專利名稱：用于纖維質(zhì)材料的離子敏感粘合劑的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種水可分散材料，該材料于水中的溶解度取決于水中總離子的濃度，尤其是二價離子的濃度。更具體地講，本發(fā)明涉及一種聚合物粘合劑組合物，當(dāng)水中二價離子的濃度少于約50個百萬分之一(ppm)和理想地當(dāng)一價離子的濃度少于約0.4重量％時，該組合物可分散于水中。有益的是，所述聚合物組合物不溶于二價離子濃度大于約50ppm的水溶液。本發(fā)明還涉及一種制備包含纖維基底和在其中分布的離子敏感粘合劑組合物的水可分散非織造纖維織物的方法和水可分散非織造纖維織物在水可分散的個人護(hù)理產(chǎn)品中的應(yīng)用。
雖然本申請所描述的本發(fā)明組合物和產(chǎn)品主要涉及作為一次性吸收物品，更尤其是與預(yù)潤濕的擦拭布(premoisted wipes)方面的有益的應(yīng)用，應(yīng)該了解本發(fā)明是不限于以上應(yīng)用。根據(jù)本申請的公開內(nèi)容，本領(lǐng)域技術(shù)人員會實現(xiàn)多種在那些需要纖維織物的可沖性(flushability)的其它的領(lǐng)域的應(yīng)用。
非織造纖維織物和纖網(wǎng)都被廣泛地作為一次性產(chǎn)品的組成，所述一次性產(chǎn)品包括如衛(wèi)生巾、尿布、傷口敷料、繃帶、護(hù)理用墊(nursing pads)和預(yù)潤濕的擦拭布。術(shù)語“非織造纖維網(wǎng)”、“纖維網(wǎng)”、“非織造織物”、“織物”和“纖維基底”在本申請中可互換使用，并且包括，沒有限制性，制備這些織物和纖網(wǎng)的方法，該方法可以包括，但不限于氣流成網(wǎng)和濕法成網(wǎng)(wet laying)。
如果這種織物可以有效地作用，它們在潮濕或濕時必須保持結(jié)構(gòu)的完整性以及表現(xiàn)出滿意的拉伸強(qiáng)度。然而，已經(jīng)公知如果將這種非織造織物暴露于水時會失去基本上全部的拉伸強(qiáng)度并變?yōu)檩p易地分散于水中，棄置的問題就基本上解決了。因此可以輕易和方便地將產(chǎn)品沖下常規(guī)的廁所或衛(wèi)生間(water closet)。
理想地，所述的織物具有一些特征，如柔和性和柔韌性。織物通常以濕法成網(wǎng)或干鋪網(wǎng)的隨機(jī)纖維形成并粘合在一起形成粘結(jié)的纖網(wǎng)。在一個提供具有特定使用中特征的非織造織物的嘗試中，先有方法已經(jīng)公開了在水中不可分散的織物。例如，用提供使用中強(qiáng)度的液體不可溶樹脂粘合的非織造織物。然而，這種樹脂使織物基本上水不可溶所以妨礙了織物的沖洗和分散。
對于預(yù)潤濕的擦拭布，出現(xiàn)了特別的問題。用于皮膚清潔在商業(yè)上稱為小毛巾、濕擦拭布或女性用擦拭布(fem-wipes)的擦拭布由用聚合的粘合劑處理后的紙或非織造纖維網(wǎng)形成。粘合劑向所述纖網(wǎng)提供了一定程度的潮濕強(qiáng)度使該纖網(wǎng)儲存于適當(dāng)?shù)囊后w介質(zhì)期間不會失去它的拉伸強(qiáng)度。然而，在擦拭布被使用后，而暴露于水性環(huán)境時，粘合劑的效能應(yīng)被輕易地削弱，例如擦拭布被棄置于廁所中時，就不會堵塞廁所和膨脹。
在提供水分散性的嘗試中，已經(jīng)在擦拭布的制備中使用了多種粘合劑。例如，包括了作為粘合劑的酸不可溶、堿可溶的聚合的多羧酸及其官能衍生物的粘合劑，其中所述酸是置于水中的，并且在向纖網(wǎng)施用粘合劑之前加入了足量的堿以基本上中和全部的酸基團(tuán)。將粘合劑飽和的纖網(wǎng)干燥，然后浸入低pH的介質(zhì)中，在該介質(zhì)中所述纖網(wǎng)保留其結(jié)構(gòu)完整性，然而將擦拭布浸入足夠高pH的液體介質(zhì)中時它依然會崩裂。
所用的另外一種粘合劑是已經(jīng)與膠凝劑或不能溶解劑(insolubilizing agent)如硼砂結(jié)合的聚乙烯醇。在干燥纖網(wǎng)以給出防水纖網(wǎng)之前該硼砂至少交聯(lián)了聚合物粘合劑的表面。這種交聯(lián)是可逆的，即當(dāng)硼砂的濃度降低至一定水平時，交聯(lián)度會很低使粘合劑變成可溶于水中。
上述粘合劑的問題是為了防止非織造纖維織物在棄置之前分解，必須將擦拭布保留在使用時可能對皮膚造成刺激的pH的溶液中。
另外一種有限水溶的粘合劑包含不飽和羧酸/不飽和羧酸酯共聚物。纖網(wǎng)在水性環(huán)境中是水溶、水可分散或水可分解的，條件是水中大都沒有二價離子。然而，在水是“中等硬”的那些區(qū)域中，由于該水含有二價離子，如鈣離子和/或鎂離子，所以擦拭布不易分散。這些二價離子的存在使水溶聚合的粘合劑基本上不可溶。雖然不希望被任何理論支持，相信二價離子不可逆地交聯(lián)了粘合劑，因此阻止它分散于水中。至今，還沒有發(fā)現(xiàn)二價離子在水性環(huán)境中的存在具有對聚合的粘合劑的水溶性不利的影響。
上述粘合劑的問題是它們在高速轉(zhuǎn)化過程期間對儲存溶液使纖維織物變濕的接觸需要比較長的時間。該時間可以長至數(shù)小時。因此限制了粘合劑用于濕擦拭布的商業(yè)應(yīng)用。
上述粘合劑另外的問題是它沒有足夠的用作擦拭布的最終使用強(qiáng)度。
因此，需要一種水溶粘合劑組合物，該組合物可以用于物品，如擦拭布等，可以安全地使用并且基本上不會受正常于中等硬水中存在的二價離子影響。
發(fā)明概述簡言之，本發(fā)明涉及一種水溶的聚合的粘合劑組合物，該組合物可以用于非織造纖維網(wǎng)、織物或基底。本發(fā)明的水溶的聚合的粘合劑組合物包括不飽和羧酸/不飽和羧酸酯三元共聚物、二價離子抑制劑和親水的可交聯(lián)聚合物。在一個優(yōu)選的實施方案中，親水的可交聯(lián)聚合物可以作用為二價離子抑制劑并因此可以被取代。水溶的聚合的粘合劑組合物包含約25-85重量％的不飽和羧酸/不飽和羧酸酯三元共聚物；約5-35重量％的二價離子抑制劑；和約10-60重量％的親水的可交聯(lián)聚合物。本申請的所使用的“二價離子抑制劑”代表任何可以抑制由于二價離子的在基本三元共聚物中的中和丙烯酸單元的不可逆交聯(lián)。在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方案中，親水的可交聯(lián)聚合物基本上作用為二價離子抑制劑，因此粘合劑組合物包含約25-85重量％的不飽和羧酸/不飽和羧酸酯三元共聚物和約15-75重量％的親水的可交聯(lián)聚合物。
有利地，本發(fā)明的粘合物組合物可溶于二價離子濃度低于約50ppm和一價離子的濃度低于約0.4重量％的水性環(huán)境中。
本發(fā)明另外一個方面是水可分散的非織造纖維織物。非織造織物包括纖維基底和分布于整個纖維基底并用于將織物的纖維材料粘合在一起的水溶粘合劑。非織造纖維織物在水性環(huán)境中是水可分散的，而該水性環(huán)境的二價離子濃度低于約50ppm和一價離子濃度低于約0.4重量％。
本發(fā)明另外一個方面是制備水可分散的非織造纖維織物的方法。所述方法包括將纖維基底與有效量的上述水溶粘合劑組合物接觸以粘合基本量的纖維以及將織物干燥的步驟。
本發(fā)明的一個目的是提供一種水溶的聚合物，該聚合物可溶于軟至中等硬的水中但不會溶于二價離子濃度大于約50ppm的水中。在本申請中使用的“中等硬”水代表具有二價離子總濃度為約25-50ppm的水。二價離子的非限制性例子包括鈣離子和/或鎂離子。在本申請所用的軟水具有濃度低于約25ppm的二價離子，而在本申請中所用的非常硬的水具有濃度大于約50ppm的二價離子。
本發(fā)明另一個目的是提供一種非織造織物，該非織造織物可分散于二價離子濃度低于約50ppm的軟至中等硬的水中。
本發(fā)明另外一個目的是提供一種易于在軟至中等硬的水中分散的預(yù)潤濕擦拭布。
本發(fā)明的另外一個目的是提供一種水可分散擦拭布，該擦拭布可以棄置進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的下水道或污水處理系統(tǒng)(septic systems)而不會堵塞衛(wèi)生間或膨脹。
優(yōu)選實施方案詳述根據(jù)本發(fā)明制備的非織造織物具有良好的干拉伸強(qiáng)度，該干拉伸強(qiáng)度取決于向織物施用粘合劑的量和施用該粘合劑的形式等。本發(fā)明的非織造織物是耐磨的并且在二價離子濃度大于約50ppm的水溶液中保留了明顯的拉伸強(qiáng)度。此外，本發(fā)明的非織造織物可分散于軟至中等硬的水中。由于這后一特性，本發(fā)明的非織造織物十分適用于在使用后可以丟進(jìn)沖水廁所(flush toilet)的一次性產(chǎn)品，如衛(wèi)生巾、尿布、干擦拭布和預(yù)潤濕的擦拭布。
因為在自來水中本發(fā)明的粘合劑減少并優(yōu)選失去粘合劑與纖維之間的粘合強(qiáng)度，所以沖洗后使擦拭布崩裂。然而，所述粘合劑在貨架期(shelf life period)和使用期間具有基本的粘合強(qiáng)度將非織造織物結(jié)合在一起。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，水溶粘合劑組合物包含約25-85重量％的不飽和羧酸/不飽和羧酸酯三元共聚物；約5-35重量％的二價離子抑制劑；和約10-70重量％的親水的可交聯(lián)聚合物。理想地，本發(fā)明的水溶粘合劑組合物包含約40-75重量％的不飽和羧酸/不飽和羧酸酯三元共聚物，約5-20重量％的二價離子抑制劑和約10-50重量％的親水的可交聯(lián)聚合物。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方案中，親水的可交聯(lián)聚合物基本上作用為二價離子抑制劑而因此消除了獨(dú)立的二價離子抑制劑的使用。有利的是親水的可交聯(lián)聚合物可以促進(jìn)處理后織物的親水性。因此，水溶粘合劑組合物包含約25-85重量％的不飽和羧酸/不飽和羧酸酯三元共聚物和約15-75重量％的親水的可交聯(lián)聚合物。理想地，水溶粘合劑包含約40-75重量％的不飽和羧酸/不飽和羧酸酯三元共聚物和約25-60重量％的親水的可交聯(lián)聚合物。
有利地，本發(fā)明的粘合劑組合物在二價離子濃度為低于約50ppm而一價離子濃度為低于約0.4重量％的水性環(huán)境中是可溶的。
雖然常規(guī)的不飽和羧酸可以被用為三元共聚物的單體組分，但優(yōu)選丙烯酸和/或甲基丙烯酸。不飽和羧酸酯單體組分的例子包括具有1-18個碳原子的烷基或3-18個碳原子的環(huán)烷基的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯，而且優(yōu)選具有1-12個碳原子的烷基或3-12個碳原子的環(huán)烷基的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯，可獨(dú)立或組合使用。
更優(yōu)選的是，三元共聚物的例子包括10-90重量％，優(yōu)選20-70重量％丙烯酸和/或甲基丙基酸以及90-10重量％，優(yōu)選80-30重量％具有1-18個碳原子的烷基或3-18個碳原子的環(huán)烷基的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯的共聚物，其中1-60摩爾％，優(yōu)選5-50摩爾％的丙烯酸和/或甲基丙烯酸被中和形成鹽；或30-75重量％，優(yōu)選40-65重量％丙烯酸，5-30重量％，優(yōu)選10-25重量％具有8-12個碳原子的烷基的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯以及20-40重量％，優(yōu)選25-35重量％具有2-4個碳原子的烷基的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯的共聚物，其中1-50摩爾％，優(yōu)選2-40摩爾％的丙烯酸被中和形成鹽。沒有特別限制三元共聚物的分子量，然而三元共聚物的重均分子量優(yōu)選為5,000-1,000,000，更優(yōu)選為30,000-500,000。
可以任選地使用任何無機(jī)堿或有機(jī)堿作為中和劑來中和共聚物的不飽和羧酸組分。中和劑的例子包括無機(jī)堿如氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰和碳酸鈉，和胺如一乙醇胺、二乙醇胺、二乙氨基乙醇、氨、三甲胺、三乙胺、三丙胺和嗎啉。優(yōu)選乙醇胺或氫氧化鈉或氫氧化鉀和乙醇胺的組合。不飽和羧酸/不飽和羧酸酯共聚物在US5,384,189，發(fā)明名稱為“水可分解的非織造織物”的專利中公開了，該文獻(xiàn)作為參考并入本申請并且作為本申請的一部分。三元共聚物可購自LION Corporation，Tokyo Japan。
可用在本發(fā)明中的二價離子抑制劑包括磺化的共聚酯如EASTMANAQ 29D，AQ38D和AQ55D(可購自Eastman Chemicals，Kingsport，TN)；L9158(可購自ATO Findley)；可交聯(lián)的聚(乙烯-乙酸乙烯酯)(可購自National Starch and Chemical Company，Bridgewater，NJ商品名為ELITE-33)；聚磷酸鹽如三聚磷酸鈉，膦酸如亞乙基二胺四(亞甲基膦酸)(ethylene diaminetetra(methylenephosphonicacid)，氨基羧酸如亞乙基二胺四乙酸(ethylenediaminetetraaceticacid)和次氮基三乙酸，羥基羧酸如檸檬酸；和多胺如porphozins。
適用于本發(fā)明的親水的可交聯(lián)聚合物包括具有一種或多種親水的單體和能夠交聯(lián)單體的聚合物。這些聚合物的非限制性例子包括1)聚(乙烯-乙酸乙烯酯)與N-取代的丙烯酰胺如N-羥甲基丙烯酰胺；2)丙烯酰胺和N-取代的丙烯酰胺為基的共聚物與可交聯(lián)的單體如N-羥甲基丙烯酰胺；3)共聚丙烯酸酯如甲基丙烯酸羥乙酯或聚(乙二醇)-甲基丙烯酸酯(PEG-MA)與甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸甲酯；4)水解低于約3％的聚(亞乙基乙烯醇)(poly(ethylene vinylalcohol))；和5)接枝在其它聚合物如聚烯烴上面的聚(乙二醇)以使得聚(乙二醇)部分可以被交聯(lián)。一種優(yōu)選的可交聯(lián)聚合物是聚(乙烯-乙酸乙烯酯)與N-羥甲基丙烯酰胺，可購自National Starchand Chemical Company，Bridgewater，NJ，商品名為ELITE-33。
在本發(fā)明的另外一個方面中，本發(fā)明的粘合劑制劑可以向任何纖維基底施用來形成水可分散的纖維織物。本發(fā)明的水可分散的纖維織物可溶，即可分解或可分散于具有二價離子濃度少于約50ppm和一價離子濃度少于約0.4重量％的水性環(huán)境中。本發(fā)明水可分散的織物尤其適用于水可分散的產(chǎn)品。適合的纖維基底包括，但不限于非織造和織造織物。在許多實施方案中，尤其個人護(hù)理產(chǎn)品，優(yōu)選的基底是非織造織物，因為非織造織物具有液體如血液、月經(jīng)和尿液的吸收性。在本申請中使用的“非織造織物”指具有可以用像墊的形式粘合在一起的隨機(jī)排列的個體纖維或長絲的結(jié)構(gòu)的織物。非織造織物可以用多種方法制備，包括，但不限于氣流成網(wǎng)法、濕法成網(wǎng)法、水纏結(jié)(hydroentangling)法、短纖維梳理、粘合和溶液紡織(solution spinning)。
粘合劑制劑尤其可用于粘合氣流成網(wǎng)的非織造織物。這些氣流成網(wǎng)的材料尤其可用于體側(cè)襯墊、液體分布材料、液體吸收材料(fluid in-take materials)，如緩沖材料(surge material)、吸收劑包裝片和用于多種水可分散的個人護(hù)理產(chǎn)品的覆蓋原料。氣流成網(wǎng)的材料尤其可用作為預(yù)潤濕擦拭布。這些氣流成網(wǎng)的非織造織物的織物單位重量范圍為每平方米約20-200克(gsm)的2-3旦和長度為約6-15毫米的短纖維。緩沖或吸收材料需要較好的彈性和較高膨松，所以使用了具有約6或更大旦數(shù)的短纖維來制備這些產(chǎn)品。緩沖或吸收材料的理想的最終密度為每立方厘米約0.025-0.050克(g/cc)。液體分布材料具有較高的密度，理想的范圍為約0.10-0.20g/cc，使用較低旦數(shù)的纖維，最理想是具有低于約1.5旦數(shù)的纖維。擦拭布通常具有約0.05-0.1g/cc的密度和約60-90gsm的織物單位重量。
非織造織物本身可以由天然纖維、合成纖維及其組合形成。纖維的選擇取決于如纖維的成本和成品織物所打算的最終用途?？梢元?dú)自或組合使用來形成基底的適合纖維的非限制性例子包括棉、亞麻布、黃麻、大麻、羊毛、木漿、再生纖維素纖維(regeneratedcellulosic fibers)如粘膠人造纖維、改性纖維素纖維如乙酸纖維素酯，或得自聚乙烯醇、聚酯、聚酰胺和聚丙烯酸等的合成纖維。如果需要，也可以使用一種或多種上述纖維的混合物。
對于擦拭布，非織造織物理想地是由比較短的纖維，如木漿纖維形成。纖維最短的長度是取決于形成非織造織物所選擇的方法。當(dāng)非織造織物通過濕法或干法形成時，纖維的長度理想為約0.1-15毫米。已經(jīng)確定的是將基本量的長度大于約15毫米的纖維放進(jìn)可沖的織物時，其長度趨向形成在可沖材料中不理想的纖維束。理想地，當(dāng)本發(fā)明的非織造織物不用粘合劑或粘合劑物質(zhì)粘合在一起時，它們具有比較低的濕粘合強(qiáng)度。當(dāng)這種非織造織物用在自來水和污水中失去粘合強(qiáng)度的粘合劑粘合在一起時，所述織物會輕易被通過污水管的沖水所提供的攪動和移動所崩裂。
本發(fā)明的非織造織物可以由單一層或多個層來形成。在多個層的情況下，層通常以并列或表面對表面的關(guān)系來定位并且可以將全部或一部分的層與鄰近的層粘合。本發(fā)明的非織造織物也可以由多個單獨(dú)的非織造織物來形成，其中單獨(dú)的非織造織物可以由單一或多個層形成。可以將粘合劑以單一的涂覆分布在非織造織物上或使用多個層時，可以分別向各獨(dú)自層施用粘合劑，然后與其它層以并列的關(guān)系結(jié)合來形成成品非織造織物。
可以通過任何已知的涂覆方法向非織造織物施用粘合劑組合物?？梢酝ㄟ^例如噴涂、浸漬、印花、涂布或任何其它的技術(shù)向非織造織物施用粘合劑。當(dāng)為了保留織物的完整性向非織造織物施用粘合劑時，需要將粘合劑均勻地分散于基本上全部的織物以覆蓋基本上全部的纖維接頭。理想地，將粘合劑分散于非織造織物使約80-100％的纖維接頭被粘合劑覆蓋。更理想地，將粘合劑分散于非織造織物使約95-100％的纖維接頭被粘合劑覆蓋。
本發(fā)明另外一個方面是制備水可分散非織造織物的方法。所述方法包括將纖維基底與有效量本發(fā)明的粘合劑制劑接觸來粘合基本量纖維的步驟。然后將非織造織物干燥形成水可分散的纖維織物。為了易于向非織造織物施用粘合劑，所述的粘合劑可以被乳化、分散和/或溶解于水或溶劑如甲醇、乙醇等中，并且水為優(yōu)選的載體。粘合劑可以具有約1-30重量％的固體和更期望具有約2.5-20重量％的固體。
基于織物的重量，可以將本發(fā)明的粘合劑分布或“另外加上”至非織造織物，其用量為約1-50重量％，理想為約5-30重量％和更理想為約8-25重量％。當(dāng)粘合劑的用量少于上述的用量時，所得的非織造織物具有的機(jī)械強(qiáng)度不足夠。另一方面，當(dāng)粘合劑的用量多于上述的用量時，所得的非織造織物不具有高柔軟性和良好的觸覺。
本發(fā)明的粘合劑組合物可以包含增塑劑如甘油；山梨糖醇；乳化礦物油；苯甲酸酯；聚二醇類如聚乙二醇、聚丙二醇及其共聚物；癸酰-N-甲基葡糖酰胺(decanoyl-N-methylglucamide)；檸檬酸三丁酯；和加入含粘合劑組合物溶液中的磷酸三丁氧基乙酯(tributoxyethyl phosphate)，但這并不優(yōu)選。增塑劑的含量根據(jù)非織造織物所需的柔軟性而變化但通?？梢砸曰诳椢镏亓考s0-10重量％的量加入。
如需要，也可以向粘合劑加入香料、著色劑、止泡劑、殺菌劑、抑菌劑、表面活性劑、增稠劑、填充劑以及其它水溶粘合劑如聚乙烯醇、水分散系，例如聚氯乙烯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯與甲基丙烯酸酯的共聚物、丙烯酸、甲基丙烯酸或其鹽的聚合物和羧甲基纖維素。
一旦向織物施用粘合劑組合物，就用任何常規(guī)的手段如通過氣流干燥烘箱來干燥所述織物。一旦干燥后，與類似的但未處理的濕法成網(wǎng)或干鋪網(wǎng)織物的拉伸強(qiáng)度比較時，粘結(jié)的纖維織物表現(xiàn)出改進(jìn)的拉伸強(qiáng)度。例如，織物的拉伸強(qiáng)度可以比未處理織物的拉伸強(qiáng)度增加至少25％。與未處理的織物比較，織物的拉伸強(qiáng)度更尤其可以增加至少約100％，特別是可以增加至少約500％。然而，十分有利的是，當(dāng)放進(jìn)軟至中等硬的冷水中攪動時織物會分解或可分解。在本申請中使用的“分解”、“可分解”和“水可分散”可互換使用來描述織物在自來水中的約90分鐘后分開為多個塊時的崩裂或分開為多個部分的反應(yīng)。每一塊織物的平均尺寸為小于約50％，理想小于約40％，和更理想小于約30％織物分散前的尺寸。理想的是，所述織物會在約60分鐘后并且更理想是在約30分鐘后分解。
適用于轉(zhuǎn)化為擦拭布或上述任何其它一次性產(chǎn)品的非織造織物可以是這種物品所采用的任何類型。成品擦拭布可以是獨(dú)立包裝，優(yōu)選以折疊狀態(tài)獨(dú)立包裝在防潮濕封套，或包裝在裝有任何期望數(shù)量的預(yù)折疊薄片的容器中和堆疊在向擦拭布施用了濕潤劑的不透水包裝中。潮濕的擦拭布可以包含濕潤劑。相對于干織物的重量，所述擦拭布可以包含約10-400％和理想地約100-300％的濕潤劑。所述擦拭布必須在儲入倉庫、運(yùn)輸、零售陳列和消費(fèi)者儲存的全部期間保持它的所需的特征。因此，貨架期的范圍可以在兩個月至兩年。
用于包含濕包裝材料如擦拭布、小毛巾等的不可滲透封套的多種形式都是本技術(shù)領(lǐng)域公知的。任何這些封套都可以用于包裝本發(fā)明預(yù)潤濕的擦拭布。
可以將本發(fā)明的非織造織物并入體液吸收產(chǎn)品如衛(wèi)生巾、尿布、傷口敷料、紙巾(tissues)等。粘合劑是這樣的當(dāng)粘合劑與這樣的體液接觸時，由于在該液體中的二價離子濃度高于溶解水平，所以它不溶解。非織造織物保留了它的結(jié)構(gòu)、柔軟性并表現(xiàn)出一種滿意于實際應(yīng)用的韌性。然而，當(dāng)與二價離子濃度高至約50ppm的水接觸時，所述粘合劑就會分散。因此，非織造織物的結(jié)構(gòu)就被輕易地破壞并在水中分散。
本發(fā)明將用以下的實施例來例證，這些實施例的說明不在任何方面對本申請所描述的發(fā)明范圍做出限制。
對比實施例1粘合劑溶液的配方為52.6重量％的不飽和羧酸/不飽和羧酸酯三元共聚物(可購自LION Corporation，Tokyo，Japan，商品名為SSB-3b)；42.8重量％作為二價離子抑制劑的Code L9158(可購自ATOFindley，Wauwatosa，WI)；和4.6重量％作為增塑劑的非結(jié)晶化等級的山梨糖醇(可購自Pfizer)，它通過將樹脂在水中溶解得出含約13重量％固體的溶液來制備。
將20-約25重量％(基于非織造基底的干重量)的上述制劑噴涂在含60重量％聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)短纖維和40重量％蕉麻粕纖維(可購自Hanson & Orth，Wilmington North Carolina)的濕法成網(wǎng)非織造纖維基底的其中一面。然后將所得的織物在105℃(221°F)的強(qiáng)制氣流烘箱中干燥10分鐘。將織物在具有50毫升二價離子(Ca++)濃度為100ppm的測試溶液的小盤中浸漬兩分鐘?？椢镌跍y試溶液中是穩(wěn)定的但發(fā)現(xiàn)大約15分鐘后它在冷自來水中可分散。
上述飽和的織物的拉伸強(qiáng)度用改良的ASTM-D5034-11(1994)測試方法來確定。所述飽和的織物具有25.4毫米的寬度和152毫米的長度。所述方法被改良以使用夾頭間隙為100毫米與十字頭(cross-head)分離速度為每分鐘30.5厘米的Sintech拉伸測試器?？v向(MD)飽和織物的拉伸強(qiáng)度為每25.4毫米寬度90克。
實施例1配制根據(jù)本發(fā)明的粘合劑溶液(制劑1)，包含50重量％的不飽和羧酸/不飽和羧酸酯三元共聚物(可購自LION，商品名為SSB-3b)；25重量％的二價離子抑制劑(可購自Eastman Chemical，商品名為AQ-29D)；和25重量％的可交聯(lián)的聚(乙烯-乙酸乙烯酯)(可購自National Starch and Chemical Company，Bridgewater，NJ，商品名為ELITE-33)。將制劑稀釋至13重量％的總固體。將20-約25重量％基于非織造基底干重量的制劑噴涂在對比實施例1所描述的濕法成網(wǎng)基底的其中一面上。將所得的織物在105℃(221°F)的強(qiáng)制氣流烘箱中干燥10分鐘。將織物在具有50毫升二價離子(Ca++)濃度為100ppm的測試溶液的小盤中浸漬兩分鐘。
使用上述對比實施例1的步驟，測定飽和的織物的拉伸強(qiáng)度為每25.4毫米寬度280克。織物在測試溶液中是穩(wěn)定的但大約50分鐘后分散于水中。
對比實施例2
將對比實施例1的粘合劑制劑用去離子水稀釋至5.9重量的總固體含量。將20重量％基于非織造基底干重量的該粘合劑制劑噴涂在含Weyerhaueser CF 405漿液的非織造纖維基底的兩面上。所得的織物具有68gsm的總織物單位重量。然后將織物用溫度設(shè)定為400°F的烘箱干燥10-15秒。向織物加入185重量％基于織物干重量的具有100ppm二價鈣離子的水溶液。
飽和的織物的拉伸強(qiáng)度用下列ASTM-D5034-11(1994)測試步驟來測定。飽和織物具有76毫米的寬度和152毫米的長度。將飽和的織物放進(jìn)Thwing-Albert拉伸測試器。橫向(CD)飽和織物的拉伸強(qiáng)度為每76毫米寬度185克?？椢镌跍y試溶液中是穩(wěn)定的但在大約10分鐘內(nèi)分散于水中。
干織物的可濕度是用以下的方式測定的。用具有18號針的10cc注射器將去離子水滴沉積在干織物的八個隨機(jī)位置上面。紀(jì)錄水滴滲透織物的所需的時間，用八個紀(jì)錄時間的平均時間作為織物的可濕度。干織物用了3分5秒來吸收所述去離子水滴。
對比實施例3將對比實施例1的粘合劑制劑用去離子水稀釋至5.9重量％的總固體含量。將20重量％基于非織造基底干重量的該粘合劑制劑噴涂在含Weyerhaueser CF 405漿液的非織造纖維基底的兩面上。所得的織物具有71gsm的總織物單位重量。然后將織物用溫度設(shè)定為400°F的烘箱干燥10-15秒。向織物加入186重量％基于織物干重量的具有100ppm二價鈣離子的水溶液。
根據(jù)對比實施例2的方法測定，飽和的織物的拉伸強(qiáng)度為每76毫米寬度225克。織物在測試溶液中是穩(wěn)定的但在大約10分鐘內(nèi)分散于水中。
實施例2
配制根據(jù)本發(fā)明的第二種粘合劑溶液(制劑2)，包含65.0重量％的LION SSB-3b；和35.0重量％的ELITE-33。將制劑稀釋至15.0重量％的總固體。將約25重量％基于非織造基底干重量的制劑2施用于含Weyerhaueser CF 405漿液的非織造纖維基底上。所得的織物具有69gsm的總織物單位重量。然后將織物用溫度設(shè)定為380°F的烘箱干燥10-15秒。向織物加入250重量％基于織物干重量的具有100ppm二價鈣離子的水溶液。
根據(jù)對比實施例2的方法測定，飽和的織物的拉伸強(qiáng)度為每76毫米寬度700克?？椢镌跍y試溶液中是穩(wěn)定的但在少于60分鐘內(nèi)分散于水中。
根據(jù)對比實施例2的可濕度方法測定，織物用了平均1分8秒來吸收所述去離子水滴。
實施例3配制根據(jù)本發(fā)明的另外一種粘合劑溶液(制劑3)，包含65.0重量％的LION SSB-3b；22.5重量％的ELITE-33；和12.5重量％的AQ-29D(二價離子抑制劑)。將制劑稀釋至15.5重量％的總固體。將約25重量％基于非織造基底干重量的制劑3施用于含Weyerhaueser CF405漿液的非織造纖維基底上。所得的織物具有72gsm的總織物單位重量。然后將織物用溫度設(shè)定為380°F的烘箱干燥10-15秒。向織物加入250重量％基于織物干重量的具有100ppm二價鈣離子的水溶液。
根據(jù)對比實施例2的方法測定，飽和的織物的拉伸強(qiáng)度為每76毫米寬度621克?？椢镌跍y試溶液中是穩(wěn)定的但在少于15分鐘內(nèi)分散于水中。
根據(jù)對比實施例2的可濕度方法測定，織物用了平均少于10秒來吸收所述去離子水滴。
實施例4配制根據(jù)本發(fā)明的另外一種粘合劑溶液(制劑4)，包含39.5重量％的LION SSB-3b；32.1重量％的二價離子抑制劑(L-9158可購自ATO Findley)；25重量％的聚(乙烯-乙酸乙烯酯)(ELITE-33)；和3.4重量％作為增塑劑的山梨糖醇。將制劑用去離子水稀釋至7.8重量％的總固體。將約20重量％基于非織造基底干重量的制劑4施用于含Weyerhaueser CF 405漿液的非織造纖維基底上。所得的織物具有66gsm的總織物單位重量。然后將織物用溫度設(shè)定為440°F的烘箱干燥10-15秒。向織物加入186重量％基于織物干重量的具有100ppm二價鈣離子的水溶液。
根據(jù)對比實施例2的方法測定，飽和的織物的拉伸強(qiáng)度為每76毫米寬度587克。由于聚合物在高干燥溫度的過度熱固化交聯(lián)，織物不在水中分散。
根據(jù)對比實施例2的可濕度方法測定，干織物用了平均2分17秒來吸收所述去離子水滴。
實施例5除下述內(nèi)容外重復(fù)上述實施例4的步驟。向織物加入173重量％基于織物干重量的具有100ppm二價鈣離子的水溶液。
根據(jù)對比實施例2的方法測定，飽和的織物的拉伸強(qiáng)度為每76毫米寬度652克。由于聚合物在高干燥溫度的過度熱固化交聯(lián)，織物不在水中分散。
實施例6
將約15重量％基于非織造基底干重量的制劑4噴涂在基底的兩面上。所得的織物具有68gsm的總織物單位重量。然后將織物在400°F干燥10-15秒。向織物加入226重量％基于織物干重量的具有100ppm二價鈣離子的水溶液。
根據(jù)對比實施例2的方法測定，飽和的織物的拉伸強(qiáng)度為每76毫米寬度660克?？椢镌跍y試溶液中是穩(wěn)定的但在少于1小時內(nèi)分散于水中。
根據(jù)對比實施例2的可濕度方法測定，織物用了平均1分鐘52秒來吸收所述去離子水滴。
實施例7除下述內(nèi)容外重復(fù)上述實施例4的步驟。將約10重量％基于非織造基底干重量的制劑4噴涂在基底的兩面上。所得的織物具有65gsm的總織物單位重量。然后將織物在400°F干燥10-15秒。向織物加入204重量％基于織物干重量的具有100ppm二價鈣離子的水溶液。
根據(jù)對比實施例2的方法測定，飽和的織物的拉伸強(qiáng)度為每76毫米寬度430克?？椢镌跍y試溶液中是穩(wěn)定的但在少于1小時內(nèi)分散于水中。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員懂得在不離開本發(fā)明的精神或所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)可以做出多種的替換、省略、變化和修改。因此，前述的內(nèi)容只是為了作為本發(fā)明優(yōu)選范圍的實例而已，并不作為本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種用于將纖維材料粘合成完整的織物的水溶粘合劑組合物，該粘合劑組合物包含約25-85重量％的不飽和羧酸/不飽和羧酸酯三元共聚物；和約15-75重量％的親水可交聯(lián)聚合物，其中所述水溶粘合劑組合物可溶于二價離子濃度低于約50ppm和一價離子濃度低于約0.4重量％的水性環(huán)境。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的粘合劑組合物，該粘合劑組合物包含約40-75重量％的不飽和羧酸/不飽和羧酸酯三元共聚物和約25-60重量％的親水可交聯(lián)聚合物。
3.一種用于將纖維材料粘合成完整的織物的水溶粘合劑組合物，該粘合劑組合物包含約25-85重量％的不飽和羧酸/不飽和羧酸酯三元共聚物；和約5-35重量％的二價離子抑制劑；和約10-60重量％的親水可交聯(lián)聚合物，其中所述水溶粘合劑組合物可溶于二價離子濃度低于約50ppm和一價離子濃度低于約0.4重量％的水性環(huán)境。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的粘合劑組合物，該粘合劑組合物包含約40-75重量％的不飽和羧酸/不飽和羧酸酯三元共聚物；約5-20重量％的二價離子抑制劑；和約10-50重量％的親水可交聯(lián)聚合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3的粘合劑組合物，其中所述水溶粘合劑組合物可溶于含少于約25ppm選自鈣或鎂的二價離子的水性環(huán)境。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3的粘合劑組合物，其中所述不飽和羧酸/不飽和羧酸酯三元共聚物包含約10-90重量％的丙烯酸和/或甲基丙烯酸和90-約10重量％具有1-18個碳原子的烷基或3-18個碳原子的環(huán)烷基的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯并且其中2-60摩爾％得自丙烯酸和/或甲基丙烯酸的重復(fù)單元是以鹽的形式存在。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或3的粘合劑組合物，其中所述不飽和羧酸/不飽和羧酸酯三元共聚物包含約20-70重量％的丙烯酸和/或甲基丙烯酸和約80-30重量％具有1-18個碳原子的烷基或3-18個碳原子的環(huán)烷基的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯并且其中5-50摩爾％得自丙烯酸和/或甲基丙烯酸的重復(fù)單元是以鹽的形式存在。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或3的粘合劑組合物，其中所述不飽和羧酸/不飽和羧酸酯三元共聚物包含約30-75重量％的丙烯酸和/或甲基丙烯酸和5-約30重量％具有1-18個碳原子的烷基的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯和20-約40重量％具有2-4個碳原子的烷基的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯并且其中1-50摩爾％得自丙烯酸的重復(fù)單元是以鹽的形式存在。
9.根據(jù)權(quán)利要求3的粘合劑組合物，其中所述二價離子抑制劑選自磺化的共聚酯、聚磷酸鹽、膦酸、氨基羧酸、羥基羧酸、多胺和可交聯(lián)聚(乙烯-乙酸乙烯酯)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的粘合劑組合物，其中所述二價離子抑制劑選自EASTMAN AQ 29D、AQ38D、AQ55D、ATO Findley L9158、聚(乙烯-乙酸乙烯酯)與N-羥甲基丙烯酰胺、三聚磷酸鈉、次氮基三乙酸、檸檬酸、亞乙基二胺四乙酸、亞乙基二胺四(亞甲基膦酸)和porphozins。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或3的粘合劑組合物，其中所述親水可交聯(lián)聚合物選自聚(乙烯-乙酸乙烯酯)與N-取代的丙烯酰胺、丙烯酰胺、N-取代的丙烯酰胺為基的共聚物與可交聯(lián)的單體、共聚丙烯酸酯、水解低于約3％的聚(亞乙基乙烯醇)、接枝在聚烯烴上面的聚(乙二醇)以使得聚(乙二醇)部分可以被交聯(lián)，和聚(乙烯-乙酸乙烯酯)與N-羥甲基丙烯酰胺。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的粘合劑組合物，其中所述親水可交聯(lián)聚合物選自N-羥甲基丙烯酰胺、共聚物甲基丙烯酸羥乙酯與甲基丙烯酸甲酯、共聚物甲基丙烯酸羥乙酯與丙烯酸甲酯、共聚物聚(乙二醇)-甲基丙烯酸酯(PEG-MA)與甲基丙烯酸甲酯和共聚物聚(乙二醇)-甲基丙烯酸酯(PEG-MA)與丙烯酸甲酯。
13.一種水可分散纖維織物，該水可分散纖維織物包含纖維基底和分布于整個所述纖維基底的根據(jù)權(quán)利要求1的水溶粘合劑，其中所述織物是水可分散于二價離子濃度低于約50ppm和一價離子的濃度為低于約0.4重量％的水性環(huán)境中。
14.一種水可分散纖維織物，該水可分散纖維織物包含纖維基底和分布于整個所述纖維基底的根據(jù)權(quán)利要求3的水溶粘合劑，其中所述織物是水可分散于二價離子濃度低于約50ppm和一價離子的濃度為低于約0.4重量％的水性環(huán)境中。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的可分散纖維織物，其中所述纖維材料由選自天然和合成纖維的纖維組成。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的可分散纖維織物，其中所述纖維材料會在少于約90分鐘內(nèi)分散于水中。
17.根據(jù)權(quán)利要求13的可分散纖維織物，其中所述纖維材料會在少于約60分鐘內(nèi)分散于水中。
18.根據(jù)權(quán)利要求13的可分散纖維織物，其中所述纖維材料會在少于約30分鐘內(nèi)分散于水中。
19.根據(jù)權(quán)利要求16、17或18的可分散纖維織物，其中所述纖維材料分散為多個塊并且每一塊織物的平均尺寸為小于約50％其分散前的尺寸。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的可分散纖維織物，其中所述纖維材料分散為多個塊并且每一塊織物的平均尺寸為小于約40％其分散前的尺寸。
21.根據(jù)權(quán)利要求19的可分散纖維織物，其中所述纖維材料分散為多個塊并且每一塊織物的平均尺寸為小于約30％其分散前的尺寸。
22.根據(jù)權(quán)利要求13或14的可分散纖維織物，其中所述粘合劑分布于整個所述織物的約80-100％。
23.根據(jù)權(quán)利要求13或14的可分散纖維織物，其中所述粘合劑分布于整個所述織物的約95-100％。
24.根據(jù)權(quán)利要求13或14的可分散纖維織物，其中所述織物的可濕度少于約15分鐘。
25.根據(jù)權(quán)利要求13或14的可分散纖維織物，其中所述織物的可濕度少于約5分鐘。
26.根據(jù)權(quán)利要求13或14的可分散纖維織物，其中所述織物的可濕度少于約1分鐘。
27.一種制備水可分散非織造織物的方法，該方法包括將纖維基底與有效量的根據(jù)權(quán)利要求1的水溶粘合劑接觸以粘合基本量的纖維在所述基底中以及將纖維基底干燥的步驟。
28.一種制備水可分散非織造織物的方法，該方法包括將纖維基底與有效量的根據(jù)權(quán)利要求3的水溶粘合劑接觸以粘合基本量的纖維在所述基底中以及將纖維基底干燥的步驟。
29.根據(jù)權(quán)利要求27或28的方法，其中將約1-50重量％的所述粘合劑分布于所述織物上。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的方法，其中將約5-30重量％的所述粘合劑分布于所述織物上。
31.根據(jù)權(quán)利要求29的方法，其中將約8-25重量％的所述粘合劑分布于所述織物上。
全文摘要
一種用于粘合纖維基底的水溶聚合物粘合劑,包含約25－85重量%的不飽和羧酸/不飽和羧酸酯三元共聚物,約5－35重量%的二價離子抑制劑;和約10－60重量%的親水可交聯(lián)聚合物。在本發(fā)明優(yōu)選的形式中,親水可交聯(lián)聚合物基本上作用為二價離子抑制劑并促進(jìn)處理后布料的親水性并剔除了使用單獨(dú)的二價離子抑制劑的需要。粘合劑組合物可溶于二價離子濃度少于約50ppm和一價離子濃度少于約0.4重量%的水性環(huán)境。也公開了在纖維基底上分布了有效量粘合劑的水可分散纖維織物和制備水可分散纖維織物的方法。
文檔編號D04H1/64GK1257526SQ98805297
公開日2000年6月21日 申請日期1998年5月9日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月23日
發(fā)明者P·S·穆爾克, W·S·龐普倫 申請人:金伯利-克拉克環(huán)球有限公司