Лигноцеллюлозные материалы и продукция, изготовленная из них

Лигноцеллюлозные материалы и продукция, изготовленная из них

Иллюстрации

Показать все

Реферат

РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Настоящая заявка притязает на приоритет патентной заявки США с серийным номером 60/676828, поданной 2 мая 2005 года, и патентной заявки США с серийным номером 60/760073, поданной 19 января 2006 г.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Целлюлозные массы используются в различных абсорбирующих изделиях для личной гигиены или медицинского ухода, например в подгузниках или изделиях, используемых при недержании. Одной серьезной проблемой таких типов применения является запах, создаваемый жидкостями тела. В случае подгузников главной проблемой является запах аммиака от мочи. В других случаях неприятные запахи могут быть вызваны другими азотсодержащими или серосодержащими веществами.

Из опубликованных источников следует, что для поглощения запахов используются разнообразные добавки. Смотрите, например, патенты США №6765042 и 6852904 и патентную заявку США №00268281 А1.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В одном аспекте настоящее изобретение относится к способу, включающему обработку лигноцеллюлозного материала, предпочтительно в форме волокон или частиц и более предпочтительно из лиственной древесины, хвойной древесины или их сочетания, в присутствии катализатора из переходного металла с окислителем, выбираемым из группы, состоящей из перекиси водорода, гипохлорита, диоксида хлора, хлорноватистой кислоты и любого их сочетания, для получения обработанного лигноцеллюлозного материала, имеющего вязкость, равную или больше приблизительно 17 сП, и предпочтительно имеющего восстанавливающие функциональные группы, выбираемые из группы, состоящей из альдегидных функциональных групп и функциональных групп альдегидного типа, таких как гемиацетали, которые преобладают в положении С1. Используемый здесь термин "лигноцеллюлозный материал" означает органический полимерный или олигомерный материал, имеющий замещенные или незамещенные углеводные (такой как глюкоза, манноза, ксилоза, арабиноза, галактоза и т.п.) фрагменты, как, например, целлюлоза, гемицеллюлоза и полисахариды. Используемый здесь термин "преобладают" означает больше 50% от совокупной массы восстанавливающих функциональных групп. В лучших вариантах осуществления изобретения обработанный лигноцеллюлозный материал предпочтительно имеет медное число больше приблизительно 0,5 и/или карбоксильное число больше приблизительно 3,5 мэкв/100 г.

В еще одном аспекте настоящее изобретение относится к обработанному лигноцеллюлозному материалу, имеющему вязкость, равную или меньше приблизительно 17 сП. Материал предпочтительно имеет восстанавливающие концевые группы, выбираемые из группы, состоящей из альдегидных функциональных групп и функциональных групп альдегидного типа, таких как гемиацетали, которые преобладают в положении С1, т.е., по меньшей мере, приблизительно 50% от совокупного количества альдегидных функциональных групп и функциональных групп альдегидного типа, содержащихся в обработанном лигноцеллюлозном материале. Количество альдегидных функциональных групп и функциональных групп альдегидного типа в положении С1 предпочтительно больше приблизительно 75%, более предпочтительно равно или больше приблизительно 80% и наиболее предпочтительно равно или больше приблизительно 90% от совокупного количества альдегидных функциональных групп и функциональных групп альдегидного типа, содержащихся в обработанном лигноцеллюлозном материале. В наилучшем варианте осуществления изобретения количество альдегидных функциональных групп и функциональных групп альдегидного типа в положении С1 равно приблизительно 95%. В лучших вариантах осуществления изобретения обработанный лигноцеллюлозный материал предпочтительно имеет медное число больше приблизительно 4 и/или карбоксильное число больше приблизительно 4,5 мэкв/100 г.

Обработанный лигноцеллюлозный материал настоящего изобретения имеет одно или больше благоприятных свойств. Например, материал может иметь свойства, препятствующие появлению запахов. Хотя мы не хотим быть связаны любой теорией, мы полагаем, что некоторые материалы противодействуют запахам путем образования комплексов с пахучими веществами, как, например, с аммиаком из мочи, и/или препятствуя росту бактерий, которые преобразуют мочу в аммиак. Характеристики противодействия запахам этих лигноцеллюлозных материалов, особенно целлюлозной массы, делают их особенно подходящими для использования в конструкции абсорбирующих предметов личной гигиены, таких как подгузники, предметы женской гигиены, изделия, применяемые взрослыми людьми при недержании, и т.п. с САЧ или без них. Некоторые варианты осуществления обработанного лигноцеллюлозного материала настоящего изобретения имеют хорошие свойства прочности во влажном состоянии и/или осушения. Некоторые другие варианты осуществления настоящего изобретения, в которых лигноцеллюлозным материалом является целлюлозная масса, неожиданно сохраняют большинство механических свойств бумаги по сравнению с необработанной целлюлозной массой, возможно за исключением прочности на разрыв.

В еще одном аспекте настоящее изобретение относится к предмету личной гигиены, впитывающему влагу, причем такое изделие содержит:

по меньшей мере один проницаемый для жидкости верхний листовой слой и по меньшей мере один непроницаемый для жидкости нижний листовой слой; и

абсорбирующий материал подслоя, расположенный между верхним листовым слоем и нижним листовым слоем, причем материал подслоя содержит обработанный лигноцеллюлозный материал настоящего изобретения.

В еще одном аспекте настоящее изобретение относится к способу изготовления абсорбирующего композитного материала, подходящего для использования в предметах личной гигиены, который содержит:

получение сухого измельченного обработанного гемицеллюлозного материала настоящего изобретения, образующего абсорбирующий подслой, состоящий из рыхлой древесной целлюлозы, обработанной в массе;

получение по меньшей мере одного верхнего листового слоя, проницаемого для жидкости, и по меньшей мере одного заднего листового слоя, практически непроницаемого для жидкости; и

размещение материала подслоя между верхним листовым слоем и нижним листовым слоем.

В еще одном аспекте настоящее изобретение относится к способу изготовления бумаги или картона, содержащему этапы:

(a) получения водной массы для изготовления бумаги, содержащей целлюлозу с вязкостью, равной или меньше приблизительно 17 сП, и имеющей восстанавливающие конечные группы, выбираемые из группы, состоящей из альдегидных функциональных групп и функциональных групп альдегидного типа в положениях С6 и С1, но преобладающих в положении С1;

(b) нанесения упомянутой композиции на формовочную сетку бумагоделательной машины для получения мокрого бумажного полотна; и

(c) сушки упомянутого мокрого полотна бумаги или картона для получения сухой бумаги или картона.

В еще одном аспекте настоящее изобретение относится к волокнистой массе для изготовления бумаги или картона, содержащей целлюлозу и имеющей вязкость, равную или меньше приблизительно 17 сП, и имеющей восстанавливающие конечные группы, выбираемые из группы, состоящей из альдегидных функциональных групп и функциональных групп альдегидного типа в положениях С6 и С1, но преобладающих в положении С1.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В одном аспекте настоящее изобретение относится к способу, включающему обработку лигноцеллюлозного материала, предпочтительно в форме волокон или частиц и более предпочтительно из лиственной древесины, хвойной древесины или их сочетания, в присутствии катализатора из переходного металла с окислителем, выбираемым из группы, состоящей из перекиси водорода, гипохлорита, диоксида хлора, хлорноватистой кислоты и любого их сочетания.

Лигноцеллюлозный материал может быть в форме волокон или частиц, например волокон целлюлозы, мелких частиц и других фрагментов целлюлозы, гемицеллюлозы, частиц и порошка крахмала и полисахаридов. Лигноцеллюлозный материал также может находиться в растворе, как, например, в растворе производных целлюлозы, таких как карбоксиметилцеллюлоза, гидроксипропилцеллюлоза и т.д.

Тип лигноцеллюлозного материала, используемого в способе настоящего изобретения, не имеет большого значения и может использоваться любой такой материал. Например, подходящие лигноцеллюлозные материалы включают материалы, полученные из известных источников, например растений. Примером подходящих лигноцеллюлозных материалов являются полисахариды, такие как крахмалы. Подходящими крахмалами для осуществления настоящего изобретения на практике являются встречающиеся в природе углеводороды, синтезированные в кукурузе, тапиоке, картофеле и других растениях путем полимеризации декстрозных звеньев. Все такие крахмалы и их модифицированные формы, такие как ацетаты крахмалов, сложные полиэфиры крахмалов, простые полиэфиры крахмалов, фосфаты крахмалов, ксантаты крахмалов, анионные крахмалы, катионные крахмалы и т.п., которые могут быть получены путем реакции крахмала с подходящим химическим или ферментативным реагентом, могут использоваться в практическом осуществлении настоящего изобретения. Подходящими полисахаридами являются гемицеллюлозы, экстрагированные из древесины перед варкой или экстрагированные из древесных волокон после варки, и ими могут являться сердцевины волокон кукурузы, которые могут быть обогащены ксиланами, целлюлозами, крахмалами или сочетанием любых двух и больше таких материалов. Примером лигноцеллюлозных материалов, подходящих для осуществления способа настоящего изобретения, на практике также являются целлюлозные волокна, используемые в производстве салфеток, полотенец, подгузников, предметов женской гигиены, изделий, используемых взрослыми людьми при недержании, а также используемые в производстве других видов целлюлозно-бумажной продукции, бумаги и картона. Такие целлюлозные волокна включают волокна, полученные из лиственной древесины, хвойной древесины или из сочетания лиственной и хвойной древесины, которые подготовлены для использования в композиции для изготовления бумаги любыми известными способами варки, облагораживания и беления, как, например, известными механическими, термомеханическими, химическими и полухимическими и др. Используемый здесь термин "волокнистые массы лиственной древесины" относится к волокнистой массе, полученной из древесной субстанции листопадных деревьев (покрытосемянных), тогда как термин "волокнистые массы хвойной древесины" относится к волокнистым массам, полученным из древесной субстанции хвойных деревьев (голосемянных). Подходящие целлюлозные волокна могут быть получены из недревесных травянистых растений, включая без ограничения кенаф, коноплю, джут, лен, сизаль или абаку, хотя юридические ограничения и другие соображения могут сделать использование конопли и других источников волокон непрактичным или невозможным. В способе настоящего изобретения может использоваться беленое или небеленое целлюлозное волокно, например небеленая сульфатная целлюлоза, беленая сульфатная целлюлоза или целлюлоза из вторичных источников. Волокнистая масса может подвергаться любой обработке, которая обычна для получения и беления целлюлозной массы, или может быть намеренно модифицирована, как, например, путем контролируемого предварительного гидролиза или экстракцией стружки едкой щелочью перед сульфатной варкой, кислотного или ферментативного (целлюлозы и гемицеллюлозы) гидролиза сульфатных целлюлоз, обработка целлюлозной массы "холодной содой" (до прочности мерсеризации).

Предпочтительными лигноцеллюлозными материалами являются волокнистая масса из древесины лиственных пород, волокнистая масса из древесины хвойных пород или их сочетание. Более предпочтительными лигноцеллюлозными материалами являются целлюлозы из лиственных пород и хвойных пород сульфатной варки или их сочетание. Наиболее предпочтительными лигноцеллюлозными материалами являются беленые лиственные и хвойные целлюлозы сульфатной варки или их сочетание, особенно хвойные целлюлозы сульфатной варки.

Катализатор из переходного металла, используемый при практическом осуществлении настоящего изобретения, может быть любым и может использоваться любой переходный металл. Примерами таких металлов являются Сu, Fe, Zn, Co, Ni, Mn, V, Мо, W, Zr, Ce, Cr и любое их сочетание. Эти металлы предпочтительно используются в форме солей, предпочтительно в форме водорастворимых солей металлов. Предпочтительными солями металлов являются галогениды, сульфаты, нитраты, фосфаты и карбонаты и их сочетания. Наиболее предпочтительными солями металлов являются соли металлов Сu (Сu+ и Сu2+), Fe (Fe3+, Fe2+) и Zn (Zn2+), причем особо предпочтительными являются соли металлов Сu и Fe.

Количество металлического катализатора, используемого в способе настоящего изобретения, может изменяться в широких пределах и может использоваться любое количество, достаточное для получения требуемого обработанного лигноцеллюлозного продукта. Количество металлического катализатора обычно составляет по меньшей мере приблизительно 0,005 мас.% от сухого лигноцеллюлозного материала, но могут использоваться большие и меньшие количества. Количество металлического катализатора предпочтительно составляет приблизительно от 0,005 до 1 мас.% от сухого лигноцеллюлозного материала, более предпочтительно приблизительно от 0,01 до 0,5 мас.% от сухого лигноцеллюлозного материала и наиболее предпочтительно приблизительно от 0,01 до 0.1 мас.% от сухого лигноцеллюлозного материала.

Окислитель для использования в способе настоящего изобретения выбирается из группы, состоящей из перекиси водорода, диоксида хлора, гипохлорита, хлорноватистой кислоты и любого их сочетания. Предпочтительными окислительными агентами являются перекись водорода и гипохлорит, и наиболее предпочтительным окислителем является перекись водорода.

Количество окислителя может изменяться в широких пределах, и может использоваться любое количество, достаточное для получения требуемого обработанного лигноцеллюлозного продукта. Количество окислителя обычно составляет по меньшей мере приблизительно 0,1 мас.% от сухого лигноцеллюлозного материала, но могут использоваться и меньшие количества, если они эффективно дают требуемый лигноцеллюлозный материал. Количество окислителя предпочтительно составляет приблизительно от 0,1 до 10 мас.% от сухого лигноцеллюлозного материала, более предпочтительно приблизительно от 0,1 до 5 мас.% от сухого лигноцеллюлозного материала и наиболее предпочтительно приблизительно от 0,5 до 5 мас.% от сухого лигноцеллюлозного материала.

Температура обработки может изменяться в широких пределах, и может использоваться любая температура, достаточная для получения требуемого обработанного лигноцеллюлозного материала. Температура обработки обычно составляет по меньшей мере приблизительно 20°С, но могут использоваться и более низкие температуры, если они эффективно дают требуемый лигноцеллюлозный материал. Температура обработки предпочтительно составляет приблизительно от 20°С до 120°С, более предпочтительно приблизительно от 40°С до 120°С и наиболее предпочтительно приблизительно от 40°С до 90°С, причем особо предпочтительна температура обработки приблизительно от 60°С до 90°С.

Значение рН при обработке может изменяться в широких пределах, и может использоваться любое значение, достаточное для получения требуемого обработанного лигноцеллюлозного материала. Значение рН при обработке обычно составляет приблизительно от 1 до 9, но могут использоваться более низкие или более высокие значения рН, если они эффективно дают требуемый лигноцеллюлозный материал. Значение рН при обработке предпочтительно составляет приблизительно от 2 до 8, более предпочтительно приблизительно от 2 до 7 и наиболее предпочтительно приблизительно от 2 до 6.

Время обработки может изменяться в широких пределах, и может использоваться любое время, дающее требуемый обработанный лигноцеллюлозный продукт. Время обработки обычно составляет по меньшей мере приблизительно 5 мин, но может использоваться и более длительное время обработки, если оно дает требуемый лигноцеллюлозный материал. Время обработки предпочтительно составляет приблизительно от 5 минут до 20 часов, более предпочтительно от 15 минут до приблизительно 10 часов и наиболее предпочтительно от приблизительно 30 минут до 4 часов.

По выбору способ настоящего изобретения может осуществляться в присутствии УФ-излучения, предпочтительно тогда, когда в качестве окислителя используется перекись. УФ-обработка более эффективна при более низких температурах, таких как комнатная (или температура окружающей среды), без необходимости нагревательного оборудования, и может использоваться для расширения эффективного диапазона значений рН. Например, способ может эффективно осуществляться в присутствии УФ-излучения при температуре окружающей среды (или без нагрева) при нейтральном рН в течение очень короткого времени от нескольких секунд до 1 часа, в зависимости от мощности ультрафиолетовой лампы и условий перемешивания волокон. Ультрафиолетовой лампой, используемой в способе настоящего изобретения, предпочтительно является лампа высокой яркости, такая как ртутная дуговая лампа среднего давления или ее варианты, импульсные ксеноновые лампы-вспышки или эксимерные лампы. Наиболее предпочтительно использовать ртутную дуговую лампу среднего давления, которая имеет низкую стоимость и всегда бывает в широкой продаже. Ультрафиолетовые лампы, которые вставлены в кварцевые гильзы, могут быть введены (погружены) в суспензию целлюлозных волокон для их облучения. Иногда может быть более эффективно помещать ультрафиолетовые лампы над перемешиваемой суспензией лигноцеллюлозного материала. Для этого типа УФ-излучения могут использоваться как ртутные дуговые лампы, так и безэлектродные лампы (например, предлагаемые компанией Fusion UV). Предпочтительно, чтобы целлюлозные волокна были полностью перемешаны во время реакции, поскольку проникновение УФ-излучения в воду очень слабое, и наибольшее химическое действие должно происходить от разложения перекиси ультрафиолетом в водных растворах. УФ-обработка может проводиться с добавлением катализатора к системе УФ-перекись. Подходящие катализаторы изменяются в широких пределах, и может использоваться любой известный катализатор УФ-излучения, как, например, водорастворимые соли металлов, такие как соли железа или соли меди, используемые в способе настоящего изобретения, фотокатализаторы с микро- или наночастицами диоксида титана или оксида цинка, органический катализатор на основе азогруппы, такой как водорастворимая 4,4'-азобис(4-циановалериановая кислота), 2,2'-азобис(2-метилпропионамидиндигидрохлорид), AIBN или Dupont Vazo катализатор 88; и 2,2,6,6-тетраметил-1-пиперидинилокси (TEMPO).

Способ может осуществляться в периодическом, непрерывном или полунепрерывном режиме. Способ настоящего изобретения также может быть осуществлен на практике как часть процесса варки целлюлозы, как этап процесса в конце механического, полухимического или химического процесса варки целлюлозы или как часть процесса беления в качестве этапа процесса в конце процесса беления. Способ также может использоваться для обработки товарной древесной массы или рыхлой целлюлозы для изготовления бумаги, как, например, путем повторной заливки товарной древесной массы или рыхлой целлюлозы в гидропульпер или аналогичное устройство. Обработка в гидропульпере или аналогичном устройстве дает возможность регулировать условия. Например, обработку начинают при кислом рН и после некоторого периода времени регулируют до щелочного рН путем добавления каустика и продолжают реакцию при более высоком значении рН. Эта объединенная кислотно-щелочная обработка также может использовать для изменения отношения карбоксильных и карбонильных групп в обработанном лигноцеллюлозном материале.

Обработанный лигноцеллюлозный материал, полученный способом настоящего изобретения, имеет вязкость меньше 17 сП, измеренную способом TAPPI Т-230. Эта вязкость отличается от вязкости необработанной волокнистой массы, которая обычно больше 17 сП. Обработанный лигноцеллюлозный материал предпочтительно имеет вязкость, равную или меньше приблизительно 15 сП, более предпочтительно равную или меньше приблизительно 12 сП или равную или меньше приблизительно 10 сП и наиболее предпочтительно приблизительно от 1 до 10 сП. В наилучшем варианте осуществления обработанный лигноцеллюлозный материал, полученный способом настоящего изобретения, имеет вязкость приблизительно от 2 до 7 сП. Считается, что пониженная вязкость волокнистой массы указывает на повышенное количество восстанавливающих функциональных групп в положении С1 на конце молекулярных или олигомерных цепей, образующих лигноцеллюлозный материал. Хотя мы не хотим быть связанными любой теорией, мы полагаем, что это создает больше мест связывания для некоторых переходных металлов, например меди и некоторых других, и что концевые восстанавливающие функциональные группы действуют как другие функциональные места в дополнение к другим окисленным группам на звеньях полисахаридов. Иногда может быть выгодно увеличить количество концевых восстанавливающих функциональных групп, предусмотренных настоящим изобретением, для дальнейшей обработки обработанного лигноцеллюлозного материала на этапе кислотного гидролиза или ферментативного гидролиза, который, как считается, еще больше увеличивает свойства противодействия запахам обработанного лигноцеллюлозного материала.

Обработанный лигноцеллюлозный материал, полученный способом настоящего изобретения, имеет степень полимеризации меньше приблизительно 1200. В лучших вариантах осуществления настоящего изобретения обработанный лигноцеллюлозный материал более предпочтительно имеет степень полимеризации, равную или меньше приблизительно 1000, и наиболее предпочтительно равную или меньше приблизительно 900. В наилучшем варианте осуществления настоящего изобретения обработанный лигноцеллюлозный материал, полученный способом настоящего изобретения, имеет степень полимеризации приблизительно от 100 до 800 или от 200 до 600. В одном лучшем варианте осуществления обработанный лигноцеллюлозный материал, полученный способом настоящего изобретения, имеет восстанавливающие группы, выбираемые из группы, состоящей из альдегидных функциональных групп и функциональных групп альдегидного типа, таких как гемиацетали, которые преобладают в положении С1, в результате чего, когда лигноцеллюлозная цепь обрезается из-за окисления в ходе процесса, степень полимеризации и вязкость обработанной волокнистой массы снижаются. Количество таких концевых групп может быть определено в порядке, изложенном в патенте США №6635755 и упомянутых в нем справочных материалах, а также в других способах, известных специалистам в данной области техники. Согласно изобретению восстанавливающие функциональные группы могут изомеризоваться в другие группы, чем альдегидные функциональные группы и функциональные группы альдегидного типа. Из-за стохастичности процесса окисления также возможно, что альдегидные функциональные группы или функциональные группы альдегидного типа могут присутствовать в положении С6, и/или функции кетонов могут быть представлены в положениях С3 и С4 хотя и в меньшей степени. Предпочтительно количество восстанавливающих альдегидных функциональных групп или восстанавливающих функциональных групп альдегидного типа, присутствующих в положении С 1, больше приблизительно 75% от общего количества альдегидных функциональных групп или функциональных групп альдегидного типа. Количество восстанавливающих альдегидных функциональных групп или восстанавливающих функциональных групп альдегидного типа в положении С1 более предпочтительно равно или больше приблизительно 80% и наиболее предпочтительно равно или больше приблизительно 90% от вышеуказанного. В наилучшем варианте осуществления количество восстанавливающих альдегидных функциональных групп или восстанавливающих функциональных групп альдегидного типа, присутствующих в положении С1, равно приблизительно 95% от общего количества восстанавливающих альдегидных функциональных групп или восстанавливающих функциональных групп альдегидного типа.

В лучших вариантах осуществления настоящего изобретения обработанный лигноцеллюлозный материал, полученный способом настоящего изобретения, имеет медное число, равное или больше приблизительно 3. Медное число измеряют способом Tappi T-430 cm-99. Обработанный лигноцеллюлозный материал предпочтительно имеет медное число, равное или больше приблизительно 4,4, более предпочтительно равное или больше 5 и наиболее предпочтительно равное или больше 5.5.

В лучших вариантах осуществления настоящего изобретения обработанный лигноцеллюлозный материал, полученный способом настоящего изобретения, имеет карбоксильное число, равное или больше приблизительно 3,5 мэкв/100 г обработанного материала печной сушки. Карбоксильное число измеряют способом Tappi T-237 cm-98. Обработанный лигноцеллюлозный материал предпочтительно имеет карбоксильное число больше 4, более предпочтительно больше 5 и наиболее предпочтительно больше 5,5 мэкв/100 г.

В одном лучшем варианте осуществления настоящего изобретения обработанный лигноцеллюлозный материал, полученный способом настоящего изобретения, имеет свойства противодействия запахам, измеряемые способностью связываться или образовывать комплексы с аммиаком и его активностью при ингибировании бактерий. Способность материала образовывать комплексы с аммиаком определена следующим способом: лабораторную молотковую мельницу Kamas, оснащенную формовочной воронкой, использовали для формования волокнистой массы в брикеты лигноцеллюлозного материала площадью 50 см² и массой 3,00 г. Брикеты помещали в емкость, закрываемую крышкой, имеющей мембрану в качестве пробоотборного отверстия. В брикеты добавляли 500 микролитров 0,6% раствора аммиака с помощью герметичного шприца с иглой, имеющей достаточную длину для того, чтобы достать до поверхности брикета. После периода уравновешивания в течение 45 минут отбирали 1 кварту газа из верхнего пространства через отверстие, используя калиброванный ручной насос и индикаторную трубку для аммиака (т.е. систему газоизмерительных трубок Дрегера), отбирая пробу через иглу-переходник, подсоединенный к трубке. В лучших вариантах осуществления изобретения количество аммиака, впитываемого обработанным лигноцеллюлозным материалом, на 50%, предпочтительно на 60% и более предпочтительно на 80% больше чем количество аммиака, впитываемого таким же или практически таким же лигноцеллюлозным материалом до обработки способом настоящего изобретения. В наилучших вариантах осуществления количество впитываемого аммиака более чем на 90% больше, чем у необработанной волокнистой массы.

Свойство обработанного лигноцеллюлозного материала ингибировать бактерии определено с использованием испытываемых микроорганизмов Corynebacterium ummoniagenes, ATCC 6871, репродуцируемых в среде мочевины (I-144С) и выращиваемых при температуре 37±2°С в течение 2-3 суток в встряхиваемой колбе, и Escherichia coli ATCC 11229, репродуцируемых в триптическом соевом бульоне (I-053B) и выращиваемых при температуре 37±2°С в течение 18-24 часов в встряхиваемой колбе. Микроорганизмам присваивали уникальные коды для обеспечения точности полученных данных. Способ ASTM Е 2180-01 использовали для определения микробной нагрузки и уменьшения в процентах, уменьшения Log₁₀ или увеличения Log₁₀ количеств испытываемого вещества против испытываемых микроорганизмов при следующих модификациях:

Стерильную чашку Петри 15×100 мм, содержащую пробу (диаметром 50 мм (2 дюйма)), помещают в более крупную чашку Петри, содержащую 10 мл воды для повышения влажности и предотвращения высыхания в течение периода испытаний.

1) Пробы будут гидратироваться до инокуляции 0.5 мл испытываемой культуры.

2) "Агаровая суспензия" использоваться не будет.

3) Пробы будут оцениваться парами.

4) Пробы будут выдерживаться при температуре 35±2°С в увлажняемой камере в течение периодов 3 и 8 часов (±10 минут).

5) Нейтрализатором будут объемы по 50 мл триптического соевого бульона с 10% твина 80, 3% лецитина, 0,5% тиосульфата натрия и 0,1% гистидина, рН 7,2±0,1(1-148) в стерильных емкостях вместимостью 2 унции.

6) Пробу разрушают ультразвуком в нейтрализаторе в течение 1 мин, после чего перемешивают при встряхивании в течение 1 мин перед разбавлением.

7) Будут подготовлены растворы для последовательного разбавления до 10^-5 объемами по 9 мл 2Х нейтрализующим буферным раствором Difco. Будут подготовлены растворы для разбавления до 10^-6 для контрольной пробы с дублирующими чашками по методу Spread Plate с использованием агара мочевины (I-145С) и агара Макконки (I-090B). Неразбавленная проба в нейтрализаторе (растворение 10° [50 мл]) будет высеена путем распределения 1 мл по трем чашкам.

8) Инкубация будет проводиться при температуре 35±2°С в течение 3 суток для агара мочевины и при 35±2°С в течение 18-24 часов для агара Макконки.

9) Попутно будет определяться эффективность нейтрализатора путем проверки с использованием Е.coli в качестве испытываемого микроорганизма.

Достоверность результатов, полученных вышеуказанным способом, зависит от демонстрации того, что испытываемое вещество (или вещества) не подавляет в условиях испытания размножение жизнеспособных микроорганизмов, которые могут присутствовать, и что среды, используемые для проведения испытания, демонстрируют соответствующие нейтрализующие характеристики и характеристики содействия росту. Для проверки эффективности нейтрализатора по восстановлению бактерий проба испытываемого вещества диаметром 2 дюйма будет помещаться в 50 мл нейтрализатора (#6) выше) и подвергаться разрушению ультразвуком с последующим перемешиванием при встряхивании. Объем для разбавления испытываемого микроорганизма для получения ~ 10-100 колониеобразующих единиц (КОЕ)/мл в конечной концентрации нейтрализатора будет добавлен в емкость и тщательно перемешан. Емкость с нейтрализатором без испытываемого вещества, инокулированным аналогичным образом, будет являться положительной контрольной пробой. Дублирующие аликвоты по 0,5 мл из емкости будут внесены в чашки на агар Макконки для испытываемых веществ и положительной контрольной пробы. Если рост испытываемого микроорганизма на чашках, содержащих испытываемое вещество, и рост положительной контрольной пробы будут совместимы с точки зрения количества и развития колоний, то система нейтрализатора будет считаться адекватной. После инкубации чашки будут подсчитаны и зарегистрированы как КОЕ/мл. Из этой цифры затем будет вычислено значение КОЕ/пробы. Уменьшения в процентах и уменьшения Log₁₀ или увеличение количеств микроорганизмов (обоих типов) на пробу по сравнению с контрольной пробой будут вычисляться для каждого периода выдержки. Свойство подавления бактерий предпочтительно на 40% больше, чем у необработанной волокнистой массы, более предпочтительно на 50% больше и наиболее предпочтительно на 60% больше. В некоторых вариантах осуществления, где лигноцеллюлозным материалом является волокнистая масса, предпочтительно древесная волокнистая масса, обработанный лигноцеллюлозный материал настоящего изобретения показывает заметное улучшение прочности на разрыв в мокром состоянии. Точный уровень улучшения может изменяться в широких пределах, и помимо того, что на него влияет уровень обработки, он также зависит от используемого типа композиций волокон и типа листов, подготовленных для оценки. Для композиций необлагороженной волокнистой массы, хотя прочность контрольной пробы на разрыв в мокром состоянии исключительно низкая, улучшение может быть по меньшей мере в 1.5 или 2 раза больше, а предпочтительно в 3-5 раз больше, чем у контрольной пробы при измерении способом Tappi T-456 om-03. Для листов ручной отливки, не соответствующих Tappi, таких как для салфеток и других изделий, уровень улучшения может изменяться в зависимости от уровней облагораживания и прессования в мокром состоянии.

В некоторых лучших вариантах осуществления обработанный лигноцеллюлозный материал настоящего изобретения проявляет хорошее свойство дренирования, измеренное способом Т 221 cm-99.

В некоторых лучших вариантах осуществления обработанный лигноцеллюлозный материал настоящего изобретения содержит связанный металл, полученный из катализатора. Считается, что связанный металл оказывает благоприятное воздействие на бактерицидную активность обработанного лигноцеллюлозного материала. Используемый здесь термин "связанный" означает элемент - металл, который остается в волокнистой массе и не вымывается при операции промывки волокнистой массы. Как известно, характер связи металла с волокнистой массой относится к ионным взаимодействиям и образованию комплекса с функциональными группами волокнистой массы, такими как карбонильные или карбоксильные, и усиливается настоящим изобретением. Количество связанного металла определяется обычными методами анализа, такими как метод атомно-абсорбционного анализа с индуцированной плазмой, и составляет по меньшей мере 10 частей на миллион, предпочтительно от 20 до 700, более предпочтительно от 20 до 150 и наиболее предпочтительно приблизительно от 20 до 100 частей на миллион.

Обработанный лигноцеллюлозный материал настоящего изобретения может быть подвергнут последующей обработке некоторыми способами для дальнейшей модификации свойств материала. Например, обработанный лигноцеллюлозный материал может быть впоследствии обработан катионным агентом, который, как считается, связывает восстанавливающие функциональные группы обработанных материалов. В качестве подходящих могут использоваться разные катионные материалы, включая полимеры, содержащие катионный азот, такие как полиамины, 1-этил-3-(3-диметиламинопропил)-гидрохлорид карбодиимида (EDC), гексадиметринбромид, полиэтиленимины (линейные и разветвленные), сополимеры диаллилдиметиламмонийхлорида (DADMAC), сополимеры винилпирролидона (VP) с кватернизированным диэтиламиноэтилметакрилатом (DEAMEMA). полиамиды, катионный полиуретановый латекс, катионный поливиниловый спирт, полиалкиламины, сополимеры дициандиамида, полимеры присоединения аминглицигила, поли[оксиэтилен (диметилиминио) этилен (диметилиминио) этилен] дихлориды, поливиниламин с высокой зарядовой плотностью, полиаллиламин (РАН), поли (гексаметиленбигуанидгидрохлорид) (РНМВ), полиамидоамин (или полиэтиленимин); ионы катионных металлов, такие как водорастворимые соли алюминия, соли кальция и соли циркония; и эти связанные ионы могут действовать как активные места комплексообразования для проклеивающих и других веществ, используемых при изготовлении бумаги, и катионные дендримеры, такие как дендримеры РАМАМ (полиамидоамина) с поверхностными аминогруппами и дендримеры полипропиленимина с поверхностными аминогруппами. Считается, что обработка такими катионными материалами может модифицировать свойства, например увеличивать объем бумаги, что желательно для тонкой бумаги, картона, салфеток, полотенец и абсорбирующих изделий, при сохранении хорошей прочности и получении уменьшенного значения удержания воды и увеличенной степени помола.

Обработанный лигноцеллюлозный материал также может быть впоследствии обработан микро- или наночастицами оксидов металлов, например оксида алюминия. оксида титана, оксида цинка или диоксида кремния, которые удерживаются обработанным лигноцеллюлозным материалом и модифицируют его свойства, такие как фиксация пигмента, красителя или оптического осветлителя, пригодность для печати и/или предотвращение запахов. Обработанный лигноцеллюлозный материал может быть впоследствии обработан сшивающим агентом, как, например, диспергируемым или растворимым в воде би- или многофункциональным карбодиимидом и/или поликарбодиимидом, таким как 1,6-гексаметилен-бис(этилкарбодиимид); 1,8-октаметилен-бис (этилкарбодиимид); 1,10-де