JPS6233874A - 変性セルロ−ス繊維の製造方法 - Google Patents

変性セルロ−ス繊維の製造方法

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JPS6233874A
JPS6233874A JP11095786A JP11095786A JPS6233874A JP S6233874 A JPS6233874 A JP S6233874A JP 11095786 A JP11095786 A JP 11095786A JP 11095786 A JP11095786 A JP 11095786A JP S6233874 A JPS6233874 A JP S6233874A
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cellulose
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ラリイ・ボツクス
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    • D21H11/20Chemically or biochemically modified fibres
    • AHUMAN NECESSITIES
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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    • D21H13/02Synthetic cellulose fibres

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 l貝1111 発明の分野 本発明はアミドを用いる処理による多糖材料の変性に関
するものである。このような多糖材料がセルロース11
帷であるときは、このような変性した繊維と未処理のI
IHから成るウェブは、増大したかさと吸収性を示す。
定  義 本発明の目的に対しては、゛水湿潤性多糖″とは、水中
に不溶解であるか、又は水を吸収することができそれに
よつC膨m するものの何れかである。
本明細書中で用いる場合に、゛セルロースU&帷″とい
う用を台は、たとえば木材パルプ、バガス及びリンター
のような比較的大きな天然集合体中の巾−成分として、
又はたとえばアルファパルプ又はビスコースレーヨンの
ような天然集合体の誘導体としての伺れとして存在して
いるかにかかわりなく、セル[J−ス、線状水湿潤性多
糖から成る繊維を意味する。
゛微繊維″という用語は、長さが2mm未満のセル]」
−ス繊維を意味する。
゛コンシステンシー°′という用珀は、通常は自分室と
して示した、パルプ懸濁物又は湿潤した繊維バットある
いはウェア中の繊維の重さを意味する。たとえば、水と
繊維の100ポンドの混合物中の10ポンドの乾燥繊維
は、10%コンシステンシーの懸濁物ということになる
l明の快約 本発明は線状、水i!J a’、1性多糖繊維とN、N
−−メチルビスアクリルアミドの反応生成物から成る新
規セルロース$1i1ffの製造に関するものである。
この反応は8.5〜13.5のpHを有する水性アルカ
リ性媒体中でN、N=−メチレンビスアクリルアミドを
セルロースm帷の水性のスラリー又は混合物と混合する
ことによって、又はそれを溶液の形態でセルロース繊維
のバット又はつLブに添加することによって、行なわれ
る。該スラリー又は混合物のコンシステンシーは、申し
分のない反応の効率を達成するためには、少なくとも1
0%でなければならない。スラリー又は混合物は20〜
45%の]ンシステンシーのものであることが最適であ
る。本発明の方法に従かうことによって、40%から7
0%を超えるまでの効率(洗浄した11i雑の窒素含量
によって測定)を達成することができる。反応は室温、
たとえば25℃、においで数日間にわたって進行させて
もよいし、あるいは水性の媒体の温度がその沸点以下に
とどまっている限りは、高い温度で時間又は分の範囲内
で完了させることもできる。フリーラジカル開始剤は、
カルバモイルエチル化のためのN、N−−メチレンビス
アクリルアミド上の反応点、すなわら、二重結合を中和
するから、反応媒体から排除すべきである。同様に空気
もまた望ましい反応に対する毒作用がある可能性がある
。N、N”−メチレンビスアクリルアミドとセルロース
繊維を混合したのちに、反応を行なうべき材料のための
容器から空気を排除する心髄かある。所望の反応を温和
に進行させるためには、空気の進入を許さない非通気条
件を使用しなければならない。いうまでもなく一般に多
少の空気が水中に溶解しており且つ繊維のバットの隙間
に閉じ込められているけれども、反応物を大気中の空気
に対しで自由に鵠露するときには、N、N’″−メチレ
ンビスアクリルアミドは、はとんど全くセルロース繊維
と艮応し、ないことが認められる。それ故、たとえば噴
霧又は媒体を沸とうさせるというような、媒体中への空
気の閉じ込め又は同伴を生じさせる条件又は作用は回避
しなければならないということは明白であろう。
好゛   ン4、の′H 本発明の方法に従えば、反応は8.5〜13゜5、好ま
しくは11〜13のl)Hを有する水性のアルカリ性媒
体中で、セルロース繊維のスラリー又は混合物の使用に
よって、あるいは、セルロース繊維のバット又はウェブ
、たとえばパルプラップ、に対して溶液としてのN、N
”−メチレンビスアクリルアミドを付加することによっ
て行なわれる。セルロース繊維を伴なう水性のアルカリ
性媒体中に溶解させるべきN、N−−メチレンビスアク
リルアミドの巖は、かさ及び吸収性の望ましい増大を付
与するために十分なものでなければならない。繊維の乾
燥重量に対して約25%を超えるN、N′−メチルビス
アクリルアミドは繊維に対して追加的な効果を与えない
。一般には0.2%以下の不十分なN、N−−メチレン
ビスアクリルアミドは繊維のfウェブのかさ又は全吸水
に対して認めつるほどの変化を与えないけれども、測定
できる量のN、N−−メチレンビスアクリルアミドは吸
収性または吸収の速度の測定できる増大を与える。実際
には、繊維の乾燥重量に対して約0.5〜2%の量を繊
維と反応させるために十分なN、N−−メチレンビスア
クリルアミドの使用が、実用的な目的に列しで十分な程
度の変性を生じさせる。
本発明の別の実施形態に従えば、反応をきわめて高いコ
ンシステンシー、たとえば50%以上、においでイ“i
なうことが望ましい場合に、水性のアルカリ性媒体(そ
の中にN、N″−メチレンビスアクリルアミドが司溶性
である)を、たとえばアt?l〜ンのような水と混合性
の有機溶剤中に混入すればよい。この組み合わせは、そ
の中に繊維を懸濁させるか又は浸漬させnつそれによっ
て繊維を空気から保護すべき容量の増大をもたらす。そ
れ故、本明細書中で用いる場合の゛水性のアルカリ性媒
体″という用語は、N、N−−メチレンヒスアクリルア
ミドとセルロースIli Iltの間の反応を妨害する
ことのない水と混合する有機溶剤と水の混合物をも包含
する。
本発明の新規変性繊維は、増大したかさと吸収性を表わ
すウェブを与えるために通常の製紙用繊維との組み合わ
せとして使用することができる。
本発明の変性繊維は、ベース「ウェブのかさ及び吸収性
を、ブレンド中の変性繊維の割合に比例して向上させる
。あるいはまた、ブレンドすることによって、かさと吸
収性を維持しながら、坪量の低Fを可能とすることがで
きる。たとえば、30%の変性m#tiを含りするウェ
ブにおいては、本発明の変性繊維を含有しないウェブと
比較して、かさ及び吸収性の損失なしに、25%はど坪
量が低rした。本発明の繊維のその他の用途は、たとえ
ば、おむつ、衛生用ナプキン、病院用衣類などのような
各種の吸水性の製品において使用するための°“スーパ
ースラーバー” (5uper 5lurper )の
ような公知の超吸収性!11111の代りとしての使用
である。湿ったときに特徴的なゼラチン状またはぬるぬ
るした感触を有しCいる一般の超吸収性#&帷と異なっ
て、本発明に従っC製造したl1Mは、その木材パルプ
状の感触を維持する。本発明のそのほかの利点は、変性
繊維が湿潤レジリエンスを示すということである。すな
わち、変性繊維は湿ったときも、そのかさを維持するが
、このことは、湿潤時の製品の形状と体積がその製品の
R能、たとえば体への適合およびrクィッキング(wi
ckinq )の保持に重要な役割を果す、たとえばお
むつのような、多くの吸収性の製品におい′C重要なこ
とである。従来の発明布は、これと同様な性質の達成を
試みたが、これらの性質の一部のみを達成するためにも
、どちらかといえば、複雑で苛酷な化学的条件を用いる
ことの必要を認めていた。たとえば、ラスタが1981
年2月3Hに得た米国特許第4.248,595号は、
水性のアルカリ性媒体中における最初にカルボキシアル
キルエーテル化剤、次いで架橋剤から成る2部分化学系
からの°゛膨潤性カルボキシルアルキルセルロース″の
製造を開示している。その上、ラスタの方法によっては
、ラスタによって単にエーテル化剤を架橋するために用
いられるN、N−−メチレンビスアクリルアミドに対し
て繊維の重量に対して著るしく大きな割合のエーテル化
剤及びアルカリが必要Cある。本発明においては、この
ようなエーテル化剤は全く使用けず、遥かに低いアルカ
リ濃度を必要とするにすぎず且つN、N−−メチレンビ
スアクリルアミドの反応の化学はラスタが記している架
橋とは異なってカルバモイルエチル化の部類の反応と類
似している。
本発明考は、N、N′−メチレンビスアクリルアミドか
らのこのような結果を示唆する従来の開示の存在を知ら
ない。実際に、いくつかのその他のアミド及びアクリレ
ートが試みられたが、吸収性及びかさに対する明確な改
良を与えることはできなかった。それらの化合物は、ア
クリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、ビスア
クリルアミドグリオキリル、N−イソプロピルアクリル
アミド、N、N−ジメチルアミノエチルメタクリレート
、トリアリルシアヌレート、グリシジルアクリレート、
アクリル酸を包含する。
本発明に従ってN、N−−メチレンビスアクリルアミド
によって達成されるW4著な結束は、従来の技術にかん
がみれば特に慈外なことである。本発明において使用す
るアルカリ濃度は比軸的低い。
このような比較的低温度のアルカリ性媒体中では、セル
ロースとアクリルアミドとの塩基触媒によるfzCiS
は、古くから力ルバモイルエチールセルロースを与える
ものと考えられCいた(たとえば、1944年1月4日
にホックらに与えられた米国特許第2,338.681
号参照)。カルバモイルエチルセルロースがウニJに対
して、より大きなかさ及び吸収性を与えるという示唆は
過去において存在しない。実際に、関連する従来の文献
は、このようなセルロースの形態は、アクリルアミドに
よって十分に変性するときは、水溶性となることを示唆
している(たとえば、1962年4月10日にビケルス
らに与えられた米国′Vt、’F第3,029.232
号参照)。ビケルスらは実施例8にあてN−n−70ピ
ルアクリルアミドで処理したセルロースから成る紙は未
処理のパルプよりも強いということを認めでいる。しか
しながら、彼らは繊維の吸収性の変化を報告してはいな
い。本出願人の繊維は、それと異なって、より大きな吸
収性とかさを有する比較的弱いウェブを形成する。それ
故、本発明の反応生成物は、従来の文献に認められるカ
ルバモイル化セルロースとは異なる化学的組成を有して
いるか、あるいはカルバモイル化セルロースに何らかを
付は加えた化学的組成から成っているものと結論すべき
である。
本発明による木材パルプlllffの処理は、増大した
親水性、明るさ及びインク受容性を与え、且つ未処理の
状態の同一繊維よりも容易に解結合しくdebond)
 、かくしてよりかさ高で且つ軟らかい紙を与える。そ
れと同時に、繊維の構造的外観に認めろるほどの変化は
存在しない。これらの改良された性質はパルプ繊維が受
ける一般的なストレス、たとえば、沸とう水、かなり強
い酸及びアルカリ、並びに漂白薬品に対して繊維をさら
した場合にも維持される。塩水、二酸化塩素、過酸化水
素、オゾンによる漂白及びこれらの漂白工程の組み合わ
せが、m帷の変性を妨害する口とはない。
このm雑の構造的な完全性の持続(及び向上した性M)
は、水溶性である従来の文献のカルバモイルエチル化セ
ルロース繊紺〈米国特許第3,029.232号、第5
列、14〜15行参照)から、本発明の方法によって生
じる4#4Mを、さらに区別するものである。
本発明の方法は、何ら特定の種類のセルロース繊維に限
定されることなく、化学的及び機械的の両方の、広#樹
及び針#樹の広範囲の木材パルプバガス、二次(故紙か
ら回収された)及びレーヨンステーブルファイバに対し
て、効果的に使用することができる。本発明の一実施形
態においては、N、N′−メチレンビスアクリルアミド
試薬を、たとえばCEHED (塩素−アルカリ抽出−
次亜塩木酸塩一アルカリ抽出−二酸化塩s4)又はCE
DED (塩素−アルカリ抽出−二酸化塩素−アルカリ
抽出−二酸化塩1g)のような漂白系列の間の第二の抽
出段階に対して用いられる水酸化ナトリウムと組み合わ
せて使用する。このような段階のたとえば60℃の温度
及び賎型的には1時間の継続時間が、変性反応を完結さ
せるために十分である。最終漂白段階(二酸化塩素)は
中和及び洗浄段階として働らく。
本発明は、化学パルプよりも大きなヘミセルロース及び
炭水化物含量を何することを特徴とする、゛高収率法°
゛すなわち機械的パルプ化方法によって製造したパルプ
、たとえば、熱機械的及び精細材機械パルプにおいて、
全体的な改良を提供する。
前記のように、N、N−一メチレンビスアクリルアミド
によっCセルロース繊維に付与される変性は、税リグニ
ン化処理後にも存続するから、上記の“高収率″または
機械的パルプの処理は、本発明の方法の適用前又は適用
後の何れかに、脱リグニン化工稈と右利に組み合わせる
ことができる。
機械的パルプは高収率で製造することができるという点
で望ましいが、その硬い性質のために吸収性紙製品とし
ては使用が制限されることが認められている。過去にお
いて、脱リグニン化によって、砕木パル11精砕機機械
パルゾ、熱機械パルプ、化学精砕機パルプ及び化学熱機
械パルプと比較して柔軟性の増大した繊維を製造する試
みが11なわれでいる。残念ながら、完全又は部分的脱
リグニン化は、かさの低[・シたパルプを与えろ。後者
の現像は繊維の最終用途が吸収性製品である場合には不
利である。
本発明によれば、機械的繊維のかざ特性を保持または改
良しながら、それを柔軟性ならしめることができる。こ
れらの繊維に、たとえば、オゾン化を施して、それによ
って少なくとも部分的な脱リグニン化を達成すると、低
いかさと高い結合性のm帷が生じるが、それは引続く本
発明による処理によって、高度の明るさ、かさ及び柔軟
性を口するパルプを与える。あるいはまた、脱リグニン
工程の前に本発明の方法を適用することもできる。
この点に関しては、本発明に従って処理したl?ltは
漂白に当って薬品の必要量の顕著な低トを示すことは注
目すべきである。
本発明のもう一つの利点は短かいセルロース繊N(以下
微IIaNと記す)を本発明に従って変性すると、それ
は非結合性且つ分散性となるということである。この特
徴は大きな経済的意義を有しでいる。特に、これは一般
に認められるような困難なしに高率の微繊維を含自する
パルプ製品の使用を可能とする。75ミクロンの穴を通
り抜ける微細な木材製品の類別である木材微繊維は、正
規の木材lInには一般的ではない、どちらかというと
顕著な粘着性を示す。その結果、それを単離し且つ乾燥
したときに、水中における分散を妨げるち密な凝集構造
を形成する。この凝集状態において、微tINは吸収性
の紙の製造及びその製品の晶質の両方を妨害する。微l
INを本発明に従って処理するときは、それは軟らかく
なり且つ乾燥後に水中に分散する。たとえば、23%の
微繊維を含有する砕石木材パルプは、水性の分散物から
マットを形成させ且つ乾燥させると、粗いきめをもった
非分散性のものとなった。同じパルプを乾燥パルプのl
ff1に対して2.5%のN、N’−−メチレンビスア
クリルアミドによって処理し、中和し且つ乾燥すると、
処理した微繊維は軟らかく且つ分散性ぐあることが見出
された。
本発明に関連する分野における通常の専門家によれば、
本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、上記の反
応手順に従かうセルロース繊維材料とN、N−−メチレ
ンビスアクリルアミドとの反応において、多くの変更を
行なうことができるということを認識することができよ
う。以トの実施例はざらに完全に本発明の実施形態を例
証するものである。実施例中で温度はすべてA氏である
“湿分吸収” (Wet pick−up )は、溶液
を加えるべき乾燥vanの重量に対する百分率として表
わす。
TWAは全吸収水(totalwater  abso
rbed)の略号を表わし、グラム当りのグラムに基づ
いて測定する。たとえば2のTWAは19の繊維に対し
て2gの水が吸収されることを慈味する。
引張測定はTAPPI標準規格番号T456+−49に
従って、スイングアルバート引張試験機によって(jな
った。引張特性は乾燥ストリップに対して横方向(CD
)と縦方向(MD)′c測測定た。引張強さはオンス/
インチの単位で記録する。
これらの値は16.775を乗することによって、15
ミリメートル当りのグラムとして標準メートル単位に換
紳することかできる。
実施例 1 1平方メートル当り30gの坪量を有し1つ北部針葉樹
クラフトパルプから成る紙のロールを、グラビヤ装置の
使用によつC,Φ半7:″6%のN。
N′−メチレンビスアクリルアミド(MBA)と5%の
水酸化カリウムから成る(ff fiによっU74%の
程度の湿分吸収よ′C飽相させ−た。かくし−C得た含
浸したつ1ゾは58%のコンシステンシーを右していた
。密封したプフスチック包装中C¥温において′14H
間の反応時間後に、評価のために試験片を取り出した。
その結束を第1表中に示す。
試亨1△はこの実施例において処理したものと周一の北
部針葉樹クラフトパルプのロットから製造した乾燥シー
トである。試料Bは裂断長を増大させるためにウアレー
ビーター中で精砕したのちの試料Arある。試料Cはこ
の実施例において記した変性パルlを表わす、、試$i
l Dは同じ割合で混合し、ウェア状とし且つ乾燥した
試料B及びCのシー1〜の分散物から製造したシートで
ある。
実施例 2 2.9%のN、N−−メチレンビスアクリルアミドと1
.4%の水酸化カリウムから成る溶液によって330%
の程度の湿分吸収まで飽和させた北部針!A樹クりフI
〜パルプを80℃に加熱した蒸気外とう付きの高コンシ
スチンシ一連続枯砕混合装置中に供給し、そこで2分間
滞留させることによって、本発明による変性繊維を製造
した。反応させたパルプを28%のコンシステンシーに
おいて回収し、希釈し且つ燐酸によってI)H7に中和
したのも抄紙機に移し、そこで乾燥重量で50%の割合
の未処理北部針葉樹クラフトパルプと混合して、全繊維
が41 9ゾm’のタオル重量のウエノを製造した。結
果を第2表中に示す。
第   千− 複合体中  壺1 の\1BA  g、/: へ、比較試料           044.1B、精
砕した比較試料        039.・C0変性@
N1.93   41゜ D  B/C=1./1ブレンド    0.97  
 44゜*°″裂断長°′は、ウェブがそれ自身の重量
下に切断すイ引張強ざの測定とその坪量から誘導される
。非軽験的4ウェブの比較において有用である。
裂断5拳  全吸収水  かさ ll#ff1g/g   坪量 1    2621    2.84   4.8) 
    9040    1,92   4.3)  
   945    5.40   7.1)    
 4114    3.72   5.2・推定長さで
ある。これはウェアの ものであるが、これは異なる重さの 第  2  表 ブレンド中の変性繊H040 パルプr水度 (カナダ規格’)        680  709坪
m  (]/+112       40.0  41
.ON、N−−メチレンビスアクリルアミド分析値  
          0.66ウエア中の乾燥繊維に対
する重量% 物理的性質 24ブシイ かざ       4.6  4.9全吸
収水(g/(] >      3.7  5.6伸 
 び (%) 縦り向         12,0  11,5横方向
           1,7  2.7乾燥引張り強
さ 縦方向          38,9  19.5横方
向          30,3  16.5実施例 
3 乾燥ラップパルプ(I@乾基準で800 Illの重さ
の南部針葉樹クラフト)をグラビヤ形のアプリケーター
を使用して、2.5%のN、N−−メチレンビスアクリ
ルアミドと11.5のpHを与えるために十分な水酸化
ナトリウムから成る50℃の温度の溶液によって、56
%の湿潤分吸収と64%のコンシステンシーを与えるよ
うに、均一に含浸させた。含浸したパルプをロールに巻
き、プラスチックフィルム中に包んで室l ′c30日
間反応させたのち、ぎわめて希神な燐酸水溶液によって
pH7,0として反応を停止させた。変性したパルプは
、窒素分析によって測定すると、使用層の56%に相当
するIllで1.57%のN。
N′−メチレンどスアクリルアミドを含りしていた。
この変性パルプを全IINに対して重量で35%の割合
のこう解した南部針葉樹パルプとブレンドして、約50
及び40a/m2のタオル重量のウェブを製造した。そ
の結果を第3表中に示す。
ヴアレービーターを用いる精砕の程度を分単位で表わす
。変性パルプによる試料の精砕を用いて、比較試料と匹
敵する製断長を達成した。匹敵する全吸収水とかさをも
つウェブを、本発明の変性パルプの混入によって、逃か
に低い坪量で取得することができることが認められる。
本発明の吸収性製品は吸収性を必要とする種々の用途に
おいて使用することができる。特に、これは婦人用の衛
生用品、月経用品、使い捨ておしめ及び病院や手術用の
不織布のような用途においてh用である。
本発明から逸脱することなくその他の変更及び修飾を行
なうことができるということは明白である。それ故、上
に述べた本発明の形態は例として示したものに過ぎず、
特許請求の範囲によって規定する如き本発明の範囲を制
限するものではないということを了解すべきである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、セルロース繊維を、8.5〜13.5のpHと少な
    くとも10%のコンシステンシーを有する水性のアルカ
    リ性媒体中で、空気を排除し且つ水性の媒体の温度をそ
    の沸点よりも低く保ちながら、N,N′−メチレンビス
    アクリルアミドと反応させる段階を包含する、変性した
    セルロース繊維の製造方法。 2、該繊維はスラリー又は混合物の形態にある、特許請
    求の範囲第1項記載の方法。 3、コンシステンシーは20〜45%である、特許請求
    の範囲第2項記載の方法。 4、該繊維はバットまたはウェブの形態にある、特許請
    求の範囲第1項記載の方法。 5、コンシステンシーは45%よりも大である、特許請
    求の範囲第4項記載の方法。 6、該繊維は微繊維である、特許請求の範囲第1項記載
    の方法。 7、該繊維は機械的パルプ化方法から由来する木材パル
    プ繊維である、特許請求の範囲第1項記載の方法。 8、脱リグニン化段階に先立って特許請求の範囲第1項
    記載の方法を行なう、パルプを脱リグニン化するための
    改良方法。
JP11095786A 1985-08-02 1986-05-16 変性セルロ−ス繊維の製造方法 Pending JPS6233874A (ja)

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EP0213415A2 (en) 1987-03-11
EP0213415A3 (en) 1987-11-11
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