KR20150138253A - 화학적 크래프트 섬유로부터의 표면 처리된 개질된 셀룰로스 및 그의 제조 및 사용 방법 - Google Patents

화학적 크래프트 섬유로부터의 표면 처리된 개질된 셀룰로스 및 그의 제조 및 사용 방법 Download PDF

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아르투어 제이. 노니
찰스 이. 코우어첸네
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게페 첼루로제 게엠베하
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Abstract

독특한 성질들을 갖는 개질된 크래프트 펄프 섬유를 제공한다. 상기 개질된 섬유는 낮은 중합도(DP)를 가짐을 제외하고, 그의 통상적인 대응상대와 거의 구분할 수 없는 개질된 표백된 크래프트 섬유일 수 있다. 상기 개질된 섬유 및 이로부터 제조된 생성물의 제조 방법을 또한 제공한다. 상기 방법은 다단계 표백 공정의 단일 단계에 통합될 수 있는 한 단계의 산성, 철 촉매화된 퍼옥사이드 처리 공정일 수 있다. 상기 생성물은 화학적 셀룰로스 공급원료, 미정질 셀룰로스 공급원료, 플러프 펄프 및 이들로부터 제조된 제품일 수 있다.

Description

화학적 크래프트 섬유로부터의 표면 처리된 개질된 셀룰로스 및 그의 제조 및 사용 방법{SURFACE TREATED MODIFIED CELLULOSE FROM CHEMICAL KRAFT FIBER AND METHODS OF MAKING AND USING THE SAME}
본 명세는 셀룰로스 섬유의 화학적 개질에 관한 것이다. 보다 특히, 본 명세는, 크래프트 펄프로부터 유래된 표준 셀룰로스 섬유에 비해 수행성능을 개선시키고 지금까지 값비싼 섬유(예를 들어 면 또는 고 알파 함량 설파이트 펄프)로 제한되었던 용도들에 유용하게 하는 독특한 특성들의 조합을 나타내는 표백된 크래프트 펄프로부터 유래된 화학적으로 개질된 셀룰로스 섬유에 관한 것이다. 구체적으로, 상기 화학적으로 개질된 표백된 크래프트 섬유는 하기의 이로운 특성들 중 하나 이상, 예를 들어 비제한적으로 개선된 냄새 억제, 개선된 압축성, 및/또는 개선된 휘도를 나타낼 수 있다. 상기 화학적으로 개질된 표백된 크래프트 섬유는 이들 이로운 특성들 중 하나 이상을 나타내면서 또한 비-화학적으로 개질된 표백된 크래프트 섬유의 하나 이상의 다른 특성, 예를 들어 섬유 길이 및/또는 여수도(freeness)를 유지할 수 있다. 상기 개질된 섬유 이점은 상기 섬유를 하나 이상의 표면 활성제로 처리할 때 더욱 증대될 수 있다.
본 명세는 또한, 흡수성 제품에 플러프 펄프로서, 셀룰로스 에테르 및 에스터를 포함한 셀룰로스 유도체의 생산에 화학적 셀룰로스 공급원료로서, 및 다른 소비자 제품에 사용하기에 적합하게 하는 저 중합도 또는 초저 중합도를 나타내는 표백된 연재 및/또는 경재 크래프트 펄프로부터 유래된 화학적으로 개질된 셀룰로스 섬유에 관한 것이다. 본 발명에 사용되는 바와 같이, "중합도"를 "DP"라 약기할 수 있다. 본 명세는 더욱 또한 약 80 미만의 안정된 중합도를 갖는 화학적으로 개질된 크래프트 섬유로부터 유래된 셀룰로스에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 저 중합도 또는 초저 중합도(본 발명에서 "LDP" 또는 "ULDP"라 칭함)를 나타내는, 본 발명에 개시된 화학적으로 개질된 크래프트 섬유를 산 또는 알칼리 가수분해에 의해 처리하여 상기 중합도를 약 80 미만, 예를 들어 약 50 미만으로 더욱 감소시켜 다양한 하류부문의 용도에 적합하게 할 수 있다.
본 명세는 또한 상기 개시된 개선된 섬유의 제조 방법에 관한 것이다. 본 명세는 부분적으로 크래프트 섬유의 카복실 및 알데하이드 작용성을 동시에 증가시키는 방법을 제공한다. 상기 개시된 섬유에 촉매 산화 처리를 가한다. 일부 실시태양에서, 상기 섬유를 철 또는 구리로 산화시키고 이어서 추가로 표백시켜 이로운 휘도 특성, 예를 들어 표준 표백 섬유에 필적하는 휘도를 갖는 섬유를 제공한다. 더욱이, 상기 표백된 섬유의 후-처리를 위한 비용이 가중된 단계의 도입 없이 상기 언급한 개선된 이로운 특징들을 제공할 수 있는 하나 이상의 공정을 개시한다. 이러한 비용이 덜 드는 실시태양에서, 상기 섬유를 단일 단계의 크래프트 공정, 예를 들어 크래프트 표백 공정으로 처리할 수 있다. 더욱 추가의 실시태양은 D0E1D1E2D2의 시퀀스를 포함하는 5-단계 표백 공정에 관한 것이며, 이때 단계 4(E2)는 상기 촉매 산화 처리를 포함한다.
최종적으로, 본 명세는 개시된 바와 같은 화학적으로 개질된 셀룰로스 섬유를 사용하여 제조한 소비자 제품, 셀룰로스 유도체(셀룰로스 에테르 및 에스터 포함), 및 미정질 셀룰로스에 관한 것이다.
셀룰로스 섬유 및 유도체는 종이, 흡수성 제품, 식품 또는 식품-관련된 용도, 약제, 및 산업적 용도들에 널리 사용된다. 셀룰로스 섬유의 주요 공급원은 목재 펄프 및 면이다. 상기 셀룰로스 공급원 및 셀룰로스 가공 조건들은 일반적으로 상기 셀룰로스 섬유 특징을 지시하며, 따라서 몇몇 최종 용도를 위한 상기 섬유의 응용성을 지시한다. 비교적 가공하기 저렴하지만 매우 융통성이 있어서 다양한 용도에 사용이 가능한 셀룰로스 섬유가 필요하다.
셀룰로스는 일반적으로 수백 내지 수만의 글루코스 단위를 포함하는 중합체 쇄로서 존재한다. 셀룰로스의 다양한 산화 방법들이 공지되어 있다. 셀룰로스 산화에서, 상기 셀룰로스 쇄의 글리코사이드의 하이드록실기를 예를 들어 알데하이드기 또는 카복실산기와 같은 카보닐기로 전환시킬 수 있다. 상기 사용되는 산화 방법 및 조건에 따라, 상기 카보닐 개질의 유형, 정도 및 위치가 변할 수 있다. 몇몇 산화 조건들은 예를 들어 상기 셀룰로스 쇄 중의 글리코사이드 고리를 절단하여 해중합시킴으로써 상기 셀룰로스 쇄 자체를 분해시킬 수 있는 것으로 공지되어 있다. 대부분의 경우에, 해중합된 셀룰로스는 감소된 점도를 가질 뿐만 아니라 출발 셀룰로스 물질보다 더 짧은 섬유 길이를 갖는다. 셀룰로스를 예를 들어 상기 해중합에 의해서 및/또는 상기 섬유 길이 및/또는 섬유 강도를 현저하게 감소시킴으로써 분해시키는 경우, 가공하기 어렵고/어렵거나 다수의 하류부문 용도에 부적합할 수도 있다. 카복실산 및 알데하이드 작용성을 모두 개선시킬 수 있고, 상기 셀룰로스 섬유를 광범위하게 분해시키지 않는 셀룰로스 섬유의 개질 방법이 여전히 필요하다. 본 명세는 이러한 결함들 중 하나 이상을 해결하는 독특한 방법을 제공한다.
셀룰로스 섬유를 분해시키지 않으면서 셀룰로스를 산화시켜 상기 셀룰로스 쇄에 카복실산 및 알데하이드 작용기를 모두 제공하고자 하는 다양한 시도들이 수행되었다. 전통적인 셀룰로스 산화 방법에서, 알데하이드기가 상기 셀룰로스상에 존재하는 경우 상기 셀룰로스의 분해를 억제하거나 제한하기가 어려웠다. 이러한 문제의 해결에 있어서 선행의 시도들은 다단계 산화 공정들의 사용, 예를 들어 하나의 단계에서 몇몇 카보닐기를 부위-특이적으로 개질시키고 또 다른 단계에서 다른 하이드록실기를 산화시키고/시키거나 중재제 및/또는 보호제를 제공함을 포함하였으며, 이들은 모두 셀룰로스 산화 공정에 추가의 비용 및 부산물을 제공할 수도 있다. 따라서, 비용 효과적이고/이거나 단일 단계의 공정, 예를 들어 크래프트 공정으로 수행될 수 있는 셀룰로스의 개질 방법이 필요하다.
본 명세는 종래 기술에서 시도된 방법들에 비해 막대한 개선을 제공하는 신규의 방법들을 제공한다. 일반적으로, 셀룰로스 크래프트 섬유의 산화는 종래 기술에서 표백 공정 후에 수행된다. 놀랍게도, 본 발명자들은 셀룰로스 섬유의 산화를 위해 표백 시퀀스의 기존의 단계, 특히 5단계 표백 시퀀스의 네 번째 단계를 사용하는 것이 가능함을 발견하였다. 더욱 또한, 놀랍게도, 본 발명자들은 금속 촉매, 특히 철 촉매를 상기 표백 시퀀스에 사용하여, 예를 들어 상기 촉매는 상기 셀룰로스 중에 결합된 채로 있지 않아 당해 분야의 지식을 근거로 예상될 수 있는 경우보다 상기 표백 시퀀스의 종료 전에 잔류 철 중 적어도 일부가 쉽게 제거되기 때문에, 최종 산물을 방해하지 않으면서 상기 산화를 수행할 수 있음을 발견하였다. 더욱이, 뜻밖에도, 본 발명자들은 상기와 같은 방법들을 상기 섬유를 실질적으로 분해시키지 않으면서 수행할 수 있음을 발견하였다.
크래프트 펄프를 포함한 셀룰로스 섬유를 금속 및 퍼옥사이드 및/또는 과산으로 산화시킬 수 있음은 당해 분야에 공지되어 있다. 예를 들어, 셀룰로스를 철 및 퍼옥사이드("펜톤(Fenton) 시약")로 산화시킬 수 있다. 문헌[Kishimoto et al., Holzforschung, vol. 52, no. 2(1998), pp.180-184]을 참조하시오. 금속 및 퍼옥사이드, 예를 들어 펜톤 시약은 비교적 저렴한 산화제이며, 이는 상기 시약을 대규모 용도, 예를 들어 크래프트 공정에 어느 정도 바람직하게 한다. 펜톤 시약의 경우에, 상기 산화 방법은 산성 조건하에서 셀룰로스를 분해시킬 수 있는 것으로 공지되어 있다. 따라서, 펜톤 시약을, 산성 조건에서 상기 섬유의 과도한 분해 없이, 예를 들어 섬유 길이의 손실을 수반하지 않으면서 크래프트 공정에 사용할 수 있음은 예상할 수 없었다. 셀룰로스의 분해를 방지하기 위해서, 펜톤 시약은 종종 알칼리성 조건하에서 사용되는데, 이때 상기 펜톤 반응이 대단히 억제된다. 그러나, 알칼리성 조건하에서 펜톤 시약의 사용에 대해 추가적인 결점들이 존재할 수 있다. 예를 들어, 상기 셀룰로스가 그럼에도 불구하고 분해되거나 변색될 수 있다. 크래프트 펄프 가공에서, 상기 셀룰로스 섬유는 종종 다단계 시퀀스로 표백되며, 상기 시퀀스는 전통적으로, 상기 표백 시퀀스의 종결시 또는 종결 부근에서 하나 이상의 알칼리성 단계를 포함하여 강한 산성 및 강한 알칼리성 표백 단계를 포함한다. 따라서, 당해 분야에 공지된 바와 상반되게, 크래프트 표백 공정의 산성 단계에서 철에 의해 산화된 섬유가 물리적인 분해나 변색 없이 증대된 화학적 성질을 갖는 섬유를 생성시킬 수 있음은 매우 놀라웠다.
따라서, 상기 셀룰로스를 과도하게 분해시키지 않고/않거나 상기 셀룰로스를 다수의 하류부문 용도에 부적합하게 하지 않으면서, 셀룰로스 섬유, 예를 들어 크래프트 펄프로부터 유래된 섬유에 알데하이드 및 카복실 작용성을 모두 부여할 수 있는 저렴한 및/또는 단일 단계의 산화가 필요하다. 더욱이, 셀룰로스 섬유에 높은 수준의 카보닐기, 예를 들어 카복실산, 케톤 및 알데하이드기를 부여할 필요성이 여전히 남아있다. 예를 들어, 알칼리성 pH에서의 펜톤 시약의 사용과 달리, 산화 반응을 억제하지 않는 조건하에서 산화제를 사용하여 높은 수준의 카보닐기를 부여하는 것이 바람직할 것이다. 본 발명자들은 이러한 필요성들을 충족시키는 방법을 제공하여, 종래 기술의 다수의 어려움들을 극복하였다.
셀룰로스 산화 생성물의 화학적 구조의 조절의 어려움, 및 상기 생성물의 분해 외에, 상기 산화 방법은 최종 생성물에 있어서 화학적 및 물리적 성질들을 포함한 다른 성질 및/또는 불순물에 영향을 미칠 수도 있는 것으로 공지되어 있다. 예를 들어, 상기 산화 방법은 최종 생성물의 결정도, 헤미-셀룰로스 함량, 색상 및/또는 불순물의 수준에 영향을 미칠 수 있다. 궁극적으로, 상기 산화 방법은 상기 셀룰로스 생성물을 산업적 또는 다른 용도를 위해 가공하는 능력에 영향을 미칠 수 있다.
목재 펄프의 표백을 일반적으로는 상기 펄프의 백색도 또는 휘도를 선택적으로 증가시킬 목적으로, 전형적으로는 물성에 부정적인 영향을 미치지 않으면서 리그닌 및 다른 불순물들을 제거함으로써 수행한다. 화학적 펄프, 예를 들어 크래프트 펄프의 표백은 일반적으로 양호한 선택성으로 목적하는 휘도를 성취하기 위해서 다수의 상이한 표백 단계들을 필요로 한다. 전형적으로, 표백 시퀀스는 교번하는 pH 범위에서 수행되는 단계들을 사용한다. 이러한 교번은, 예를 들어 리그닌 분해 산물을 용해시킴으로써 상기 표백 시퀀스에서 발생된 불순물들의 제거를 돕는다. 따라서, 일반적으로 표백 시퀀스에 일련의 산성 단계들, 예를 들어 3 개의 산성 단계들을 차례로 사용하는 것은 교번하는 산성/알칼리성 단계, 예를 들어 산성-알칼리성-산성과 동일한 휘도를 제공하지 않을 것으로 예상된다. 예를 들어, 전형적인 DEDED 시퀀스는 DEDAD 시퀀스(여기에서 A는 산 처리를 지칭한다)보다 더 밝은 생성물을 생산한다. 따라서, 중재적인 알칼리성 단계를 갖지 않지만 필적하는 휘도를 갖는 생성물을 생성시키는 시퀀스는 당해 분야의 숙련가에 의해 예상될 수 없었을 것이다.
일반적으로, 몇몇 표백 시퀀스가 크래프트 공정에서 다른 공정들보다 유리할 수도 있음은 공지되어 있지만, 임의의 장점 배후의 이유에 대한 이유는 충분하지 않다. 산화에 관하여, 다단계 시퀀스의 특정 단계에서 산화에 대한 임의의 선호 또는 섬유 성질이 산화 후 단계/처리에 의해 영향을 받을 수 있다는 임의의 인식을 입증하는 연구는 없다. 예를 들어, 종래 기술은 초기 단계 산화에 비해 후기 단계 산화에 대한 임의의 선호를 개시하고 있지 않다. 일부 실시태양에서, 본 명세는, 상기 크래프트 공정에서 이점을 가지며 독특한 조합의 물리적 및 화학적 특성을 갖는 섬유를 생성시키는, 특정 단계(예를 들어 표백 공정의 후기 단계)에서 독특하게 수행되는 방법을 제공한다.
또한, 크래프트 표백 공정에서 휘도에 관하여, 상기 펄프 출발 물질 중에 자연적으로 존재하는 금속, 특히 전이 금속이 생성물의 휘도에 유해함은 공지되어 있다. 따라서, 표백 시퀀스는 흔히 표적 휘도를 성취하기 위해서 최종 생성물로부터 몇몇 전이 금속을 제거하는 것을 목적으로 한다. 예를 들어, 킬레이트화제를 사용하여 펄프로부터 자연적으로 존재하는 금속을 제거할 수 있다. 따라서, 펄프 중에 자연적으로 존재하는 금속을 제거하는 것이 강조되고 있기 때문에, 당해 분야의 숙련가는 보다 밝은 생성물을 성취함에 있어서 일반적으로 어려움을 배가시키므로 표백 시퀀스에 어떠한 금속도 첨가하지 않으려고 한다.
더욱이, 철에 관하여, 상기 물질의 펄프에의 첨가는, 예를 들어 종이의 연소시 존재하는 변색과 유사한 현저한 변색을 유도한다. 상기 변색은 지금까지, 연소된 종이의 변색처럼 비-가역성인 것으로 여겨졌다. 따라서, 철이 첨가된 목재 펄프의 변색시, 상기 펄프는 추가적인 표백에도 회복될 수 없는 휘도의 영구적인 상실이 문제가 될 것으로 예상되었다.
따라서, 철 또는 구리 및 퍼옥사이드가 셀룰로스를 저렴하게 산화시킬 수 있음이 공지되어 있지만, 지금까지 이들을, 철 또는 구리 산화 단계를 사용하지 않는 표준 시퀀스에 필적하는 휘도를 성취하는 방식으로 펄프 표백 공정에 사용하지 않았다. 일반적으로, 펄프 표백 공정에서의 이들의 사용은 회피되었다. 놀랍게도, 본 발명자들은 이러한 어려움을 극복하였으며, 일부 실시태양에서 펄프 표백 공정에 철 또는 구리로 셀룰로스를 저렴하게 산화시키는 신규의 방법을 제공한다. 일부 실시태양에서, 본 발명에 개시된 방법은 매우 놀라우며 종래 기술의 교시를 근거로 예견되는 바와 상반되는 특성들을 갖는 생성물을 생성시킨다. 따라서, 상기 명세의 방법은 종래 기술의 생성물보다 우수하고 보다 비용-효과적으로 생성될 수 있는 생성물을 제공할 수 있다.
예를 들어, 금속, 예를 들어 철은 셀룰로스에 잘 결합하고 통상적인 세척에 의해 제거될 수 없는 것으로 당해 분야에서 일반적으로 이해된다. 전형적으로, 철을 셀룰로스로부터 제거하는 것은 어려우며 비용이 들고, 추가적인 가공 단계들을 요한다. 셀룰로스 생성물 중의 높은 수준의 잔류 철의 존재는 특히 펄프 및 제지 용도에 다수의 결점들을 갖는 것으로 공지되어 있다. 예를 들어, 철은 최종 생성물의 변색을 유도하고/하거나, 상기 최종 생성물이 예를 들어 기저귀 및 상처 드레싱제와 접촉하는 용도에 부적합할 수 있다. 따라서, 크래프트 표백 공정에서 철의 사용은 다수의 결점들이 문제가 되는 것으로 예상될 수 있다.
지금까지, 작용성을 개선시키기 위한 크래프트 섬유의 산화 처리는 종종 상기 섬유를 표백시킨 후의 산화 처리로 제한되어 왔다. 더욱이, 섬유를 보다 알데하이드성으로 만드는 공지된 공정들은 또한 섬유 휘도 또는 품질에 동반되는 손실을 야기한다. 더욱 또한, 상기 섬유의 증대된 알데하이드 작용성을 생성시키는 공지된 공정들은 카복실 작용성의 상실을 또한 생성시킨다. 본 명세의 방법은 이들 결점 중 하나 이상이 문제가 되지 않는다.
화학적 크래프트 펄프화 방법에 의해 생성된 크래프트 섬유는 펄프화 동안 그의 섬유 길이를 일반적으로 유지하며 일반적으로 양호한 휘도 및 강도 특성을 갖는 최종 생성물을 제공하는 셀룰로스 섬유의 저렴한 공급원을 제공한다. 이와 같이, 상기 섬유는 종이 용도에 널리 사용된다. 그러나, 표준 크래프트 섬유는, 표준 크래프트 펄프화 및 표백으로부터 생성되는 셀룰로스의 화학적 구조로 인해, 하류 부문의 용도, 예를 들어 셀룰로스 유도체 생산에 제한된 응용성을 갖는다. 일반적으로, 표준 크래프트 섬유는 너무 많은 잔류 헤미셀룰로스 및 다른 천연 물질을 함유하여 상기 섬유의 후속의 물리적 및/또는 화학적 개질을 방해할 수도 있다. 더욱이, 표준 크래프트 섬유는 제한된 화학 작용성을 가지며, 일반적으로 강성이고 그다지 압축성이 아니다.
크래프트 섬유의 단단하고 거친 성질은 인간 피부와의 접촉을 요하는 용도, 예를 들어 기저귀, 위생 제품, 및 티슈 제품에서 상이한 유형의 물질들, 예를 들어 면의 적층 또는 첨가를 필요로 할 수 있다. 따라서, 예를 들어 다층 제품에서 다른 물질의 사용 요구를 감소시키기 위해 보다 양호한 가요성 및/또는 유연성을 갖는 셀룰로스 섬유를 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
신체 노폐물 및/또는 체액의 흡수를 수반하는 용도, 예를 들어 기저귀, 성인 실금용 제품, 상처 드레싱제, 생리대, 및/또는 탐폰에서 셀룰로스 섬유는 종종 신체 노폐물 중에 존재하는 암모니아 및/또는 신체 노폐물 및/또는 체액과 관련된 세균에 의해 발생하는 암모니아에 종종 노출된다. 상기와 같은 용도에서 벌크성 및 흡수성을 제공할 뿐만 아니라 냄새 감소 및/또는 항균 성질을 갖는, 예를 들어 질소성 화합물, 예를 들어 암모니아(NH3)로부터의 냄새를 감소시킬 수 있는 셀룰로스 섬유를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 지금까지, 냄새 억제 능력을 개선시키기 위한 산화에 의한 크래프트 섬유의 개질은 항상 바람직하지 못한 휘도의 감소와 함께 왔다. 양호한 휘도 특성을 유지하면서 양호한 흡수성 특성 및/또는 냄새 억제 능력을 나타내는 저렴한 개질된 크래프트 섬유가 필요하다.
오늘날의 시장에서, 소비자들은 보다 얇은 흡수성 제품, 예를 들어 기저귀, 성인 실금용 제품, 및 생리대를 요구한다. 초박형 제품 디자인은 보다 낮은 섬유 중량을 요하며 사용되는 섬유가 너무 짧은 경우 제품 보전의 상실이 문제가 될 수 있다. 크래프트 섬유의 화학적 개질은 섬유 길이를 손실시킬 수 있으며, 이는 상기 섬유를 몇몇 유형의 제품, 예를 들어 초박형 제품에 사용하기에 부적합하게 한다. 보다 구체적으로, 개선된 냄새 억제와 관련되는 알데하이드 작용성을 개선시키기 위해 처리된 크래프트 섬유는 화학적 개질 동안 섬유 길이의 손실이 문제가 될 수 있으며, 이는 상기 섬유를 초박형 제품 디자인에 사용하기에 부적합하게 한다. 섬유 길이의 손실 없이 압축성을 나타내는 저렴한 섬유가 필요하며, 이는 상기 섬유를 초박형 디자인에 특히 적합하게 한다(즉 상기 제품은 보다 낮은 섬유 중량으로 제품 보전을 유지하면서 보다 작은 공간내로 압축될 수 있는 섬유의 양을 기준으로 양호한 흡수성을 유지한다).
전통적으로, 흡수성 제품 또는 티슈의 생산에 유용한 셀룰로스 공급원은 또한 하류부문 셀룰로스 유도체, 예를 들어 셀룰로스 에테르 및 셀룰로스 에스터의 생산에 유용하지 않았다. 표준 크래프트 섬유와 같은 고 점성 셀룰로스 원료 물질로부터의 저 점성 셀룰로스 유도체의 생산은 추가적인 제조 단계들을 필요로 하였으며, 이들은 상당한 비용을 가중시키면서 불필요한 부산물을 제공하고 상기 셀룰로스 유도체의 전체적인 품질을 감소시킬 것이다. 면 린터 및 고 알파 셀룰로스 함량 설파이트 펄프(일반적으로 높은 중합도를 갖는다)가 일반적으로 셀룰로스 에테르 및 에스터와 같은 셀룰로스 유도체의 제조에 사용된다. 그러나, 높은 중합도 및/또는 점도를 갖는 면 린터 및 설파이트 섬유의 생산은 면의 경우에, 출발 물질의 비용; 설파이트 펄프의 경우에, 펄프화 및 표백의 높은 에너지, 화학물질, 및 환경 비용; 및 필요한 광범위한 정제 공정들(이는 상기 두 경우 모두에 적용된다)로 인해 비용이 비싸다. 상기 고 비용 외에, 시중에 이용 가능한 설파이트 펄프의 공급이 축소되고 있다. 따라서, 상기 섬유는 값이 매우 비싸며, 펄프 및 종이 용도, 예를 들어 보다 높은 DP 또는 보다 높은 점도 펄프가 요구될 수 있는 경우에 제한된 응용성을 갖는다. 셀룰로스 유도체 제조사의 경우에, 이들 펄프는 전체 제조 비용의 상당 부분을 구성한다. 따라서, 셀룰로스 유도체의 생산에 사용될 수 있는 저렴한 섬유, 예를 들어 개질된 크래프트 섬유가 필요하다.
미정질 셀룰로스의 제조에 사용될 수 있는 저렴한 셀룰로스 물질이 또한 필요하다. 미정질 셀룰로스는 식품, 약제, 화장품 및 산업적인 용도에 널리 사용되며, 부분적으로 해중합된 셀룰로스의 정제된 결정성 형태이다. 지금까지, 값비싼 표백-후 가공 단계들의 추가 없이 미정질 셀룰로스 제조에 크래프트 섬유를 사용하는 것은 제한되었다. 미정질 셀룰로스 생산은 일반적으로 고도로 정제된 셀룰로스 출발 물질을 요하며, 상기 물질은 상기 셀룰로스 쇄의 비결정성 구획을 제거하기 위해서 산 가수분해된다. 바티스타(Battista) 등의 미국 특허 제 2,978,446 호 및 브라운스타인(Braunstein) 등의 미국 특허 제 5,346,589 호를 참조하시오. 셀룰로스의 비결정성 구획의 제거 시 상기 쇄의 낮은 중합도("안정된 DP"라 칭함)는 흔히 미정질 셀룰로스 생산의 출발점이며 그의 수치는 주로 상기 셀룰로스 섬유의 공급원 및 가공에 의존한다. 표준 크래프트 섬유로부터 상기 비-결정성 구획의 용해는 일반적으로 1) 남아있는 불순물; 2) 충분히 긴 결정성 구획의 결여; 및 3) 미정질 셀룰로스의 생산에 유용하기에는 너무 높은 중합도, 전형적으로 200 내지 400 범위의 중합도를 갖는 셀룰로스 섬유의 생성 중 하나 이상으로 인해, 상기 섬유를 대부분의 용도에 부적합하게 하는 정도로 분해한다. 양호한 순도 및/또는 보다 낮은 안정된 DP 값을 갖는 크래프트 섬유는, 상기 드래프트 섬유가 예를 들어 미정질 셀룰로스 생산 및 용도에 보다 큰 융통성을 제공할 수 있기 때문에 바람직할 것이다.
본 명세는 개선된 엠보싱성(embossability)을 갖는 흡수성 코어의 제조 방법으로,
상기 코어 중에, 표백 시퀀스내에서 산성 환경하에 구리 또는 철 촉매 및 퍼옥사이드로 산화되고 계면활성제로 추가로 처리된 크래프트 섬유를 포함시킴을 포함하며,
상기 크래프트 섬유가 상기 계면활성제의 적용시 약 30% 미만의 비흡수율의 증가를 나타내는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 명세는 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역의 적어도 3개의 섬유 영역을 포함하고, 통상적인 사용하에서 상기 제1 영역이 상기 제2 영역 전에 유체와 접촉하고 상기 제2 영역이 상기 제3 영역 전에 유체와 접촉하며,
상기 영역들 중 하나 이상이 계면활성제로 처리된 산화된 크래프트 섬유를 포함하는
흡수성 코어를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 명세는 약 1 meq/100 g 내지 약 9 meq/100 g 범위의 알데하이드 함량, 약 3 meq/100 g 이상의 카복실 함량, 약 10 mPa·s 미만의 0.5% 모세관 CED 점도, 88 이상의 ISO 휘도, 및 약 2 ㎜ 이상의 길이-편중된 평균 섬유 길이를 나타내는 표백된 연재 크래프트 섬유를 포함하고,
상기 섬유가 표면 활성제로 처리된
플러프 펄프를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 명세는 다단계 표백 공정을 사용하여 셀룰로스 크래프트 펄프를 표백시키고; 상기 크래프트 펄프를 상기 다단계 표백 공정의 하나 이상의 단계 동안 산성 조건하에서 퍼옥사이드 및 촉매로 산화시킴으로써 생성된 크래프트 섬유를 포함하는 플러프 펄프로,
상기 다단계 표백 공정이 상기 산화 단계에 이어서 하나 이상의 이산화 염소 표백 단계를 포함하고,
상기 섬유가 하나 이상의 계면활성제로 처리되었으며, 상기 크래프트 섬유가 상기 계면활성제의 적용시 약 30% 미만의 비흡수율의 증가를 나타내는 펄프를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 명세에서, 상기 개시된 성질들 중 하나 이상을 갖는 섬유를 단순히, 전형적인 크래프트 펄프화 + 표백 공정의 변형을 통해 제조할 수 있다. 본 명세의 섬유는 상기 논의된 공지된 개질된 크래프트 섬유와 관련된 한계들 중 다수를 극복한다.
본 명세는 흡수성 제품에 플러프 펄프로서, 셀룰로스 에테르 및 에스터를 포함한 셀룰로스 유도체의 생산에 화학적 셀룰로스 공급원료로서, 및 다른 소비자 제품에 사용하기에 적합하게 하는 저 중합도 또는 초저 중합도를 나타내는 표백된 연재 및/또는 경재 크래프트 펄프로부터 유래된 화학적으로 개질된 셀룰로스 섬유를 제공할 수 있다.
도 1은 소비된 퍼옥사이드 퍼센트의 함수로서 최종 0.5% 모세관 CED 점도의 차트를 도시한다.
도 2는 습윤 강도 수지 수준의 함수로서 제공된 습윤 강도 대 건조 강도 비의 차트를 도시한다.
I. 방법
본 명세는 셀룰로스 섬유의 신규의 처리 방법을 제공한다. 일부의 실시태양에서, 상기 명세는 셀룰로스 섬유를 제공하고, 상기 셀룰로스 섬유를 산화시킴을 포함하는, 셀룰로스 섬유의 개질 방법을 제공한다. 본 발명에 사용된 바와 같이, "산화된", "촉매적으로 산화된", "촉매 산화" 및 "산화"는 모두 호환 가능한 것으로 이해되며 셀룰로스 섬유의 하이드록실기의 적어도 일부가 산화되도록, 상기 셀룰로스 섬유를 적어도 촉매량의 하나 이상의 철 또는 구리 및 하나 이상의 퍼옥사이드, 예를 들어 과산화 수소로 처리함을 지칭한다. "철 또는 구리" 및 유사하게 "철(또는 구리)"란 어구는 "철 또는 구리 또는 이들의 조합"을 의미한다. 일부의 실시태양에서, 상기 산화는 상기 셀룰로스 섬유의 카복실산 및 알데하이드 함량의 동시적인 증가를 포함한다.
본 발명에 개시된 방법에 사용되는 셀룰로스 섬유는 연재 섬유, 경재 섬유, 및 이들의 혼합물로부터 유래될 수 있다. 일부의 실시태양에서, 상기 개질된 셀룰로스 섬유는 연재, 예를 들어 남부 소나무로부터 유래된다. 일부의 실시태양에서, 상기 개질된 셀룰로스 섬유는 경재, 예를 들어 유칼립투스로부터 유래된다. 일부의 실시태양에서, 상기 개질된 셀룰로스 섬유는 연재와 경재의 혼합물로부터 유래된다. 더욱 또 다른 실시태양에서, 상기 개질된 셀룰로스 섬유는 앞서 크래프트 공정의 전부 또는 일부가 가해진 셀룰로스 섬유, 즉 크래프트 섬유로부터 유래된다.
본 명세에서 "셀룰로스 섬유" 또는 "크래프트 섬유"에 대한 언급은, 구체적으로 상이한 것으로 지시되거나 또는 당해 분야의 통상적인 숙련가가 이들을 상이하다고 이해하는 경우를 제외하고 호환 가능하다.
하나 이상의 실시태양에서, 상기 방법은 셀룰로스 섬유를 제공하고, 상기 셀룰로스 섬유를 상기 섬유의 섬유 길이를 일반적으로 유지시키면서 산화시킴을 포함한다.
"섬유 길이" 및 "평균 섬유 길이"는 섬유의 성질을 개시하기 위해 사용될 때 호환적으로 사용되며 길이-편중된 평균 섬유 길이를 의미한다. 따라서, 예를 들어 2 ㎜의 평균 섬유 길이를 갖는 섬유는 2 ㎜의 길이-편중된 평균 섬유 길이를 갖는 섬유를 의미하는 것으로 이해된다.
하나 이상의 실시태양에서, 상기 방법은 셀룰로스 섬유를 제공하고, 상기 셀룰로스 섬유를 부분적으로 표백하고, 상기 셀룰로스 섬유를 산화시킴을 포함한다. 일부의 실시태양에서, 상기 산화를 표백 공정에서 수행한다. 일부의 실시태양에서, 상기 산화를 표백 공정 후에 수행한다.
하나 이상의 실시태양에서, 상기 방법은 셀룰로스 섬유를 제공하고, 셀룰로스 섬유를 산화시켜 상기 셀룰로스 섬유의 중합도를 감소시킴을 포함한다.
하나 이상의 실시태양에서, 상기 방법은 셀룰로스 섬유를 제공하고, 상기 셀룰로스 섬유를 상기 셀룰로스 섬유의 캐나다 표준 여수도("여수도")를 유지하면서 산화시킴을 포함한다.
하나 이상의 실시태양에서, 상기 방법은 셀룰로스 섬유를 제공하고, 상기 셀룰로스 섬유를 산화시키고, 상기 산화된 셀룰로스 섬유의 휘도를 표준 셀룰로스 섬유에 비해 증가시킴을 포함한다.
상기에 논의된 바와 같이, 상기 명세에 따라, 셀룰로스 섬유의 산화는 상기 셀룰로스 섬유를 적어도 촉매량의 철 또는 구리 및 과산화 수소로 처리함을 포함한다. 하나 이상의 실시태양에서, 상기 방법은 셀룰로스 섬유를 철 및 과산화 수소로 산화시킴을 포함한다. 철의 공급원은 숙련가가 인식하는 바와 같은 임의의 적합한 공급원, 예를 들어 황화 제1철(예를 들어 황화 제1철 헵타하이드레이트), 염화 제1철, 황산 암모늄 제1철, 염화 제2철, 황산 암모늄 제2철, 또는 시트르산 암모늄 제2철일 수 있다.
일부의 실시태양에서, 상기 방법은 상기 셀룰로스 섬유를 구리 및 과산화 수소로 산화시킴을 포함한다. 유사하게, 구리의 공급원은 숙련가가 인식하는 바와 같은 임의의 적합한 공급원일 수 있다. 최종적으로, 일부의 실시태양에서, 상기 방법은 상기 셀룰로스 섬유를 구리 및 철 및 과산화 수소의 조합으로 산화시킴을 포함한다.
일부 실시태양에서, 상기 명세는 셀룰로스 섬유를 제공하고, 상기 셀룰로스 섬유를 펄프화하고, 상기 셀룰로스 섬유를 표백하고, 상기 셀룰로스 섬유를 산화시킴을 포함하는, 상기 셀룰로스 섬유의 처리 방법을 제공한다.
일부 실시태양에서, 상기 방법은 상기 셀룰로스 섬유를 산소 탈리그닌화시킴을 추가로 포함한다. 산소 탈리그닌화를 당해 분야의 통상적인 숙련가들에게 공지된 임의의 방법에 의해 수행할 수 있다. 예를 들어, 산소 탈리그닌화는 통상적인 2-단계 산소 탈리그닌화 공정일 수 있다. 예를 들어, 셀룰로스 섬유, 예를 들어 크래프트 섬유를 산소 탈리그닌화하는 것은 상기 공정 동안 상기 셀룰로스 섬유의 카복실산 및/또는 알데하이드 함량을 변경시킬 수 있는 것으로 공지되어 있다. 일부 실시태양에서, 상기 방법은 상기 셀룰로스 섬유를 상기 섬유의 표백 전에 산소 탈리그닌화시킴을 포함한다.
하나 이상의 실시태양에서, 상기 방법은 셀룰로스 섬유를 크래프트 펄프화 단계, 산소 탈리그닌화 단계 및 크래프트 표백 단계 중 하나 이상에서 산화시킴을 포함한다. 바람직한 실시태양에서, 상기 방법은 상기 셀룰로스 섬유를 하나 이상의 크래프트 표백 단계에서 산화시킴을 포함한다. 하나 이상의 실시태양에서, 상기 방법은 상기 셀룰로스 섬유를 2개 이상의 크래프트 표백 단계에서 산화시킴을 포함한다.
셀룰로스 섬유를 표백 단계에서 산화시키는 경우, 산화 도중 또는 산화 후 표백 공정에서 셀룰로스 섬유에 실질적으로 알칼리성 조건을 가해서는 안 된다. 일부의 실시태양에서, 상기 방법은 산성 pH에서 셀룰로스 섬유를 산화시킴을 포함한다. 일부의 실시태양에서, 상기 방법은 셀룰로스 섬유를 제공하고, 상기 셀룰로스 섬유를 산성화하고, 이어서 상기 셀룰로스 섬유를 산성 pH에서 산화시킴을 포함한다. 일부의 실시태양에서, 상기 pH 범위는 약 2 내지 약 6, 예를 들어 약 2 내지 약 5 또는 약 2 내지 약 4이다.
상기 pH를 당해 분야의 숙련가가 인식하는 바와 같은 임의의 적합한 산을 사용하여, 예를 들어 황산 또는 염산 또는 표백 공정의 산성 표백 단계, 예를 들어 다단계 표백 공정의 이산화 염소(D) 단계로부터의 여액을 사용하여 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 셀룰로스 섬유를 관련 없는 산의 첨가에 의해 산성화할 수 있다. 관련 없는 산의 예는 당해 분야에 공지되어 있으며 비제한적으로 황산, 염산, 및 카본산을 포함한다. 일부의 실시태양에서, 상기 셀룰로스 섬유를 표백 단계로부터의 산성 여액, 예를 들어 폐액으로 산성화한다. 일부의 실시태양에서, 표백 단계로부터의 산성 여액은 높은 철 함량을 갖지 않는다. 하나 이상의 실시태양에서, 상기 셀룰로스 섬유를 다단계 표백 공정의 D 단계로부터의 산성 여액으로 산성화한다.
일부의 실시태양에서, 상기 방법은 다단계 표백 시퀀스의 하나 이상의 단계에서 상기 셀룰로스 섬유를 산화시킴을 포함한다. 일부의 실시태양에서, 상기 방법은 다단계 표백 시퀀스의 단일 단계에서 상기 셀룰로스 섬유를 산화시킴을 포함한다. 일부의 실시태양에서, 상기 방법은 상기 셀룰로스 섬유를 다단계 표백 시퀀스의 끝에서 또는 그 부근에서 산화시킴을 포함한다. 일부의 실시태양에서, 상기 방법은 적어도 5-단계 표백 시퀀스의 네 번째 단계에서 셀룰로스 섬유를 산화시킴을 포함한다.
상기 명세에 따라, 상기 다단계 표백 시퀀스는 산화 단계에 이어 알칼리성 표백 단계를 포함하지 않는 임의의 표백 시퀀스일 수 있다. 하나 이상의 실시태양에서, 상기 다단계 표백 시퀀스는 5-단계 표백 시퀀스이다. 일부의 실시태양에서, 상기 표백 시퀀스는 DEDED 시퀀스이다. 일부의 실시태양에서, 상기 표백 시퀀스는 D0E1D1E2D2 시퀀스이다. 일부의 실시태양에서, 상기 표백 시퀀스는 D0(EoP)D1E2D2 시퀀스이다. 일부의 실시태양에서, 상기 표백 시퀀스는 D0(EO)D1E2D2이다.
다단계 표백 시퀀스의 비-산화 단계는 통상적인 조건 하에서 수행되는, 임의의 통상적이거나 이후에 발견된 일련의 단계들을 포함할 수도 있으나, 단 본 명세에 개시된 개질된 섬유의 제조에 유용하기 위해서 알칼리성 표백 단계가 산화 단계에 이어서 없을 수도 있다.
일부의 실시태양에서, 상기 산화를 다단계 표백 공정의 네 번째 단계에 통합시킨다. 일부의 실시태양에서, 상기 방법을 D0E1D1E2D2의 시퀀스를 갖는 5-단계 표백 공정으로 실행하며, 네 번째 단계(E2)는 크래프트 섬유의 산화에 사용된다.
일부의 실시태양에서, 상기 카파 값은 상기 셀룰로스 섬유의 산화 후에 증가한다. 보다 구체적으로, 전형적으로는 리그닌과 같은 물질(퍼망가네이트 시약과 반응한다)의 예상된 감소를 근거로 상기 표백 단계 전체에서 카파 값의 감소를 예상할 수 있다. 그러나, 본 발명에 개시된 바와 같은 방법에서, 셀룰로스 섬유의 카파 값은 불순물, 예를 들어 리그닌의 손실로 인해 감소할 수도 있으나; 상기 카파 값은 상기 섬유의 화학적 개질로 인해 증가할 수 있다. 이론에 얽매이고자 하는 것은 아니지만, 상기 개질된 셀룰로스의 증가된 작용성은 퍼망가네이트 시약과 반응할 수 있는 추가적인 부위를 제공하는 것으로 여겨진다. 따라서, 개질된 크래프트 섬유의 카파 값이 표준 크래프트 섬유의 카파 값에 비해 상승한다.
하나 이상의 실시태양에서, 상기 산화는 철 또는 구리 및 퍼옥사이드를 모두 가하고 일부 체류 시간이 제공된 후에 표백 시퀀스의 단일 단계에서 발생한다. 적합한 체류는 상기 과산화 수소를 상기 철 또는 구리로 촉매화하기에 충분한 시간의 양이다. 상기와 같은 시간은 당해 분야의 통상적인 숙련가에 의해 쉽게 확인될 것이다.
상기 명세에 따라, 상기 산화를 상기 반응의 목적하는 완료를 생성시키기에 충분한 시간 및 온도에서 수행한다. 예를 들어 상기 산화를 약 60 내지 약 80 ℃ 범위의 온도에서 약 40 내지 약 80 분 범위의 시간 동안 수행할 수 있다. 상기 산화 반응의 목적하는 시간 및 온도는 당해 분야의 숙련가에 의해 쉽게 확인될 것이다.
유리하게는, 상기 셀룰로스 섬유를 표백 전에 표적 카파 값으로 절단시킨다. 예를 들어 상기 산화된 셀룰로스가 종이 등급 또는 플러프 펄프 셀룰로스에 요구되는 경우, 상기 셀룰로스 섬유를 상기 셀룰로스의 표백 및 산화 전에 약 30 내지 약 32 범위의 카파 값으로 로-솔리즈(Lo-Solids)(등록상표) 쿠킹과 함께 2-용기 수압 침지기에서 절단시킬 수 있다. 한편으로, 산화된 셀룰로스가 셀룰로스 유도체 용도, 예를 들어 셀룰로스 에테르의 제조에 요구되는 경우, 셀룰로스 섬유를 본 명세의 방법에 따라 상기 셀룰로스의 표백 및 산화 전에 약 20 내지 약 24 범위의 카파 값으로 절단시킬 수 있다. 일부 실시태양에서, 상기 셀룰로스 섬유를 표백 및 산화 전에 통상적인 2-단계 산소 탈리그닌화 단계에서 절단하고 탈리그닌화시킨다. 유리하게는, 상기 탈리그닌화를, 상기 산화된 셀룰로스가 셀룰로스 유도체 용도에 사용되는 경우 약 6 내지 약 8 범위의 카파 값으로 수행하고 상기 산화된 셀룰로스가 종이 및/또는 플러프 용도에 사용되는 경우에는 약 12 내지 약 14 범위의 표적 카파 값으로 수행한다.
일부 실시태양에서, 상기 표백 공정을 약 88 내지 90%, 예를 들어 약 85 내지 약 95%, 또는 약 88% 내지 약 90% 범위의 최종 ISO 휘도를 표적화하는 조건하에서 수행한다.
상기 명세는 또한 셀룰로스 섬유를 제공하고, 상기 셀룰로스 섬유의 DP를 감소시키고 상기 셀룰로스 섬유의 섬유 길이를 유지시킴을 포함하는, 상기 셀룰로스 섬유의 처리 방법을 제공한다. 일부 실시태양에서, 상기 셀룰로스 섬유는 크래프트 섬유이다. 일부 실시태양에서, 상기 셀룰로스 섬유의 DP를 표백 공정에서 감소시킨다. 일부 실시태양에서, 상기 셀룰로스 섬유의 DP를 다단계 표백 시퀀스의 끝에서 또는 그 부근에서 감소시킨다. 일부 실시태양에서, 상기 DP를 다단계 표백 시퀀스의 적어도 네 번째 단계에서 감소시킨다. 일부 실시태양에서, 상기 DP를 다단계 표백 시퀀스의 네 번째 단계에서 또는 상기 단계 후에 감소시킨다.
한편으로, 상기 다단계 표백 시퀀스를 상기 셀룰로스 섬유의 산화 전에 보다 견고한 표백 조건을 제공하도록 변경시킬 수도 있다. 일부의 실시태양에서, 상기 방법은 상기 산화 단계 전에 보다 견고한 표백 조건을 제공함을 포함한다. 보다 확고한 표백 조건은 상기 셀룰로스 섬유의 중합도 및/또는 점도가 보다 적은 양의 철 또는 구리 및/또는 과산화 수소로 상기 산화 단계에서 감소되도록 할 수 있다. 따라서, 최종 셀룰로스 생성물의 휘도 및/또는 점도를 추가로 조절할 수 있도록 상기 표백 시퀀스 조건들을 변화시키는 것이 가능할 수도 있다. 예를 들어, 산화 전에 보다 견고한 표백 조건을 제공하면서 퍼옥사이드 및 금속의 양을 감소시키면, 동일한 산화 조건을 갖지만 덜 견고한 표백으로 생성되는 산화된 생성물보다 더 낮은 점도 및 더 높은 휘도를 갖는 생성물을 제공할 수 있다. 상기와 같은 조건은 일부의 실시태양, 특히 셀룰로스 에테르 용도에 유리할 수 있다.
일부 실시태양에서, 상기 명세의 방법은 셀룰로스 섬유의 결정도가 상기 산화 단계 전에 측정된 바와 같은 상기 셀룰로스 섬유의 결정도보다 낮도록 상기 결정도를 감소시킴을 추가로 포함한다. 예를 들어, 상기 명세의 방법에 따라, 상기 셀룰로스 섬유의 결정도 지수를 상기 산화 단계 전에 측정된 바와 같은 출발 결정도 지수에 비해 20% 이하로 감소시킬 수 있다.
일부 실시태양에서, 상기 명세의 방법은 상기 개질된 셀룰로스 섬유를 하나 이상의 부식성 또는 알칼리성 물질로 처리함을 추가로 포함한다. 예를 들어, 하나 이상의 실시태양에서, 셀룰로스 섬유의 처리 방법은 상기 명세의 산화된 셀룰로스 섬유를 제공하고, 상기 산화된 셀룰로스 섬유를 알칼리성 또는 부식성 물질에 노출시키고, 이어서 상기 셀룰로스 생성물을 건식 적층시킴을 포함한다. 이론에 얽매이고자 하는 것은 아니지만, 상기 개질된 셀룰로스에 대한 하나 이상의 부식성 물질의 첨가는 매우 높은 작용성 및 매우 낮은 섬유 길이를 갖는 셀룰로스 섬유를 생성시킬 수 있는 것으로 여겨진다.
증가된 알데하이드기를 포함하는 셀룰로스가 셀룰로스 섬유의 습윤 강도를 개선시킴에 있어서 유리한 성질을 가짐은 공지되어 있다. 예를 들어 스미스(Smith) 등의 미국특허 제 6,319,361 호 및 쏜튼(Thornton) 등의 미국특허 제 6,582,559 호를 참조하시오. 상기와 같은 성질은 예를 들어 흡수성 물질 용도에 이로울 수 있다. 일부 실시태양에서, 상기 명세는 생성물의 습윤 강도를 개선시키는 방법을 제공하며, 상기 방법은 상기 명세의 개질된 셀룰로스 섬유를 제공하고 상기 명세의 개질된 셀룰로스 섬유를 제품, 예를 들어 종이 제품에 가함을 포함한다. 예를 들어, 상기 방법은 셀룰로스 섬유를 표백 공정에서 산화시키고, 상기 산화된 셀룰로스 섬유를 산성 또는 부식성 물질로 추가로 처리하고, 상기 처리된 섬유를 셀룰로스 제품에 가함을 포함할 수 있다.
상기 명세에 따라, 과산화 수소를 산성 매질 중의 셀룰로스 섬유에, 최종 셀룰로스 생성물의 목적하는 산화 및/또는 중합도 및/또는 점도를 성취하기에 충분한 양으로 가한다. 예를 들어, 퍼옥사이드를 상기 펄프의 건조 중량을 기준으로 약 0.1 내지 약 4%, 또는 약 1% 내지 약 3%, 또는 약 1% 내지 약 2%, 또는 약 2% 내지 약 3%의 양으로 첨가할 수 있다.
철 또는 구리를 적어도 상기 셀룰로스의 퍼옥사이드에 의한 산화를 촉매하기에 충분한 양으로 가한다. 예를 들어, 철을 상기 크래프트 펄프의 건조 중량을 기준으로 약 25 내지 약 200 ppm 범위의 양으로 첨가할 수 있다. 당해 분야의 숙련가는 최종 셀룰로스 생성물의 목적하는 산화 및/또는 중합도 및/또는 점도의 수준 또는 양을 성취하기 위한 상기 철 또는 구리의 양을 쉽게 최적화할 수 있을 것이다.
일부의 실시태양에서, 상기 방법은 상기 과산화 수소의 첨가 전 또는 첨가 후에 증기를 가함을 추가로 포함한다.
일부의 실시태양에서, 상기 펄프의 최종 DP 및/또는 점도를 상기 철 또는 구리 및 과산화 수소의 양 및 산화 단계 전 표백 조건의 견고성에 의해 조절할 수 있다. 당해 분야의 숙련가는 상기 명세의 개질된 크래프트 섬유의 다른 성질들이 철 또는 구리 및 과산화 수소의 양 및 산화 단계 전 표백 조건의 견고성에 의해 영향을 받을 수도 있음을 알 것이다. 예를 들어, 당해 분야의 숙련가는 최종 생성물의 목적하는 휘도 및/또는 목적하는 중합도 또는 점도를 표적화하거나 성취하기 위해서 철 또는 구리 및 과산화 수소의 양 및 산화 단계 전 표백 조건의 견고성을 조절할 수 있다.
일부 실시태양에서, 상기 명세는 셀룰로스 섬유를 제공하고, 상기 셀룰로스 섬유의 중합도를 감소시키고, 상기 셀룰로스 섬유의 섬유 길이를 유지시킴을 포함하는, 상기 셀룰로스 섬유의 개질 방법을 제공한다.
일부 실시태양에서, 상기 명세의 산화된 크래프트 섬유를 정련시키지 않는다. 상기 산화된 크래프트 섬유의 정련은 섬유 길이 및 보전에 부정적인 영향을 미칠 수 있다, 예를 들어 섬유의 정련은 섬유를 부서지게 할 수 있다.
일부의 실시태양에서, 상기 5-단계 표백 공정의 각 단계는 적어도 혼합기, 반응기 및 세척기(당해 분야의 숙련가들에게 공지된 바와 같은)를 포함한다.
일부의 실시태양에서, 크래프트 펄프를 D1 단계 세척기 상에서 산성화하고, 철 공급원을 또한 상기 D1 단계 세척기 상의 크래프트 펄프에 가하고, 상기 철 공급원(또는 구리 공급원)에 이어서 퍼옥사이드를 상기 E2 단계 타워 앞의 혼합기 또는 펌프의 첨가 지점에서 첨가하고, 상기 크래프트 펄프를 상기 E2 타워에서 반응시키고 상기 E2 세척기 상에서 세척하고, 증기를 상기 E2 타워 전에 증기 믹서에서 임의로 가할 수도 있다.
일부의 실시태양에서, 철(또는 구리)을 상기 D1 단계가 끝날 때까지 가하거나, 또는 상기 철(또는 구리)을 상기 E2 단계의 시작 시에 또한 첨가할 수 있으나, 단 상기 펄프를 D1 단계에서 먼저(즉 상기 철의 첨가 전에) 산성화시킨다. 증기를 상기 퍼옥사이드의 첨가 전 또는 후에 임의로 가할 수도 있다.
예시적인 실시태양에서, 저 점도 개질된 셀룰로스 섬유의 제조 방법은 크래프트 펄프를 다단계 표백 공정에서 표백하고 상기 펄프의 DP를 산성 매질 중에서 철의 존재하에 과산화 수소에 의한 처리를 사용하여 상기 다단계 표백 공정의 최종 단계(예를 들어 다단계 표백 공정의 네 번째 단계, 예를 들어 5단계 표백 공정의 네 번째 단계)에서 또는 그 부근에서 감소시킴을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 펄프의 최종 DP를 실시예 부분에 추가로 개시되는 바와 같이, 철 또는 구리 및 과산화 수소의 적합한 적용에 의해 조절할 수 있다. 일부 실시태양에서, 상기 철 또는 구리 및 과산화 수소를 낮은 DP 섬유(즉 약 1180 내지 약 1830 범위의 DPw, 또는 약 7 내지 약 13 mPa·s 범위의 0.5% 모세관 CED 점도를 갖는 섬유)를 생성시키기에 적합한 양 및 조건하에서 제공한다. 일부 예시적인 실시태양에서, 상기 철 또는 구리 및 과산화 수소를 초저 DP 섬유(즉 약 700 내지 약 1180 범위의 DPw, 또는 약 3.0 내지 약 7 mPa·s 범위의 0.5% 모세관 CED 점도를 갖는 섬유)를 생성시키기에 적합한 양 및 조건하에서 제공할 수 있다.
예를 들어, 일부 실시태양에서, 산성 매질 중에서 철 또는 구리와 함께 과산화 수소에 의한 처리는 상기 크래프트 펄프의 pH를 약 2 내지 약 5 범위의 pH로 조절하고, 철의 공급원을 상기 산성화된 펄프에 가하고, 과산화 수소를 상기 크래프트 펄프에 가함을 포함할 수 있다.
일부의 실시태양에서, 예를 들어 본 명세의 범위 내에서 개질된 셀룰로스 섬유를 제조하는 방법은 크래프트 펄프를 약 2 내지 약 5 범위의 pH로 산성화하고(예를 들어 황산을 사용하여), 철의 공급원(예를 들어 황산 제1철, 예를 들어 황산 제1철 헵타하이드레이트)을 상기 크래프트 펄프의 건조 중량을 기준으로 약 25 내지 약 250 ppm Fe+2의 적용으로 약 1% 내지 약 15% 범위의 점조도에서 산성화된 크래프트 펄프 및 또한 과산화 수소(상기 크래프트 펄프의 건조 중량을 기준으로 약 1 중량% 내지 약 50 중량% 농도의 용액으로서 및 약 0.1% 내지 약 1.5% 범위의 양으로 첨가될 수 있다)와 혼합함을 포함할 수 있다. 일부의 실시태양에서, 상기 황산 제1철 용액을 상기 크래프트 펄프와 약 7% 내지 약 15% 범위의 점조도로 혼합한다. 일부의 실시태양에서 상기 산성 크래프트 펄프를 상기 철 공급원과 혼합하고 상기 과산화 수소와 약 60 내지 약 80 ℃ 범위의 온도에서 약 40 내지 약 80 분 범위의 기간동안 반응시킨다.
일부 실시태양에서, 상기 명세의 범위내의 개질된 셀룰로스 섬유의 제조 방법은 크래프트 펄프를 산성 매질 중에서 철(또는 구리)의 존재하에서 과산화 수소로 처리함으로써 DP를 감소시킴을 포함하며, 여기에서 상기 산성, 과산화 수소 및 철(또는 구리) 처리는 다단계 표백 공정에 통합된다. 일부 실시태양에서, 상기 철, 산 및 과산화 수소에 의한 처리는 상기 다단계 표백 공정의 단일 단계로 통합된다. 일부 실시태양에서, 상기 철(또는 구리), 산 및 과산화 수소에 의한 처리는 다단계 표백 공정의 끝 또는 그 부근에 있는 단일 단계에 통합된다. 일부 실시태양에서, 상기 철(또는 구리), 산 및 과산화 수소에 의한 처리는 다단계 표백 공정의 네 번째 단계에 통합된다. 예를 들어, 상기 펄프 처리는 상기 철(또는 구리) 및 퍼옥사이드를 모두 가하고 일부 체류 시간이 제공된 후에 단일 단계, 예를 들어 E2 단계에서 발생할 수 있다. 일부의 실시태양에서, 5-단계 표백 공정의 각 단계는 적어도 혼합기, 반응기 및 세척기(당해 분야의 숙련가들에게 공지된 바와 같은)를 포함하며, 상기 크래프트 펄프를 D1 단계 세척기 상에서 산성화하고, 철 공급원을 또한 상기 D1 단계 세척기 상의 크래프트 펄프에 가하고, 상기 철 공급원(또는 구리 공급원)에 이어서 퍼옥사이드를 상기 E2 단계 타워 앞의 혼합기 또는 펌프의 첨가 지점에서 가하고, 상기 크래프트 펄프를 상기 E2 타워에서 반응시키고 상기 E2 세척기 상에서 세척하고, 증기를 상기 E2 타워 전에 증기 믹서에서 임의로 가할 수도 있다. 일부의 실시태양에서, 예를 들어 철(또는 구리)을 상기 D1 단계가 끝날 때까지 가하거나, 또는 상기 철(또는 구리)을 상기 E2 단계의 시작 시에 또한 첨가할 수 있으나, 단 상기 펄프를 D1 단계에서 먼저(즉 상기 철의 첨가 전에) 산성화시키며, 상기 pH를 약 3 내지 약 5의 범위로 만들 필요가 있는 경우 여분의 산을 가할 수 있으며, 퍼옥사이드를 상기 철(또는 구리) 다음에 가할 수 있다. 증기를 상기 퍼옥사이드의 첨가 전 또는 첨가 후에 가할 수도 있다.
예를 들어, 하나의 실시태양에서, 연재 셀룰로스 출발 물질을 사용하여 수행된 상술한 5 단계 표백 공정은 하기의 성질들 중 하나 이상을 갖는 개질된 셀룰로스 섬유를 생성시킬 수 있다: 2.2 ㎜ 이상의 평균 섬유 길이, 약 3.0 mPa·s 내지 13 mPa·s 미만 범위의 점도, 약 16% 내지 약 20% 범위의 S10 부식성 용해도, 약 14% 내지 약 18% 범위의 S18 부식성 용해도, 약 2 meq/100 g 내지 약 6 meq/100 g 범위의 카복실 함량, 약 1 meq/100 g 내지 약 3 meq/100 g 범위의 알데하이드 함량, 약 1 내지 4의 카보닐 함량, 약 700 ㎖ 내지 약 760 ㎖ 범위의 여수도, 약 5 km 내지 약 8 km 범위의 섬유 강도, 및 약 85 내지 약 95 ISO 범위의 휘도. 예를 들어, 일부 실시태양에서, 상술한 예시적인 5 단계 표백 공정은 상기 언급한 각각의 성질들을 갖는 개질된 셀룰로스 연재 섬유를 생성시킬 수 있다.
상기 셀룰로스 섬유가 연재 섬유인 또 다른 예에 따라, 상술한 예시적인 5 단계 표백 공정은 2.0 ㎜ 이상(예를 들어 약 2.0 ㎜ 내지 약 3.7 ㎜, 또는 약 2.2 ㎜ 내지 약 3.7 ㎜ 범위)인 평균 섬유 길이, 13 mPa·s 미만인 점도(예를 들어 약 3.0 mPa·s 내지 13 mPa·s 미만, 또는 약 3.0 mPa·s 내지 약 5.5 mPa·s, 또는 약 3.0 mPa·s 내지 약 7 mPa·s, 또는 약 7 mPa·s 내지 13 mPa·s 미만 범위의 점도), 및 85 이상(예를 들어 약 85 내지 약 95 범위)의 휘도를 갖는 개질된 셀룰로스 연재 섬유를 생성시킬 수 있다.
일부 실시태양에서, 상기 명세는 상기 명세의 개질된 크래프트 섬유를 제공하고 이어서 플러프 펄프를 생성시킴을 포함하는, 플러프 펄프의 제조 방법을 제공한다. 예를 들어, 상기 방법은 다단계 표백 공정에서 크래프트 섬유를 표백시키고, 상기 섬유를 산성 조건하에서 과산화 수소 및 촉매량의 철 또는 구리로 상기 다단게 표백 공정의 적어도 네 번째 또는 다섯 번째 단계에서 산화시키고, 이어서 플러프 펄프를 성형시킴을 포함한다. 하나 이상의 실시태양에서, 상기 섬유를 상기 다단계 표백 공정 후에 정련시키지 않는다.
일부 실시태양에서, 개시된 바와 같이 제조된 섬유를 표면 활성제로 처리할 수 있다. 본 발명에 사용하기 위한 표면 활성제는 고체 또는 액체일 수 있다. 상기 표면 활성제는 임의의 표면 활성제, 예를 들어 비제한적으로, 상기 섬유에 실질적이지 않은, 즉 상기 섬유의 비(specific)흡수율을 방해하지 않는 연화제, 탈착제, 및 계면활성제일 수 있다. 본 발명에 사용된 바와 같이, 상기 섬유에 "실질적이지 않은" 표면 활성제는 본 발명에 개시된 바와 같은 PFI 시험을 사용하여 측정시 30% 이하의 비흡수율의 증가를 나타낸다. 하나의 실시태양에 따라, 상기 비흡수율은 약 25% 이하, 예를 들어 약 20% 이하, 예를 들어 약 15% 이하, 예를 들어 약 10% 이하까지 증가된다. 이론에 얽매이고자 하는 것은 아니지만, 상기 계면활성제의 첨가는 셀룰로스 상에서 시험 유체와 동일한 부위에 대해 경쟁을 일으킨다. 따라서, 계면활성제가 너무 실질적이면, 너무 많은 부위에서 반응하여 상기 섬유의 흡수 능력을 감소시킨다.
본 발명에 사용된 바와 같이 PFI는 SCAN-C-33:80 시험 표준 스칸디나비안 펄프, 페이퍼 및 보드 시험 위원회에 따라 측정된다. 상기 방법은 일반적으로 하기와 같다. 먼저, 상기 샘플을 PFI 패드 성형기로 제조한다. 진공을 켜고 대략 3.01 g의 플러프 펄프를 상기 패드 성형기 입구에 공급한다. 상기 진공을 끄고, 상기 시험 조각을 제거하여 패드 질량을 검사하기 위해 저울위에 놓는다. 상기 플러프 질량을 3.00±0.01 g으로 조절하고 질량건조로서 기록한다. 상기 플러프를 시험 실린더에 넣는다. 상기 플러프 함유 실린더를 흡수 시험기의 얕은 천공된 접시에 넣고 수 밸브를 켠다. 상기 시험 조각 실린더를 들어올리면서 500 g 하중을 상기 플러프 패드에 서서히 적용하고 신속히 시작 버튼을 누른다. 디스플레이가 00.00을 읽기 전에 상기 시험기를 30초 동안 실행시킬 것이다. 상기 디스플레이가 20 초를 읽으면, 0.5 ㎜에 가장 가까운 건조 패드 높이를 기록한다(높이건조). 상기 디스플레이가 다시 00.00을 읽으면, 다시 시작 버튼을 눌러 상기 트레이가 물을 자동적으로 상승시키도록 자극하고 이어서 시간 디스플레이(흡수 시간, T)를 기록한다. 상기 시험기를 30초 동안 계속 실행시킬 것이다. 상기 수 트레이는 자동적으로 낮아질 것이고 시간은 추가로 30초 동안 흐를 것이다. 상기 디스플레이가 20s를 읽으면, 0.5 ㎜에 가장 가까운 습윤 패드 높이를 기록한다(높이습윤). 상기 샘플 홀더를 제거하고, 상기 습윤 패드를 질량습윤 측정을 위해 저울로 옮기고 수 밸브를 잠근다. 비흡수율(s/g)은 T/질량건조이다. 비용량(g/g)은 (질량습윤 - 질량건조)/질량건조이다. 습윤 벌크(cc/g)는 [19.64 ㎠ x 높이습윤/3]/10이다. 건조 벌크는 [19.64 ㎠ x 높이건조/3]/10이다. 상기 계면활성제 처리된 섬유와의 비교를 위한 비교 표준은 계면활성제 첨가가 없는 동일한 섬유이다.
연화제 및 탈착제를 종종 단일 화합물로서보다는 오직 복합 혼합물로서 상업적으로 입수할 수 있는 것으로 일반적으로 인식되고 있다. 하기의 논의는 우세한 종류들에 초점을 맞출 것이지만, 상업적으로 입수할 수 있는 혼합물들을 실시에 일반적으로 사용할 수 있음은 물론이다. 적합한 연화제, 탈착제 및 계면활성제는 숙련가에게 쉽게 자명할 것이며 문헌에 널리 보고되어 있다.
적합한 계면활성제는 상기 섬유에 대해 실질적이지 않은 양이온성 계면활성제, 음이온성 및 비이온성 계면활성제를 포함한다. 하나의 실시태양에 따라, 상기 계면활성제는 비이온성 계면활성제이다. 하나의 실시태양에 따라, 상기 계면활성제는 양이온성 계면활성제이다. 하나의 실시태양에 따라, 상기 계면활성제는 식물성 계면활성제, 예를 들어 식물성 지방산, 예를 들어 식물성 지방산 4급 암모늄염이다. 상기와 같은 화합물은 DB999 및 DB1009를 포함하며, 이들을 모두 셀룰로스 솔류션즈(Cellulose Solutions)로부터 입수할 수 있다. 다른 계면활성제는 비제한적으로 악조 노벨(Akzo Nobel)로부터의 에톡실화된 노닐페놀 에테르인 베롤(Berol) 388을 포함할 수 있다.
생분해성 연화제를 사용할 수 있다. 전형적인 생분해성 양이온성 연화제/탈착제는 미국 특허 제 5,312,522 호; 제 5,415,737 호; 제 5,262,007 호; 제 5,264,082 호 및 제 5,223,096 호에 개시되어 있으며, 이들은 모두 내용 전체가 본 발명에 참고로 인용된다. 상기 화합물들은 4급 암모니아 화합물의 생분해성 다이에스터, 4급화된 아민-에스터, 및 4급 암모늄 클로라이드를 갖는 작용성 생분해성 식물성 오일 기재 에스터 및 다이에스터 다이에루실다이메틸 암모늄 클로라이드이며 전형적인 생분해성 연화제이다.
상기 계면활성제를 8 lbs/톤 이하, 예를 들어 2 lbs/톤 내지 7 lbs/톤, 예를 들어 4 lbs/톤 내지 7 lbs/톤, 예를 들어 6 lbs/톤 내지 약 7 lbs/톤의 양으로 첨가한다.
상기 표면 활성제를 펄프의 롤, 꾸러미 또는 시트를 형성시키기 전에 임의의 지점에서 첨가할 수 있다. 하나의 실시태양에 따라, 상기 표면 활성제를 펄프기의 헤드박스 바로 앞에서, 구체적으로 1차 클리너 공급 펌프의 유입구에서 첨가한다.
하나의 실시태양에 따라, 본 발명의 섬유는 비스코스 공정에 사용시, 계면활성제의 첨가가 없는 동일한 섬유보다 개선된 여과성을 갖는다. 예를 들어, 본 발명의 섬유를 포함하는 비스코스 용액의 여과성은 계면활성제 없이 동일한 섬유를 사용하여 같은 방식으로 제조된 비스코스 용액보다 10% 이상 더 낮은, 예를 들어 15% 이상 더 낮은, 예를 들어 30% 이상 더 낮은, 예를 들어 40% 이상 더 낮은 여과성을 갖는다. 상기 비스코스 용액의 여과성을 하기의 방법에 의해 측정한다. 용액을 기부상에 1과 3/16 in 여과 오리피스를 갖는 질소 가압된(27 psi) 용기에 넣으며, 상기 필터 매질은 상기 용기의 외부에서부터 내부로 하기와 같다: 천공된 금속 원반, 20 메쉬 스테인레스 강 스크린, 옥양목천, 와트만 54 여과지, 및 상기 용기의 내용물을 향해 위로 보풀면이 있는 2층의 털 플란넬. 40 분 동안 상기 용액을 상기 매질을 통해 여과하고, 이어서 40 분째에 추가로 140 분 동안(따라서 40 분째에 t=0) 상기 여과된 용액의 부피를, X 좌표로서 경과된 시간 및 Y 좌표로서 여과된 비스코스의 중량으로 측정하고(중량), 상기 플롯의 기울기는 여과 횟수이다. 10 분 간격으로 기록을 수행하였다. 상기 계면활성제 처리된 섬유와의 비교를 위한 기준 표준은 상기 계면활성제의 첨가 없이 동일한 섬유이다.
본 발명의 하나의 실시태양에 따라, 본 발명의 계면활성제 처리된 섬유는 여과성의 동반 감소, 예를 들어 10% 이상의 감소와 함께 비흡수율의 제한된 증가, 예를 들어 30% 미만의 증가를 나타낸다. 하나의 실시태양에 따라, 상기 계면활성제 처리된 섬유는 30% 미만의 증가된 비흡수율 및 20% 이상, 예를 들어 30% 이상, 예를 들어 40% 이상의 감소된 여과성을 갖는다. 또 다른 실시태양에 따라, 상기 계면활성제 처리된 섬유는 25% 미만의 증가된 비흡수율 및 10% 이상, 예를 들어 20% 이상, 예를 들어 30% 이상, 예를 들어 40% 이상의 감소된 여과성을 갖는다. 더욱 또 다른 실시태양에 따라, 상기 계면활성제 처리된 섬유는 20% 미만의 증가된 비흡수율 및 10% 이상, 예를 들어 20% 이상, 예를 들어 30% 이상, 예를 들어 40% 이상의 감소된 여과성을 갖는다. 또 다른 실시태양에 따라, 상기 계면활성제 처리된 섬유는 15% 미만의 증가된 비흡수율 및 10% 이상, 예를 들어 20% 이상, 예를 들어 30% 이상, 예를 들어 40% 이상의 감소된 여과성을 갖는다. 더욱 또 다른 실시태양에 따라, 상기 계면활성제 처리된 섬유는 10% 미만의 증가된 비흡수율 및 10% 이상, 예를 들어 20% 이상, 예를 들어 30% 이상, 예를 들어 40% 이상의 감소된 여과성을 갖는다.
지금까지 비스코스의 생산을 위해 결합된 펄프에 양이온성 계면활성제를 첨가하는 것은 비스코스 생산에 유해한 것으로 간주되었다. 양이온성 계면활성제는, 셀룰로스 섬유의 파괴를 시작하기 위해 부식제와 반응해야 하는 상기 셀룰로스상의 동일한 부위에 부착된다. 따라서, 오랫동안 양이온성 물질은 비스코스의 생산에 사용되는 섬유에 대한 펄프-전처리제로서 사용해서는 안 되는 것으로 생각되어 왔다. 이론에 얽매이고자 하는 것은 아니지만, 본 발명에 따라 제조된 섬유는 그의 형태, 특성 및 화학에 있어서 종래 기술 섬유와 상이하기 때문에, 상기 양이온성 계면활성제는 상기 활성제가 종래 기술 섬유에 대해 결합하는 방식과 동일한 방식으로 결합하지는 않을 것으로 생각된다. 상기 명세에 따른 섬유는 본 발명에 따른 계면활성제로 처리될 때 상기 섬유를 부식제 침투 및 여과성을 개선시키는 방식으로 분리시킨다. 따라서, 하나의 실시태양에 따라 본 명세의 섬유를, 처리되지 않은 섬유 또는 종래 기술 섬유의 경우보다 더 큰 정도로 광범위한 면 또는 설파이트 섬유에 대한 대용물로서 사용할 수 있다.
본 발명의 섬유에 계면활성제를 가하는 것은 플러프 펄프로 제조되는 섬유의 성능을 개선시킨다. 구체적으로, 상기 표면 활성제는 섬유들간에 형성될 수 있는 매듭을 감소시킬 수 있으며 따라서 보다 양호한 공기적층된 또는 공기성형된 생성물을 생성시킬 수 있다. 상기 계면활성제는 또한 상기 플러프 생성물의 구조를 개선시킨다. 상기 섬유는 서로에 대해 보다 낮은 친화성을 가지므로, 덩어리 형성이 감소된다. 더욱이, 상기 매듭의 감소는 또한 상기 펄프의 섬유화 및 플러프화 동안 보다 낮은 에너지 소비를 생성시킨다.
계면활성제의 사용은 또한 상기 처리된 섬유로부터 생성되는 제품들의 물성에 영향을 미친다. 계면활성제 또는 탈착제를 포함한 상기 섬유는 웹 파열 강도의 감소 및 엠보싱성의 개선을 보일 것이다. 흡수성 제품에 사용되는 섬유를 처리하기 위해 표면 활성제를 사용하는 불리한 면은 상기 계면활성제가 수소 결합 부위의 수를 감소시킬 수 있고 따라서 수흡수율 및 전체적인 용량을 낮출 수 있다는 것이다.
상기 명세는 또한 냄새, 예를 들어 신체 노폐물로부터의 냄새, 예를 들어 소변 또는 혈액으로부터의 냄새를 감소시키는 방법을 제공한다. 일부의 실시태양에서, 본 명세는 본 명세에 따른 산화된 표백된 크래프트 섬유를 제공하고 상기 표백된 크래프트 섬유에, 동량의 취기제(odorant)를 동량의 표준 크래프트 섬유에 적용 시의 취기제의 대기량에 비해 취기제의 대기량이 감소하도록 취기제를 적용함을 포함하는, 냄새의 억제 방법을 제공한다. 일부의 실시태양에서, 본 명세는 세균성 냄새 발생을 억제함을 포함하는 냄새의 억제 방법을 제공한다. 일부의 실시태양에서, 본 명세는 개질된 크래프트 섬유상에서 취기제, 예를 들어 질소 취기제를 흡수함을 포함하는, 냄새 억제 방법을 제공한다. 본 발명에 사용된 바와 같은, "질소 취기제"는 하나 이상의 질소를 포함하는 취기제를 의미하는 것으로 이해된다.
하나 이상의 실시태양에서, 냄새 감소 방법은 상기 명세에 따른 개질된 셀룰로스 섬유를 제공하고, 상기 개질된 크래프트 섬유에 취기제, 예를 들어 질소 화합물, 예를 들어 암모니아, 또는 질소 화합물을 생성시킬 수 있는 유기체를 적용함을 포함한다. 일부 실시태양에서, 상기 방법은 개질된 크래프트 섬유에 취기제를 가하기 전에 상기 개질된 셀룰로스 섬유로부터 플러프 펄프를 성형시킴을 추가로 포함한다. 일부 실시태양에서, 상기 취기제는 질소 화합물을 생성시킬 수 있는 하나 이상의 세균을 포함한다. 일부 실시태양에서, 상기 취기제는 질소 화합물, 예를 들어 암모니아를 포함한다.
일부 실시태양에서, 상기 냄새 감소 방법은 또한 암모니아를 개질된 셀룰로스 섬유상에 흡수시킴을 포함한다. 일부 실시태양에서, 상기 냄새 감소 방법은 세균성 암모니아 생산을 억제시킴을 추가로 포함한다. 일부 실시태양에서, 상기 세균성 암모니아 생산의 억제 방법은 세균 생육을 억제시킴을 포함한다. 일부 실시태양에서, 상기 세균성 암모니아 생산의 억제 방법은 세균성 요소 합성을 억제시킴을 포함한다.
일부 실시태양에서, 냄새 감소 방법은 개질된 셀룰로스 섬유를 하나 이상의다른 냄새 환원제와 배합하고, 이어서 상기 냄새 환원제와 배합된 개질된 셀룰로스 섬유에 취기제를 적용시킴을 포함한다.
예시적인 냄새 환원제들은 당해 분야에 공지되어 있으며, 예를 들어 냄새 환원제, 냄새 차폐제, 살생물제, 효소 및 우레아제 억제제를 포함한다. 예를 들어, 개질된 셀룰로스 섬유를 제올라이트, 활성탄, 규조토, 사이클로덱스트린, 점토, 킬레이트제, 예를 들어 금속 이온, 예를 들어 구리, 은 또는 아연 이온을 함유하는 것들, 이온 교환 수지, 항세균 또는 항균 중합체, 및/또는 방향제 중에서 선택된 하나 이상의 냄새 환원제와 배합시킬 수 있다.
일부의 실시태양에서, 상기 개질된 셀룰로스 섬유를 하나 이상의 초흡수성 중합체(SAP)와 배합시킨다. 일부의 실시태양에서, 상기 SAP는 냄새 환원제일 수도 있다. 본 명세에 따라 사용될 수 있는 SAP의 예는 비제한적으로 BASF사에 의해 판매되는 하이솔브(Hysorb)(상표), 스미토모(Sumitomo)사에 의해 판매되는 아쿠아 킵(Aqua Keep)(등록상표), 및 에보닉(Evonik)사에 의해 판매되는 페이버(FAVOR)(등록상표)를 포함한다.
II. 크래프트 섬유
본 발명에서 "표준", "통상적인", 또는 "전통적인" 크래프트, 크래프트 표백된 섬유, 크래프트 펄프 또는 크래프트 표백된 펄프를 참조한다. 상기와 같은 섬유 또는 펄프는 종종 본 발명의 개선된 성질들을 정의하기 위한 기준점으로서 개시된다. 본 발명에 사용된 바와 같이, 이들 용어는 호환 가능하며, 조성이 동일하고 표적 섬유 또는 펄프에 임의의 산화 없이, 단독으로 또는 알칼리 및 산 처리 중 하나 이상을 이어서 가하는 유사한 방식으로 가공된(즉 표준 또는 통상적인 방식으로 가공된) 상기 섬유 또는 펄프를 지칭한다. 본 발명에 사용된 바와 같이, "개질된"이란 용어는 산화 처리가, 단독으로 또는 알칼리 및 산 처리 중 하나 이상이 이어서 가해진 섬유를 지칭한다.
본 명세서에서 언급된 개질된 셀룰로스 섬유의 물리적 특성들(예를 들어 섬유 길이 및 점도)은 실시예 부분에 제공된 프로토콜들에 따라 측정된다.
본 명세는 저 점도 및 초저 점도를 갖는 크래프트 섬유를 제공한다. 달리 명시되지 않는 한, 본 발명에 사용된 바와 같은 "점도"는 프로토콜에서 참조한 바와 같은 TAPPI T230-om90에 따라 측정된 0.5% 모세관 CED 점도를 지칭한다. 본 발명의 개질된 크래프트 섬유는 수행된 화학적 개질을 암시하는 독특한 특성들을 나타낸다. 보다 구체적으로, 본 발명의 섬유는 표준 크래프트 섬유의 특성과 유사한 특성, 즉 길이 및 여수도를 나타낼 뿐만 아니라, 상기 개질된 섬유 중에 포함된 작용기의 증가된 수의 함수인 일부 매우 상이한 특성을 나타낸다. 상기 개질된 섬유는 점도의 측정을 위해 인용된 TAPPI 시험이 수행될 때 독특한 특성을 나타낸다. 구체적으로, 상기 인용된 TAPPI 시험은 섬유를 상기 시험 방법의 부분으로서 부식제로 처리한다. 상기 개시된 바와 같이 개질된 섬유에 부식제의 적용은 상기 변형된 섬유를 표준 크래프트 섬유와 상이하게 가수분해되게 하며, 따라서 표준 크래프트 섬유의 점도보다 일반적으로 더 낮은 점도를 보고한다. 따라서, 당해 분야의 숙련가는 상기 보고된 점도가 상기 점도 측정 방법에 의해 영향을 받을 수도 있음을 알 것이다. 본 발명의 목적을 위해서, 본 발명에서 상기 인용된 TAPPI 방법에 의해 측정된 것으로서 보고된 점도들은 상기 섬유의 중합도를 계산하기 위해 사용된 크래프트 섬유의 점도를 나타낸다.
달리 명시되지 않는 한, 본 발명에 사용된 바와 같은 "DP"는 TAPPI T230-om99에 따라 측정된 0.5% 모세관 CED 점도로부터 계산된 중량 기준 평균 중합도(DPw)를 지칭한다. 예를 들어 문헌[J.F. Cellucon Conference in The Chemistry and Processing of Wood and Plant Fibrous Materials, p. 155, test protocol 8, 1994(Woodhead Publishing Ltd., Abington Hall, Abinton Cambridge CBI 6AH England, J.F. Kennedy et al. eds.)]을 참조하시오. "저 DP"는 약 1160 내지 약 1860 범위의 DP 또는 약 7 내지 약 13 mPa·s 범위의 점도를 의미한다. "초저 점도"는 약 350 내지 약 1160 범위의 DP 또는 약 3 내지 약 7 mPa·s 범위의 점도를 의미한다.
이론에 얽매이고자 하는 것은 아니지만, 본 발명의 섬유는 DP가 TAPPI T230-om99에 따라 측정된 CED 점도를 통해 계산될 때의 인공 중합도를 나타내는 것으로 여겨진다. 구체적으로, 본 발명 섬유의 촉매 산화 처리는 셀룰로스를 상기 측정된 DP에 의해 지시되는 정도로 파괴하지 않고, 대신에 주로 결합 개방 및 치환체 첨가의 효과를 가지며, 상기 셀룰로스 쇄를 절단하는 대신에 상기 셀룰로스를 보다 반응성으로 만드는 것으로 여겨진다. 또한, 부식제의 첨가로 시작되는 상기 CED 점도 시험(TAPPI T230-om99)의 경우, 새로운 반응성 부위에서 상기 셀룰로스 쇄를 절단하여, 상기 섬유의 예비-시험 상태에서 발견되는 것보다 훨씬 더 많은 수의 보다 짧은 절편들을 갖는 셀룰로스 중합체를 생성시키는 효과를 갖는 것으로 여겨진다. 이는 상기 섬유 길이가 생산 중 그다지 감소되지 않는다는 사실에 의해 확인된다.
일부 실시태양에서, 개질된 셀룰로스 섬유는 약 350 내지 약 1860 범위의 DP를 갖는다. 일부 실시태양에서, 상기 DP는 약 710 내지 약 1860 범위를 갖는다. 일부 실시태양에서, 상기 DP는 약 350 내지 약 910의 범위이다. 일부 실시태양에서, 상기 DP는 약 350 내지 약 1160의 범위이다. 일부 실시태양에서, 상기 DP는 약 1160 내지 약 1860의 범위이다. 일부 실시태양에서, 상기 DP는 1860 미만, 1550 미만, 1300 미만, 820 미만, 또는 600 미만이다.
일부의 실시태양에서, 개질된 셀룰로스 섬유는 약 3.0 mPa·s 내지 약 13 mPa·s 범위의 점도를 갖는다. 일부의 실시태양에서, 상기 점도는 약 4.5 mPa·s 내지 약 13 mPa·s의 범위이다. 일부의 실시태양에서, 상기 점도는 약 3.0 mPa·s 내지 약 5.5 mPa·s의 범위이다. 일부의 실시태양에서, 상기 점도는 약 3.0 mPa·s 내지 약 7 mPa·s의 범위이다. 일부의 실시태양에서, 상기 점도는 약 7 mPa·s 내지 약 13 mPa·s의 범위이다. 일부의 실시태양에서, 상기 점도는 13 mPa·s 미만, 10 mPa·s 미만, 8 mPa·s 미만, 5 mPa·s 미만, 또는 4 mPa·s 미만이다.
일부 실시태양에서, 상기 명세의 개질된 크래프트 섬유는 상기 표백 공정 동안 그의 여수도를 유지한다. 일부 실시태양에서, 상기 개질된 셀룰로스 섬유는 약 690 ㎖ 이상, 예를 들어 적어도 약 700 ㎖, 또는 약 710 ㎖, 또는 약 720 ㎖, 또는 약 730 ㎖의 "여수도"를 갖는다.
일부의 실시태양에서, 상기 명세의 개질된 크래프트 섬유는 표백 공정 동안 그의 섬유 길이를 유지한다.
일부의 실시태양에서, 상기 개질된 셀룰로스 섬유가 연재 섬유인 경우, 상기 개질된 셀룰로스 섬유는 하기 실시예 부분에 개시된, 시험 프로토콜 12에 따라 측정된 바와 같은, 약 2 ㎜ 이상인 평균 섬유 길이를 갖는다. 일부의 실시태양에서, 상기 평균 섬유 길이는 약 3.7 ㎜ 이하이다. 일부의 실시태양에서, 상기 평균 섬유 길이는 적어도 약 2.2 ㎜, 약 2.3 mm, 약 2.4 mm, 약 2.5 mm, 약 2.6 mm, 약 2.7 mm, 약 2.8 mm, 약 2.9 mm, 약 3.0 mm, 약 3.1 mm, 약 3.2 mm, 약 3.3 mm, 약 3.4 mm, 약 3.5 mm, 약 3.6 mm, 또는 약 3.7 ㎜이다. 일부의 실시태양에서, 상기 평균 섬유 길이는 약 2 mm 내지 약 3.7 mm, 또는 약 2.2 mm 내지 약 3.7 mm의 범위이다.
일부 실시태양에서, 상기 개질된 셀룰로스 섬유가 경재 섬유인 경우, 상기 개질된 셀룰로스 섬유는 약 0.75 내지 약 1.25 ㎜의 평균 섬유 길이를 갖는다. 예를 들어, 상기 평균 섬유 길이는 적어도 약 0.85 ㎜, 예를 들어 약 0.95 ㎜, 또는 약 1.05 ㎜, 또는 약 1.15 ㎜일 수 있다.
일부의 실시태양에서, 상기 명세의 개질된 크래프트 섬유는 표준 크래프트 섬유와 동등한 휘도를 갖는다. 일부의 실시태양에서, 상기 개질된 셀룰로스 섬유는 적어도 85, 86, 87, 88, 89 또는 90 ISO의 휘도를 갖는다. 일부의 실시태양에서, 상기 휘도는 약 92 이하이다. 일부의 실시태양에서, 상기 휘도는 약 85 내지 약 92, 또는 약 86 내지 약 90, 또는 약 87 내지 약 90, 또는 약 88 내지 약 90의 범위이다.
일부 실시태양에서, 상기 명세의 개질된 셀룰로스 섬유는 표준 크래프트 섬유보다 더 압축성이고/이거나 엠보싱가능하다. 일부 실시태양에서, 개질된 셀룰로스 섬유를 사용하여 동량의 표준 크래프트 섬유에 의해 생성된 구조보다 더 얇고/얇거나 더 큰 밀도를 갖는 구조를 생성시킬 수 있다.
일부 실시태양에서, 상기 명세의 개질된 셀룰로스 섬유는 약 0.21 g/cc 이상, 예를 들어 약 0.22 g/cc, 또는 약 0.23 g/cc, 또는 약 0.24 g/cc의 밀도로 압축될 수 있다. 일부 실시태양에서, 상기 명세의 개질된 셀룰로스 섬유는 약 0.21 내지 약 0.24 g/cc 범위의 밀도로 압축될 수 있다. 하나 이상의 실시태양에서, 상기 명세의 개질된 셀룰로스 섬유는 20 psi 게이지 압력에서 압축시, 약 0.21 내지 약 0.24 g/cc 범위의 밀도를 갖는다.
일부 실시태양에서, 상기 명세의 개질된 셀룰로스 섬유는 약 5 psi의 게이지 압력하에서 압축시 약 0.110 내지 약 0.114 g/cc 범위의 밀도를 갖는다. 예를 들어, 상기 명세의 개질된 셀룰로스 섬유는 약 5 psi의 게이지 압력하에서 압축시 약 0.110 g/cc 이상, 예를 들어 적어도 약 0.112 g/cc, 또는 약 0.113 g/cc, 또는 약 0.114 g/cc의 밀도를 가질 수 있다.
일부 실시태양에서, 상기 명세의 개질된 셀룰로스 섬유는 약 10 psi의 게이지 압력하에서 압축시 약 0.130 내지 약 0.155 g/cc 범위의 밀도를 갖는다. 예를 들어, 상기 명세의 개질된 셀룰로스 섬유는 약 10 psi의 게이지 압력하에서 압축시 약 0.130 g/cc 이상, 예를 들어 적어도 약 0.135 g/cc, 또는 약 0.140 g/cc, 또는 약 0.145 g/cc, 또는 약 0.150 g/cc의 밀도를 가질 수 있다.
일부 실시태양에서, 상기 명세의 개질된 셀룰로스 섬유는 표준 크래프트 섬유의 밀도보다 적어도 약 8% 초과의 밀도로 압축될 수 있다. 일부 실시태양에서, 상기 명세의 개질된 셀룰로스 섬유는 표준 크래프트 섬유의 밀도보다 약 8% 내지 약 16% 초과, 예를 들어 약 10% 내지 약 16% 초과, 또는 약 12% 내지 약 16% 초과, 또는 약 13% 내지 약 16% 초과, 또는 약 14% 내지 약 16% 초과, 또는 약 15% 내지 약 16% 초과의 밀도를 갖는다.
일부의 실시태양에서, 상기 명세의 개질된 크래프트 섬유는 표준 크래프트 섬유에 비해 증가된 카복실 함량을 갖는다.
일부의 실시태양에서, 개질된 셀룰로스 섬유는 약 2 meq/100 g 내지 약 9 meq/100 g 범위의 카복실 함량을 갖는다. 일부의 실시태양에서, 상기 카복실 함량은 약 3 meq/100 g 내지 약 8 meq/100 g 범위이다. 일부의 실시태양에서, 상기 카복실 함량은 약 4 meq/100 g이다. 일부의 실시태양에서, 상기 카복실 함량은 약 2 meq/100 g 이상, 예를 들어 약 2.5 meq/100 g 이상, 예를 들어 약 3.0 meq/100 g 이상, 예를 들어 약 3.5 meq/100 g 이상, 예를 들어 약 4.0 meq/100 g 이상, 예를 들어 약 4.5 meq/100 g 이상, 또는 에를 들어 약 5.0 meq/100 g 이상이다.
상기 명세의 개질된 크래프트 섬유는 표준 표백된 크래프트 섬유에 비해 증가된 알데하이드 함량을 갖는다. 일부 실시태양에서, 상기 개질된 크래프트 섬유는 약 1 meq/100 g 내지 약 9 meq/100 g 범위의 알데하이드 함량을 갖는다. 일부 실시태양에서, 상기 알데하이드 함량은 적어도 약 1.5 meq/100, 약 2 meq/100 g, 약 2.5 meq/100 g, 약 3.0 meq/100 g, 약 3.5 meq/100 g, 약 4.0 meq/100 g, 약 4.5 meq/100 g, 또는 약 5.0 meq/100 g, 또는 약 6.5 meq 이상, 또는 약 7.0 meq 이상이다.
일부 실시태양에서, 상기 개질된 셀룰로스 섬유는 약 0.3 초과, 예를 들어 약 0.5 초과, 예를 들어 약 1 초과, 예를 들어 약 1.4 초과의 총 알데하이드 대 카복실 함량의 비를 갖는다. 일부 실시태양에서, 상기 알데하이드 대 카복실 비는 약 0.3 내지 약 1.5의 범위이다. 일부 실시태양에서, 상기 비는 약 0.3 내지 약 0.5의 범위이다. 일부 실시태양에서, 상기 비는 약 0.5 내지 약 1의 범위이다. 일부 실시태양에서, 상기 비는 약 1 내지 약 1.5의 범위이다.
일부 실시태양에서, 개질된 크래프트 섬유는 표준 크래프트 섬유보다 더 큰 뒤틀림(kink) 및 꼬임(curl)을 갖는다. 본 발명에 따른 개질된 크래프트 섬유는 약 1.3 내지 약 2.3 범위의 뒤틀림 지수를 갖는다. 예를 들어 상기 뒤틀림 지수는 약 1.5 내지 약 2.3, 또는 약 1.7 내지 약 2.3, 또는 약 1.8 내지 약 2.3, 또는 약 2.0 내지 약 2.3의 범위일 수 있다. 본 명세에 따른 개질된 크래프트 섬유는 약 0.11 내지 약 0.23, 예를 들어 약 0.15 내지 약 0.2 범위의 길이 편중된 꼬임 지수를 가질 수 있다.
일부 실시태양에서, 개질된 크래프트 섬유의 결정도 지수는 표준 크래프트 섬유의 결정도 지수에 비해 약 5% 내지 약 20%, 예를 들어 약 10% 내지 약 20%, 또는 약 15% 내지 약 20% 감소된다.
일부의 실시태양에서, 본 명세에 따른 개질된 셀룰로스는 약 65% 내지 약 85%, 예를 들어 약 70% 내지 약 85%, 또는 약 75% 내지 약 85% 범위의 R10 값을 갖는다. 일부 실시태양에서, 상기 명세에 따른 개질된 섬유는 약 75% 내지 약 90%, 예를 들어 약 80% 내지 약 90%, 예를 들어 약 80% 내지 약 87% 범위의 R18 값을 갖는다. 상기 R18 및 R10 함량은 TAPPI T235에 개시되어 있다. R10은 상기 펄프를 10 중량%의 부식제로 추출 후에 남는 용해되지 않은 잔류 물질을 나타내고, R18은 상기 펄프를 18% 부식 용액으로 추출 후에 남는 용해되지 않은 물질의 잔류량을 나타낸다. 일반적으로 10% 부식 용액 중에서, 헤미셀룰로스 및 화학적으로 분해된 단쇄 셀룰로스는 용해되고 용액 중에서 제거된다. 대조적으로, 18% 부식 용액에서는 일반적으로 오직 헤미셀룰로스만이 용해되고 제거된다. 따라서, 상기 R10 값과 상기 R18 값간의 차이(R = R18 - R10)는 상기 펄프 샘플 중에 존재하는 화학적으로 분해된 단쇄 셀룰로스의 양을 나타낸다.
상기 인용된 성질들, 예를 들어 상기 섬유의 뒤틀림 및 꼬임, 증가된 작용성, 및 상기 개질된 크래프트 섬유의 결정도 중 하나 이상을 근거로, 당해 분야의 숙련가는 표준 크래프트 섬유가 갖지 않는 몇몇 특성들을 갖는 상기 명세의 개질된 크래프트 섬유를 예상할 것이다. 예를 들어, 상기 명세의 크래프트 섬유는 표준 크래프트 섬유보다 더 가요성일 수 있으며, 연신되고/되거나 휘고/휘거나 탄성을 나타내고/내거나 위킹을 증가시킬 수 있다. 더욱이, 이론에 얽매이고자 하는 것은 아니지만, 개질된 크래프트 섬유는 예를 들어 플러프 펄프 중에, 섬유 얽힘 및 섬유/섬유 결합을 야기하거나 상기 펄프에 적용되는 물질들을 얽히게 하고 따라서 이들이 이들 물질을 상기 펄프 내에 비교적 고정된 공간 위치 중에 남아있게 하여, 그들의 분산을 지연시키는 물리적 구조를 제공할 수 있는 것으로 예상된다. 또한, 적어도 표준 크래프트 섬유에 비해 상기 감소된 결정도로 인해, 상기 명세의 개질된 크래프트 섬유는 표준 크래프트 섬유보다 더 유연하여, 흡수성 제품 용도, 예를 들어 기저귀 및 붕대 용도에 대한 그의 적용성을 향상시키는 것으로 예상된다.
일부 실시태양에서, 개질된 셀룰로스 섬유는 약 16% 내지 약 30%, 또는 약 14% 내지 약 16% 범위의 S10 부식성 용해도를 갖는다. 일부의 실시태양에서, 개질된 셀룰로스 섬유는 약 14% 내지 약 22%, 또는 약 14% 내지 약 16% 범위의 S18 부식성 용해도를 갖는다. 일부 실시태양에서, 개질된 셀룰로스 섬유는 약 2.9 이상의 ΔR(S10과 S18간의 차이)을 갖는다. 일부 실시태양에서 상기 ΔR은 약 6.0 이상이다.
일부 실시태양에서, 습윤 제로 스팬(zero span) 파괴 길이에 의해 측정되는 바와 같은, 개질된 셀룰로스 섬유 강도는 약 4 km 내지 약 10 km, 예를 들어 약 5 km 내지 약 8 km의 범위이다. 일부 실시태양에서, 상기 섬유 강도는 적어도 약 4 km, 약 5 km, 약 6 km, 약 7 km, 또는 약 8 km이다. 일부 실시태양에서, 상기 섬유 강도는 약 5 km 내지 약 7 km, 또는 약 6 km 내지 약 7 km의 범위이다.
일부 실시태양에서, 개질된 크래프트 섬유는 냄새 억제 성질을 갖는다. 일부 실시태양에서, 개질된 크래프트 섬유는 신체 노폐물, 예를 들어 소변 또는 생리혈의 냄새를 감소시킬 수 있다. 일부 실시태양에서 개질된 크래프트 섬유는 암모니아를 흡수한다. 일부 실시태양에서, 개질된 크래프트 섬유는 세균성 냄새 생성을 억제한다, 예를 들어 일부 실시태양에서, 개질된 크래프트 섬유는 세균성 암모니아 생성을 억제한다.
하나 이상의 실시태양에서, 개질된 크래프트 섬유는 취기제, 예를 들어 질소 함유 취기제, 예를 들어 암모니아를 흡수할 수 있다.
본 발명에 사용되는 바와 같이, "취기제"란 용어는 냄새를 갖거나, 또는 후각 수용체와 상호작용할 수 있는 화학 물질을 의미하거나, 또는 냄새를 발생시키는 화합물을 생성시킬 수 있는 유기체, 예를 들어 세균, 예를 들어 요소를 생성시키는 세균을 의미하는 것으로 이해된다.
일부 실시태양에서, 개질된 크래프트 섬유는 표준 표백된 크래프트 섬유가 대기 암모니아를 감소시키는 경우보다 더 많은 대기 암모니아 농도를 감소시킨다. 예를 들어, 개질된 크래프트 섬유는 개질된 크래프트 섬유에 적용되는 암모니아 샘플의 적어도 일부를 흡수하거나, 또는 세균성 암모니아 생성을 억제시킴으로써 대기 암모니아를 감소시킬 수 있다. 하나 이상의 실시태양에서, 개질된 크래프트 섬유는 암모니아를 흡수하고 세균성 암모니아 생성을 억제한다.
일부 실시태양에서, 개질된 크래프트 섬유는 표준 크래프트 섬유보다 약 40% 이상, 예를 들어 약 50% 이상, 또는 약 60% 이상, 또는 약 70% 이상, 또는 약 75% 이상, 또는 약 80% 이상, 또는 약 90% 이상 더 많은 대기 암모니아를 감소시킨다.
일부 실시태양에서, 상기 명세의 개질된 크래프트 섬유는, 개질된 셀룰로스 약 9 그램에 50% 수산화 암모늄 용액 0.12 g을 적용하고 45 분 배양 시간 후에, 1.6 L 부피 중의 대기 암모니아 농도를 150 ppm 미만, 예를 들어 약 125 미만, 예를 들어 약 100 미만, 예를 들어 약 75 ppm 미만, 예를 들어 약 50 ppm 미만으로 감소시킨다.
일부 실시태양에서, 개질된 크래프트 섬유는 섬유의 그램당 약 5 내지 약 10 ppm의 암모니아를 흡수한다. 예를 들어 상기 개질된 셀룰로스는 섬유의 그램당 약 6 내지 약 10 ppm, 또는 약 7 내지 약 10 ppm, 또는 약 8 내지 약 10 ppm의 암모니아를 흡수할 수 있다.
일부 실시태양에서, 개질된 크래프트 섬유는 표준 크래프트 섬유에 비해 개선된 냄새 억제 성질 및 개선된 휘도를 모두 갖는다. 하나 이상의 실시태양에서, 개질된 셀룰로스 섬유는 약 85 내지 약 92 범위의 휘도를 가지며 냄새를 억제시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 개질된 셀룰로스는 약 85 내지 약 92 범위의 휘도를 가질 수 있으며 섬유 그램당 약 5 내지 약 10 ppm의 암모니아를 흡수한다.
일부 실시태양에서, 개질된 셀룰로스 섬유는 0 내지 4 등급에서 2 미만의 MEM 용리 세포독성 시험, ISO 10993-5를 갖는다. 예를 들어 상기 세포독성은 약 1.5 미만 또는 약 1 미만일 수 있다.
산화된 셀룰로스, 특히 알데하이드 및/또는 카복실산기를 포함하는 셀룰로스는 항바이러스 및/또는 항균 활성을 나타내는 것으로 공지되어 있다(예를 들어 문헌[Song et al., Novel antiviral activity of dialdehyde starch, Electronic J. Biotech., Vol. 12, No. 2, 2009]; 미국특허 제 7,019,191 호(Looney et al)를 참조하시오. 예를 들어, 다이알데하이드 전분 중 알데하이드기는 항바이러스 활성을 제공하는 것으로 공지되어 있으며, 예를 들어 카복실산기를 함유하는 산화된 셀룰로스 및 산화된 재생 셀룰로스는 부분적으로 그들의 살균 및 지혈 성질로 인해 상처 치유용도에 흔히 사용되어 왔다. 따라서, 일부 실시태양에서, 상기 명세의 셀룰로스 섬유는 항바이러스 및/또는 항균 활성을 나타낼 수 있다. 하나 이상의 실시태양에서, 개질된 셀룰로스 섬유는 항세균 활성을 나타낸다. 일부 실시태양에서, 개질된 셀룰로스 섬유는 항바이러스 활성을 나타낸다.
일부 실시태양에서, 상기 명세의 개질된 크래프트 섬유는 200 미만, 예를 들어 약 100 미만, 또는 약 80 미만, 또는 약 75 미만, 또는 약 50 미만, 또는 약 48 이하의 안정된 DP를 갖는다. 안정된 DP는 당해 분야에 공지된 방법들, 예를 들어 문헌[Battista, et al ., Level-Off Degree of Polymerization, Division of Cellulose Chemistry, Symposium on Degradation of Cellulose and Cellulose Derivatives, 127th Meeting, ACS, Cincinnati, Ohio, March-April 1955.]에 개시된 방법들에 의해서 측정될 수 있다.
일부 실시태양에서 개질된 크래프트 섬유는 약 2 미만의 카파 값을 갖는다. 예를 들어, 개질된 크래프트 섬유는 약 1.9 미만의 카파 값을 가질 수 있다. 일부 실시태양에서 개질된 크래프트 섬유는 약 0.1 내지 약 1, 예를 들어 약 0.1 내지 약 0.9, 예를 들어 약 0.1 내지 약 0.8, 예를 들어 약 0.1 내지 약 0.7, 예를 들어 약 0.1 내지 약 0.6, 예를 들어 약 0.1 내지 약 0.5, 또는 약 0.2 내지 약 0.5 범위의 카파 값을 갖는다.
일부 실시태양에서, 개질된 크래프트 섬유는 다단계 공정에서 표백된 크래프트 섬유이며, 여기에서 산화 단계에 이어서 하나 이상의 표백 단계가 있다. 상기와 같은 실시태양에서, 상기 하나 이상의 표백 단계 후의 개질된 섬유는 TAPPI UM 251에 따라 측정된 바와 같은, 약 0.2 내지 약 1.2 범위의 "k 값"을 갖는다. 예를 들어, 상기 k 값은 약 0.4 내지 약 1.2, 또는 약 0.6 내지 약 1.2, 또는 약 0.8 내지 약 1.2, 또는 약 1.0 내지 약 1.2의 범위일 수 있다.
일부 실시태양에서, 상기 개질된 셀룰로스 섬유는 약 2 초과의 구리가를 갖는다. 일부 실시태양에서, 상기 구리가는 2.0 초과이다. 일부 실시태양에서, 상기 구리가는 약 2.5 초과이다. 예를 들어 상기 구리가는 약 3 초과일 수 있다. 일부 실시태양에서 상기 구리가는 약 2.5 내지 약 5.5, 예를 들어 약 3 내지 약 5.5, 예를 들어 약 3 내지 약 5.2의 범위이다.
하나 이상의 실시태양에서, 상기 개질된 크래프트 섬유의 헤미셀룰로스 함량은 표백되지 않은 표준 크래프트 섬유와 실질적으로 동일하다. 예를 들어, 연재 크래프트 섬유의 헤미셀룰로스 함량은 약 16% 내지 약 18%의 범위일 수 있다. 예를 들어, 경재 크래프트 섬유의 헤미셀룰로스 함량은 약 18% 내지 약 25%의 범위일 수 있다.
III. 추가 가공 - 산/알칼리성 가수분해
일부 실시태양에서, 상기 명세의 개질된 크래프트 섬유는 셀룰로스 유도체의 제조, 예를 들어 저점도 셀룰로스 에테르, 셀룰로스 에스터, 및 미정질 셀룰로스의 제조에 적합하다. 일부 실시태양에서, 상기 명세의 개질된 크래프트 섬유는 가수분해된 개질된 크래프트 섬유이다. 본 발명에 사용되는 바와 같이 "가수분해된 개질된 크래프트 섬유", "가수분해된 크래프트 섬유" 등은 상기 셀룰로스 쇄를 해중합시키는 것으로 공지된 임의의 산 또는 알칼리 처리로 가수분해시킨 섬유를 의미하는 것으로 이해된다. 일부 실시태양에서, 상기 명세에 따른 크래프트 섬유를 그이 점도 및/또는 중합도를 감소시키기 위해 추가로 처리한다. 예를 들어, 상기 명세에 따른 크래프트 섬유를 산 또는 염기로 처리할 수 있다.
일부 실시태양에서, 상기 명세는 본 명세에 따라 크래프트 섬유를 표백하고, 이어서 상기 표백된 크래프트 섬유를 가수분해시킴을 포함하는, 크래프트 섬유의 처리 방법을 제공한다. 가수분해는 당해 분야의 통상적인 숙련가들에게 공지된 임의의 방법에 의할 수 있다. 일부 실시태양에서, 상기 표백된 크래프트 섬유를 하나 이상의 산으로 가수분해시킨다. 일부 실시태양에서, 상기 표백된 크래프트 섬유를 황산, 무기산, 및 염산 중에서 선택된 산으로 가수분해시킨다.
상기 명세는 또한 셀룰로스 에테르의 제조 방법을 제공한다. 일부 실시태양에서, 셀룰로스 에테르의 제조 방법은 상기 명세에 따라 크래프트 섬유를 표백하고, 상기 표백된 크래프트 섬유를 하나 이상의 알칼리제, 예를 들어 수산화 나트륨으로 처리하고 상기 섬유를 하나 이상의 에테르화제와 반응시킴을 포함한다.
상기 명세는 또한 셀룰로스 에스터의 제조 방법을 제공한다. 일부 실시태양에서, 셀룰로스 에스터의 제조 방법은 상기 명세에 따라 크래프트 섬유를 표백하고, 상기 표백된 크래프트 섬유를 촉매, 예를 들어 황산으로 처리하고, 이어서 상기 섬유를 하나 이상의 아세트산 무수물 또는 아세트산으로 처리함을 포함한다. 대안의 실시태양에서, 상기 셀룰로스 아세테이트의 제조 방법은 크래프트 섬유를 상기 명세에 따라 표백시키고, 상기 표백된 크래프트 섬유를 황산으로 가수분해시키고, 상기 가수분해된 크래프트 섬유를 하나 이상의 아세트산 무수물 또는 아세트산으로 처리함을 포함한다.
상기 명세는 또한 미정질 셀룰로스의 제조 방법을 제공한다. 일부 실시태양에서, 상기 미정질 셀룰로스의 제조 방법은 상기 명세에 따른 표백된 크래프트 섬유를 제공하고, 상기 표백된 크래프트 섬유를 목적하는 DP에 도달할 때까지 또는 안정된 DP에 도달하는 조건하에서 하나 이상의 산으로 가수분해시킴을 포함한다. 추가의 실시태양에서, 상기 가수분해된 표백된 크래프트 섬유를, 예를 들어 연마, 분쇄, 또는 전단에 의해 기계적으로 처리한다. 미정질 셀룰로스 제조에서 가수분해된 크래프트 섬유를 기계적으로 처리하는 방법들은 당해 분야의 숙련가들에게 공지되어 있으며, 목적하는 입자 크기를 제공할 수 있다. 미정질 셀룰로스의 제조를 위한 다른 매개변수들 및 조건들은 공지되어 있으며, 예를 들어 미국특허 제 2,978,446 호 및 제 5,346,589 호에 개시되어 있다.
일부 실시태양에서, 상기 명세에 따른 개질된 크래프트 섬유를 알칼리제 또는 부식제로 추가로 처리하여 그의 점도 및/또는 중합도를 감소시킨다. 알칼리 처리, 약 9 이상의 pH는, 다이알데하이드가 반응하여 베타-하이드록시 제거를 겪게 한다. 상기 알칼리제로 처리된 추가 개질된 섬유는 티슈, 타월 및 또한 다른 흡수성 제품 및 셀룰로스 유도체 용도에 또한 유용할 수 있다. 보다 통상적인 제지시, 강화제를 종종 상기 섬유 슬러리에 가하여 최종 제품의 물성을 개질시킨다. 상기 알칼리 개질된 섬유를 티슈 및 타월의 생산에 사용되는 강도 조절제 중 일부 또는 전부를 대체하기 위해 사용할 수도 있다.
상기에 논의된 바와 같이, 본 발명에 개시된 공정들에 의해 제조될 수 있는 2가지 유형의 섬유 제품이 존재한다. 상기 첫 번째 유형은 촉매 산화에 의해 처리된 섬유이며, 상기 섬유는 그의 통상적인 대응상대와 거의 구분할 수 없지만(적어도 물성 및 제지 성질에 관한 한), 그의 냄새 억제 성질, 압축성, 저 DP 및 초저 DP, 및/또는 알칼리 또는 산 가수분해 조건, 예를 들어 셀룰로스 유도체 생산, 예를 들어 에테르 또는 아세테이트 생산 조건하에서 "동일 반응계"를 저 DP/저 점도 섬유로 전환시키는 능력 중 하나 이상을 제공하는 것과 관련된 작용성을 갖는다. 상기 유형 섬유의 물리적 특성 및 제지 성질은 상기 섬유를 전형적인 제지 및 흡수성 제품 용도에 적합하게 한다. 상기 증가된 작용성, 예를 들어 알데하이드 및 카복실 작용성, 및 다른 한편으로, 상기 작용성과 관련된 성질들은 상기 섬유를 표준 크래프트 섬유보다 더 바람직하고 더 다용도로 만든다.
두 번째 유형의 섬유는, 촉매 산화가 가해지고 이어서 알칼리 또는 부식제로 처리된 섬유이다. 상기 알칼리제는 상기 섬유를 상기 산화 공정을 통해 첨가된 카보닐 작용기의 부위에서 절단되게 한다. 상기 섬유는 산화만 가해진 섬유와 다른 물성 및 제지 성질을 갖지만, 점도 및 이에 의해 DP를 측정하는데 사용되는 시험은 상기 섬유에 부식제를 가하기 때문에 동일하거나 유사한 DP 수준을 나타낼 수 있다. 상이한 알칼리제 및 수준이 상이한 DP 수준을 제공할 수 있음은 숙련가에게 자명할 것이다.
세 번째 유형의 섬유는, 촉매 산화가 가해지고 이어서 산 가수분해 단계가 가해진 섬유이다. 상기 산 가수분해는 가능하게는 그의 안정된 DP와 일치하는 수준으로 상기 섬유를 절단시킨다.
IV. 크래프트 섬유로부터 제조된 제품
본 명세는 본 발명에 개시된 개질된 크래프트 섬유로부터 제조된 제품을 제공한다. 일부의 실시태양에서, 상기 제품은 표준 크래프트 섬유로부터 전형적으로 제조된 것들이다. 다른 실시태양에서, 상기 제품은 면 린터 또는 설파이트 펄프로부터 전형적으로 제조된 것들이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 개질된 섬유는 흡수성 제품의 생산에서, 추가의 개질 없이, 에테르 및 에스터와 같은 화학적 유도체의 제조에 출발 물질로서 사용될 수 있다. 지금까지, 고 알파 함량 셀룰로스, 예를 들어 면 및 설파이트 펄프뿐만 아니라 전통적인 크래프트 섬유 모두를 대체하기에 유용한 섬유를 입수할 수 없었다.
"면 린터(또는 설파이트 펄프) 대신 사용될 수 있는..." 및 "면 린터(또는 설파이트 펄프)와 호환 가능한..." 및 "면 린터(또는 설파이트 펄프) 대신 사용될 수 있는..." 등과 같은 어구들은 단지 상기 섬유가 면 린터(또는 설파이트 펄프)를 사용하여 통상적으로 제조되는 최종 용도에 사용하기에 적합한 성질들을 가짐을 의미한다. 상기 어구는 상기 섬유가 반드시 면 린터(또는 설파이트 펄프)와 동일한 특성들을 가짐을 의미하고자 하는 것은 아니다.
일부의 실시태양에서, 상기 제품은 흡수성 제품, 예를 들어 비제한적으로 상처 치유제를 포함한 의료 기구(예를 들어 붕대), 아기용 기저귀, 수유 패드, 성인 실금용 제품, 예를 들어 생리대 및 탐폰을 포함한 여성용 위생 제품, 공기-적층 부직포 제품, 공기-적층 복합체, "탁상용" 와이퍼, 냅킨, 티슈, 타월 등이다. 본 명세에 따른 흡수성 제품은 일회용일 수도 있다. 일부 실시태양들에서, 본 발명에 따른 섬유를 이들 제품의 제조에 전형적으로 사용되는 표백된 경재 또는 연재 섬유의 전체 또는 부분 대용물로서 사용할 수 있다.
일부의 실시태양에서, 본 발명의 개질된 셀룰로스 섬유는 플러프 펄프의 형태이며 상기 개질된 셀룰로스 섬유를 흡수성 제품 중의 통상적인 플러프 펄프보다 더 유효하게 하는 하나 이상의 성질을 갖는다. 보다 구체적으로, 본 발명의 개질된 섬유는 개선된 압축성을 가질 수 있으며, 이는 상기 섬유를 현재 입수할 수 있는 플러프 펄프 섬유의 대용물로서 바람직하게 한다. 본 명세의 섬유의 개선된 압축성으로 인해, 상기 섬유는, 보다 얇고, 보다 소형의 흡수성 구조를 생성시키고자 하는 실시태양에 유용하다. 당해 분야의 숙련가는 본 명세의 섬유의 압축성 성질을 이해할 때, 상기 섬유가 사용될 수 있는 흡수성 제품을 쉽게 구상할 수 있다. 예로서, 일부의 실시태양에서, 본 명세는 상기 명세의 개질된 크래프트 섬유를 포함하는 초박형 위생 제품을 제공한다. 초박형 플러프 코어는 예를 들어 여성용 위생 제품 또는 아기용 기저귀에 전형적으로 사용된다. 본 명세의 섬유를 사용하여 제조될 수 있는 다른 제품들은 흡수성 코어 또는 압축된 흡수성 층을 요하는 임의의 것일 수 있다. 압축 시, 본 발명의 섬유는 흡수성의 손실을 나타내지 않거나 실질적으로 나타내지 않지만, 가요성의 개선은 나타낸다.
본 발명의 개질된 섬유를 추가의 개질 없이, 비제한적으로 티슈, 타월, 냅킨 및 전통적인 제지기 상에서 형성되는 다른 종이 제품들을 포함한 흡수성 제품들의 제조에 또한 사용할 수 있다. 전통적인 제지 공정은, 성형 와이어 상에 전형적으로 침착되고 그 후에 수분이 제거되는 수성 섬유 슬러리의 제조를 수반한다. 본 명세의 개질된 셀룰로스 섬유의 증가된 작용성은 이들 개질된 섬유를 포함하는 제품에 개선된 제품 특성을 제공할 수 있다. 상기 논의된 이유들로 인해, 본 발명의 개질된 섬유는 상기 섬유에 의해 제조된 제품이, 아마도 상기 섬유의 증가된 작용성과 관련하여, 강도의 개선을 나타내게 할 수 있다. 본 발명의 개질된 섬유는 또한 개선된 유연성을 갖는 제품을 생성시킬 수 있다.
일부 실시태양에서, 본 명세의 개질된 섬유는 추가의 개질 없이 약 2950 내지 약 3980의 매우 높은 DP를 갖는 섬유(즉 0.5% 모세관 CED에 의해 측정된 바와 같은, 약 30 mPa·s 내지 약 60 mPa·s 범위의 점도를 갖는 섬유) 및 매우 높은 셀룰로스 백분율(예를 들어 95% 이상)을 갖는 섬유, 예를 들어 면 린터 및 산 설파이트 펄프화 공정에 의해 제조된 표백된 연재 섬유로부터 유래된 것들에 대한 대용물로서 셀룰로스 에테르(예를 들어 카복시메틸셀룰로스) 및 에스터의 제조에 사용될 수 있다. 산 가수분해되지 않은 본 발명의 개질된 섬유는 일반적으로 셀룰로스 에테르 또는 에스터의 제조를 위한 생산 공정에서 상기와 같은 산 가수분해 처리를 수용할 것이다.
상술한 바와 같이, 상기 두 번째 및 세 번째 유형의 섬유를, 상기 섬유를 유도체화하거나 가수분해하는 공정들을 통해 제조한다. 이들 섬유는 또한 에테르 및 에스터를 포함하는 흡수성 제품, 흡수성 종이 제품, 및 셀룰로스 유도체의 제조에 유용할 수 있다.
V. 산/알칼리 가수분해된 제품
일부의 실시태양에서, 본 명세는 면 린터 또는 설파이트 펄프에 대한 대용물로서 사용될 수 있는 개질된 크래프트 섬유를 제공한다. 일부의 실시태양에서, 상기 명세는 예를 들어 셀룰로스 에테르, 셀룰로스 아세테이트 및 미정질 셀룰로스의 제조에서 면 린터 또는 설파이트 펄프의 대용물로서 사용될 수 있는 개질된 크래프트 섬유를 제공한다.
이론에 얽매이고자 하는 것은 아니지만, 통상적인 크래프트 펄프에 비해 알데하이드 함량의 증가는 카복시메틸셀룰로스, 메틸셀룰로스, 하이드록시프로필셀룰로스 등과 같은 최종 제품에 대해 추가적인 에테르화 활성 부위를 제공하며, 이는 제지 및 셀룰로스 유도체 모두에 사용될 수 있는 섬유의 생성을 가능하게 하는 것으로 여겨진다.
일부의 실시태양에서, 상기 개질된 크래프트 섬유는 상기 섬유를 셀룰로스 에테르의 제조에 적합하게 하는 화학적 성질들을 갖는다. 따라서, 본 명세는 개시된 바와 같은 개질된 크래프트 섬유로부터 유래된 셀룰로스 에테르를 제공한다. 일부의 실시태양에서, 상기 셀룰로스 에테르는 에틸셀룰로스, 메틸셀룰로스, 하이드록시프로필 셀룰로스, 카복시메틸 셀룰로스, 하이드록시프로필 메틸셀룰로스, 및 하이드록시에틸 메틸 셀룰로스 중에서 선택된다. 상기 명세의 셀룰로스 에테르를, 셀룰로스가 전통적으로 사용되는 임의의 용도에 사용할 수 있는 것으로 여겨진다. 예를 들어, 비제한적으로, 본 명세의 셀룰로스 에테르를 코팅제, 잉크, 결합제, 조절된 방출 약물 정제, 및 필름에 사용할 수 있다.
일부의 실시태양에서, 상기 개질된 크래프트 섬유는 상기 섬유를 셀룰로스 에스터의 제조에 적합하게 하는 화학적 성질들을 갖는다. 따라서, 본 명세는 상기 명세의 개질된 크래프트 섬유로부터 유래된 셀룰로스 에스터, 예를 들어 셀룰로스 아세테이트를 제공한다. 일부의 실시태양에서, 본 명세는 상기 명세의 개질된 크래프트 섬유로부터 유래된 셀룰로스 아세테이트를 포함하는 제품을 제공한다. 예를 들어, 비제한적으로 본 명세의 셀룰로스 에스터를 가정용 가구, 담배, 잉크, 흡수성 제품, 의료 기구, 및 예를 들어 LCD 및 플라스마 스크린 및 바람막이 창을 포함한 플라스틱 제품에 사용할 수 있다.
일부의 실시태양에서, 상기 개질된 크래프트 섬유는 상기 섬유를 미정질 셀룰로스의 제조에 적합하게 하는 화학적 성질들을 갖는다. 미정질 셀룰로스 생산은 비교적 깨끗하고, 비교적 정제된 출발 셀룰로스 물질을 요한다. 이와 같이, 값비싼 설파이트 펄프는 전통적으로 그의 생산에 우세하게 사용되어 왔다. 본 명세는 상기 명세의 개질된 크래프트 섬유로부터 유래된 미정질 셀룰로스를 제공한다. 따라서, 본 명세는 미정질 셀룰로스 생산에 비용 효과적인 셀룰로스 공급원을 제공한다. 일부 실시태양에서, 상기 미정질 셀룰로스는 약 100 미만, 예를 들어 약 75 미만 또는 약 50 미만의 DP를 갖는 개질된 크래프트 섬유로부터 유래된다. 일부 실시태양에서, 상기 미정질 셀룰로스는 약 65% 내지 약 85%, 예를 들어 약 70% 내지 약 85%, 또는 약 75% 내지 약 85% 범위의 R10 값 및 약 75% 내지 약 90%, 예를 들어 약 80% 내지 약 90%, 예를 들어 약 80% 내지 약 87% 범위의 R18 값을 갖는 개질된 크래프트로부터 유래된다.
상기 명세의 개질된 셀룰로스를, 미정질 셀룰로스가 전통적으로 사용되어 온 임의의 용도에 사용할 수 있다. 예를 들어, 비제한적으로 상기 명세의 개질된 셀룰로스를 약학 또는 뉴트라슈티컬 용도, 식품 용도, 화장품 용도, 종이 용도에, 또는 구조 복합체로서 사용할 수 있다. 예를 들어 상기 명세의 개질된 셀룰로스는 결합제, 희석제, 붕해제, 윤활제, 타정 보조제, 안정제, 텍스쳐링제, 지방 대체물질, 벌크화제, 고결방지제, 발포제, 유화제, 증점제, 분리제, 젤화제, 담체 물질, 유백제, 또는 점도 조절제일 수 있다. 일부의 실시태양에서, 상기 미정질 셀룰로스는 콜로이드이다.
VI. 산 가수분해된 생성물을 포함하는 제품
일부 실시태양에서, 상기 명세는 가수분해된 상기 명세의 개질된 크래프트 섬유로부터 제조된 미정질 셀룰로스를 포함하는 약품을 제공한다. 상기 약품은 미정질 셀룰로스가 전통적으로 사용되어 온 임의의 약품일 수 있다. 예를 들어, 비제한적으로, 상기 약품은 정제 및 캡슐 중에서 선택될 수 있다. 예를 들어, 본 명세의 미정질 셀룰로스는 희석제, 붕해제, 결합제, 압착 보조제, 코팅제 및/또는 윤활제일 수 있다. 다른 실시태양에서, 상기 명세는 상기 명세의 하나 이상의 개질된 유도체화된 크래프트 섬유, 예를 들어 가수분해된 개질된 크래프트 섬유를 포함하는 약품을 제공한다.
일부 실시태양에서, 상기 명세는 가수분해된 상기 명세의 표백된 크래프트 섬유를 포함하는 식품을 제공한다. 일부 실시태양에서, 상기 명세는 상기 명세의 표백된 크래프트 섬유로부터 유래된 하나 이상의 생성물을 포함하는 식품을 제공한다. 추가의 실시태양에서, 상기 명세는 상기 명세의 크래프트 섬유로부터 유래된 미정질 셀룰로스를 포함하는 식품을 제공한다. 일부 실시태양에서, 상기 식품은 상기 명세의 크래프트 섬유로부터 유래된 콜로이드성 미정질 셀룰로스를 포함한다. 상기 식품은 미정질 셀룰로스가 전통적으로 사용되어 온 임의의 식품일 수 있다. 미정질 셀룰로스가 사용될 수 있는 예시적인 식품 범주는 당해 분야의 통상적인 숙련가들에게 널리 공지되어 있으며, 국제 식품 규격(Codex Alimentarius), 예를 들어 표 3에서 찾을 수 있다. 예를 들어 상기 명세의 화학적으로 개질된 크래프트 섬유로부터 유래된 미정질 셀룰로스는 해산제, 벌크화제, 유화제, 발포제, 안정제, 증점제, 젤화제, 및/또는 현탁제일 수 있다.
본 명세에 따른 화학적으로 개질된 크래프트 섬유로부터 유래된 셀룰로스 유도체 및 미정질 셀룰로스를 포함하는 다른 제품들이 또한 당해 분야의 통상적인 숙련가에 의해 구상될 수 있다. 상기와 같은 제품들은 예를 들어 화장품 및 산업적 용도에서 발견될 수 있다.
본 발명에 사용된 바와 같이, "약"은 실험 오차로 인한 변동으로 간주하고자 한다. 모든 측정치는 달리 구체적으로 서술되지 않는 한, "약"이 분명히 인용되든지 되지 않든지 간에, "약"이라는 단어에 의해 변경되는 것으로 이해된다. 따라서, 예를 들어 "2 ㎜의 길이를 갖는 섬유"라는 서술은 "약 2 ㎜의 길이를 갖는 섬유"를 의미하는 것으로 이해된다.
본 발명의 하나 이상의 비제한적인 실시태양의 상세한 내용을 하기 실시예에 나타낸다. 본 발명의 다른 실시태양들은 본 명세의 고려 후에 당해 분야의 통상적인 숙련가들에게 자명해질 것이다.
실시예
A. 시험 프로토콜
1. 부식성 용해도(R10, S10, R18, S18)를 TAPPI T235-cm00에 따라 측정한다.
2. 카복실 함량을 TAPPI T237-cm98에 따라 측정한다.
3. 알데하이드 함량을 에코노테크 서비스(Econotech Services) LTD, 독점 과정 ESM 055B에 따라 측정한다.
4. 구리가를 TAPPI T430-cm99에 따라 측정한다.
5. 카보닐 함량을 식: 카보닐 = (구리가 - 0.07)/0.6에 따라 구리가로부터 계산한다(문헌[Biomacromolecules 2002, 369-975]).
6. 0.5% 모세관 CED 점도를 TAPPI T230-om99에 따라 측정한다.
7. 고유 점도를 ASTM D1795 (2007)에 따라 측정한다.
8. DP를 식 DPw = -449.6 + 598.4ln(0.5% 모세관 CED) + 118.02ln2(0.5% 모세관 CED)에 따라 0.5% 모세관 CED 점도로부터 계산한다(문헌[The Chemistry and Processing Of Wood And Plant Fibrous Materials, p. 155, Woodhead Publishing Ltd, Abington Hall, Abington, Cambridge CBl 6AH, England, J.F. Kennedy, et al. editors]에 공개된 1994 셀루콘 컨퍼런스로부터).
9. 탄수화물을 다이오넥스(Dionex) 이온 크로마토그래피에 의한 분석과 함께 TAPPI T249-cm00에 따라 측정한다.
10. 셀룰로스 함량을 식: 셀룰로스 = 글루칸 - (만난/3)에 따라 탄수화물 조성으로부터 계산한다(문헌[TAPPI Journal 65(12):78-80 1982]로부터).
11. 헤미셀룰로스 함량을 당들의 합 - 셀룰로스 함량으로부터 계산한다.
12. 섬유 길이 및 조도를 OPTEST(캐나다 온타리오주 헉스베리 소재)로부터의 화이버 퀄리티 어낼라이저(Fiber Quality Analyzer)(상표) 상에서 제조사의 표준 과정에 따라 측정한다.
13. 습윤 제로 스팬 장력을 TAPPI T273-pm99에 따라 측정한다.
14. 여수도를 TAPPI T227-om99에 따라 측정한다.
15. 보수율을 TAPPI UM 256에 따라 측정한다.
16. DCM(다이클로로메탄) 추출물질을 TAPPI T204-cm97에 따라 측정한다.
17. 철 함량을 산 절단 및 ICP에 의한 분석에 의해 측정한다.
18. 회 함량을 TAPPI T211-om02에 따라 측정한다.
19. 퍼옥사이드 잔사를 인터록스(Interox) 과정에 따라 측정한다.
20. 휘도를 TAPPI T525-om02에 따라 측정한다.
21. 다공도를 TAPPI 460-om02에 따라 측정한다.
22. 비파열강도를 TAPPI T403-om02에 따라 측정한다.
23. 비인열강도를 TAPPI T414-om98에 따라 측정한다.
24. 파괴 길이 및 신장을 TAPPI T494-om01에 따라 측정한다.
25. 불투명도를 TAPPI T425-om01에 따라 측정한다.
26. 프레이저 다공도를 프레이저 인스트루먼츠(Frazier Instuments)(미국 메릴랜드주 해저스타운 소재)로부터 프레이저 저 공기 투과성 장치상에서, 제조사의 절차에 따라 측정한다.
27. 섬유 길이 및 성형 인자를 로렌첸 & 베트레(Lorentzen & Wettre)(스웨덴 키스타 소재)로부터의 L&W 섬유 시험기상에서 제조사의 표준 절차에 따라 측정한다.
28. 분진 및 파편을 TAPPI T213-om01에 따라 측정한다.
B. 개질된 셀룰로스 섬유의 예시적인 제조 방법
반-표백되거나 대부분 표백된 크래프트 펄프를 섬유의 점도 또는 DP를 감소시키기 위해서 산, 철 및 과산화 수소로 처리할 수 있다. 상기 섬유를 황산, 염산, 아세트산, 또는 산성 표백 단계, 예를 들어 이산화 염소 단계의 세척기로부터의 여액으로 약 2 내지 약 5(아직 상기 범위가 아닌 경우)의 pH로 조절할 수 있다. 철을 Fe+2의 형태로 첨가할 수 있다, 예를 들어 철을 황산 제1철 헵타하이드레이트(FeSO4·7H2O)로서 가할 수 있다. 상기 황산 제1철은 약 0.1 내지 약 48.5 g/L 범위의 농도로 물에 용해될 수 있다. 상기 황산 제1철 용액을 펄프의 건조 중량을 기준으로 Fe+2로서 약 25 내지 약 200 ppm 범위의 적용율로 가할 수 있다. 이어서 상기 황산 제1철 용액을 상기 pH-조절된 펄프와, 총 습윤 펄프 질량 중 건조 펄프 함량으로서 측정된 약 1% 내지 약 15%의 점조도로 철저히 혼합할 수 있다. 이어서 과산화 수소(H2O2)를 상기 펄프의 건조 중량을 기준으로 약 0.1% 내지 약 3%의 양으로, 수중 H2O2 약 1 중량% 내지 약 50 중량%의 농도의 용액으로서 가할 수 있다. 상기 황산 제1철 및 퍼옥사이드와 혼합된 약 2 내지 약 5의 pH의 펄프를 약 60 내지 약 80 ℃의 온도에서 약 40 내지 약 80분 범위의 시간 동안 반응시킬 수 있다. 상기 점도(또는 DP) 감소의 정도는 상기 반응에서 소비된 퍼옥사이드의 양에 따라 변하며, 이는 상기 농도 및 적용되는 퍼옥사이드 및 철의 양 및 상기 체류 시간 및 온도의 함수이다.
상기 처리를 D0E1D1E2D2의 표준 시퀀스로 전형적인 5-단계 표백 플랜트에서 수행할 수 있다. 상기 설계의 경우, 추가적인 탱크, 펌프, 혼합기, 타워 또는 세척기가 필요하지 않다. 바람직하게는 네 번째 또는 E2 단계가 상기 처리에 사용될 수 있다. 상기 D1 단계 세척기상의 섬유를 필요에 따라 상기 D2 단계로부터의 여액 또는 산의 첨가에 의해 약 2 내지 약 5의 pH로 조절할 수 있다. 황산 제1철 용액을 (1) 상기 용액을 D1 단계 세척기 매트상에 기존의 샤워 헤더 또는 새로운 헤더를 통해 분무하거나, (2) 리펄퍼에서 분무 기전을 통해 가하거나, 또는 (3) 상기 네 번째 단계를 위한 믹서 또는 펌프 전의 첨가 지점을 통해 첨가함으로써 상기 펄프에 가할 수 있다. 용액으로서 상기 퍼옥사이드를 상기 네 번째 단계 타워 전의 믹서 또는 펌프의 첨가 지점에서 상기 황산 제1철 다음에 가할 수 있다. 증기를 또한 필요에 따라 증기 믹서에서 상기 타워 전에 가할 수 있다. 이어서 상기 펄프를 적합한 체류 시간 동안 상기 타워에서 반응시킬 수 있다. 이어서 상기 화학적으로 개질된 펄프를 통상적인 방식으로 상기 네 번째 단계 세척기상에서 세척할 수 있다. 추가적인 표백을 임의로, 통상적인 방식으로 작동되는 다섯 번째 또는 D2 단계에 의해 상기 처리 다음에 수행할 수 있다.
실시예 1
상기 명세의 섬유의 제조 방법
A. 분쇄 방법 A
남부 소나무 셀룰로스를 절단하고 통상적인 2-단계 산소 탈리그닌화 단계에서 약 9 내지 약 10의 카파 값으로 산소 탈리그닌화시켰다. 상기 탈리그닌화된 펄프를 5-단계 표백 플랜트에서, D0(E0)D1E2D2의 시퀀스로 표백하였다. 네 번째 또는 E2 단계 전에, 상기 펄프의 pH를 상기 시퀀스의 D 단계로부터의 여액으로 약 2 내지 약 5의 범위로 조절하였다. 상기 pH를 조절한 후에, 상기 펄프의 건조 중량을 기준으로 0.2% 과산화 수소 및 상기 펄프의 건조 중량을 기준으로 25 ppm의 FeSO4·7H2O 형태의 Fe+2를 E2 단계 타워에서 상기 크래프트 섬유에 가하고 약 78 내지 약 82 ℃의 온도에서 약 90분 동안 반응시켰다. 이어서 상기 반응된 섬유를 네 번째 단계 세척기상에서 세척하고 이어서 다섯 번째(D2) 단계에서 이산화 염소로 표백하였다.
B. 분쇄 방법 B
섬유를, 상기 펄프를 0.6% 퍼옥사이드 및 75 ppm Fe+2로 처리함을 제외하고, 분쇄 방법 A에 개시된 바와 같이 제조하였다.
C. 분쇄 방법 C
섬유를, 상기 펄프를 1.4% 퍼옥사이드 및 100 ppm Fe+2로 처리함을 제외하고, 분쇄 방법 A에 개시된 바와 같이 제조하였다.
예시적인 섬유의 성질
분쇄 방법 A(샘플 2), B(샘플 3) 및 C(샘플 4)에 따라 제조된 섬유들의 샘플을 상술한 5-단계 표백 시퀀스에 따라 수거하였다. 표준 플러프 등급 섬유(GP 리프 리버(Leaf River) 셀룰로스, 미국 미시시피주 뉴오거스타 소재; 샘플 1) 및 상업적으로 입수할 수 있는 샘플(PEACH(상표), 와이어하우저 캄파니(Weyerhaeuser Co.)에 의해 판매됨; 샘플 5)과 함께 이들 샘플의 다수의 성질들을 상술한 프로토콜에 따라 측정하였다. 이들 측정의 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
샘플
1		 샘플 2 샘플 3 샘플 4 샘플
5
섬유 측정 GP 리프 리버 셀룰로스, 플러프 등급 섬유 분쇄 방법A 분쇄 방법B 분쇄 방법C 　와이어하우저 캄파니
PEACH

　
R10 % 86.8 85.2 82.4 72.5　 78.4
S10 % 13.2 14.8 17.6 　27.5 21.6
R18 % 87.0 87.2 85.4 　78.7 84.4
S18 % 13.0 12.8 14.6 21.3 15.6
DR 　 0.2 2.0 3.0 　6.2 6.0
카복실 meq/100 g 3.13 3.53 3.70 　3.94 3.74
알데하이드 meq/100 g 0.97 1.24 2.15 　4.21 0.87
구리가 　 0.51 1.2 1.3 　4.25 1.9
계산된 카보닐 mmole/100 g 0.73 1.88 2.05 　6.97 3.05
계산된 카보닐/알데하이드 비 0.75 1.52 0.95 1.66 3.5
0.5% 모세관 CED 점도 mPa·s 15.0 8.9 6.5 3.50 4.16
고유 점도 [η]　dl/g 7.14 5.44 4.33 2.49 3.00
계산된 DP DPw 2036 1423 1084 　485 643
글루칸 % 83.0 85.9 84.6 85.4　 82
자일란 % 9.0 8.8 9.4 　8.2 8.4
갈락탄 % 0.2 0.2 0.2 　0.2 0.2
만난 % 5.9 5.4 5.3 　5.5 6.2
아라비난 % 0.4 0.3 0.3 　0.4 0.3
계산된 셀룰로스 % 81.0 84.1 82.8 　83.6 79.9
계산된 헤미셀룰로스 % 17.5 16.5 17.0 　16.1 17.2
Lwl 섬유 길이 mm 2.34 2.57 2.53 2.30　 2.19
Lww 섬유 길이 mm 3.39 3.34 3.34 　 3.01
조도 　 　 0.222 0.234 　0.19 0.254
습윤 제로 스팬 파괴 길이 km 9.38 6.83 5.01 2.3
DCM 추출물 　 　 0.006 0.006 　 　
철 ppm 5.5 4.4 　 　
WRV 　 　 0.98 0.99 　 0.85
휘도 %ISO 89.6 89.0 88.2 88.5 88.5
표 1에 보고된 바와 같이, 대조용 섬유, 샘플 1의 철 함량은 측정되지 않았다. 그러나, 샘플 1에 대해 보고된 바와 동일한 조건하에서 처리된 4개의 분쇄-제조된 펄프 샘플의 철 함량은 측정되었다. 상기 샘플들의 철 함량은 평균 2.6 ppm이었다. 따라서, 샘플 1에 대해서, 상기 철 함량이 약 2.5 ppm의 정도임을 예상할 수 있다.
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 개질된 섬유는 뜻밖에도 상기 대조용 섬유, 샘플 1 및 대안의 상업적으로 입수할 수 있는 산화된 섬유, 샘플 5 모두와, 총 카보닐 함량뿐만 아니라 카복실 함량 및 알데하이드 함량이 상이하다. 상기 총 카보닐기 및 알데하이드기 사이에 차이가 존재하는 한, 추가적인 카보닐 작용성이 다른 케톤의 형태로 존재할 수 있다. 상기 데이터는 우리가 카복실산기를 유지하고 거의 단일 비의 알데하이드 대 총 카보닐기(표 1에서 보이는 바와 같이, 약 1.0(0.95) 내지 1.6)를 유지시키면서 비교적 높은 수준의 알데하이드를 성취함을 나타낸다. 이는 높은 휘도를 나타내고 또한 비교적 강하고 흡수성인 섬유에서 더 놀라운 것이다.
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 표준 플러프 등급 섬유(샘플 1)는 3.13 meq/100 g의 카복실 함량 및 0.97 meq/100 g의 알데하이드 함량을 가졌다. 0.2% H2O2 및 25 ppm Fe+2에 의한 저용량 처리(샘플 2) 또는 0.6% H2O2 및 75 ppm Fe+2에 의한 보다 고용량 처리(샘플 3), 또는 1.4% H2O2 및 100 ppm Fe+2에 의한 보다 고용량 처리(샘플 4) 후에, 상기 섬유 길이를 계산하였으며, 셀룰로스 함량이 비교적 변하지 않았고, 상기 습윤 제로 스팬 방법에 의해 측정된 바와 같은 섬유 강도는 다소 감소되었지만, 카복실, 카보닐 및 알데하이드 함량은 모두 상승하였으며, 이는 상기 셀룰로스의 광범위한 산화를 가리킨다.
비교로, 또 다른 방법에 의해 제조된 산화된 크래프트 연재 남부 소나무 섬유의 상업적으로 입수할 수 있는 샘플(샘플 5)은 샘플 1로서 보고된 플러프 등급 섬유에 비해 섬유길이의 현저한 감소 및 상기 습윤 제로 스팬 방법에 의해 측정된 바와 같은 섬유 강도의 약 70% 손실을 나타낸다. 샘플 5의 알데하이드 함량은 표준 플러프 등급 섬유에 비해 실질적으로 변하지 않은 반면, 분쇄 방법 A 내지 C에 의해 제조된 본 발명의 섬유들(샘플 2 내지 4)은 상기 셀룰로스의 총 계산된 카보닐 함량의 약 70 내지 약 100%를 차지하는 매우 상승된 알데하이드 수준을 가졌다. 대조적으로, 상기 PEACH(등록상표) 알데하이드 수준은 상기 셀룰로스의 총 계산된 카보닐 함량의 30 퍼센트 미만이었다. 상기 총 카보닐 대 알데하이드의 비는, 특히 상기 비가 샘플 2 내지 4에서와 같이 약 1 내지 약 2의 범위인 경우, 본 명세의 범위내에서 상기 개질된 섬유의 광범위한 응용성을 갖는 섬유에 대한 양호한 지표인 것으로 보인다. 저점도 섬유, 예를 들어 샘플 3 및 4, 및 약 1.5 내지 2.0 미만의 카보닐/알데하이드 비를 갖는 섬유는 섬유 길이를 유지하였지만, 비교 샘플 5의 경우는 유지하지 못하였다.
상술한 표준 섬유(샘플 1)의 여수도, 밀도 및 강도를 상술한 샘플 3과 비교하였다. 상기 분석의 결과를 표 2에 나타낸다.
표준 & 개질된 크래프트 섬유의 펄프, 종이 & 섬유 성질들
PFI
정련 revs		 여수도
(CSF)		 밀도
g/cm3 		파괴 길이
km		 습윤 제로 스팬 파괴 길이 km
약 15 mPa·s 의 0.5% CED 점도를 갖는 표준 리프 리버 플러프
(샘플 1)		 0 737 0.538 2.16 9.38
300 721 0.589 3.57
0.5% 모세관 CED 점도 6.5 mPa·s 를 갖는 (ULDP)에서와 같은 개질된 셀룰로스 섬유
(샘플 3)		 0 742 0.544 2.19 6.83
300 702 0.595 3.75
상기 표 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 명세에 따른 개질된 셀룰로스 섬유는 상기 표백 시퀀스에서 산화 처리를 겪지 않은 표준 플러프 섬유에 필적하는 여수도를 가질 수 있다.
실시예 2
약 14.6 mPa·s의 0.5% 모세관 CED 점도를 갖는 OD(EOP)D(EP)D 표백 플랜트의 D1 단계로부터의 남부 소나무 펄프의 샘플을 0.25% 내지 1.5%의 과산화 수소 적용 및 FeSO4·7H2O로서 첨가된 50 또는 100 ppm의 Fe+2로 약 10% 점조도로 처리하였다. 상기 Fe+2는 수중 용액으로서 첨가되었으며 상기 펄프와 철저히 혼합되었다. 이어서 수중 3% 용액으로서 상기 과산화 수소를 상기 펄프와 혼합하였다. 상기 혼합된 펄프를 78 ℃에서 1시간 동안 수욕에서 유지시켰다. 상기 반응 시간 후에, 상기 펄프를 여과하고 여액을 pH 및 잔류 퍼옥사이드에 대해 측정하였다. 상기 펄프를 세척하고 0.5% 모세관 CED 점도를 TAPPI T230에 따라 측정하였다. 결과를 표 3에 나타낸다.
첨가된
H 2 O 2 		소비된
H 2 O 2 		Fe +2 pH 0.5% 모세관 CED 점도 Δ점도 DPw
펄프 기준% 펄프 기준% 펄프 기준 ppm 최종 mPa·s 　
대조군 　 　 　 14.6 　 2003
0.25 0.25 100 4.8 8.6 6.0 1384
0.50 0.34 50 4.7 8.9 5.7 1423
0.50 0.50 100 4.8 6.8 7.8 1131
0.75 0.19 50 4.6 10.6 4.0 1621
0.75 0.75 100 4.7 5.8 8.8 967
1.0 0.20 50 4.6 9.0 5.6 1435
1.0 0.40 100 4.7 7.8 6.8 1278
1.5 0.30 50 4.6 10.0 4.6 1554
1.5 0.40 100 4.6 7.5 7.1 1235
실시예 3
15.8 mPa·s의 0.5% 모세관 CED 점도(DPw 2101)를 갖는, 실시예 2에 개시된 표백 플랜트로부터의 D1 펄프의 샘플을 실시예 2와 동일한 방식으로 0.75% 과산화 수소를 적용하여 처리하고 Fe+2를 50 내지 200 ppm으로 가하였으나, 단 유지시간을 또한 45 내지 80분으로 변화시켰다. 결과를 표 4에 나타낸다.
처리 시간 첨가된
H 2 O 2 		소비된
H 2 O 2 		Fe +2 pH 0.5% 모세관 CED 점도 Δ점도 DPw
분 펄프 기준% 펄프 기준% 펄프 기준 ppm 최종 mPa·s 　 2101
　대조군 　 　 　 　 15.8 　 1291
45 0.75 0.72 100 4.4 7.9 7.9 1035
60 0.75 0.75 200 4.1 6.2 9.6 1384
80 0.75 0.27 50 　 8.6 7.2 1018
80 0.75 0.75 100 4.6 6.1 9.7 2101
실시예 4
14.8 mPa·s의 0.5% 모세관 CED 점도(DPw 2020)를 갖는, 실시예 2에 개시된 표백 플랜트로부터의 D1 펄프의 샘플을 실시예 2와 동일한 방식으로 0.75% 과산화 수소 및 150 ppm의 Fe+2로 처리하였으나, 단 처리시간은 80분이었다. 결과를 표 5에 나타낸다.
처리 시간 첨가된
H 2 O 2 		소비된
H 2 O 2 		Fe +2 pH 0.5% 모세관 CED 점도 Δ점도 DPw
분 펄프 기준% 펄프 기준% 펄프 기준 ppm 최종 mPa·s 　
　대조군 　 　 　 　 14.8 　 2020
80 0.75 0.75 150 3.9 5.2 9.6 858
실시예 5
약 15.6 mPa·s의 0.5% 모세관 CED 점도(DPw 2085)를 갖는 OD0(EO)D1(EP)D2 시퀀스의 D1 단계로부터의 남부 소나무 펄프를 펄프 기준 0.25 중량% 또는 0.5 중량%의 과산화 수소 적용 및 FeSO4·7H2O로서 첨가된 25, 50 또는 100 ppm의 Fe+2로 10% 점조도로 처리하였다. 상기 Fe+2는 수중 용액으로서 첨가되었으며 상기 펄프와 철저히 혼합되었다. 이어서 수중 3% 용액으로서 상기 과산화 수소를 상기 펄프와 혼합고, 상기 혼합된 펄프를 78 ℃에서 1시간 동안 수욕에서 유지시켰다. 상기 반응 시간 후에, 상기 펄프를 여과하고 여액을 pH 및 잔류 퍼옥사이드에 대해 측정하였다. 상기 펄프를 세척하고 0.5% 모세관 CED 점도를 TAPPI T230에 따라 측정하였다. 결과를 표 6에 나타낸다.
첨가된
H 2 O 2 		소비된
H 2 O 2 		Fe - +2 pH 0.5% 모세관 CED 점도 Δ점도 DPw
펄프 기준% 펄프 기준% 펄프 기준 ppm 최종 mPa·s 　
대조군 　 　 　 15.6 　 2085
0.25 0.25 25 3.5 6.4 9.2 1068
0.50 0.50 50 2.9 4.5 11.1 717
0.50 0.50 100 2.7 4.5 11.1 717
실시예 6
15.2 mPa·s의 0.5% 모세관 CED 점도(DPw 2053)를 갖는 D1 펄프의 또 다른 샘플을 0.10, 0.25, 0.50 또는 0.65%의 과산화 수소 및 25, 50 또는 75 ppm의 Fe+2로 실시예 5와 동일한 방식으로 처리하였다. 결과를 표 7에 나타낸다.
처리 시간 첨가된
H 2 O 2 		소비된
H 2 O 2 		Fe +2 pH 0.5% 모세관 CED 점도 Δ점도 DPw
분 펄프 기준% 펄프 기준% 펄프 기준 ppm 최종 mPa·s 　
대조군 　 　 　 　 15.2 　 2053
60 0.10 0.10 25 4.1 9.6 5.6 1508
60 0.25 0.19 25 4.0 7.9 7.3 1291
60 0.50 0.40 50 3.5 6.7 8.5 1116
80 0.65 0.65 75 3.3 4.4 10.8 696
실시예 7
남부 소나무 펄프를 OD(EO)D(EP)D 표백 시퀀스의 D1 단계로부터 수거하고, 그 후에 상기 크래프트에서의 탈리그닌화 및 산소 단계의 정도를 증가시켜 보다 낮은 DPw 또는 0.5% 모세관 CED 점도를 갖는 펄프를 생성시켰다. 출발 0.5% 모세관 CED 점도는 12.7 mPa·s(DPw 1834)이었다. 0.50 또는 1.0% 과산화 수소를 100 ppm의 Fe+2와 함께 가하였다. 다른 처리 조건은 10% 점조도, 78 ℃ 및 1시간 처리 시간이었다. 결과를 표 8에 나타낸다.
첨가된
H 2 O 2 		소비된
H 2 O 2 		Fe +2 pH 0.5% 모세관 CED 점도 Δ점도 DPw
펄프 기준% 펄프 기준% 펄프 기준 ppm 최종 mPa·s 　
대조군 　 　 　 12.7 　 1834
0.50 0.50 100 2.1 5.6 7.1 932
1.0 0.37 100 2.6 4.2 8.5 652
실시예 8
11.5 mPa·s의 0.5% 모세관 CED 점도(DPw 1716)를 갖는, OD(EO)D(EP)D 시퀀스의 D1 단계로부터의 D1 펄프의 저점도 샘플을 실시예 7과 유사한 방식으로 0.75 또는 1.0% 과산화 수소 및 75 또는 150 ppm의 Fe+2로 처리하였으나, 단 처리시간은 80분이었다. 결과를 표 9에 나타낸다.
첨가된
H 2 O 2 		소비된
H 2 O 2 		Fe +2 pH 0.5% 모세관 CED 점도 Δ점도 DPw
펄프 기준% 펄프 기준% 펄프 기준 ppm 최종 mPa·s 　
대조군 　 　 　 11.5 　 1716
0.75 0.75 75 3.2 3.6 7.9 511
0.75 0.75 150 3.0 3.8 7.7 560
1 1 75 2.6 3.4 8.1 459
1 1 150 2.6 3.4 8.1 459
실시예 9
남부 소나무 펄프를 OD(EO)D(EP)D 시퀀스의 D1 단계로부터 수거하였다. 출발 0.5% 모세관 CED 점도는 11.6 mPa·s(DPw 1726)이었다. 1.0%, 1.5% 또는 2% 과산화 수소를 75, 150 또는 200 ppm의 Fe+2와 함께 가하였다. 다른 처리 조건은 10% 점조도, 78 ℃ 및 1.5시간 처리 시간이었다. 결과를 표 10에 나타낸다.
첨가된
H 2 O 2 		소비된
H 2 O 2 		Fe +2 pH 0.5% 모세관 CED 점도 Δ점도 DPw 카복실 알데하이드 구리가
펄프 기준% 펄프 기준% 펄프 기준 ppm 최종 mPa·s 　 meq/100 g meq/100 g
대조군 　 　 　 11.6 　 1726 3.67 0.35 0.52
1.0 0.98 75 3.4 3.5 8.1 485 3.73 4.06 3.05
1.5 1.49 150 2.7 3.2 8.4 406 3.78 5.06 2.57
2.0 2.0 200 2.9 3.0 8.6 350 3.67 5.23 2.06
실시예 10
남부 소나무 펄프를 OD(EO)D(EP)D 시퀀스의 D1 단계로부터 수거하였다. 출발 0.5% 모세관 CED 점도는 14.4 mPa·s(DPw 1986)이었다. 1.0%, 1.5% 또는 2% 과산화 수소를 75, 150 또는 200 ppm의 Fe+2와 함께 가하였다. 다른 처리 조건은 10% 점조도, 78 ℃ 및 1.5시간 반응 시간이었다. 결과를 표 11에 나타낸다.
첨가된
H 2 O 2 		소비된
H 2 O 2 		Fe +2 pH 0.5% 모세관 CED 점도 Δ점도 DPw 카복실 알데하이드 구리가
펄프 기준% 펄프 기준% 펄프 기준 ppm 최종 mPa·s 　 meq/100 g meq/100 g
대조군 　 　 　 14.4 　 1986 3.52 0.23 0.67
1.0 0.95 75 3.3 3.8 10.6 560 3.65 3.48 2.47
1.5 1.5 150 2.4 3.7 10.7 535 4.13 4.70 2.32
2.0 2.0 200 2.8 3.2 11.2 406 3.93 5.91 1.88
실시예 11
남부 소나무 펄프를 OD(EO)D(EP)D 시퀀스의 D1 단계로부터 수거하였다. 출발 0.5% 모세관 CED 점도는 15.3 mPa·s(DPw 2061)이었다. 과산화 수소를 200 ppm의 Fe+2와 함께 펄프 기준 3%로 가하였다. 다른 처리 조건은 10% 점조도, 80 ℃ 및 1.5시간 반응 시간이었다. 결과를 표 12에 나타낸다.
첨가된
H 2 O 2 		소비된
H 2 O 2 		Fe +2 pH 0.5% 모세관 CED 점도 Δ점도 DPw 카복실 알데하이드 구리가
펄프 기준% 펄프 기준% 펄프 기준 ppm 최종 mPa·s meq/100 g meq/100 g
대조군 　 　 　 15.3 　 2061
3.0 2.9 200 2.8 2.94 12.4 333 4.66 6.74 5.14
상기 실시예 2 내지 11은 0.5% 모세관 CED 점도 및/또는 중합도의 현저한 감소가 본 명세의 산성, 촉매화된, 퍼옥사이드 처리에 의해 성취될 수 있음을 나타낸다. 최종 점도 또는 DPw는, 소비된 퍼옥사이드 퍼센트의 함수로서 2개의 상이한 분쇄기("브런스윅(Brunswick)" 및 리프 리버("LR"))로부터의 펄프의 점도를 보고하는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 반응에 의해 소비되는 퍼옥사이드의 양에 따라 변하는 듯하다. 상기 퍼옥사이드 소비는 적용되는 퍼옥사이드 및 철의 양 및 농도, 반응 시간, 및 반응 온도의 함수이다.
실시예 12
남부 소나무 펄프를 OD(EO)D(EP)D 시퀀스의 D1 단계로부터 수거하였다. 출발 0.5% 모세관 CED 점도는 14.8 mPa·s(DPw 2020)이었다. 과산화 수소를 CuSO4·5H2O로서 첨가되는 100, 150 또는 200 ppm의 Cu+2와 함께 펄프 기준 1%로 가하였다. 다른 처리 조건은 10% 점조도, 80 ℃ 및 3.5시간 반응 시간이었다. 결과를 표 13에 나타낸다.
첨가된
H 2 O 2 		소비된
H 2 O 2 		Cu +2 pH 0.5% 모세관 CED 점도 Δ점도 Dpw 카복실 알데하이드 구리가
펄프 기준% 펄프 기준% 펄프 기준 ppm 최종 mPa·s 　 meq/100 g meq/100 g
대조군 　 　 　 14.8 　 2020 3.36 0.37 0.51
1.0 0.82 100 2.4 6.1 8.7 1018
1.0 0.94 150 2.3 5.9 8.9 984
1.0 0.94 200 2.4 6.0 8.8 1001 3.37 2.71 1.8
상기 철 대신 구리의 사용은 상기 대조용의 처리되지 않은 펄프에 비해 보다 느린 반응 및 보다 낮은 점도 감소를 생성시켰지만, 점도, 카복실 함량 및 알데하이드 함량은 여전히 현저하게 변화시켰다.
실시예 13
OD(EOP)D(EP)D 시퀀스의 E2(EP) 단계를 변경시켜 초저 중합도 펄프를 생성시켰다. FeSO4·7H2O의 용액을 Fe+2로서 150 ppm의 적용률로 상기 D1 단계의 세척기 리펄퍼에서 상기 펄프상에 분무하였다. 부식제(NaOH)를 상기 E2 단계에 가하지 않고 퍼옥사이드 적용을 0.75%로 증가시켰다. 유지 시간은 대략 1시간이고 온도는 79 ℃였다. pH는 2.9였다. 상기 처리된 펄프를 진공 드럼 세척기에서 세척하고 후속으로 최종 D2 단계에서 91 ℃에서 대략 2시간 동안 0.7% ClO2로 처리하였다. 최종 표백된 펄프의 0.5% 모세관 CED 점도는 6.5 mPa·s(DPw 1084)이고 ISO 휘도는 87이었다.
실시예 14
실시예 13에서 제조된 펄프를 표준 건조기 캔을 갖는 포드리니어형 펄프 건조기상에서 펄프 판지로 제조하였다. 대조용 펄프 및 본 발명의 펄프(ULDP)의 샘플을 수거하고 화학 조성 및 섬유 성질에 대해 분석하였다. 결과를 표 14에 나타낸다.
성질 　 표준 ULDP
R10 % 85.2 81.5
S10 % 14.8 18.5
R18 % 86.4 84.4
S18 % 13.6 15.6
ΔR 　 1.2 2.9
카복실 meq/100 g 4.06 4.27
알데하이드 meq/100 g 0.43 1.34
구리가 　 0.32 1.57
계산된 카보닐 mmole/100 g 0.42 2.50
0.5% 모세관 CED 점도 mPa·s 14.2 7.3
고유 점도 　dl/g 6.76 4.37
계산된 DP DPw 1969 1206
글루칸 % 83.6 83.6
자일란 % 9.2 9.0
갈락탄 % 0.2 0.2
만난 % 6.3 6.4
아라비난 % 0.4 0.4
계산된 셀룰로스 % 81.5 81.5
계산된 헤미셀룰로스 % 18.2 18.1
Lwl 섬유 길이 mm 2.51 2.53
Lww 섬유 길이 　mm 3.28 3.26
조도 　mg/m 0.218 0.213
습윤 제로 스팬 장력 km 9.86 6.99
여수도(CSF) mls 720 742
보수율 g H2O/g 펄프 0.96 0.84
DCM 추출물 　 0.008 0.007
철 ppm 3.5 10.7
회 % 0.20 0.22
휘도 % ISO 90.4 86.5
상기 처리된 펄프(ULDP)는 10% 및 18% NaOH에서 보다 높은 알칼리 용해도 및 보다 높은 알데하이드 및 총 카보닐 함량을 가졌다. 상기 ULDP는 0.5% 모세관 CED 점도에 의해 측정된 바와 같이 DP가 현저하게 더 낮았다. 섬유 보전의 감소가 또한 습윤 제로 스팬 인장 강도의 감소에 의해 측정되었다. DPw의 현저한 감소에도 불구하고, 섬유 길이 및 여수도는 본질적으로 변하지 않았다. 상기 기계상에서 배수 또는 판지 제조에 대해 유해한 영향은 없었다.
실시예 15
OD(EO)D(EP)D 시퀀스의 E2(EP) 단계를 실시예 13과 유사한 방식으로 변경시켜 초저 중합도 펄프를 생성시켰다. 본 실시예에서는 FeSO4·7H2O의 용액을 Fe+2로서 75 ppm으로 가하였으며, 상기 E2 단계에서 적용된 과산화 수소는 0.6%였다. 상기 처리 단계의 pH는 3.0이고, 온도는 82 ℃이고, 유지 시간은 대략 80분이었다. 상기 펄프를 세척하고, 이어서 D2 단계에서 92 ℃에서 대략 150분 동안 0.2% ClO2로 처리하였다. 상기 충분히 표백된 펄프의 0.5% 모세관 CED 점도는 5.5 mPa·s(DPw 914)이고 ISO 휘도는 88.2였다.
실시예 16
실시예 15에서 제조된 펄프를 공기식 플랙트(Flakt)(상표) 건조기 섹션을 갖는 포드리니어형 펄프 건조기상에서 펄프 판지로 제조하였다. 표준 펄프 및 본 발명의 펄프(ULDP)의 샘플을 수거하고 화학 조성 및 섬유 성질에 대해 분석하였다. 결과를 표 15에 나타낸다.
성질 　 표준 ULDP
R10 % 86.8 82.4
S10 % 13.2 17.6
R18 % 87.0 85.4
S18 % 13.0 14.6
ΔR 　 0.2 3.0
카복실 meq/100 g 3.13 3.70
알데하이드 meq/100 g 0.97 2.15
구리가 　 0.51 1.3
계산된 카보닐 mmole/100 g 0.73 2.05
0.5% 모세관 CED 점도 mPa·s 15.0 6.5
고유 점도 dl/g 7.14 4.33
계산된 DP DPw 2036 1084
글루칸 % 83.0 84.6
자일란 % 9.0 9.4
갈락탄 % 0.2 0.2
만난 % 5.9 5.3
아라비난 % 0.4 0.3
계산된 셀룰로스 % 81.0 82.8
계산된 헤미셀룰로스 % 17.5 17.0
Lwl 섬유 길이 mm 2.55 2.53
Lww 섬유 길이 mm 3.29 3.34
조도 mg/m　 0.218 0.234
습윤 제로 스팬 장력 km 9.38 6.83
여수도 (CSF) mls 738 737
철 ppm 1.6 4.4
휘도 % ISO 89.6 88.2
상기 처리된 펄프(ULDP)는 10% 및 18% NaOH에서 보다 높은 알칼리 용해도 및 보다 높은 알데하이드 및 총 카보닐 함량을 가졌다. 상기 ULDP는 0.5% 모세관 CED 점도 및 더 낮은 습윤 제로 스팬 파괴 길이에 의해 측정된 바와 같이 DP가 현저하게 더 낮았다. 휘도는 여전히 88.2의 허용 가능한 값이었다. 상기 처리는 상기 섬유 길이 및 여수도를 보존하였으며 상기 판지의 성형 및 건조에 작업상 문제는 없었다.
실시예 17
OD(EO)D(EP)D 시퀀스의 E2(EP) 단계를 실시예 13과 유사한 방식으로 변경시켜 초저 중합도 펄프를 생성시켰다. 본 경우에서는 FeSO4·7H2O의 용액을 Fe+2로서 25 ppm으로 가하였으며, 상기 E2 단계에서 적용된 과산화 수소는 0.2%였다. 상기 처리 단계의 pH는 3.0이고, 온도는 82 ℃이고, 유지 시간은 대략 80분이었다. 상기 펄프를 세척하고, 이어서 D2 단계에서 92 ℃에서 대략 150분 동안 0.2% ClO2로 처리하였다. 상기 충분히 표백된 펄프의 0.5% 모세관 CED 점도는 8.9 mPa·s(DPw 1423)이고 ISO 휘도는 89였다.
실시예 18
실시예 15에서 제조된 펄프를 공기식 플랙트(상표) 건조기 섹션을 갖는 포드리니어형 펄프 건조기상에서 펄프 판지로 제조하였다. 표준 펄프 및 본 발명의 저 중합도 펄프(LDP)의 샘플을 수거하고 화학 조성 및 섬유 성질에 대해 분석하였다. 결과를 표 16에 나타낸다.
성질 　 표준 LDP
R10 % 86.8 85.2
S10 % 13.2 14.8
R18 % 87.0 87.2
S18 % 13.0 12.8
ΔR 　 0.2 2.0
카복실 meq/100 g 3.13 3.53
알데하이드 meq/100 g 0.97 1.24
구리가 　 0.51 1.2
계산된 카보닐 mmole/100 g 0.73 1.88
0.5% 모세관 CED 점도 mPa·s 15.0 8.9
고유 점도 dl/g 7.14 5.44
계산된 DP DPw 2036 1423
글루칸 % 83.0 85.9
자일란 % 9.0 8.8
갈락탄 % 0.2 0.2
만난 % 5.9 5.4
아라비난 % 0.4 0.3
계산된 셀룰로스 % 81.0 84.1
계산된 헤미셀룰로스 % 17.5 16.5
Lwl 섬유 길이 mm 2.55 2.57
Lww 섬유 길이 mm 3.29 3.34
조도 mg/m　 0.218 0.222
철 ppm 1.6 5.5
휘도 % ISO 89.6 89.0
상기 처리된 펄프(LDP)는 10% 및 18% NaOH에서 보다 높은 알칼리 용해도 및 보다 높은 알데하이드 및 총 카보닐 함량을 가졌다. 상기 LDP는 0.5% 모세관 CED 점도에 의해 측정된 바와 같이 DP가 더 낮았다. 휘도의 손실은 최소였다. 상기 처리는 상기 섬유 길이를 보존하였으며 상기 판지의 성형 및 건조에 작업상 문제는 없었다.
실시예 19
실시예 14에 개시된 펄프 판지를 섬유화하고 카마스 레보라토리 해머밀(Kamas Laboratory Hammermill)(카마스 인더스트리즈, 스웨덴 소재)을 사용하여 4"x7" 패드로 공기성형하였다. 이어서 상기 공기성형된 패드를 실험용 프레스를 사용하여 다양한 게이지 압력으로 압축시켰다. 압축 후에, 상기 패드 두께를 0.089 psi의 족저압으로 엠베코(Emveco) 마이크로게이지 캘리퍼 게이지 모델 200-A를 사용하여 측정하였다. 패드 밀도를 패드 중량 및 두께로부터 계산하였다. 결과를 표 17에 나타낸다.
게이지 압력 5 psi 10 psi 20 psi
　 두께 패드 중량 밀도 두께 패드 중량 밀도 두께 패드 중량 밀도
　 mm g g/cc mm g g/cc mm g g/cc
표준 크래프트 남부 소나무 섬유 　 　 　 　
2.62 5.14 0.108 2.29 5.27 0.127 1.49 5.29 0.196
2.81 5.14 0.101 2.26 5.19 0.127 1.42 5.23 0.203
개질된 크래프트 남부 소나무 섬유 　 　 　 　 　 　 　 　 　
2.51 5.16 0.114 2.13 5.33 0.138 1.23 5.39 0.242
2.56 5.26 0.114 1.93 5.37 0.154 1.32 5.26 0.220
밀도 증가 퍼센트 　 　 8.43 　 　 14.94 　 　 15.67
표 17의 데이터는 본 명세의 범위내에서 제조된 변형된 섬유가 보다 압축성이어서, 오늘날의 일회용 흡수 제품 디자인에 적합한 보다 얇고 보다 높은 밀도의 구조를 생성시켰음을 나타낸다.
이론에 얽매이고자 하는 것은 아니지만, 상기 셀룰로스의 산화는 상기 중합체의 결정성 구조를 파괴하여, 덜 뻣뻣하고 더 편안하게 하는 것으로 여겨진다. 이어서 상기 개질된 셀룰로스 구조로 구성된 섬유는 보다 압축성으로 되어, 보다 높은 밀도의 흡수성 구조물을 허용한다.
실시예 20
남부 소나무 펄프를 OD(EO)D(EP)D 시퀀스의 D1 단계로부터 수거하였다. 출발 0.5% 모세관 CED 점도는 14.9 mPa·s(DPw 2028)이었다. 1.0% 또는 2% 과산화 수소를 각각 100 또는 200 ppm의 Fe+2와 함께 가하였다. 다른 처리 조건은 10% 점조도, 80 ℃ 및 1시간 유지 시간이었다. 이어서 상기 플러프 펄프를 탈이온수로 슬러리화하고, 스크린상에 습식적층시켜 섬유 매트를 형성시키고, 롤러 프레스를 통해 탈수시키고, 250 ℉에서 건조시켰다. 상기 건조 시트로부터 섬유를 분리하고, 카마스 레보라토리 해머밀(카마스 인더스트리즈, 스웨덴 소재)을 사용하여 8.5 그램 중량(공기 건조된)의 4"x7" 공기적층된 패드로 공기성형시켰다. 부직포 커버스톡의 단일의 완전한 피복시트를 각 패드의 한면에 적용하고 상기 샘플들을 145 psig의 하중을 적용하는 카버(Carver) 수력 압반을 사용하여 치밀화시켰다.
상기 패드를 체크 밸브 및 ¼" ID 타이곤(Tygon)(등록상표) 튜빙의 샘플링 포트가 장착된 제거식 뚜껑을 갖는 개별적인 1.6 L 기밀 플라스틱 용기에 넣었다. 상기 용기의 뚜껑을 고정시키기 전에, 60 그램 탈이온수의 실례 및 0.12 그램의 50% NH4OH를 실온에서, 상기 샘플의 전체를 가로질러 0.1 psi 하중을 적용할 수 있는 전달 장치상의 가운데 1" ID 수직 튜브내에 부었다. 상기 실례가 충분히 흡수되면, 상기 전달 장치를 상기 샘플로부터 제거하고, 밀폐된 샘플링 포트를 갖는 상기 뚜껑을 상기 용기에 장착하고, 카운트다운 타이머를 출발시켰다. 45분의 종결시에, 헤드공간 샘플을 암모니아-선택성 단기간 기체 검출 튜브 및 ACCURO(등록상표) 벨로스 펌프(둘 다 드래거 세이프티 인코포레이티드(Draeger Safety Inc.)(미국 펜실바니아주 피츠버그 소재)로부터 입수할 수 있다)로 상기 샘플링 포트로부터 취하였다. 표 18의 데이터는 본 명세의 범위내에서 제조된 개질된 섬유가 상기 헤드공간 중의 암모니아 기체의 양을 감소시킬 수 있고, 이는 습윤된 실금용 제품에서 불쾌한 것으로 종종 인용되는 휘발성 악취 화합물의 억제를 제공하는 구조를 생성시킴을 보인다.
실례- 60g H 2 0 / 0.12g 50% NH 4 OH 0.5% CED 점도 (mPa·s) 알데하이드 함량
meq/100g		 공기적층 패드 중량 (g) 암모니아 ( ppm ) @ 45분
표준 크래프트 남부 소나무 섬유 14.9 0.23 9.16 210
개질된 크래프트 남부 소나무 섬유- 1.0% H2O2/100ppm Fe 4.7 3.26 9.11 133
개질된 크래프트 남부 소나무 섬유- 2.0% H2O2/200ppm Fe 3.8 4.32 9.23 107
실시예 21
상업적인 크래프트 펄프화 설비의 OD(EO)D(EP)D 시퀀스의 E2(EP) 단계를 실시예 14와 유사한 방식으로 변경시켜 저 중합도 펄프를 생성시켰다. 본 실시예에서는 FeSO4·7H2O의 용액을 Fe+2로서 100 ppm으로 가하였으며, 상기 E2 단계에서 적용된 과산화 수소는 1.4%였다. 상기 펄프 성질을 표 19에 나타낸다.
성질 　 ULDP
R10 % 72.5
S10 % 27.5
R18 % 78.7
S18 % 21.3
ΔR 　 6.2
카복실 meq/100 g 3.94
알데하이드 meq/100 g 4.21
구리가 　 4.25
계산된 카보닐 mmole/100 g 6.97
0.5% 모세관 CED 점도 mPa·s 3.50
고유 점도 dl/g 2.49
계산된 DP DPw 485
Lwl 섬유 길이 mm 2.31
조도 mg/m　 0.19
휘도 % ISO 88.5
상기 제조된 개질된 화학적 셀룰로스를 공기식 플랙트(상표) 건조기 섹션을 갖는 포드리니어형 펄프 건조기상에서 펄프 판지로 제조하였다. 상기 생성물 및 대조용 크래프트 펄프 판지의 샘플을 카마스 실험용 해머밀을 사용하여 섬유 분리하였다. 섬유 성질의 광학적 분석을 옵테스트 이큅먼트 인코포레이티드(Optest Equipment, Inc.)(캐나다 온타리오주 헉스베리 소재)로부터 입수할 수 있는 하이레스(HiRes) 섬유 품질 분석기를 통해 제조사의 프로토콜에 따라 카마스 분쇄 샘플 전후 모두에 수행하였다. 결과를 하기 표에 나타낸다.
성질 대조군 ULDP 대조군
해머분쇄-후 		ULDP
해머분쇄후
뒤틀림 지수 1.79 2.29 1.51 2.32
뒤틀림각 59.15 79.56 48.52 80.26
mm당 뒤틀림 0.81 1.07 0.68 1.06
꼬임 지수(길이 편중) 0.171 0.211 0.149 0.225
표 20에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 명세에 따라 제조된 ULDP 섬유는 철 및 퍼옥사이드로 처리되지 않은 대조용 섬유보다 더 높은 뒤틀림 및 꼬임을 갖는다.
상기 섬유 분리된 섬유를 4.25 그램 중량(공기 건조된)의 4"x7" 패드로 공기성형시켰다. BASF로부터 공급된 나트륨 폴리아크릴레이트 초흡수성(SAP) 과립을 2개의 4.25 그램 패드 사이에 고르게 적용하였다. 전체 피복 부직포 커버스톡을 상기 섬유/SAP 매트릭스의 상면에 적용하고 상기 패드를 카버 압반을 통해 적용된 145 psig의 하중에 의해 치밀화시켰다.
탈이온수 중에 2% 요소, 0.9% 염화 나트륨 및 0.24% 영양 브로쓰(하디 다이아그노스틱스(Hardy Diagnostics)(미국 캘리포니아주 산타마리아 소재)를 통해 입수할 수 있는 크리테리온(Criterion)(상표) 브랜드)를 용해시키고 프로테우스 불가리스(Proteus Vulgaris)의 분액을 가하여 1.4x107 CFU/㎖의 출발 세균 농도를 생성시켜 합성뇨를 제조하였다. 이어서 상술한 패드를 실시예 20에 개시된 바와 같은 헤드공간 챔버에 넣고 80 ㎖의 합성뇨 용액으로 실례하였다. 실례 직후, 상기 챔버를 밀폐시키고 30 ℃ 온도의 환경에 두었다. 드래거(Drager) 샘플링을 4시간 및 7시간 간격으로 연속해서 수행하였다. 상기 실험을 3회 반복하였으며, 평균 결과를 표 21에 보고한다.
% 첨가된
SAP 		암모니아 (ppm) @ 4시간 대조군 대비 감소% 암모니아 (ppm) @ 7시간 대조군 대비 감소%
개질된 크래프트 남부 소나무 섬유 23 2.5 29
대조용 크래프트 남부 소나무 섬유 23 21.5 88 175 83
개질된 크래프트 남부 소나무 섬유 16.5 6.5 123
대조용 크래프트 남부 소나무 섬유 16.5 36.5 82 550 78
개질된 크래프트 남부 소나무 섬유 0 70 317
대조군 크래프트 남부 소나무 섬유 0 197.5 65 575 45
상기 데이터로부터 알 수 있는 바와 같이, 요소의 세균성 가수분해로부터 생성되는 대기 암모니아는 표준 크래프트 남부 소나무 섬유로 제조된 복합 구조물에 비해 본 명세의 범위내에서 제조된 개질된 셀룰로스 섬유를 포함하는 복합 구조물(요실금용 제품의 소매를 위해 제작시 유사한)에서 더 낮다. 따라서, 상기 명세에 따른 개질된 셀룰로스 섬유를 포함하는 구조물은 표준 크래프트 남부 소나무 섬유보다 양호한 냄새 억제 성질을 가졌다.
실시예 22 - 표백- 후 처리에 대한 네 번째 단계의 비교
남부 소나무 펄프를 OD(EO)D(EP)D2 시퀀스의 D1 단계로부터 수거하였다. 출발 0.5% 모세관 CED 점도는 14.1 mPa·s이었다. 과산화 수소를 150 ppm의 Fe+2와 함께 상기 펄프의 건조 중량을 기준으로 1.5%로 가하였다. 여기에서 사용되는 바와 같이 "P*"는 철 및 과산화 수소 처리 단계를 가리키는데 사용된다. 상기 처리를 상기 시퀀스의 네 번째 단계에서 10% 점조도로, 78 ℃의 온도에서 1시간 동안 수행하였다. 이어서 상기 처리된 펄프를 세척하고 78 ℃에서 2시간 동안 0.25% ClO2로 D2 단계에서 표백하였다. 결과를 표 22에 나타낸다.
단계 첨가된 화학물질 pH 0.5% 모세관 CED 점도 Δ점도 DPw 휘도 길이 편중 섬유 길이
펄프 기준% 최종 mPa·s 　 % ISO mm
D1 　 14.1 　 1960 83.5
P* 1.5% H2O2 150 ppm Fe+2 3.1 82.0
D2 0.25% ClO2 2.7 3.7 10.4 540 89.5 2.20
상기 D2 샘플을 또한 오븐에서 105 ℃에서 1시간 동안 두어 휘도 반전에 대해 시험하였다. 상기 휘도뿐만 아니라 L*(백색도), a*(적색 내지 녹색), 및 b*(청색 내지 황색) 값들을 상기 반전 처리 전후에 헌터랩 미니스캔(Hunterlab MiniScan)에 의해 제조사의 프로토콜에 따라 측정하였다. 결과를 하기 표 23에 나타낸다. 보다 양의 b 값은 보다 황색인 색상을 가리킨다. 따라서, 보다 높은 b 값은 대부분의 종이 및 펄프 용도에서 바람직하지 않다. 하기 보고된 포스트 색수(post color number)는 숙성 전후 k/s 비의 차이(여기에서 k 는 흡수 계수이고 s는 산란 계수이다, 즉 포스트 색수 = 100{(k/s)숙성 후 - (k/s)숙성 전})를 나타낸다. 예를 들어 문헌[H.W. Giertz, Svensk Papperstid., 48(13), 317 (1945)]을 참조하시오.
휘도 반전
단계 L* a* b* 휘도 Δ휘도 포스트 색수
D1 96.89 -0.28 5.13 85.8
DP*D 초기 97.89 -0.47 2.96 90.8
DP*D 반전된 96.08 -0.55 8.01 80.4 10.4 1.92
남부 소나무 펄프를 상기와 동일한 표백 플랜트의 D2 단계로부터 동일한 출발 모세관 CED 점도로 수거하고 상술한 바와 같이 과산화 수소 및 Fe+2로 처리하였다. 과산화 수소를 150 ppm의 Fe+2와 함께 상기 펄프의 건조 중량을 기준으로 1.5%로 가하였다. 상기 처리된 펄프의 성질을 표 24에 나타낸다.
단계 첨가된 화학물질 pH 0.5% 모세관 CED 점도 Δ점도 DPw 휘도 길이 편중 섬유 길이
펄프 기준% 최종 mPa·s 　 % ISO mm
D2 　 14.1 　 1960 90.2
P* 1.5% H2O2 150 ppm Fe+2 2.8 3.5 10.6 485 86.8 2.17
상기 P* 펄프를 상술한 바와 같이 휘도 반전에 대해 시험하였다. 결과를 하기 표 25에 나타낸다.
휘도 반전
단계 L* a* b* 휘도 Δ휘도 포스트 색수
D2 초기 98.34 -0.61 2.54 92.54
D2 반전된 97.87 -0.57 3.67 89.92 2.62 0.26
D(EP)DP* 초기 97.39 -0.47 4.49 87.68
D(EP)DP* 반전된 95.25 -0.34 9.78 76.45 11.2 2.76
상기 데이터로부터 알 수 있는 바와 같이, 5-단계 표백 플랜트의 최종 단계에 따른 처리에 비해 5-단계 표백 플랜트의 네 번째 단계에서 산성 촉매화된 퍼옥사이드 처리는 이로운 휘도 성질들을 생성시킨다. 상기 네 번째 단계 처리에서, 상기 처리 단계로부터의 임의의 휘도 손실은 높은 휘도 펄프가 여전히 수득되도록 최종 D2 표백 단계에 의해 보상될 수 있다. 표백-후 처리의 경우에, 3.4 점의 현저한 휘도 손실이 존재하며 이는 보상될 수 없다. 가속화된 휘도 반전 처리 후에, 상기 후자의 경우는 여전히 현저하게 더 낮은 휘도를 갖는다.
실시예 23 강도 데이터
상기 명세에 따른 5.1 mPa·s의 점도를 갖는 개질된 셀룰로스로부터 제조된 플러프 펄프의 강도를 15.4 mPa·의 점도를 갖는 통상적인 플러프 펄프와 비교하였다. 결과를 하기 표 26에 나타낸다.

 대조군
플러프 		개질된
셀룰로스
기본 중량, gm/m2 AD 65.12 68.15
기본 중량, gm/m2 OD 60.56 63.38
여수도 CSF, mls 732 717
두께, in/1000 4.88 5.09
벌크, cm3/gm 1.90 1.90
겉보기 밀도, gm/cm3 0.53 0.53
다공도, 초/100 mls 공기 0.59 0.67
비파열강도, (gm/cm2)/(gm/m2) 16.6 14.0
비인열강도, gf*m2/gm 242 198
파괴 길이, km 2.52 2.49
신장, % 2.76 2.48
불투명도, % 72.1 73.5
분진 및 파편, mm2/m2 0.3 1.5
점도, cP 15.4 5.1
ISO 휘도 88.9 88.9
프레이저 다공도, cfm 45.4 55.1
섬유 길이, mm 2.636 2.661
성형 인자, % 85.8 85.8
실시예 24 개질된 셀룰로스의 유도체화
실시예 21로부터의 ULDP의 샘플을 122 ℃에서 3시간 동안 5% 점조도로 0.05M HCl로 산 가수분해시켰다. 상기 D1 단계로부터의 초기 펄프, ULDP 및 상기 산 가수분해된 ULDP를 하기 방법에 의해 평균 분자량 또는 중합도에 대해 시험하였다.
3개의 펄프 샘플을 20 메쉬 스크린을 통과하도록 분쇄하였다. 셀룰로스 샘플(15 ㎎)을 미세 교반봉이 구비된 별도의 시험 튜브에 넣고 40 ℃에서 진공하에서 밤새 건조시켰다. 이어서 상기 시험 튜브를 고무 격막으로 캡핑하였다. 무수 피리딘(4.00 ㎖) 및 페닐 아이소시아네이트(0.50 ㎖)를 주사기를 통해 연속적으로 가하였다. 상기 시험 튜브를 70 ℃에서 오일욕에 넣고 48시간 동안 교반하였다. 메탄올(1.00 ㎖)을 가하여 임의의 남아있는 페닐 아이소시아네이트를 급냉시켰다. 이어서 각 시험 튜브의 내용물을 7:3 메탄올/수 혼합물(100 ㎖)에 적가하여 상기 유도체화된 셀룰로스의 침전을 촉진하였다. 고체를 여과에 의해 수거하고 이어서 메탄올/수(1 x 50 ㎖)에 이어서 수(2 x 50 ㎖)로 세척하였다. 이어서 상기 유도체화된 셀룰로스를 진공하에서 40 ℃에서 밤새 건조시켰다. GPC 분석에 앞서 상기 유도체화된 셀룰로스를 THF(1 ㎎/㎖)에 용해시키고, 0.45 ㎛ 필터를 통해 여과하고, 2 ㎖ 자동샘플러 바이알에 넣었다. 생성된 DPw 및 DPn(수평균 중합도)를 하기 표 27에 보고한다.
DPn 및 DPw 시험 결과
샘플 Mn (g/ mol ) Mw (g/ mol ) DPn DPw
D1 1.4601e5 2.2702e6 281 4374
ULDP 4.0775e4 7.4566e5 78 1436
산 가수분해된 ULDP 2.52.5e4 1.8966e5 48 365
상기 표에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 명세에 따른 산 가수분해 후 개질된 셀룰로스는 48의 DPn을 가질 수 있다.
실시예 25
리프 리버 ULDP 섬유 및 표준 연재 섬유를 슬러리화하고, pH를 약 5.5로 조절하고 이어서 일시적인 습강제로서 케미라 케미칼스(Kemira Chemicals)로부터의 글리옥실화된 폴리아크릴아미드를 가하여 수초지를 제조하였다. 이어서 상기 섬유들을 성형하고, 시트로 압축하고 건조시켰다. 상기 시트의 특성을 공지된 방법에 의해 측정하였다. 결과를 하기 표 28에 보고한다.
수초지 성질
LR SW (대조군) ULDP
TWS #T 0 10 20 40 0 10 20 40
적정 전하 mL/10 mL 10-3N -0.166 +0.204 +0.389 +2.899 -0.143 -0.134 +0.474 +1.919
기본 중량 #/R 15.11 16.19 15.59 14.64 15.75 14.83 13.08 15.3
g/m2 24.59 26.35 25.37 23.83 25.63 24.14 21.29 24.9
벌크 1-겹 두께, mils 3.68 3.78 3.80 4.04 3.80 3.72 4.12 4.08
벌크, cm3/g 3.80 3.64 3.80 4.31 3.77 3.91 4.92 4.16
건조 장력 장력 g/1" 747 1335 1187 1118 716 825 866 864
파괴 길이, km 1.196 1.995 1.842 1.847 1.100 1.346 1.602 1.366
신장, % 2.6 3.2 2.9 3.0 2.2 2.7 3.3 2.9
T.E.A ., mm-gm/
mm 2 		0.10 0.28 0.21 0.21 0.06 0.11 0.17 0.12
습윤 장력 장력 g/1" 4 209 218 256 23 148 200 168
파괴 길이, km 0.0064 0.3123 0.3383 0.423 0.0353 0.2414 0.3699 0.2656
SAT 능력, g/m 2 205.9 194.7 187.0 190.9 185.0 173.0 182.0 202.0
비율, g /s 0.5 0.06 0.08 0.07 0.05 0.08 0.07 0.07 0.10
시간, s 89.6 59.1 59.2 83.8 55.5 50.0 57.7 49.9
습윤/ 건조 비 1% 16% 18% 23% 3% 18% 23% 19%
상기 표 28에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 명세에 따른 ULDP를 습윤 압축된 종이의 생산에 사용할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, ULDP로부터 형성된 수초지의 습윤/건조비는 단지 표준 남부 연재만으로 제조된 비교 시트의 습윤/건조비보다 더 높다.
실시예 26
초박형 플러프 코어를 계면활성제-처리된 상부층 및 기부층 및 처리되지 않은 중간층과 함께 표준 및 개질된 크래프트 섬유로부터 생성시켰다. 표 29는 상기 생성된 초박형 플러프 코어의 배열을 개시한다. 결과를 표 30에 보고한다. 시험을 미국 미시간주 캘러머주 소재의 물질 시험 서비스에 의해 자체 시험 장비 및 절차를 사용하여 수행하였다. 인장 강도 및 신율을 각 생성물에 대해서 기계 방향으로 5.00 ㎝의 게이지 길이, 1.3 ㎝의 샘플 폭, 2.5 ㎝/분의 크로스헤드 속도 및 30 ㎏의 하중 셀을 사용하여 측정하였다. 기록된 경우, 표준 섬유는 TQ-2021로 처리되었고 개질된 시트는 TQ-2028로 처리되었으며, 둘 다 애쉬랜드 인코포레이티드(Ashland, Inc.)에 의해 공급된 표면 활성제들이다. 유체 포획은 상기 샘플에 0.9% 염수 용액 5 ㎖을 적용하고 이어서 상기 유체가 5분 동안 위킹하도록 함으로써 수행되었다. 5분 후에, 상기 재습윤을 표준 실험용 여과지를 사용하여 2분 동안 수행하였다.
층 1 2 3 4 5
계면활성제-처리된 상부 표준 섬유 표준 섬유 개질된 섬유 개질된 섬유 개질된 섬유
처리되지 않은 중간부 표준 섬유 표준 섬유 개질된 섬유 개질된 섬유 표준 섬유
계면활성제-처리된 기부 표준 섬유 개질된 섬유 개질된 섬유 표준 섬유 표준 섬유
성질 1 2 3 4 5
피브린제거된 소 혈액에 대한 결과
재습윤 GMS 0.37 0.38 0.38 0.32 0.33
평균 두께 변화 % 29.2 26.8 26.5 25.4 25.8
평균 추정된 총 용량 GMS 7.86 7.81 7.77 7.61 7.62
평균 포획 시간 sec 25.0 26.6 18.2 26.0 27.6
다른 결과
드레이프성 cm 5.1 6.2 6.8 6.4 5.8
염수에 의한 평균 두께 변화 % 236.9 169.2 176.7 154.7 153.9
건조 인장 강도 % 신율 7.56 7.89 8.59 9.60 9.56
건조 인장 강도 TEA (JLS/M2) 34.807 34.585 33.700 48.128 46.308
습윤 인장 강도 % 신율 15.78 16.67 18.20 20.62 20.78
습윤 인장 강도 TEA (JLS/M2) 16.268 19.247 19.900 28.268 28.799
상기 표 30에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 명세의 계면활성제 처리된 섬유를 사용하여 제조된 흡수성 제품은 개선된 가요성, 개선된 치수 안정성, 개선된 습윤 및 건조 강도 및 신율 및 개선된 혈액에 의한 재습윤을 가졌다.
다른 진보적인 실시태양들
출원인의 현재 목적하는 발명은 첨부된 특허청구범위에서 한정되지만, 본 발명을 또한 하기의 실시태양들에 따라 한정할 수 있으며, 이들 실시태양은 상기 특허청구범위를 반드시 제외하거나 한정하는 것은 아니다:
A. 표백된 연재 또는 경재 크래프트 펄프로부터 유래된 섬유로, 상기 섬유는 약 13 mPa·s 이하, 바람직하게는 약 10 mPa·s 미만, 보다 바람직하게는 8 mPa·s 미만, 훨씬 더 바람직하게는 약 5 mPa·s 미만, 또는 추가로 훨씬 더 바람직하게는 약 4 mPa·s 미만의 0.5% 모세관 CED 점도를 갖는다.
B. 표백된 연재 크래프트 펄프로부터 유래된 섬유로, 상기 섬유는 약 2 mm 이상, 바람직하게는 약 2.2 ㎜ 이상, 예를 들어 약 2.3 mm 이상, 또는 예를 들어 약 2.4 mm 이상, 또는 예를 들어 약 2.5 mm 이상, 보다 바람직하게는 약 2 mm 내지 약 3.7 mm, 더욱 더 바람직하게는 약 2.2 mm 내지 약 3.7 mm의 평균 섬유 길이를 갖는다.
C. 표백된 경재 크래프트 펄프로부터 유래된 섬유로, 상기 섬유는 약 0.75 mm 이상, 바람직하게는 약 0.85 mm 이상, 또는 약 0.95 mm 이상, 또는 보다 바람직하게는 약 1.15 이상, 또는 약 0.75 mm 내지 약 1.25 mm 범위의 평균 섬유 길이를 갖는다.
D. 표백된 연재 크래프트 펄프로부터 유래된 섬유로, 상기 섬유는 13 mPa·s 이하의 0.5% 모세관 CED 점도, 약 2 ㎜ 이상의 평균 섬유 길이, 및 약 85 내지 약 95 범위의 ISO 휘도를 갖는다.
E. 실시태양 A 내지 D 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 점도가 약 3.0 mPa·s 내지 약 13 mPa·s, 예를 들어 약 4.5 mPa·s 내지 약 13 mPa·s, 바람직하게는 약 7 mPa·s 내지 약 13 mPa·s, 또는 예를 들어 약 3.0 mPa·s 내지 약 7 mPa·s, 바람직하게는 약 3.0 mPa·s 내지 약 5.5 mPa·s의 범위이다.
F. 실시태양 A 내지 D 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 점도가 약 7 mPa·s 미만이다.
G. 실시태양 A 내지 D 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 점도가 약 3.5 mPa·s 이상이다.
H. 실시태양 A 내지 D 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 점도가 약 4.5 mPa·s 미만이다.
I. 실시태양 A 내지 D 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 점도가 약 5.5 mPa·s 이상이다.
J. 실시태양 E에 따른 섬유로, 점도가 약 6 mPa·s 이하이다.
K. 상기 실시태양들 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 점도가 약 13 mPa·s 미만이다.
L. 실시태양 A 및 B 및 D 내지 K 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 평균 섬유 길이가 약 2.2 ㎜ 이상이다.
M. 실시태양 A 및 B 및 D 내지 L 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 평균 섬유 길이가 약 3.7 ㎜ 이하이다.
N. 실시태양 A 내지 M 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 약 16% 내지 약 30%, 바람직하게는 약 16% 내지 약 20% 범위의 S10 부식성 용해도를 갖는다.
O. 실시태양 A 내지 M 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 약 14% 내지 약 16% 범위의 S10 부식성 용해도를 갖는다.
P. 실시태양 A 내지 O 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 약 14% 내지 약 22%, 바람직하게는 약 14% 내지 약 18%, 보다 바람직하게는 약 14% 내지 약 16% 범위의 S18 부식성 용해도를 갖는다.
Q. 실시태양 A 내지 P 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 약 14% 내지 약 16% 범위의 S18 부식성 용해도를 갖는다.
R. 실시태양 A 내지 Q 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 약 2.9 이상의 ΔR을 갖는다.
S. 실시태양 A 내지 Q 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 약 3.0 이상, 바람직하게는 약 6.0 이상의 ΔR을 갖는다.
T. 실시태양 A 내지 S 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 약 2 meq/100 g 내지 약 8 meq/100 g, 바람직하게는 약 2 meq/100 g 내지 약 6 meq/100 g, 보다 바람직하게는 약 3 meq/100 g 내지 약 6 meq/100 g 범위의 카복실 함량을 갖는다.
U. 실시태양 A 내지 S 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 약 2 meq/100 g 이상의 카복실 함량을 갖는다.
V. 실시태양 A 내지 S 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 약 2.5 meq/100 g 이상의 카복실 함량을 갖는다.
W. 실시태양 A 내지 S 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 약 3 meq/100 g 이상의 카복실 함량을 갖는다.
X. 실시태양 A 내지 S 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 약 3.5 meq/100 g 이상의 카복실 함량을 갖는다.
Y. 실시태양 A 내지 S 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 약 4 meq/100 g 이상의 카복실 함량을 갖는다.
Z. 실시태양 A 내지 S 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 약 4.5 meq/100 g 이상의 카복실 함량을 갖는다.
AA. 실시태양 A 내지 S 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 약 5 meq/100 g 이상의 카복실 함량을 갖는다.
BB. 실시태양 A 내지 S 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 약 4 meq/100 g의 카복실 함량을 갖는다.
CC. 실시태양 A 내지 BB 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 약 1 meq/100 g 내지 약 9 meq/100 g, 바람직하게는 약 1 meq/100 g 내지 약 3 meq/100 g 범위의 알데하이드 함량을 갖는다.
DD. 실시태양 A 내지 BB 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 약 1.5 meq/100 g 이상의 알데하이드 함량을 갖는다.
EE.
FF. 실시태양 A 내지 BB 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 약 2.0 meq/100 g 이상의 알데하이드 함량을 갖는다.
GG. 실시태양 A 내지 BB 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 약 2.5 meq/100 g 이상의 알데하이드 함량을 갖는다.
HH. 실시태양 A 내지 BB 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 약 3.0 meq/100 g 이상의 알데하이드 함량을 갖는다.
II. 실시태양 A 내지 BB 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 약 3.5 meq/100 g 이상의 알데하이드 함량을 갖는다.
JJ. 실시태양 A 내지 BB 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 약 4.0 meq/100 g 이상의 알데하이드 함량을 갖는다.
KK. 실시태양 A 내지 BB 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 약 5.5 meq/100 g 이상의 알데하이드 함량을 갖는다.
LL. 실시태양 A 내지 BB 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 약 5.0 meq/100 g 이상의 알데하이드 함량을 갖는다.
MM. 실시태양 A 내지 MM 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 약 2 초과, 바람직하게는 약 2.5 초과, 보다 바람직하게는 약 3 초과의 구리가에 의해 측정되는 바와 같은 카보닐 함량, 또는 약 2.5 내지 약 5.5, 바람직하게는 약 3 내지 약 5.5, 보다 바람직하게는 약 3 내지 약 5.5의 구리가에 의해 측정되는 바와 같은 카보닐 함량을 갖거나, 또는 상기 섬유는 약 1 내지 약 4의 구리가에 의해 측정되는 바와 같은 카보닐 함량을 갖는다.
NN. 실시태양 A 내지 NN 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 카보닐 함량이 2 내지 약 3의 범위이다.
OO. 실시태양 A 내지 NN 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 약 3 이상의 구리가에 의해 측정되는 바와 같은 카보닐 함량을 갖는다.
PP. 실시태양 A 내지 NN 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 약 0.9 내지 약 1.6 범위의 총 카보닐 대 알데하이드 함량의 비를 갖는다.
QQ. 실시태양 A 내지 NN 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 총 카보닐 대 알데하이드 함량의 비가 약 0.8 내지 약 1.0의 범위이다.
RR. 상기 실시태양들 중 어느 하나의 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 약 690 ㎖ 이상, 바람직하게는 약 700 ㎖ 이상, 보다 바람직하게는 약 710 ㎖ 이상, 또는 예를 들어 적어도 약 720 ㎖ 또는 약 730 ㎖의 캐나다 표준 여수도("여수도")를 갖는다.
SS. 상기 실시태양들 중 어느 하나의 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 약 710 ㎖ 이상의 여수도를 갖는다.
TT. 상기 실시태양들 중 어느 하나의 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 약 720 ㎖ 이상의 여수도를 갖는다.
UU. 상기 실시태양들 중 어느 하나의 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 약 730 ㎖ 이상의 여수도를 갖는다.
VV. 상기 실시태양들 중 어느 하나의 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 약 760 ㎖ 이하의 여수도를 갖는다.
WW. 실시태양 A 내지 WW 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 습윤 제로 스팬 파괴 길이에 의해 측정되는 바와 같이 약 4 km 내지 약 10 km 범위의 섬유 강도를 갖는다.
XX. 실시태양 A 내지 WW 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 약 5 km 내지 약 8 km 범위의 섬유 강도를 갖는다.
YY. 실시태양 A 내지 WW 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 습윤 제로 스팬 파괴 길이에 의해 측정되는 바와 같이 약 4 km 이상의 섬유 강도를 갖는다.
ZZ. 실시태양 A 내지 WW 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 습윤 제로 스팬 파괴 길이에 의해 측정되는 바와 같이 약 5 km 이상의 섬유 강도를 갖는다.
AAA. 실시태양 A 내지 WW 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 습윤 제로 스팬 파괴 길이에 의해 측정되는 바와 같이 약 6 km 이상의 섬유 강도를 갖는다.
BBB. 실시태양 A 내지 WW 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 습윤 제로 스팬 파괴 길이에 의해 측정되는 바와 같이 약 7 km 이상의 섬유 강도를 갖는다.
CCC. 실시태양 A 내지 WW 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 습윤 제로 스팬 파괴 길이에 의해 측정되는 바와 같이 약 8 km 이상의 섬유 강도를 갖는다.
DDD. 실시태양 A 내지 WW 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 습윤 제로 스팬 파괴 길이에 의해 측정되는 바와 같이 약 5 km 내지 약 7 km 범위의 섬유 강도를 갖는다.
EEE. 실시태양 A 내지 WW 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 습윤 제로 스팬 파괴 길이에 의해 측정되는 바와 같이 약 6 km 내지 약 7 km 범위의 섬유 강도를 갖는다.
FFF. 상기 실시태양들 중 어느 하나의 실시태양에 따른 섬유로, ISO 휘도가 약 85 내지 약 92, 바람직하게는 약 86 내지 약 90, 보다 바람직하게는 약 87 내지 약 90 또는 약 88 내지 약 90 ISO의 범위이다.
GGG. 상기 실시태양들 중 어느 하나의 실시태양에 따른 섬유로, ISO 휘도가 약 85 이상, 바람직하게는 약 86 이상, 보다 바람직하게는 약 87 이상, 특히 약 88 이상, 보다 특히 적어도 약 89 또는 약 90 ISO이다.
HHH. 실시태양 A 내지 FFF 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, ISO 휘도가 약 87 이상이다.
III. 실시태양 A 내지 FFF 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, ISO 휘도가 약 88 이상이다.
JJJ. 실시태양 A 내지 FFF 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, ISO 휘도가 약 89 이상이다.
KKK. 실시태양 A 내지 FFF 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, ISO 휘도가 약 90 이상이다.
LLL. 상기 실시태양들 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 표준 크래프트 섬유와 대략 동일한 길이를 갖는다.
MMM. 실시태양 A 내지 S 및 SS 내지 MMM 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 표준 크래프트 섬유보다 더 높은 카복실 함량을 갖는다.
NNN. 실시태양 A 내지 S 및 SS 내지 NNN 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 표준 크래프트 섬유보다 더 높은 알데하이드 함량을 갖는다.
OOO. 실시태양 A 내지 S 및 SS 내지 MMM 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 약 0.3 초과, 바람직하게는 약 0.5 초과, 보다 바람직하게는 약 1.4 초과, 또는 예를 들어 약 0.3 내지 약 0.5의 범위 또는 약 0.5 내지 약 1의 범위, 또는 약 1 내지 약 1.5의 범위의 총 알데하이드 대 카복실 함량의 비를 갖는다.
PPP. 상기 실시태양들 중 어느 하나의 실시태양에 따른 섬유로, 표준 크래프트 섬유보다 더 높은 뒤틀림 지수를 갖는다, 예를 들어 약 1.3 내지 약 2.3, 바람직하게는 약 1.7 내지 약 2.3, 보다 바람직하게는 약 1.8 내지 약 2.3 또는 약 2.0 내지 약 2.3 범위의 뒤틀림 지수를 갖는다.
QQQ. 상기 실시태양들 중 어느 하나의 실시태양에 따른 섬유로, 약 0.11 내지 약 0.2, 바람직하게는 약 0.15 내지 약 0.2 범위의 길이 편중된 꼬임 지수를 갖는다.
RRR. 상기 실시태양들 중 어느 하나의 실시태양에 따른 섬유로, 표준 크래프트 섬유보다 더 낮은 결정도 지수, 예를 들어 표준 크래프트 섬유에 비해 약 5% 내지 약 20% 감소된, 바람직하게는 표준 크래프트 섬유에 비해 약 10% 내지 약 20%, 보다 바람직하게는 15% 내지 20% 감소된 결정도 지수를 갖는다.
SSS. 상기 실시태양들 중 어느 하나의 실시태양에 따른 섬유로, R10 값이 약 65% 내지 약 85%, 바람직하게는 약 70% 내지 약 85%, 보다 바람직하게는 약 75% 내지 약 85%의 범위이다.
TTT. 상기 실시태양들 중 어느 하나의 실시태양에 따른 섬유로, R18 값이 약 75% 내지 약 90%, 바람직하게는 약 80% 내지 약 90%, 보다 바람직하게는 약 80% 내지 약 87%의 범위이다.
UUU. 상기 실시태양들 중 어느 하나의 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 냄새 억제 성질을 갖는다.
VVV. 상기 실시태양들 중 어느 하나의 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 대기 암모니아 농도를 표준 크래프트 섬유보다 40% 이상, 바람직하게는 약 50% 이상, 보다 바람직하게는 약 60% 이상, 특히 약 70% 이상, 또는 약 75% 이상, 보다 특히 약 80% 이상, 또는 약 90% 이상 감소시킨다.
WWW. 상기 실시태양들 중 어느 하나의 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 섬유의 그램당 약 5 내지 약 10 ppm, 바람직하게는 약 7 내지 약 10 ppm의 암모니아, 보다 바람직하게는 섬유의 그램당 약 8 내지 약 10 ppm의 암모니아를 흡수한다.
XXX. 상기 실시태양들 중 어느 하나의 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 2 미만, 바람직하게는 약 1.5 미만, 보다 바람직하게는 약 1 미만의 MEM 용리 세포독성 시험 값을 갖는다.
YYY. 상기 실시태양들 중 어느 하나의 실시태양에 따른 섬유로, 구리가가 2 미만, 바람직하게는 1.9 미만, 보다 바람직하게는 1.8 미만, 훨씬 더 바람직하게는 1.7 미만이다.
ZZZ. 실시태양 A 내지 YYY 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 약 0.1 내지 약 1, 바람직하게는 약 0.1 내지 약 0.9, 보다 바람직하게는 약 0.1 내지 약 0.8, 예를 들어 약 0.1 내지 약 0.7 또는 약 0.1 내지 약 0.6 또는 약 0.1 내지 약 0.5, 보다 바람직하게는 약 0.2 내지 약 0.5 범위의 카파값을 갖는다.
AAAA. 상기 실시태양들 중 어느 하나의 실시태양에 따른 섬유로, 표준 크래프트 섬유와 실질적으로 동일한, 예를 들어 상기 섬유가 연재 섬유인 경우 약 16% 내지 약 18% 또는 상기 섬유가 경재 섬유인 경우 약 18% 내지 약 25% 범위의 헤미셀룰로스 함량을 갖는다.
BBBB. 상기 실시태양들 중 어느 하나의 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 항균 및/또는 항바이러스 활성을 나타낸다.
CCCC. 실시태양 B 내지 C 및 L 내지 CCCC 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, DP가 약 350 내지 약 1860, 예를 들어 약 710 내지 약 1860, 바람직하게는 약 350 내지 약 910, 또는 예를 들어 약 1160 내지 약 1860의 범위이다.
DDDD. 실시태양 B 내지 C 및 L 내지 CCCC 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, DP가 약 1860 미만, 바람직하게는 약 1550 미만, 보다 바람직하게는 약 1300 미만, 훨씬 더 바람직하게는 약 820 미만, 또는 약 600 미만이다.
EEEE. 상기 실시태양들 중 어느 하나의 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유는 표준 크래프트 섬유보다 더 압축성이고/이거나 엠보싱 가능하다.
FFFF. 실시태양 A 내지 OOO 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유를 약 0.210 g/cc 이상, 바람직하게는 약 0.220 g/cc 이상, 보다 바람직하게는 약 0.230 g/cc 이상, 특히 약 0.240 g/cc 이상의 밀도로 압축시킬 수 있다.
GGGG. 실시태양 A 내지 OOO 중 어느 한 실시태양에 따른 섬유로, 상기 섬유를 표준 크래프트 섬유의 밀도보다 약 8% 이상 더 높은 밀도, 특히 표준 크래프트 섬유의 밀도보다 약 8% 내지 약 16% 더 높은 밀도, 바람직하게는 약 8% 내지 약 10%, 또는 약 12% 내지 약 16% 더 높은, 보다 바람직하게는 약 13% 내지 약 16%, 보다 바람직하게는 약 14% 내지 약 16% 더 높은, 특히 약 15% 내지 약 16% 더 높은 범위의 밀도로 압축시킬 수 있다.
다수의 실시태양들을 개시하였다. 그럼에도 불구하고, 본 명세의 진의 및 범위로부터 이탈됨 없이 다양한 변경들을 수행할 수 있음을 알 것이다. 따라서, 다른 실시태양들은 하기의 청구의 범위 내에 있다.

Claims (23)

  1. 개선된 엠보싱성(embossability)을 갖는 흡수성 코어의 제조 방법으로,
    상기 코어 중에, 표백 시퀀스내에서 산성 환경하에 구리 또는 철 촉매 및 퍼옥사이드로 산화되고 계면활성제로 추가로 처리된 크래프트 섬유를 포함시킴을 포함하며,
    상기 크래프트 섬유가 상기 계면활성제의 적용시 약 30% 미만의 비흡수율의 증가를 나타내는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    계면활성제가 탈착제 또는 연화제인 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    계면활성제가 양이온성 계면활성제인 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    계면활성제가 에톡실화된 노닐페놀 에테르 및 식물성 지방산 4급 암모늄 염 중 하나 이상으로부터 선택되는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    크래프트 섬유가 계면활성제의 적용시 약 25% 미만의 비흡수율의 증가를 나타내는 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    섬유를 5단계 표백 시퀀스의 네 번째 단계에서 산화시키는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    섬유가 약 2 ㎜ 이상의 평균 섬유 길이를 갖는 방법.
  8. 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역의 적어도 3개의 섬유 영역을 포함하고, 통상적인 사용하에서 상기 제1 영역이 상기 제2 영역 전에 유체와 접촉하고 상기 제2 영역이 상기 제3 영역 전에 유체와 접촉하며,
    상기 영역들 중 하나 이상이 계면활성제로 처리된 산화된 크래프트 섬유를 포함하는
    흡수성 코어.
  9. 제 8 항에 있어서,
    계면활성제 처리된 산화된 크래프트 섬유가 코어의 제1 또는 제3 영역 중에 존재하는 코어.
  10. 제 8 항에 있어서,
    계면활성제 처리된 산화된 크래프트 섬유가 코어의 적어도 2개의 영역 중에 존재하는 코어.
  11. 제 10 항에 있어서,
    계면활성제 처리된 산화된 섬유가 코어의 적어도 제1 및 제2 영역 중에 존재하는 코어.
  12. 제 8 항에 있어서,
    계면활성제 처리된 산화된 크래프트 섬유가 코어의 적어도 3개 영역 중에 존재하는 코어.
  13. 제 8 항에 있어서,
    계면활성제가 에톡실화된 노닐페놀 에테르 및 식물성 지방산 4급 암모늄 염 중 하나 이상으로부터 선택되는 코어.
  14. 제 13 항에 있어서,
    크래프트 섬유가 계면활성제의 적용시 약 30% 미만의 비흡수율의 증가를 나타내는 코어.
  15. 약 1 meq/100 g 내지 약 9 meq/100 g 범위의 알데하이드 함량, 약 3 meq/100 g 이상의 카복실 함량, 약 10 mPa·s 미만의 0.5% 모세관 CED 점도, 88 이상의 ISO 휘도, 및 약 2 ㎜ 이상의 길이-편중된 평균 섬유 길이를 나타내는 표백된 연재 크래프트 섬유를 포함하고,
    상기 섬유가 표면 활성제로 처리된
    플러프 펄프.
  16. 제 15 항에 있어서,
    계면활성제가 탈착제 또는 연화제인 펄프.
  17. 제 15 항에 있어서,
    계면활성제가 양이온성 계면활성제인 펄프.
  18. 제 15 항에 있어서,
    계면활성제가 에톡실화된 노닐페놀 에테르 및 식물성 지방산 4급 암모늄 염 중 하나 이상으로부터 선택되는 펄프.
  19. 제 18 항에 있어서,
    크래프트 섬유가 계면활성제의 적용시 약 30% 미만의 비흡수율의 증가를 나타내는 펄프.
  20. 다단계 표백 공정을 사용하여 셀룰로스 크래프트 펄프를 표백시키고; 상기 크래프트 펄프를 상기 다단계 표백 공정의 하나 이상의 단계 동안 산성 조건하에서 퍼옥사이드 및 촉매로 산화시킴으로써 생성된 크래프트 섬유를 포함하는 플러프 펄프로,
    상기 다단계 표백 공정이 상기 산화 단계에 이어서 하나 이상의 이산화 염소 표백 단계를 포함하고,
    상기 섬유가 하나 이상의 계면활성제로 처리되었으며, 상기 크래프트 섬유가 상기 계면활성제의 적용시 약 30% 미만의 비흡수율의 증가를 나타내는 펄프.
  21. 제 20 항에 있어서,
    계면활성제가 탈착제 또는 연화제인 펄프.
  22. 제 20 항에 있어서,
    계면활성제가 양이온성 계면활성제인 펄프.
  23. 제 20 항에 있어서,
    계면활성제가 에톡실화된 노닐페놀 에테르 및 식물성 지방산 4급 암모늄 염 중 하나 이상으로부터 선택되는 펄프.
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