[发明专利]改性纤维、方法和系统

说明书

相关申请的交叉参考

本申请有权享有并要求2014年6月30日提交的序号为14/320,279的美国非临时申请的优先权权益，所述申请题为“改性纤维、方法和系统(MODIFIED FIBER,METHODS,AND SYSTEMS)”，其内容通过引用结合在本文中。

技术领域

本公开涉及形成改性纤维、特别是纤维内交联的纤维素纤维的方法和系统。

背景技术

传统上，南方松和其他软木物种的纤维素纤维因为这些纤维的形态提供良好的吸收性能，所以在吸收剂产品中作为大的部分使用。与硬木纤维相比，南方松和其他软木纤维倾向于更长(例如，长度加权的纤维长度约2.5mm)和更粗糙(例如，粗糙度大于约20mg/100m)，并形成具有足够空隙体积的低密度垫料来容纳几倍于它们重量的液体。另一方面，硬木纤维它们的性能在纸应用中是著名的，其中较短的纤维长度(例如约1mm)和较小的粗糙度(例如，小于约20mg/100m)提供了致密的结构和光滑的纸表面。

交联纤维素纤维通常通过如下产生：向干燥的常规软木浆粕纤维的片或卷应用交联剂，一般以稀浓度来确保所述片的化学浸渍，接着在锤磨机中进行湿法纤维化以生成处理过的单根化(individualized)的纤维素纤维。这些纤维然后被例如在急骤干燥器中干燥，并且例如在烘箱中固化。所得纤维表现出纤维内交联，其中纤维素纤维内的纤维素分子被交联。纤维内交联一般向所述纤维素纤维赋予扭曲和卷曲，并还向所述纤维赋予松散性(bulk)，这些性质在一些吸收剂产品中是有利的。

这种方法的一个缺点是生产过程的资本成本高，以及由于在固化之前干燥纤维而导致的能量成本高。另一个缺点是湿法锤磨可能在热和高气流的常用碾磨条件下产生纤维并且化学品蓄积。另外，湿锤磨产生不期望的特征例如结，其是原始浆粕片的未纤维化的纤维丛或片。通常，随着生产速度增加，结的程度也随着锤磨效率降低而增加。

发明内容

本文中公开了形成交联纤维素产物的方法，以及由此形成的交联纤维素产物的各种实施方式。所述产物可以包括，例如，单根型交联纤维素纤维，以及通常由单根型交联纤维素纤维制造的垫、垫片、片、网等。

在一个方面中，本公开提供了形成交联纤维素产物的方法，所述方法包括将交联剂与具有固体含量并含有很少乃至不含多余水的未粘结纤维素纤维的水性混合物混合。基于所述固体含量，所述交联剂以适合于实现所述纤维素纤维中期望的交联水平的量添加。在一些方法中，所述混合在环境条件下进行。在一些方法中，所述交联剂以不超过实现期望的交联水平所需要的量添加。所述方法还包括将所得混合物干燥到85-100％固体，然后将干燥的混合物固化以交联所述纤维素纤维。在一些方法中，所述水性混合物的固体含量为约25-55％。一些方法包括形成所述水性混合物，例如通过从例如以捆或卷形式提供的纤维来水力碎浆纤维素纤维。

在这种方法的一个特别的非限制性实例中，形成固体含量为约40-50％的未粘结纤维素纤维的水性混合物，接着将聚丙烯酸交联剂与所述水性混合物以达到化学品比浆粕水平约2-14％的量混合，其中将所述交联剂在环境条件下混合。然后将所得混合物如上所述干燥并固化。

在另一个方面中，本公开提供了形成交联纤维素产物的系统的实施方式，所述系统包括被构造成在环境条件下从固体含量为约25-55％的未粘结纤维素纤维的水性混合物与交联剂形成非交联的未粘结纤维素纤维和交联剂的基本上均匀的混合物的混合器。在所述混合器的下游，所述系统还包括干燥器，其被构造成将所述基本上均匀的混合物在不固化所述交联剂的情况下干燥到85-100％的稠度；和与所述干燥器耦合的固化单元，其被构造成固化所述交联剂，从而形成干燥且固化的交联纤维素纤维。

在另一个方面中，本公开提供了化学品比浆粕水平为约2-14％和AFAQ容量为至少12.0g/g的纤维内交联的纤维素浆粕纤维。在一些实施方式中，所述纤维素纤维是，或包括，硬木纤维素浆粕纤维，例如桉木纤维素浆粕纤维。

以上简单描述的概念、特征、方法和构件构造参考下面的附图和详细描述来阐明。

附图说明

图1是根据本公开的一个方面，适合于生产交联纤维素纤维的系统的说明性、非限制性实施方式的示意图。

图2是表示通过根据本公开的方法制备的几种交联纤维素纤维样品在0.3psi(2.07kPa)负荷下AFAQ容量和MUP容量之间关系的图。