KR100266197B1 - 악취가감소되고광택도가개선된,개별화되어폴리카복실산가교결합된섬유의제조공정 - Google Patents

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Abstract

셀룰로즈 섬유를 제공하고, C2-C9폴리카복실산 가교결합제를 함유한 용액과 섬유를 접촉시키고, 섬유를 실질적으로 개별적인 형태로 기계적으로 분리시키고, 섬유를 건조시키고, 개별화된 섬유와 가교결합제를 반응시켜 섬유내의 가교결합을 형성하는 단계를 포함하는, 악취가 감소된, 개별화되어 가교결합된 섬유를 제조하는 공정이 개시되어 있다. 이후, 개별화된 셀룰로즈 섬유를 강한 알칼리 용액 및 강한 산화제와 접촉시켜 악취를 감소시키고 광택도를 증가시킨다. 바람직하게, 가교결합제는 시트르산이고, 바람직하게는 약 1.0중량% 내지 약 12.0중량%의 가교결합제를 반응시켜 섬유내의 가교결합을 형성한다. 바람직하게, 알칼리 용액은 수산화나트륨의 용액이고, 바람직하게는 건조 섬유 중량을 기준으로 약 0.09중량%의 수산화나트륨을 가교결합된 섬유에 가한다. 바람직하게, 산화제는 과산화수소이고, 바람직하게는 건조 섬유 중량을 기준으로 약 0.04중량%의 과산화수소를 가교결합된 섬유에 가한다. 악취가 감소된, 개별화되어 가교결합된 섬유는 다양한 흡수 구조물의 응용에 유용하다.

Description

악취가 감소되고 광택도가 개선된, 개별화되어 폴리카복실산 가교결합된 섬유의 제조 공정{PROCESS FOR PREPARING REDUCED ODOR AND IMPROVED BRIGHTNESS INDIVIDUALIZED, POLYCARBOXYLIC ACID CROSSLINKED FIBERS}
실질적으로 개별화된 형태로 가교결합된 섬유 및 이러한 섬유를 제조하기 위한 다양한 방법은 당해분야에 기재되어 있다. "개별화되어 가교결합된 섬유"란 주로 섬유내의(intrafiber) 화학적 가교결합을 갖는 셀룰로즈 섬유를 의미한다. 즉, 가교결합은 개별적인 섬유들의 셀룰로즈 분자 사이에 존재하기 보다는 주로 단일 섬유의 셀룰로즈 분자들 사이에 존재한다. 개별화되어 가교결합된 섬유는 일반적으로 흡수 제품 용도에 유용한 것으로 간주된다. 섬유 자체 및 개별화되어 가교결합된 섬유를 함유하는 흡수 구조물은 일반적으로 종래의 가교결합되지 않은 섬유에 비해 하나 이상의 중요한 흡수 특성에 있어서 개선점을 나타낸다. 종종, 흡수성의 개선점은 흡수 용량에 관하여 보고된다. 또한, 개별화되어 가교결합된 섬유로부터 제조된 흡수 구조물은 가교결합되지 않은 섬유로부터 제조된 흡수 구조물에 비해 일반적으로 증가된 습식 리질리언스(wet resilience) 및 증가된 건식 리질리언스(dry resilience)를 나타낸다. 이후, 본원에서 "리질리언스"란 압축력의 완화시 팽창되었던 본래의 상태로 되돌아가는 셀룰로즈로부터 제조된 패드의 능력을 의미한다. 건식 리질리언스는, 구체적으로 섬유가 실질적으로 무수 상태로 존재하는 동안 가해진 압축력이 완화되는 경우 흡수 구조물이 팽창하는 능력을 의미한다. 습식 리질리언스는, 구체적으로 섬유가 보습된 상태로 존재하는 동안 가해진 압축력이 완화될 때 흡수 구조물이 팽창하는 능력을 의미한다. 본 발명의 목적 및 개시내용의 일관성을 위해, 포화상태로 보습된 흡수 구조물에 대해 습식 리질리언스를 조사하여 보고할 것이다.
일반적으로, 개별화되어 가교결합된 섬유를 제조하기 위한 공정의 세가지 범주의 공정이 보고되어 있다. 하기에 기술된 이들 공정은, 본원에서 건식 가교결합 공정, 수용액 가교결합 공정 및 실질적으로 비-수성 용액 가교결합 공정으로서 지칭된다.
건식 가교결합 기법에 의해 개별화되어 가교결합된 섬유를 제조하기 위한 공정은 1965년 12월 21일자로 엘. 제이. 버나딘(L.J. Bernardin)에게 허여된 미국 특허 제 3,224,926호에 기재되어 있다. 개별화되어 가교결합된 섬유는, 무수 셀룰로즈 랩을 가교결합제와 함께 분무하고, 기계적 작용에 의해 섬유를 탈섬유화시키고, 그 섬유를 상승된 온도에서 건조시켜서 섬유가 실질적으로 개별적인 상태로 존재하는 동안 가교결합시킴으로써 생산된다. 섬유는 본질적으로 가교결합되기 전에 탈수되기 때문에 팽윤되지 않은, 쭈그러진 상태로 가교결합 된다. 섬유가 팽윤되지 않고 쭈그러진 상태로 존재하는 동안 가교결합이 일어나는, 미국 특허 제 3,224,926호에 예시된 공정은 "건식 가교결합된" 섬유를 제조하는 공정으로 지칭된다. 건식 가교결합된 섬유는 일반적으로 가교결합에 의해 고도로 강화되고, 이로부터 제조된 흡수 구조물은 비교적 높은 습식 및 건식 리질리언스를 나타낸다. 건식 가교결합된 섬유는 추가로 낮은 유체 보유치(fluid retention value; FRV)를 특징으로 한다.
수용액 가교결합된 섬유를 생산하기 위한 공정은 1966년 3월 22일자로 에프. 에이취. 스타이거(F.H. Steiger)에게 허여된 미국 특허 제 3,241,553호에 개시되어 있다. 개별화되어 가교결합된 섬유는 가교결합제 및 촉매를 함유한 수용액내에서 섬유를 가교결합시킴으로써 생산된다. 이후 본원에서, 상기 방식으로 생산된 섬유를 "수용액 가교결합된" 섬유로 지칭한다. 셀룰로즈 섬유상에서 물의 팽윤 효과로 인하여, 수용액 가교결합된 섬유는 쭈그러지지 않은, 팽윤된 상태로 존재하는 동안 가교결합된다. 건식 가교결합된 섬유에 비해, 미국 특허 제 3,241,553호에 개시된 것과 같은 수용액 가교결합된 섬유는 가요성이 크고 강연도(stiffness)가 낮으며, 보다 높은 유체 보유치(FRV)를 특징으로 한다. 수용액 가교결합된 섬유로부터 제조된 흡수 구조물은 건식 가교결합된 섬유로부터 제조된 구조물에 비해 보다 낮은 습식 및 건식 리질리언스를 나타낸다.
1977년 7월 12일자로 산게니스(Sangenis) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,035,147호에는 섬유를 팽윤시키기에는 불충분한 양의 물을 함유한 실질적으로 비수성인 용액내에서 탈수되고 팽윤되지 않은 섬유를 가교결합제 및 촉매와 접촉시킴으로써 개별화되어 가교결합된 섬유를 생산하는 방법이 개시되어 있다. 가교결합은 섬유가 이러한 실질적으로 비수성인 용액내에 존재하는 동안 일어난다. 이후 본원에서, 이러한 유형의 공정을 비수성 용액 가교결합된 공정으로서 지칭하고, 이로써 생산된 섬유를 비수성 용액 가교결합된 섬유로 지칭할 것이다. 미국 특허 제 4,035,147호에 개시된 비수성 용액 가교결합된 섬유는 팽윤제로서 당해분야의 숙련가에게 공지된 용액과 오랫동안 접촉시킬 경우에도 팽윤되지 않는다. 건식 가교결합된 섬유와 마찬가지로, 이들은 가교결합에 의해 고도로 강화되고, 이로부터 제조된 흡수 구조물은 비교적 높은 습식 및 건식 리질리언스를 나타낸다.
상기 기술된 바와 같이 가교결합된 섬유는 기저귀 등의 보다 낮은 밀도의 흡수 제품 용도 및 생리용품 등의 보다 높은 밀도의 흡수 제품 용도에 유용한 것으로 생각된다. 그러나, 상기 섬유는 종래의 섬유에 비해 손상 및 비용에 있어서 충분한 흡수 이점을 제공하지 못하여 상당한 상업적 성공을 거두지는 못하였다. 또한, 상기 섬유는 전형적으로 매우 불쾌한 냄새를 발산하고, 낮은 섬유 광택도를 갖는다.
셀룰로즈 섬유를 가교결합하기 위한 포름알데히드 및 다양한 포름알데히드 부가 생성물의 사용은 당해분야에 공지되어 있다. 예를 들면, 1965년 12월 21일자로 버나딘에게 허여된 미국 특허 제 3,224,926호, 1966년 3월 22일자로 스타이거에게 허여된 미국 특허 제 3,241,553호, 1976년 1월 13일자로 차테르지(Chatterjee)에게 허여된 미국 특허 제 3,932,209호, 1977년 7월 12일자로 산게니스 등에게 허여된 미국 특허 제 4,035,147호, 및 1973년 9월 4일자로 워드카(Wodka)에게 허여된 미국 특허 제 3,756,913호를 참조한다. 불행하게도, 눈 및 피부에 포름알데히드 증기가 미치는 자극성은 이러한 문헌의 현저한 단점이다. 또한, 상기 가교결합된 섬유는 전형적으로 매우 불쾌한 냄새를 발산하고, 낮은 섬유 광택도를 갖는다. 포름알데히드 또는 이의 불안정한 유도체를 요구하지 않는 셀룰로즈 섬유 가교결합제에 대한 필요성이 명백하다.
다른 참고문헌에는 디알데히드 가교결합제의 사용이 개시되어 있다. 예를 들면 1987년 8월 25일자로 마쿠이(Makoui) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,689,118호, 및 1989년 4월 18일자로 딘(Dean) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,822,453호를 참조한다. 딘 등의 문헌은 가교결합제가 C2-C9디알데히드로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 개별화되어 가교결합된 섬유를 함유하는 흡수 구조물을 개시하고 있고, 이때 글루타르알데히드가 바람직하다. 이들 문헌은 포름알데히드 및/또는 포름알데히드 부가 생성물과 관련된 많은 단점을 해결하는 것으로 보인다. 그러나, 글루타르알데히드 등의 디알데히드 가교결합제로 가교결합된 섬유를 생산하는 것과 관련된 비용은 너무 높아서 상당한 상업적 성공을 거둘 수 없다. 따라서, 사람의 피부에 사용하기에 안전하고, 양호한 심미적 효과(악취가 감소되고 섬유의 광택도가 증가)를 나타내면서, 상업적으로도 실행가능한 셀룰로즈 섬유 가교결합제를 찾아내는 것이 요구된다.
셀룰로즈 섬유를 가교결합하기 위해 특정 폴리카복실산을 사용하는 것도 당해분야에 공지되어 있다. 예를 들면, 1992년 8월 11일자로 헤론(Herron) 등에게 허여된 미국 특허 제 5,137.537호, 1993년 2월 2일자로 헤론 등에게 허여된 미국 특허 제 5,183,707호, 및 1993년 3월 2일자로 헤론 등에게 허여된 미국 특허 제 5,190,563호를 참조한다. 헤론 등의 문헌은 C2-C9폴리카복실산에 의해 가교결합된, 개별화된 셀룰로즈 섬유를 함유하는 흡수 구조물을 개시하고 있다. 폴리카복실산 가교결합제에 의해 형성된 에스테르 가교결합은, 아세탈 가교결합을 형성하는 모노- 및 디-알데히드 가교결합제로부터 새성된 가교결합과는 상이하다.
상기 개별화되어 에스테르 가교결합된 섬유로부터 제조된 흡수 구조물은, 가교결합되지 않은 섬유를 함유한 구조물에 비해 습식 리질리언스 및 건식 리질리언스가 증가하고, 습윤에 대한 반응성(responsiveness to wetting)이 개선된다. 추가로, 바람직한 폴리카복실산 가교결합제, 즉 시트르산은 비교적 낮은 가격에서 다량으로 이용가능하여, 포름알데히드 및 포름알데히드 부가 생성물에 비해 상업적으로 경쟁력이 있다. 불행하게도, 바람직한 C2-C9가교결합제인 시트르산은 고온에서 처리될 경우 백색 셀룰로즈 섬유의 변색(황색화)을 유발할 수 있다. 또한, 악취는 시트르산 등의 알파-하이드록시 카복실산의 사용과 관련될 수 있다. 헤론 등의 문헌은 악취를 감소시키거나 섬유의 광택도를 증가시키는 공정을 포함하지 않는다.
현재, 섬유를 알칼리 용액(예: 수산화나트륨의 수용액) 및 산화표백제(예: 과산화수소)와 접촉시킴으로써, 특징적인 악취가 제거되고 광택도가 개선됨을 밝혀내었다. 알칼리 용액은 마감처리된 섬유의 pH를 약 4.5로부터 바람직하게는 5.5 내지 6.5의 범위로 상승시킨다. 산화표백제와 함께 이를 사용하면, 가교결합된 섬유의 특징인 "담배향 및 타는" 냄새를 제거한다. 산화표백제는, 높은 농도로 첨가될 경우 최종 생성물의 광택도를 70 내지 75에서 80 내지 86으로 증가시키고, 악취를 감소시킨다.
본 발명의 목적은 폴리카복실산 가교결합제에 의해 개별화되어 가교결합된, 흡수성 및 심미적 특성이 개선되고 악취가 감소되고 광택도가 개선된 섬유를 제조하는 공정을 제공하는 것이다. 개별화되어 폴리카복실산 가교결합된 섬유로부터 제조된 흡수 구조물은 가교결합되지 않은 섬유로부터 제조된 구조물에 비해 높은 습식 리질리언스 및 건식 리질리언스를 나타낸다.
본 발명의 또다른 목적은 개별화되어 폴리카복실산 가교결합제에 의해 가교결합되고 알칼리 용액 및 산화제와 접촉된 개별화된 섬유, 및 이미 공지된 가교결합된 섬유에 비해 심미적 특성의 균형이 탁월한, 상술된 바와 같이 상기 섬유로부터 제조된 흡수 구조물을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가의 목적은 악취가 감소되고 광택도가 개선된, 개별화되어 폴리카복실산 가교결합제에 의해 가교결합된 섬유, 및 이미 공지된 가교결합된 섬유에 비해 심미적 특성의 균형이 탁월한, 상술된 바와 같이 상기 섬유로부터 제조된 흡수 구조물을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 악취가 감소되고 광택도가 개선된, 개별화되어 가교결합된 섬유를 제조하기 위한 상업적으로 가치있는 공정, 및 사람의 피부 가까이 안전하게 사용될 수 있는, 상기 섬유로부터 상술된 바와 같이 제조된 흡수 구조물을 제공하는 것이다.
발명의 요약
악취가 감소되고 광택도가 개선된, 개별화되어 가교결합된 섬유를 함유한 구조물에 대한 개선된 흡수 구조물 성능은 본원에 개시된 공정에 따라 제조된 개별화되어 가교결합된 섬유를 사용함으로써 수득될 수 있다.
따라서, 상기 섬유는
a. 셀룰로즈 섬유를 제공하는 단계;
b. C2-C9폴리카복실산으로 구성된 그룹으로부터 선택된 가교결합제를 함유하는 용액과 섬유를 접촉시키는 단계,
c. 실질적으로 개별적인 형태로 섬유를 기계적으로 분리시키는 단계,
d. 실질적으로 개별적인 형태로 섬유가 존재하는 동안, 섬유를 건조시키고 가교결합제와 섬유를 반응시켜 가교결합을 형성시키므로써, 섬유내의 가교결합을 형성시키는 단계; 및
e. 상기 가교결합된 섬유를 알칼리 용액과 접촉시킴으로써, 가교결합된 섬유의 pH를 약 5 이상으로 상승시키는 단계를 포함하는 공정을 실행함으로써 제조된다.
개별화된 셀룰로즈 섬유는, 효과량, 바람직하게는 건조 섬유 중량을 기준으로 약 0.1중량% 내지 약 10.0중량%, 보다 바람직하게는 약 3.0중량% 내지 약 8.0중량%의 가교결합제가 섬유와 반응하여 섬유내의 가교결합을 형성하도록 충분한 양의 가교결합제와 접촉시킨다. 개별화되어 가교결합된 셀룰로즈 섬유는 충분한 양의 알칼리 용액, 바람직하게는 약 0.07중량% 내지 약 1.8중량%의 알칼리성 화합물과 접촉시켜 섬유의 pH를 약 5이상, 바람직하게는 약 5 내지 약 7, 가장 바람직하게는 약 5.5 내지 약 6.5로 상승시킨다. 일부 용도를 위해, pH를 10.5로 증가시킬 수 있다. 또한, 섬유를 바람직하게는 약 0.02중량% 내지 약 1.5중량%의 강한 산화표백제와 접촉시킨다. 섬유를 알칼리 용액 및 산화제로 조합해서 처리하면, 효과적으로 섬유의 악취가 감소되고 최종 광택도가 증가됨을 밝혀내었다.
이론에 얽매이는 것은 아니지만, 알카리 용액을 사용하여 최종 섬유의 pH를 약 4.5 내지 약 10.5, 바람직하게는 약 5.5 내지 약 6.5로 상승시킴으로써 페놀이 비휘발성의 페놀레이트 형태로 전환되는 것으로 생각된다. 페놀레이트는 높은 pH에서 쉽게 기화되지 않는다. 또한, 높은 pH는 상당량의 황화수소를 형성할 가능성을 배제시킨다. 두번째로, 알칼리성 산화제(예: 과산화수소)는 푸르푸랄, 메틸 푸르푸랄 및 구아이콜 등의 당 분해 마커(sugar decomposition marker)를 산화시켜 무수 시트르산의 양을 감소시킨다.
사용되는 알칼리 용액 및 산화제의 바람직한 양은 물론 사용된 특정 시약 및 반응 조건, 특히 온도 및 기류에 따라 좌우된다. 바람직한 태양에서, 섬유는 경화 후 및 재 습윤 동안 절대 건조된 섬유의 1톤당 약 10 내지 20파운드의 비로 첨가된 수산화나트륨(18% 공업용)과 접촉시킨다. 과산화수소(19% 공업용)를 절대 건조된 섬유의 1톤당 약 4 내지 20파운드로 첨가한다. 수산화나트륨은 재습윤 펌프의 흡입시 첨가하고, 과산화수소는 혼합물이 섬유 스트림으로 유입될 때 재습윤 분무 노즐 바로 앞에 첨가한다. 이로써 사용된 화학물질의 양을 기준으로 10% 수분을 함유하고 최종 pH가 5.5 내지 6.5인 가교결합된 섬유가 생성된다.
가교결합된 섬유의 pH를 상승시키고 가교결합된 섬유를 산화제와 접촉시키는 상술된 공정 단계는 본 발명의 공정을 단순화시키기 위해 동시에 수행되는 것이 바람직하다. 그러나, 두 공정 단계는 순차적으로 수행될 수도 있다. 예를 들면, 먼저 섬유를 알칼리 용액과 접촉시켜 섬유의 pH를 상승시킨 다음 산화제와 접촉시킬 수 있다. 다르게는, 먼저 가교결합된 섬유를 산화제와 접촉시킨 다음 알칼리 용액과 접촉시킬 수 있다. 따라서, 본 발명은 특정 순서로 알칼리 용액 및 산화제를 가교결합된 섬유에 첨가할 필요가 있는 것으로 이해되어서는 안된다.
바람직하게, 섬유는 매우 꼬인 상태로 존재하는 동안 가교결합된다. 가장 바람직한 태양에서, 섬유를 수용액내에서 가교결합제와 접촉시키고, 탈수하고, 실질적으로 개별적인 형태로 기계적으로 분리한 후 건조시켜, 실질적으로 구속되지 않은 조건하에 가교결합시킨다. 탈수, 기계적 분리 및 건조 단계에 의해 섬유는 가교결합전에 매우 꼬이게 된다. 꼬인 상태는 가교결합의 결과로서 적어도 부분적이지만 완전하지는 않게 고정된다. 바람직하게, 섬유는 가교결합이 완결된 후 알칼리 용액 및 산화제와 접촉시킨다.
본 발명은 높은 유체 흡수성을 갖는 셀룰로즈 섬유, 이러한 셀룰로즈 섬유로부터 제조된 흡수 구조물 및 상기 섬유와 구조물을 제조하기 위한 공정에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 악취가 감소되고 광택도가 개선된, 개별화되어 가교결합된 셀룰로즈 섬유, 상기 섬유를 제조하기 위한 공정 및 개별화되어 가교결합된 형태로 존재하는 셀룰로즈 섬유를 함유하는 흡수 구조물에 관한 것이다.
다양한 천연 유래의 셀룰로즈 섬유가 본 발명에 적용될 수 있다. 연질목재, 경질목재 또는 무명 린터(cotton linter)로부터의 분해된 섬유가 바람직하게 사용된다. 에스파르토(Esparto) 목초, 버개스(bagasse), 불량모, 아마 및 다른 리그닌 및 셀룰로즈 섬유원으로부터의 섬유가 본 발명의 원료로서 사용될 수도 있다. 섬유는 슬러리, 시이트화되지 않은 형태 또는 시이트 형태로 공급될 수 있다. 습윤 랩, 무수 랩 또는 다른 시이트 형태로서 공급된 섬유는, 바람직하게 섬유를 가교결합제와 접촉시키기 전에 시이트를 기계적으로 분해시킴으로써 시이트화되지 않은 형태로 만들 수 있다. 또한, 바람직하게 섬유를 습윤 또는 보습된 상태로 제공할 수 있다. 가장 바람직하게, 섬유는 건조되지 않은(never-dried) 섬유이다. 무수 랩의 경우, 섬유의 손상을 최소화하기 위해 기계적으로 분해하기 전에 섬유를 보습시키는 것이 유용하다.
본 발명과 함께 사용된 최적의 섬유원은 의도된 특별한 최종 용도에 따라 달라질 것이다. 일반적으로, 화학적 펄프화 공정에 의해 제조된 펄프 섬유가 바람직하다. 완전히 표백된 섬유, 부분적으로 표백된 섬유, 및 표백되지 않은 섬유가 적용가능하다. 종종, 탁월한 광택도 및 소비자의 호감을 위해 표백된 펄프를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 적어도 부분적으로 표백된 목재 섬유는 본 발명의 공정에 사용하기에 바람직하다. 페이퍼 타월 및 기저귀, 생리대, 생리용품 및 다른 유사한 흡수 페이퍼 제품을 위한 흡수 패드 등의 제품을 위해, 남부 연질목재 펄프로부터의 섬유를 사용하는 것이 특히 바람직한데, 이는 이들의 우수한 흡수 특징 때문이다.
본 발명에 적용가능한 가교결합제로는 지방족 및 지환족 C2-C9폴리카복실산이 있다. 본원에서, "C2-C9폴리카복실산"이란 둘 이상의 카복실 기(COOH), 및 카복실 기가 부착된 쇄 또는 고리중에 2 내지 9개의 탄소원자를 함유한 유기산을 지칭한다. 쇄 또는 고리중의 탄소원자의 수를 결정할 경우 카복실 기는 포함되지 않는다. 예를 들면, 1,2,3-프로판 트리카복실산은 세 개의 카복실 기를 함유하는 C3폴리카복실산으로 고려된다. 유사하게, 1,2,3,4-부탄 테트라카복실산은 4개의 카복실 기를 함유하는 C4폴리카복실산으로 고려된다.
보다 상세하게, 본 발명에서 셀룰로즈 가교결합제로서 사용하기에 적합한 C2-C9폴리카복실산으로는 탄소-탄소 이중결합이 하나 또는 양쪽 카복실 기에 대해 알파, 베타로 존재할 경우 분자당 3개 이상, 바람직하게는 그 이상의 카복실 기 또는 분자당 2개의 카복실 기를 갖는 올레핀성으로 포화 또는 불포화된 지방족 및 지환족 산이 있다. 추가의 요건은, 셀룰로즈 하이드록실 기를 에스테르화는 반응에 반응성이기 위해, 지방족 또는 지환족 폴리카복실산중 소정의 카복실 기는 2개 이상의 탄소 및 3개 이하의 탄소에 의해 다른 카복실기로부터 분리되어야 한다. 이론에 얽매이는 것은 아니지만, 카복실 기가 반응성이기 위해 폴리카복실산 분자에서 이웃하는 카복실 기와 함께 환식 5- 또는 6-원 무수물 고리를 형성할 수 있어야 함을 이들 요건으로부터 알 수 있다. 두 개의 카복실 기가 탄소-탄소 이중결합에 의해 분리되거나 동일한 고리에 함께 연결될 때, 두 개의 카복실 기는 이들이 상기 방식으로 접촉되어야 할 경우 서로 시스 배위로 존재해야 한다.
분자당 3개 이상의 카복실 기를 함유한 지방족 폴리카복실산에서, 카복실 기의 알파 탄소 원자에 부착된 하이드록실 기는 산에 의한 셀룰로즈 섬유의 에스테르화 및 가교결합을 간섭하지 않는다. 따라서, 시트르산(2-하이드록시-1,2,3-프로판 트리카복실산으로서도 공지됨) 등의 폴리카복실산 및 타르트레이트 모노숙신산은 본 발명에서 가교결합제로서 적합하다.
지방족 또는 지환족 C2-C9폴리카복실산 가교결합제는 카복실 기가 부착된 쇄 또는 고리에 산소 또는 황 원자(들)를 함유하기도 한다. 따라서, 2,2'-옥시비스(부탄디오산)로서도 공지된 옥시디숙신산, 티오디숙신산 등의 폴리카복실산이 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해된다. 본 발명의 목적을 위해, 옥시디숙신산은 4개의 카복실 기를 함유한 C2-C9폴리카복실산으로 여겨진다.
본 발명의 범위내에 속하는 특정 폴리카복실산의 예로는, 말레산, 메틸말레산으로도 공지된 시트라콘산, 시트르산, 메틸렌숙신산으로도 공지된 이타콘산, 1,2,3-프로판 트리카복실산으로도 공지된 트리카발릴산, 트랜스-1-프로펜-1,2,3-트리카복실산으로도 공지된 트랜스-아코니트산, 1,2,3,4-부탄테트라카복실산, 알-시스-1,2,3,4-사이클로펜탄테트라카복실산, 벤젠헥사카복실산으로도 공지된 멜리트산, 및 2,2'-옥시비스(부탄디오산)으로도 공지된 옥시디숙신산이 있다. 상기 열거된 특정 폴리카복실산은 단지 예시를 목적으로 하고, 본 발명을 이로써 한정하는 것은 아니다. 중요하게, 가교결합제는 단일 셀룰로즈 섬유중 가까이 위치된 셀룰로즈 쇄들 상에서 둘 이상의 하이드록실 기와 반응할 수 있어야 한다.
바람직하게, 본원에 사용된 C2-C9폴리카복실산은 지방족으로서 포화되었으며, 분자당 3개 이상의 카복실 기를 함유한다. 본 발명에 사용하기에 바람직한 폴리카복실산 가교결합제중 한 그룹으로는 2-하이드록시-1,2,3-프로판 트리카복실산으로도 공지된 시트르산, 1,2,3-프로판 트리카복실산 및 1,2,3,4-부탄 테트라카복실산이 있다. 시트르산이 특히 바람직한데, 이는 높은 수준의 흡수력 및 리질리언스를 갖고, 사람의 피부에 안전하고 무자극성이며 안정한 가교결합을 갖는 섬유를 제공하기 때문이다. 또한, 시트르산은 비교적 낮은 가격에서 다량으로 이용할 수 있기 때문에, 가교결합제로서 사용하기에 상업적으로 유용하다.
본 발명에 사용하기에 바람직한 가교결합제의 또다른 그룹으로는 카복실 기가 부착된 쇄에 하나 이상의 산소 원자를 함유하는 포화된 C2-C9폴리카복실산이 있다. 상기 화합물의 예로는 옥시디숙신산, 하기 화학식 1의 타르트레이트 모노숙신산 및 하기 화학식 2의 타르트레이트 디숙신산이 있다.
타르트레이트 모노숙신산, 타르트레이트 디숙신산 및 이들의 염에 대한 보다 상세한 설명은 1987년 5월 5일자로 부쉬(Bush) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,663,071호에 나타나 있다.
폴리카복실산 분야에서의 상기 지식에 의해, 상술된 지방족 및 지환족 C2-C9폴리카복실산 가교결합제는 다양한 형태, 예로써 유리 산 형태 및 이의 염으로 존재할 수 있음을 알 것이다. 유리 산 형태가 바람직하지만, 모든 상기 형태들은 본 발명의 범위내에 속한다.
본 발명의 개별화되어 가교결합된 섬유는 섬유내의 가교결합 형태로 섬유와 반응된 효과량의 C2-C9폴리카복실산 가교결합제를 함유한다. 본원에서, "효과량의 가교결합제"란 섬유 자체 및/또는 개별화되어 가교결합된 섬유를 함유하는 흡수 구조물이 종래의 가교결합되지 않은 섬유에 비해 하나 이상의 중요한 흡수 특성에서 개선점을 갖도록 만들기에 충분한 가교결합제의 양을 의미한다. 중요한 흡수 특성의 한 예는 드립(drip) 수용력으로서, 이는 흡수 구조물의 유체 흡수 용량 및 유체 흡수 속도에 대하여 종합적으로 측정된다. 드립 용량을 측정하기 위한 절차는 하기에 상세히 설명될 것이다.
특히, 건조 섬유 중량을 기준으로 약 1.0중량% 내지 약 10.0중량%, 보다 바람직하게는 약 3.0중량% 내지 약 8.0중량%의, 섬유와 반응된 가교결합제를 갖는 개별화되어 가교결합된 섬유로부터 제조된 흡수성 패드에 대하여 예상외의 양호한 결과가 수득되었다. 바람직하게, 가교결합 반응이 발생한 후 섬유를 약 0.07중량% 내지 약 1.8중량%의 알칼리성 화합물, 및 약 0.02중량% 내지 약 1.5중량%의 강한 산화제와 접촉시킨다.
바람직하게, 가교결합제가 개별적인 섬유 구조의 내부로 투과할 수 있는 조건하에 가교결합제와 섬유를 접촉시킨다. 펄프 시이트의 섬유의 분무가 이에 포함된다.
출원인들은, pH가 특정 범위(보다 상세히 하기에 논의된다)내로 유지되는한, 촉매없이 실행 속도에서 가교결합 반응이 달성될 수 있음을 알아내었다. 이는 폴리카복실산 가교결합제에 의해 섬유성 셀룰로즈를 충분히 신속하게 에스테르화시키고 가교결합시켜 상업적으로 실행가능하게 하기 위해 특정 촉매가 요구된다고 교지한 선행 기술과는 대조적이다. 예를 들면, 1989년 4월 11일자로 웰치(Welch) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,820,307호를 참조한다.
그러나, 경우에 따라, 가교결합 전에 적절한 촉매와 섬유를 접촉시킬 수도 있다. 출원인들은 촉매의 유형, 양 및 섬유에 대한 접촉 방법이 실행되는 특별한 가교결합 공정에 따라 달라짐을 발견하였다. 이러한 변수는 하기에 보다 상세히 논의될 것이다.
일단 섬유가 가교결합제(및 사용될 경우 촉매)로 처리되면, 가교결합제는 섬유내의 결합의 실질적인 부재하에, 즉 플러핑되지 않은 펄프 섬유에 비해 섬유간의(interfiber) 접촉 발생이 낮은 정도로 유지되는 상태로, 또는 섬유가 섬유간의 결합, 특히 수소 결합의 형성을 촉진시키지 않는 용액에 침지된 상태로, 섬유와 반응한다. 이로써 천연적으로 섬유내의 가교결합이 형성된다. 이러한 조건하에, 가교결합제는 반응하여 단일 셀룰로즈 쇄의 하이드록실 기 사이에 또는 단일 셀룰로즈 섬유 가까이 위치한 셀룰로즈 쇄의 하이드록실 기 사이에 가교결합을 형성한다.
본 발명의 범위를 제한하기위해 제시하거나 이를 의도하는 것은 아니지만, 폴리카복실산 가교결합제상의 카복실 기는 셀룰로즈의 하이드록실 기와 반응하여 에스테르 결합을 형성한다. 안정한 가교결합을 제공하기 위해 바람직한 결합 유형으로 생각되는 에스테르 결합의 형성은 산성 반응 조건하에서 선호된다. 따라서, 산성 가교결합 조건, 즉 약 1.5 내지 약 5의 pH 범위는 본 발명의 목적에 매우 바람직하다.
섬유는 바람직하게 가교결합제와 섬유가 반응하기 전에 "플러프(fluff)"로서 공지된 밀도가 낮은, 개별화된 섬유 형태로 기계적으로 탈섬유화된다. 기계적 탈섬유화는 현재 당해 분야에 공지되어 있거나 이후 본원에서 공지될 수 있는 다양한 방법에 의해 수행될 수 있다. 기계적 탈섬유화는 바람직하게 매듭 형성 및 섬유 손상이 최소화되는 방법으로 수행한다. 셀룰로즈 섬유를 탈섬유화하기에 특히 유용한 것으로 밝혀진 장치의 한 유형은 1976년 10월 26일자로 디. 알. 무어(D.R. Moore) 및 오. 에이. 쉴드(O.A. Shield)에게 허여된 미국 특허 제 3,987,968호에 기술된 3단계 플러핑 장치이고, 상기 특허는 참고로 본원에 인용되어 있다. 미국 특허 제 3,987,968호에 기술된 플러핑 장치는 축축한 셀룰로즈 펄프 섬유에 기계적 충격, 기계적 교반, 공기 교반 및 제한된 양의 공기 건조를 조합해서 가하여 실질적으로 매듭이 없는 플러프를 생산한다. 개별화된 섬유는 상기 섬유에 천연적으로 존재하는 권축 및 꼬임의 양에 비해 향상된 정도의 권축 및 꼬임을 부여한다. 이러한 추가의 권축 및 꼬임은 마감처리된 가교결합된 섬유로부터 제조된 흡수 구조물의 리질리언스 특징을 향상시킨다.
셀룰로즈 섬유를 탈섬유화시키는 다른 적용가능한 방법으로는, 워링(Waring) 블렌더에 의한 처리, 및 회전 원판 정련기 또는 와이어 브러쉬와 섬유를 접선으로 접촉시키는 것이 포함되지만, 이로서 한정되지 않는다. 바람직하게, 상기 탈섬유화 동안 공기 스트림을 섬유로 지향시키면, 섬유가 실질적으로 개별적인 형태로 분리되는 것에 도움을 준다.
플러프를 형성하기 위해 사용되는 특정한 기계 장치와 무관하게, 섬유는 초기에 약 20% 이상의 수분, 바람직하게는 약 40% 내지 약 65% 수분을 함유하는 상태로 기계적으로 처리되는 것이 바람직하다.
또한, 기계적 탈섬유화의 결과로서 부여된 권축 또는 꼬임 이외에 섬유에 권축 또는 꼬임을 제공하기 위하여 높은 점조도의 섬유 또는 부분적으로 건조된 섬유의 기계적 정련을 사용할 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 섬유는 강연도 및 리질리언스의 독특한 조합, 및 감소된 악취 및 높은 광택도를 갖고, 이로써 상기 섬유로부터 제조된 흡수 구조물은 높은 수준의 흡수도를 유지하고, 높은 리질리언스 및 건식 압축된 흡수 구조물의 습윤에 대한 높은 팽창 반응성을 나타낼 수 있다. 진술된 범위내의 가교결합 수준을 갖는 것 이외에, 가교결합된 섬유는 약 60 미만, 보다 바람직하게는 약 28 내지 약 50, 가장 바람직하게는 약 30 내지 약 45의 물 함량(WRV)(이는, 종래의 화학적으로 펄핑된 제지 섬유의 경우이다)를 갖고, "담배" 및 "타는" 냄새의 수준이 2미만, 바람직하게는 0 내지 약 1인 것을 특징으로 한다. 두격(headspace)의 특징은 감소된 수준의 당 분해 마커 및 무수물을 함유한다. 또한, 최종 pH는 바람직하게 약 5.5 내지 약 6.5이고, 광택도는 80을 넘는다. 특정 섬유의 WRV는 가교결합의 수준을 나타낸다. 매우 고도로 가교결합된 섬유, 예로써 이전에 논의한 선행 분야에 공지된 많은 가교결합 공정에 의해 생산된 섬유는 약 25미만, 일반적으로 약 20미만의 WRV를 갖는 것으로 밝혀졌다. 사용된 특정 가교결합 공정은 물론 가교결합된 섬유의 WRV에 영향을 줄 것이다. 그러나, 진술된 제한범위내의 가교결합 수준과 WRV를 제공할 임의의 공정은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 생각되고, 이를 포함하고자 한다. 가교결합의 적용가능한 방법은 일반적으로 발명의 배경에서 논의된 바와 같은 건식 가교결합 공정 및 비수성 용액 가교결합 공정이 포함된다. 본 발명의 개별화되어 가교결합된 섬유를 제조하는 특정 바람직한 건식 가교결합 및 비수성 용액 가교결합은 보다 상세히 하기에 논의될 것이다. 용액이 섬유를 고도로 팽윤시키는 수용액 가교결합 공정에 의해 약 60을 넘는 WRV를 갖는 섬유가 생산될 것이다. 이들 섬유는 본 발명의 목적에는 불충분한 강연도 및 리질리언스를 제공한다.
구체적으로 건식 가교결합 공정에 대해 언급하면, 악취가 감소된, 개별화되어 가교결합된 섬유는, 일정량의 셀룰로즈 섬유를 제공하고, 섬유의 펄프 시이트를 상술된 바와 같은 일정 유형과 양의 가교결합제와 접촉시키고, 섬유를 실질적으로 개별적인 형태로 기계적으로 분리하고(예: 탈섬유화), 섬유를 건조시키고 촉매의 존재하에 섬유와 가교결합제를 반응시켜 섬유가 실질적으로 개별적인 형태를 유지하는 동안 가교결합을 형성하고, 가교결합된 섬유와 알칼리 용액 및 산화제를 접촉시켜 악취를 감소시키고 광택도를 증가시키는 공정에 의해 제조된다. 건조 단계와 분리된 탈섬유 단계는 추가의 권축을 부여하는 것으로 생각된다. 후속적으로 건조하는 동안 섬유의 꼬임이 수반되고, 섬유의 권축된 기하학적 형태에 의해 꼬임 정도는 향상된다. 본원에서, 섬유 "권축"이란 섬유의 종방향 축에 대한 섬유의 기하학적 곡률(curvature)을 의미한다. "꼬임"이란 섬유의 종방향 축의 수직 단면에 대한 섬유의 회전을 의미한다. 본 발명의 바람직한 태양의 섬유는 섬유내의 결합 형태로 개별화되어 가교결합되고, 고도로 꼬이고 권축된 것이다.
본원에서, "꼬임 계수(twist count)"란 일정 길이의 섬유에 존재하는 꼬임 교점(twist node)의 수를 지칭한다. 꼬임 계수는 섬유가 이의 종방향 축에 대해 회전된 정도를 측정하는 수단으로서 사용된다. "꼬임 교점"이란 섬유의 종방향 축에 대해 180°의 실질적인 축 회전을 지칭하고, 여기서 상기 섬유의 부분(즉, "교점")은 투과광에 의해 현미경 하에서 관찰될 경우 섬유의 나머지 부분에 비해 어둡게 나타난다. 교점 간의 거리는 180°의 축 회전에 상응한다. 당해분야의 숙련가라면 상술된 꼬임 교점의 발생은 물리적 현상이라기 보다 주로 시각적임을 알 수 있을 것이다. 그러나, 일정한 길이의 섬유에서의 꼬임 교점의 수(즉, 꼬임 계수)는 섬유의 물리적 매개변수인 섬유가 꼬인 정도를 직접적으로 나타낸다. 꼬임 교점의 출현 및 양은 섬유가 여름 목재 섬유인지 봄 목재 섬유인지에 따라 달라질 것이다. 꼬임 교점 및 총 꼬임 계수는 본원의 실험 방법 부분에 기술된 꼬임 계수 상 분석 방법(Twist Count Image Analysis Method)에 의해 측정된다. 본 발명의 섬유를 서술하는데에 언급된 평균 꼬임 계수는 상술된 꼬임 계수 방법에 의해 적절하게 측정된다. 꼬임 교점을 계수하는 경우, 섬유 손상 또는 섬유 압축에 기인하여 어두어진 섬유의 부분은, 섬유 꼬임에 기인하여 어두워진 것으로 나타나는 섬유 부분과 구별되어야 한다.
섬유의 소정의 시편에 대한 실질적인 꼬임 계수는 여름 목재 섬유에 대한 봄 목재 섬유의 비에 따라 달라질 것이다. 임의의 특정 봄 목재 또는 여름 목재 섬유의 꼬임 계수는 또한 섬유마다 다를 것이다. 그렇다 할지라도, 평균 꼬임 계수의 제한치는 본 발명을 정의하는데에 유용하고, 이러한 제한치는 봄 목재 섬유 및 여름 목재 섬유의 특정 조합과 무관하게 적용된다. 즉, 진술된 꼬임 계수 제한치에 속하는 꼬임 계수를 갖는 임의의 섬유 집합체는 기타 청구된 제한사항이 충족되는 한 본 발명의 범위내에 속하는 것으로 이해된다.
섬유의 시편에 대한 꼬임 계수의 측정시, 다양한 개별적인 섬유의 꼬임 수준의 평균 꼬임 수준을 정확하게 나타내기 위해 충분량의 섬유를 검사하는 것이 중요하다. 대표적인 섬유 꼬임 계수를 제공하기 위해 섬유 집합체의 대표적인 시편의 5인치 이상의 중복된 섬유 길이가 시험된다.
습식 섬유 꼬임 계수는 건식 섬유 꼬임 계수와 유사하게 설명되고 측정되며, 단지 처리되기 전에 물로 섬유를 습윤시키고, 젖어 있는 상태로 꼬임 교점을 꼬임 계수 상 분석 방법에 따라 계수한다는 것이 상이하다.
바람직하게, 평균 건식 섬유 꼬임 계수는 1밀리미터당 꼬임 교점이 약 2.5개 이상이고, 평균 습식 섬유 꼬임 계수는 1밀리미터당 꼬임 교점이 약 1.5개 이상이며, 이는 건식 섬유 꼬임 계수에 비해 1밀리미터당 꼬임 교점이 약 1.0개 이상 적다. 가장 바람직하게, 평균 건식 섬유 꼬임 계수는 1밀리미터당 꼬임 교점이 약 3.0개 이상이고, 평균 습식 섬유 꼬임 계수는 1밀리미터당 꼬임 교점이 약 2.0개 이상이며, 이는 건식 섬유 꼬임 계수에 비해 1밀리미터당 꼬임 교점이 약 1.0개 이상 적다.
꼬임 이외에, 본 발명의 섬유는 권축된다. 섬유의 권축은 섬유의 킹크(kink), 꼬임 및/또는 굴곡에 기인한 섬유의 분절적 단축으로 기술될 수 있다. 본 발명에서, 섬유 권축은 2차원계로 측정된다. 섬유 권축의 수준은 섬유 권축 지수에 의해 설명된다. 섬유 권축 인자인, 권축의 2차원 측정치는 2차원 평면에서 섬유를 관찰하고, 섬유를 둘러싼 직사각형의 가장 긴 치수로서 섬유의 확장된 길이(LR), 및 섬유의 실제 길이(LA)를 측정하고, 섬유 권축 인자를 하기 수학식 (1)로부터 계산함으로써 결정된다:
권축 인자 = (LA/LR)-1
섬유 권축 지수 상 분석 방법을 사용하여 LR및 LA을 측정한다. 이 방법은 본원의 실험 방법 부분에 기술되어 있다. 상기 방법에 대한 배경 정보는 비 디 조단(B.D. Jordan) 및 디. 에이취. 파지(D.H. Page)에 의한 "Application Of Image Analysis To Pulp Fiber Characterizaton: Part 1"이란 명칭의 논문중 "1979 International Paper Physics Conference Symposium, The Harrison Hotel, Harison Hot Springs, British Columbia, September 17-19, 1997"[pp. 104-114, Canadian Pulp and Paper Association(Montreal, Quebec, Canada)]에 기술되어 있고, 이 문헌은 본원에 참고로 인용되어 있다.
바람직하게, 섬유는 약 0.30 이상, 보다 바람직하게는 약 0.50 이상의 권축 인자를 갖는다.
건조 및 가교결합 동안 실질적으로 개별적인 형태로 섬유를 유지시킴으로써 섬유는 건조하는 동안 꼬이고, 이에 따라 꼬이고 권축된 상태로 가교결합된다. 섬유가 꼬이고 권축될 수 있는 상기 조건하에서 섬유를 건조시키는 것은, 실질적으로 제한되지 않은 조건하에 섬유를 건조시키는 것을 의미한다. 한편, 시이트 형태의 섬유를 건조시키면 실질적으로 개별화된 형태로 건조된 섬유만큼 고도로 꼬이고 권축되지는 않은 건조된 섬유가 생성된다. 섬유내의 수소 결합은 섬유의 꼬임 및 권축의 상대적인 발생을 "제한한다".
섬유를 가교결합제 및 촉매(촉매가 사용될 경우)와 접촉시킬 수 있는 다양한 방법이 있다. 한 태양에서, 펄프 시이트 형태의 섬유를 초기에 가교결합제와 촉매 둘다를 함유한 용액과 접촉시킨다. 또다른 태양에서, 촉매를 첨가하기 전에 섬유를 가교결합제의 수용액과 접촉시키고 침지시킨다. 그다음, 촉매를 첨가한다. 세 번째 태양에서, 가교결합제와 촉매를 셀룰로즈 섬유의 수성 슬러리에 첨가한다. 본원에 기술된 방법 이외의 다른 방법은 당해 분야의 숙련가에게 명백할 것이고, 본 발명의 범위에 이를 포함시키고자 한다. 섬유를 가교결합제 및 촉매(촉매가 사용될 경우)를 접촉시키는 특정 방법과 무관하게, 셀룰로즈 섬유, 가교결합제 및 촉매는 바람직하게 혼합되고/되거나 개별적인 섬유와의 접촉 및 이의 함침을 통해 충분히 섬유에 침지되도록 한다.
가교결합된 섬유를 악취 감소제 및 증백제와 접촉시킬 수 있는 다양한 방법이 있다. 한 태양에서, 섬유는 공기 스트림의 건조 단계로부터 방출된 후 접촉된다. 섬유는 초기에 건조시키고, 이후 화학물질 및 섬유가 접촉된 후, 점조도는 약 90%이다. 최종 pH는 5.5 내지 6.5이다.
출원인들은 가교결합제를 함유한 용액의 pH가 이후 특정화된 범위내에 유지될 경우 가교결합 반응이 촉매의 사용없이 수행될 수 있음을 밝혀내었다. 특히, 셀룰로즈 섬유 슬러리 또는 가교결합제 용액의 수성 부분은 가교결합제 및 섬유간의 접촉 기간 동안 약 1.5 내지 약 5, 보다 바람직하게는 약 2.0 내지 약 3.5의 목적하는 pH로 조정되어야 한다. 바람직하게, pH는 수산화나트륨 등의 염기를 가교결합제 용액에 첨가함으로써 조정된다.
그렇다 할지라도, 일반적으로 가교결합 기작을 촉진시킬 수 있는 임의의 물질이 사용될 수 있다. 적용가능한 촉매로는 알칼리 금속 차아인산염, 알칼리 금속 아인산염, 알칼리 금속 폴리인산염, 알칼리 금속 인산염 및 알칼리 금속 황산염이 있다. 특히 바람직한 촉매는 알칼리 금속 차아인산염, 알칼리 금속 인산염 및 알칼리 금속 황산염이다. 촉매반응의 기작은 알려지지 않았지만, 출원인들은 촉매가 단순히 완충제로서 작용하여 원하는 범위내로 pH 수준을 유지시킬 수 있다고 생각한다. 본원에 유용한 보다 완전한 촉매의 목록은 1989년 4월 11일자로 웰치 등에게 허여된 미국 특허 제 4,820,307호에 나타나 있다. 선택된 촉매는 유일한 촉매제로서, 또는 하나 이상의 다른 촉매와 함께 사용될 수 있다.
바람직하게 사용된 촉매의 양은, 물론, 가교결합제의 특정 유형 및 양과 반응 조건, 특히 온도 및 pH에 따라 좌우된다. 일반적으로, 기술적 사항 및 경제적 사항을 고려하여, 셀룰로즈 섬유에 첨가된 가교결합제의 중량을 기준으로 약 5중량% 내지 약 80중량%의 촉매 농도가 바람직하다. 예시할 목적으로, 사용된 촉매가 차아인산나트륨이고 가교결합제가 시트르산일 경우, 첨가된 시트르산의 양을 기준으로 약 50중량%의 촉매 농도가 바람직하다. 또한, 가교결합제 및 섬유 간의 접촉 기간 동안, 셀룰로즈 섬유 슬러리 또는 가교결합제 용액의 수성 부분을 약 1.5 내지 약 5, 보다 바람직하게는 약 2.0 내지 약 3.5의 목적하는 pH로 조정하는 것이 바람직하다. 사용된 알칼리 용액 및 산화제의 양은, 물론, 사용된 특정 시약 및 반응 조건, 특히 온도 및 기류에 따라서 좌우된다. 일반적으로 기술적 사항 및 경제적 사항을 고려하여, 0.07 내지 1.8중량%의 알칼리 화합물 및 0.02 내지 1.5중량%의 산화제의 농도가 바람직하다. 최종 pH는 바람직하게 약 5.5 내지 약 6.5이다.
셀룰로즈 섬유는 일반적으로 탈수되고 임의로 건조된다. 작업성 및 최적 점조도는 사용된 플러핑 장비의 유형에 따라 달라질 것이다. 바람직한 태양에서, 셀룰로즈 섬유는 점조도가 약 20% 내지 약 80%가 되도록 탈수되고 임의로 건조된다. 보다 바람직하게, 섬유는 점조도 수준이 약 35% 내지 약 60%가 되도록 탈수되고 건조된다. 이들 바람직한 범위내로 섬유를 건조시키는 것은, 보다 높은 수분 농도와 관련된 과도한 매듭의 형성 없이, 그리고 보다 낮은 수분 농도와 관련된 상당한 섬유 손상 없이 개별화된 형태로 섬유를 탈섬유화 시키는 것을 용이하게 한다.
예시할 목적으로, 펄프를 기계적 가압, 원심분리, 또는 공기 건조시키는 등의 방법에 탈수시킬 수 있다. 상술된 35 내지 60%의 점조도 범위내로 섬유를 추가로 건조시키는 것은 임의적이지만, 바람직하게 공기 건조 등의 당해 분야에 공지된 방법에 의해, 장기간 동안 고온을 사용하도록 요구되지 않는 조건하에 수행된다. 상기 단계에서 과도하게 높은 온도 및 장시간은 섬유를 60% 이상의 점조도까지 건조시켜 탈섬유화 단계 동안 과도한 섬유 손상을 일으킬 수 있다. 탈수후, 섬유를 상술된 바와 같이 기계적으로 탈섬유화 한다.
탈섬유화된 섬유를 60% 내지 100%의 점조도로 발화 건조(flash dry) 등의 당해분야에 공지된 방법에 의해 건조시킨다. 이 단계는 물이 이들로부터 제거될 경우 섬유에 추가의 꼬임 및 권축을 부여한다. 추가의 건조 단계에 의해 제거된 물의 양은 변할 수 있지만, 보다 높은 점조도로 발화 건조시키면, 60% 내지 100% 범위중 보다 낮은 점조도로 발화 건조시키는 것에 비해 보다 높은 수준의 섬유 꼬임 및 권축을 제공한다. 바람직한 태양에서, 섬유는 약 90% 내지 95%의 점조도로 건조된다. 이 정도의 발화 건조는, 100%의 점조도에 도달하기 위해 필요한 보다 높은 발화 건조 온도 및 체류 시간을 요구하지 않으면서, 원하는 정도의 섬유 꼬임 및 권축을 제공한다. 60% 내지 100% 범위중 보다 높은 부분인 90% 내지 95%의 점조도로 섬유를 발화 건조하면, 경화 단계에서 발화 건조를 수행하여 달성되어야 하는 건조량을 감소시킨다.
발화 건조된 섬유를 적절한 온도까지 효과적인 기간 동안 가열하여 가교결합제를 경화, 즉 셀룰로즈 수지와 반응시킨다. 가교결합 속도 및 가교결합도는 섬유의 건조정도, 온도, pH, 촉매 및 가교결합제의 양과 유형, 및 가교결합이 수행되는 동안 섬유의 가열 및/또는 건조에 사용된 방법에 따라 좌우된다. 특정 온도에서의 가교결합은 정적 오븐에서 건조/가열될 경우에 비해 연속적으로 공기를 통한 가열이 수반될 경우 일정한 초기 수분 함량의 섬유에 대해 보다 높은 속도로 일어난다. 당해 분야의 숙련가라면 다수의 온도-시간의 상관관계가 가교결합제의 경화 동안 유지됨을 인식할 것이다. 약 30분 및 60분 동안 정적 분위기 조건하에서 약 145℃ 내지 약 165℃의 건조 온도는 일반적으로 약 10% 미만의 수분 함량을 갖는 섬유에 대한 허용가능한 경화 효능을 제공한다. 당해 분야의 숙련가라면 보다 높은 온도 및 강압된 공기 대류는 경화에 필요한 시간을 감소시킴을 이해할 것이다. 따라서, 약 2분 내지 20분 간의 기간 동안 공기 통과 오븐에서 약 170℃ 내지 약 190℃의 건조 온도는 또한 일반적으로 약 10% 미만의 수분 함량을 갖는 섬유에 허용가능한 경화 효능을 제공할 것이다. 경화 온도는, 상기 높은 온도로 섬유를 노출시키면 섬유가 어둡게 되거나 다른 손상을 입을 수 있으므로, 약 225℃ 미만, 바람직하게는 약 200℃ 미만으로 유지되어야 한다.
이론에 얽매이는 것은 아니지만, C2-C9폴리카복실산 가교결합제와 셀룰로즈 섬유의 화학 반응은 상기 물질들의 혼합물이 경화 오븐에서 가열될 때까지 시작되지 않는 것으로 생각된다. 경화 단계 동안, 에스테르 가교결합은 C2-C9폴리카복실산 가교결합제 및 셀룰로즈 분자 사이에 형성된다. 이들 에스테르 가교결합은 열의 영향하에 이동성이고, 이는 에스테르 기 및 셀룰로즈 섬유상의 인접한 에스테르화 되지 않은 하이드록실 기 사이에 발생하는 에스테르교환 반응에 기인한다. 추가로, 초기 에스테르 결합이 형성된 후 발생하는 에스테르 교환 과정은 에스테르교환이 발생하기에 충분히 경화되지 않은 섬유에 비해 개선된 흡수 특성을 갖는다.
가교결합 단계 이후, 섬유는 후 처리되어 악취가 감소하고, 광택도가 증가한다. 섬유는 알칼리 용액 및 산화제와 접촉시킨다. 알칼리 용액은 수성 매질 및 알칼리성 화합물을 포함한다. 알칼리성 화합물은 바람직하게 수산화나트륨, 차아염소산나트륨, 이황황나트륨, 수산화암모늄 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹에서 선택되고, 수산화나트륨이 가장 바람직하다. 알칼리 용액의 pH는 약 9를 초과하는 것이 바람직하다.
산화표백제는 바람직하게 과산화수소, 과산화나트륨, 퍼아세트산, 이산화염소, 차아염소산나트륨, 염화수소 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹에서 선택되고, 과산화수소가 가장 바람직하다. 그러나, 표백제로서 작용하는 다른 화학물질이 사용될 수도 있다.
섬유의 pH는 바람직하게 약 5.5 내지 약 6.5의 수준으로 상승되어 유지된다. 섬유가 가교결합 되기 전에 이들 시약을 도입하고, 바람직하게는 최종 pH가 7.0미만으로 유지되는 것이 중요하다. 섬유를 함유하는 공기 스트림 상으로 수산화나트륨 및 과산화수소를 분무함으로써 섬유를 단일 처리하는 것은 악취를 0으로 감소시키고, 광택도를 약 75에서 80 내지 86으로 증가시키는 것으로 관찰되었다. 먼저 이들 시약과 접촉될 경우, 섬유는 바람직하게 초기에 절대 건조되고, 바람직하게 105 미만의 총 수분을 유지한다. 상기 방법은 자본 지출 및 추가의 표백과 세척의 불편리한 가공단계가 제거되므로 악취가 감소한 가교결합된 섬유를 생산하는 바람직한 방식을 구현하는 것으로 생각된다. 가교결합후 수행되는 종래의 다단계 표백 및 세척 단계도 원하는 결과를 제공하는 것으로 밝혀졌다. 이들은 DEP 또는 DEH 단계를 포함하고, 이때 D는 이산화염소이고, E는 가성 추출물이고, P는 과산화물이고, H는 차아염소산나트륨이다. 가교결합후의 단계 순서는 알칼리 처리가 바람직하지만, 최종 pH를 7 미만으로 조정하여야 한다.
가교결합의 최대 수준은 섬유가 본질적으로 건조될 때(약 5%미만의 수분을 갖는다) 달성될 것이다. 물이 없기 때문에, 섬유는 실질적으로 팽윤되지 않은 쭈그러진 상태로 가교결합된다. 결과적으로, 이들은 특징적으로 본 발명에 적용가능한 범위에 비해 낮은 유체 보유치(FRV)를 갖는다. FRV는 섬유간의 유체를 제거하기 위해 침지되고 원심분리된 섬유의 시편에 의해 흡수되어 유지된, 건조 섬유를 기준으로 계산된 유체의 양을 지칭한다.(FRV는 추가로 정의되고, FRV를 측정하기 위한 절차는 후술된다). 가교결합된 섬유가 흡수할 수 있는 유체의 양은 포화시 팽윤하는 이들의 능력, 다시 말하면 최대 수준으로 팽윤될 경우 이들의 내부 직경 또는 부피에 따라 좌우된다. 반대로, 이는 가교결합의 수준에 따라 좌우된다. 소정의 섬유 및 공정을 위해 섬유내의 가교결합 수준이 증가함에 따라, 섬유의 FRV가 감소할 것이다. 따라서, 섬유의 FRV치는 포화시 섬유의 물리적 조건을 구조적으로 설명한다. 별도의 명백한 지시가 없는한, 본원에 기술된 FRV 데이터는 섬유의 물 함량(WRV)에 의해 보고될 것이다. 염 수 및 합성뇨 등의 기타 유체가 분석용 유체 매질로서 유용하게 사용될 수도 있다. 일반적으로, 경화가 본 발명의 공정 등의 건조 공정에 매우 의존적인 절차에 의해 가교결합된 특정 섬유의 FRV는 주로 가교결합제 및 가교결합 수준에 따라 달라질 것이다. 본 발명에 적용가능한 가교결합제의 농도에서 상기 건식 가교결합 공정에 의해 가교결합된 섬유의 WRV은 일반적으로 약 60미만, 약 28 이상, 바람직하게는 약 50 미만, 보다 바람직하게는 약 30 내지 약 45이다. 건조 섬유 중량을 기준으로 약 1.0중량% 내지 약 10.0중량%의 시트르산이 반응되어 있는 표백된 남부 연질목재 크래프트(SSK) 섬유는 각각 약 28 내지 약 40 범위의 WRV를 갖는 것으로 관찰되었다. 표백도 및 가교결합 후의 표백 단계는 WRV에 영향을 주는 것으로 밝혀졌다. 많은 선행분야에 공지된 가교결합 공정에 의해 제조된 SSK 섬유는 본원에 기술된 것보다 높은 가교결합 수준을 갖고, 약 25 미만의 WRV를 갖는다. 앞서 논의된 바와 같이, 상기 섬유는 과도한 강연도를 나타내고, 본 발명의 섬유에 비해 낮은 흡수 용량을 나타내는 것으로 관찰되었다.
건식 가교결합 공정에 의해 개별화되어 가교결합된 섬유를 제조하는 또다른 공정에서, 셀룰로즈 섬유를 상술된 바와 같이 가교결합제를 함유한 용액과 접촉시킨다. 가교결합제와 접촉시키기 전 또는 후에, 섬유를 시이트 형태로 제공한다. 시이트 형태인 섬유를 건조시키고, 바람직하게 약 120℃ 내지 약 160℃로 가열하여 가교결합시킨다. 가교결합에 이어, 섬유를 실질적으로 개별화된 형태로 기계적으로 분리시킨다. 이는 바람직하게 미국 특허 제 3,987,968호에 기술된 바와 같은 섬유 플러핑 기기로 처리함으로써 수행되거나, 당해분야에 공지된 바와 같이 섬유를 탈섬유화시키는 다른 방법에 의해 수행될 수 있다. 상기 시이트 가교결합 공정에 따라 제조된 개별화되어 가교결합된 섬유를, 효과량의 가교결합제, 바람직하게는 셀룰로즈 무수 글루코즈 몰 양을 기준으로 계산되고 탈섬유화후 측정될 때 약 1.0중량% 내지 약 10.0중량%의 가교결합제가 섬유내의 가교결합의 형태로 섬유와 반응되도록 충분한 양의 가교결합제로 처리한다. 시이트 형태로 존재하는 동안 섬유를 건조 및 가교결합시키는 또다른 효과는, 건조를 증가시킴으로써 섬유 대 섬유 결합이 꼬이거나 권축되지 않게 섬유를 구속한다는 것이다. 섬유가 실질적으로 제한되지 않은 조건하에서 건조된 후, 이후 꼬이고 권축된 배열로 가교결합되는 공정에 따라 제조된, 개별화되어 가교결합된 섬유에 비해, 상술된 시이트 경화 공정에 의해 제조된 비교적 꼬이지 않은 섬유를 함유한 흡수 구조물은 낮은 습식 리질리언스와 습윤에 대한 낮은 반응성을 나타내는 것으로 예상된다.
건조 및 가교결합 단계 사이에, 실절적으로 개별적인 형태로 섬유를 기계적으로 분리하는 것도 고려된다. 즉, 섬유를 가교결합제와 접촉시키고 후속적으로 시이트 형태로 건조시킨다. 가교결합 전에, 섬유를 개별화시켜 섬유내의 가교결합을 용이하게 한다. 이러한 대안의 가교결합 방법 뿐만 아니라 당해 분야의 숙련가에게 명백한 다른 변화는 본 발명의 범위에 포함시키고자 한다.
본 발명에 적용할 수 있는 가교결합 공정의 또다른 범주는 비수성 용액 경화 가교결합 공정이다. 건식 가교결합 공정에 적용할 수 있는 동일한 유형의 섬유는 비수성 용액 가교결합된 섬유의 생산에 사용될 수 있다. 섬유는, 효과량의 가교결합제가 후속적으로 섬유와 반응하고, 필요한 경우 적절한 촉매와 반응하도록 충분한 양의 가교결합제로 처리된다. 사용된 가교결합제 및 촉매(사용될 경우)의 양은 점조도, 온도, 가교결합 용액 및 섬유중의 물의 함량, 가교결합 용액중 가교결합제와 희석제의 종류, 및 요구되는 가교결합의 정도에 따라 좌우될 것이다. 가교결합제는 섬유가 실질적으로 비수성인 가교결합 용액에 잠겨 있는 상태로 반응된다. 비수성 가교결합 용액은 비수성, 수혼화성 극성 희석제(제한하는 것은 아니지만 예를 들면 아세트산, 프로판산 또는 아세톤 등)를 함유한다. 가교결합 용액은 또한 제한된 양의 물 또는 다른 섬유 팽윤액을 함유하지만, 물의 양은 섬유의 실질적인 수준의 팽윤을 유도하기에는 불충분한 것이 바람직하다. 가교결합 매질로서 사용하기에 적용가능한 가교결합 용액 시스템으로는 1977년 7월 12일자로 에스. 산게니스, 지. 구이로이(G. Guiroy) 및 제이. 퀘레(J. Quere)에게 허여된 미국 특허 제 4,035,147호에 개시된 것을 포함하고, 이는 본원에 참고로 인용되어 있다.
본 발명의 가교결합된 섬유는 바람직하게 상술된 건식 가교결합 공정에 따라 제조된다. 본 발명의 가교결합된 섬유는 공기 적층 흡수 코어의 제조시 직접 사용될 수 있다. 또한 이들의 강연도 및 리질리언스 때문에, 가교결합된 섬유는 조밀화되지 않은 낮은 밀도의 시이트로 습윤 적층(wet-laid)될 수 있고, 이는 후속적으로 건조될 경우 추가의 기계적 가공없이 흡수 코어로서 직접 사용될 수 있다. 가교결합된 섬유는 또한 멀리 떨어진 위치로 이동 또는 수송하기 위해 조밀한 펄프 시이트로서 습윤 적층될 수 있다.
종래의 가교결합되지 않은 셀룰로즈 섬유로부터 제조된 펄프 시이트에 비해, 본 발명의 가교결합된 섬유로부터 제조된 펄프 시이트는, 종래의 펄프 시이트 밀도로 압축되는 것이 보다 어렵다. 따라서, 가교결합된 섬유를 흡수 코어로 제작시, 통상적으로 사용되는 것과 같은 가교결합되지 않은 섬유와 배합하는 것이 바람직할 수 있다. 강화되고 가교결합된 섬유를 함유한 펄프 시이트는 시이트의 총 건조 중량을 기준으로 약 5% 내지 약 90%의 가교결합되지 않은 셀룰로즈 섬유를, 개별화되어 가교결합된 섬유와 혼합하여 함유할 수 있다. 특히 시이트의 총 건조 중량을 기준으로 약 5% 내지 약 30%의 고도로 정련된, 가교결합되지 않은 셀룰로즈 섬유를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 고도로 정련된 섬유는 약 300 ml CSF 미만, 바람직하게는 100 ml CSF 미만의 여수도(freeness)로 정련되거나 비팅(beat)된다. 가교결합되지 않은 섬유는 바람직하게는 개별화되어 가교결합된 섬유의 수성 슬러리와 혼합된다. 이 혼합물은 밀집화된 펄프 시이트로 형성되고, 후속적인 탈섬유화 및 성형을 거쳐 흡수 패드로 형성될 수 있다. 가교결합되지 않은 섬유의 혼입은 밀집된 형태로 펄프 시이트를 압축하는 것을 용이하게 하는 동시에, 놀랍게도 후속적으로 형성된 흡수 패드에 흡수성은 약간 손실된다. 가교결합되지 않은 섬유는 펄프 시이트 및 펄프 시이트로부터 제조되거나 또는 가교결합된 섬유 및 가교결합되지 않은 섬유의 혼합물로부터 직접 제조된 흡수 패드의 인장 강도를 추가로 증가시킨다. 가교결합된 섬유 및 가교결합되지 않은 섬유의 블렌드가 먼저 펄프 시이트로 제조된 후 흡수 패드로 성형되거나 직접 흡수패드로 성형되는 것과 무관하게, 흡수 패드는 공기 적층 또는 습윤 적층일 수 있다.
개별화되어 가교결합된 섬유, 또는 가교결합되지 않은 섬유를 함유하는 혼합물로부터 제조된 시이트 또는 웹은 바람직하게 약 800g/㎡ 미만의 기본 중량 및 약 0.60g/㎤ 미만의 밀도를 갖는다. 본 발명의 범위를 제한하려는 것은 아니지만, 300g/㎡ 내지 약 600g/㎡의 기본 중량 및 0.07g/㎤ 내지 약 0.30g/㎤의 밀도를 갖는 습윤 적층 시이트는 기저귀, 탐폰 및 다른 생리용품 등의 일회용 제품에서 흡수 코어로서 직접 적용하기에 특히 기대된다. 이들 수준을 넘는 기본 중량 및 밀도를 갖는 구조물은 흡수 용품에 보다 유용한 더 낮은 밀도 및 기본 중량의 구조물을 형성하기 위한 후속적인 소통 및 공기 적층 또는 습윤 적층에 매우 유용한 것으로 생각된다. 더욱이, 이러한 보다 높은 기본 중량 및 밀도를 갖는 구조물은 놀랍게도 높은 흡수성 및 습윤에 대한 반응성을 나타내기도 한다. 본 발명의 섬유에 대해 예상되는 다른 용품으로는 약 0.03g/cc 미만의 밀도를 갖는 저밀도 티슈 시이트가 포함된다.
필요한 경우, 가교결합된 섬유는 과량의 미반응 가교결합제를 제거하기위해 추가로 가공된다. 일련의 처리를 통해 성공적으로 과량의 가교결합제를 제거함을 밝혀내었는데, 이는 순서대로 가교결합된 섬유를 세척하고, 섬유를 적절한 시간 동안 수용액에 침지시키고, 섬유를 선별하고, 섬유를 약 40% 내지 약 80%의 점조도를 갖도록 탈수시키고(예: 원심분리), 탈수된 섬유를 상술된 바와 같이 기계적으로 탈섬유화시키고, 섬유를 공기 건조시킴을 포함한다. 필요할 경우 충분량의 산성 물질을 세척액에 첨가하여 세척액의 pH를 약 7 미만으로 유지시킨다. 이론에 얽매이는 것은 아니지만, 에스테르 가교결합은 알칼리 조건하에서 안정하지 않아서, 세척 처리 pH를 산성 범위로 유지시키는 것은 형성된 에스테르 가교결합의 전환을 억제하는 것으로 생각된다. 산도는 황산 등의 무기산, 또는 다르게는 이산화염소 및 황화수소나트륨(이는 또한 가교결합된 섬유를 증백시키기 위해 첨가될 수도 있다) 등의 산성 표백 화학물질의 형태로 도입될 수 있다. 이 공정은 잔류 유리 가교결합제의 함량을 약 0.01% 내지 약 0.15%로 감소시키는 것으로 밝혀졌다.
본원에 기술된 가교결합된 섬유는, 이로서 제한하는 것은 아니지만 티슈 시이트, 일회용 기저귀, 생리용품, 생리대, 탐폰 및 밴디지(bandage)를 포함하는 다양한 흡수 제품에 유용하고, 이때 각각의 상기 제품은 본원에 기술된 개별화되어 가교결합된 섬유를 함유하는 흡수 구조물을 갖는다. 예를 들면, 액체 투과성 상면시이트, 상면시이트에 연결된 액체 불투과성 배면시이트, 및 개별화되어 가교결합된 섬유를 함유하는 흡수 구조물을 갖는 일회용 기저귀 또는 유사한 제품이 특히 기대된다. 이러한 제품은 일반적으로 1975년 1월 14일자로 케네스 비. 부엘(Kenneth B. Buell)에게 허여된 미국 특허 제 3,860,003호에 기재되어 있고, 이는 본원에 참고로 인용되어 있다. 본원에 기술된 가교결합된 섬유는 필터 매질 등의 제품을 제조하는데에 유용할 수도 있다.
통상적으로, 기저귀 및 생리용품을 위한 흡수 코어는 강화되지 않고, 가교결합되지 않은 셀룰로즈 섬유로부터 제조되고, 이때 흡수 코어는 약 0.06g/cc 및 약 0.12g/cc의 건조 밀도를 갖는다. 습윤시, 흡수 코어는 일반적으로 부피가 감소한다.
본 발명의 가교결합된 섬유는 종래의 가교결합되지 않은 섬유 또는 이미 공지된 가교결합된 섬유로부터 제조된 동일한 밀도를 갖는 흡수 코어에 비해, 실질적으로 보다 향상된 높은 유체 흡수 특성(제한하는 것은 아니지만 흡수 용량 및 흡상속도 등)을 갖는 흡수 코어를 제조하기 위해 사용될 수 있음이 밝혀졌다. 더욱이, 이들 개선된 흡수력은 증가된 수준의 습식 리질리언스와 함께 수득될 수 있다. 습윤시 실질적으로 일정한 부피를 유지하는, 약 0.05g/cc 내지 약 0.15g/cc의 밀도를 갖는 흡수 코어의 경우, 건조 셀룰로즈 무수글루코스 몰양을 기준으로 약 1.0중량% 내지 약 10.0중량%의 가교결합제의 가교결합 수준을 갖는 가교결합된 섬유를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 상기 섬유로부터 제조된 흡수 코어는 구조적 완전성, 즉 내압축성 및 습식 리질리언스의 목적하는 조합을 갖는다. 본원의 문맥에서 습식 리질리언스란 압축력에 노출된 후 완화될 경우, 본래의 형상 및 부피로 되돌아가는 보습된 패드의 능력을 의미한다. 미처리된 섬유 및 이미 공지된 가교결합된 섬유로부터 제조된 코어에 비하여, 본 발명의 섬유로부터 제조된 흡수 코어는 습식 압축력의 완화시 실질적으로 보다 높은 비율로 이의 본래의 부피를 되찾을 것이다.
또다른 바람직한 태양에서, 개별화되어 가교결합된 섬유는 공기 적층 또는 습윤 적층 흡수 코어로 성형되고, 이는 패드의 평형 습윤 밀도 미만의 건조 밀도로 압축된다. 평형 습윤 밀도는, 패드가 완전히 유체로 포화될 경우 건조 섬유를 기준으로 계산된 패드의 밀도이다. 섬유가 포화 상태로 습윤되었을 경우 평형 습윤 밀도 미만의 건조 밀도를 갖는 흡수 코어로 성형되면, 코어는 평형 습윤 밀도까지 쭈그러질 것이다. 다르게는, 섬유가 포화 상태로 습윤되었을 경우 평형 습윤 밀도를 넘는 건조 밀도를 갖는 흡수 코어로 성형되면, 코어는 평형 습윤 밀도까지 팽창할 것이다. 본 발명의 섬유로 제조된 패드는 종래의 플러핑된 섬유로 제조된 패드에 비해 실질적으로 낮은 평형 습윤 밀도를 갖는다. 본 발명의 섬유는 평형 습윤 밀도보다 큰 밀도로 압축되어 얇은 패드를 형성할 수 있고, 이는 흡수 용량이 증가하므로 습윤시 가교결합되지 않은 섬유에 의해 수득되는 것 보다 상당히 큰 정도로 팽창한다.
또다른 바람직한 태양에서, 높은 흡수성, 습식 리질리언스 및 습윤에 대한 반응성은 건조 섬유 중량을 기준으로 약 3.0중량% 내지 약 8.0중량%의 가교결합제에 의한 가교결합 수준에서 수득될 수 있다. 바람직하게, 상기 섬유는 이들의 평형 습윤 밀도 보다 큰 건조 밀도를 갖는 흡수 코어로 성형된다. 바람직하게, 흡수 코어는 약 0.12g/cc 내지 약 0.60g/cc의 밀도로 압축되고, 상응하는 평형 습윤 밀도는 건식 압축된 패드의 밀도보다 적다. 또한, 바람직하게 흡수 코어는 약 0.12g/cc 내지 약 0.40g/cc의 밀도로 압축되고, 이때 상응하는 평형 습윤 밀도는 약 0.08g/cc 내지 약 0.12g/cc이고,이는 건식 압축된 코어의 밀도보다 적다. 그러나, 보다 높은 밀도 범위내의 흡수 구조물은, 보다 낮은 밀도의 흡수 구조물이 보다 낮은 수준으로 가교결합된 섬유로부터 제조될 수 있듯이, 보다 높은 가교결합 수준을 갖는 가교결합된 섬유로부터 제조될 수 있음을 인식해야 한다. 모든 상기 구조물은 이미 공지된 개별화되어 가교결합된 섬유에 비해 개선된 성능이 수득된다.
높고 낮은 밀도를 갖는 흡수 구조물에 대한 바람직한 태양에 대해 설명하였지만, 본원에 개시된 범위에 속하는 흡수 구조물의 밀도 및 가교결합제 수준의 다양한 조합은 종래의 셀룰로즈 섬유 및 이미 공지된 가교결합된 섬유에 비해 탁월한 흡수성 및 흡수 구조물의 완전성을 제공할 것이다. 상기 태양들을 본 발명의 범위내에 포함하고자 한다.
유체 보유치를 측정하기 위한 절차
하기 절차는 셀룰로즈 섬유의 물 함량을 측정하기 위해 사용될 수 있다.
약 0.3g 내지 약 0.4g의 섬유 시편을 약 100㎖의 증류수 또는 탈이온수가 들어 있는, 뚜껑이 덮힌 용기내에서 약 15 내지 약 20시간 동안 실온에서 침지시킨다. 침지된 섬유를 필터상에서 수거하고, 원심분리 튜브의 60-메쉬 스크린 바닥 위에 약 1 1/2인치로 지지된 80메쉬 와이어 바스켓(wire basket)에 옮긴다. 튜브를 플라스틱 커버로 덮고, 시편을 19 내지 21분 동안 1500 내지 1700중력의 상대 원심력에서 원심분리한다. 원심분리된 섬유를 바스켓에서 회수하고 칭량한다. 칭량된 섬유를 105℃에서 일정 중량까지 건조시킨후 다시 칭량한다. 물 함량을 하기 식에 따라 계산한다:
WRV = (W-D)/D × 100
상기 식에서,
W = 원심분리된 섬유의 습윤 중량
D = 섬유의 건조 중량; 및
W-D = 흡수된 물의 중량
드립 용량을 측정하기 위한 절차
하기 절차는 흡수 코어의 드립 용량을 측정하기 위해 사용될 수 있다. 드립 용량은 코어의 흡수 용량 및 흡수 속도의 조합된 측정값으로서 사용된다.
약 7.5g의 4인치×4인치 흡수 패드를 스크린 메쉬상에 놓는다. 합성뇨를 8㎖/s의 속도로 패드의 중앙에 가한다. 합성뇨의 첫 번째 방울이 패드의 하부 또는 측면을 빠져나갈 때 합성뇨의 흐름을 중단시킨다. 드립 용량은 합성뇨를 도입하기 전 후의 패드의 질량의 차이를 절대 건조된 섬유의 질량으로 나눠줌으로써 계산된다.
습식 압축력을 측정하기 위한 절차
하기 절차는 흡수 구조물의 습식 압축력을 측정하기 위해 사용될 수 있다. 습식 압축력은 흡수 코어의 습윤 내압축성, 습윤시 구조적 일체성 및 습식 리질리언스의 측정값으로서 사용된다.
약 7.5g의 4인치×4인치 패드를 제조하고, 이의 두께를 측정하여 밀도를 계산한다. 패드에 이의 건조 중량의 10배 또는 이의 포화점까지(어느 경우든 미만까지) 합성뇨를 적하시킨다. 0.1 PSI 압축 하중을 패드에 가한다. 패드가 평형에 도달하는 기간인 약 60초 후, 패드의 두께를 측정한다. 압축 하중을 1.1 PSI로 증가시키고, 패드를 평형화시키고, 두께를 측정한다. 이후 압축 하중을 0.1 PSI로 감소시키고, 패드를 평형화시킨후 두께를 다시 측정한다. 본래의 0.1 PSI 하중, 1.1 PSI 하중 및 0.1 PSIR(다시 원래 상태로 돌아오는 경우의 PSI)하중으로서 지칭되는 제 2의 0.1 PSI 하중에서 패드의 밀도를 계산한다. cc/g 단위로 보고되는 공극 부피(void volume)를 각각의 압력 하중에 대해 측정한다. 공극 부피는 습윤 패드 밀도의 역수에서 섬유 부피를 뺀 값이다(0.95cc/g). 0.1 PSI 및 1.1 PSI 공극 부피는 일반적으로 습윤 내압축성 및 습윤시 구조적 일체성을 유용하게 표시한다. 통상의 초기 패드 밀도의 경우 보다 공극 부피가 높으면 습윤 내압축성 및 습윤시 구조적 일체성이 보다 크다는 것을 나타낸다. 0.1 PSI 및 0.1 PSIR 공극 부피간의 차이는 흡수 패드의 습식 리질리언스를 비교하는데 유용하다. 0.1 PSI 공극 부피 및 0.1 PSIR 공극 부피간의 차이가 작을수록 습식 리질리언스는 높다는 것을 나타낸다.
또한 압축되기 전의 건조 패드와 포화된 패드간의 캘리퍼의 차이는 패드의 습윤에 대한 반응성을 나타내는데 유용한 것으로 밝혀졌다.
건식 압축력을 측정하기 위한 절차
하기 절차는 흡수 코어의 건식 압축력을 측정하기 위해 사용될 수 있다. 건식 압축력은 코어의 건식 리질리언스의 측정값으로서 사용된다.
약 7.5g의 4인치×4인치 공기 적층 패드를 제조하고 무수 상태로 5500lbs/16in2의 압력까지의 수력압에 의해 압축시킨다. 패드를 거꾸로 하고, 압력을 다시 가한다. 하중이 없는 경우의 캘리퍼로 가압 전 후에 패드의 두께를 측정한다. 가압 전후의 밀도를 질량/(면적×두께)로서 계산한다. 가압 전 후의 밀도간의 차이가 클수록 건식 리질리언스가 적어짐을 나타낸다.
셀룰로즈 섬유와 반응된 C2-C9폴리카복실산 농도를 측정하기 위한 절차
셀룰로즈 섬유와 가교결합된 폴리카복실산의 농도를 측정하기에 적합한 다양한 분석 방법이 존재한다. 임의의 적절한 방법이 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예에서 개별화되어 가교결합된 섬유의 셀룰로즈 성분과 함께 섬유내의 가교결합을 형성하도록 반응하는 C2-C9폴리카복실산(예: 시트르산)의 바람직한 농도를 결정하기 위해, 하기 절차를 사용할 수 있다. 먼저, 가교결합된 섬유의 시편을 충분한 고온수로 세척하여 모든 미반응된 가교결합 화학물질 또는 촉매를 제거한다. 그런 다음, 섬유를 평형 수분 함량까지 건조시킨다.
개별화되어 가교결합된 섬유의 카복실 기의 함량을 본질적으로 T.A.P.P.I. 방법 T 237 OS-77에 따라 측정한다. C2-C9폴리카복실산의 가교결합 수준은 하기 식에 의해 섬유의 카복실 기로부터 계산된다:
가교결합 수준(중량%) =
상기 식에서,
C는 가교결합된 섬유의 카복실 함량(meq/kg)이고,
30은 가교결합되지 않은 펄프 섬유의 카복실 함량(meq/kg)이다.
상기 식을 유도하는데 있어서 제공된 가정은 다음과 같다:
1. 시트르산의 세 개의 카복실 기중 두 개가 셀룰로즈 상의 하이드록실 기와 반응하여 가교결합을 형성하고, 이에 따라 카복실 테스트에 의해 측정된 하나의 카복실 기가 유리 상태로 남는다.
2. 가교결합되지 않은 펄프 섬유는 30meq/kg의 카복실 함량을 갖는다.
3. 가교결합 진행 동안 셀룰로즈 상에 어떠한 새로운 카복실 기도 발생하지 않는다.
꼬임 계수를 측정하기 위한 절차
하기 방법은 본원에서 분석된 섬유의 꼬임 계수를 측정하기 위해 사용된다.
건조 섬유를 침지 오일의 얇은 필름으로 피복된 슬라이드 상에 놓고, 커버 슬립으로 덮는다. 침지 오일의 효과는 섬유를 팽윤시키지 않으면서 투명하게 만들어 꼬임 교점의 확인을 도와주었다(후술됨). 섬유의 점조도가 낮은 슬러리를 슬라이드에 부어서 습윤 섬유를 슬라이드 상에 위치시키고, 이를 커버 슬립으로 덮는다. 물은 섬유를 투명하게 만들어 꼬임 교점의 확인을 용이하게 하였다.
컴퓨터-제어 현미경, 비디오 카메라, 비디오 스크린 및 QUIPS 소프트 웨어가 장착된 컴튜터를 포함하는 상 분석기[영국 캠브릿지 및 뉴욕주 버팔로 소재의 캠브릿지 인스트루먼츠 리미티드(Cambridge Instruments Limited) 제품]를 사용하여 꼬임 계수를 결정한다.
200배 배율에서 현미경 슬라이드의 특정 부위내에 있는 섬유의 총 길이를 상 분석기로 측정한다. 꼬임 교점을 확인하여 오퍼레이터로 표시한다. 총 섬유 길이의 1270mm가 분석될 때까지 이러한 절차를 지속하여 섬유 길이 및 꼬임 교점을 표시한다. 1밀리미터당 꼬임 교점의 수는 표시된 꼬임 교점의 전체 수를 총 섬유 길이로 나눔으로써 상기 데이터로부터 계산된다.
권축 인자를 측정하기 위한 절차
하기 방법은 섬유 권축 지수를 측정하기 위해 사용될 수 있다.
건조 섬유를 현미경 슬라이드에 놓는다. 커버 슬립을 섬유위에 놓고 테두리를 접착시킨다. 실제 길이(LA) 및 최대 확장 길이(LR)(섬유를 둘러싸는 직사각형의 가장 긴 측면의 길이와 동일)는 소프트웨어 제어 현미경, 비디오 카메라, 비디오 모니터 및 컴퓨터를 포함하는 상 분석기를 사용하여 측정한다. 사용된 소프트웨어는 상기의 꼬임 계수 상 분석 방법에서 기술된 것과 동일한 것이다.
LA 및 LR이 수득되면, 권축 인자를 상기 수학식 (1)에 따라 계산한다. 각 시편에 대한 섬유의 권축 인자를 250개 이상의 개별적 섬유에 대해 계산하고 평균화하여 시편에 대한 평균 권축 인자를 결정한다. 0.25mm 미만의 LA를 갖는 섬유는 계산으로부터 배제시켰다.
악취 화합물을 측정하기 위한 절차
하기 절차는 가교결합된 섬유중 악취가 나는 화합물의 양을 결정하기 위해 사용될 수 있다.
재료의 약 1g 내지 약 2g의 시편을 40㎖의 물에 현탁시키고 균질화한다. 수성상을 따라부어 제거하고, 이 동안 유리 막대로 고체를 눌러준다. 수성상을 pH 4 내지 4.3으로 조정하고, 3 내지 4㎖의 펜탄으로 또는 마이크로 액체/액체 추출기를 사용하여 추출한다.
주입기/트랩(trap), PID/스니프-포트(sniff-port) 및 질량 분광계가 구비된 PE 3920 기체 크로마토그래피로 분석한다. 레스텍스(Restex) Rtx-1 메틸 실리콘 칼럼(길이 60m, 직경 0.32mm, 필름 1㎛)이 분석에 사용된다. 온도는 하기의 계획으로 진행된다: 50℃에서 4분 동안 등온, 1분당 8℃에서 280℃, 16분 동안 등온.
이제 두격의 크로마토그램이 수득되고, 페놀류의 수준 및 당 분해의 마커가 측정될 수 있다.
가교결합된 섬유의 악취를 측정하기 위한 절차
감독관(바람직하게는 후각 전문가)은 적절한 양의 각각의 시편을 6온스의 릴리(Lily) 페이퍼 컵에 넣고, 각 컵 위에 뚜껑을 고정시키고, 컵을 표시하여 샘플을 제조한다. 감독관이 시편을 평가할 준비가 되면, 뚜껑을 제거한다. 10cc의 차가운 수돗물을 첨가한 후, 컵위에 뚜껑을 다시 덮는다. 시편을 평가하기 전에 2분 이상 15분 이하의 기간이 소요된다. 샘플에 대한 각각 세 개씩의 컵 세트에 있어서, 토론자는 먼저 확인된 표준물로부터 뚜껑을 제거하고 이의 냄새를 맡는다. 뚜껑을 다시 컵위에 올려놓아야 한다. 그런 다음 각각의 남은 샘플에 대해 이 절차를 수행한다. 토론자는 샘플을 확인하고, 평가지에 이의 코드를 표시하고, 이의 전체 냄새를 가장 잘 설명하는 등급을 대조하여 기록한다. 평가는 전문일들에 의해서만 이루어져야 한다.
광택도를 측정하기 위한 절차
하기 절차는 광택도의 수준을 측정하기 위해 사용될 수 있다: 표준 테크니다인(Technidyne) TB-1 광택도 계측기가 사용된다. 4인치×4인치 공기 적층 패드는 산업 표준 방법을 사용하여 형성되어야 한다. 광택도는 시편 중앙의 상면위에서 측정한다.
pH를 측정하기 위한 절차
하기 절차는 최종 섬유 pH를 측정하기 위해 사용될 수 있다: 1g의 가교결합된 섬유를 100㎖의 물에 첨가한다. 시편을 60분 동안 교반하고 pH를 기록한다.
하기 실시예는 본 발명의 실행을 예시하는 것으로 이를 제한하려는 것은 아니다.
실시예 I
악취가 감소된, 개별화되어 가교결합된 섬유는, 가교결합제로서 시트르산을 사용하고, 악취를 감소시키고 광택도를 개선시키기 위해 수산화나트륨 및 과산화수소를 사용하여 건식 가교결합 공정에 의해 제조된다. 악취가 감소된, 시트르산 가교결합된 섬유를 제조하기 위해 사용된 절차는 다음과 같다:
1. 각각의 시편의 경우, 1735g의 건조된 남부 연질목재 크래프트(SSK) 펄프를 시이트 형태로 제공한다. 섬유는 약 7%(93%의 점조도에 해당함)의 수분 함량을 갖는다.
2. 펄프 시이트를 8%의 시트르산 및 1%의 차아인산나트륨과 접촉시킨다. pH를 수산화나트륨에 의해 2.5로 조정한다. 생성된 펄프시이트 및 화학물질의 점조도는 60%이다.
3. 그 다음으로, 섬유를 플레이트가 간격을 두고 고정되어 있는 스프라우트-왈드론 (Sprout-Waldron) 12" 원판 정련기(모델 번호 105-A)를 사용하여 섬유를 탈섬유화시키고, 이로써 섬유의 손상을 최소화하면서 실질적으로 개별화된 섬유가 수득된다. 개별화된 섬유가 정련기로부터 배출될 때, 섬유에 꼬임 및 권축을 부여하기 위해 두 개의 수직 튜브에서 이들을 뜨거운 공기로 발화 건조시킨다. 섬유는 상기 튜브로부터 배출될 때 약 10%의 수분을 함유하고, 경화될 준비가 완료된다. 발화 건조 튜브로부터 배출될 때 섬유의 수분 함량이 약 10%를 초과할 경우, 수분 함량이 약 10%가 될 때까지 섬유를 주위 온도로 건조시킨다.
4. 거의 건조된 섬유를 트레이에 놓고, 실행시 첨가된 시트르산의 양, 섬유의 건조도 등에 따라 일정 기간 동안 일정 온도에서 공기 통과되는 건조 오븐내에서 경화시킨다. 이 실시예에서, 시편을 약 5분동안 약 330℃의 온도에서 경화시켰다. 가교결합은 오븐내에서 이 기간 동안 완료되었다.
5. 그런 다음, 개별화되어 가교결합된 섬유를 0.25%의 수산화나트륨 및 0.13%의 과산화수소가 함유된 수용액과 접촉시키고, 잘 혼합한다. 생성된 섬유는 10%의 수분을 함유한다.
6. 악취는 0이고, 최종 pH는 6.0이며, 생성된 광택도는 84이다. 이 물질은 당 분해 마커(5-7x) 및 무수시트르산(2-3x)의 농도가 감소하였다.
생성된 개별화되어 가교결합된 셀룰로즈 섬유는 37.6의 WRV를 갖고, 섬유내의 가교결합의 형태로 섬유와 반응되고, 건조 섬유 중량을 기준으로 계산된 3.5%의 시트르산을 함유하였다. 최종 악취는 0이고, 생성된 광택도는 84이며, 최종 pH는 6.2였다.
중요하게, 생성된 개별화되어 가교결합된 섬유는 종래의 가교결합되지 않은 섬유 및 이미 공지된 가교결합된 섬유에 비해 악취가 감소되고, 광택도가 보다 증가하며, 습윤에 대한 반응성이 개선되고, 사람의 피부 가까이 안전하게 사용할 수 있다.
실시예 II
악취가 감소된 개별화되어 가교결합된 섬유는 가교결합제로서 시트르산을 사용하고, 악취를 감소시키고 광택도를 개선시키기 위해 수산화나트륨 및 과산화수소를 사용하여 건식 가교결합 공정에 의해 제조된다. 악취가 감소된, 시트르산 가교결합된 섬유를 제조하기 위해 사용된 절차는 다음과 같다:
1. 각각의 시편의 경우, 1735g의 건조된 남부 연질목재 크래프트(SSK) 펄프를 시이트 형태로 제공한다. 섬유는 약 7%(93%의 점조도에 해당함)의 수분 함량을 갖는다.
2. 펄프 시이트를 8%의 시트르산 및 1%의 차아인산나트륨과 접촉시킨다. pH를 수산화나트륨에 의해 2.5로 조정한다. 생성된 펄프시이트 및 화학물질의 점조도는 60%이다.
3. 그 다음으로, 플레이트가 간격을 두고 고정되어 있는 스프라우트-왈드론 (Sprout-Waldron) 12" 원판 정련기(모델 번호 105-A)를 사용하여 섬유를 탈섬유화시키고, 이로써 섬유의 손상을 최소화하면서 실질적으로 개별화된 섬유가 수득된다. 개별화된 섬유가 정련기로부터 배출될 때, 섬유에 꼬임 및 권축을 부여하기 위해 두 개의 수직 튜브에서 이들을 뜨거운 공기로 발화 건조시킨다. 섬유는 상기 튜브로부터 배출될 때 약 10%의 수분을 함유하고, 경화될 준비가 완료된다. 발화 건조 튜브로부터 배출될 때 섬유의 수분 함량이 약 10%를 초과할 경우, 수분 함량이 약 10%가 될 때까지 섬유를 주위 온도로 건조시킨다.
4. 거의 건조된 섬유를 트레이에 놓고, 실행시 첨가된 시트르산의 양, 섬유의 건조도 등에 따라 일정 기간 동안 일정 온도에서 공기 통과되는 건조 오븐내에서 경화시킨다. 이 실시예에서, 시편을 약 5분동안 약 330℃의 온도에서 경화시켰다. 가교결합은 오븐내에서 이 기간 동안 완료되었다.
5. 그런 다음, 개별화되어 가교결합된 섬유를 0.09%의 수산화나트륨 및 0.02%의 과산화수소가 함유된 수용액과 접촉시킨다. 생성된 섬유는 10%의 수분을 함유한다.
생성된 개별화되어 가교결합된 셀룰로즈 섬유는 37.6의 WRV를 갖고, 섬유내의 가교결합의 형태로 섬유와 반응되고, 건조 섬유 중량을 기준으로 계산된 3.5%의 시트르산을 함유하였다. 최종 악취는 0이고, 생성된 광택도는 84이며, 최종 pH는 6.2였다.
중요하게, 생성된 개별화되어 가교결합된 섬유는 종래의 가교결합되지 않은 섬유 및 이미 공지된 가교결합된 섬유에 비해 악취가 감소되고, 광택도가 보다 증가하며, 습윤에 대한 반응성이 개선되고, 사람의 피부 가까이 안전하게 사용할 수 있다.
실시예 III
악취가 감소된 개별화되어 가교결합된 섬유는 가교결합제로서 시트르산을 사용하고, 악취를 감소시키고 광택도를 개선시키기 위해 수산화나트륨 및 과산화수소를 사용하여 건식 가교결합 공정에 의해 제조된다. 악취가 감소된, 시트르산 가교결합된 섬유를 제조하기 위해 사용된 절차는 다음과 같다:
1. 각각의 시편의 경우, 1735g의 건조된 남부 연질목재 크래프트(SSK) 펄프를 시이트 형태로 제공한다. 섬유는 약 7%(93%의 점조도에 해당함)의 수분 함량을 갖는다.
2. 펄프 시이트를 8%의 시트르산 및 1%의 차아인산나트륨과 접촉시킨다. pH를 수산화나트륨에 의해 2.5로 조정한다. 생성된 펄프시이트 및 화학물질의 점조도는 60%이다.
3. 그 다음으로, 플레이트가 간격을 두고 고정되어 있는 스프라우트-왈드론 (Sprout-Waldron) 12" 원판 정련기(모델 번호 105-A)를 사용하여 섬유를 탈섬유화시키고, 이로써 섬유의 손상을 최소화하면서 실질적으로 개별화된 섬유가 수득된다. 개별화된 섬유가 정련기로부터 배출될 때, 섬유에 꼬임 및 권축을 부여하기 위해 두 개의 수직 튜브에서 이들을 뜨거운 공기로 발화 건조시킨다. 섬유는 상기 튜브로부터 배출될 때 약 10%의 수분을 함유하고, 경화될 준비가 완료된다. 발화 건조 튜브로부터 배출될 때 섬유의 수분 함량이 약 10%를 초과할 경우, 수분 함량이 약 10%가 될 때까지 섬유를 주위 온도로 건조시킨다.
4. 거의 건조된 섬유를 트레이에 놓고, 실행시 첨가된 시트르산의 양, 섬유의 건조도 등에 따라 일정 기간 동안 일정 온도에서 공기 통과되는 건조 오븐내에서 경화시킨다. 이 실시예에서, 시편을 약 5분동안 약 330℃의 온도에서 경화시켰다. 가교결합은 오븐내에서 이 기간 동안 완료되었다.
5. 그런 다음, 개별화되어 가교결합된 섬유를 0.16%의 수산화나트륨 및 0.1%의 과산화수소가 함유된 수용액과 접촉시킨다. 생성된 섬유는 10%의 수분을 함유한다.
생성된 개별화되어 가교결합된 셀룰로즈 섬유는 37.6의 WRV를 갖고, 섬유내의 가교결합의 형태로 섬유와 반응된 3.5%의 시트르산을 함유하였다. 최종 악취는 0이고, 생성된 광택도는 82이며, 최종 pH는 6.4였다.
중요하게, 생성된 개별화되어 가교결합된 섬유는 종래의 가교결합되지 않은 섬유 및 이미 공지된 가교결합된 섬유에 비해 악취가 감소되고, 광택도가 보다 증가하며, 습윤에 대한 반응성이 개선되고, 사람의 피부 가까이 안전하게 사용할 수 있다.

Claims (25)

  1. a. 셀룰로즈 섬유를 제공하는 단계;
    b. (i) 올레핀형으로 포화되거나 불포화되고, 1분자당 3개 이상의 카복실 기를 갖는 지방족 및 지환족 C2-C9폴리카복실산; 및
    (ii) 1 분자당 두 개의 카복실 기를 갖고, 상기 카복실 기의 하나 또는 둘다에 대해 알파, 베타로 위치된 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 지방족 및 지환족 C2-C9폴리카복실산으로부터 선택된 것으로, 하나의 카복실 기가 2개 또는 3개의 탄소 원자에 의해 두 번째 카복실 기와 분리된 C2-C9폴리카복실산 가교결합제의 효과량을 함유하는 용액과 상기 섬유를 접촉시키는 단계;
    c. 상기 섬유를 개별적인 형태로 기계적으로 분리시키는 단계;
    d. 개별적인 형태로 상기 섬유가 존재하는 동안 상기 섬유를 건조시키고 상기 가교결합제와 상기 섬유를 반응시켜 가교결합을 형성시키므로써 섬유내의 가교결합을 형성시키는 단계; 및
    e. 상기 가교결합된 섬유를 알칼리 용액과 접촉시킴으로써 가교결합된 섬유의 pH를 5 이상으로 상승시키는 단계를 포함하는,
    악취가 감소되고, 개별화되고, 폴리카복실산 가교결합된 셀룰로즈 섬유의 제조 공정.
  2. 제 1 항에 있어서,
    가교결합된 섬유의 pH를 5이상으로 상승시키는 단계 (e)가 상기 가교결합된 섬유를 산화표백제와 접촉시키는 것을 추가로 포함하는 공정.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 알칼리 용액의 pH가 9를 넘는 공정.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 알칼리 용액이 수성 매질, 및 수산화나트륨, 차아염소산나트륨, 이황화나트륨, 수산화암모늄 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 알칼리 화합물을 포함하는 공정.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 알칼리 용액이 수성 매질 및 수산화나트륨을 포함하는 공정.
  6. 제 4 항에 있어서,
    산화표백제가 과산화수소, 과산화나트륨, 퍼아세트산, 이산화염소, 차아염소산나트륨, 염화수소 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택되는 공정.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 산화표백제가 과산화수소인 공정.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 알칼리 용액이 수성 매질 및 수산화나트륨을 포함하는 공정.
  9. 제 2 항에 있어서,
    단계 (a)의 상기 셀룰로즈 섬유가 표백된 것인 공정.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 가교결합제가 시트르산, 1,2,3,4-부탄 테트라카복실산 및 1,2,3-프로판 트리카복실산으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 공정.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 가교결합제가 시트르산인 공정.
  12. 제 10 항에 있어서,
    셀룰로즈 섬유의 건조 섬유 중량을 기준으로 1.0중량% 내지 10.0중량%의 가교결합제를 상기 섬유와 반응시켜 상기 섬유내의 가교결합을 형성하는 공정.
  13. 제 12 항에 있어서,
    셀룰로즈 섬유의 건조 섬유 중량을 기준으로 3.0중량% 내지 8.0중량%의 가교결합제를 상기 섬유와 반응시켜 상기 섬유내의 가교결합을 형성하는 공정.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 가교결합제를 알칼리 금속 차아인산염, 알칼리 금속 아인산염, 알칼리 금속 폴리인산염, 알칼리 금속 인산염 및 알칼리 금속 황산염으로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 촉매의 존재하에 상기 섬유와 반응시켜, 섬유내의 가교결합을 형성하는 공정.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 촉매가 알칼리 금속 차아인산염인 공정.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 가교결합제가 시트르산인 공정.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 섬유의 물 함량이 25 내지 60인 공정.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 섬유의 물 함량이 30 내지 약 45인 공정.
  19. 제 2 항에 있어서,
    상기 가교결합제가 옥시디숙신산, 하기 화학식 1의 타르트레이트 모노숙신산, 및 하기 화학식 2의 타르트레이트 디숙신산으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 공정:
    화학식 1
    화학식 2
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 가교결합제가 옥시디숙신산인 공정.
  21. 제 2 항에 있어서,
    단계 (e)에서 상기 알칼리 용액과 접촉된 후 가교결합된 섬유의 pH가 5.5 내지 6.5인 공정.
  22. 제 1 항의 공정에 의해 제조된 제품.
  23. 제 8 항의 공정에 의해 제조된 제품.
  24. 제 11 항의 공정에 의해 제조된 제품.
  25. 제 16 항의 공정에 의해 제조된 제품.
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