用于测量纤维产品的崩解的方法技术

本发明专利技术提供了用于测量纤维产品的崩解的方法和系统。该方法包括将纤维产品的样品在水性溶液中崩解，任选地通过机械能进行促进，将水性溶液通过筛网以获得透过物和筛网上的保留级分，并由透过物分析至少一种参数，例如通过重量分析、光学分析、电化学分析、容量分析或其组合。其优点包括可调节性、速度和与纤维产品的实际可冲散性或再浆化性的高度相关性，以及在用于制造表现为受控崩解的纤维片(诸如可冲散或可再浆化的纤维片)的方法中的实用性。

Method for measuring disintegration of fibre products

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于测量纤维产品的崩解的方法
本专利技术大体上涉及纤维产品领域，诸如可冲散和可再浆化的纤维产品。更具体地，本专利技术涉及用于测量纤维产品的崩解的方法和系统。此外，本专利技术涉及用于制造表现为受控崩解的纤维片的方法。
技术介绍
造纸业一直需要对于其预期用途足够强韧但在被丢弃后仍能够崩解的纤维产品。湿强度是在其他加工步骤或使用期间与水或湿气接触的纤维产品的理想属性。这类产品的实例包括卫生用品，诸如餐巾纸、纸巾、家用纸巾和一次性医院穿戴品，以及待涂覆、胶合的某些纸和纸板品种，等等。纤维产品的完整性或强度至少部分是由于纤维之间的氢键。当产品湿润时，水会破坏氢键并降低纤维产品的强度。当浸泡在水中时未经处理的纤维素纤维聚集体通常会失去其超过90％的强度。为了提高纤维产品的完整性或强度，可使用两种主要方法。一种方法是防止水达到和破坏氢键，例如通过特殊的湿部和表面处理，诸如施胶或涂层。第二种方法是在纤维产品中加入添加剂，使得形成不会断裂的纤维间键，通常称为永久性湿强度，或抵抗被水断裂的键，称为暂时性湿强度。第二种方法是大多数纤维产品所选择的技术，包括在形成纸产品之前向纸浆中添加水溶性湿强度树脂，或在湿纤维幅上添加水溶性湿强度树脂。所谓的永久性湿强度树脂(诸如聚酰胺胺环氧氯丙烷)得到的纤维产品，当放置在水性介质中时可保持其初始湿强度的相当大一部分。一些纤维产品，诸如厕纸等，一般在短暂使用之后就被丢弃到化粪池系统中。如果纤维产品旨在或倾向于通过城市垃圾冲散或进入化粪池系统中，永久地保持其抗水解强度特性会造成系统可能会发生堵塞。类似地，对于要回收的纤维产品，不期望有太高的永久性湿强度，因为再浆化将需要苛刻的条件和大量的能量。可冲散性或再浆化性是制造商越来越多地使用暂时性湿强度添加剂的主要原因，这些添加剂提供的湿强度足以满足预期用途，但之后在与水接触后会衰减。湿强度的衰减有助于在再浆化期间或当通过城市垃圾冲散或进入化粪池系统时更容易崩解。用于提供具有良好初始湿强度且该初始湿强度随时间显著衰减的纤维产品的方法正在不断发展。可冲散性是许多纤维产品(诸如非织造物)的主要问题。特别是擦拭巾经常堵塞城市废水系统中的管道和泵。INDA(国际非织造织物行业协会)一直在与擦拭巾制造商、废水处理厂和当地政府官员合作以解决这一日益严重的问题，并已提供了一种搅动箱崩解测试，用于评价产品在水或废水中受到机械搅拌时崩解的可能性。新技术和纤维来源的开发正在进行，以提供可冲散但仍满足预期用途的高质量要求的纤维产品。并非所有标记为可冲散的纤维产品都是真正可分散的，因为它们并不能在产品于厕所和化粪池系统中遇到的所有条件下都很好地分散。许多标记为可冲散的纤维产品之所以可冲散，只是因为它们尺寸小，即，它们小到足以通过管道系统而不会堵塞。然而，它们并不一定会分解成更小的碎片或纤维簇，或者仅在很小的程度上分解。例如，几乎所有声称可冲散的产品都可以通过INDA可冲散性指南以及甚至搅动箱崩解测试，但是它们中仅有少数是真正可分散的，因为它们不会充分分散以通过较小管道和污水处理系统中其他类型的限制。因此，即使这样的纤维产品在冲散后立即通过了管道系统，但它们也可能堵塞由城市/市政系统控制的污水系统和排放物澄清池。INDA搅动箱崩解测试的其他缺点是其具有多个步骤，且需要几个小时甚至一天来获得结果，并且结果仅指示通过/未通过信息，对于例如分散成单个纤维、细小纤维或纤维束或崩解速度则给出很少信息甚至没有信息。尽管需求在不断增加，但可用于测量或验证纤维产品的崩解速度的技术仍然非常少。因此，需要用于测量纤维产品的崩解的可靠且简单的方法，其不需要复杂或昂贵的设备，并能够提供可分散性的快速通过/未通过指示、崩解的定量指示和/或崩解速度。
技术实现思路
本专利技术的目的是最小化或甚至消除现有技术中存在的缺陷。本专利技术的另一目的是提供用于测量纤维产品的崩解的可靠方法。本专利技术的又一目的是提供用于测量纤维产品的崩解的系统。本专利技术的另一目的是提供用于制造表现出受控崩解的纤维片的方法，使用该方法用于测量根据本专利技术的纤维产品的崩解。这些目的是通过具有在所附权利要求的特征部分中提出的特征的本专利技术而实现的。在从属权利要求中提出了本专利技术的一些优选实施方式。本专利技术有助于可靠地评价纤维产品在水性介质中的崩解能力，且更具体地对其分散性。此外，使用本专利技术的一些实施方式，可以评估纤维产品是否在宏观尺度上崩解为碎片，即断裂成相对大的碎片，或是否在微观尺度上崩解为碎片，即分散为纤维束或单个纤维，从而改进对纤维产品崩解的评价和理解。这在开发或制造真正可冲散和可再浆化的纤维产品时是特别有用的，其将在减少厕所、管道、贮槽或化粪池堵塞，减少运作故障，提高再生纸和碎纸的再浆化中的产率和减少环境污染(例如土地处置)方面提供大量的节省。本专利技术的其他优点在下面的附图和具体实施方式中描述和举例。本说明书中所提到的实施方式和优点在适用时与根据本专利技术的方法、系统、工艺和纤维片相关，尽管并不总是具体提及。附图说明为了进一步理解本专利技术而被包括的并且构成本说明书一部分的附图，说明了本专利技术的一些实施方式并与说明书一起帮助解释本专利技术的原理。在附图中：图1示出了手巾样品的筛分的透过物的崩解-％和浊度随静态混合时间的变化。图2示出了手巾样品的筛分的透过物的崩解-％和浊度随静态混合速度的变化。图3示出了转轮和振荡台(振动器)相比，纸巾和手巾样品的筛分的透过物的崩解-％和浊度。图4示出了当使用垂直混合轮(最左侧)和振荡台(振动器)，用增加的静态混合速度持续30min(除了400rpm的振动器为60min)时，手巾样品的筛分的透过物的崩解-％和浊度。图5a示出了崩解-％随时间(h)的变化，对于2-层浴纸巾S3，使用混合轮的26rpm，以及Britt罐的100rpm，同时通过1/4"筛网进行筛分，并在平行中使用1/16"筛网，以及图5b示出了对于2-层浴纸巾S2的相同内容。图6示出了崩解-％随时间(h)的变化，对于四种2-层浴纸巾，使用混合轮的26rpm，以及没有混合，同时通过1/2"筛网进行筛分。证明了永久性或暂时性或无湿强度剂的影响。图7示出了崩解-％随时间(h)的变化，对于三种2-层纸巾，使用混合轮的40rpm，以及没有混合，同时通过1/4"筛网进行筛分。图8是根据本专利技术的一些实施方式的系统的流程图说明。具体实施方式专利技术人惊奇地发现，被证实与纤维产品的可冲散性和再浆化性有关的崩解可以通过本专利技术的方法以可靠的方式进行测量。此外，还发现该测量方法可以用于控制崩解，例如在生产纤维片时监测纤维片的可冲散性和再浆化性。所谓可冲散，通常是指纤维产品能够通过卫生装置(诸如厕所)被丢弃，而不会堵塞或以其他方式干扰处置过程。可冲散性的当前标准由第三版INDA/EDANA《一次性非织造产品的可冲散性评价指南(用于评价一次性非织造产品与管道和污水设施的兼容性的方法)》(2013年6月)设定的。对于被认为是可冲散的产本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于测量纤维产品的崩解的方法，包括：/n(a)在时间点t

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170713 FI 20175685;20170630 US 62/527,2421.一种用于测量纤维产品的崩解的方法，包括：
(a)在时间点t0，将纤维产品的至少一个样品浸没在容器中的过量水性溶液中，用于开始所述样品的崩解，所述样品具有初始干重mi，
(b)任选地使浸没的样品经受机械能，以促进所述样品崩解成崩解样品，
(c)在第一时间段之后，在时间点t1，将含有所述纤维产品的第一崩解样品的水性溶液通过第一筛网，以获得含有崩解样品的通过级分的透过物和在所述第一筛网上的崩解样品的保留级分，并任选地继续浸没任何其他浸没的样品，
(d)对来自步骤(c)的含有所述崩解样品的通过级分的所述透过物进行至少一种参数的分析，以获得至少一个特征值。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，将所获得的特征值与预定的参考值进行比较，从而确定获得的特征值与所述预定的参考值之间的差异。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述至少一种参数的分析包括重量分析、光学分析、电化学分析、容量分析或其任何组合。


4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述重量分析包括：
(e)将所述透过物通过具有干重m1的过滤装置进行过滤，以获得滤液和在所述过滤装置上的所述崩解样品的通过级分，
(f)干燥并称量所述过滤装置和所述崩解样品的通过级分以获得重量m2，并通过用下式计算得到所述纤维产品的崩解-％：



以及任选地，通过除以所述纤维产品的基重、厚度、比容或密度，或除以初始样品干重mi来归一化所述崩解-％。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，在时间点t2将第二崩解样品，和任选地在任何其他时间点tn将任何其他崩解样品进行步骤(c)至(f)，并将获得的崩解-％值作为时间(t1、t2…tn)的函数作图以获得所述纤维产品的崩解速度。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，将所述
(a)特征值与预定的参考值的比或
(b)所述纤维产品的所述崩解速度
与由其他样品或使用不同工艺参数得到的样品获得的相应值进行比较。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，在步骤(b)中所述机械能由静态混合和/或超声波处理产生，优选通过静态混合产生。


8.根据权利要求7所述的方法，其中，静态混合是通过使浸没在所述水性溶液中的所述纤维产品的样品进行旋转和/或振荡运动来实施的。


9.根据权利要求8所述的方法，其中，使所述样品进行旋转和/或震荡运动是通过将所述容器安装到旋转混合器或振荡平面上来实施的。


10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中，在步骤(c)中，用冲洗水冲洗所述第一筛网上的所述崩解样品的保留级分，以便将任何截留的细小纤维冲洗通过所述筛网进入所述透过物。


11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其中，在步骤(c)中所述第一筛网...

【专利技术属性】
技术研发人员：克莱顿·坎贝尔，珍妮弗·赖泽，克里斯廷·威蒂克，弗兰克·齐默尔曼，
申请(专利权)人：凯米拉公司，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI