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包括交联纤维素纤维的棉条以及用于生产该交联纤维素纤 维的改良合成方法
    相关申请的交叉参考
     本申请依据 35U.S.C.§119(e) 要求 2008 年 2 月 15 日提交的共同未决的 U.S. 临 时专利申请系列 No.61/029,073 的优先权权益， 在此将该 U.S. 专利申请的公开内容全部引 入作为参考。
     发明背景
     发明领域 本发明涉及吸收性物品， 如月经棉条， 以及制备该棉条的方法， 特别是涉及使用改 良的合成方法形成的交联纤维素纤维构成的棉条填絮。
     相关技术的描述
     各种吸收性月经棉条的构造是本领域已知的。通常， 可购得的棉条由压成通常具 有插入端和取出端的圆柱形的棉条填絮制得。通常将一细绳与取出端结合， 以帮助使用后 从阴道腔中取出棉条。在压制前， 棉条填絮通常是滚压的、 螺旋形卷曲的、 折叠的或另外装 配成吸收性材料的矩形衬垫。
     许多可购得的棉条填絮由纤维素纤维如人造纤维制得。 人造纤维对于棉条应用具 有许多优点， 例如 ： 它是吸收性的 ； 通常认为对用于人体中是安全和卫生的 ； 原料的成本相 当低 ； 它可以源自可持续的、 天然来源 ( 例如， 桉树 ) ； 制造方法是非常确定的， 并且具有商 业价值。 此外， 人造纤维可以容易地与其他纤维例如棉花混合， 以针对特定的应用来定制特 性。然而， 对于棉条使用人造纤维仍然存在问题。例如， 人造纤维最初是作为 “人造丝” 研发 的， 并用于衣服、 家具织物中， 以及用于轮胎的制造中。人造纤维也适用于女性护理。然而， 本发明人意识到这种适用并不是针对女性护理的特殊需求而彻底改变人造纤维特性。例 如， 没有确定聚合合成途径能优化纤维素合成纤维来满足女性护理所需特性的独特平衡。 当然， 迄今为止商业棉条的改进已经改成了对设计变化和物理过程变化的关注， 例如， 追求 能将棉条膨胀提高多少或多快。
     用于形成月经棉条的一种常规方法包括使用连续纤维人造丝线的膨胀、 卷曲和合 成纤维变形工艺， 将丝线湿交联， 并将丝线扭曲或伸展， 来产生棉条。据说这样的成形方法 可以增加棉条的每克纤维的吸水体积以及湿直径。 已知的该形成方法中的问题包括使用甲 醛作为交联剂 ； 使用人造丝线， 而不是非纺织的材料 ； 以及如下的情况 ： 使用一些 ( 如果有 的话 ) 分析测量， 如分子量以及交联程度和结晶度， 来评价所形成棉条的有效性和安全性。
     还已知的是如果通过化学或物理 ( 例如， 压制 ) 方式提高了纤维的硬度， 吸收剂中 可以保持住更多的液体。提高的硬度， 特别是较高的湿强度， 降低了纤维聚集的趋势， 并因 此维持了较高的纤维间毛细管容积， 吸收的液体存留在该容积中。 在压制吸收剂材料时， 必 须考虑干燥模数和干燥恢复力。 压制装配中达到最大的液体容纳力需要具有高湿模数的纤 维， 外加干燥状态下的低模数和恢复力。 通过这种方法， 可以在最低压制力下实现所需的干 压缩， 而不需要导致永久变形和纤维损伤的过度力。 接触液体时， 纤维从低模数率转变成高
     模数率。通常已知通过测量压缩体积密度下的容积， 湿的交联人造纤维 ( 一种具有所需的 干状态和湿状态特性组合的纤维 ) 提高百分之六十二 (62％ ) 的容积。
     还已知的是交联纤维素纤维产生了毛细管作用并且重新分配液体优于非交联纤 维素纤维的吸收剂产品， 这是由于提高的湿胀量特性引起的。吸收剂产品中潮湿的纤维素 纤维不能进一步获取并分配液体至远离液体吸收的部位， 这可能归因于与液体吸收相关的 纤维胀量的丧失。此外， 交联纤维素纤维与非交联纤维相比通常具有提高的湿膨胀量。提 高的膨胀量是由于交联的原因而给予纤维的硬度、 扭曲和卷曲的结果。 同样地， 通常知道应 当将交联的纤维结合至吸收剂产品中， 以提高它们的膨胀量以及加速液体获取速率。
     认识到合成方案应当综合利用上述的发现， 以提供更好和更安全的合成方法， 用 于平衡人造纤维的性能， 以改进常规的棉条填絮。
     因此， 本发明人已经发现了对交联纤维素纤维形成的改良棉条填絮存在的需求， 特别是对从如下的交联人造纤维形成的棉条填絮存在着需求， 该交联人造纤维满足了预期 的交联以及平衡有序 ( 例如， 结晶度 ) 和无序 ( 例如， 非晶区 ) 间的分子量需求， 以提高棉 条的吸收性。本发明满足了这种需求。
     发明概述
     本发明涉及包括交联纤维素纤维的棉条填絮， 该交联纤维素纤维具有处理过的微 结构， 以提高吸收性。用交联剂处理纤维， 以提供约十 (10) 至约两百 (200) 的交联分子量 和约百分之二十五 (25％ ) 至约百分之七十五 (75％ ) 的结晶度中的至少一个。在一个实 施方案中， 交联剂由双功能交联剂组成。该双功能交联剂可以包括乙二醛或乙二醛衍生的 树脂。在一个实施方案中， 交联剂由多功能交联组成。该多功能交联剂可以包括环脲、 乙二 醛、 多元醇缩合物。
     在一个实施方案中， 以基于待处理的纤维素纤维的总重的约百分之零点零零一 (0.001％ ) 至约百分之二十 (20％ ) 的量加入交联剂， 。在另一个实施方案中， 以基于纤维 素纤维的总重约百分之五 (5％ ) 的量加入交联剂， 。
     附图简述
     结合所提供的附图来考虑以下给出的优选实施方案的详述时， 将更好地理解本发 明的特征和优势。
     图 1 描绘了形成粘性人造丝纤维的常规方法。
     图 2 描绘了根据本发明的一个实施方案， 形成交联纤维素纤维的方法。
     图 3 说明了如本领域已知的， 基础的纤维素化学组成。
     图 4 描绘了纤维素分子中原子的立体化学的三维图， 以示例的羟基 (-OH) 高亮显 示为用于交联和 / 或氢键结合的位点。
     图 5 说明了人造纤维制造中所用的各种等级浆状物的分子量分布。
     图 6 说明了各种等级人造纤维的湿韧性， 其中通常将 5％伸长度下的湿韧性用于 评价常规人造纤维中的湿强度， 并且其中根据本发明制得的人造纤维的湿强度值较高。
     图 7 说明了根据本发明的一个实施方案， 用于制备包装棉条的包装的方法。
     图 8 说明了用于形成本发明的棉条的机械结构。
     优选实施方案的详述
     根据本发明， 从交联的纤维素纤维例如人造纤维形成棉条填絮。在本发明的一个方面中， 调节交联人造纤维的整体分子量以及百分比交联和交联之间的分子量， 以提高交 联人造纤维的吸收性和获得干模数和湿模数的平衡， 该平衡使得能形成性能更好的棉条。
     通过根据本发明形成的棉条填絮提供以下的能力来解决了棉条性能问题， 这些能 力为 ： (a) 比常规棉条吸收更多的粘弹性液体， 如月经 ； (b) 比常规棉条更快地吸收月经 ； (c) 更好地符合阴道的形状和轮廓， 以提高使用舒适性 ； (d) 通过使用过程中快速膨胀来 堵塞液体可以流出阴道腔的所有途径， 以防止过早侧漏 ； (e) 呈现出如食品和药品管理局 (FDA) 这些管理棉条的机构要求的每克 syngyna 吸收剂的高克数 ； (f) 只需要少量的力量从 使用者中取出棉条 ； 和 (g) 在高温和湿度下维持了这些上述特性的稳定性。
     如本文中所述的， 本发明结合和 / 或调整了多个合成特性来提供改良的棉条填 絮。 在本发明的一个实施方案中， 研究了人造纤维合成中所用的基础纤维素原料， 以及用于 形成人造纤维的最常见和公认的方法， 即粘性方法。 如通常所知的， 可以从几乎任何纤维素 来源来生产人造纤维。常规来源， 包括例如， 硬木浆、 软木浆、 细菌纤维素、 柳枝稷、 黄麻、 大 麻、 亚麻、 苎麻等。这些来源中的一些包括大比例的非纤维素成分， 例如， 木质素和半纤维 素， 对用于基于人造纤维的棉条不具有益处。 此外， 这些原材料来源呈现出有损于人造纤维 吸收性特性的明显倾向性和结晶度。因此， 已经发现了来自例如桉树的浆液含有高比例的 纤维素 ( 例如， 约百分之九十八 (98％ ))， 桉树易于在大的种植园中生长 ( 例如， 稀疏并快 速生长 )， 因此， 是考虑了本发明各个方面后用于提供人造纤维的良好原材料来源。 原料来源选定后， 聚焦于合成的途径， 如应用于粘胶性人造纤维形成方法。如图 1 中所示的， 制造粘胶性人造纤维的常规方法 100 包括如下步骤 ： 选择、 浸泡、 压制、 粉碎、 老化、 黄原酸化、 溶解、 熟化、 过滤、 脱气、 纺丝、 拉丝、 洗涤和切割， 以提供短的人造纤维。如 上所述， 在方块 110， 选择了纤维素原料。在方块 120， 浸泡步骤包括在约十八至二十五摄 氏度 (18 至 25 ℃ ) 范围的温度下， 将纤维素原料浸没在例如约百分之十七至百分之二十 (17-20％ ) 氢氧化钠 (NaOH) 的水溶液中， 使纤维素纤维膨胀并将纤维素转变成碱性纤维 素。将碱性纤维素通过方块 130， 该方块中为压制步骤， 在其中将膨胀的碱性纤维素压制至 湿重为其最初原料重量的约二点五至三 (2.5 至 3.0) 倍的重量。通常进行压制来提供优选 的碱与纤维素的比例。 在方块 140， 将压制的碱性纤维素粉碎成细碎的颗粒或 “碎屑” 。 可以 得知， 将压制的碱性纤维素粉碎提高了碱性纤维素的表面积， 因此提高了在之后的粘胶形 成过程中的反应能力。在方块 150， 将切碎的碱性纤维素在受控的时间和温度条件下老化， 以将纤维素聚合物 ( 例如， 使纤维素解聚 ) 分解成所需的聚合水平。通常， 将切碎的碱性纤 维素在约十八至三十摄氏度 (18 至 30℃ ) 下老化约两天或三天 ( 约 48 至 72 小时 )。老化 步骤通常将最初纤维素原料的平均分子量降低两至三倍。 进行老化和所得到的纤维素分子 量降低以提供所需粘度和纤维素浓度的粘胶溶液。 将老化的碱性纤维素通过方块 160， 在其 中进行黄原酸化步骤。在方块 160 中， 将老化的碱性纤维素碎屑加入大桶中， 并引入液体二 硫化碳。 碱性纤维素碎屑与二硫化碳在约二十至三十摄氏度 (20 至 30℃ ) 的受控温度下反 应， 以形成黄原酸纤维素。在方块 170， 在高剪切混合条件下， 将黄原酸纤维素在约十五至 二十摄氏度 (15 至 20℃ ) 下溶解于稀释的苛性钠 ( 例如， 氢氧化钠 (NaOH)) 溶液中， 以形成 通常称为粘胶的粘性溶液。
     粘性溶液从方块 170 通过至方块 180， 在其中使粘胶静置一段时间以 “熟化” 。在 熟化过程中， 发生了两个反应， 即， 黄原酸盐基团的重新分配和脱去。可逆的黄原酸化反应
     使一些黄原酸盐基团还原成纤维素羟基。此外， 使二硫化碳 (CS2) 游离。游离的 CS2 逸出 或与纤维素链的其他部分上的其他羟基反应。这样， 有序的或结晶区域逐渐分解并获得更 完全的溶液。如通常所知的， CS2 的失去降低了纤维素的溶解性并在纤维素形成细丝后促 进其再生。在方块 190， 将粘胶过滤以除去任何未溶解的材料。过滤后， 将粘胶通过至方块 200， 在其中进行脱气步骤 ( 例如， 真空处理 )， 来除去粘胶中包裹的气泡， 以避免可能在人 造纤维细丝中形成的空隙或弱点。
     从方块 200， 将脱气的粘胶通过至方块 210， 在其中进行挤压或纺丝步骤， 形成粘 胶人造纤维细丝。 在方块 210， 将粘胶溶液计量通过喷丝头， 进入含有例如硫酸、 硫酸钠和硫 酸锌的沉降槽中。硫酸酸化 ( 例如， 分解 ) 纤维素黄原酸钠， 硫酸钠给沉降槽提供了高盐含 量， 这在粘胶的快速凝结中是有用的， 而硫酸锌与黄原酸钠置换， 以形成黄原酸锌来交联纤 维素分子。一旦黄原酸纤维素 ( 粘胶溶液 ) 得到中和和酸化， 将发生人造纤维细丝的快速 凝结。在方块 220， 在拉丝步骤中， 将人造纤维细丝拉伸， 而纤维素链是相对可移动的。拉 伸使得纤维素链伸长并且沿纤维轴方向。 随着纤维素链变得更平行， 形成链间氢键， 并产生 用作纺织纤维所需的人造纤维细丝的特性 ( 例如， 光泽、 强度、 柔软度和对染料的亲和性 )。 例如， 黄原酸纤维素的同时拉伸和分解缓慢地再生了所需韧性的纤维素并导致纤维内更大 的结晶度面积。 在方块 230， 通过洗涤除去盐和其他水溶性杂质来纯化再生的人造纤维。 可以使用 几种常规的洗涤技术， 例如， 最初彻底的洗涤， 用硫化钠的稀释溶液处理来除去硫杂质， 漂 白来除去变色 ( 例如， 纤维素纤维的遗传性黄色 ) 并产生均匀的颜色， 和最终的洗涤。在方 块 240， 通过例如转刀等将纯化的人造纤维细丝 ( 通常称为 “落纤” ) 切成所需的纤维长度 ( 通常成为 “短” 纤维 )。然后短的人造纤维即可用于所需的应用中。
     如通常所知的， 上述粘性人造纤维形成方法 100 的步骤可以改变， 以给予人造纤 维不同的特征。 例如， 使用 Asahi 蒸汽爆炸法 (Asahi Chemical Industry Co.Ltd， 大阪， 日 本 ) 制得高模数和高韧性人造纤维。在另一种改进的方法中， 用由氧化铜和氨组成的混合 物将纤维素原料络合， 以提供铜铵人造纤维。在另一种改进的方法中， 通过使用 N- 甲基吗 啉 N- 氧化物 (NMMO) 作为极性溶剂或悬浮剂， 使纤维素原料产生了高韧性人造纤维 ( 例如， Tencel 或 Lyocell 人造纤维 )。再另一个改进的方法中， 通过使用离子性液体， 例如， 1- 丁 基 -3- 甲基咪唑氯或其他溶剂如氨或硫氰酸铵作为溶解剂或悬浮剂， 纤维素原料产生了高 韧性人造纤维。再另一个改进的方法中， 加入发泡剂或空气， 来产生 “空洞” 人造纤维。如 上所述， 各种常规合成途径可用于产生人造纤维。
     即使在用于制备常规人造纤维的标准粘胶加工方法中， 可以引入方法的改变和 / 或添加剂， 以合成具有优选特性的棉条的人造纤维。例如， 加入特定的基于氮和氧的改性 剂， 以改变纤维的定向拉伸量。 此外， 可以引入二甲胺 (DMA)， 以形成二甲基二硫代氨基甲酸 酯 ( 这是使粘胶改性的有效试剂 )。在一个实施方案中， 将 DMA 加入盐 - 酸沉降槽中 ( 在图 1 的步骤 210)， 以产生合适的锌交联水平。
     本发明人已经认识到这些合成途径， 以上参照图 1 所述的粘胶人造纤维形成方 法， 提供了优选的结果， 这部分是根据实际的经济和制造的考虑所产生。然而， 本发明人还 认识到使用 NMMO 和离子性液体作为溶剂提供了优选的环境结果， 因为合成途径通常使用 溶剂循环。此外， 使用 NMMO 和离子性液体的合成途径日益变得更经济， 并且提供了用于交
     联和定制人造纤维微结构 ( 例如， 分子量和结晶度 ) 的方式， 这些微结构是粘胶合成途径不 容易提供的。因此， 本发明人已经认识到可以使用不同的合成途径来实现不同棉条应用的 需求。
     本发明还发现了上述合成途径内的不同特定合成细节 ( 例如， 时间、 温度、 湿度、 压力设定等 ) 提高了产品性能， 并且如本发明人已经发现的， 特别是将桉木浆用作纤维素 原料时。例如， 本发明人已经发现了纤维素原料浆板在苛性钠中浸泡、 干燥、 粉碎和预老化 的时间， 以及温度和湿度设定， 影响了氧化降解的量， 并因此影响了整体的人造纤维平均分 子量。此外， 本发明人已经发现了用于挤压、 拉伸和卷曲细丝的方法， 以及喷丝头的大小和 形状影响了所产生人造纤维的形态、 方向和结晶度。本发明人还发现了使用粘胶法和使用 Y- 型喷丝头生产的人造纤维具有高吸收性。
     图 3-6 说明了纤维素化学组成的特定方面以及通过常规方法制得的人造纤维的 典型特性， 例如， 通过改变图 1 中所示的加工步骤来评价和精炼， 以提供适于棉条产品需求 的上等级别的人造纤维。图 3 和 4 说明了已知的纤维素化学组成。如图 3 和 4 中所示的， 纤维素 260 由重复的 D- 葡萄糖单体组成， D- 葡萄糖是称为 “吡喃糖” 的六元环。通过吡喃 环之一的一个碳和邻近吡喃环上的不同碳之间的单个氧原子 ( 缩醛键 ) 连接吡喃糖环。因 为当醇和半缩醛反应以形成乙缩醛时失去水分子， 因此将纤维素分子中的葡萄糖单体形成 “脱水葡萄糖” 单体。图 3 中所示， 内部脱水葡萄糖单体各自具有三个 (3) 醇基 ( 例如， -OH 基团 )， 而长链分子的末端脱水葡萄糖单体具有四个 (4) 醇基。 缩醛键重要性的一个方面是空间排列。当葡萄糖形成第一个吡喃糖环时， 第一个 环的一个碳上的羟基可以接近来自任一侧的第二个环上的羰基， 形成不同的立体化学。例 如， 在平伏位置具有官能团的一个立体化学中， 纤维素的分子链沿着直线延伸， 使其成为良 好的成纤高聚物。 在轴向位置具有键合的稍有替换的化学组成中， 形成了淀粉分子， 其易于 盘绕， 而不是延伸。
     当分子中具有如此多 -OH 基团时， 将预期纤维素是水溶性的。然而并非如此。由 于这些羟基在纤维素链上的平伏位置， 它们沿着延伸的分子在侧面突出， 如图 4 的 270 所示 的。这种布置使得它们可以容易地用于氢键结合。这些强氢键产生了纤维素的几个关键特 性， 即： 1) 这些键防止固体纤维素被水溶剂渗透， 不仅导致失去了在水中的溶解性， 而且失 去了在几乎所有其他溶剂中的溶解性 ； 2) 这些键导致链在高度有序的结构中 ( 例如， 晶体 样结构 ) 聚合在一起 ； 3) 这些键提供了高强度 ； 4) 氢键还防止纤维素如热塑性塑料那样熔 化。
     但是纤维素不是完全结晶的。通常， 纤维素链通常比结晶区长。因此， 存在有序 ( 即， 结晶区 ) 和无序 ( 即， 非晶区 ) 区域。在有序性较低的区域中， 链更分散并且更容易用 于与其他分子如水的氢键结合。大多数纤维素的结构， 包括人造纤维， 可以吸收大量的水。 因此， 人造纤维不溶于水中， 但容易膨胀。
     鉴于此， 本发明人已经认识到合成使棉条性能为良好级别的人造纤维的关键是需 要纤维素结构的适当 “平衡” 。例如， 人造纤维必须具有足够的无序性来获得水基液体如月 经的良好吸收性和芯吸作用， 同时在人造纤维变湿时保持足够的晶体结构来维持良好的强 度， 并可以在可行的、 经济的制造方法中稳定地形成。 本发明人已经认识到可以遵循各种合 成方针来获得上述平衡。
     如上所述， 为了形成纤维， 首先将标准纤维素的分子量从木浆 ( 图 5) 降至如下水 平， 该水平使通过相对小的喷丝头在技术上和经济上是可行的。如图 5 所示， 典型的木浆聚 合度 (DP) 为约 30 至超过 3000。比较起来， 人造纤维的聚合度仅为 260。如上关于制造粘 胶人造纤维的常规方法 100( 图 1) 所述的， 和如下关于图 2 的改良制造方法所述的， 几个步 骤实现了这种分子量降低。首先， 选择合适的原料 ( 在方块 110， 310)。其次， 因为将木浆在 苛性碱中 “浸泡” ( 在方块 120， 320) 然后压制 ( 在方块 130， 330)， 因此存在一些氧化降解 和碱水解， 以将分子量降至加工可接受的水平。
     可以在人造纤维制造的几个步骤中控制结晶度。 在每个内部脱水葡萄糖环上存在 三个 (3) 可用的羟基， 但是已知以上的讨论， 本发明人认识到难以反应全部 (3n+2) 的这些 基团， 其中 n 是纤维素聚合度。例如， 氢键结合如此强， 以致反应对氢键的破坏很有限。因 此， 在黄原酸化步骤中 ( 方块 160， 360)， 取代度 (DS) 通常仅有约十分之七 (0.7)， 例如， 约 百分之七十 (70％ ) 的羟基进行了反应。 相对容易反应的许多羟基在有序性较低的区域中。 较高程度的黄原酸取代可以破坏晶体区。本发明人已经注意到这可以干扰链间氢键， 并在 随后的步骤中， 降低纤维湿韧性和强度。
     本发明人已经发现了一种改变纤维素微结构的方法， 例如， 就在黄原酸化反应后 添加相对少量的交联剂 ( 至少百分之零点一 (0.1％ ) 或更低 )( 方块 160， 360)， 以提供一 定的涉及未取代 -OH 基团的分子间和分子内交联。该阶段的交联水平应当低， 使得可以发 生随后的溶解 ( 在方块 170， 370)、 熟化 ( 在方块 180， 380) 和过滤 ( 在方块 190， 390) 步骤。
     本发明人已经认识到可以加入交联剂的另一个步骤是纺丝步骤 ( 例如， 方块 210， 410)。例如， Courtaulds North America， Inc.(Mobile， Alabama， USA)(“Courtaulds” ) 研发的一种常规方法在沉降槽中使用了少量的甲醛， 以产生称为 W-63 的纤维， 其具有不平 常的高韧性和模数 ( 例如， 约 7-10g/ 股 )。基于这种技术， Courtaulds 产生了称为 “Tenex” 的纺线。然而， Tenex 纺线存在已知的缺陷。例如， 纤维太脆， 并且存在与从沉降槽回收纤 维相关的问题。因此， 本发明人已经认识到为了实现结晶度、 水吸收、 湿强度和纤维成形性 的平衡作用， 可以将特定的纺线条件和纺线改良剂如以上列出的那些加入制造方法中 ( 在 方块 210， 410)， 以影响结晶度。此外， 在拉丝步骤过程中 ( 在方块 220， 420)， 可以改变拉丝 的速率， 以改变细丝的结晶度。 拉伸的程度给予了该阶段制得的纤维一定的方向性， 因此影 响了的结晶度。
     此外， 可以将后交联剂加入纤维中， 例如， 已经拉出纤维之后 ( 在方块 220， 420) 或 最终的洗涤步骤之前 ( 在方块 230， 430)。本发明人注意到在这些较后阶段 ( 例如， 在方块 420 或 430) 的交联可以帮助产生更强硬、 更坚韧的纤维， 因此产生了用于棉条制造中的更 强硬、 更坚韧的网络。
     发明人还发现了交联剂的选择对于改良的人造纤维材料的形成是非常重要的因 素。例如， 常规的方法优选， 出于成本和效益的考虑通常使用甲醛作为交联剂。此外， 本发 明人注意到从安全性预期看， 在将用于人体中的产品中使用甲醛具有已知的缺陷。 因此， 本 发明人赞成使用柠檬酸作为纤维素交联剂。本发明人已经发现了为了有效地交联纤维素， 应当在纤维素分子中 ( 例如， 分子内交联 ) 或在邻近的纤维素分子中 ( 例如， 分子间交联 ) 结合至少两个羟基。有效的交联通常需要交联剂对于纤维素是双功能的 ( 例如， 1， 3- 二 氯 -2- 丙醇 )， 以用于与两个羟基的反应。作为单一双功能交联剂的替换， 可以使用两种或多种不同分子的混合物来提供有效的双功能和多功能交联。 例如， 在一个实施方案中， 交联 剂可以包括乙二醛以及乙二醛衍生的树脂。在一个实施方案中， 环脲 / 乙二醛 / 多元醇缩 合物 ( 例如， 由 Sequa Chemicals， Inc.， Chester， SC USA 依据命名 SUNREZ 700M 销售的 ) 提供了多功能交联剂。
     交联剂的其他实例是本领域技术人员熟知的。因为锌盐通常用于沉降槽中 ( 在 方块 210， 410)， 因此可以使用涉及硫酸锌以及相似的二价阳离子和合适阴离子的离子交联 剂。其他交联剂将包括， 但不限于， 丁烷四羧酸， 环丁烷四羧酸， 四亚甲基双乙烯脲， 四亚甲 基二异氰酸脲， 聚合多元酸， 如聚甲基丙烯酸， 尿或黑素的甲基化衍生物， 如二羟甲基二羟 基亚乙基脲， 戊二醛， 乙二醇双 -( 无水偏苯三酸酯 ) 树脂合成物， 和水合乙二醇双 -( 无水 偏苯三酸酯 ) 树脂合成物。
     本发明人已经认识到用于棉条应用的特定交联剂的选择取决于各种因素。 除了本 文中讨论的获得结晶度 / 湿强度 / 吸收性 / 纤维成形性 “平衡” ， 所用的化学物质的选择取 决于这样一些其他的因素， 例如 ： 产品健康和安全性、 机构批准、 产品质量 ； 在目标温度下 足够高的反应速率， 不利副反应的倾向、 制造问题、 特定交联剂的原料成本等。
     本发明人已经认识到在纤维素的结晶部分而不是非结晶部分中， 很可能发生至更 高程度的交联。 明显地看到了这种结果， 是由于链堆砌密度更高， 微晶中的聚合物片段更接 近地在一起。因此， 结晶度和交联的相互作用得到了预期。本发明人已经认识到这样的相 互作用影响了关键的聚合物特性， 如棉条性能。 本发明人还发现了除了交联剂的选择外， 所用的交联剂量也是相关的。 例如， 本发 明人发现了所用的交联剂量可能取决于所需的交联程度、 交联反应的效率和所需的交联之 间的分子量， 这些因素将产生从反应获得的提高的湿膨胀和提高的棉条特性。本发明人还 发现了所用的交联剂水平为待处理的纤维素总量的约百分之零点零零一 (0.001％ ) 的至 约百分之二十 (20％ ) 的量。 在一个实施方案中， 交联剂将以纤维素纤维的总重约百分之五 (5％ ) 的含量存在。关于交联反应的效率， 本发明人已经确定了， 与大部分化学反应一样， 对于特定的目标化学反应存在最佳温度。在许多情况中， 交联反应在相同的温度下进行地 相当快， 在该温度下人造纤维通常在参照图 1 的常规方法 100 所列的步骤中得到加工。 在其 他情况中， 理想的是加入催化剂以促进通过自由基方式或通过氧化 - 还原反应的反应。催 化剂的一般实例包括， 例如， 过氧化物、 高氯酸盐、 过硫酸盐和 / 或次磷酸盐。
     在本发明的另一个方面中， 本发明人选择性地将交联反应引入了人造纤维合成方 法中。改良的粘性人造纤维形成方法 300 显示于图 2 中， 并且与上述图 1 的粘性人造纤维 形成方法相似， 其中改良形成方法 300 具有前缀 “3” 和 “4” 参照数字的相似步骤各自对应 于图 1 的常规人造纤维形成方法 100 的前缀 “1” 和 “2” 的步骤。如图 2 中所示， 可以在早 期引入交联反应， 例如， 在粘胶 “熟化” 反应中 ( 例如， 在图 2 的方块 380) 或在将溶剂或浆 剂 ( 例如， NMMO) 引入粉碎的木浆碎片中的过程中 ( 例如， 在图 2 的方块 340)。或者， 可以 在粘性反应之后进行交联， 如， 例如， 在已经很大程度上形成降解的人造纤维纤维素后 ( 例 如， 在图 2 的方块 410) 交联。还可以对产生、 凝结纤维细丝、 完成的纤维落纤、 从完成人造 纤维切割的人造纤维或经过梳毛机梳理过的由人造纤维制成网络使用交联反应。
     此外， 使用湿和干交联反应在本发明的范围之内。 当纤维素是崩解状态时， 进行干 交联， 崩解状态基本上是没水和湿气的 ( 例如， 在图 2 的方块 330 的压制步骤内 )。可以使
     用膨胀或潮湿状态的纤维素进行湿交联。 在一个实施方案中， 在网络形成之前， 对完成的但 膨胀的短纤维进行交联处理 ( 例如， 在图 2 的方块 440 的切割后 )。以这种方式， 未使用过 的交联剂可以分散在合适的溶剂中， 在烤箱或相似的容器中的高温下处理， 例如， 在约一百 摄氏度 (100℃ ) 下持续一 (1) 小时， 以完成交联反应， 并最佳地提高湿膨胀特性。 在网络形 成和棉条形成之前， 用水洗掉交联剂、 交联催化剂 ( 如果有的话 ) 和极性溶剂， 并彻底干燥。
     改变用于加速交联反应的交联催化剂的含量和类型也在本发明的范围之内。除 了以上列出的那些， 本发明人已经发现了优选的纤维素交联催化剂包括， 例如 ： 氯化镁或 硝酸镁 ； 氯化锌、 硝酸锌或氟硼酸锌 ； 乳酸、 酒石酸或盐酸 ； 硫酸铵或磷酸铵 ； 或盐酸胺。 在一个实施方案中， 交联催化剂水平为待处理的纤维素纤维的总重的百分之零点零零一 (0.001％ ) 至约百分之十 (10％ ) 的重量。然而， 应当认识到， 在交联反应中引入交联催化 剂不是必需的步骤。因此， 不使用交联催化剂进行交联反应在本发明的范围之内。
     本发明人已经发现了以上作为交联反应一部分使用的一种或多种成分在用于棉 条产品内时提供了间接的优点。 例如， 如甘油单月桂酸酯、 山梨聚糖单月桂酸酯 ( 吐温 20)、 月桂基硫酸钠、 磺基琥珀酸二辛酯钠、 油酸钾和其他表面活性剂这样的成分提供了抗菌作 用。 这些成分在帮助纤维整理中也是有益的， 因为这些成分具有表面活性特性， 这影响了纤 维表面特性、 相互作用， 并因此影响了月经的吸收。此外， 如这些成分的表面活性剂可以用 于提高纤维素的吸湿性， 并因此促进取代以及交联反应。最终， 这些相同的成分促进了纤 维 - 纤维摩擦力和内聚力， 这最后有助于纤维有效地加工成网络。 如图 2 中所示， 在方块 450， 使用后交联在本发明的范围之内， 通过化学或热液处 理来进一步提高纤维的强度。以下将进一步描述后交联。
     应当认识到上述对人造纤维合成方法的改进提供了多个可以通过产品生产者来 转变和调节的因素或 “杠杆” ， 以获得所需的用于特定棉条应用的人造纤维特性的 “平衡” 。 如上所述， 为了最大化不同类型的棉条性能， 需要不同的人造纤维特性。例如， 额定 “轻” 和 /或 “常规” 吸收性的棉条包括具有较低吸收性、 较低交联密度和较高结晶度的人造纤维。 因此， 本发明人已经发现了通过延长在图 2 的方块 420 进行的拉丝步骤的持续时间， 将纤维 素链拉长， 并形成链间氢键， 来提供人造纤维内更大的结晶度面积， 并因此提供更倾向于轻 和常规吸收性应用定制的人造纤维。额定 “优等” 和/或 “优等加” 吸收性的棉条包括具有 每克 syngyna 吸收性相对更高克数、 相对更高交联密度和更大无定形聚合物部分的人造纤 维。
     如上所述， 在本发明的一个方面中， 本发明人已经发现了通过调节上述的各个因 素， 可以控制人造纤维合成方法内的相互作用， 优化改良的合成方法， 并作为结果， 提供了 用于棉条填絮中的改良人造纤维。 本发明人已经确定了优化的能形成具有多种所需特性的 人造纤维合成方法。 例如， 本发明人已经发现了通过调节一个或多个上述因素， 可以将合成 方法定向来提高棉条吸收能力和芯吸作用速率， 提高纤维物理特性 ( 例如， 聚合微结构， 包 括结晶度、 分子量分布， 和降低未反应杂质和副产物的水平 ) 和纤维表面特性。
     在一个实施方案中， 如本文中所述的， 以新的方式使用常规测试分析和方法， 来测 定本发明改良人造纤维制备方法 300 的关键属性。例如， 为了测定不同条件下处理样品的 结晶度， 将样品放入分析 x- 射线衍射计的室内， 并使用合适水平的 x- 射线能量和强度扫描 足够长的时间， 以获得信号。纤维素的 x- 射线衍射照片显示了结晶部分特征性的常规图
     样， 和无定形材料特征性的扩散晕。除了 x- 射线方法以外， 密度方法、 NMR、 红外吸收和其他 方法也可以用于推断结晶度。
     相似地， 可以根据现有技术的方法来测定吸收性。对于测定吸收性， 存在标准方 法， 例如， INDA 测试方法 IST10.1(5)， “Standard Test Method for Absorbency Time， AbsorbencyCapacity， and Wicking Rate， ” ( 吸收时间、 吸收能力和芯吸作用速率的标准 测试方法 )， Association of the Nonwoven Fabrics Industry， Cary， NC， 1995。对于 棉条， 还存在 FDA- 标准 Syngyna 测试方法 (Federal Register， Volume 54， Number 206， pp.43773-43774)。
     此外， 对于纤维韧性 ( 干或湿强度 )， 存在各种测试方法。 例如， ASTM D 2256-95a， “StandardTest Method for Tensile Properties of Yarns by the Single Strand Method， ” ( 通过单链方法用于丝线拉伸性能的标准测试方法 )， 是一种这样的标准测试方 法。 可以使用例如在 Instron(825University Ave， Norwood， MA， U.S.A. ； www.instron.com) 可获得的仪器来进行这种和相似的测试方法。图 6 显示了对各种人造纤维级别作为韧性对 伸长率的曲线的结果。本发明的纤维呈现出通常高于常规人造纤维的湿强度， 但没有和一 些其他级别一样高， 例如， 对于本发明的人造纤维， 百分之五 (5％ ) 延伸下的湿韧性将是约 零点五克 (0.5)/ 旦尼尔， 如图 6 的 500 所示的。 动态力学分析方法可用于评价呈现出弹性 ( 固体 - 样 ) 和无弹性 ( 液体 - 样 ) 特 性的交联聚合物的机械特性。这样的粘弹性方法通常用于评价聚合物交联的程度。
     此外， 凝胶渗透色谱法 (CPC)、 溶液粘度、 高压液相色谱 (HPLC) 和其他标准分析方 法， 如气相色谱、 简单滴定和溶解性测定可以用于分析本发明的分子特征。 前两个分析方法 可用于测定纤维素分子量 ； 而之后的方法用于测定在本文中所述的各种交联反应过程中自 身存在的未反应小分子物质的浓度。
     本发明人分析了各种示例性纤维来说明本发明的各种特征。 在以下提供的实施例 中， 将处理施用于粘胶人造纤维， 如例如， 由 Kelheim Fibres， Ltd.， Kelheim， 德国依据商标 GALAXY 销售的 Kelheim Multilobal 纤维。将化学和 / 或热液处理施用于粘胶人造纤维。
     粘胶人造纤维的高温湿处理
     用于高温湿处理 ( 热液处理 ) 的程序
     预处理 - 首先在约二十三摄氏度 (23℃ ) 的室温下用蒸馏水将粘胶人造纤维洗涤 三 (3) 次， 以除去任何润滑剂 ( 纤维整理剂 )。 然后通过压制并放入在约六十摄氏度 (60℃ ) 的真空电炉中过夜将纤维干燥。
     高温湿处理 (HTWT)- 在实施方案中， 使用约九十至约一百五十摄氏度 (90 至 150℃ ) 的温度范围。在另一个实施方案中， 使用了约一百至约一百二十四摄氏度 (100 至 124℃ ) 的温度范围用于高温湿处理。每个包括以下步骤。
     1. 在高压锅中， 将约一千毫升 (1000ml) 水浴预热至约一百摄氏度 (100℃ ) 的温 度。
     2. 将二十克 (20g) 粘胶人造纤维浸没在水浴中。然后将高压锅立即密封。监控水 浴温度。当温度达到目标温度时， 启动秒表。
     3. 将纤维样品保持在设定温度水平下， 持续所需的时间。
     4. 然后， 释放高压锅的压力， 取出纤维样品， 然后浸没在约二十三摄氏度 (23℃ )
     下一千毫升 (1000ml) 的蒸馏水水浴中， 持续约五 (5) 分钟。
     5. 此后， 通过将纤维样品压制并放入在约六十摄氏度 (60℃ ) 的真空电炉中过夜 进行干燥。
     注意 ： 需要一些时间加热至所需的目标温度。时间值为约十五至约四十 (15-40) 分钟来加热至目标温度， 这在以下提供的实施例中为约一百零八摄氏度至约一百二十四摄 氏度 (108℃ -124℃ )。
     重复上述程序直至制得用于评价的所需含量的纤维样品。在一个实施方案中， 所 需的纤维样品含量为约一百 (100) 克。
     用于化学交联处理 (CCT) 的程序
     预处理
     首先在约二十三摄氏度 (23℃ ) 的室温下用蒸馏水将粘胶人造纤维洗涤三 (3) 次， 以除去任何纤维整理剂， 即润滑剂。 然后通过压制并放入在约六十摄氏度 (60℃ ) 的真空电 炉中过夜将纤维干燥。将预处理过的人造纤维用于样品制备。
     化学交联处理
     对于粘胶人造纤维的化学交联处理 (CCT) 研究了六个不同的交联化学剂系统。以 下描述了使用每个交联剂系统的 CCT 程序。
     多聚羧酸
     将多聚羧酸， 如例如， 1， 2， 3， 4- 丁烷四羧酸和柠檬酸用作交联剂， 在催化剂的存在 下与纤维素羟基发生酯化反应。
     A.1， 2， 3， 4- 丁烷四羧酸
     交联系统
     交联剂 ： 1， 2， 3， 4- 丁烷四羧酸 (BTCA)
     催化剂 ： 次磷酸钠单水合物 NaH2PO2·H2O
     B. 柠檬酸
     交联系统
     交联剂 ： 柠檬酸 (CA)
     催化剂 ： 次磷酸钠单水合物 NaH2PO2·H2O
     用于小试验的程序
     1. 在室温下， 将十一克 (11g) 人造纤维浸入约二百二十毫升 (220ml) 含有 1， 2， 3， 4- 丁烷四羧酸或柠檬酸 ( 约百分之一至五重量 (1 至 5wt％ )， 基于人造纤维的重量 ) 和约 百分之一至五重量 (1 至 5wt％ ) 的次磷酸钠的水溶液中， 持续约十分钟 (10min)。
     2. 在约十分钟后 (10min)， 将纤维压制以除去大部分液体， 然后在真空电炉中约 五十至六十摄氏度 (50-60℃ ) 下干燥， 至含有所需液体含量的水平， 例如， 约百分之二十五 重量 (25wt％ ) 或约百分之五十重量 (50wt％ )， 基于干纤维重量。
     3. 然后， 将纤维在约一百六十五至约一百七十摄氏度 (165 至 170℃ ) 下固化， 持 续约两分钟 (2min)。
     4. 用蒸馏水将固化的纤维洗涤三 (3) 次， 以除去未反应的交联剂和催化剂。在每 次洗涤， 在约两百二十毫升 (220ml) 的蒸馏水中将固化的纤维洗涤约五分钟 (5min)。一旦 洗涤后， 将纤维在约六十摄氏度 (60℃ ) 温度的真空电炉中完全干燥。二甲基二羟基亚乙基脲
     交联系统
     交联剂 ： 改良的无甲醛试剂 - 二甲基二羟基亚乙基脲 (DMDHEU)
     催化剂 ： MgCl2
     用于小试验的程序
     1. 在室温下， 将约十一克 (11g) 人造纤维浸没在约两百二十毫升 (220ml) 含有 DMDHEU( 百分之一至五重量 (1 至 5wt％ )， 基于人造纤维的重量 ) 和百分之一至五重量 (1 至 5wt％ )MgCl2 的水溶液中， 持续约十分钟 (10min)。
     2. 在约十分钟 (10min) 后， 将纤维压制以除去大部分液体， 然后在约五十至六十 摄氏度 (50-60 ℃ ) 温度的真空电炉中干燥， 至含有所需液体量的水平， 例如， 约百分之 二十五或五十重量 (25 或 50wt％ )， 基于干纤维重量。
     3. 然后， 将纤维在约一百六十五至约一百七十摄氏度 (165-170℃ ) 下固化， 持续 约两分钟 (2min)。
     4. 用蒸馏水将固化的纤维洗涤三 (3) 次， 以除去未反应的交联剂和催化剂。每次 洗涤， 在约两百二十毫升 (220ml) 的蒸馏水中将固化的纤维洗涤约五分钟 (5min)。一旦洗 涤后， 将纤维在约六十摄氏度 (60℃ ) 的真空电炉中完全干燥。
     2， 4- 二氯 -6- 羟基 -1， 3， 5- 三嗪
     交联系统
     交联剂 ： 2， 4- 二氯 -6- 羟基 -1， 3， 5- 三嗪 (DCH- 三嗪 )
     催化剂 ： NaHCO3( 用于 pH 调节 )
     作为最初的步骤， 通过将氰尿酰氯与 NaOH 在低温下反应来制备水溶性 DCH- 三嗪 钠盐。
     用于小试验的程序
     在室温下， 将约十一克 (11g) 人造纤维浸没在约两百二十毫升 (220ml) 含有 DCH- 三嗪钠盐 ( 百分之一至五重量 (1 至 5wt％ )， 基于人造纤维的重量 ) 和百分之一至五 重量 (1 至 5wt％ )NaHCO3 的水溶液中， 持续约十分钟 (10min)。
     在约十分钟 (10min) 后， 将纤维压制以除去大部分液体， 然后在约五十至六十摄 氏度 (50-60℃ ) 温度的真空电炉中干燥， 至含有所需液体量的水平， 例如， 约百分之二十五 或五十重量 (25 或 50wt％ )， 基于干纤维重量。
     然后， 将纤维在约一百六十五至约一百五十至约一百六十摄氏度 (150 至 160℃ ) 下固化， 持续约两分钟 (2min)。
     用约两百二十毫升 (220ml) 的百分之二重量 (2wt％ ) 醋酸将固化的纤维中和。
     用蒸馏水将固化的纤维洗涤三 (3) 次， 以除去未反应的交联剂和催化剂。每次洗 涤， 在约两百二十毫升 (220ml) 的蒸馏水中将固化的纤维洗涤约五分钟 (5min)。一旦洗涤 后， 将纤维在约六十摄氏度 (60℃ ) 温度的真空电炉中完全干燥。
     乙二醛 / 乙二醛衍生物树脂
     交联系统
     交联剂 ： 乙二醛和乙二醛衍生物树脂
     催化剂 ： MgCl2乙二醛树脂制备
     通过将乙二醛、 环脲和多元醇反应来制备环脲 / 乙二醛 / 多元醇缩合物 ( 乙二醛 树脂 )。详细的程序如下所述。
     向约一升的烧瓶中， 加入六十 (60) 份 (1.0 摩尔 ) 脲、 七十五 (75) 份水、 七十五 (75) 份 1， 4- 二恶烷、 六十 (60) 份 (1.0 摩尔 ) 含水甲醛和七十二 (72) 份 (1.0 摩尔 ) 异丁 醛。将反应混合物搅拌并在约五十摄氏度 (50℃ ) 下加热约两 (2) 小时。
     加入催化量的酸后， 在其回流温度下将反应混合物加热约六 (6) 小时。产品是含 有 4- 羟基 -5， 5- 二甲基四羟基嘧啶 -2- 酮的澄清溶液。本发明人通过 IR 光谱学证实了这 点， 鉴定 3300cm-1 下的峰是 NH 或 OH 部分， 1660cm-1 的为 C ＝ O， 1075cm-1 的为 C-O。
     在约七十摄氏度 (70℃ ) 的温度下， 用一百五十 (150) 份 (1.08 摩尔 ) 百分之四十 (40％ ) 乙二醛和三十二 (32) 份 (0.4 摩尔 ) 丙二醇加热上述产物约四 (4) 小时， 以形成环 脲 / 乙二醛 / 多元醇缩合物 ( 乙二醛树脂 )。
     用于小试验的程序
     1. 在室温下， 将约十一克 (11g) 人造纤维浸没在约两百二十毫升 (220ml) 含有乙 二醛 ( 百分之一至五重量 (1 至 5wt％ )， 基于人造纤维的重量 ) 和 ( 百分之一至五重量 (1 至 5wt％ )， 基于人造纤维的重量 ) 乙二醛树脂和百分之一至五重量 (1 至 5wt％ ) 的 MgCl2 水溶液中， 持续约十分钟 (10min)。
     2. 在约十分钟 (10min) 后， 将纤维压制以除去大部分液体， 然后在约五十至六十 摄氏度 (50-60 ℃ ) 温度的真空电炉中干燥， 至含有所需液体量的水平， 例如， 约百分之 二十五或五十重量 (25 或 50wt％ )， 基于干纤维重量。
     3. 然后， 将纤维在约一百六十摄氏度 (160℃ ) 下固化， 持续约两分钟 (2min)。
     4. 用蒸馏水将固化的纤维洗涤三 (3) 次， 以除去未反应的交联剂和催化剂。每次 洗涤， 在约两百二十毫升 (220ml) 的蒸馏水中将固化的纤维洗涤约五分钟 (5min)。一旦洗 涤后， 然后将纤维在约六十摄氏度 (60℃ ) 温度的真空电炉中完全干燥。
     乙二醇 - 二缩水甘油醚 (EDGE)
     交联系统
     交联剂 ： 乙二醇 - 二缩水甘油醚 (EDGE)
     催化剂 ： NaOH
     1. 在约四十摄氏度 (40℃ ) 下， 将约十一克 (11g) 人造纤维浸没在约两百二十毫 升 (220ml) 含有 EDGE( 百分之一至七重量 (1 至 7wt％ )， 基于人造纤维的重量 ) 和百分之 一至二重量 (1 至 2wt％ )NaOH 的水溶液中， 持续约四至六 (4-6hrs)。
     2. 用蒸馏水将处理过的纤维洗涤三 (3) 次， 以除去未反应的交联剂和催化剂。每 次洗涤后， 在约两百二十毫升 (220ml) 的蒸馏水中将固化的纤维洗涤约五分钟 (5min)。一 旦洗涤后， 将纤维在约六十摄氏度 (60℃ ) 温度的真空电炉中完全干燥。
     在以上所述的所有 CCT 制备中， 重复程序以获得足够的用于评价的处理过的纤 维， 通常这为约一百 (100) 克。
     用于评价交联人造纤维的程序
     通常相对于合适的对照 ( 通常为未处理的 Kelheim Galaxy 纤维 ) 来检查已经通 过各种处理通过化学或热液交联的 Multilobal 纤维 (Kelheim 纤维 )。本发明人使用 “装袋填絮” 测试方法， 使用特殊的无纺袋， 评价了纤维。以下描述了制备这些无纺袋的程序。
     对于每个实施例， 对于每个 “单元” ， 例如， 每个等份的热液或化学交联的人造纤维 或纤维的对照样品， 通常通过以下所述的方法制得约二十五 (25) 个装袋的棉条。
     用于制备装袋棉条的程序
     1. 获得足够数量的袋子来封装松散的人造纤维。
     2. 获得足够数量的商业棉条， 例如， GENTLE GLIDE 超白施用器 ( 圆筒和柱塞 ) 以 及充足供应的标准线 (gentle glide 是 Playtex Products， Inc.， Shelton， CT， USA 的注册 商标 )。此外， 将待测试的纤维样品收集在一起。
     3. 收集一批标准 multiobal 纤维作为对照样品。
     4. 用以上的袋子和纤维， 通常几个 “单元” 同时进行， 每个单元大约有二十五加 (25+) 个棉条。命令操作者使用橡胶手套来操作纤维。
     对于每个单元 ：
     5. 将至少二十五加 (25+) 等份的 2.7+/-0.1 克的选定 ( 吸收性 ) 纤维变型称重 至容器中， 例如， 铝松饼罐。例如， 在一个系列中， 称重每单元二十五加 (25+) 的重量至八个 (8) 不同单元的等份 (“绒毛球” )， 使得总共约两百个 (200) 估量。 6. 对于这些等份中的每一个， 设立 Hauni HP 模拟器， 用于形成优等的棉条。以下 提供了使用该模拟器从无纺网络形成的标准操作。 这些说明提供了机器安装和一般操作顺 序的一个实例。以下的步骤 7-19 是用于从纤维形成装袋的棉条。
     7. 使用预先称出的毛绒球， 通过将少量的毛绒球推入 HP 模拟器的转移口， 直至整 个毛绒球在转移口中来形成毛绒球， 其直径约为 0.527 英寸。
     8. 然后将毛绒球转移至热炉管中， 在约二百六十华氏度 (260° F， 127℃ ) 下预热。 炉管直径为约 0.495 英寸。
     9. 按照本领域通常所知的， 将热炉管在 Domer 上压制。然后重新放置填絮。加 热过的 “圆顶” 固定装置回转， 使得固定装置的平轴状后端实际上压在炉管中的填絮上。 气缸末端的推动器上具有两个隔板 ： 一个约半英寸 (0.5in.)， 另一个约十六分之三英寸 (0.187in)。
     10. 然后将炉管中温热的棉絮放入约五百二十五华氏度 (525° F， 274℃ ) 的输送 炉中， 速度为约三十六点五 (36.5) 英寸 / 分钟。输送炉通常是本领域已知的。
     11. 然后将热炉管放回 Hauni HP 模拟器。
     12. 放置具有约二至约二又四分之一英寸 (2-2.5in.) 长的合适的无纺袋， 把里面 翻到外面， 套在 “颠倒” 的冷炉管的末端 ( 直径 0.531” )。因为没有预热过， 这第二个冷炉 管是 “冷” 的。将冷炉管放在 HP 模拟器的中转台上。
     13. 从热炉管中取出填絮， 并将炉管放回温热炉中， 温热炉维持在约二百六十华氏 度 (260° F， 127℃ ) 的温度。
     14. 然后将热成型的填絮放入转移口中。然后通过袋子转移至冷炉管中。这将把 袋子和填絮推入冷炉管中。
     15. 将装袋的填絮从冷炉管中转移至穿线链中， 袋子的开口端在链节的 “架线” 端。
     16. 然后线将穿过填絮的底部。
     17. 然后将袋子过多的开口部分折到中间。
     18. 将平的袋子端折至填絮末端。然后系结， 以确保把填絮串起来。
     19. 然后使用气缸压力， 将成型的、 串起来的填絮转移至 super GENTLE GLIDE white 施放器中。
     20. 重复步骤 5-19 足够的次数， 以制得二十五加 (25+) 个棉条， 用于目标单元。 然 后， 将棉条放入大的聚乙烯袋中， 用于每个单元。然后用特别的单元号将每个袋子做上标 记， 包括用于特性单元的所用纤维处理的简短描述 ( 如果有的话 )。
     进行两个测试来证明本发明的各个方面， 标准 Syngyna 测试用于吸收性和水分测 试。以下提供了用于 Syngyna 测试的程序。使用 Mettler-Toledo Halogen 分析仪， 型号 No.MR-73， 进行水分测试， 例如， 干燥时的水分损耗。 对于每个样品， 通常进行三至五个重复 的水分分析。
     以上所述的装袋填絮形成测试中所用的袋子的制备
     以下的描述列出了制备用于评价少量不同纤维的无纺袋的示例性方法。 使用四种 不同的无纺材料来制备本文所述实验中的袋子。尽管， 本发明人没有观察到由于使用不同 类型的袋子获得的结果有任何差异。
     用于本文所述许多实施例中的无纺材料是 “cover stock” 型无纺材料， 在下表中 命名为 “PGI-1” ， 其是由 PGI(Chicopee， AR) 作为 BiCo#4139 销售的 0.5oz./sq.yd. 材料。 使用了在略低的基础重量下制备的 PGI 无纺网络的变型， 在下表中标记为 “PGI-2” ， 其是 0.4oz./ 平方码材料。此外， 一些标记为 “BDK” 的无纺袋从购自 BDK Nonwovens(NC， USA) 的 型号 1014， R-73763 的材料制得。最后， 一些袋子使用纺粘聚乙烯 / 聚酯热密封无纺混合物 制得， 在下表中标记为 “HDK” ， 16gsm， 获自 HDK Industries， Inc.(Rogersville， TN USA)。
     切割 ：
     1. 应当将 coverstock 切割成合适的大小。应当使用自动化切割机， 如， 例如， TM Sur-Size 切割机， 型号 #SS-6/JS/SP， 获自 Azco Corp.， NJ， 将合适的 coverstock 无纺样品 ( 以上所述的三种中的一种 ) 进行切割。如本文中所述， 在一个实施方案中， cover stock 的优选大小为约五英寸乘以约三又四分之三英寸 (5.0” ×3.75” ) 无纺片。
     袋子制备 ：
     2. 设立专门的固定装置用于将袋子密封。 将密封固定装置设定在两百九十六华氏 度 (296° F， 147℃ )， 停留时间为约 5.1 秒。空气和真空线应当放入正确位置， 并且目标温 度达到 +/- 两华氏度 (2° F， 1℃ )。然后如下所述将 cover stock 围绕加热过的水平真空 心轴进行包装。
     3. 利用轮轴环将水平的真空心轴人工旋转， 直至一组双排真空孔位于预定的位 置， 如， 例如， 在 “上死点” ( 例如， 在 12 点钟的位置 )。
     4. 将预先切割的 cover stock 600 片放在真空心轴 610 上， 如图 7 中所示。
     5. 将 cover stock 600 围绕真空心轴进行人工包装， 直至拖尾切割边缘重叠于开 始边缘有约四分之一英寸 (0.25in)。
     6. 握住轮轴环 620， 将真空心轴 610 顺时针旋转朝向熔接棒约九十度 (90° ) 直至 其卡入正确的位置。重叠的接缝现在将面对熔接棒。
     7. 用手使真空心轴 610 离开位置， 按压控制面板上的 “开始” 按钮， 以开动熔接棒。
     8. 在约 5.1 秒后， 熔接棒缩回， 并且通过将其从真空心轴滑出， 来取出密封的圆柱形 coverstock 管。
     9. 取出 cover stock 圆柱形管后， 观察密封的重叠接缝， 使其确保已经形成了统 一的结合 / 密封。
     10. 使用这种专门的固定装置， 从步骤 1 切割的 cover stock 片制得足够数量的这 样的袋子。
     11. 使用以上程序中形成的袋子用于装袋的填絮。
     使用 HP 模拟器制备棉条的标准程序
     1. 基于测试请求中列出的填絮类型安装以下单独的局部零件部分 ( 参见以上的 说明 )。局部零件部分包括， 例如， 槽纹锤 710( 按照需要增加垫片 )， 固体锤 ( 按照需要增 加垫片 )， 成型口 730， 成型链 740， 输出喷嘴 750， 炉管 760 和穿线链 770。图 8 说明了使用 HP 模拟器 700 的这些局部零件部分的详细设立。更特别地， 图 8 说明了通过以上所示程序 形成折叠棉条中所用的管线布置。在模拟器 700 中， 使用槽纹锤 710 将交叉垫填絮锤入成 型链 740 中。然后， 将其喷射至用于穿线的穿线管 770 之前， 固体锤 720 将折叠的填絮传送 至加热的炉管 760 中。应当认识到根据特定的棉条需要怎样的大小和怎样的吸收范围来选 择各种锤和管道的合适大小。在一个实施方案中， 使用了 0.25” 槽纹锤 ( 具有 3mm 垫片 )， 0.374” 固体锤 720( 无垫片 )， 0.618” 成型口 730， 0.621” 成型链 740， 0.527” 输出喷嘴 750， 0.495” 炉管 760， 和 0.539” 穿线链 770 来制备本发明中所述的棉条。
     2. 首先， 通过使用， 例如， Rando 织网机 (Rando Machines， NY) 制得无纺网。使用 针刺机器来形成合适的无纺网并将其结合在一起。进行切割和缠绕来形成网络筒。网全部 在织网机中制得， 通过调节 Rando 机器中的空气 - 比 - 纤维的比例， 以获得所需的网密度。 通常， 例如， 网密度为约 300gsm。然后， 使用自动化切割机， 如以上的袋子制备说明的步骤 1 中所述的， 将网片切成合适的大小。例如， 通常切成两英寸乘以四英寸 (2in×4in)。
     3. 一旦切好网片， 将交叉垫接头处 (2 个网片或衬垫 ) 放在模拟器的工作平台上。 衬垫应当彼此相等地居中， 以形成对称的交叉样式。
     4. 将接头处在模拟器 700 右侧的槽纹锤 710 下居中。
     5. 确保成型链 740 位于相对机械止塞的右侧。成型链 740 应当位于成型口 730 下。
     6. 同时将每个手的一个手指放在左边和右边的 “压力操纵开关” 。在整个循环过 程中持续控制这些开关。机器将启动， 并且两个开关一施加压力锤就下降。
     7. 在循环结束时将两只手从压力开关移开。 这是槽纹锤 710 回到完全开始位置的 点。
     8. 使用已经插入成型链 740 的填絮， 并停止机器， 操作者应当将成型链 740 回转 至左侧， 直至对着左侧机械止塞。成型链 740 现在必须直接位于输出喷嘴 750 上和固体锤 720 下。
     9. 将合适大小的 “预热” 炉管 760 直接置于输出喷嘴 750 的口下。安装弹性炉管 定位臂。在填絮插入循环过程中， 加热的炉管 760 应当完全插入否则机器将严重堵塞。
     10. 再一次， 同时将每个手的一个手指放在左边和右边的 “压力操纵开关” 。在整 个循环过程中持续控制这些开关。机器将启动， 并且两个开关一施加压力锤就下降。
     11. 在循环结束时将两只手从压力开关移开， 这是固体锤 720 回到完全开始位置的点。
     12. 松开炉管定位臂。 13. 使用手套， 移开炉管 760。在该点， 炉管 760 内部现在已经形成了 “未愈合的”填絮。 14. 任选， 使用专用的锥形 / 隆起工具使填絮成型， 并使其逐渐变细， 来减小填絮 插入端的直径。通过空气起动具有特殊形状的模制末端的真空心轴来进行这一过程。
     15. 将内部带有填絮的炉管 760 放于固化炉输送带上。
     16. 然后将填絮从炉管 760 喷出， 进入合适大小的穿线链管 770。使用钩针， 将线 连接填絮， 然后系个结， 以稳固线连接在填絮上， 取出针。然后将填絮从穿线链管 770 中取 出。使用气动锤加入合适大小的棉条施放器中。
     17. 最后， 将施放器瓣加热以封锁施放器桶 ( 施放器的顶部 )。
     18. 对于每个待制备的棉条重复步骤 2 至 17。
     Syngyna 测试方法 ( 吸收能力 )
     根据 Federal Register Part 801， 801.43 中列出的标准 FDA Syngyna 能力进行 测试。
     用橡皮筋将具有 17-30MPa 抗张强度的未润滑保险套连接玻璃室的大端， 并使用 光滑的完整的棒推至小端。拉着保险套直至除去全部松弛部分。切去保险套的尖端， 并将 保险套的剩余端拉伸套在管的末端并用橡皮筋保护。 将预称重的棉条 ( 至最接近 0.01 克 ) 置于保险套膜内， 使得棉条的重心在室的中心。将输液针 (14 规格 ) 插入通过由保险套尖 端形成的隔膜， 直至其接触棉条的末端。 用从温控水浴泵出的水填满外室， 以维持二十七摄 氏度 (27℃ ) 加或减一 (1) 摄氏度的平均温度。水返回至水浴。
     然后将 Syngyna 流体 (10 克氯化钠， 0.5 克 Certified Reagent Acid Fuchsin， 用 蒸馏水稀释至 1,000 毫升 ) 以约五十 (50) 毫升 / 小时的速率泵过输液针。当棉条饱和并 且第一滴流体流出装置时， 测试终止。 如果在棉条饱和之前在保险套折叠中检测到流体， 中 止测试。然后将水排出并取出棉条， 立即称重至最接近 0.01 克。通过从湿的最终重量中减 去其干重来测定棉条的吸收能力。在十个 (10) 个测试后或在测试中使用保险套那天结束 时 ( 根据哪个在先 )， 更换保险套。
     结果
     以下的表 1 提供了进行来说明本发明各个方面的实施例列表。实施例包括人造纤 维 ( 特别是 multilobal 人造纤维 ) 的后交联。
     如所看到的， 运行了几种对照样品用于比较目的， 对照样品使用标准的， 例如， 未 处理的、 未交联的纤维。因为使用了各种无纺袋， 所以对照样品也包括在内。几种实施例显 示使用各种条件对纤维进行了热液处理。对于这些实施例， 提供了详述， 以及短名， 在随后 的数据表中用于参考。上面已经列出了热液和化学交联方案。表中列出的各种处理对应于 以上列出的特定方案。
     表 1. 实施例的描述。( 用 Care 比较实施例标记的那些 )。
     表 2 提供了 Syngyna 吸收性 ( 绝对的和克 / 克 ) 的结果以及以上表 1 中所列实施 例的水分值的结果。如所示的， 吸收性结果略低于对优等棉条预期的。这是用于形成这些 棉条的装袋棉条方法的结果。 应当注意到对于各种处理的吸收性和水分的差异与这些测量 的基于标准误差的预期相比相差很多。例如， 对于 Syngyna 吸收性平均值的结果从表 2 中 最小的 5.61 克至最大的 9.56 克， 虽然估算的标准误差为约 0.16 克。
     表 2. 表 1 中所列实施例的关键的 Syngyna 和水分结果
     Table 2.Key Syngyna and Moisture Results for the Examples Listed in Table 1
     表 3 重复了表 2 的一些关键数据， 并提供了一些具有前景的交联处理的结果统计学分析。 总之， 实验室测试说明了已经在一百十六摄氏度 (116 ℃ ) 的高压锅中热处理约 四十五 (45) 分钟的 multilobal 纤维 ( 实施例 E3-E8) 的平均吸收性结果整体吸收性比可比 较的对照纤维样品 (C1-C6) 高约百分之十六 (16％ )， 以克 / 克基础为百分之十 (10％ )。 吸 收性结果可能受到差异较大的水分含量以及微小的形成和装袋差异的影响。然而， 本发明 人已经注意到如在此所报道的， 水分含量的差异为百分之八至百分之十一 (8％至 11％ )， 不足以说明百分之十六 (16％ ) 的吸收性提高。 实施例 E3 代表了本文中公开的本发明概念
     的良好示例。
     应当注意到表 2 和 3 说明了百分之一 (1％ ) 柠檬酸 / 百分之一 (1％ ) 次磷酸钠 交联处理结果 ( 例如， 实施例 E10-E13) 相对于对照结果看起来也是可接受的。这些样品甚 至比热液处理的那些还干燥， 仍然明显存在相当大的 ( 例如， 百分之十四 (14％ )) 吸收性提 高。
     百分之三 (3％ ) 乙二醛 / 百分之三 (3％ ) 乙二醛树脂 / 百分之三 (3％ ) 氯化镁 处理结果 ( 例如， 实施例 E15-E17) 也呈现出相对于对照结果的高 Syngyna 吸收性。对于这 种处理， 结果为整体高约百分之十三 (13％ )。所有其他处理呈现出与对照纤维样品粗略相 当或统计学接近相等的吸收性值。当然， 本发明人预期交联条件或水平的轻微调节可以影 响这些结果。
     表 3. 来自表 2 的关键比较 ： 对照 vs. 热液处理
     尽管在优选实施方案的内容中得到了描述， 但应当认识到本领域技术人员可以对 这些讲授进行各种改变。因此， 本领域技术人员将理解可以在其中进行形式和详细内容的 改变， 而没有脱离本发明的范围和精神。