[发明专利]用低分子量含磷聚丙烯酸交联的纤维素纤维和方法

说明书

技术领域

本发明涉及已与聚丙烯酸交联的木浆粕纤维素纤维的领域。

背景技术

纤维素纤维是吸收性产品例如尿布的基本组成部分。这些纤维形成了液体吸收结构，该结构是吸收性产品中的关键功能元件。一种形式的纤维素纤维——纤维素绒毛浆，是用于这种应用的优选纤维，因为形成了高空隙体积或高松厚度(bulk)的液体吸收纤维结构。但是，这种结构在润湿时倾向于塌陷。纤维结构松厚度的塌陷或减小，减少了能够持留在被润湿结构中的液体的体积，并抑制了液体芯吸到纤维素纤维结构的未被润湿的部分中。结果，干的高松厚度纤维结构的潜在容量永远不能实现，决定整个纤维结构的液体保留容量的是纤维结构的湿松厚度(wet bulk)。

此外，含有纤维素纤维的吸收性产品最初获取和分配液体的能力，一般取决于产品的干松厚度和毛细结构。但是，产品在随后的攻击时获取液体的能力将取决于产品的湿松厚度。纤维素纤维尽管是吸收性的，但在润湿时倾向于塌陷，并将吸收的液体保留在液体攻击点附近。吸收性产品中润湿的纤维素纤维不能进一步获取液体并将其分配到远离液体攻击的位点，可能归因于获取速度的减低，这部分地是由于与液体吸收相关的纤维松厚度的丧失所致。吸收性产品由纤维素绒毛浆制成，这是一种具有极高空隙体积的纤维素纤维形式，在获取液体后失去松厚度和进一步芯吸和获取液体的能力，引起局部饱和。

一般来说，纤维内交联的纤维素纤维以及由纤维内交联的纤维素纤维形成的纤维结构，与未交联的纤维相比具有增加的湿松厚度。松厚度增加是由于交联而赋予纤维以挺度、扭曲和卷曲的结果。因此，有利情况下，将交联的纤维掺入吸收性产品，以增加所述产品的湿松厚度和液体获取速度，同时也减少润湿。

多元羧酸已被用于交联纤维素纤维。参见例如美国专利No.5,137,537、美国专利No.5,183,707和美国专利No.5,190,563。这些参考文献描述了含有与C2-C9多元羧酸交联的、个体化(individualized)的纤维素纤维的吸收性结构。由这些个体化的、交联的纤维制成的吸收性结构，相对于含有未交联纤维的结构，表现出增加的干和湿回弹性，并具有对润湿的改进的响应性。此外，优选的多元羧酸交联剂柠檬酸可以以相对低的价格被大量获得，使其在商业上与甲醛和甲醛加成产物相比具有竞争力。

尽管多元羧酸交联剂提供了一些优点，但与低分子量(单体)多元羧酸例如柠檬酸交联的纤维素纤维倾向于随时间失去其交联并回复成未交联的纤维。例如，与柠檬酸交联的纤维在储存时显示出相当大的交联损失。这种交联的逆转一般来说使得纤维交联的目的(即增加纤维的松厚度和容量)无效。因此，与这些多元羧酸交联的纤维的有用储存期限相对短，使得纤维在其应用方面或多或少受到限制。但是用聚合物多元羧酸交联的纤维，在由这些纤维制备而成的纤维料片的整个寿命期中，表现出基本保持不变的密度。参见例如美国专利No.6,620,865。这种对老化或密度逆转的抗性，涉及使用聚合物多元羧酸交联剂而形成的大量稳定的纤维内交联。相比之下，用柠檬酸交联的纤维素纤维随时间显示出密度的相当大的增加，并伴随有松厚度和吸收容量的丧失。一般来说，密度的增加表明纤维中交联水平的降低(即逆转)。除了密度增加之外，所述纤维料片中交联的丧失导致不太松厚的料片，并因此减少了吸收容量和液体获取能力。

逆转方面的差别的原因在于柠檬酸分子有两个羧基参与交联反应，而聚丙烯酸分子有许多羧基参与交联反应。

不幸的是，柠檬酸或单体α-羟基多元羧酸交联剂也可以导致白色纤维素纤维在实现交联反应所需的高温下变色(即变黄)。

漂白是用于增加浆粕的浆粕亮度的常用方法。用于改进绒毛浆外观的工业惯例是将浆粕漂白到越来越高的亮度(浆粕与纸工业技术联合会(Technical Association of the Pulp & Paper Industry)(“TAPPI”)或国际标准化组织(International Organization for Standardization)(“ISO”))。传统的漂白剂包括元素氯、二氧化氯和次氯酸盐。但是，漂白是昂贵的、环境恶劣的，且通常是制造的瓶颈的来源。消费者对更亮、更白的浆粕的普遍偏好，驱使制造商奉行甚至更具攻击性的漂白策略。尽管经高度漂白的浆粕比它们经漂白较少的同类物“更白”，但这些浆粕的颜色仍然是黄白色的。黄白色的产品是不受欢迎的。无数的研究表明，消费者明显偏爱蓝白色超过黄白色。前者被感觉为更白，即“新鲜”、“新”和“干净”，而后者被判断为“旧”、“褪色”和“脏”。