KR20010103728A

KR20010103728A - 카르복시알킬 셀룰로스용 크라프트 목재 섬유

Info

Publication number: KR20010103728A
Application number: KR1020017008344A
Authority: KR
Inventors: 쉥-신 후; 통 선; 신 닝
Original assignee: 로날드 디. 맥크레이; 킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
Priority date: 1998-12-30
Filing date: 1999-12-29
Publication date: 2001-11-23
Also published as: AU2400900A; JP2002533587A; CN1332818A; ID29358A; TR200101898T2; BR9916644A; WO2000039390A1; EP1144756A1; AU755173B2

Abstract

본 발명은 알파-셀룰로스 함량이 97%를 초과하고 점도가 40 센티포이즈를 초과하는 크라프트 목재 섬유를 생산하는 방법을 개시하고 있다. 방법은 활엽수 칩을 물로 전가수분해하는 단계, 크라프트 증해하는 단계, 표백 및 가성처리하는 단계를 수반한다. 생성된 펄프는 개선된 특성, 특히 높은 "하중하 흡수도"를 갖는 카르복시메틸 셀룰로스 고흡수제로 전환될 수 있다.

Description

카르복시알킬 셀룰로스용 크라프트 목재 섬유 {Kraft Wood Fibers for Carboxyalkyl Cellulose}

1회용 개인 흡수 관리 제품에 있어서 고흡수제로 통상적으로 공지된 흡수 물질의 사용이 공지되어 있다. 이러한 흡수 물질은 전체 부피를 감소시키면서 제품의 흡수능을 증가시키기 위해 기저귀, 훈련 팬츠, 성인 요실금 제품, 여성 관리 제품 등과 같은 흡수 제품에 일반적으로 사용한다. 통상적으로 이러한 흡수 물질은 흡수 제품에서 목재 펄프 플러프의 매트릭스와 같은 섬유 매트릭스내에 존재한다. 목재 펄프 플러프 매트릭스는 플러프 1g 당 약 6 g의 액체를 흡수하는 능력을 갖는 것이 일반적이다. 상기에 기재된 흡수 물질은 수중에서 그들의 중량의 약 10 이상, 바람직하게는 약 20 이상, 흔히 100배 이하의 흡수능을 갖는다. 개인 관리 제품에 이러한 흡수 물질을 혼입함으로써 상기 제품의 흡수능을 증가시키면서 전체 부피를 감소시킬 수 있다는 것은 명백하다.

이러한 개인 관리 제품에 흡수 물질로서 사용하기 위한 다양한 물질이 기재되어 있다. 이러한 물질은 천연 소재 물질, 예를 들어 아가, 펙틴, 검, 카르복시알킬 전분, 카르복시메틸 셀룰로스를 포함한 카르복시알킬 셀룰로스 등, 및 합성 물질, 예를 들어 폴리아크릴레이트, 폴리아크릴아미드, 가수분해된 폴리아크릴로니트릴 등을 포함한다. 개인 관리 제품에 천연 소재의 흡수 물질을 사용하는 것은공지되어 있지만, 이러한 제품은 널리 사용되지 못했다. 이같이 잘 사용되지 못한 이유는 적어도 부분적으로는 폴리아크릴레이트와 같은 합성 흡수 물질에 비해 열등한 흡수 특성을 갖기 때문이다. 특히, 많은 천연 소재의 물질은 액체로 팽윤될 때 연질의 젤라틴성 덩어리를 형성하는 경향이 있다. 흡수 제품에 사용되는 경우, 이러한 연질의 젤라틴 덩어리는 흡수 물질이 혼입되는 섬유 매트릭스 내에서 액체의 운반을 방해하는 경향이 있다. 이러한 현상은 겔-블로킹으로 공지되어 있다. 일단 겔-블로킹이 발생하면, 액체의 계속적인 침입이 제품에 의해 효율적으로 흡수될 수 없어서, 제품이 새는 경향이 있다. 또한, 많은 천연 소재의 물질은 특히 외부 압력을 받는 경우에 열등한 흡수 특성을 보인다. 이와는 대조적으로, 합성 흡수 물질은 일반적으로 단단하고 비젤라틴성 특성을 유지하면서 다량의 액체를 흡수할 수 있다. 따라서, 겔-블로킹 가능성을 최소화하면서 합성 흡수 물질을 흡수 제품에 혼입할 수 있다.

카르복시알킬 폴리사카라이드 및 카르복시알킬 셀룰로스 물질은 당업계에 공지되어 있다. 유감스럽게도, 공지된 많은 폴리사카라이드 및 셀룰로스 물질은 다수의 합성 고흡수성 물질에 필적할 만한 흡수 특성을 갖지 못한다.

<발명의 요약>

본 발명은 알파-셀룰로스 함량이 97%를 초과하고 점도 (0.5% CED 방법에 의해 수성 펄프에서 측정)가 40 센티포이즈를 초과하는 크라프트 목재 섬유를 생산하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 활엽수 칩을 물로 전가수분해하는 단계, 목재 칩을 크라프트 증해하는 단계, 섬유를 표백 및 가성 처리하는 단계를 수반한다.생성된 펄프는 개선된 특성, 특히 하중하 흡수도 (Absorbency Under Load)가 약 20 이상, 보다 구체적으로 20 내지 약 25로 높은, 카르복시알킬 폴리사카라이드, 바람직하게는 카르복시알킬 셀룰로스, 및 가장 바람직하게는 카르복시메틸 셀룰로스 고흡수제로 전환될 수 있다.

<도면의 간단한 설명>

도 1은 흡수 물질의 하중하 흡수도 값을 측정하기 위한 장치를 예시한다.

한 양태에서, 본 발명은 알파-셀룰로스 함량이 97%를 초과하고 점도 (펄프 및 제지 산업 기술 협회 (TAPPI) 시험법 T230 om-89에 따른 0.5% CED 방법에 의해 수성 펄프에서 측정)가 30 센티포이즈 이상, 보다 구체적으로 40 센티포이즈 이상인 크라프트 목재 섬유를 생산하는 방법을 개시하고 있다. 또다른 양태에서 목재 펄프는 약 42 센티포이즈를 초과하는 점도를 갖는다. 바람직하게는, 목재 펄프는 활엽수를 포함한다.

본 발명의 목재 펄프를 위한 주성분은 오크, 유칼립투스, 포플러, 너도밤나무 및 아스펜과 같은 활엽수이지만, 다양한 셀룰로스 섬유가 본 발명의 공정에 포함될 수 있다. 셀룰로스 섬유를 예를 들면 목재 펄프 섬유와 같은 목재 및 목재 산물; 목화, 벼 및 아프리카 수염새와 같은 짚 및 풀, 버개스와 같은 줄기 및 갈대, 대나무, 황마, 아마, 양마, 대마초, 아마포 및 모시와 같은 인피 섬유를 갖는 줄기 및 마닐라삼 및 사이잘삼과 같은 잎 섬유로부터의 비-목재 제지 섬유가 포함되나 이에 한정되지는 않는다. 하나 이상의 셀룰로스 섬유의 혼합물을 사용하는것도 가능하다. 바람직하게는, 사용되는 셀룰로스 섬유는 목재원이다. 적합한 목재원은 소나무, 가문비 나무 및 전나무와 같은 침엽수, 및 오크, 유칼립투스, 포플러, 너도밤나무 및 아스펜과 같은 활엽수를 포함한다.

본원에서 사용된 "섬유" 또는 "섬유질"은 주요 치수가 10 mm 미만, 바람직하게는 5mm 미만, 종종 약 0.1 mm 내지 3 mm인 입상 물질을 말하며, 여기서 입상 물질의 길이 대 직경비 (총횡비)는 약 10을 초과한다. 반면, "비섬유" 또는 "비섬유질" 물질은 입상 물질의 길이 대 직경비가 약 10 이하의 입상 물질을 말한다.

본원에 사용되는 셀룰로스 섬유는 습윤성인 것이 통상적으로 요구된다. 본원에서 사용된 용어 "습윤성"은 90°미만의 공기 접촉각에 있는 물을 나타내는 섬유 또는 물질을 언급한다. 적합하게는, 본 발명에 유용한 셀룰로스 섬유는 약 10°내지 약 50°, 보다 적합하게는 약 20° 내지 30°의 공기 접촉각 내에 물을 나타낸다. 적합하게는 습윤성 섬유는 약 0℃ 내지 약 100℃ 미만의 온도, 및 통상적으로 실온 조건, 예를 들어 약 23℃ 내지 28℃에서 90°미만의 공기 접촉각 내에 물을 나타내는 섬유를 언급한다.

적합한 셀룰로스 섬유는 천연적으로 습윤성인 것이다. 그러나, 본래 비습윤성인 섬유도 사용될 수 있다. 섬유 표면을 보다 더, 또는 보다 덜 습윤성이게 만드는 적합한 방법에 의해 섬유 표면을 처리할 수 있다. 표면 처리된 섬유를 사용하는 경우, 표면 처리는 비퇴색성인 것이 바람직하다. 즉, 표면 처리가 1차 액체 침입 또는 접촉에 의해 씻겨지지 않는 것이 바람직하다. 본원의 목적상, 각 측정 사이에 건조시키면서 3회 연속적인 접촉각 측정시에 대부분의 섬유가 90°미만의공기 중 물의 접촉을 나타낼 때 일반적으로 비습윤성 섬유 상에 표면 처리가 비퇴색성인 것으로 간주된다. 즉, 동일한 섬유가 별도의 3회 접촉각 측정시 3회 모두에서 접촉각의 측정값이 90°미만의 공기 중 물의 접촉각을 나타내는 경우, 섬유상의 표면 처리를 비퇴색성이라고 간주한다. 표면 처리가 퇴색성인 경우, 표면 처리는 1차 접촉각 측정시 섬유로부터 씻겨지는 경향이 있어, 이에 따라 기저 섬유의 비습윤성 표면을 노출시키고, 90°를 초과하는 후속 접촉각 측정값을 나타낼 것이다. 유리한 습윤제에는 폴리에틸렌 글리콜과 같은 폴리알킬렌 글리콜이 포함된다. 습윤제는 유리하게는 처리된 섬유, 물질 또는 흡수 구조체의 전체 중량의 약 5 중량% 미만, 적합하게는 3 중량% 미만, 보다 적합하게는 2 중량% 미만을 포함하는 양으로 사용된다.

본 발명에서,셀룰로스 섬유가 이미 펄프로 리파인된 형태로 사용되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 각 셀룰로스 섬유가 펄프 시트와 같은 응집된 형태일 수 있지만, 셀룰로스 섬유는 실질적으로 각각의 셀룰로스 섬유의 형태일 것이다. 본 발명의 제조 방법은 통상 천연의 목재 칩 등과 같은 형태인 셀룰로스 섬유를 통상적으로 처리하는 공지된 증기 폭발 공정과 비교된다. 따라서, 본 발명의 제조 방법은 고수율의 펄프 제조 또는 쓰레기 재활용 공정에 통상적으로 사용되는 공지된 증기 폭발 공정에 비해 후 펄프화 공정의 셀룰로스 섬유 개질 공정이다.

본 발명의 방법의 출발 물질은 일반적인 목재 칩이 통상적일 것이며, 그 안에서 섬유는 제지에 적합한 길이를 갖는다. 또한, 대패밥도 사용될 수 있으나, 톱밥은 섬유가 부분적으로 절단되는 전체 완성지료의 작은 부분을 제외하고는 바람직하지 않다. 또한, 공지된 바와 같이 칩은 나무껍질 및 이물질이 없는 것이 적합하다.

본 발명의 목적에는 거친 칩을 피하는 것이 바람직하다. 거친 칩의 한가지 문제점은 증해가 불완전하다는 것이다. 찢어진 또는 얇은 칩을 사용하는 것이 최선이다.

본 발명의 방법은 전가수분해 단계, 크라프트 증해 단계, 표백 단계 및 가성 처리 단계의 4가지 기본 단계로 활엽수 섬유 또는 칩의 처리를 수반한다. 이 처리는 알파-셀룰로스 함량이 97%를 초과하고 점도 (0.5% CED 방법에 의해 측정시)가 30 센티포이즈 이상인 크라프트 목재 펄프를 제조한다. 알파-셀룰로스는 목재 및 종이 펄프의 주요 성분이다. 알파-셀룰로스는 진한 수산화나트륨 용액에 불용성인 셀룰로스의 일부이다. 펄프의 알파 함량을 측정하는 방법은 TAPPI 방법 T203 및 ASTM D-588-42에 상술되어 있다. 활엽수의 종래의 처리 방법은 고함량의 알파-셀룰로스 크라프트 펄프를 제공하지만 이 펄프의 점도는 통상 약 20 센티포이즈 미만으로 매우 낮다.

전가수분해 단계

셀룰로스의 분해량을 최소화하면서 리그노셀룰로스 물질로부터 헤미셀룰로스가 제거되는 양을 증가시키는 공정이 이용될 수 있는 본 발명의 방법에서 제1 단계는 가수분해 단계이다. 용액/목재 비율 4/1의 수중 목재 칩을 M/K 증해관 내에 170℃로 60분간 및 20분간 가열하였다. 가수분해 공정이 완료된 후 증해관으로부터 가수분해 용액을 배수하였다.

본 발명의 방법에 사용된 특정 가수분해는 목재의 종류 및 헤미셀룰로스 제거 정도에 따라 결정된다. 가수분해는 최종 고함량의 알파-셀룰로스의 점도에 큰 영향을 준다. 바람직한 가수분해도를 달성하기 위해서 조절 수단으로서 H 인자를 사용하였다. H 인자의 정의는 통상의 펄프화 문헌 [예, Pulping Processes written by Rydholm, published by Interscience Publishers, 1965]에서 찾아볼 수 있다. 기본적으로, H 인자는 온도 및 시간 변수를 증해의 정도를 나타내는 단일 변수로 조합하는 크라프트 증해에 사용하는 변수이다. 가수 분해 공정에서, H 인자는 가수분해 정도를 나타내는 데 사용된다. 본 발명에서, 약 80%의 상응하는 최소의 칩 수율로 약 300 내지 약 1000, 보다 구체적으로 약 500 내지 약 800, 보다 더 구체적으로 약 600 내지 약 700의 범위의 H 인자를 얻도록 가수 분해 온도 및 시간을 조정하여야 한다. 본 발명에 바람직한 칩 수율은 90%이다. 수율은 초기 칩 중량 (오븐 건조 기준)에 대한 생성된 칩 중량 (오븐 건조 기준)의 비율로서 정의한다.

크라프트 증해 단계

증해 단계에서, 가수분해된 칩을 M/K 증해관에서 용액/목재 비율 4/1로 170℃에서 35 내지 60분간 가열된 수산화나트륨 및 아황산나트륨의 증해 용액 중에서 증해하였다. 증해액은 15% 유효 알칼리 및 25% 아황산도 (sulfidity)를 포함하였다. 유효 알칼리 및 아황산도의 정의 및 계산법은 통상의 펄프화 문헌 [Pulping Processes written by Rydholm, published by Interscience Publishers, 1965]에서 찾아볼 수 있다. 본 발명에서 유효 알칼리는 10 내지 20% 범위이고, 아황산도는15 내지 40% 범위이다. H 인자는 증해도를 나타내는 데 사용된다. 바람직한 펄프를 얻는 데 사용되는 H 인자는 유효 알칼리 및 아황산도에 따라 결정된다. 본 발명에서, 유효 알칼리, 아황산도 및 H 인자는 바람직한 최종 제품을 달성하기 위해서 최소 카파값 (Kappa number) 5의 표백되지 않은 펄프를 얻도록 조정하여야 한다. 카파값은 리그닌 제거 정도를 나타내는 데 사용된다. 카파값은 TAPPI 시험 방법 T236 cm-85에 따라 측정하였다.

표백 단계

다음 단계에서, 표백되지 않은 섬유는 선택된 화학 반응물의 조합을 사용하여 일련의 단계에서 잔류 리그닌을 제거하는 표백 공정을 거쳤다. 선행 기술에서, 여러가지 조합의 화학 처리가 제안 되었다. 또한, 각 처리 단계는 거의 무한히 많은 조합 및 변경으로 재배열되었다. 따라서, 여러가지 표백 공정의 설명을 간편화하기 위해서, 조합에서 사용되는 특정 화학 반응물 및 공정 단계의 순서를 기재하는 문자 코드 사용이 통상적으로 이용된다. 적합한 경우, 이하에서 사용될 문자코드는 다음과 같다.

C = 염소화 산성 매질에서 염소 원소와의 반응

E = 알칼리 추출 NaOH로 반응 생성물의 용해

E(O) = 산화 알칼리 NaOH 및 산소로 반응 생성물의 용해

D = 이산화 염소 산성 매질에서 이산화염소 원소와 반응

P = 과산화물 알칼리 매질에서 과산화물과 반응

O = 산소 알칼리 매질에서 산소 원소와 반응

Z = 오존 오존과 반응

C/D 염소 및 이산화염소의 혼합물

H = 차아염소산염 알칼리 용액 중에서 차아염소산염과 반응

본 발명에서 D-E-D, C/D-E-D와 같은 여러가지 조합을, 잔류 리그닌을 제거하고 펄프 명도를 약 70% 이상, 바람직하게는 85% 이상으로 상승시키는 데 사용할 수 있으나, C (염소화) 및 H (차아염소산염)는 섬유를 분해하고 낮은 점도를 제공하기 때문에 사용하지 않을 것이다.

가성 물질을 사용한 추출 단계

다음 단계는 표백된 섬유 내의 잔류 헤미셀룰로스를 추가로 제거하는 가성 추출이다. 가성 물질 추출 조건은 15 내지 65℃에서 10 내지 100분간 6 내지 12%의 가성 수산화나트륨 용액 중에서 표백된 섬유를 처리하는 것이다. 구체적인 조건은 25℃에서 60분간 7.5% 가성 용액 중에서 표백된 섬유를 처리하여 97% 초과의 알파-셀룰로스 함량을 얻는 것이다.

이어서, 본원에서 기재된 바와 같이 제조된, 처리된 목재 펄프를 당업계에 잘 공지되어 있는 방법에 의해 카르복시알킬 폴리사카라이드, 바람직하게는 카르복시알킬 셀룰로스, 가장 바람직하게는 카르복시메틸 셀룰로스 (CMC) 고흡수제로 전환시킬 수 있다. 바람직한 전환 방법은 본원의 참고 문헌이고, 본 발명의 양수인에게 양도된 미국 특허 제 5,247,072 (Ning 등)에 기재되어 있다. 바람직하게는, 생성되는 카르복시알킬 폴리사카라이드, 카르복시알킬 셀룰로스 또는 카르복시메틸셀룰로스는 비교적 고분자량을 갖는다. 카르복시알킬 셀룰로스의 분자량은 2.0 중량%의 수용액 중에서의 점도로서 나타내는 것이 통상적으로 가장 편리하다. 바람직하게, 카르복시메틸 셀룰로스는 2.0 중량% 수용액 중에서의 점도 약 50 센티포이즈 내지 약 80,000 센티포이즈, 바람직하게는 약 2,000 센티포이즈 내지 약 80,000 센티포이즈, 가장 바람직하게는 약 20,000 센티포이즈 내지 약 80,000 센티포이즈를 갖는다.

카르복시알킬 셀룰로스는 약 5.0 내지 약 11.0, 유리하게는 약 6.0 내지 약 10.0, 바람직하게는 약 6.5 내지 약 9 범위 내의 pH를 갖는 것이 적합하다. 통상적으로, 카르복시알킬 셀룰로스는 통상적으로 중성 특성이 요구된다.

카르복시알킬 셀룰로스는 하중하 흡수도 (AUL)가 g 당 약 17 g 이상, 유리하게는 약 20 g 이상, 가장 유리하게는 약 24 g 이상, 바람직하게는 약 27 g 이상이 요구된다.

다음 실시예는 본 발명의 비제한적인 예시를 제시한다. 모든 부, 퍼센트, 비율 등은 달리 명시하지 않는 한 중량으로 나타낸다.

실시예 1

테라스 베이 아스펜 (Terrace Bay Aspen) 목재 칩을 물과 물:목재 비율 4:1로 혼합하였다. 이 혼합물을 약 170℃의 온도까지 60분간 증해한 후 170℃에서 20분간 유지시켰다. 전가수분해 단계 종료시 액체를 배수하였다. 전가수분해된 아스펜 칩을 알칼리 용액 (14.5% 유효 알칼리, 25% 아황산도)과 용액:목재 칩 비율4:1로 혼합하였다. 이 혼합물을 약 170℃의 온도까지 60분간 증해한 후 170℃에서 35분간 유지시켰다. 크라프트 증해 단계의 종료시 액체를 배수하였다. 크라프트 증해되고, 전가수분해된 아스펜 섬유를 3단계의 표백 단계로 처리하였다. 목재 섬유를 0.94% 이산화염소 수용액 중에 10%로 희석하고, 57℃ (137℉)에서 60분간 유지시켰다. 이어서, 고온의 가성 추출 단계에서, 섬유를 1.5% 수산화나트륨 수용액 중에 10%로 희석하고 71℃ (160℉)에서 70분간 유지시켰다. 목재 섬유를 0.6% 이산화염소 수용액에 10%로 희석한 것을 제외하고는 이산화염소 단계를 반복하고 71℃ (160℉)에서 150분간 유지시켰다. 이어서, 가성 처리 (냉각 가성 추출)로, 섬유를 7.5% 농도의 수산화나트륨 수용액에서 10%로 희석하고 25℃ (77℉)에서 60분간 유지시켰다.

생성된 크라프트 펄프는 알파-셀룰로스 함량이 97.8%이고 점도가 42.9 센티포이즈였다.

실시예 2

실시예 2는 아스펜 대신에 혼합된 남부 활엽수 칩을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1에 기재된 바와 같이 제조하였다.

생성된 크라프트 펄프는 알파-셀룰로스 함량이 98.7%이고 점도가 40.5 센티포이즈였다.

비교예 A

비교예 A는 크라프트 목재 펄프 ("울트라니어 (Ultranier)"라는 상표로 ITT Rayonier로부터 입수가능)를 사용하였다. 이것은 소나무 목재 펄프로 생각된다.

비교예 B

비교예 B는 남부 침엽수 크라프트 펄프 (U.S.Alliance Corporation으로부터 "CR54 남부 침엽수 크라프트 펄프"로 명명되어 시판됨)를 사용하였다.

실시예 1 및 2 및 비교예 A 및 B의 전체 특성을 하기 표 1에 열거하였다. 표 1은 알파-셀룰로스 퍼센트, 수중 중합도 (DPw) 및 센티포이즈 점도 (TAPPI의 0.5% CED 방법에 의해 측정)를 포함한다.

목재 펄프 특성
실시예	목재 종류	알파-셀룰로스 (%)	DPw	점도
1	아스펜	97.8	3593	42.9
2	혼합된 남부 활엽수	98.7	3431	40.5
비교예 A	소나무 (추정)	98	1680	7
비교예 B	남부 소나무	87.6	2396	22

하중하 흡수도 (Absorbency Under Load)는 적용된 하중 또는 구속력하에서 흡수 물질이 액체 (증류수 중의 염화나트륨 0.9 중량% 용액)를 흡수하는 능력을 측정하는 시험이다.

도 1을 참고로 하여 AUL을 측정하기 위한 장치 및 방법을 기술할 것이다. 시험하는 동안의 위치에 있는 장치의 투시도를 나타낸다. 플랫폼 (3)을 올리거나 내리기 위한 조절가능한 노브 (7)을 갖는 실험용 잭 (1)을 나타낸다. 실험용 스탠드 (4)는 변형된 두께 계량기 프로브 (6)에 연결된 스프링 (5)를 지지하고, 이 두께 계량기 프로브는 실험용 스탠드에 의해 견고하게 지지되어 있는 계량기의 하우징 (7)을 통과한다. 고흡수 물질의 시험 시료를 포함하는 플라스틱 시료 컵 (8)은액체 투과성 바닥을 가지며, 흡수되는 염분 용액을 포함하는 페트리 디쉬 (9) 내에 놓여 있다. 분동 (10)은 고흡수 물질 시료 (도시하지 않음)의 위에 놓여 있는 스페이서 디스크 (도시하지 않음)의 위에 놓여 있다.

시료 컵은 내경 1 인치 및 외경 1.25 인치의 플라스틱 실린더로 구성된다. 150 마이크론 개구부를 갖는 100 메시 금속의 체를 플라스틱의 융점을 초과하도록 가열시키고 플라스틱 실린더를 고온의 스크린에 압착하여 플라스틱을 용융시켜 체를 플라스틱 실린더에 결합시킴으로써 실린더 끝에 부착시켜 시료 컵의 바닥을 제조한다.

염분 용액을 흡수하는 동안의 시료의 팽창을 측정하는 데 사용되는 변형되는 두께 계량기는 미투토요 디지마틱 인디케이터 (Mitutoyo Digimatic Indicator, IDC Series 543, Model 542-180) (일본 토쿄 108 미나토꾸, 시바 5-쪼메, 31-19 소재의 미투토요 코포레이션)로써 0 내지 0.5 인치 범위 및 정밀도 0.00005 인치를 갖는다. 미투토요 코포레이션으로부터 공급된 바와 같이, 두께 계량기는 계량기 하우징 내의 프로브에 부착된 스프링을 포함한다. 이 스프링을 제거하여 약 27 g의 하중을 갖는 자유 낙하 프로브를 제공한다. 또한, 계량기 하우징의 위에 위치한 프로브 위의 캡을 제거하여 프로브를 서스펜션 스프링 (5) (일리노이주 시카고 소재의 McMaster-Carr Supply Co., Item No. 964OK41)에 부착할 수 있으며, 이 서스펜션 스프링은 프로브의 하중을 약 1 g ±0.5 g이 되거나 감소시키는 역할을 한다. 서스펜션 스프링에 부착시키기 위해 프로브 위에 철사 고리를 접착시킨다. 또한, 프로브의 아래끝에 프로브가 시료 컵으로 삽입될 수 있도록 신장 바늘 (미투토요코포레이션, Part No. 131279)이 제공된다.

시험을 수행하기 위해서, 300 내지 600 마이크론 사이의 입자 크기로 체질된 흡수 물질 0.160 g의 시료를 시료 컵에 놓는다. 이어서, 시험하는 동안 시료가 어지럽혀지지 않도록 보호하는 기능을 하는, 시료 컵의 내경보다 약간 작은 4.4 g의 플라스틱 스페이서 디스크로 시료를 덮는다. 이어서, 100 g 분동을 스페이서 디스크 위에 놓아 인치 제곱 당 0.3 파운드의 하중을 적용시킨다. 시료 컵을 실험용 잭의 플랫폼 위의 페트리 디시에 놓고 프로브 끝에 접촉할 때까지 올린다. 계량기를 영점으로 맞춘다. 충분량의 염분 용액 (50 내지 100 밀리미터)을 페트리디쉬에 첨가하여 시험을 시작한다. 염분 용액을 흡수할 때 시료가 팽창함에 따라 분동이 상승되는 거리를 프로브로 측정하였다. 이 거리를 시료 컵 내부의 단면적으로 곱하여 흡수에 의한 시료의 팽창 부피를 측정한다. 염분 용액의 밀도 및 시료 중량으로 인수분해하여 흡수된 염분 용액의 양을 용이하게 계산한다. 60분 후에 흡수된 염분 용액의 중량이 흡수제 g 당 흡수된 염분 용액 g으로 나타낸 AUL 값이다. 필요한 경우, 변형된 두께 계량기의 기록값을 연속적으로 컴퓨터 (미투툐요 디지마틱 미니프로세서 DP-2DX)에 입력하여 계산하여 AUL 값을 얻을 수 있다. 또한, 크로스 체크로서, 시험 전 후에 시료 컵간의 중량 차이, 즉, 시료가 흡수한 용액양의 중량 차이를 측정함으로써 AUL을 측정할 수 있다.

실시예 1 및 2 및 비교예 A 및 B를 미국 특허 제 5,247,072호에 의해 교시된 바와 같이 카르복시메틸 셀룰로스 (CMC) 고흡수제로 전환시켰다. 보다 구체적으로, 셀룰로스 15 g (0.0943 몰)을 기계 교반기, 불활성 가스 유입구 및 온도 조절프로프가 장착된 반응 케틀 내에서 이소프로판올 400 ㎖ 중에 먼저 침지시켰다. 35 ㎖ 수용액 중에 용해된 NaOH 8.31 g (0.208 몰) 용액을 첨가하였다 (출발 셀룰로스가 약 30% 점조도를 갖는 젖은 펄프 형태인 경우, 물은 필요하지 않으며 NaOH 펠렛에 직접 첨가한다). 펄프 슬러리를 실온에서 30분간 (건조 NaOH 사용시 1시간) 교반하였다. 이어서, 클로로아세트산 (CAA) 8.9 g (0.0945 몰)을 첨가한 후 교반하면서 온도를 60℃로 상승시켰다. 반응을 60℃에서 3시간 동안 계속하였다. 슬러리를 여과한 후, 생성물을 메탄올과 물의 70:30 (부피비) 혼합 용매로 2회 (각 세척시 400 ㎖ 용액) 세척하였다. 1회 이상 세척시 세척액 중의 슬러리의 pH를 아세트산으로 7.4 가량으로 적정하였다. 최종적으로 CMC 섬유를 100% 메탄올로 1회 세척하여 50℃에서 건조하였다. 일반적으로, 통상 0.9의 치환도 (D.S.)로 건조 CMC 약 21 g을 얻는다.

CMC-SAP를 제조하기 위한 방법

이어서, CMC 섬유를 물에 용해시켜 2% 용액으로 만들고, 50℃에서 건조시켜 과립으로 분쇄하였다. 열경화 및 흡수도 시험을 위해 300 내지 600 마이크론 범위의 입자 크기를 회수하였다. 이 부분의 방법은 참고 문헌인 미국 특허 제 5,247,072에 따랐다. 생성된 고흡수제에 대해 상기 시험 방법에 기재된 바와 같이 하중하 흡수도를 측정하였다. AUL 결과는 경화시간의 함수로서 하기 표 2에 나타내었다.

AUL 결과 (g/g)
실시예	시간 (분)
	0	15	30	45	60	90	120
1	21.4	--	--	--	23	22.2	21.8
2	22.7	22.2	21.2	21.8	21.5	21.6	20.8
비교예 A	16.5	--	19.4	19.5	19.6	19.4	19.8
비교예 B	12	13.2	13.4	13.7	13.3	13.4	13.5
-- 시험하지 않음

예시를 위한 목적으로 제공된 상기의 기재 및 실시예는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석해서는 안되며, 다음의 청구 범위 및 그의 모든 등가물에 의해 정의된다.

Claims

(a) 활엽수 칩을 물로 전가수분해하는 단계, (b) 전가수분해된 목재 칩을 크라프트 증해하여 활엽수 칩을 섬유로 리듀스 (reduce)하는 단계, (c) 냉각된 섬유를 표백하는 단계, (d) 표백된 섬유를 가성 물질로 처리하여 처리된 섬유 펄프를 형성하는 단계 및 (e) 처리된 섬유 펄프를 개선된 흡수도를 갖는 카르복시알킬 폴리사카라이드로 전환시키는 단계를 포함하는, 알파-셀룰로스 함량이 97%를 초과하고 점도가 30 센티포이즈를 초과하는 섬유 펄프로부터 흡수성 카르복시알킬 폴리사카라이드 조성물을 제조하는 방법.
제1항에 있어서, 약 80%의 상응하는 최대 칩 수율로 약 300 내지 약 1000의 H 인자에서 활엽수 칩을 전가수분해하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 약 500 내지 약 800의 H 인자에서 활엽수 칩을 전가수분해하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 약 600 내지 약 700의 H 인자에서 활엽수 칩을 전가수분해하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 전가수분해된 활엽수 칩을 수산화나트륨 및 아황산나트륨의증해액 중에서 증해하여 카파값 (Kappa number) 5 이상의 표백되지 않은 펄프를 얻는 것인 방법.
제1항에 있어서, 표백된 목재 섬유의 가성 처리 단계를 약 15 내지 약 65℃에서 약 10 내지 100분간 수산화나트륨 용액으로 수행하는 것인 방법.
제1항에 있어서, 카르복시알킬 폴리사카라이드가 하중하 흡수도 (AUL) 약 20 이상을 갖는 카르복시메틸 셀룰로스인 방법.
제7항에 있어서, AUL이 20 내지 약 25인 방법.