KR950002842B1 - 개별화되고 가교결합된 셀룰로오즈 섬유 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

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Description

개별화되고 가교결합된 셀룰로오즈 섬유 및 이의 제조방법

본 발명은 고 유체 흡수성(high fluid absorption properties)을 갖는 셀룰로오즈 섬유, 당해 셀룰로오즈 섬유로부터 제조된 흡수성 구조물 및 당해 섬유 및 구조물의 제조방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 흡수성 셀룰로오즈 섬유, 당해 섬유로부터 제조된 구조물 및 개별화되고 가교결합된 형태로 존재하는 셀룰로오즈 섬유를 사용하여 상기 섬유 및 흡수성 구조물을 제조하는 방법에 관한 것이다.

실질적으로 개별화된 형태로 가교결합된 섬유 및 이러한 섬유를 제조하는 다양한 방법은 당해 분야에 기술되어 있다.

"개별화되고, 가교결합된 섬유(individualized, crosslinked fibers)"란 용어는 주로 섬유내 화학적 가교결합을 갖는 셀룰로오즈 섬유를 지칭한다. 즉, 가교결합은 주로 각각의 섬유의 셀룰로오즈 분자 사이에서 보다는 단일섬유의 셀룰로오즈 분자사이에서 이루어진다. 개별화되고, 가교결합된 섬유는 일반적으로 흡수성 제품용에 유용한 것으로 사료된다. 일반적으로, 개별화되고 가교결합된 섬유를 제조하는 세가지 범주의 방법이 보고되어 있다.

이하에 기술하는 이들 방법은, 1) 건식 가교결합 방법, 2) 수용액 가교결합 방법, 및 3) 실질적으로 비수성 용액 가교결합 방법을 언급한다. 개별화되고, 가교결합된 섬유를 함유하는 섬유 자체 및 흡수성 구조물은 일반적으로 통상의 가교결합되지 않은 섬유에 비해 하나 이상의 중요한 특성인 흡수성에 있어서, 증진을 나타낸다.

종종, 이러한 흡수성의 증진을 흡수성 용량으로 보고하고 있다. 또한, 개별화되고 섬유 가교결합된 섬유로 부터 제조된 흡수성 구조물은 일반적으로 가교결합되지 않은 섬유로부터 제조된 흡수성 구조물에 비해 증가된 습윤 리질리언스(wet resilience) 및 증가된 건조 리질리언스를 나타낸다. "리질리언스"란 용어는 이하에서 셀룰로오즈 섬유로부터 제조된 패드가 압착력을 방출시킴에 따라 팽창된 원상태로 돌아가려고 하는 능력을 지칭한다. 건조 리질리언스는 특히 섬유가 실질적으로 건조상태인 경우에 가해진 압착력의 방출에 따라 팽창되는 흡수성 구조물의 능력을 지칭한다. 습윤 리질리언스는 특히 섬유가 축축한 상태인 경우에 가해진 압착력의 방출에 따라 팽창되는 흡수성 구조물의 능력을 지칭한다. 본 발명 및 기술의 일관성을 위해서, 습윤 리질리언스를 관찰하고 포화상태로 습윤처리시킨 흡수성 구조물에 대하여 기록하였다.

건식 가교결합 기술을 사용하여 개별화되고, 가교결합된 섬유를 제조하는 방법은 1965년 12월 21일자로 엘. 제이. 버나딘(L.J.Bernardin)에게 특허 허여된 미합중국 특허 제3,244,926호에 기재되었다. 이 방법에서 개별화되고, 가교결합된 섬유는 당해 섬유를 기계적 작용으로 탈수 및 탈섬유(defiberizing)시킨 다음, 섬유를 실질적으로 개별적 상태로 잔류시키면서 승온에서 건조시켜 가교결합시킴으로써 제조된다. 상기 섬유는 가교결합 이전에 탈수된 결과로서 팽윤되지 않고, 붕괴된 상태로 고유하게 가교결합된다. 미합중국 특허 제3,224,926호에 예시된 방법, 즉 섬유가 팽윤되지 않고 붕괴된 상태에서 가교결합을 유발시키는 것을 "건식 가교결합된" 섬유의 제조방법이라 지칭한다. 건식 가교결합된 섬유는 낮은 유체 보유치(fluid retention value : FRV)로 특징지워진다. 1969년 4월 22일자로 알. 정(R.Chung)에게 허여된, 미합중국 특허 제3,440,135호에는 미합중국 특허 제3,244,926호에 기재된 바와 유사한 건식 가교결합 조작을 수행하기전에 가교결합제의 수용액중에서 섬유를 침지(soaking)시켜 섬유간 결합 용량을 감소시키는 방법을 제안하고 있다. 이러한 시간이 소모되는 [바람직하게는, 약 16 내지 48시간] 전처리는 불완전한 탈섬유화로부터 초래되는 니트(nit) 함량을 감소시킴으로써 생성물의 질을 개선시키는 것으로 기술되어 있다.

수용액 가교결합된 섬유의 제조방법은, 예를들면, 1966년 3월 22일자로 에프. 에이취. 스테이거(F.H.Steiger)에게 허여된 미합중국 특허 제3,241,553호에 기재되어 있다. 개별화되고, 가교결합된 섬유는 가교결합제 및 촉매를 함유하는 수용액중에서 섬유를 가교결합시킴으로써 제조된다. 이런 방식으로 제조된 섬유는 이하에서 "수용액 가교결합된" 섬유로 지칭된다. 셀룰로오즈 섬유상에서의 물의 팽윤효과에 기인하여, 수용액 가교결합된 섬유는 붕괴되지 않고 팽윤된 상태로 가교결합된다. 건식 가교결합된 섬유에 비해 미합중국 특허 제3,241,553호에 기재된 바와 같은 수용액 가교결합된 섬유는 가요성이 크고 강성이 적으며, 높은 유체 보유치(FRV)로 특징지워진다. 수용액 가교결합된 섬유로부터 제조된 흡수성 구조물은 건식 가교결합된 섬유로부터 제조된 패드보다 낮은 습윤 및 건조 리질리언스를 나타낸다.

1977년 7월 12일자로 에스. 산제니스(S.Sangenis), 지. 귀로이(G.Guiroy) 및 제이. 퀘레(J.Quere)에게 허여된 미합중국 특허 제4,035,147호에는 충분하지 않은 양의 물을 함유하는 실질적으로 비수성인 용액중에서 탈수되고 팽윤되지 않은 섬유를 가교결합제 및 촉매와 접촉시켜 섬유를 팽윤시킴으로써 개별화되고 가교 결합된 섬유를 제조하는 방법이 기재되어 있다. 가교결합은 섬유가 실질적으로 비수성인 용액중에 있는 경우에 일어난다. 당해 형태의 방법을 이하에서 비수성 용액 가교결합된 방법이라 하고; 당해 방법에 의해 제조된 섬유는, 비수성 용액 가교결합된 섬유라 지칭한다. 미합중국 특허 제4,035,147호에 기재된 비수성용액 가교결합된 섬유는 팽윤 시약으로서 당해 분야의 전문가에게 공지된 용액과 확대 접촉시킨 경우에도 팽윤되지 않는다. 건식 가교결합된 섬유와 같이, 이들은 가교결합에 의해 고도로 굳어지고, 이로부터 제조된 흡수성 구조물은 비교적 높은 습윤 및 건조 리질리언스를 나타낸다.

상기한 바와 같은 가교결합된 섬유는 기저귀와 같은 저밀도 흡수성 제품용 및 생리대와 같은 고밀도 흡수성 제품용으로서 유용한 것으로 밝혀졌다. 그러나, 이러한 섬유는 그의 결점 및 비용의 견지에서, 상당한 상업적 성공을 초래시킨 통상의 섬유에 비해 충분한 흡수성 이점을 제공하지 않는다. 가교결합된 섬유에 대한 상업적 요구는 또한 안전성 문제를 지니고 있다. 문헌에서 가장 광범위하게 지칭되는 가교결합제인, 포름알데히드는 불행하게도 사람피부에 자극을 야기시키고 기타 사람의 안전성 문제와 연관된다. 피부에 대한 염증 및 기타 사람의 안전성 문제를 피할 수 있을 만큼 충분히 낮은 수준으로, 가교결합된 생성물에서 유리포름알데히드를 제거하는 것은 기술적 및 경제적 장해 두 요인에 의해 방해받아 왔다.

예를 들면, 건식 가교결합된 섬유 및 비수성 용액 가교결합된 섬유는 일반적으로 과도한 강성 및 건조 리질리언스의 섬유를 생성시키기 때문에, 이들을 운반용의 조밀화된 시이트로 형성시키기 어렵고 따라서 섬유 손상없이 재차 부풀리기가 어렵다. 또한, 건조상태로 압축시키는 경우, 이들 섬유로부터 제조된 패드는 습윤(wetting)에 대해 낮은 감응성을 나타낸다. 즉, 일단 건조상태로 압축된 경우, 이들은 습윤됨에 따라 실질적인 양의 이전의 흡수 용량을 되찾는 능력을 나타내지 않는다.

건식 및 비수성 용액 가교결합된 섬유에 관련되어온 또 다른 난점은 소공 형성 와이어상에서 습윤 레잉(wet-laying)되는 경우 섬유가 급속히 응집되는 것이다. 이는 섬유를 전환기계에 경제적으로 운반하도록 하는 조밀화 시이트의 형성은 물론이고 습윤 레잉된 흡수성 구조물의 형성을 방해한다.

밀도가 보통 약 0.40g/cc인 외과용 붕대, 지혈대 및 생리대와 같은 특정의 고밀도 흡수성 패드용으로 유용한, 수용액 가교결합된 섬유는, 습윤되는 경우 과도하게 유연해지기 때문에 낮은 습윤 리질리언스를 갖는 흡수성 구조물을 생성시킨다. 또한, 습윤되는 경우, 수용액 가교결합된 섬유는 너무 유연해져서 상기 패드를 낮은 섬유밀도에서 구조적으로 지지하기 어렵게 된다. 따라서, 습윤된 패드는 붕괴되고 흡수 용량은 감소한다.

본 발명의 목적은 개별화되고 가교결합된 섬유 및 이러한 섬유로부터 제조된 흡수성 구조물을 제공하는데 있고, 여기서 상기 가교결합된 섬유로부터 제조된 흡수성 구조물은 가교결합되지 않은 섬유로부터 제조된 흡수성 구조물에 비해 높은 수준의 흡수성을 갖고, 선행기술의 공지된 건식 가교결합된 섬유 및 비수성 용액 가교결합된 섬유로부터 제조된 구조물보다 높은 습윤 리질리언스 및 낮은 건조 리질리언스를 나타내며, 선행기술의 공지된 수용액 가교결합된 섬유로부터 제조된 구조물보다 높은 습윤 리질리언스 및 구조적 보존성을 나타낸다.

본 발명의 다른 목적은 선행기술의 공지된 가교결합된 섬유 및 통상의 가교결합되지 않은 섬유에 비해 습윤에 대한 개선된 감응성을 갖는, 상기의 개별화되고 가교결합된 섬유 및 당해 섬유로부터 제조된 흡수성 구조물을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 목적은 사람 피부에 가까이 안전하게 사용될 수 있는, 상기의 시판될 수 있는 개별화되고 가교결합된 섬유 및 당해 섬유로부터 제조된 흡수성 구조물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 개별화되고 가교결합된 섬유를 습윤 상태의 시이트 형태로 형성시키는 개선된 방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적들은 본 발명에 기술된 바와 같이, 개별화되고 가교결합된 섬유 및 이들 섬유의 흡수성 구조물로의 혼입에 의해 충족될 수 있는 것이 밝혀졌다. 일반적으로 이러한 목적 및 기타 이점은 섬유내 가교결합의 형태로 섬유와 반응하는, 셀룰로오즈 무수 글루코오즈 몰을 기준으로 계산하여, 약 0.5몰% 내지 약 3.5몰%의 가교결합제를 갖는 개별화되고, 가교결합된 섬유에 의해 달성되며, 여기서 가교결합제는 C₂-C₈디알데히드, 하나 이상의 알데히드 관능 그룹을 갖는 C₂-C₈디알데히드 산 동족체, 및 상기 C₂-C₈디알데히드 및 디알데히드 산 동족체의 올리고머로 이루어진 그룹중에서 선택된다. 약 60미만의 보수치(water retention value : WRV)를 갖는 것으로 특징지워지는 상기 섬유는, 개별화되고, 가교결합된 섬유에 관한 상기 목적들을 충족시키고 흡수성 구조물 적용에 있어서 기대하지 않게 우수한 흡수성 성능을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 상기 섬유는 a) 셀룰로오즈 섬유를 제공하고; b) 상기 섬유를 C₂-C₈디알데히드, C₂-C₈디알데히드 산동족체 및 상기 C₂-C₈디알데히드 및 디알데히드 산동족체의 올리고머로 이루어진 그룹 중에서 선택된 가교결합제와 접촉시킨 다음; c) 상기 섬유를 실질적으로 개별적 형태로 유지시키면서 상기 가교결합제를 상기 섬유와 반응시켜, 섬유내 가교결합을 형성시키는 단계들[여기서, 셀룰로오즈 무수 글루코오즈의 몰을 기준으로 계산하여, 약 0.5몰% 내지 약 3.5몰%의 가교결합제가 셀룰로오즈와 반응하여 가교결합을 형성하도록 섬유를 충분량의 가교결합제와 접촉시킨다]을 포함하는 공정을 수행함으로써 수득할 수 있다. 상기 섬유는 가교결합후에 약 60미만의 WRV를 갖는 것으로 특징지워진다.

바람직하게는, 섬유를 매우 꼬인 상태로 가교결합시킨다. 가장 바람직한 양태에서는, 섬유를 수용액중에서 가교결합제 및 촉매와 접촉시키고, 탈수시키고, 실질적으로 개별적 형태로서 기계적으로 분리시킨 다음, 건조시켜 실질적으로 억제되지 않은 상태하에서 가교결합시킨다. 탈수, 기계적 분리 및 건조단계들은 섬유를 가교결합되기 전에 매우 꼬이게 만든다. 이후에, 꼬인 상태는 가교결합의 결과로서 적어도 부분적이지만 완전하지는 않게 고정된다. 이와 달리, 개별화된 형태의 셀룰로오즈 섬유를 아세트산과 같은 수-혼화성 극성 희석제 및 충분하지 않은 양의 물을 함유하는 실질적으로 비수성인 가교결합 용액중에서 가교결합시켜 상기 섬유를 30% 수성 습기 함량에 상응하는 것보다 큰 수준으로 팽윤시킬 수 있다. 상기한 특정 방법 이외에 기타 방법, 즉 본 발명에 따라 제조된 기타의 섬유 및 구조물은 특허청구의 범위에 규정된 본 발명의 영역내에 있다.

다양한 천연의 셀룰로오즈 섬유를 본 발명에 적용할 수 있다. 연질 목재, 경질 목재 또는 면 린터로부터 소화시킨 섬유가 바람직하게 사용된다. 에스파르토 그래스(Esparto grass), 사탕수수, 켐프, 아마, 및 기타 목질 및 셀룰로오즈 섬유 공급원으로부터의 섬유도 본 발명의 원료로 사용될 수 있다. 상기 섬유는 슬러리, 시이트 형태 또는 비시이트 형태로 공급될 수 있다. 습윤

(wet lap), 건조

또는 기타의 시이트 형태로 공급된 섬유는 바람직하게는 가교결합제와 접촉시키기 전에 시이트를 기계적으로 분해시켜 바람직하게는 비시이트 형태로 만든다. 또한, 바람직하게는 상기 섬유를 습윤 습기 상태로 제공한다. 가장 바람직하게는, 상기 섬유는 전혀 건조시키지 않은 섬유이다. 건조

의 경우에, 섬유에 대한 손상을 최소화 하기 위해서 섬유를 기계적 분해시키기 이전에 습윤시키는 것이 유리하다.

본 발명과 관련하여 사용되는 최적의 섬유 공급원은 고려되는 특정의 최종 용도에 따른다. 일반적으로, 화학적 펄프화 공정에 의해 제조된 펄프 섬유가 바람직하다. 완전표백, 부분표백 및 표백되지 않은 섬유를 사용할 수 있다. 섬유의 탁월한 명도 및 소비자의 욕구에 따라 종종 표백된 펄프를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 이하에 더 상세히 기술되는 본 발명의 하나의 신규한 양태에서는, 섬유를 부분표백시키고, 가교결합시킨 후 완전표백시킨다. 종이 수건, 및 기저귀와 생리대용의 흡수성 패드와 같은 제품 및 기타의 유사한 흡수성 종이 제품을 위해서는, 그의 탁월한 흡수성에 기인한 남부의 연질목재 펄프로부터 제조된 섬유를 사용하는 것이 특히 바람직하다.

본 발명에 적용될 수 있는 가교결합제는 C₂-C₈디알데히드, 당해 디알데히드의 산 동족체[여기서, 산 동족체는 하나 이상의 알데히드 그룹을 갖는다], 및 상기 디알데히드 및 산 동족체의 올리고머를 포함한다. 상기 화합물들은 단일 셀룰로오즈 쇄내에서나 단일섬유내 가까이에 위치한 셀룰로오즈 쇄상에서 2개 이상의 하이드록실 그룹과 반응할 수 있다. 가교결합제의 영역에 대한 이러한 지식으로부터 상기한 디알데히드 가교결합제가 존재하게 되거나, 상기한 산 동족체 및 올리고머 형태를 포함하여, 각종 형태로서 반응할 수 있다는 것을 인지할 것이다. 이러한 모든 형태는 본 발명의 영역내에 포함되는 것으로 간주된다. 따라서, 특정 가교결합제에 대한 참고는 이하에서 수용액중에 존재할 수 있는 특정 가교결합제 및 또한 기타 형태를 뜻한다. 본 발명에 사용하는 고려되는 특정의 가교결합제는 글루타르알데히드, 글리옥살 및 글리옥실산이다. 글루타르알데히드가 최고의 흡수성 및 리질리언스를 갖는 섬유를 제공하기 때문에 특히 바람직한데, 이는 반응하여 가교결합된 상태에서 사람 피부에 안전하고 무작극성인 것으로 여겨지고, 가장 안정한 가교결합을 제공한다. 아세트알데히드 및 푸르푸랄과 같이 추가의 카복실 그룹을 갖지 않는 모노알데히드 화합물들을 목적한 정도의 흡수용량, 리질리언스 및 습윤에 대한 감응성을 갖는 흡수성 구조물을 제공하지 않는 것으로 밝혀졌다.

기대하지 않게, 선행기술에서 실시된 가교결합도보다 실질적으로 더 낮은 가교결합도에서 우수한 흡수성 패드 성능이 수득될 수 있다는 것을 발견하였다. 일반적으로, 기대하지 않게 우수한 결과는 섬유와 반응하는, 셀룰로오즈 무수글루코오즈 몰을 기준으로 계산하여, 약 0.5몰% 내지 약 3.5몰%의 가교결합제를 갖는 개별화되고, 가교결합된 섬유로부터 제조된 흡수성 패드에 대해 수득되었다.

바람직하게는, 가교결합제가 개별 섬유 구조의 내부로 침투하는 조건하에서, 가교결합제를 액체 매질중에서 섬유와 접촉시킨다. 그러나 개별화되고 플러프 형태(fluffed form)로 섬유를 분무하는 것을 포함하여, 기타 가교결합제 처리방법도 본 발명의 영역내에 있다.

일반적으로, 섬유는 또한 가교결합시키기 전에 적절한 촉매와 접촉시킬 수 있다. 섬유와 접촉시키는 촉매의 종류, 양 및 접촉방법은 실시된 특정 가교결합 방법에 따르게 된다. 이러한 변수들은 이하에서 더 상세히 논의될 것이다.

일단 섬유를 가교결합제 및 촉매로 처리하면, 가교결합제를 섬유간 결합의 실질적 부재하에서, 즉 섬유간 접촉을 부풀지 않은 펄프섬유에 비해 낮은 빈도로 유지시키면서 섬유와 반응시키거나, 섬유를 섬유간 결합, 특히 수소결합의 형성을 용이하게 하지 않는 용액에 담근다. 이로부터 본래 섬유내에 존재하는 가교결합이 형성된다. 이러한 조건하에서, 가교결합제는 반응하여 단일 셀룰로오즈 쇄의 하이드록실 그룹 사이에서 또는 단일 셀룰로오즈 섬유의 가까이 위치한 셀룰로오즈 쇄의 하이드록실 그룹 사이에서 가교결합을 형성시킨다.

본 발명의 영역을 제한하려 하는 것은 아니지만, 가교결합제는 셀룰로오즈의 하이드록실 그룹과 반응하여 헤미아세탈 및 아세탈 결합을 형성시키는 것으로 여겨진다. 안정한 가교결합을 제공하는 바람직한 결합형태로 간주된, 아세탈 결합의 형성은, 산성 반응조건하에서 바람직하다. 따라서, 산촉매화된 가교결합 조건이 본 발명의 목적에 매우 바람직하다.

섬유는 가교결합제와 반응하기 전에 "플러프(fluff)'로서 공지된 저밀도의 개별화된 섬유상 형태로서 기계적으로 탈섬유화시키는 것이 바람직하다. 기계적 탈섬유화는 현재 당해 분야에 공지되어 있거나 이하에서 공지될 수 있는 각종 방법으로 수행될 수 있다. 기계적 탈섬유화는 바람직하게는, 결절(knot) 형성 및 섬유 손상이 최소화되는 방법으로 수행한다. 셀룰로오즈 섬유를 탈섬유화시키는데 특히 유용한 것으로 밝혀진 장치의 한 종류는 1976년 10월 26일자로 디. 알. 무어(D.R.Moore) 및 오. 에이. 쉬일즈(O.A.Shields)에 의해 특허 허여된, 미합중국 특허 제3,987,968호에 기재된 2단계 부풀림 장치로서, 상기 특허는 본 명세서에 참고로 명백히 포함된다. 미합중국 특허 제3,987,968호에 기재된 플러프 가공 장치(fluffing device)는 축축한 셀룰로오즈 펄프 섬유를 기계적 충격, 기계적 진탕, 공기 진탕 및 한정된 양의 공기건조의 조합공정에 적용시켜 실질적으로 결절이 없는 플러프를 생성시킨다. 개별화된 섬유는 그러한 섬유에 천연으로 존재하는 커얼(curl) 및 꼬임의 양에 비해 증가된 정도의 커얼 및 꼬임을 부여해 왔다. 이러한 추가의 커얼 및 꼬임은 최종의 가교결합된 섬유로부터 제조된 흡수성 구조물의 리질리언스 특성을 증진시키는 것으로 여겨진다.

셀룰로오즈 섬유를 탈섬유화시키는 다른 적용가능한 방법은 바링 혼합기(waring blender)로 처리하여 섬유를 디스크 정제기(disk refiner) 또는 전선 브러쉬(wire brush)와 탄젠트 각도로 접촉시키는 방법을 포함하지만, 이로써 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는, 섬유를 실질적으로 개별적 형태로 분리시키는데 보조하기 위해서 상기 탈섬유화 도중에 기류를 섬유방향으로 향하도록 한다.

플러프를 형성하는데 사용된 특정 기계장치에도 불구하고, 섬유는 초기에 약 20% 이상의 습기, 및 바람직하게는 약 40% 내지 약 60%의 습기를 함유한 상태에서 기계적으로 처리하는 것이 바람직하다.

고 조도(high consistency)에서의 섬유 또는 부분건조된 섬유의 기계적 정제는 또한 기계적 탈섬유화의 결과로서 부여된 커얼 또는 꼬임 이외에 섬유에 커얼 또는 꼬임을 제공하는데 사용될 수도 있다.

본 발명에 따라 제조된 섬유는 이로부터 제조된 흡수성 구조물이 고도의 흡수성을 유지하도록 허용하는, 강성 및 리질리언스의 독특한 조합을 지니며, 고도의 리질리언스 및 건조압착된 흡수성 구조물의 습윤에 대한 팽창적 감응성을 나타낸다. 상기한 범위내의 가교결합도를 갖는 것 이외에, 가교결합된 섬유는 통상의 화학적으로 펄프화된 제지용 섬유에 대해 약 60미만, 및 바람직하게는 약 28 내지 45의 보수치(WRV)를 갖는 것으로 특징지워진다. 특정 섬유의 WRV는 가교결합시에 섬유의 가교결합도 및 팽윤도의 지표이다. 당해 분야의 전문가들은 가교결합시에 섬유가 더욱 팽윤될 수록, 기존 가교결합도에 대해 WRV가 더 커질 것이라는 것을 인지할 것이다. 상기 논의한 선행기술의 공지된 건식 가교결합법에 의해 제조된 것과 같은, 매우 고도로 가교결합된 섬유는 약 25미만 및 일반적으로 약 20미만의 WRV를 갖는 것으로 밝혀졌다. 사용된 특정의 가교결합법은 물론, 가교결합된 섬유의 WRV에 영향을 미치게 된다. 그러나, 언급된 범위내의 가교결합도 및 WRV를 생성시키는 어떤 방법도 본 발명의 영역내에 있는 것으로 간주된다. 적용가능한 가교결합법은 일반적으로 상기 논의된 건식 가교결합법 및 비수성 용액 가교결합법을 포함한다. 본 발명의 영역이내에서 특정의 바람직한 건식 가교결합법 및 비수성 용액 가교결합법은, 이하에서 더 상세히 논의된다. 용액이 섬유를 고도로 팽윤시키는 수용액 가교결합법은 약 60을 초과하는 WRV를 갖는 섬유를 생성시킨다. 이들 섬유는 본 발명의 목적에 맞도록 충분하지 않은 강성 및 리질리언스를 제공한다.

특히, 건식 가교결합법에 따르면, 개별화되고 가교결합된 섬유는 다량의 셀룰로오즈 섬유를 제공하고, 상기 섬유의 슬러리를 상기한 종류 및 양의 가교결합제와 접촉시키며, 상기 섬유를 실질적으로 개별적 형태로서 기계적 분리(예 : 탈섬유화) 시키고, 섬유를 건조시킨 다음, 섬유셀룰로오즈를 실질적으로 개별적 형태로 유지시켜서 가교결합제를 촉매의 존재하에서 상기 섬유와 반응시켜 가교결합이 형성되도록 하는 방법으로부터 제조될 수 있다. 건조단계 이외에 탈섬유화 단계는 추가의 커얼을 부여하는 것으로 밝혀졌다. 후속의 건조공정은 섬유의 꼬임을 수반하고, 꼬임의 정도는 섬유의 커얼화된 기하학에 의해 향상된다. 본 발명에서 사용된 바와 같이, 섬유 "커얼(curl)"은 섬유의 종축주위에서의 섬유의 기하학적 만곡상태(geometric curvature)를 지칭한다. "꼬임(twist)"은 섬유의 종축의 수직 횡단면 주위에서의 섬유의 회전을 지칭한다. 본 발명의 영역을 특히 제한하지 않으면서 단지 예시적 목적에서, 섬유의 mm당 평균 약 6개의 꼬임을 갖는 본 발명의 영역내의 개별화되고, 가교결합된 섬유가 관찰되어 왔다.

건조 및 가교결합 도중에 실질적으로 개별적 형태로 섬유를 유지시키는 경우, 섬유가 건조 도중에 꼬이도록 허용되며, 따라서 이러한 꼬이고 커얼된 상태로 가교결합되도록 허용한다. 섬유가 꼬이고 커얼될 수 있는 조건하에서 섬유를 건조시키는 것은 실질적으로 억제되지 않은 조건하에서 섬유를 건조시키는 것을 뜻한다. 한편, 섬유를 시이트 형태로 건조시키는 경우, 섬유건조는 실질적으로 개별화된 형태로 건조된 섬유에서와 같이 꼬이고 커얼되지 않은 건조섬유를 생성시킨다. 섬유간 수소결합은 섬유의 꼬임 및 커얼화의 상대 빈도를 "억제하는"것으로 여겨진다.

섬유를 가교결합제 및 촉매와 접촉시킬 수 있는 각종 방법이 있다. 하나의 양태에서는, 섬유를 우선 가교결합제 및 촉매를 둘다 함유하는 용액과 접촉시킨다. 다른 양태에서는, 섬유를 가교결합제의 수용액과 접촉시켜 촉매를 가하기 전에 침지시킨다. 이어서, 촉매를 가한다. 세번째 양태에서는, 가교결합제 및 촉매를 셀룰로오즈 섬유의 수성 슬러리에 가한다. 본 발명에 기재된 방법 이외의 기타 방법은 당해 분야의 전문가들에게 자명할 것이고, 본 발명의 영역내에 포함시키고자 하는 것이다. 섬유를 가교결합제 및 촉매와 접촉시키는 특정 방법에도 불구하고, 셀룰로오즈 섬유, 가교결합제 및 촉매를 바람직하게는 혼합시키고/시키거나 섬유와 충분히 침지시켜 개별섬유의 완전한 접촉 및 함침을 보증한다.

일반적으로, 가교결합 메타니즘을 촉매하는 특정한 물질을 사용할 수 있다. 적용가능한 촉매는 유기산 및 산염을 포함한다. 특히 바람직한 촉매는 염화물, 질산염 또는 황산염의 알루미늄, 마그네슘, 아연 및 칼슘염과 같은 염이다. 바람직한 염의 하나의 특수 예는 질산아연 6수화물이다. 기타의 촉매로는 황산, 염산 및 기타의 무기 및 유기산과 같은 산이 있다. 선택된 촉매는 단독의 촉매화제 또는 하나 이상의 기타 촉매들과 혼합하여 사용될 수 있다. 촉매화제로서 산염 및 유기산의 혼합물은 탁월한 가교결합 반응효율을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 기대하지 않게 고도의 반응완결이 질산아연염 및 유기산[예 : 시트르산]의 촉매 혼합물에서 관찰되며, 이러한 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다. 용액중에는 가교결합제와 접촉시키는 동안 섬유의 pH를 조정하는데 있어서는 무기산이 유용하지만, 바람직하게는 주요 촉매로서 사용하지 않는 것이 바람직하다.

사용된 가교결합제 및 촉매의 최적량은 사용된 특정의 가교결합제, 반응조건 및 고려되는 특징 제품용도에 좌우된다.

바람직하게 사용되는 촉매량은 물론, 가교결합제의 특정 종류 및 양과 반응조건, 특히 온도 및/pH에 좌우된다. 일반적으로, 촉매의 양은, 기술적 및 경제적 고려에 기초해서, 셀룰로오즈 섬유에 대한 기교결합제의 중량을 기준으로 하여, 약 10중량% 내지 약 60중량%인 것이 바람직하다. 예시할 목적으로, 사용된 촉매가 질산아연 6수화물이고 가교결합제가 글루타르알데히드인 경우, 촉매의 양은 가한 글루타르알데히드의 양을 기준으로 하여, 약 30중량%인 것이 바람직하다.

또한, 가장 바람직하게는, 글루타르 알데히드의 중량을 기준으로 하여, 약5% 내지 약 30%의 유기산 [에시트르산]을 촉매로서 가한다. 가교 결합제와 섬유가 접촉하는 도중에, 셀룰로오즈 섬유 슬러리 또는 가교결합제 용액의 수성부분을 약 pH 2 내지 pH 5, 보다 바람직하게는 약 pH 2.5 내지 약 pH 3.5의 목적 pH로 조정하는 것도 또한 바람직하다.

셀룰로오즈 섬유는 일반적으로 탈수시키고 임의로 건조시켜야 한다. 작동가능한 최적 조도는 사용된 플러프 가공 장치의 종류에 좌우된다. 바람직한 양태에서는, 셀룰로오즈 섬유를 탈수시키고 약 30% 내지 약 80%의 조도까지 최적으로 건조시킨다. 보다 바람직하게는, 섬유를 탈수시키고 약 40% 내지 약 60%의 조도까지 건조시킨다. 당해 바람직한 범위이내에서 섬유를 건조시키면, 고습기 함량과 관련된 과도한 결절 및 저습기 함량과 관련된 고도의 섬유의 손상없이 섬유를 개별화된 형태로 탈섬유화시킴이 용이해진다.

예시적 목적을 위해서, 탈수는 펄프의 기계적 압축, 원심 분리 또는 공기 건조와 같은 방법으로 수행할수 있다. 추가의 건조는 당해 분야에 공지된 공기건조 또는 플래쉬 건조(flash drying)와 같은 방법에 따라 연장된 시간을 위한 고온의 사용을 필요로 하지 않는 조건하에서 바람직하게 수행된다. 상기 방법의 최종 단계에서 온도를 너무 높게 하는 경우에는 가교결합을 너무 빠리 개시시킬 수 있다. 바람직하게는, 약 160℃ 이상의 온도는 2 내지 3초 이상의 시간동안 유지되지 않는다. 기계적 탈섬유화 공정은 상기한 바와 같이 수행한다.

이후에, 탈섬유화된 섬유를 가교결합제가 경화되도록 하는 시간[즉, 셀룰로오즈 섬유와 반응하는데 유효한 시간]동안 적합한 온도로 가열시킨다. 가교결합의 속도 및 정도는 섬유의 건조상태, 촉매 및 가교결합제의 온도, 양 및 종류 및 가교결합이 수행되는 동안 섬유의 가열 및/또는 건조에 사용된 방법에 좌우된다. 특정 온도에서의 가교결합은 정적 오븐(Static oven)내에서 건조/가열 처리하는 경우보다 연속 공기 통과 건조 공정(a continuous air through drying)을 수반하는 경우의 특정한 초기 함수율을 갖는 섬유에 있어서 더 높은 속도로 일어날 것이다. 당해 분야의 전문가들은 다수의 온도-시간 관계가 가교결합제의 경화 도중에 존재한다는 것을 인지할 것이다. 정적인 대기압 조건하에서, 약 30분 내지 60분 동안의 통상적인 제지 건조온도(예: 120℉ 내지 약 150℉)는, 일반적으로 함수율이 약 5% 미만인 섬유에 대해 만족할만한 경화 효율을 제공하게 된다. 당해 분야의 전문가들은 또한 고온 및 공기 대류가 경화에 소요된 시간을 감소시킨다는 것을 알게될 것이다. 그러나, 경화온도는 바람직하게는 약 160℃ 미만으로 유지시키는데, 이는 섬유를 약 160℃를 초과하는 고온에 노출시키는 경우에 섬유가 황변(yellowing)되거나 기타의 손상을 입을 수 있기 때문이다.

최대 가교결합도는 섬유가 필수적으로 건조한(약 5% 미만의 습기를 갖는) 경우에 성취된다. 이러한 물의 부재로 인하여, 섬유는 실질적으로 팽윤되지 않고 붕괴된 상태로 가교결합된다. 결과적으로, 섬유는 특징적으로 본 발명에 적용가능한 범위에 비해 낮은 유체 보유치(FRV)를 갖는다. FRV는 침지시킨 다음 원심분리시켜 섬유간 유체를 제거한 섬유샘플에 의해 흡수되어 잔류하는, 건조섬유를 기준하여 계산된 유체의 양을 뜻한다(FRV는 이하에 기술되는 FRV 측정방법에서 더 정의된다). 가교결합된 섬유가 흡수할 수 있는 유체의 양은 포화시 섬유의 팽윤능력, 또는 달리 말하면, 최대 수준으로 팽윤시킨 경우에 섬유의 내부직경 또는 용적에 좌우된다. 이는 결국 가교결합도에 좌우된다. 섬유내 가교결합도가 소정 섬유 및 방법에 대해 증가함에 따라, 섬유의 FRV는 섬유를 습윤시키는 경우 전혀 팽윤되지 않을 때까지 감소하게 된다.

따라서, 섬유의 FRV치는 포화시 섬유의 물리적 조건을 구조적으로 설명하는 것이다. 달리 언급하지 않는 한, 본 발명에 기재된 FRV 데이타는 섬유의 수체류치(WRV)로 기록된다. 염수 및 합성뇨와 같은 기타의 유체도, 분석용 유체 매질로서 유리하게 사용될 수 있다. 일반적으로, 본 발명의 방법에서와 같이, 경화가 주로 건조에 의존하는 공정에 의해 가교결합된 특정 섬유의 FRV는 주로 가교결합제 및 가교결합도에 의존할 것이다. 본 발명에 적용가능한 가교결합제 수준에서 건식 가교결합법으로 가교결합된 섬유의 WRV는 일반적으로 약 25 이상 약 50 미만, 바람직하게는 약 28 내지 약 45 이다. 셀룰로오즈 무수 글루코오즈몰을 기준으로 하여 계산되고, 섬유상에서 반응된 약 0.5몰% 내지 약 2.5몰%의 글루타르알데히드를 갖는 표백된 SSK 섬유는, WRV가 각각 약 40 내지 약 28의 범위인 것으로 관찰되었다. 표백도 및 가교결합후 표백 단계의 실시가 WRV에 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다.

당해 결과는 이하에서 더욱 상세히 연구된다. 본 발명 이전에 공지된 건식 가교결합법에 따라 제조된 남부의 연질목재 크래프트(Southern softwood kraft; SSK) 섬유는 본 발명에 기재된 것보다 높은 가교결합도를 갖고 약 25 미만의 WRV를 갖는다. 상기한 바와 같이, 이러한 섬유는 지나치게 딱딱하고 본 발명의 섬유보다 낮은 흡수성 용량을 나타내는 것으로 관찰되었다.

건식 가교결합법에 의해 개별화되고, 가교결합된 섬유를 제조하는 다른 방법에서, 셀룰로오즈 섬유를 상기한 가교결합제를 함유하는 용액과 접촉시킨다. 가교결합제와 접촉시키기 전 또는 후에, 섬유는 시이트 형태로 제공된다. 바람직하게는, 가교결합제를 함유하는 용액은 또한 상기한 건식 가교결합법에 적용가능한 촉매중의 하나를 함유한다. 시이트 형태의 섬유를 건조시키고, 바람직하게는 섬유를 약 120℃ 내지 약 160℃의 온도로 가열시킴으로써 가교결합시킨다.

가교결합에 이어서, 섬유를 실질적으로 개별적인 형태로서 기계적으로 분리시킨다. 당해 공정은 바람직하게는 미합중국 특허 제3,987,968호에 기재된 것과 같은 섬유 플러프 가공 장치로 처리시킴으로써 수행하거나, 당해 분야에 공지될 수 있는 섬유의 탈섬유화를 위한 기타 방법으로 수행할 수 있다. 상기 시이트 가교 결합법에 따라 제조된 개별화되고 가교결합된 섬유는 충분량의 가교결합제[예; 셀룰로오즈 무수 글루코오즈 몰을 기준으로 하여 계산되고 탈섬유화 후에 측정된 약 0.5몰% 내지 약 3.5몰%의 가교결합제]로 처리하고, 섬유내 가교결합의 형태로 섬유와 반응시킨다. 시이트 형태의 섬유를 건조 및 가교결합시킨 경우의 다른 결과는 건조 공정이 증가함으로 인하여 섬유 대 섬유 결합이 섬유가 꼬이고 커얼화되는 것을 억제하는 것이다. 섬유가 실질적으로 억제되지 않은 조건하에서 건조되고 이어서 꼬이고 커얼화된 배열로 가교결합되는 방법에 따라 제조된 개별화되고, 가교결합된 섬유와 비교하는 경우, 상기한 시이트 경화법에 의해 제조된 비교적 꼬이지 않은 섬유로 제조되는 흡수성 구조물은 낮은 습윤 리질리언스 및 건조 흡수성 흡수성 구조물을 습윤시키는 경우에 낮은 감응성을 나타낼 것으로 예견된다.

본 발명에 적용할 수 있는 다른 범주의 가교결합법은 비수성 용액 경화 가교결합법이다. 건식 가교결합법에 적용할 수 있는 것과 동일한 종류의 섬유를 비수성 용액 가교결합된 섬유의 제조에 사용할 수 있다. 섬유를 이와 반응하는 충분량의 가교결합제[예; 약 0.5몰% 내지 약 3.5몰%의 가교결합제]로 처리[여기서, 반응된 가교결합제의 양은 상기 가교결합 반응후에 계산된다]한 다음, 적합한 촉매로 처리한다. 가교결합제는 섬유가 특정한 실질적 수준의 팽윤도 유도시키지 않는 용액중에 침지되어 있는 도중에 반응된다. 그러나, 섬유는 약 30% 이하의 물을 함유할 수 있거나, 달리 말하면 가교결합 용액중에서 약 30%의 함수율을 갖는 섬유와 동일한 정도까지 팽윤될 수 있다. 이러한 부분적으로 팽윤된 섬유 기하학은 이하에서 더 상세히 논의하는 바와 같이 추가의 예기치 않은 이점을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 가교결합 용액은 이로써 제한되지는 않지만, 아세트산, 프로파노산 또는 아세톤과 같은 비수성, 수혼화성, 극성 희석제를 함유한다. 바람직한 촉매에는 황산과 같은 무기산 및 염화수소산과 같은 할로겐산이 있다. 기타의 적용가능한 촉매로는 무기산 및 할로겐산의 염, 유기산 및 이의 염을 포함한다. 가교결합 매질에 적용시킬 수 있는 가교결합용액 시스템은 또한 본 발명에서 참고문헌으로 삽입된 1977년 7월 12일자로 에스.산게니스, 지.귀오리 및 제이.쿼(S.Sangenis, G.Guiroy 및 J.Quere)에게 특허 허여된 미합중국 특허 제4,035,147호에 기재된 것을 포함한다. 가교결합 용액은 약간의 물 또는 기타 섬유 팽윤 액체를 포함할 수 있으나, 당해 물의 양은 70% 조도의 펄프 섬유(30% 수성 함수율)를 생성시키는 것에 상응하는 팽윤도를 생성시키기에는 바람직하게는 충분하지 않다. 또한, 섬유를 제외한, 용액의 총용적의 약 10% 미만의 수함량을 갖는 가교결합 용액이 바람직하다. 가교결합 용액중의 과량의 물은 가교결합의 효율 및 속도를 감소시킨다.

섬유에 의한 가교결합제의 흡수는 이로써 제한되지는 않지만, 가교결합제를 함유하는 수성 또는 비수성 용액으로 섬유를 포화시키는 것을 포함하여 가교결합 용액 자체 또는 전처리 단계에서 성취될 수 있다. 바람직하게는, 섬유를 개별적 형태로서 기계적으로 탈섬유화시킨다. 당해 기계적 처리는 상기한 건식 가교결합법과 관련하여 섬유를 플러프 가공시키기 위한 이미 기술된 방법으로 수행할 수 있다.

플러프의 제조시 습윤 셀룰로오즈 섬유가 섬유의 천연상태중, 존재하는 경우, 과량의 커얼 또는 꼬임이 존재하는 정도로 커얼화 또는 꼬임 조건을 제공할 수 있도록 하는 기계적 처리를 포함하는 것이 특히 바람직하다. 이는 우선 습윤 상태의 플러프 가공용 섬유를 제공하고, 섬유를 실질적으로 개별적인 형태로 탈섬유화하는 상기 기재된 방법과 같이 기계적 처리시킨 다음, 적어도 섬유를 부분적으로 건조시킴으로써 성취될 수 있다.

섬유에 부여된 커얼 및 꼬임의 상대량은 부분적으로 섬유의 함수율에 좌우된다. 본 발명의 영역을 제한시키지 않으면서, 섬유 대 섬유 접촉이 낮은 조건하에서, 즉 섬유가 개별적 형태로 존재하는 경우, 건조됨에 따라 섬유가 자연스럽게 꼬이는 것으로 밝혀졌다. 또한, 습윤 섬유의 기계적 처리는 우선 섬유를 커얼화시킨다. 이후에, 섬유를 실질적으로 억제되지 않은 조건하에서 건조시키거나 부분적으로 건조시키는 경우, 섬유는 기계적으로 부여된 커얼의 추가량으로서 증진되는 꼬임의 정도로 꼬이게 된다. 탈섬유화 플러프 가공 단계는 조도 습윤 펄프 또는 약 45% 내지 약 55%(탈섬유화의 개시 이전에 측정함)의 섬유조도로 타수된 고조도 습윤 펄프 또는 펄프상에서 바람직하게 실시된다.

탈섬유화에 이어서, 탈섬유화 단계가 하기 범위내의 함수율을 갖는 섬유를 이미 제공하지 않은 경우, 섬유를 가교결합 용액과 접촉시키기 전에 0% 내지 약 30%의 함수율로 건조시켜야 한다. 건조 단계는 섬유가 실질적으로 억제되지 않은 조건하에서 수행되어야 한다. 즉, 건조 도중에 고유한 섬유의 꼬임이 억제되지 않도록 섬유 대 섬유 접촉이 최소화되어야 한다. 공기 건조 및 플래쉬 건조법 둘다가 당해 목적에 적합하다.

이후에, 개별화된 섬유를 수혼화성 비수성 희석제, 가교결합제 및 촉매를 함유하는 가교결합 용액과 접촉시킨다. 가교결합 용액은 제한된 양의 물을 함유할 수 있다. 가교결합 용액의 물함량은 약 18% 미만, 바람직하게는 약 9% 미만이어야 한다.

또한, 기계적으로 탈섬유화되지 않은 섬유의 배트는 상기한 가교결합 용액과 접촉시킬 수 있다.

사용된 가교결합제 및 산촉매의 양은 조도, 온도와 같은 반응조건, 가교결합 용액 및 섬유중의 물함량, 가교결합 용액중의 가교결합제 및 희석제의 종류, 및 목적한 가교결합의 양과 같은 반응조건에 좌우된다. 바람직하게는, 사용된 가교결합제의 양은 약 0.2중량% 내지 약 10%(가교결합 용액의 섬유중량을 제외한 총중량을 기준으로 함)이다. 바람직한 산촉매 함량은 또한 가교결합 용액중에서의 촉매의 산도에 좌우된다. 우수한 결과는 일반적으로 아세트산 희석제, 바람직한 양의 글루타르알데히드 및 제한된 양의 물을 함유하는 가교결합 용액중에서 약 0.3중량% 내지 약 5중량%(섬유의 중량을 제외한 가교결합 용액을 기준으로함)의 염산을 포함하는, 촉매 함량에 대해 수득될 수 있다. 약 10중량% 미만의 섬유 조도를 갖는 섬유 및 가교결합 용액의 슬러리가 상기한 가교결합 용액과 관련한 가교결합에 바람직하다.

가교결합 반응은, 주위온도에서 수행할 수 있고, 또는 가속화된 반응속도를 위해서는 바람직하게는 약 40℃ 미만의 승온에서 수행할 수 있다.

섬유가 가교결합 용액과 접촉하여 가교결합될 수 있는 각종 방법이 있다. 하나의 양태에서는, 섬유를 우선 가교결합제 및 산촉매 둘다를 함유하는 용액과 접촉시킨다. 섬유를 가교결합이 일어나는 도중에, 가교결합 용액 속에 침지되도록 한다. 또다른 하나의 실시양태에서는, 섬유를 희석제와 접촉시키고 산촉매를 가하기 전에 침지시킨다. 이후에, 산촉매를 가하면, 이때 가교결합이 시작된다. 상기한 방법 이외의 기타 방법들은 당해 분야의 전문가들에게 자명할 것이고, 본 발명의 영역 내에 포함시키고자 하는 것들이다.

바람직하게는, 가교결합제 및 가교결합이 수행되는 조건은 섬유내 가교결이 용이하도록 선택한다. 따라서, 가교결합제가 섬유속에 침투되기에 충분한 시간을 가진후에 실질적인 부분에서 가교결합 반응이 일어나는 것이 유리하다. 반응조건은 가교결합제가 이미 섬유속으로 침투되지 않는 한 순간적 가교결합을 피하도록 선택하는 것이 바람직하다. 가교결합이 약 30분에 걸쳐 실질적으로 완결되는 반응시간이 바람직하다. 더 긴 반응시간은 섬유성능에 최소한의 잇점을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 그러나, 실질적으로 순간적인 가교 결합을 포함하는 단시간 및 장시간의 반응시간도 본 발명의 영역내에 존재함을 뜻한다.

용액을 단지 부분적으로 경화시킨 다음, 건조 또는 열처리시킴으로써 상기 공정의 후반부에서 가교결합 반응을 완결시키는 것도 고려된다.

가교결합 단계 후에, 섬유를 배수시키고 세척한다. 바람직하게는, 가성소다와 같은 염기성 물질 충분량을 세척 단계에서 펄프내에 잔류하는 특정한 산을 중화시키기 위해 가한다. 세척한 후에, 섬유를 탈유체화시키고 건조시켜 완결시킨다. 바람직하게는, 섬유를 탈유체화 단계 및 건조단계 사이에서 가교결합된 섬유를 커얼화시키는 두번째 기계적 탈섬유화 단계[예; 탈섬유화에 의한 플러프 가공 단계]에 적용시킨다. 건조됨에 따라, 섬유의 커얼화 상태는 가교결합 용액과 접촉되기 전의 커얼화 처리와 관련하여 상기한 바와 같은 추가의 꼬임을 부여한다. 첫번째 기계적 탐서유화 단계와 관련하여 기술된 꼬임 및 커얼을 유도하는 동일한 장치 및 방법을 상기한 두번째 기계적 탈섬유화 단계에 적용할 수 있다. 본 발명에서 사용된 "탈섬유화(defibration"란 용어는, 섬유가 이미 실질적으로 개별화된 형태로 제공될 수 있을지라도, 섬유를 실질적으로 개벼럭의 형태로서 기계적으로 분리시키는데 사용될 수 있는 공정들중의 특정 공정을 뜻한다. 따라서, "탈섬유화"는 섬유를 개별적 형태로나 더욱 조밀한 형태로서 기계적 처리하는 단계를 뜻하며, a) 섬유가 이미 실질적으로 개별적인 형태로서 존재하지 않은 경우 이러한 형태로 분리시키고, b) 섬유를 검조됨에 따라 커얼 및 꼬임을 부여하는 기계적 처리 단계를 뜻한다

섬유를 가교결합시킨 후의 상기한 두번째 탈섬유화 처리는, 펄프의 꼬이고 커얼화된 특성을 증가시키는 것으로 밝혀졌다. 이러한 섬유의 꼬이고 커얼화된 배열의 증가는 향상된 구조믈의 리질리언스 및 습윤에 대한 감응성을 가져온다. 두번째 탈섬유화 처리는 본 발명에 기술된 습윤 상태의 특정한 가교결합된 섬유에 대해 실시할 수 있다. 그러나, 두번째 탈섬유화 단계가 추가의 건조단계를 필요로 하지 않으면서 가능한 것이 비수성 용액 가교결합법의 특수한 잇점이다. 이는 섬유가 가교결합되는 용액이, 섬유를 바람직하지 않은 고 팽윤상태가 되지 않도록할지라도, 섬유를 가교결합 후에 유연하게 유지시킨다는 점에 기인한다.

또한, 기대하지 않게, 압착 패드를 습윤시킴에 따라 흡수성 구조물의 증가된 팽창도는 가교결합 전에 물을 완전히 건조시킨 섬유에 비해 꼬여있지만 부분적으로 팽윤된 조건하에서 가교결합시킨 섬유로부터 제조된 구조물에 대해 수득될 수 있다는 것이 밝혀졌다.

기선된 결과는 섬유를 가교결합 용액과 접촉시키기 전에 약 18% 내지 약 30%의 물함량으로 건조시킨 조건하에서 가교결합시킨 개별화되고 가교결합된 섬유에 대해 수득된다. 섬유를 가교결합 용액과 접촉시키기 전에 완전히 건조시킨 경우에, 비팽윤된 붕괴상태가 된다. 상기 섬유는 용액의 낮은 물함량에 기인하여 가교결합 용액과 접촉되는 경우 팽윤되지 않는다. 상기한 바와 같이, 가교결합 용액의 제한적인 측면은 섬유의 특정한 실질적인 팽윤도 일으키지 않는다는 점이다. 그러나, 가교결합 용액의 희석제가 이미 팽윤된 섬유에 의해 흡수되는 경우, 섬유는 사실상 탈수건조되어 있으나, 섬유는 이의 의미 존재하는 부분적 팽윤상태를 보유한다.

섬유의 팽윤도를 기술함에 있어서, 가교결합 후의 섬유의 유체 보유치(FRV)를 다시 언급하는 것이 유용하다. 고 FRV를 갖는 섬유는 모든 기타요인이 동일할 경우에, 덜 팽윤된 상태로 가교결합된 섬유에 비해 더 팽윤된 상태로 가교결합되는 섬유에 상응한다. 본 발명의 영역을 제한시키지 않으면서, 증가된 FRV를 갖는 부분적으로 팽윤되고 가교결합된 섬유는 비팽윤된 상태로 가교결합된 섬유보다 더 큰 습윤 리질리언스 및 습윤에 대한 감응성을 갖는 것으로 밝혀졌다. 습윤 리질리언스 및 습윤에 대한 감응성이 상기한 바와 같이 증가된 섬유는 이의 천연 상태로 되돌아가는 시도에서 습윤되는 경우에 더욱 쉽게 팽창되거나 꼬이지 않게 된다. 그러나, 가교결합에 의해 부여된 강성 때문에, 섬유는 여전히 당해 섬유로부터 제조된 포화 패드에 구조적 지지체를 제공할 수 있다. 부분적으로 팽윤되고 가교결합된 섬유와 관련하여 본 발명에서 기재된 수치상의 FRV 데이타는 수 보유치(WRV)가 된다. WRV가 대략 60을 초과하여 증가함에 따라서, 섬유의 강성은 포화된 흡수성 구조물을 지지하기에 바람직한 습윤 리질리언스 및 습윤에 대한 감응성을 제공하기에 불충분하게 되는 것으로 여겨진다.

섬유를 용액중에서 가교결합시키는 다른 방법에서는, 섬유를 우선 수성 또는 기타 섬유 팽윤성 용액에 침지시키고, 탈유체화시키고, 목적하는 정도로 건조시킨 다음 전술한 촉매 및 가교결합제를 함유하는 수혼화성 가교결합 용액속에 함침시킨다.

전술한 향상된 꼬임 및 커얼의 잇점을 수득하기 위해서, 섬유를 바람직하게는 탈유체화시킨 후 및 추가의 건조 전에 플러프 형태로 기계적으로 탈섬유화시킨다. 이러한 탈섬유화는 가교결합제를 휘발시키므로, 아마도 가교결합제에 의해 대기가 오염되거나 이로 인해 높은 공기처리를 일으킬 수 있기 때문에, 섬유를 가교 결합제와 접촉시킨 후에 실시하는 기계적 탈섬유화는 덜 바람직하다.

바로 위에서 기술된 방법의 변형에 있어서, 섬유를 탈섬유화 시킨 후, 가교결합제 및 섬유-팽윤성 희석제, 바람직하게는 물의 고농도 용액속에 예비침지(presoaking)시킨다. 가교결합제 농도는 물에 의한 섬유의 팽윤을 억제하도록 충분히 높아야 한다. 50중량%의 본 발명의 가교결합제, 바람직하게는 글루타르알데히드의 수용액이, 섬유를 미리 예비침지시키는데 유용한 용액인 것으로 밝혀졌다. 예비침지시킨 섬유를 탈섬유화시키고, 수혼화성의, 극성 희석제, 촉매 및 제한된 양의 물을 함유하는 가교결합 용액속에 함침시킨 다음, 상기한 바와 같이 가교결합시킨다. 또한, 상기한 바와 같이, 가교결합된 섬유는 탈섬유화시키고 시이트 또는 흡수성 구조물로 추가로 가공하기 전에 두번째 기계적 탈섬유화 단계에 적용시킬 수 있다.

가교결합제를 반응시키기 전에 수용액 중에서 섬유를 가교결합제와 함께 예비침지시키는 경우, 심지어 섬유를 가교결합제를 함유하는 용액으로 예비침지시키지 않은 상기한 비수성 용액 경화법에 의해 가교결합된 섬유로부터 제조된 패드와 비교하는 경우에도, 상기 가교결합된 섬유로부터 제조된 흡수성 패드에 기대하지 않게 높은 흡수성이 제공된다.

상기한 건식 가교결합 및 비수성 용액 가교결합법의 결과로서 형성된 가교결합 섬유는 본 발명의 생성물이다. 본 발명의 가교결합 섬유는 공기존재의 흡수성 코어(cores)의 제조에 직접 사용할 수 있다. 또한, 이의 강성 및 리질리언스 특성 때문에, 가교결합 섬유는 후속적으로 건조되는 경우에 흡수성 코어로서 추가의 기계적 가공없이 직접 사용될 수 있는, 치밀하지 않은 저밀도 시이트로 습식 레이(wet laying)시킬 수 있다. 또한, 가교결합 섬유는 판매용 또는 원리수송용의 치밀한 펄프 시이트로 습식 레잉시킬 수 있다.

일단 개별화되고, 가교결합된 섬유가 제조되면, 이들은 건식 레잉시켜 흡수성 구조물로 직접 형성시킬 수 있거나, 습식 레잉시켜 흡수성 구조물 또는 치밀화 펄프 시이트로 형성시킬 수 있다. 본 발명의 섬유는 다양한 실질적인 성능 잇점을 제공한다. 그러나, 통상적인 습식 시이트 형성 공정에 의해 상기한 섬유를 부드럽고, 습식 레잉된 시이트로 형성시키기는 어렵다. 이는 개별화되고, 가교결합된 섬유가 용액중에 존재하는 경우 급속히 응집되기 때문이다. 이러한 응집은 헤드박스내에서와 소공 형성 와이어(foraminous forming wire)로 침착되는 두가지 경우 모두에서 일어날 수 있다.

통상의 펄프 시이트 제조 방법에 의해 개별화되고, 가교결합된 섬유를 시이트화 하는 시도에서는 다수의 응집된 섬유의 덩어리가 형성되는 것으로 밝혀졌다. 이는 섬유의 딱딱하고 꼬인 특성, 낮은 수준의 섬유 대 섬유 결합, 및 시이트 형성 와이어상에 일단 침착된 섬유의 높은 배출 능력의 결과이다. 따라서, 개별화되고, 가교결합된 섬유를 시이트화시키는 실시가능한 방법을 제공함으로써, 수송 및 후속 탈섬유화 공정을 위한 습식 레잉된 흡수성 구조물 및 치밀화 펄프 시이트가 형성되도록 하는 것이 중용한 상업적 관심사이다.

따라서, 용액중에서 응집되는 경향이 있는 개별화되고, 가교결합된 섬유를 시이트화시키는 신규한 방법이 개발되었는데, 당해 방법에서는 개별화되고, 가교결합된 섬유를 함유하는 슬러리가 통상적인 펄프 시이트화 공정과 유사한 방법으로 파우르드리니어 와이어(Fourdrinier wire)와 같은, 소공 형성 와이어상에 우선 침착된다. 그러나, 개별화되고, 가교결합된 섬유의 특성에 기인하여, 이들 섬유는 다수의 섬유 덩어리 속의 소공형성 와이어 상에 침착된다. 유체, 바람직하게는 물의 하나 이상의 스트림(stream)은 침착된 덩어리진 섬유 방향으로 향하도록 한다. 바람직하게는, 일련의 샤워(shower)를 소공형성 와이어상에 침착된 섬유 방향으로 향하도록 하는데, 여기서, 연속적 샤워가 용적 유속을 감소시킨다. 샤워는 섬유에 대한 유체의 충격이 섬유 응집물의 형성을 방해하고 이미 형성된 섬유 응집물을 분산시키도록 작용하도록 충분한 속도를 지녀야 한다. 섬유 고정 단계는 댄디 롤(dandy roll)과 같은 원통형 스크린 또는 당해 분야에 공지되거나 공지될 수 있는 기능상 유사한 다른 장치로 바람직하게 수행된다. 일단 고정시킨 경우에는, 섬유상 시이트는 건조시킨 다음, 경우에 따라 목적하는 만큼 치밀하게 할 수 있다. 샤워의 간격은 섬유 응집의 특정속도, 소공 형성 와이어의 선 속도, 소공 형성 와이어를 통하는 배수, 샤워의 수, 및 샤워를 통과하는 속도 및 유속에 좌우된다. 바람직하게는, 실질적인 양의 응집이 일어나지 않도록 샤워를 함께 충분히 근접시킨다.

섬유의 형성 및 섬유 응집물의 분산을 억제하는 것 이외에, 섬유가 후속의 시이트 형성을 위해 분산될 수 있는 추가의 액체 매질을 제공함으로써, 섬유에 쏟아부은 유체는 또한 개별화되고, 가교결합된 섬유의 극히 신속한 배출을 보상한다. 용적 유속을 감소시키는 다수의 샤워는 섬유의 응집물에 반복적 분산 및 억제효과를 제공하면서 슬러리 조도의 체계적 순수 증가를 용이하게 만든다. 이로부터 섬유의 비교적 부드럽고 균일한 침착이 형성되고, 이는 재응집이 일어나기 전에 신속히 유체를 배출시킨 다음 시이트화 형태로 고정시키고 섬유를 소공형성 와이어에 대해 압착시킴으로써 시이트 형태로 고정시킨다.

통상적인, 가교결합되지 않은 셀룰로오즈 섬유로부터 제조된 펄프 사이트에 비해, 본 발명의 가교결합된 섬유로부터 제조된 펄프 시이트는 통상의 펄프 시이트 치밀도로 압착시키기가 더 어렵다. 따라서, 가교결합된 섬유를 흡수성 코어의 제조에 통상적으로 사용되는 것과 같은 가교결합되지 않은 섬유와 혼합하는 것이 바람직할 수 있다. 강성의 가교결합된 섬유를 함유하는 펄프 시이트는 바람직하게는 차별화되고, 가교결합된 섬유와 혼합된, 시이트의 총 건조중량을 기준으로 하여, 약 5% 내지 약 90%의 가교결합되지 않은 셀룰로오즈 섬유를 함유한다.

시이트의 총 건조중량을 기준으로 하여, 약 5% 내지 약 80%의 고도로 정제되고, 가교결합되지 않은 셀룰로오즈 섬유를 포함하는 것이 특히 바람직하다. 이러한 고도로 정제된 섬유는 약 300ml CSF 미만 및 바람직하게는 100ml CSF 미만의 유도도로 정제되거나 개섬(beating)된다. 가교결합되지 않은 섬유는 개별화되고, 가교결합된 섬유의 수성 슬러리와 바람직하게 혼합시킨다. 이후에, 당해 혼합물을 후속의 탈섬유화 및 흡수성 패드로 형성시키기 위해서 치밀화된 펄프 시이트로 형성시킬 수 있다. 가교결합되지 않은 섬유의 혼입은 놀랍게도 후속적으로 형성된 흡수성 패드에 적은 손실의 흡수성을 부여하면서, 펄프시이트를 치밀화된 형태로 압착시키는 것이 쉽도록 한다. 또한, 가교결합되지 않은 섬유는 펄프 시이트, 및 상기 펄프 사이트로부터의 제조되거나 직접 가교결합된 섬유 및 가교결합되지 않은 섬유의 혼합물로부터 제조된 흡수성 패드의 인장 강도를 증가시킨다. 가교결합된 섬유 및 가교결합되지 않은 섬유의 혼합물이 우선 펄프 시이트로 제조된 후 흡수성 패드로 형성되거나 직접 흡수성 패드로 형성되는 것에 관계없이, 흡수성 패드는 전술한 바와 같이 에어-레잉시키거나 습윤-레잉시킬 수 있다.

개별화되고 가교결합된 섬유 또는 가교결합되지 않은 섬유 또한 함유하는 혼합물로부터 제조된 시이트 또는 웹(web)은 바람직하게는 약 800g/m²미만의 기본 중량 및 약 0.60g/cm³미만의 밀도를 갖게된다. 본 발명의 영역을 제한시키는 것은 아니지만, 300g/m²내지 약 600g/m²의 기본중량 및 0.15g/cm³내지 약 0.30g/cm³의 밀도를 갖는 습윤-레잉된 시이트는 특히 기저귀 및 지혈대와 같은 일회용 제품, 및 기타 생리대 제품의 흡수성 코어로서 직접 적용하는 것이 고려된다.

상기 수준 이상의 기본중량 및 밀도를 갖는 구조물은, 흡수성 제품에 사용하기에 더욱 유용한 저 밀도 및 기본중량의 구조물을 형성하기 위한, 후속의 연마 및 에어-레잉 또는 습식-레잉시키는데 가장 유용한 것으로 밝혀졌다. 게다가, 이러한 높은 기본 중량 및 밀도의 구조물은 또한 놀랍게도 고 흡수성 및 습윤에 대한 고 감응성을 나타낸다. 본 발명의 섬유에 대해 고려되는 기타 용도는 0.10g/cc 미만일 수 있는 밀도를 갖는 저밀도 티슘 시이트를 포함한다.

가교결합된 섬유가 사람 피부에 근접하여 배치되어 있는 제품 용도를 위해서는, 섬유에서 과량의 반응하지 않은 가교결합제를 제거하는 추가의 공정이 바람직하다. 바람직하게는, 반응하지 않은 가교결합제의 양은 셀룰로오즈 섬유의 건조중량을 기준으로하여, 약 0.03% 이하로 감소시킨다. 가교결합된 섬유를 세척하고, 섬유를 수용액중에 일정시간 동안 침지시키고, 섬유를 스크리닝(screening)시키고, 섬유를, 예를들면, 원심분리시킴으로써 약 40% 내지 약 80%의 조도로 탈수시키고, 탈수된 섬유를 상기한 바와 같이 기계적으로 탈섬유화시킨 다음 섬유를 공기 건조시키는 단계들을 포함하는, 일련의 처리에 의해 과량의 가교결합제가 성공적으로 제거되는 것으로 밝혀졌다. 당해 방법은 잔류하는 유리 가교결합제 함량을 약 0.01% 내지 약 0.15%로 감소시키는 것으로 밝혀졌다.

잔류하는 가교결합제를 감소시키는 또 다른 방법에서는, 쉽게 추출될 수 있는 가교결합제를 알칼리 세척시킴으로써 제거한다. 알칼리도는 수산화나트륨과 같은 염기성 화합물로 도입시키거나, 또한 산화제의 형태로 헤미아세탈 결합을 쉬프염기로 가수분해시켜 쉬프 염기(schiff bases)를 형성시키는, 표백제로서 일반적으로 사용되는 화학물질[예 : 차아염소산 나트륨] 및 아미노-함유 화합물[예 : 수산화암모늄)로 도입시킬수 있다. pH는 아세탈 가교결합의 반전을 억제시키기 위해서, 바람직하게는 약 pH 7 이상, 및 더욱 바람직하게는 약 pH 9 이상으로 유지시킨다. 아세탈 결합에 대해서는 중성으로 유지시키는 반면, 헤미아세탈 결합의 분해를 유도하는 것이 바람직하다. 따라서, 매우 알칼리성인 조건하에서 작용하는 추출제가 바람직하다.

0.01N 및 0,1N의 수산화암모늄 농도를 사용하여 단일 세척처리시키는 경우 30분 내지 2시간의 침지 시간동안 잔류 함량을 약 0.008% 내지 약 0.0023%로 감소키는 것으로 관찰되었다. 최소의 추가 이점은 약 30분을 초과하는 침지 시간 및 약 0.01N을 초과하는 수산화암모늄 농도에 대해 일어나는 것으로 밝혀졌다.

일단계 산화 및 타단계 산화 둘다가 잔류의 가교결합제를 추출하는 효과적인 방법인 것으로 밝혀졌다. 차아염소산 나트륨의 형태로 공급된, 섬유의 건조중량을 기준으로 하여, 0.1%의 시판용 연소(av.Cl)내지 약 0.8%의 시판용 염소를 사용하는 일단계 세척은 잔류의 가교결합제의 양을 약 0.0015% 내지 약 0.0025%로 감소시키는 것으로 관찰되었다.

가교결합되고, 개별화된 섬유를 제조하는 신규한 방법에서는, 공급 섬유를 통상적인 다단계 표백 공정에 도입시키지만, 상기 공정의 중간지점에서 표백 공정을 중지하고 섬유를 본 발명에 따라 가교결합시킨다. 경화후에, 표백 공정의 나머지를 완결시킨다. 당해 방법에 의해 약 0.006% 미만의 만족할만하게 낮은 가교결합제 잔류량이 수득될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 당해 방법은, 표백 및 잔류의 감소 단계의 합병에 기인하여 추가의 세척 및 추출장치 및 추가의 공정단계의 경비 및 가공의 불편함을 피할 수 있기 때문에, 가교결합된 섬유를 제조하는 바람직한 방법을 구체화하는 것으로 밝혀졌다.

실시된 표백 단계 및 가교결합을 수행하기 위한 상기 단계의 중지 지점은 광범위하게 변할 수 있고, 이는 당해 분야의 전문가들에게 지명할 것이다. 그러나, DEP* 또는 DEH*단계가 가교결합에 따르는 다단계 표백공정은 바람직한 결과를 제공하는 것으로 밝혀졌다.(*D-이산화염소, E-가성소다 추출물, p-과한화물, H-치아염소산나트륨), 가교결합후의 표백 단계 공정은 약 pH 7 이상 및 더욱 바람직하게는 약 pH 9 이상의 pH에서 수행된 알칼리성 처리가 바람직하다.

잔류의 가교결합제의 효과적 감소를 제공하는 것 이외에, 가교결합후의 알칼리성 처리는 동일한 수준의 가교결합에 대해 고 FRV(유체 보유치) 섬유의 개발을 용이하게 하는 것으로 관찰되었다. 고 FRV 섬유는 낮은 건조 리질리언스를 갖는데, 즉 표백의 완결후에 가교결합된 또다른 동일한 섬유에서와 같은 습윤 리질리언스 및 습기 감응성을 실질적으로 보유하면서, 건조상태로 치밀화되기가 더 쉽다. 이는 지금까지 고 FRV가 감소된 흡수성을 초래시켰다는 것을 고려할때 특히 놀라운 것이다.

본 발명에 기재된 가교결합된 섬유는 이로써 제한되지는 않지만, 티슈 시이트, 일회용 기저귀, 생리대, 지혈대 및 붕대를 포함하는 다양한 흡수성 제품에 유용하며, 상기 각각의 제품은 본 발명에 기재된 개별화되고 가교결합된 섬유를 함유하는 흡수성 구조물을 갖는다. 예를들면, 액체 투과성 상부 시이트(top sheet), 상부 시이트에 연결된 액체 불투과성 배면 시이트, 및 개별화되고 가교결합된 섬유를 함유하는 흡수성 구조물을 갖는 일회용 기저귀 또는 유사 제품이 특히 고려된다.

이러한 제품은 본 발명에서 참고문헌으로 기재된 1975년 1월 14일자로 케너쓰 비.부엘(Kenneth B.Buell)에게 특허허여된 미합중국 특허 제3,860,003호에 일반적으로 기재되어 있다.

통상적으로, 기저귀 및 생리대용의 흡수성 코어[여기서, 흡수성 코어의 건조 밀도는 약 0.06g/cc 및 약 0.12g/cc이다]는 강화되지 않고 가교결합되지 않은 셀루로오즈 섬유로부터 제조된다. 습윤시키는 경우, 흡수성 코어는 일반적으로 용적의 감소를 나타낸다.

본 발명의 가교결합된 섬유는, 이에 제한되지는 않지만, 통상적인 가교결합되지 않은 섬유 또는 선행 기술의 공지된 가교결합된 섬유로부터 제조된 동일한 밀도의 흡수성 코어에 비해 흡수성 용량 및 윅킹 속도(wicking rate)를 포함하여, 실질적으로 높은 유체 흡수성을 갖는 흡수성 코어를 제조하는데 사용될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 또한, 이러한 개선된 흡수성 결과는 증가된 양의 습윤 리질리언스와 관련하여 수득될 수 있다. 습윤되는 경우, 실질적으로 일정한 용적을 유지시키는 약 0.06g/cc 내지 약 0.15g/cc의 밀도를 갖는 흡수성 코어에 있어서는, 건조 셀룰로오즈 무수 글루코오즈 몰을 기준으로 하여 약 2.0몰% 내지 약 2.5몰% 가교결합제의 가교결합도는 갖는 가교결합된 섬유를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 상기 섬유로부터 제조된 흡수성 코어는 구조적 통합성의 바람직한 조합[즉, 압착에 대한 저항성 및 습윤 리질리언스]를 갖는다.

본 발명에서 습윤 리질리언스란 용어는 습윤된 패드가 압착력에 노출되어 방출된 경우에 이의 원래의 형태 및 용적으로 되돌아가려는 능력을 뜻한다. 처리되지 않은 섬유, 및 선행 기술의 공지된 가교결합된 섬유로부터 제조된 코어와 비교하는 경우, 본 발명의 섬유로부터 제조된 흡수성 코어는 습윤 압착력의 방출시 이의 원래 용적 보다 실질적으로 더 높은 부분을 다시 수득하게 된다.

또다른 바람직한 양태에서는, 개별화되고, 가교결합된 섬유를 패드의 평형 습윤밀도 미만의 건조 밀도로 압착되는 에어 레잉 또는 습윤 레잉(이는 후에 건조시킨다)시킨 흡수성 코어로 형성시킨다. 평형 습윤 밀도는 패드가 유체로 충분히 포화되는 경우에 건조 섬유를 기준으로 하여 계산된, 패드의 밀도이다. 섬유를 평형습윤 밀도 미만의 건조 밀도를 갖는 흡수성 코어로 형성시킨 경우에, 포화되게 습윤시키면, 코어는 평형습윤 밀도까지 붕괴된다. 이와달리, 섬유를 평형 습윤 밀도 이상의 건조 밀도를 갖는 흡수성 코어기로 형성시킨 경우에, 포화되게 습윤시키면, 코어는 평형 습윤 밀도까지 팽창된다. 본 발명의 섬유로부터 제조된 패드는 통상적인 플러프 가공 섬유로부터 제조딘 패드보다 실질적으로 낮은 평형 습윤 밀도를 갖는다. 본 발명의 섬유는 습윤되는 경우 평형 습윤 밀도 보다 높은 밀도로 압착시켜 팽창되는 얇은 패드를 형성시킬 수 있고, 이에 따라 흡수성 용량이 가교결합되지 않은 섬유에 대해 수득된 것보다 상당히 더 큰 정도로 증가한다.

특히, 높은 흡수성, 습윤 리질리언스 및 습윤에 대한 감응성은 건조 셀롤로오즈 몰을 기준으로 계산하여, 약 0.75몰% 내지 약 1.25몰%의 가교결합도에 대해 수득될 수 있다.

바람직하게는, 상기 섬유를 이의 평형 습윤 밀도 이상의 건조 밀도를 갖는 흡수성 코어로 형성시킨다. 바람직하게는, 흡수성 코어를 약 0.12g/cc 내지 약 0.60g/cc의 밀도로 압착시키는데, 여기서 상응하는 평형습윤 밀도는 건조 압착된 패드의 밀도 미만이다. 또한 바람직하게는, 흡수성 코어를 약 0.12g/cc 내지 약 0.40g/cc이 밀도로 압착시키는데, 여기서 상응하는 평형 습윤 밀도는 약 0.08g/cc 내지 약 0.12g/cc이고, 건조 압착된 코어의 밀도 미만이다. 2.0몰% 내지 2.5몰%의 가교결합도를 갖는 가교결합된 섬유에 비해, 상기 섬유는 덜 뻣뻣하기 때문에 이를 고밀도 범위로 압착시키는 것을 더 적합하게 만든다. 상기 섬유는 또한 습윤되는 경우에 습윤에 대한 고 감응성을 가지므로 2.0몰% 내지 2.5몰% 범위내의 가교결합도를 갖는 섬유가 수행하는 것보다 더 빠른 속도 및 더 큰 정도에서 튀어오르고, 더 높은 습윤 리질리언스를 가지며, 거의 그대로인 흡수 용량을 보유한다. 그러나, 저밀도 흡수성 구조물이 저가교결합도의 가교결합된 섬유로부터 제조될 수 있는 것과 마찬가지로, 고밀도 범위내의 흡수성 구조물은 고가교결합도 범위내의 가교결합된 섬유로부터 제조될 수 있다는 사실을 인지해야 한다. 선행기술의 공지된 개별화되고, 가교결합된 섬유에 비해 개선된 성능이 모든 상기 구조물에서 수득된다.

상기한 논의는 고밀도 및 저밀도 흡수성 구조물에 대한 바람직한 양태를 포함하는 한편, 본 발명에 기재된 범위내에 흡수성 구조물 밀도 및 가교결합제 양의 각종 조합은 통상적인 셀룰로오즈 섬유 및 선형기술의 고지된 가교결합된 섬유에 비해 탁월한 흡수성 및 흡수성 구조물 보존성을 제공한다는 것을 인지해야 한다. 이러한 실시양태도 본 발명의 영역내에 포함는 것으로 간주된다.

유체 보온치의 측정 방법

하기 공정은 셀룰로오즈 섬유의 수분 보유치를 측정하는 더 사용된다.

약 0.3g 내지 약 0.4g의 섬유 샘플을 약 100ml의 증류수 또는 탈이온수가 들어있는 덮개가 있는 용기내에서 실온으로 약 15시간 내지 약 20시간 동안 침지시킨다. 침지시킨 섬유를 여과기상에 회수하고 원심분리튜브의 60에서 스크리닝(Screening)시킨 바닥에서 약 1 1/2인치 위에 지지된 80메시 와이어 바구니(80-mesh wire basket)로 옮긴다. 튜브를 플라스틱 커버로 씌우고 샘플을 1500 내지 1700중량의 상대적인 원심분리력으로 19 내지 21분 동안 원심분리시킨다. 이후에, 원심분리된 섬유를 바구니로부터 제거하여 계량한다. 상기 계량된 섬유를 105℃에서 일정중량으로 건조시키고 다시 계량한다. 보수치는 다음과 같이 계산된다 :

상기식에서, W는 원심분리된 섬유의 습윤중량이고, D는 섬유의 건조중량이며, W-D는 흡수된 물의 중량이다.

적하 용량(drip capacity)의 측정방법

하기 공정은 흡수성 코어의 적하 용량을 측정하는데 사용된다. 적하 용량은 코어의 흡수성 용량 및 흡수 속도의 조합된 척도로서 사용된다.

중량이 약 7.5g인 가로 4인치 및 세로 4인치의 흡수성 패드를 스크린 메쉬상에 위치시킨다. 합성뇨(Synthetic urine)를 패드의 중심에 8ml/s의 속도로 가한다. 합성 뇨의 첫번째 적하물이 패드의 바닥 또는 가장자리로부터 이탈되는 경우에 합성뇨의 흐름을 중지시킨다. 적하 용량은 합성뇨의 도입전 및 후의 패드 질양의 차이를 완전 건조중량을 기준으로 한 섬유질량으로 나누어 계산한다.

습윤 압축성의 측정방법

하기 공정은 흡수성 구조물의 습윤 압축을 측정하는데 사용된다. 습윤 압축성은 흡수성 코어의 습윤압축에 대한 저항성, 습윤 구조적 보존성 및 습윤 리질리언스의 척도로서 사용된다.

중량이 7.5g인 가로 4인치 및 세로 4인치의 사각형 패드르 제조하여, 이의 두께를 측정하고 밀도를 계산한다. 패드를 합성뇨로 이의 건조중량이 10배까지 또는 이의 포화점까지 어느것이든 더 적게 적하(loading)시킨다. 0.1PSI의 압축하중을 패드에 가한다. 패드가 평형화되는 시간인, 약 60초후에, 패드의 두께를 측정한다. 이후에, 압축하중을 1.1PSI로 증가시키고, 패드를 평형화시킨 후 두께를 측정한다. 이후에, 압축하중을 0.1PSI로 감소시키고, 패드를 평형화시킨 후 두께를 다시 측정한다. 밀도는 원래의 0.1PSI 하중, 1.1PSI 하중 및 0.1PSIR(되돌아온 PSI) 하중으로 지칭되는, 두번째 0.1PSI 하중에서 패드에 대해 계산한다. 이후에, cc/g으로 보고된 공극용적은 각각의 압축하중에 대해 측정한다. 공극 용적은 습윤 패드 밀도에서 섬유 용적을 뺀 값이다(0.95cc/g). 0.1PSI 및 1.1PSI 공급 용적은 습윤압축에 대한 저항성 및 습윤 구조적 보존성의 유용한 지표이다. 통상의 초기 패드 밀도에 대한 고 공극 용적은 습윤 압축에 대한 큰 저항성 및 큰 습윤 구조적 보존성을 나타낸다. 0.1PSI 및 0.1PSIR 공극 용적들 사이의 차이는 흡수성 패드의 습윤 리질리언스를 비교하는데 유용하다. 0.1PSI 공극 용적과 0.1PSIR 공극 용적 사이의 더 작은 차이는 더 높은 습윤 리질리언스를 나타낸다.

또한, 건조 패드와 압축전의 포화 패드 사이의 캘리퍼(Caliper)의 차이는 패드의 습윤에 대한 감응성의 유용한 지표인 것으로 밝혀졌다.

건조 압축성의 측정방법

하기 공정은 흡수성 코어의 건조 압축성을 측정하는데 사용된다. 건조 압축성은 코어의 건조 리질리언스의 척도로서 사용된다.

중량이 약 7.5인 가로 4인치 및 세로 4인치의 사각형 공기 건조된 패드를 제조하여 건조상태에서 수압 프레스를 사용하여 5500lbs/16in²의 압력으로 압축시킨다. 패드를 뒤집고 압축을 반복한다. 패드의 두께를 압축전 및 후에 비-하중 캘리퍼를 사용하여 측정한다. 이후에 압축 전 및 후의 밀도를 질량/(면적X두께)으로 계산한다. 압축 전 및 후의 밀도차이의 큰 차는 낮은 건조리질리언스를 나타낸다.

셀룰로오즈 섬유와 반응한 글루타르알데해드 양의 측정방법

하기 공정은 개별화되고, 글루타르알데히드-가교결합된 섬유의 셀루로오즈 성분과 섬유내 가교결합을 형성시키기 위해 반응하는 글루카르알데히드의 양을 측정하는데 사용된다.

개별화되고, 가교결합된 섬유 샘플을 0.1N HCl로 추출한다. 추출물을 섬유로부터 분리시키고, 이어서 각각의 샘플에 대해 동일한 추출/분리공정을 추가로 3회 반복한다. 각각의 추출로부터의 추출물을 2, 4-디니트로페닐히드라존(DNPH)의 수용액과 각각 혼합시킨다. 반응을 15분 동안 진행시킨 후에, 다량의 클로로포름을 혼합물에 가한다. 반응 혼합물을 추가로 45분 동안 혼합시킨다. 클로로포름층 및 수성층을 분리깔대기로 분리시킨다. 클로로포름층을 DNPH 유도체에 대하여 고압 액체크로마토그라피(HPLC)로 분석함으로써 글루타르알데히드의 양을 측정한다.

사용된 HPLC 분석을 위한 크로마토그라피 조건은 다음과 같다. 컬럼 : C-18역상; 검출기 : 360mm에서의 UV; 이동상 80 : 20의 메탄올 : 물 : 유속 : 1ml/분; 수행된 측정 : 피크높이, 피크높이 및 글루타르알데히드 함량의 보정곡선은 0 내지 25ppm의 공지량의 글루타르알데히드를 갖는 5개의 표준용액의 HPLC 피크높이를 측정함으로써 구해진다.

각각의 섬유 샘플에 대한 4개의 클로로포름 상 각각을 HPLC로 분석하고, 피크 높이를 측정하며, 상응하는 글루타르알데히드의 양을 보정 곡선으로부터 측정한다. 각각의 추출에 대한 글루타르알데히드 놓도를 합하고 섬유 샘플 중량(건조 섬유를 기준)으로 나누어 섬유 중량을 기준으로 한, 글루타르알데히드 함량을 제공한다.

2개의 글루타르알데히드 피크가 HPLC크로마토그램의 각각에 존재한다. 동일한 피크가 상기 공정 전체에 사용되는 한 어떤 피크도 사용될 수 있다.

실시예 1

당해 실시예는 개별화되고, 가교결합된 섬유로부터 제조된 흡수성 패드의 흡수성 및 리질리언스에 대한 변화량의 가교결합제인, 글루타르알데히드의 효과를 나타낸다. 상기 개별화되고, 가교결합된 섬유는 건식 가교결합법에 의해 제조된다.

각각의 시료에 대하여, 다량의 건조시키지 않은 남부의 연질 목재 크래프트(SSK) 펄프를 제공한다. 상기 섬유는 함수율이 약 62.4%(37.6%의 조도에 상당함)이다. 선택량의 글루타르알데히드의 50% 수용액, 30%(글룰타르알데히드의 중량을 기준)의 질산아연 6수화물, 탈광물수(demineralized water) 및 슬러리의 pH를 약 3.7로 감소시키는 충분량의 1N HCl을 함유하는 용액에 상기 섬유를 가하여 슬러리를 형성시킨다. 섬유를 슬러리 중에 20분 동안 침지시킨 후 원심분리시킴으로써 약 34% 내지 약 35%의 섬유 조도로 탈수시킨다. 이후에, 탈수된 섬유를 주위온도 공기를 사용하는 건조기를 통해 바람으로 약 55% 내지 약 56%의 섬유 조도로 공기 건조시킨다. 공기 건조된 섬유를 미합중국 특허 제3,987,968호에 기재된 3단계 플러프 가공 장치를 사용하여 탈섬유화시킨다. 탈섬유화시킨 섬유를 접시에 위치시키고 필수적으로 정적 건조 오븐 속에서 45분 동안 145℃로 경화시킨다. 오븐 속에 있는 동안 가교 결합을 완결시킨다. 가교결합되고, 개별화된 섬유를 메시 스크린 상에 위치시키고 약 20℃의 물로 세척하고, 60℃의 물로 1시간 동안 1% 조도에서 침지시키고, 약 20℃의 물로 두번째 세척하고, 60% 섬유 조도로 원심분리시키고, 상기한 바와 같은 3단계 플러프 가공 장치 속에서 탈섬유화시킨 다음, 정적 건조 오븐 속에서 105℃로 4시간 동안 건조시켜 완결시킨다. 건조된 섬유를 에어 레잉시켜 흡수성 패드를 형성시킨다. 패드는 수압프레스로 0.10g/cc의 밀도까지 압축시킨다. 본 발명에서 정의된 방법에 따라, 패드에 대한 흡수성, 리질리언스 및 반응된 글루타르알데히드의 양을 시험한다. 반응된 글루타르알데히드는 건조섬유 셀룰로오즈 무수글루코오즈를 기준으로 하여 계산된 몰%로 기록한다.

결과는 표1에 나타내었다.

[표 1]

*각각의 섬유 샘플로부터 취함

(N/A)-허용할 수 없음

실시예 2

실시예 1의 개별화되고, 가교결합된 섬유를 0.20g/cc의 건조 섬유 밀도를 갖는 건조 레잉된 흡수성 패드로 형성시킨다. 패드를 적하 용량의 측정법의 수행도중에 합성뇨로 습윤시킨 억제되지 않은 조건하에서 팽창시킨다. 이후에, 패드를 상기한 습윤압축성의 측정방법에 따라서 흡수 리질리언스 및 구조적 보존성에 대해 시험한다. 결과는 표2에 나타내었다. 적하용량 및 습윤압축성이 0.50몰%의 글루타르알데히드에서 현저히 증가한다.

[표 2]

*각각의 샘플 섬유로부터 취함

실시예 3

당해 실시예의 목적은 적은 양의 추출가능한 가교결합제가 섬유를 가교결합시킨 후에 표백공정 단계에 적용시킴으로써 수득될 수 있다는 것을 나타내기 위한 것이다. 추출가능한 가교결합제의 양은 섬유 샘플을 2.5% 조도의 40℃ 탈이온수중에 1시간 동안 침지시킴으로써 측정한다. 물로 추출된 글루타르알데히드는 HPLC로 측정하고, 건조섬유 중량을 기준으로 한 추출가능한 글루타르알데히드로서 기록한다. 섬유는 건식 가교결합법으로 가교결합시킨다.

남부의 연질목재 크래프트 펄프(SSK)를 제공한다. 펄프 섬유를 하기 표백공정으로 부분표백시킨다 : 염소화(C)-약 pH 2.5 및 약 38℃에서 30분동안 약 5%의 시판용 염소(av. Cl)로 처리된 3 내지 4% 조도의 슬러리; 가성소다 추출물-약 74℃에서 60분 동안 1.4g/l NaOH로 처리된 12% 조도의 슬러리; 및 차아염소산염 처리(H)-11 내지 11.5의 pH 및 38℃ 내지 60℃에서 60분 동안 충분한 차아염소산나트륨으로 처리된 12% 조도의 슬러리로 60 내지 65의 엘레토(Elretho) 명도 및 15.5 내지 16.5cp의 점도를 제공하다. 부분적으로 표백된 섬유는 실시예 1에 기재된 공정에 따라서 사교결합제로서 글루타르알데히드를 사용하여 개별화되고, 가교결합된 섬유로 가공시킨다. 섬유는 건조 섬유 셀룰로오즈 무수 글루코오즈 몰을 기준으로 하여 계산된, 2.29몰%의 글루타르알데히드를 보유한다. 전형적으로, 상기 섬유는 약 1000ppm(0.1%)의 추출가능한 글루타르알데히드양을 갖는다.

이후에, 부분적으로 표백되고, 개별화된 섬유의 표백을 이산화염소(D), 추출물(E) 및 차아염소산나트륨(H) 공정(DEH)으로 연속 수행완결시킨다. 이산화염소 단계(D)에서는, 개별화되고, 가교결합된 섬유를 충분량의 염소나트륨을 함유하는 10% 조도의 수성 슬러리 중에 침지시켜서 건조 섬유 중량을 기준으로 하여 2%의 시판용 염소를 제공한다. 혼합시킨 후에, 슬러리의 pH를 HCl을 가함으로써 약 pH 2.5로 감소시킨 다음, NaOH를 가함으로써 pH 4.4로 증가시킨다. 이후에, 펄프 슬러리를 70℃의 오븐내에 2.5시간 동안 위치시키고, 스크니링하고, 중성 pH의 물로 세척하고 61.4% 조도로 원심분리시킨다.

추출단계에서, 탈수된 섬유의 10% 조도의 수성 슬러리를 0.33g NaOH/l 물로 40℃에서 1.5시간 동안 처리한다. 이후에, 섬유를 스크리닝하고, 중성 pH의 물로 세정하고 62.4% 조도로 원심분리시킨다.

최종적으로, 차아염소나트륨 단계(H)에서, 건조섬유 중량을 기준으로 하여 1.5% 시판용 염소를 제공하기 위해서 충분한 차아염소산나트륨을 함유하는 섬유의 10% 조도의 슬러리를 제조한다. 이 슬러리를 혼합시키고 50℃ 오븐에서 1시간 동안 가열한다. 이후에, 섬유를 스크리닝하고, pH 5.0으로 세정한 다음, 62.4% 조도로 원심분리시킨다. 탈수된 섬유를 공기 건조시키고, 플러프 가공시키며, 105℃ 오븐속에서 1시간 동안 건조하여 완결시킨다. 완전히 표백되고, 개별화되고, 가교결합된 섬유의 추출가능한 글루타르알데히드의 양은 25ppm(0.0025%)이다. 이는 섬유가 인체 피부와 근접하여 사용되는 용도에서 받아들여질 수 있는 것으로 밝혀진 추출가능한 글루타르알데히드의 최대치 이하이다.

또한, 부분적으로 표백되고, 가교결합된 후 완전히 표백된 섬유로부터 제조된 패드는 기대하지 않게 높은 유체 보유치 및 윅킹 속도(Wicking rate)와, 가교결합된 후에 완전히, 표백되는 개별화된 섬유에 적어도 상당하는 적하용량 및 습윤 리질리언스를 갖는다. 그러나, 고 WRV의 결과로서, 표백공정의 중간지점에서 가교결합된 섬유가 건조상태에서 더욱 압축될 수 있다.

실질적으로 동일한 결과가 과산화물 표백 단계(P)를 최종 차아염소산염 단계(H)에 대해 바꾼 경우에 수득된다. P 단계에서, 10% 조도의 슬러리를 11 내지 11.5의 pH 및 80℃에서 90분 동안, 섬유 중량을 기준으로 하여, 0.5% 과산화수소로 처리한다.

[실시예 4]

당해 실시예는 가교결합 반응 완결시에 유기산과 무기염 촉매의 혼합 효과를 보여준다. 섬유는 건식 가교 결합법으로 가교결합된다.

개별화되고, 가교결합된 섬유의 첫번째 샘플을 실시예 1에서 기술한 바와 같이 제조하며, 여기서 4.0몰%의 글루타르알데히드는 탈수 후에 보유된다. 가교결합 후에 섬유의 분석적 측정은 섬유상에서 반응된 글루타르알데히드의 양이 1.58몰%임을 나타내며, 이는 약 37%의 반응 완결비에 상응한다.

개별화되고 가교결합된 섬유의 두번째 샘플을 당해 실시예에 기재된 첫번째 샘플에서와 같은 방법으로 제조하며, 단 질산아연 촉매 이외에 추가의 촉매로서 펄프 슬러리중의 질산아연과 혼합된 10중량%의 글루타르알데히드와 동일한 양의 시트르산을 사용한다. 가교결합 후의 섬유의 분석적 평가는 섬유상에 반응된 글루타르알데히드의 양이 2.45몰%임을 나타내고, 이는 약 61%(몰 기준)의 반응 완결비에 상당하며, 혼합되지 않은 질산아연 촉매 샘플에 비하여 반응 완결이 55.1% 증가한 것으로 나타났다.

실시예 5

당시 실시예는 실시예 1에 기재된 바와 같이 건식 가교결합법에서, 하나의 알데히드 그룹을 갖는 디알데히드 산 동족체인 소량의 글리옥실산의 사용을 기술한다.

셀룰로오즈 무수 글루코오즈 몰을 기준으로 하여, 셀룰로오즈 섬유와 반응하는 추정된 1.2% 글리옥실산을 제공하기 위해서 충분량의 글리옥실산 및 질산아연 6수화물 촉매를 함유하는 전혀 건조시키지 않은 SSK의 섬유상 슬러리를 제조한다. 원심분리된 섬유는 섬유 조도가 약 38%이며 건조섬유를 기준으로 하여, 약 1.06중량%의 글리옥실산을 함유한다. 촉매 대 가교결합제 비는 약 0.30이다. 가교결합을 시작하는 슬러리의 pH는 약 2.16이다. 섬유는 실시예 1에 기재된 방법에 따라 개별화되고 가교결합된다.

두번째 시료에서, 건조섬유 중량을 기준으로 한 약 0.53중량%의 글리옥실산을 섬유에 가하여 셀룰로오즈 무수 글루코오즈 몰을 기준으로 하여 계산된, 약 0.6몰%의 섬유와 반응하는 추정된 양의 글리옥실산을 제공한다. 이와 달리, 개별화되고, 가교결합된 섬유는 가교결합을 시작하는 슬러리 pH가 약 2.35인 것을 제외하고는, 상기한 시료에 따라 제조된다.

0.1g/cc 산 및 0.2g/cc 밀도의 흡수성 구조물은 실시예 2에 기재된 바와 같이 개별화되고, 가교결합된 섬유로부터 제조된다. 패드의 적하용량, 0.1PSI, 1.1PIS 및 0.1PSIR에서의 습윤압축성 및 윅킹은 통상적인 가교결합되지 않은 섬유로부터 제조된 유사한 밀도의 흡수성 구조물보다 상당히 더 크다.

[실시예 6]

당해 실시예는 섬유가 실질적으로 팽윤되지 않고 붕괴된 상태에서, 가교결합되는 비수성 용액 경화 가교결합법에 의해 개별화되고, 가교결합된 섬유를 제조하는 방법을 기술한다.

전혀 건조안된, SSK 표백섬유를 제공하여 약 67%의 섬유 중량 조도로 건조시킨다. 미합중국 특허 제3,987,968호에 기재된 3단계 프러프 가공 장치를 사용하여 섬유를 기계적으로 탈섬유화시킨다. 이후에, 탈섬유화된 섬유를 105℃에서 4시간 동안 건조하여 완결시킨다. 이후에, 건조된 섬유를 섬유 및 가교결합 용액의 10% 조도의 슬러리에 위치시키는데, 여기서 가교결합 용액은 약 0.5중량% 내지 약 6.0중량%의 50% 글루타르알데히드 용액, 추가량의 약 1.5중량% 내지 약 13중량%의 물, 약 0.3중량% 내지 약 3.0중량%의 산 촉매(HCl 또는 H₂SO₄), 및 균형량의 아세트산을 함유한다. 섬유를 약 25℃의 온도에서 0.5시간 내지 6시간 동안 가교결합 용액에서 유지시키는데, 이때 주로 섬유내 가교결합이 형성된다. 이후에, 섬유를 냉수로 세척하고, 약 60중량% 내지 약 65중량%의 섬유 조도로 원심분리시키며, 3단계 플러프 가공장치로 탈섬유화시킨 다음, 105℃에서 4시간 동안 건조시킨다. 상기 섬유는 일반적으로 이와 반응하는, 셀룰로오즈 무수 글루코오즈 몰을 기준으로 하여 계산된, 약 0.5몰% 내지 약 3.5몰%의 가교결합제를 갖는다. 건조된 섬유는 에어 레잉되어 흡수성 구조물을 형성할 수 있고, 수압프레스를 사용하여 실시예 1 및 2에서 형성된 패드와 유사한, 0.10g/cc 또는 0.20g/cc의 밀도 또는 바람직한 다른 밀도로 압축시킬 수 있다.

실시예 7

당해 실시예는 비수성용액 경화 가교결합법에 의해 개별화되고, 가교결합된 섬유를 제조하는 방법을 기술하며, 여기서 섬유는 부분적으로나 완전하지는 않은 팽윤상태로 가교결합된다.

당해 방법은 전혀 건조되지 않은 SSK 섬유를 우선 탈섬유화시키기 전에 50 내지 55중량%의 섬유 조도로 건조시키고, 탈섬유화된 섬유를 탈섬유화의 결과로서 약 18% 내지 약 30중량%의 함수율로 건조시키며, 필요한 경우, 추가의 건조단계를 갖는 것을 제외하고는, 실시예 6에 기재된 방법과 동일하다. 이후에, 부분적으로 팽윤된 배열을 갖는 섬유를 실시예 6에 기재된 바대로 가교결합시키고, 세척하고, 원심분리시키고, 탈섬유화시킨 다음 건조시킨다. 실시예 6의 가교결합된 섬유에 비하여, 실질적으로 동일한 글루타르알데히드 양을 갖는 당해 실시예의 부분적으로 팽윤되고, 가교결합된 섬유는 WRV가 더 크며, 높은 적하용량 및 습윤압축성을 갖는 흡수성 구조물을 만든다.

실시예 8

당해 실시예는, 섬유를 실질적으로 비수성인 가교결합 용액속에서 가교결합시키기 전에 글루타르알데히드를 함유하는 고 농도의 수용액중에 미리 예비 침지시킨 비수성 용액 가교결합법에 의해 개별화되고 가교결합된 섬유를 제조하는 방법을 기술한다.

전혀 건조되지 않은 SSK 섬유를 미합중국 특허 제3,987,968호에 기재된 탈섬유화 장치로서 기계적으로 분리시키고, 50중량%의 글루타르알데히드 및 50중량%의 물을 함유하는 수용액 속에 약 2분 내지 약 30분 동안 예비 침지시킨다. 이후에, 섬유를 기계적으로 압축시켜 부분적으로 팽윤된 글루타르알데히드-함침 섬유를 제공한다. 이후에, 섬유를 실시예 6에 기재된 바대로 촉매의 존재하에서 가교결합시키고, 세척하고, 원심분리하고, 탈섬유화시킨 다음 건조시킨다. 동일한 가교결합도의 실시예 6 또는 7의 가교결합된 섬유에 비하여, 당해 실시예의 섬유는 높은 적하용량 및 습윤압축성의 흡수성 구조물을 제조한다.

실시예 9

개별화되고, 가교결합된 섬유를 실시예 7에 기재된 방법에 따라 제조한다. 가교결합 용액은 샘플 1 및 2에 있어서는 2%의 글루타르알데히드, 1.29%의 H₂SO₄, 3%의 물 및 균형량의 아세트산을 함유하고; 시료 3 및 4에 있어서는 0.5%의 글루타르알데히드 0.6%의 H₂SO₄, 1.2%의 물 및 균형량의 아세트산을 함유한다. 가교결합용액내로 포함되는 섬유의 함수율은 샘플 1 및 2에 있어서는 30%이고, 샘플 3 및 4에 있어서는 18%이다. 글루타르알데히드는 섬유와 반응하여 가교결합을 형성시킨다. WRV, 적하용량 및 습윤압축성 리바운드(wet compressibility rebound; 0,1PSIR)를 측정하고 하기 표3에 나타내었다.

[표 3]

(N/A)-허용할 수 없음

실시예 10

당해 실시예의 목적은 개별화되고, 가교결합된 섬유를 함유하는 습윤 레잉된 시이트를 제조하는 방법을 예시한다.

실시예1에 기재된 방법에 따라 제조된 90%의 개별화되고, 가교결합된 섬유 및 100 CSF 미만의 유리도를 갖는 10%의 통상적인, 가교결합되지 않은 섬유를 함유하는 섬유혼합물의 0.55% 조도의 슬러리를 통상적인 84-메시 파우르드리니어 형성 와이어(Fourdrinier forming wire)상에 응집되고, 덩어리진 섬유속에 침착시킨다. 헤드 박스(head box)의 제지 유속은 430kg/분이다. 침착직후에, 점차 감소하는 유속의 5개의 물줄기를 섬유방향으로 향하도록 한다. 5개의 물줄기는 85kg 물/kg의 완전히 건조한(b.d.)섬유의 누적유속을 제공한다. 샤워는 소공 형성 와이어의 길이 방향에 평행한 대략 1미터 길이 면적이내로 위치한다. 각각의 물줄기를 소공 형성 와이어의 너비를 1/2"(12.7mm)만큼 떠나 확대 교차하여 위치한 직선상의 1/8"(3.2mm) ID 원형장치를 통해 섬유상에 쏟아붓는다. 총 유속을 기준으로 하여, 대략의 유동 비율 및 각각의 샤워에 대하여 장치를 통한 유속은 다음과 같이 : 총 유동중의 샤워 1 내지 37%, 170m/분; 총 유동중의 샤워 2 내지 36%, 165m/분; 총 유동중의 샤워3 내지 13%, 61m/분 : 총유동중의 샤워 4 내지 9% 41m/분; 총 유동중의 샤워 5 내지 5%, 20m/분. 5회의 샤워 직후에, 섬유를 당해 분야에서 댄디 롤(Dandy Roll)로 공지된 원통형 스크리닝 롤러 처리하여 고정시킨다. 댄디 롤로 소공 형성 와이어에 대하여 고정시에 고 조도의 슬러리 형태인 섬유를 압축시켜, 섬유를 습윤 시이트의 형태로 고정시킨다. 시이트는 통상의 섬유상 펄프 시이트와 유사한 외관을 갖는다.

본 발명의 영역은 하기한 특허청구 범위에 따라 한정되어야 한다.

Claims (31)

1. 셀룰로오즈 섬유가 실질적으로 개별적 형태로 존재하고, 셀룰로오즈 무수 글루코오즈의 몰을 기준으로 하여, C₂-C₈디알데히드, 하나 이상의 알데히드 그룹을 갖는 C₂-C₈디알데이히드 산 동족체 및 상기 디알데히드 및 디알데히드 산 동족체의 올리고머로 이루어진 그룹 중에서 선택되며 셀룰로오즈 섬유와 섬유내 가교결합 형태로 반응하는 가교결합제를 0.5몰% 내지 3.5몰% 함유하며, 섬유의 WRV가 60미만임을 특징으로 하는, 개별화되고 가교결합된 셀룰로오즈 섬유.
2. 제1항 있어서, 섬유가 이와 섬유내 가교결합 형태로 반응하는 가교결합제를, 셀룰로오즈 무수 글루코오즈의 몰을 기준으로 하여 0.75몰% 내지 2.5몰% 함유함을 특징으로 하는, 개별화되고 가교결합된 섬유.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 가교결합제가 글루타르알데히드, 글리옥살 및 글리옥실산으로 이루어진 그룹 중에서 선택됨을 특징으로 하는, 개별화되고 가교결합된 섬유.
4. 제3항에 있어서, 가교결합제가 글루타르알데히드임을 특징으로 하는, 개별화되고 가교결합된 섬유.
5. 제2항에 있어서, WRV가 28 내지 50임을 특징으로 하는, 개별화되고 가교결합된 섬유.
6. a) 셀룰로오즈 섬유를 제공하는 단계; b) 상기 섬유를, C₂-C₈디알데히드, 하나 이상의 알데히드 그룹을 갖는 C₂-C₈디알데히드 산 동족체 및 상기 디알데히드 및 디알데히드 산 동족체의 올리고머로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 가교결합제와 접촉시키는 단계; 및 c) 상기 가교결합제를 섬유간 결합의 실질적인 부재하에서 상기 섬유와 반응시켜 섬유내 가교결합을 형성시키는 단계들[여기서, 셀룰로오즈 무수글루코오즈의 몰을 기준으로 하여, 0.5몰% 내지 3.5몰%의 가교결합제가 섬유와 반응하여 섬유내 가교결합을 형성하도록 섬유를 충분량의 가교결합제와 접촉시키며, 가교결합 후의 상기 섬유의 WRV는 60미만이다]을 포함함을 특징으로 하는, 개별화되고 가교결합된 셀룰로오즈 섬유의 제조방법.
7. a) 셀룰로오즈 섬유를 제공하는 단계; b) 상기 섬유를, C₂-C₈디알데히드, 하나 이상의 알데히드 그룹을 갖는 C₂-C₈디알데히드 산 동족체 및 상기 디알데히드 및 디알데히드 산 동족체의 올리고머로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 가교결합제를 함유하는 용액과 접촉시키는 단계; c) 상기 섬유를 실질적으로 개별적인 형태로 기계적으로 분리시키는 단계; 및 d) 상기 섬유를 건조시키고, 상기 가교결합제와 반응시켜 상기 섬유를 실질적으로 개별적 형태로 존재시키면서 가교결합을 형성함으로써, 섬유내 가교결합을 형성시키는 단계들[여기서, 셀룰로오즈 무수 글루코오즈의 몰을 기준으로 하여 0.5몰% 내지 3.5몰%의 가교결합제가 섬유와 반응하여 섬유내 가교결합을 형성하도록 섬유를 충분량의 가교결합제와 접촉시키다]을 포함함을 특징으로 하는, 개별화되고 가연되고 가교결합된 셀룰로오즈 섬유의 제조방법.
8. a) 셀룰로오즈 섬유를 제공하는 단계; b) 상기 섬유를, C₂-C₈디알데히드, 하나 이상의 알데히드 그룹을 갖는 C₂-C₈디알데히드 산 동족체 및 상기 디알데히드 및 디알데히드 산 동족체의 올리고머로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 가교결합제를 함유하는 가교결합 용액과 접촉시키는 단계; 및 c) 상기 가교결합제를 섬유간 결합의 실질적인 부재하에서 상기 섬유와 반응시켜 섬유내 가교결합을 형성시키는 단계들[여기서, 셀룰로오즈 무수 글루코오즈의 몰을 기준으로 하여, 0.5몰% 내지 3.5몰%의 가교결합제가 섬유와 반응하여 섬유내 가교결합을 형성하도록 섬유를 충분량의 가교결합제와 접촉시키고, 또한 가교결합제는 수혼화성의 극성 희석제 및 충분하지 않은 양의 몰을 함유하는 가교결합 용액 중에서 상기 섬유와 반응하여 3중량%의 물을 함유하는 섬유에 상응하는 팽윤도보다 큰 수준으로 상기 섬유를 팽윤시킨다]을 포함함을 특징으로 하는, 개별화되고 가연되고 가교결합된 셀룰로오즈 섬유의 제조방법.
9. a) 셀룰로오즈 섬유를 제공하는 단계; b) 상기 섬유를, 수용액[여기서, 당해 용액은 상기 섬유가 실질적으로 팽윤되지 않도록 충분량의 가교결합제를 함유한다]중에서 C₂-C₈디알데히드, 하나 이상의 알데히드 그룹을 갖는 C₂-C₈디알데히드 산 동족체, 및 상기 디알데히드 및 디알데히드 산 동족체의 올리고머로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 가교결합제와 접촉시키는 단계; c) 상기 섬유를 탈유체화시킨 후, 섬유의 총 중량을 기준으로 하여 30중량% 미만의 함수율로 섬유를 건조시키는 단계; d) 상기 섬유를 수혼화성의 극성 희석제 및 충분하지 않은 양의 몰을 함유하는 용액과 접촉시켜 30중량%의 함수율을 갖는 섬유에 상응하는 팽윤도 이상으로 상기 섬유를 팽윤시키는 단계; 및 e) 상기 가교결합제를 상기 섬유와 반응시켜 섬유내 가교결합을 형성시키는 단계들[여기서, 셀룰로오즈 무수 글루코오즈의 몰을 기준으로 하여 0.5몰% 내지 3.5몰%의 가교결합제가 섬유와 반응하여 섬유내 가교결합을 형성하도록 섬유를 충분량의 가교결합제와 접촉시킨다]을 포함함을 특징으로 하는 개별화되고, 가교결합된 셀룰로오즈 섬유의 제조방법.
10. 제6항에 있어서, 가교결합제가 글루타르알데히드임을 특징으로 하는, 개별화되고 가교결합된 셀룰로오즈 섬유의 제조방법.
11. 제6항에 또는 제10항에 있어서, 셀룰로오즈 무수 글루코오즈의 몰을 기준으로 하여, 0.75몰% 내지 2.5몰%의 가교결합제를 섬유와 반응시켜 섬유내 가교결합을 형성시킴을 특징으로 하는, 개별화되고 가교결합된 셀룰로오즈 섬유의 제조방법.
12. 제6항에 따르는 방법에 의해 제조됨을 특징으로 하는, 개별화되고 가교결합된 섬유.
13. 제3항에 있어서, WRV가 28 내지 50임을 특징으로 하는, 개별화되고 가교결합된 섬유.
14. 제4항에 있어서, WRV가 28 내지 50임을 특징으로 하는, 개별화되고 가교결합된 섬유.
15. 제7항에 있어서, 가교결합제가 글루타르알데히드임을 특징으로 하는, 개별화되고 가교결합된 셀룰로오즈 섬유의 제조방법.
16. 제7항 또는 제15항에 있어서, 셀룰로오즈 무수 글루코오즈의 몰을 기준으로 하여, 0.75몰% 내지 2.5몰%의 가교결합제를 섬유와 반응시켜 섬유내 가교결합을 형성시킴을 특징으로 하는, 개별화되고 가교결합된 셀루로오즈 섬유의 제조방법.
17. 제8항에 있어서, 가교결합제가 글루타르알데히드임을 특징으로 하는, 개별화되고 가교결합된 셀루로오즈 섬유의 제조방법.
18. 제8항 또는 제17항에 있어서, 셀루로오즈 무수 글루코오즈의 몰을 기준으로 하여, 0.75몰% 내지 2.5몰%의 가교결합제를 섬유와 반응시켜 섬유내 가교결합을 형성시킴을 특징으로 하는, 개별화되고 가교결합된 셀룰로오즈 섬유의 제조방법.
19. 제9항에 있어서, 가교결합제가 글루타르알데히드임을 특징으로 하는, 개별화되고 가교결합된 셀루로오즈 섬유의 제조방법.
20. 제9항 또는 제19항에 있어서, 셀룰로오즈 무수 글로코오즈의 몰을 기준으로 하여, 0.75몰% 내지 2.5몰%의 가교결합제를 섬유와 반응시켜 섬유내 가교결합을 형성시킴을 특징으로 하는, 개별화되고 가교결합된 셀루로오즈 섬유의 제조방법.
21. 제7항에 따르는 방법에 의해 제조됨을 특징으로 하는, 개별화되고 가교결합된 섬유.
22. 제8항에 따르는 방법에 의해 제조됨을 특징으로 하는, 개별화되고 가교결합된 섬유.
23. 제9항에 따르는 방법에 의해 제조됨을 특징으로 하는, 개별화되고 가교결합된 섬유.
24. 제10항에 따르는 방법에 의해 제조됨을 특징으로 하는, 개별화되고 가교결합된 섬유.
25. 제11항에 따르는 방법에 의해 제조됨을 특징으로 하는, 개별화되고 가교결합된 섬유.
26. 제15항에 따르는 방법에 의해 제조됨을 특징으로 하는, 개별화되고 가교결합된 섬유.
27. 제16항에 따르는 방법에 의해 제조됨을 특징으로 하는, 개별화되고 가교결합된 섬유.
28. 제17항에 따르는 방법에 의해 제조됨을 특징으로 하는, 개별화되고 가교결합된 섬유.
29. 제18항에 따르는 방법에 의해 제조됨을 특징으로 하는, 개별화되고 가교결합된 섬유.
30. 제19항에 따르는 방법에 의해 제조됨을 특징으로 하는, 개별화되고 가교결합된 섬유.
31. 제20항에 따르는 방법에 의해 제조됨을 특징으로 하는, 개별화되고 가교결합된 섬유.