatered and a second mechanical defibering step performed before the sheet or absorbent composition is further prepared.

Esiupottamalla kuidut ristisidoksia muodostavan aineen kanssa vesiliuoksessa ennen kuin ristisidoksia muodostava aine saatetaan reagoimaan, saadaan odottamattoman hyviä absorboimisominaisuuksia ristisidoksia sisältävistä 10 kuiduista valmistettuihin vanuihin jopa verrattuina va-nuihin, jotka on valmistettu ristisidoksia sisältävistä kuiduista edellä esitetyistä vedettömistä liuoksista kovettamalla siten, ettei kuituja ollut esiupotettu liuokseen, jossa on ristisidoksia muodostavaa ainetta.By pre-immersing the fibers with the crosslinking agent in aqueous solution before reacting the crosslinking agent, unexpectedly good absorption properties are obtained for pads made of crosslinked fibers, even compared to wads made of crosslinked fibers from the above anhydrous solutions. with a crosslinking agent.

15 Ristisidokselliset kuidut, jotka on saatu edellä olevista kuivana ristisidoksellisiksi muodostetuista ja vedettömissä liuoksissa ristisidoksellisiksi muodostetuista menetelmistä, ovat esillä olevan keksinnön tuotteita. Esillä olevan keksinnön ristisidoksellisia kuituja voidaan 20 käyttää suoraan ilmakerrostettujen absorboivien sisusten valmistuksessa. Lisäksi niiden kovetetun ja kimmoisan luonteen takia voidaan ristisidokselliset kuidut kerrostaa kosteina kokoonpuristamattomaksi, tiheydeltään pieneksi arkiksi, joka tämän jälkeen kuivatettaessa on suoraan 25 käyttökelpoinen ilman muuta mekaanista prosessointia absorboivana sisuksena. Ristisidokselliset kuidut voidaan myös kerrostaa kosteina kokoonpuristettuina massa-arkkeina myyntiä tai kaukaisiin kohteisiin kuljetusta varten.The crosslinked fibers obtained from the above methods crosslinked dry and crosslinked in anhydrous solutions are the products of the present invention. The crosslinked fibers of the present invention can be used directly in the manufacture of air-laid absorbent cores. In addition, due to their cured and resilient nature, the crosslinked fibers can be laminated as a wet uncompressed, low density sheet which, when subsequently dried, is directly useful as an absorbent core without further mechanical processing. The crosslinked fibers can also be laminated as wet compressed pulp sheets for sale or transportation to distant destinations.

Kun yksittäiset, ristisidokselliset kuidut on val-30 mistettu, ne kerrostetaan kuivana ja muodostetaan suoraan absorboiviksi koostumuksiksi tai ne kerrostetaan märkänä ja muodostetaan absorboiviksi koostumuksiksi tai tiivistetyiksi massa-arkiksi. Kuitenkin tällaisia kuituja on vaikea muotoilla tasaiseksi märäksi arkiksi tavallisilla mär-35 kien arkkien muodostusmenetelmillä. Tämä johtuu siitä, 28 9 G 6 7 8 että yksittäiset, ristisidokselliset kuidut helposti tarttuvat toisiinsa ollessaan liuoksessa. Tällaista yhteenliittymistä voi tapahtua sekä perälaatikossa että kerrostettaessa huokoisen muodostusviivan päälle. Yritysten käy-5 ttää tavallisia selluloosan arkkimuodostusmenetelmiä yksittäisten, ristisidoksellisten kuitujen muodostamiseen arkiksi on havaittu johtavan lukuisten yhteenliittyneiden kuitujen muodostamien kokkareiden syntymiseen. Keksintöä rajoittamatta uskotaan, että tämä aiheutuu kuitujen kovas-10 ta, kierteisestä luonteesta, vähäisestä kuitukuitu-sidos-ten määrästä ja kuitujen suuresta kuivattavuudesta heti, kun ne on kerrostettu muodostusviivalle. Siksi on olemassa suurta taloudellista merkitystä sillä, että voidaan saada käyttökelpoinen menetelmä yksittäisten, ristisidoksellis-15 ten kuitujen arkinmuodostusta varten, jolloin voidaan valmistaa märkänä kerrostettavia absorboivia koostumuksia ja tiivistettyjä massa-arkkeja siirtämistä ja seuraavaa kui-duttamista varten.Once the individual crosslinked fibers are made, they are deposited dry and formed directly into absorbent compositions, or they are deposited wet and formed into absorbent compositions or compacted pulp sheets. However, such fibers are difficult to form into a uniform wet sheet by conventional wet sheet forming methods. This is because the individual, crosslinked fibers readily adhere to each other when in solution. Such coalescence can occur both in the headbox and when deposited on a porous forming line. Attempts to use conventional cellulose sheeting methods to form single, crosslinked fibers into sheets have been found to result in the formation of numerous lumps of interconnected fibers. Without limiting the invention, it is believed that this is due to the hard, helical nature of the fibers, the low amount of fiber-fiber bonds, and the high dryness of the fibers as soon as they are deposited on the forming line. Therefore, it is of great economic importance to be able to obtain a useful method for sheeting individual crosslinked fibers, whereby wet-laid absorbent compositions and compacted pulp sheets can be prepared for transfer and subsequent defibering.

Tämän mukaisesti on kehitetty uusi menetelmä, jolla 20 muodostaa arkkeja yksittäisistä, ristisidoksellisista kuiduista, joilla on taipumus liittyä yhteen liuoksissa, jolloin liete, jossa on yksittäisiä, ristisidoksellisia kuituja, kerrostetaan ensin huokoiselle muodostusviivalle kuten Fourdrinier-viivalle samalla tavalla kuin tavalli-25 sissa massan arkinmuodostusmenetelmissä. Kuitenkin yksittäisten, ristisidoksellisten kuitujen luonteen takia kerrostetaan nämä kuidut muodostusviivalle siten, että kuidut muodostavat lukuisia kokkareita. Vähintään yksi nestevir-taus, edullisesti vesisuihku, kohdistetaan kerrostetuille, 30 kokkareisille kuiduille. Edullisesti muodostusviivalle kerrostetuille kuiduille kohdistetaan sarja suihkuja, jolloin peräkkäisillä suihkuilla on pienenevät tilavuusvir-tausnopeudet. Suihkuilla tulisi olla riittävä nopeus, siten että nesteen iskeytyminen kuituja vasten vaikuttaa 35 ehkäisevästi kuitujen yhteenliittymien muodostumiseen ja 29 90678 dispergoi kuitujen yhteenliittymiä, jotka ovat jo muodostuneet. Kuitujen kerrostamisvaihe suoritetaan edullisesti sylinterimäisellä seulalla, kuten viirarullalla, tai muulla toiminnaltaan analogisella laitteella, joka on tai tu-5 lee tunnetuksi alalla. Kun kuituarkki on muodostettu, voidaan se sitten kuivata ja haluttaessa tiivistää. Suihkujen välit vaihtelevat riippuen kuitujen yhteenliittymisen nopeudesta, muodostusviivan linjanopeudesta, kuivauksesta muodostusviivan läpi, suihkujen lukumäärästä ja nopeudesta 10 ja suihkujen virtausnopeudesta. Edullisesti suihkutukset ovat niin lähellä toisiaan, ettei synny merkittävää määrää kuitujen yhteenliittymistä.Accordingly, a new method has been developed to form sheets of single crosslinked fibers that tend to bond together in solutions, with the slurry having individual crosslinked fibers first deposited on a porous forming line such as the Fourdrinier line in the same manner as in conventional pulp sheeting methods. . However, due to the nature of the individual, crosslinked fibers, these fibers are deposited on the forming line so that the fibers form numerous lumps. At least one liquid stream, preferably a water jet, is applied to the layered, lumpy fibers. Preferably, a series of jets are applied to the fibers deposited on the forming line, with successive jets having decreasing volume flow rates. The jets should have a sufficient velocity so that the impact of the liquid against the fibers has a preventive effect on the formation of fiber entanglements and 29 90678 disperses the fiber entanglements which have already formed. The step of depositing the fibers is preferably performed with a cylindrical screen, such as a wire roll, or other device having an analogous function, which is or will become known in the art. Once the fibrous sheet is formed, it can then be dried and, if desired, compacted. The jet spacing varies depending on the speed of fiber joining, the line speed of the forming line, the drying through the forming line, the number and speed of the jets 10, and the flow rate of the jets. Preferably, the sprays are so close together that no significant amount of fiber entanglement occurs.

Nestesuihkut estävät kuitujen yhteenliittymistä ja dispergoivat yhteenliittymiä ja lisäksi nestesuihkut kui-15 tuihin kohdistettuina kompensoivat yksittäisten, ristisi-doksellisten kuitujen nopeaa kuivumista tarjoten lisää nesteväliainetta, johon kuidut voivat dispergoitua seu+ raavan arkkimuodostuksen aikana. Suihkujen joukko, jossa suihkuilla on pienenevät tilavuusvirtausnopeudet, saa ai-20 kaan systemaattisen nettokasvamisen lietteen konsistens-sissa ja tarjoavat samalla toistuvan dispergoivan ja estävän vaikutuksen kuitujen yhteenliittymiselle. Tämän seurauksena saadaan suhteellisen tasainen ja sileä kuitujen kerrostuminen, jotka sitten heti, siis ennen uudelleen yh-25 teenliittymistä, muodostetaan arkiksi antamalla nesteen kuivua ja puristamalla kuidut muodostusviivaa vastaan.The liquid jets prevent the fibers from coalescing and disperse the coalescences, and in addition, the liquid jets, when applied to the fibers, compensate for the rapid drying of the individual crosslinked fibers, providing additional liquid medium into which the fibers can disperse during subsequent sheeting. The set of jets, in which the jets have decreasing volume flow rates, causes a systematic net increase in the consistency of the slurry while providing a repetitive dispersing and inhibiting effect on the coalescence of the fibers. This results in a relatively even and smooth deposition of the fibers, which are then formed into a sheet immediately, i.e. before re-joining, by allowing the liquid to dry and pressing the fibers against the line of formation.

Verrattuna massa-arkkeihin, jotka on valmistettu tavallisista, ristisidoksia sisältämättömistä selluloosa-kuiduista, on yksittäisistä, ristisidoksia sisältävistä 30 kuiduista valmistettuja massa-arkkeja vaikeampi puristaa tavallisiin massa-arkkien tiheyksiin. Siksi voi olla toivottavaa yhdistää ristisidoksellisiä kuituja ristisidoksia sisältämättömiin kuituihin, kuten sellaisiin, joita tavallisesti käytetään absorboivien sisusten valmistuksessa. 35 Massa-arkit, jotka sisältävät kovetettuja, ristisidoksel- 30 90678 lisiä kuituja, sisältävät edullisesti noin 5 - 90 % ris-tisidoksia sisältämättömiä selluloosakuituja, laskettuna arkin kokonaiskuivapainosta, sekoitettuna yksittäisiin, ristisidoksia sisältäviin kuituihin. Erityisen edullista 5 on käyttää noin 5 - 30 % hyvin jauhettuja ristisidoksia sisältämättömiä selluloosakuituja laskettuna arkin kokonaiskuivapainosta. Tällaiset hyvin jauhetut kuidut jauhetaan tai hakataan jauhatusasteeseen, joka on pienempi kuin noin 300 ml CSF ja edullisemmin pienempi kuin 100 ml CSF. 10 Ristisidoksia sisältämättömät kuidut sekoitetaan edullisesti yksittäisten, ristisidoksellisten kuitujen vesiseok-seen. Tämä seos voidaan sitten muotoilla tiivistetyksi massa-arkiksi seuraavaksi tehtävää kuiduttamista ja absorboivaksi vanuksi muodostamista varten. Ristisidoksia si-15 sältämättömien kuitujen lisääminen helpottaa massa-arkin puristamista tiivistettyyn muotoon samalla, kun se aiheuttaa hämmästyttävän pieniä menetyksiä tästä valmistettujen absorboivien vanujen absorptiokykyyn. Ristisidoksia sisältämättömät kuidut lisäksi kasvattavat massa-arkin vetolu-20 juutta ja vetolujuutta absorboivissa vanuissa, jotka on valmistettu joko massa-arkista tai suoraan ristisidoksia sisältävien ja sisältämättömien kuitujen seoksesta. Risti-sidoksia sisältävien ja sisältämättömien kuitujen seos voidaan ensin valmistaa massa-arkiksi ja sitten jauhaa 25 muodostamaan absorboiva vanu tai muodostaa suoraan käytettäväksi absorboivana vanuna. Kuidut, mikäli ne on jauhettu, voidaan kerrostaa ilmassa tai kerrostaa märkänä, kuten edellä on esitetty.Compared to pulp sheets made from ordinary, non-crosslinked cellulose fibers, pulp sheets made from single, crosslinked fibers are more difficult to compress to regular pulp sheet densities. Therefore, it may be desirable to combine crosslinked fibers with non-crosslinked fibers, such as those commonly used in the manufacture of absorbent cores. Pulp sheets containing cured, crosslinked fibers preferably contain from about 5% to about 90% non-crosslinked cellulosic fibers, based on the total dry weight of the sheet, mixed with the individual crosslinked fibers. It is particularly preferred to use about 5 to 30% of well-ground crosslinked cellulosic fibers based on the total dry weight of the sheet. Such well-ground fibers are ground or chopped to a degree of grinding of less than about 300 ml CSF, and more preferably less than 100 ml CSF. The non-crosslinked fibers are preferably mixed with an aqueous mixture of individual crosslinked fibers. This mixture can then be formed into a compacted pulp sheet for subsequent defibering and forming into an absorbent wadding. The addition of non-crosslinked fibers facilitates the compression of the pulp sheet into a compacted form while causing surprisingly small losses in the absorbency of the absorbent pads made therefrom. In addition, the non-crosslinked fibers increase the tensile strength and tensile strength of the pulp sheet in absorbent pads made either from the pulp sheet or directly from a mixture of crosslinked and non-crosslinked fibers. The mixture of crosslinked and non-crosslinked fibers can first be made into a pulp sheet and then ground to form an absorbent pad or formed directly for use as an absorbent pad. The fibers, if ground, can be deposited in air or deposited wet, as described above.

Märkänä kerrostettujen arkkien tai kankaiden, jotka 30 on valmistettu yksittäisistä, ristisidoksellisista kuiduista tai seoksista, jokta sisältävät myös ristisidokset-tomia kuituja, neliömetripainot ovat edullisesti pienempiä kuin noin 800 g/m2 ja tiheydet pienempiä kuin noin 0,60 g/cm3. Vaikka ei ole tarkoitus rajoittaa keksinnön piiriä, 35 arkit, joiden neliömetripainot ovat noin 300 - 600 g/m2 ja I; 3i 90678 joiden tiheydet ovat noin 0,15 - 0,3 g/cm*, sopivat erityisesti käytettäviksi suoraan absorboivina sisuksina kertakäyttöisissä tuotteissa, kuten vaipoissa, tamponeissa ja muissa kuukautissuojissa. Koostumusten, joiden neliömetri-5 painot ja tiheydet ovat näitä arvoja suuremmat, uskotaan olevan käyttökelpoisimpia jauhamiselle ja ilmakerrostami-selle tai märkäkerrostamiseile, jolloin saadaan pienti-heyksinen ja pienen neliömetripainon omaava koostumus, joka on käyttökelpoisempi absorboivia sovellutuksia var-10 ten. Muita sovellutuksia, joihin esillä olevan keksinnön kuidut sopivat, ovat pientiheyksiset kudosarkit, joiden tiheydet voivat olla pienempiä kuin 0,10 g/cm'.Wet-laid sheets or fabrics made from single, crosslinked fibers or blends that also contain non-crosslinked fibers preferably have a basis weight of less than about 800 g / m 2 and densities of less than about 0.60 g / cm 3. Although not intended to limit the scope of the invention, sheets having a basis weight of about 300 to 600 g / m 2 and I; 3i 90678 with densities of about 0.15 to 0.3 g / cm * are particularly suitable for use as direct absorbent cores in disposable products such as diapers, tampons and other menstrual pads. Compositions having weights and densities greater than these values per square meter are believed to be most useful for grinding and air deposition or wet deposition, resulting in a low density and low basis weight composition that is more useful for absorbent applications. Other applications for which the fibers of the present invention are suitable are low density tissue sheets, which may have densities of less than 0.10 g / cm 2.

Absorboivat koostumukset, jotka on valmistettu esitetyllä menetelmällä, ovat käyttökelpoisia erilaisia ab-15 sorboivia tuotteita varten mukaan lukien, mitenkään kuitenkaan rajoittamatta, kudosarkit, kertakäyttöiset vaipat, kuukautissuojat, selluloosavanut, tamponit ja siteet, joissa kaikilla mainituilla tuotteilla on absorboiva koostumus joka sisältää tässä esitettyjä yksittäisiä, ristisi-20 doksellisia kuituja. Erityisesti mukaan kuuluvat esimerkiksi kertakäyttöiset vaipat tai vastaavat tuotteet, joissa on nestettä läpäisevä pintakerros, nestettä läpäisemätön takakerros liitettynä pintakerrokseen ja absorboiva koostumus, joka sisältää yksittäisiä, ristisidoksellisia 25 kuituja. Tällaisia tuotteita esitetään erityisesti US-pa-tentissa 3 860 003, joka on annettu Kenneth B. Buellille tammikuun 14. päivänä 1975, joka täten viitteenä liitetään esillä olevaan keksintöön.Absorbent compositions prepared by the disclosed method are useful for a variety of absorbent articles, including, but not limited to, tissue sheets, disposable diapers, menstrual pads, cellulose pads, tampons, and dressings, all of which have an absorbent composition containing the individual absorbents set forth herein. , cross-20 dox fibers. In particular, for example, disposable diapers or the like having a liquid-permeable surface layer, a liquid-impermeable backing layer attached to the surface layer, and an absorbent composition containing individual, crosslinked fibers are included. Such products are disclosed, in particular, in U.S. Patent 3,860,003, issued to Kenneth B. Buell on January 14, 1975, which is hereby incorporated by reference into the present invention.

Nesteenpidätvsarvon määrittäminen 30 Seuraavaa menetelmää käytettiin määritettäessä vedenpidätysarvoa selluloosakuiduilla.Determination of Water Retention Value 30 The following method was used to determine the water retention value of cellulose fibers.

Näyte, jossa on noin 0,3 - 0,4 g kuituja, upotetaan peitettyyn säiliöön, jossa on noin 100 ml tislattua tai ionivaihdettua vettä huoneen lämpötilassa, 15 - 20 tunnik-35 si. Upotetut kuidut kerätään suodattimelle ja siirretään 32 90678 80-meshin kangaskoriin, joka on pantu noin 3,81 cm:n (1 1/2 tuumaa) korkeudelle 60-meshin seulapohjäisen sent-rifugiputken yläpuolelle. Putki peitetään muovikannella ja näyte sentrifugoidaan suhteellisilla sentrifugointivoimil-5 la 1 500 - 1 700 kertaa gravitaatiovoima 19 - 21 minuuttia. Tämän jälkeen sentrifugoidut kuidut poistetaan korista ja punnitaan. Punnitut kuidut kuivataan vakiopainoon 105 °C:ssa ja punnitaan uudelleen. Vedenpidätyskyky lasketaan seuraavasti: 10 WRV = x 100 ^ jossa 15 W = sentrifugoitujen kuitujen märkäpaino; D = kuitujen kuivapaino; ja W-D = absorboidun veden painoA sample of about 0.3 to 0.4 g of fibers is immersed in a covered container of about 100 ml of distilled or deionized water at room temperature for 15 to 20 hours. The embedded fibers are collected on a filter and transferred to a 32 90678 80-mesh fabric basket placed at a height of approximately 3.81 cm (1 1/2 inches) above a 60-mesh screen-based centrifuge tube. The tubes are covered with a plastic lid and the sample is centrifuged at a relative centrifugal force of 1,500 to 1,700 times the force of gravity for 19 to 21 minutes. The centrifuged fibers are then removed from the basket and weighed. The weighed fibers are dried to constant weight at 105 ° C and reweighed. The water retention capacity is calculated as follows: 10 WRV = x 100 ^ where 15 W = wet weight of the centrifuged fibers; D = dry weight of the fibers; and W-D = weight of water absorbed

Menetelmä. jolla määritetään selluloosakuituien kanssa reagoineen alutaarialdehvdin määrä 20 Seuraavaa menetelmää käytettiin määrittämään glu- taarialdehydin määrää, joka oli reagoinut muodostaen kuitujen sisäisiä ristisidoksia yksittäisten, glutaarialdedi-ristisidoksellisten kuitujen selluloosaosan kanssa.Method. Determining the Amount of Alutar Aldehyde Reacted with Cellulose Fibers The following method was used to determine the amount of glutaraldehyde that reacted to form intracellular crosslinks with the cellulose portion of individual glutaraldehyde crosslinked fibers.

Yksittäisten, ristisidoksellisten kuitujen näyte 25 uutetaan 0,1 N HCl:lla. Uutos erotetaan kuiduista ja sama uuttamis/erotusmenetelmä toistetaan kullekin näytteelle vielä kolme kertaa. Kustakin uutoksesta saatu tuote sekoitetaan erikseen vesiliuokseen, jossa on 2,4-dinitrofenyy-lihydratsonia (DNPH). Reaktion annetaan edetä 15 minuut-30 tia, minkä jälkeen seokseen lisätään tietty määrä kloroformia. Tämän jälkeen seosta sekoitetaan vielä 45 minuuttia. Kloroformi ja vesikerros erotetaan erotussuppilossa. Glutaarialdehydin määrä määritetään analysoimalla kloro-formikerros HPLC:lla DNPH-johdannaisen suhteen.A sample of individual crosslinked fibers is extracted with 0.1 N HCl. The extract is separated from the fibers and the same extraction / separation method is repeated three more times for each sample. The product from each extract is mixed separately with an aqueous solution of 2,4-dinitrophenylhydrazone (DNPH). The reaction is allowed to proceed for 15 minutes to 30 minutes, after which a certain amount of chloroform is added to the mixture. The mixture is then stirred for a further 45 minutes. The chloroform and aqueous layer are separated in a separatory funnel. The amount of glutaraldehyde is determined by analyzing the chloroform layer by HPLC for the DNPH derivative.

35 HPLC-analyysissä käytetyt kromatografiset olosuh- li 33 90 678 teet olivat: pylväs: C-18 käänteisfaasi; detektori: UV 360 mm; liikkuva faasi 80:20 metanoli/vesi; virtausnopeus: 1 ml/min; mittaustapa: piikin korkeus. Kalibrointikäyrä piikin korkeudelle ja glutaarialdehydipitoisuudelle teh-5 tiin mittaamalla piikin korkeudet viidelle standardi1iuok-selle, joissa oli tietyt tunnetut glutaarialdehydimäärät välillä 0-25 ppm.The chromatographic conditions used in the HPLC analysis were 33 90 678 teas: column: C-18 reverse phase; detectors: UV 360 mm; mobile phase 80:20 methanol / water; flow rate: 1 ml / min; measurement method: peak height. A calibration curve for peak height and glutaraldehyde content was performed by measuring peak heights for five standard solutions with certain known amounts of glutaraldehyde between 0-25 ppm.

Kaikki neljä kloroformifaasia kustakin kuitunäyt-teestä analysoitiin HPLC:llä, piikkien korkeudet mitattiin 10 ja vastaava glutaarialdehydimäärä määritettiin kalibroin-tikäyrästä. Laskettiin yhteen kunkin uutoksen glutaarial-dehydikonsentraatiot ja jaettiin kuitunäytteen painolla (laskettuna kuivasta kuidusta) jolloin saatiin glutaarial-dehydipitoisuus kuitujen painosta laskettuna.All four chloroform phases from each fiber sample were analyzed by HPLC, peak heights were measured at 10, and the corresponding amount of glutaraldehyde was determined from the calibration curve. The glutaraldehyde concentrations of each extract were summed and divided by the weight of the fiber sample (calculated from dry fiber) to obtain the glutaraldehyde content based on the weight of the fibers.

15 Kullekin HPLC-kromatogrammille oli kaksi glutaari- aldehydipiikkiä. Voidaan käyttää kumpaa tahansa piikkiä, kunhan samaa piikkiä käytetään koko ajan menetelmän aikana .There were two glutaraldehyde peaks for each HPLC chromatogram. Either peak can be used as long as the same peak is used all the time during the method.

Esimerkki 1 20 Tässä esimerkissä esitetään edullinen menetelmä yksittäisten, ristisidoksellisten kuitujen valmistamiseksi. Yksittäiset, ristisidokselliset kuidut valmistettiin kuivana ristisidokset muodostavalla menetelmällä.Example 1 This example shows a preferred method for making single, crosslinked fibers. Individual, crosslinked fibers were prepared dry by the crosslinking method.

Kuhunkin näytteeseen käytettiin tiettyä määrää kui-25 vaamatonta eteläisen havupuun (SSK) selluloosamassaa. Kui tujen kosteuspitoisuus oli noin 62,4 % (vastaten 37,6 %:n konsistenssia). Muodostettiin liete lisäämällä kuituja liuokseen, jossa oli valittu määrä glutaarialdehydin 50-%:ista vesiliuosta, 30 % (laskettuna glutaarialdehydin 30 määrästä) sinkkinitraattiheksahydraattia, demineralisoitua vettä ja riittävä määrä 1 N HCl:a, jotta lietteen pH pienenee arvoon noin 3,7. Kuidut upotettiin lietteeseen 20 minuutiksi ja sitten poistettiin vettä sentrifugoimalla, kunnes kuitukonsistenssi oli noin 34 - 35 %. Seuraavaksi 35 kuidut, joista vesi oli poistettu, ilmakuivattiin kuitu- 34 90678 konsistenssiin noin 55 - 56 % puhalluskuivaamalla, käyttäen ympäristön lämpöistä ilmaa. Ilmakuivatut kuidut kuidu-tettiin käyttämällä kolmivaiheista kuohkeutuslaitetta, kuten esitetään US-patentissa 3 987 968. Kuidutetut kuidut 5 pantiin tarjottimille ja kovetettiin 145 °C:ssa pääosin staattisesti kuivaamalla uunissa 45 minuuttia. Ristisidos-ten muodostaminen tapahtui täydellisesti tänä aikana uunissa. Ristisidokselliset, yksittäiset kuidut pantiin mes-hin seulalle ja pestiin noin 20 °C:sella vedellä, upotet-10 tiin 1 %:n sakeutena yhdeksi tunniksi veteen 60 °C:ssa, seulottiin, pestiin 20 °C:sella vedellä toisen kerran, sentrifugoitiin 60 %:n kuitukonsistenssiin, kuidutettiin kolmivaiheisessa kuohkeuttimessa, kuten aikaisemmin on esitetty, ja kuivattiin täydellisesti staattisessa kui-15 vausuunissa 105 °C:ssa neljä tuntia. Kuiduissa oli 0-3,3 mooli-% glutaarialdehydiä reagoineena ristisidosten muodossa. Vastaavat WRV:t olivat välillä 51 - 28 %.For each sample, a certain amount of as-25 undamaged southern softwood (SSK) cellulose pulp was used. The moisture content of the fibers was about 62.4% (corresponding to a consistency of 37.6%). A slurry was formed by adding fibers to a solution of a selected amount of a 50% aqueous solution of glutaraldehyde, 30% (based on 30 amounts of glutaraldehyde) zinc nitrate hexahydrate, demineralized water, and sufficient 1 N HCl to lower the pH of the slurry to about 3.7. The fibers were immersed in the slurry for 20 minutes and then dewatered by centrifugation until the fiber consistency was about 34-35%. Next, the dehydrated fibers were air dried to a fiber consistency of about 55-56% by blow drying using ambient air. The air-dried fibers were fiberized using a three-stage fluffing apparatus, as disclosed in U.S. Patent 3,987,968. The fiberized fibers were placed on trays and cured at 145 ° C primarily statically by drying in an oven for 45 minutes. Cross-linking occurred completely during this time in the furnace. The cross-linked, individual fibers were placed on a mesh screen and washed with water at about 20 ° C, immersed in water at 60 ° C for 1 hour at 1% consistency, screened, washed a second time with water at 20 ° C, centrifuged To a fiber consistency of 60%, was defibered in a three-stage pulverizer as previously described, and dried completely in a static drying oven at 105 ° C for four hours. The fibers contained 0-3.3 mol% glutaraldehyde reacted in the form of crosslinks. The corresponding WRVs ranged from 51% to 28%.

Esimerkki 2 Tämän esimerkin tarkoituksena on esitellä menetel-20 mä, jolla valmistetaan märkänä kerrostettuja arkkeja joissa on yksittäisiä ristisidoksellisia kuituja.Example 2 The purpose of this example is to illustrate a method of making wet-laid sheets with individual crosslinked fibers.

Lietettä, jonka konsistenssi oli 0,55 % ja jossa oli seoksena kuituja, jotka sisälsivät 90 % yksittäisiä, ristisidoksellisia kuituja, jotka oli valmistettu esimer-25 kin 1 mukaisella ristisidosten valmistusmenetelmällä, ja 10 % tavallisia ristisidoksettomia kuituja, joiden jauha-tusaste oli pienempi kuin 100 CSF, kerrostettiin yhteenliittyneinä, kokkareisina kuituina tavalliselle 84-meshin Fourdinier-muodostusviivalle. Paperin valmistuksen vir-30 tausnopeus perälaatikossa oli 430 kg/roin. Välittömästi kerrostamisen jälkeen kuituihin kohdistettiin viisi vesisuihkua, joilla oli peräkkäinen pienenevät virtausnopeudet. Viidellä vesisuihkulla saatiin kumulatiivinen vir-taussuhde 85 kg vettä/kg uunikuivaa (b.d.) kuitua kohti. 35 Suihkut kohdistettiin kaikki noin 1 metrin pituiselle alu- 35 90 678 eelle yhdensuuntaisesti muodostusviivaan liikesuunnan kanssa. Kukin vesisuihku kohdistettiin kuituihin lineaarisen sarjan kautta 3,2 mm:n (1/8 tuumaa) ID pyöreitä aukkoja jotka oli sijoitettu 12,7 mm:n (1/2 tuumaa) päähän muo-5 dostusviivasta ja jotka ulottuivat muodostusviivan leveyden poikki. Likimääräiset virtausprosentit, jotka oli laskettu perustuen kokonaisvirtausnopeuteen, ja virtauksen nopeus aukkojen läpi olivat kullekin suihkulle seuraavat: suihku 1 - 37 % kokonaisvirtauksesta, 170 m/min; suihku 2 10 - 36 % kokonaisvirtauksesta, 165 m/min; suihku 3 - 13 % kokonaisvirtauksesta, 61 m/min; suihku 4 - 9 % kokonaisvirtauksesta, 41 m/min; suihku 5 - 5 % kokonaisvirtauksesta, 20 m/min. Välittömästi viidennen suihkun jälkeen kuidut kiinnitettiin käsittelemällä sylinterimäisellä seula-15 rullalla, joka tunnetaan alalla nimellä Dandy Roll (viira-rulla) . Viirarulla puristi kuidut, jotka kiinnittämisen aikana olivat suuren konsistenssin omaavana lietteenä, muodostusviivaa vastaan kiinnittäen kuidut, jolloin ne muodostivat märän arkin. Arkki oli ulkomuodoltaan saman-20 lainen kuin tavalliset kuitumaiset massa-arkit.A slurry having a consistency of 0.55% and a mixture of fibers containing 90% of individual, crosslinked fibers prepared by the crosslinking method of Example 1 and 10% of ordinary non-crosslinked fibers having a degree of grinding of less than 100 CSF, were deposited as interconnected, lumpy fibers on a standard 84-mesh Fourdinier formation line. The flow rate of papermaking in the headbox was 430 kg / roin. Immediately after deposition, the fibers were subjected to five water jets with successive decreasing flow rates. Five water jets gave a cumulative flow rate of 85 kg water / kg oven dry (b.d.) fiber. The jets were all directed over an area of about 1 m in length parallel to the direction of movement of the forming line. Each water jet was applied to the fibers through a linear series of 3.2 mm (1/8 inch) ID circular apertures spaced 12.7 mm (1/2 inch) from the shape line and extending across the width of the formation line. The approximate flow percentages calculated based on the total flow rate and the flow rate through the orifices for each jet were as follows: jet 1 to 37% of the total flow, 170 m / min; shower 2 10 - 36% of total flow, 165 m / min; shower 3 - 13% of total flow, 61 m / min; shower 4 - 9% of total flow, 41 m / min; shower 5 - 5% of the total flow, 20 m / min. Immediately after the fifth spray, the fibers were fixed by treatment with a cylindrical screen-15 roll known in the art as the Dandy Roll. The wire roll compressed the fibers that were in the form of a high-consistency slurry at the time of attachment, against the formation line, attaching the fibers to form a wet sheet. The sheet was similar in appearance to the ordinary 20-sheet fibrous pulp sheets.

Claims (2)

1. Kontinuerligt förfarande för framställning av ett ark som innehäller tvärbundna cellulosafibrer med stor 5 benägenhet att flocka sig, dä en vattenhaltig suspension av nämnda fibrer avsätts pä en formningsvira i en anord-ning av pappersframställningstyp, varvid a) ett fibrigt slam, som innehäller enskilda, här-dade fibrer och ett vätskemedium, framställs 10 b) slammet avsätts pä en porös formningsvira, c) ett flertal vätskeströmmar riktas nedät pä de ovanpä formningsviran avsatta fibrerna och vätskan fär av-rinna frän fibrerna, varvid strömmarna är anordnade paral-lellt med formningsvirans maskinriktning, varvid vätske- 15 strömmarna sönderdelar de av fibrerna bildade flocken och förhindrar flockbildning i fibrerna, varvid nämnda fibrer erhälls i väsentligen icke-flockad form, och d) nämnda fibrer placeras i arkform efter steg c), dä fibrerna är i väsentligen icke-flockad form, k ä n - 20 netecknat av att i steg (a) framställs ett fibrigt slam som innehäller nämnda fibrer och vatten, varvid fibrerna är lufttorkade och tvärbundna, dä de är enskilda och ohindrade, med ett tvär-bindningsmedel som väljs frän gruppen C2-C8-dialdehyder, C2-25 C8-dialdehydsyraanaloger med ätminstone en aldehydgrupp samt oligomerer av nämnda dialdehyder och dialdehydsyra-analoger, varvid fibrerna har bringats i kontakt med en tillräcklig mängd av tvärbindningsmedlet, sä att 0,5 mol-% 3,5 mol-% av tvärbindningsmedlet, beräknat pä 30 cellulosans anhydroglukosmolmängd, har reagerat med fibrerna för att bilda tvärbindingar inuti fibrerna och sä att fibrernas vattenbindningsvärde är 25 - 60; i steg (c) riktas en serie vattensträlar pä nämnda slam dä vattenavrinningen frän fibrerna framskrider, varvid serien 35 strälar är anordnade i rader placerade i tvärriktningen liA continuous process for producing a sheet containing crosslinked cellulose fibers with a high tendency to flocculate, wherein an aqueous suspension of said fibers is deposited on a forming wire in a papermaking type device, wherein: a) a fibrous slurry containing individual , cured fibers and a liquid medium are prepared b) the sludge is deposited on a porous forming wire, c) a plurality of fluid streams are directed downwardly onto the fibers deposited on the forming wire and the liquid is allowed to drain from the fibers, the streams being arranged parallel to the machine direction of the forming wire, wherein the liquid streams disintegrate the floc formed by the fibers and prevent flocculation in the fibers, said fibers being obtained in substantially non-flocculated form, and d) said fibers being placed in sheet form after step c), where the fibers are substantially non-flocculating. - flocculated shape, characterized in that in step (a) a fibrous is produced slurry containing said fibers and water, the fibers being air-dried and crosslinked, where they are single and unobstructed, with a crosslinking agent selected from the group C2-C8 dialdehydes, C2-25 C8 dialdehyde acid analogs with at least one aldehyde group and oligomers said dialdehydes and dialdehyde acid analogs, wherein the fibers have been contacted with a sufficient amount of the crosslinking agent such that 0.5 mole% 3.5 mole% of the crosslinking agent, calculated on the cellulose anhydroglucose mole amount, has reacted with the fibers to form cross-links within the fibers and such that the water-binding value of the fibers is 25-60; in step (c), a series of water jets is directed to said sludge as the water drain from the fibers advances, the series of jets being arranged in rows positioned in the transverse direction 1 39. O 678 och varje rad är anordnad i maskinriktningen i förhällande tili den närbelägna raden, och varvid de successiva strä-larnas strömningsmängd och strömningshastighet avtar prog-ressivt samtidigt som de har tillräckliga strömmängder och 5 strömhastigheter, sä att de väsentligen sönderdelar de av nämnda fibrer bildade flocken och förhindrar ytterligare flockbildning i fibrerna, och av att de i steg (d) nämnda fibrerna pressas mot formningsviran med en cylindrisk siktvals. 10 2. Förfarande enligt patentkrav 1, kanne- tecknat av att de tvärbundna fibrernas vattenbind-ningsvärde är 28 - 45.39. 0 678 and each row are arranged in the machine direction relative to the adjacent row, whereby the flow rate and flow rate of the successive beams decrease progressively while having sufficient flow rates and flow rates, so as to substantially decompose fibers form the flock and prevent further flocculation in the fibers, and by pressing the fibers mentioned in step (d) against the forming wire with a cylindrical sieve roll. 2. A method according to claim 1, characterized in that the water bond value of the crosslinked fibers is 28 - 45.
FI872843A 1986-06-27 1987-06-26 A process for preparing wet-assembled compositions containing individual cured fibers FI90678C (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US87967386A 1986-06-27 1986-06-27
US87967386 1986-06-27

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI872843A0 FI872843A0 (en) 1987-06-26
FI872843A FI872843A (en) 1987-12-28
FI90678B true FI90678B (en) 1993-11-30
FI90678C FI90678C (en) 1994-03-10

Family

ID=25374645

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI872843A FI90678C (en) 1986-06-27 1987-06-26 A process for preparing wet-assembled compositions containing individual cured fibers

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP0251673B1 (en)
AU (1) AU612322B2 (en)
CA (1) CA1306894C (en)
DE (1) DE3776820D1 (en)
FI (1) FI90678C (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4822453A (en) * 1986-06-27 1989-04-18 The Procter & Gamble Cellulose Company Absorbent structure containing individualized, crosslinked fibers
US5124197A (en) * 1989-07-28 1992-06-23 Kimberly-Clark Corporation Inflated cellulose fiber web possessing improved vertical wicking properties
US6300259B1 (en) 1999-04-26 2001-10-09 Weyerhaeuser Company Crosslinkable cellulosic fibrous product
US20100122786A1 (en) * 2008-11-20 2010-05-20 Tommy Jacobson Application of retention, drainage, and formation (rdf) chemical aids after a headbox of a papermaking process

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB149416A (en) * 1919-05-10 1920-08-10 Leon Thiry Improvements in machines for the manufacture of paper, cardboard and the like
US3224926A (en) * 1962-06-22 1965-12-21 Kimberly Clark Co Method of forming cross-linked cellulosic fibers and product thereof
DE1461093A1 (en) * 1965-04-06 1968-12-12 Feldmuehle Ag Method and device for collecting splash water in a paper machine
US3455778A (en) * 1965-12-13 1969-07-15 Kimberly Clark Co Creped tissue formed from stiff crosslinked fibers and refined papermaking fibers
DE3217805A1 (en) * 1982-05-12 1983-11-17 Metallgießerei und Armaturenfabrik Heinrich Stamm, 6520 Worms Formation spray pipe for production of turbulent energy in a suspension in cardboard or paper production, and process for the production of such a formation spray pipe
US4822453A (en) * 1986-06-27 1989-04-18 The Procter & Gamble Cellulose Company Absorbent structure containing individualized, crosslinked fibers
IL82913A (en) * 1986-06-27 1990-11-05 Buckeye Cellulose Corp Twisted,stiffened cellulosic fibers and absorbent structures made therefrom

Also Published As

Publication number Publication date
EP0251673A1 (en) 1988-01-07
AU7476087A (en) 1988-02-04
DE3776820D1 (en) 1992-04-02
FI90678C (en) 1994-03-10
EP0251673B1 (en) 1992-02-26
AU612322B2 (en) 1991-07-11
FI872843A0 (en) 1987-06-26
CA1306894C (en) 1992-09-01
FI872843A (en) 1987-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4889597A (en) Process for making wet-laid structures containing individualized stiffened fibers
FI94437B (en) Individual crosslinked cellulose fibers containing absorbent fiber structure
US4889596A (en) Process for making individualized, crosslinked fibers and fibers thereof
US4888093A (en) Individualized crosslinked fibers and process for making said fibers
US4889595A (en) Process for making individualized, crosslinked fibers having reduced residuals and fibers thereof
US4898642A (en) Twisted, chemically stiffened cellulosic fibers and absorbent structures made therefrom
FI105831B (en) Absorbent structure containing individualized, polycarboxylic acid crosslinked fibers
FI105832B (en) A process for the manufacture of individualized polycarboxylic acid crosslinked fibers
FI94436B (en) Method for making discrete crosslinked cellulosic fibers
KR940004695B1 (en) Twisted stiffened cellulosic fibers and absorbent structures made therefrom
CA1340278C (en) Individualized, crosslinked fibers and process for making said fibers
FI90678B (en) A process for preparing wet-assembled compositions containing individual cured fibers
FI94433B (en) Process for making crosslinked individual cellulose fibers
CA1292218C (en) Twisted, stiffened cellulosic fibers and absorbent structures made therefrom

Legal Events

Date Code Title Description
BB Publication of examined application
FG Patent granted

Owner name: THE BUCKEYE CELLULOSE CORPORATION