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再生纤维素纤维

阅读:1104发布:2020-05-11

专利汇可以提供再生纤维素纤维专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种再生 纤维 素纤维,其具有下列性能的组合:该纤维在干燥状态下具有陷缩的空心横截面结构,该纤维在潮湿状态下具有带空腔的横截面结构,该纤维在纵向方向具有由分隔壁导致的节段,该纤维中加有吸收性 聚合物 ,特别是羧甲基 纤维素 。该纤维可通过一种方法得到,在该方法中将 碳 酸盐和吸收性聚合物,特别是 羧甲基纤维素 混入粘性纺织料中。,下面是再生纤维素纤维专利的具体信息内容。

1.再生纤维素纤维,其特征在于具有下列性能的组合,:
-该纤维在干燥状态下具有陷缩的空心横截面结构,
-该纤维在潮湿状态下具有带空腔的横截面结构,
-该纤维在纵向方向具有由分隔壁导致的节段,
-该纤维中掺有吸收性聚合物
2.根据权利要求1的纤维素纤维,其特征在于,纤维的横截面在干燥状态下为多叶片形结构和/或非规则凸起条纹结构。
3.根据权利要求1或2的纤维素纤维,其特征在于,分隔壁间的距离为在纤维长度上的平均纤维宽度的0.3-3倍,优选0.5-2倍。
4.根据上述权利要求之一的纤维素纤维,其特征在于,纤维中的吸收性聚合物的份额为5重量%至50重量%,优选为15重量%至40重量%,特别优选为20重量%至30重量%,以非衍生的纤维素计。
5.根据上述权利要求之一的纤维素纤维,其特征在于,吸收性聚合物是羧甲基纤维素
6.根据上述权利要求之一的纤维素纤维,其特征在于,该纤维以人造短纤维形式存在。
7.根据上述权利要求之一的纤维素纤维,其特征在于,纤维纤度为0.5dtex至8dtex,优选为1.3至6dtex。
8.根据上述权利要求之一的纤维素纤维,其特征在于,纤维长度为2mm-80mm。
9.根据上述权利要求之一的纤维素纤维,其特征在于具有至少300%的保
10.根据上述权利要求之一的纤维素纤维,其特征在于,由纤维制备的质量为2.72g、长度为44mm和直径为13mm的圆柱形塞的Synigina值为至少5.2g/g。
11.用于制备根据上述权利要求之一的再生纤维素纤维的方法,其包括下列步骤:
-提供粘胶纺织料,
-将与粘胶相容的酸盐混入到粘胶纺织料中,
-将吸收性聚合物混入到粘胶纺织料中,
-在纺织槽中纺织粘性纺织料,形成纤维,
其中,
-在纺织前粘胶纺织料的霍顿罗氏熟成度小于15°,优选为10°至14°,
-在纺织槽中H2SO4的含量为8%至10%,
-在纺织槽中ZnSO4的含量为0.3%至0.5%,
-在纺织槽中Na2SO4的含量为25%至30%。
12.根据权利要求11的方法,其特征在于,以在粘胶纺织料中的纤维素计,碳酸盐的混
2-
入量为11重量%-23重量%(以(CO3) 计算)。
13.根据权利要求11或12的方法,其特征在于,以在粘胶纺织料中的纤维素计,吸收性聚合物的混入量为5重量%至50重量%,优选为15重量%至40重量%,特别优选性为20重量%至30重量%。
14.根据权利要求11-13之一的方法,其特征在于,碳酸盐和/或吸收性聚合物以溶液的形式混入。
15.根据权利要求11-14之一的方法,其特征在于,吸收性的聚合物是羧甲基纤维素。
16.根据权利要求15的方法,其特征在于,羧甲基纤维素以性溶液的形式混入,该溶液含有2重量%至9重量%,优选3重量%至5重量%的NaOH和5重量%至15重量%,优选8重量%至12重量%的羧甲基纤维素。
17.根据权利要求15或16的方法,其特征在于,碳酸盐和羧甲基纤维素一起混入,特别是以共同溶液的形式混入。
18.根据权利要求1至10的再生纤维素纤维在吸收性产品,卫生物品,特别是棉塞,失禁用品,卫生带和女裤衬垫食品包装物,特别是肉制品包装物,纸张,特别是过滤纸,服装和伤口敷料中的用途。

说明书全文

再生纤维素纤维

[0001] 本发明涉及一种再生纤维素纤维,其通过粘胶法而得到。
[0002] 本发明特别地涉及一种具有陷缩的空心横截面结构的再生纤维素纤维。
[0003] 对于卫生应用如塞或吸收体通常希望的是具有特别高的液体存储性能的纤维,以使得可以有尽可能高的卫生产品吸收能
[0004] 传统的超吸收材料的缺点是,其通常在与接触时形成凝胶和从而降低了吸收体的完整性和导致通过吸收体而阻止了液体进一步输送。所以吸收体的完整性在这些应用中也是重要的,因为这样阻止了吸收材料的逸出,从而防止了例如这种材料对创口的污染。
[0005] 对于伤口敷料同样期望的是,吸收性材料不与伤口粘合,以便可实现伤口敷料的无痛脱落。
[0006] 在这些应用领域中对纤维材料的另一个要求是在无纺布制备的传统生产技术中无缺陷的可加工性。
[0007] 含有一定份额的羧甲基纤维素(CMC)的粘胶纤维是已知的。其为一种混合纤维,通过将羧甲基纤维素纺入粘胶纺织料而得到。这样的纤维也是商业上制成的(US4,199,367 A,US 4,289,824A)。
[0008] 通过将酸钠纺入粘胶纺织料而制备具有空心结构的粘胶纤维(空心纤维)从1920年起就是已知的。这种纤维以前是由不同的制造商商品化制备的。具有高保水能力的“超膨胀”型的空心纤维是为卫生应用而特制的(GB 1,333,047 A,GB 1,393,778A)。
[0009] 关于粘胶空心纤维的发展和历史的概括性综述可从下列的文献中找到:C.R.Woodings,A.J.Bartholomew;“The manufacture properties and uses of inflated viscose rayon fibres”;TAPPI Nonwovens Symposium:1985:第155-165页。
[0010] 粘胶-CMC-混合纤维在制备中具有的缺点是,由于它们在湿态的高吸收性和纤维彼此间的强附着(在纤维表面上的凝胶效应),在传统的粘胶法中纤维从约15%CMC的集成度(以纤维素计)起趋于沉入后续处理浴槽中,并且不像传统的粘胶纤维一样浮起。这显著地使得以通常的商用方法制备这种纤维变得困难。
[0011] 这种纤维的期望效果是其在湿态下的凝胶状表面稠度。但是,由于这些纤维像传统的粘胶纤维一样具有强突起条纹化的表面结构,这种效应在手感上又得以减弱。
[0012] 这种纤维的保水能力的最大提高是有限的,因为在纺入>50%CMC时会出现了大的加工处理问题。
[0013] 在粘胶空心纤维的情况下保水能力的提高也是有限的。由于纤维的更强烈膨胀,从一定程度起不再达到更高的保水能力,而是形成具有平横截面的带状纤维,其具有较小的保水能力,并且由于这些纤维有非常大的和平滑的表面及与其相关的非常高的纤维-纤维连接性能,其在人造短纤维工艺中的后处理是格外成问题的。
[0014] 此外已知羧甲基化的纤维,也就是通过粘胶纤维的后续羧甲基化而制备的纤维(商业上可作为Convatec公司的“Aquacell”纤维而得到;US 6,548,730 B1;AU 757461 B;WO 00/01425 A1;EP 1 091 770 A1)。这些纤维虽然可以具有非常高的吸水量,然而在与水接触时会形成凝胶,完全失去纤维结构,这对于所有可能的应用而言都不是所期望的。
[0015] US 3,318,990描述了一种用于制备粘胶扁平纤维的方法,在该法中一方面将碳酸钠,另一方面将在水中溶胀的高分子物质例如CMC混入粘胶中。
[0016] 所生成的纤维是完全扁平的。陷缩的横截面结构在潮湿状态下也牢固不变。该种纤维根据US 3,318,990适合用于造纸。
[0017] 本发明的目的是,提供一种具有尽可能高的保水能力,在压力下有尽可能高的吸收和另外还具有表面凝胶作用的粘胶纤维。该纤维可采用常用的粘胶纤维制备方法生产,并可根据常用的无纺布制备方法进一步加工(例如梳理;通过织针而强化,水喷射强化,热强化,压光)。
[0018] 该目的采用根据权利要求1的再生纤维素纤维而实现。为了制备根据本发明的纤维素纤维而采用根据权利要求11的方法。优选的实施方案在从属权利要求中给出。附图简介
[0019] 图1示出的是经干燥的根据本发明的纤维素纤维的纵视图。
[0020] 图2示出的是经干燥的根据本发明的纤维素纤维的经放大的纵视图。
[0021] 图3示出的是经干燥的根据本发明的纤维素纤维的横截面。
[0022] 图4示出的是根据本发明的纤维素纤维在与水接触后的管状横截面。
[0023] 本发明的详细描述
[0024] 本发明提供了具有陷缩的空心横截面结构的再生纤维素纤维,其特征在于下列的性能组合:
[0025] -该纤维在干燥状态下具有陷缩的空心横截面结构
[0026] -该纤维在潮湿状态下具有带空腔的横截面结构
[0027] -该纤维在纵向方向具有由分隔壁形成的节段
[0028] -该纤维中掺有吸收性聚合物
[0029] 优选的吸收性聚合物是羧甲基纤维素(CMC)。其他合适的吸收性聚合物可选自与粘胶方法相容的聚合物,如粘胶甲酸盐、羧乙基纤维素、藻酸盐或丙烯酸的均聚物和共聚物(如在US 4399255中所描述的)。
[0030] 因此,采用本发明在优选的实施方案中首次提供了粘胶空心纤维和含有CMC的粘胶混合纤维的组合物,其中粘胶空心纤维在再润湿时再次具有带空腔的管状结构。
[0031] 对于具有陷缩的空心横截面结构的再生纤维素纤维,本专业的专业人员将其理解为是这样的粘胶纤维,即,其横截面强烈膨胀,以致于横截面结构向其自身中陷缩。这种纤维的制备(通过掺混碳酸钠)在GB 1,333,047 A和GB 1,393,778 A中有描述。
[0032] 根据本发明的纤维在干燥状态下优选具有不规则的多叶片形横截面或不规则的突起条纹化横截面。这种纤维也称作为“SI”(“超级膨胀”)纤维。然而与在US 3,318,990 A中所描述的纤维不同的是,在润湿纤维时横截面重新打开,形成了空腔,重新成为管状。
[0033] 此外,根据本发明的纤维特别是由于存在因分隔壁导致的在纵向方向上的节段而不同于在US 3,318,990 A中所描述的纤维。
[0034] 在此,分隔壁间的距离优选为在纤维长度上的平均纤维宽度的0.3至3倍,优选为0.5至2倍。估计分隔壁的存在导致了在纤维润湿时重又构成了具有空腔的管状结构。
[0035] 估计这种管状结构会使根据本发明的纤维与US 3,318,990的在再次润湿时为扁平的纤维不同,具有优越的吸收能力。
[0036] 本专业的专业人员理解向纤维中加入吸收性聚合物(特别是CMC)这一措施是指向(纤维再生后)不衍生的纤维素基体中加入吸收性聚合物,例如CMC。这不同于将CMC加入到已为成品的纤维中,其特别是可通过向纺织粘胶中纺入CMC而进行。
[0037] 根据本发明的纤维素纤维具有非常高的保水能力;然而纤维特征在潮湿状态下也得到保持。此外还显示,根据本发明的纤维不同于传统的粘胶-CMC-混合纤维,以传统的粘胶方法可良好地制备和特别地是可良好地进行加工处理。
[0038] 在根据本发明的纤维中吸收性聚合物(特别是CMC)的份额优选为5重量%至50重量%,特别是15重量%至40重量%,最优选为20重量%至30重量%,以未衍生的纤维素计。
[0039] 根据本发明的纤维素纤维优选以人造短纤维形式存在,并可以以所有的常用纤度范围制备。优选的纤维纤度可以为0.5至8dtex,优选为1.3至6dtex。
[0040] 根据本发明的纤维的纤维长度可为2mm至80mm,并尤其与应用领域有关。对于湿法纺织工艺纤维长度特别合适地为2至20mm,对于梳理工艺纤维长度为20至80mm。
[0041] 根据本发明的纤维的断裂抗拉强度通常大于10cN/tex;断裂伸长率大于15%。
[0042] 根据本发明的纤维素纤维优选具有至少300%的保水能力,根据DIN 53814测量。
[0043] 例如,含有35重量%CMC的根据本发明的纤维所测得的保水能力最高为400%WRV。
[0044] 由根据本发明的纤维所制备的具有2.72g的质量、44mm的长度和13mm的直径的园柱形棉塞优选具有至少5.2g/g的Syngina值,根据用于无纺布和相关工业的EDANA/INDA标准试验方法ERT 350.0或WSP 350.1测得。
[0045] 因此,该纤维具有比目前商业上最有意义的吸收性粘胶纤维(以商标名“Galaxy”市售的具有规则的三叶片形横截面的粘胶纤维(EP 0 301 874 A1)更高的Syngina值。
[0046] 用于制备根据本发明的再生纤维素纤维的方法包括下列步骤:
[0047] -提供粘胶纺织料
[0048] -将与粘胶相容的碳酸盐混入到粘胶纺织料中
[0049] -将吸收性聚合物混入到粘胶纺织料中
[0050] -在纺织槽中纺织粘胶纺织料,形成纤维,
[0051] 其中:
[0052] -在纺织前粘胶纤维的霍顿罗氏熟成度小于15°,优选为10°至14°[0053] -在纺织槽中H2SO4的含量为8%至10%
[0054] -在纺织槽中ZnSO4的含量为0.3%至0.5%
[0055] -在纺织槽中Na2SO4的含量为25%至30%。
[0056] 因此,为产生空心横截面,根据本发明的方法结合了碳酸盐、特别是碳酸钠的已知纺入步骤与吸收性聚合物的纺入步骤。
[0057] 与在US 3,318,990中所描述的方法相比较,在根据本发明的方法中纺织具有较低熟成度(以霍顿罗氏度计)的粘胶,且纺织槽含有较小份额的H2SO4和ZnSO4。估计这一不同的工艺过程导致了上述的在根据本发明的纤维和在US 3,318,990中所描述的纤维间的差别,特别是横截面结构以及其他性能方面的差别。
[0058] 吸收性聚合物优选是CMC。下列的实施方式是关于这种优选的实施方案,然而加以必要的变化也适用于其他与粘胶方法相容的吸收性聚合物。
[0059] 合适的碳酸盐是与粘胶方法的工艺条件相容的各种碳酸盐,特别是金属碳酸盐。特别合适的是碳酸钠。其他的合适的碳酸盐是碳酸、碳酸以及通常在酸影响下释放出二化碳的所有碳酸盐。
[0060] 纤维横截面形状的影响(膨胀和陷缩)使得例如通过选择纺织槽中的相应条件、选择温度以及当然还有碳酸盐的加入量可以产生陷缩的空心横截面结构,这对于本专业的专业人员特别由上面引述的专利公开文献所公知。
[0061] 以粘胶纺织料中的纤维素计,优选地以11重量%-23重量%(以(CO3)2-计算)的量混入碳酸盐。在碳酸钠的具体情况下优选的量为20重量%至40重量%,以纤维素计。
[0062] 更优选的是混入吸收性聚合物,特别是羧甲基纤维素,以在粘胶纺织料中的纤维素计,其混入量为5重量%至50重量%,特别优选15重量%至40重量%,最优选20重量%至30重量%。
[0063] 碳酸盐和/或羧甲基纤维素优选可以以溶液的形式混入。
[0064] 特别地羧甲基纤维素可以以碱性溶液的形式混入,该溶液含有2重量%至9重量%,优选3重量%至5重量%的NaOH和5%重量至15重量%,优选8重量%至12重量%羧甲基纤维素。
[0065] 碳酸盐和羧甲基纤维素也可以一起混入,特别是以共同溶液的形式混入。
[0066] 为了制备根据本发明的纤维素纤维可以使用传统的粘胶纺织料。
[0067] 根据本发明的方法的典型实施方案包括下列措施:
[0068] 向根据传统方法制备的粘胶纺织料(纤维素含量=9-10%,NaOH含量5-6%;粘度为30-50落球秒,霍顿罗氏熟成度为10-15°)中加入25-35重量%Na2CO3(根据纤维纤度而变化),以在粘胶纺织料中的纤维素计,以20%的Na2CO3溶液的形式加入。再向该纺织料中加入5重量%-45重量%,优选20重量%-30重量%的羧甲基纤维素,以在粘胶纺织料中的纤维素计,以碱性溶液的形式(2-9重量%NaOH;优选为3-5重量%)加入。该溶液浓度为5重量%至15重量%,优选8-12重量%。羧甲基纤维素是具有0.6-1.2,优选0.68-0.85的取代度DS和30-800mPas、优选50-100mPas的粘度(2%的溶液;25℃)的市售产品。
[0069] 优选将添加剂溶液(碳酸盐和CMC)注射入已可纺织的粘胶纺织料中,特别是直接在纺织前进行注射。随后均匀化粘胶,优选通过动态混合器进行均匀化。
[0070] 粘胶以对纺织纤维常见的参数纺出和进行后处理。实施例
[0071] 为生产下列所描述的再生纤维素纤维使用一种常规的粘胶纺织料。
[0072] 试验A:无添加剂的粘胶纺织料的纺织
[0073] 试验B:含30%Na2CO3(以纤维素计)的粘胶纺织料的纺织
[0074] 试验C(根据本发明):含30%Na2CO3和20%CMC(DS=0.81;粘度2%=53mPas,Blanose 7M1F型,制造者:Aqualon France(Hercules)公司),各自以在粘胶纺织料中存在的纤维素计。
[0075] 纺织料以相同的纺织参数纺成具有4.4dtex的纤度的纤维。
[0076] 试验D:无添加剂的粘胶纺织料的纺织
[0077] 试验E:含20%CMC(规格如试验C)的粘胶纺织料的纺织,以纤维素计[0078] 试验F:含30%CMC(规格如试验C)的粘胶纺织料的纺织,以纤维素计[0079] 纺织料以相同的纺织参数纺成具有3dtex的纤度的纤维。
[0080] 所制备的纤维的形态:
[0081] 在显微镜观测下,纤维B和C为SI型(超膨胀的,分段的)空心纤维。纤维A、D、E和F为具有对于粘胶纤维常见的凸起的圆形横截面的纤维。
[0082] 经干燥的根据本发明的纤维C的纵向视图和横截面在图1,2和2中示出。
[0083] 在图1和2中明显可看出在纵向方向上对于根据本发明的纤维典型的节段。该节段由分隔壁导致,这在图2中以更进一步的放大图示出,其事实上导致了刚性的和薄膜状的分组。
[0084] 在图3中可见对于“SI”纤维典型的陷缩的空心横截面结构,其中形成了多叶片形或不规则的凸起条纹结构的横截面。
[0085] 图4示出根据本发明的纤维在润湿干燥的纤维后的管形横截面。
[0086] 纺织性能:
[0087] 所有纤维可采用常用的参数纺织。虽然纤维E和F在纤维后处理浴槽中倾向于沉降,但在根据本发明的纤维C中未观察到这种效应。
[0088] 保水能力:
[0089] 对于所有的纤维,根据DIN 53814测定以%为单位的保水能力。
[0090] 纤维A:80%
[0091] 纤维B:220%
[0092] 纤维C:335%
[0093] 纤维D:93%
[0094] 纤维E:149%
[0095] 纤维F:193%
[0096] 如结果所示,以绝对项计的保水能力通过织入20%CMC(以纤维素计)提高约50%,通过织入30%CMC提高100%。(纤维的比较D->E->F)。
[0097] 通过织入30%Na2CO3(以纤维素计),保水能力可提高140%。(纤维的比较A->B)。
[0098] 通过织入20%CMC和30%Na2CO3(以纤维素计),(根据本发明)与此相反保水能力可提高255%。这说明,两种添加剂的作用不是加和式增强,而是协同式增强。
[0099] 只添加CMC或只添加Na2CO3的作用是:
[0100] A->B=+140%
[0101] D->E=+56%
[0102] 从而对于纤维C的期望值为80+140+56=276%
[0103] 因为所测量的保水能力对于纤维C为1.2倍即335%,因此两种添加剂组分以令人惊奇的方式起协同作用。
[0104] 凝胶作用:
[0105] 形成的表面凝胶作用(粘滑的皂样手感)对于根据本发明的纤维C比对于比较试样E略强(在相同的CMC含量时)。该凝胶作用只在湿态时产生。
[0106] 纤维值:
[0107] 根据本发明的纤维C在4.4dtex的纤度时在22.9%的拉伸时达到13.1cN/tex的纤维强度,这对于无纺布加工中的应用是可以接受的。
[0108] 在压力下的吸收:
[0109] 由纤维A、B和C压成各自为2.72g的棉塞并根据WSP 351.0实施Syngina测量。作为附加的参比,由100%商用的三叶片形粘胶纤维(“Galaxy ”)制备了以同样方式制备的棉塞。
[0110] 结果:
[0111] 纤维A:4.56g/g
[0112] 纤维B:4.75g/g
[0113] 纤维C:5.73g/g
[0114] 100%Galaxy:5.05g/g
[0115] 结果说明,采用根据本发明的纤维甚至相对于商业上的三叶片形纤维也可达到显著提高了的Syngina吸收。
[0116] 所以根据本发明的再生纤维素纤维优异地适用于吸收性产品,卫生物品,特别是棉塞,失禁产品,卫生带和女裤衬垫,用于食品的包装物,特别是用于肉制品的包装物,纸张,特别是过滤纸,服装(例如用于潮湿管理的服装织物,其与其他的纤维混合或作为多层结构)和创口贴。
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