CN114945715A - 包括基于cmc的粘结剂的可分散非织造材料 - Google Patents

Abstract

提供了具有至少一个包含纤维素纤维、合成纤维或它们的组合的层的非织造材料。这类非织造材料在其表面上至少部分被包括羧甲基纤维素(CMC)和金属盐的粘结剂覆盖，所述粘结剂具有约4.3至约4.5的pH。包括这种粘结剂的非织造材料提供了提高的湿强度和分散性，并且适合用于包括擦拭巾的各种应用中。

Description

包括基于CMC的粘结剂的可分散非织造材料

发明领域

提供了用包括金属盐的基于羧甲基纤维素(CMC)的粘结剂粘结的可分散非织造材料。这类非织造材料可用于各种应用并且可具有改进的湿强度和分散性。

发明背景

诸如擦拭巾的可分散非织造产品被广泛使用并且在众多应用中提供相对便宜、卫生和便利的使用。已数次尝试生产可冲洗且可分散的产品，其对于预期目的足够强且仍适当地可处置。

这样的一种方式是掺合水溶性或可再分散的聚合物粘结剂以形成预湿的擦拭巾。与使用这类粘结剂的预湿擦拭巾和纸巾相关联的技术问题包括在非织造材料中提供充足的粘结剂以提供用于其预期应用所需的干和湿拉伸强度，而同时保护可分散粘结剂免受因存储期间的水性环境所致的溶解。此外，尽管具有所需干和湿拉伸强度，但擦拭材料还需要易于分散以适当处置。

这类水溶性粘结剂例如公开于Kakiuchi等人的美国专利号5,281,306中。Kakiuchi等人提供了一种具有羧基、至少一种金属离子和含有有机溶剂的水性清洁剂的水溶性粘结剂以提供可分散材料。然而，仍需要改进的粘结剂应用，其提供在非织造材料中同时且可接受的强度和分散性。所公开的主题解决了这些和其他需要。

发明内容

当前所公开的主题提供了至少部分涂布有包括金属盐的基于羧甲基纤维素(CMC)的粘结剂的非织造材料。意外且有利地发现，在约4.3至约4.5的pH下本发明的粘结剂提供具有高湿强度和快速分散性的非织造材料。

本发明提供非织造材料。非织造材料可包括至少一个包含纤维素纤维、合成纤维或它们的组合的层。至少一个层可在其表面的至少一部分上被粘结剂覆盖。粘结剂可包括羧甲基纤维素(CMC)和金属盐。粘结剂可具有约4.3至约4.5的pH。

在某些实施方案中，粘结剂可具有约4.3至约4.4或约4.4至约4.5的pH。

在某些实施方案中，CMC和金属盐可以约1:1或约3:1的比率存在于粘结剂中。

在某些实施方案中，金属盐可包括氯化钙。

在某些实施方案中，粘结剂还可包括表面活性剂。

在某些实施方案中，塑化剂可包括聚乙二醇。

在某些实施方案中，纤维素纤维可包括软木纤维、硬木纤维或它们的组合。

在某些实施方案中，合成纤维可包括双组分纤维。

在某些实施方案中，非织造材料可具有约350gli至约400gli的湿强度。

本发明提供一种包括本发明的非织造材料和洗剂的擦拭巾。本发明进一步提供一种包括本发明的非织造材料的个人护理产品。

前文已在广义上概述了本申请的特征和技术优点，以便可更好地理解下文的详细描述。将在下文中描述的是形成本申请的权利要求书的主题的本申请的另外的特征和优点。本领域技术人员应理解的是，所公开的概念和具体实施方案可易于用作修改或设计用于实施本申请的相同目的的其他结构的基础。本领域技术人员还应认识到，这类等效构造不脱离如随附权利要求书中阐述的本申请的精神和范围。将从以下描述中更好地理解被认为是本申请特征性的关于其组织和操作方法的新颖特征。

附图简述

图1描绘出根据如实施例1中提供的某些非限制性实施方案制备的包括阳离子和阴离子洗剂以及pH水平变化的粘结剂的基于纤维素的非织造材料的湿强度测试结果；

图2A描绘出根据如实施例1中提供的某些非限制性实施方案制备的包括了包含醇的pH水平变化的粘结剂的基于纤维素的非织造材料的湿强度测试结果；

图2B描绘出根据如实施例1中提供的某些非限制性实施方案制备的包括pH水平变化的粘结剂的非织造材料的湿强度测试结果；

图3描绘出根据如实施例1中提供的某些非限制性实施方案制备的包括pH水平变化的粘结剂的非织造材料的湿强度测试结果；

图4描绘出根据如实施例2中提供的某些非限制性实施方案制备的包括粘结剂的各种非织造材料的湿强度测试结果；

图5A描绘出根据如实施例4中提供的某些非限制性实施方案制备的包括粘结剂的改性基于纤维素的非织造材料的湿强度测试结果；

图5B描绘出根据如实施例4中提供的某些非限制性实施方案制备的包括粘结剂的改性基于纤维素的非织造材料的湿强度测试结果；

图6A描绘出根据如实施例5中提供的某些非限制性实施方案的包括任选用表面活性剂和塑化剂制备的粘结剂的非织造材料的湿强度测试结果；并且

图6B描绘出根据如实施例5中提供的某些非限制性实施方案的包括任选用表面活性剂和塑化剂制备的粘结剂的非织造材料的湿强度测试结果。

发明详述

当前所公开的主题提供了包含纤维素纤维、合成纤维或它们的组合的至少一个层的非织造材料。非织造材料至少部分涂布有包含羧甲基纤维素(CMC)和金属盐的粘结剂。本发明的粘结剂可在约4.3至约4.5的pH下施用于非织造材料。包括本发明的粘结剂的这类非织造材料可同时具有改进的湿强度和分散性。当前所公开的主题还提供了制作这类材料的方法。在详细描述和实施例中更多地论述所公开主题的这些和其他方面。

定义

在本主题的上下文中和使用每一术语的具体上下文中，本说明书中使用的术语一般具有它们在本领域中的通常含义。某些术语在下文定义以提供对描述所公开的主题的组合物和方法以及如何制作和使用它们的另外的指导。

除非上下文另有明确规定，说明书和随附权利要求书中使用的单数形式“一种”，“一个”和“所述”包括复数指示物。因此，例如对“一种化合物”的提及包括化合物的混合物。

术语“约”或“大约”意指对于如由本领域普通技术人员测定的具体值在可接受的误差范围内，这将部分取决于该值是如何测量或测定的，即测量系统的限制。例如，根据本领域中的实践，“约”可意指在3或多于3个标准差内。替代地，“约”可意指给定值的至多20％、优选至多10％、更优选至多5％且仍更优选至多1％的范围。替代地，特别是关于系统或方法，该术语可意指在值的一个数量级内、优选在5倍内且更优选在2倍内。

本文中所使用的术语“基重”指的是在给定面积内化合物的重量。度量单位的实例包括克/平方米，如由首字母缩略词“gsm”标识的。

本文中所使用的术语“纤维素”或“纤维素的”包括具有纤维素作为主要组成部分、且明确而言包含至少50重量％纤维素或纤维素衍生物的任何材料。因此，该术语包括棉花、典型木浆、乙酸纤维素、人造丝、热化学木浆、化学木浆、剥离化学木浆、马利筋丝棉、微晶纤维素、微原纤维化纤维素等等。

当关于纤维使用时，本文中所使用的用语“化学改性”意指纤维已用含多价金属化合物处理以产生具有与其结合的含多价金属化合物的纤维。化合物与纤维化学结合不是必需的，尽管优选通过涂布、粘附、沉淀或任何其他机制，化合物保持与纤维紧密连结，使得在纤维的正常处理期间化合物不从纤维移位。具体而言，甚至在用液体润湿或洗涤时化合物也可保持与纤维连结。为方便起见，纤维与化合物之间的连结可被称为粘结，并且化合物可被述为与纤维结合。

本文中所使用的术语“纤维”或“纤维的”指的是长径比高于约10的粒状材料。相反地，“非纤维”或“非纤维的”材料意指长径比为约10或更低的粒状材料。

本文中所使用的“非织造物”指的是包括但不限于织物或塑料的一类材料。非织造物是由机械、热或化学方式粘结到一起的纤维、纤丝、熔融塑料或塑料膜制成的片材或网结构。非织造物是由纤维网直接制成的织物，不具有织造或针织所需的纱线制备。在非织造物中，纤维的组件通过以下方式中的一种或多种保持到一起：(1)在随机网或毡中机械互锁；(2)纤维熔合；或(3)用诸如天然或合成树脂或者粘结剂的胶接介质粘结。

本文中所使用的术语“重量％”意指(i)作为材料层的重量百分数的组成部分/组分在材料中的重量；或(ii)作为最终微纤维擦拭材料或产品的重量百分数的组成部分/组分在材料中的重量。

纤维

当前所公开主题的非织造材料包含纤维。纤维可为天然的、合成的或它们的混合物。在某些实施方案中，纤维可为基于纤维素的纤维、一种或多种合成纤维，或它们的混合物。在某些实施方案中，本发明的非织造材料可包括数层不同的纤维素纤维。在某些实施方案中，不同的纤维素纤维可在非织造材料的一个或多个层中共混到一起。

纤维素纤维

可在纤维素层中使用本领域已知的任何纤维素纤维，包括任何天然来源的纤维素纤维，诸如来源于木浆或再生纤维素的那些。在某些实施方案中，纤维素纤维包括但不限于消解纤维，诸如牛皮纸、预水解的牛皮纸，苏打、亚硫酸盐、化学热机械和热机械处理的纤维，其来源于软木、硬木或棉籽绒。在其他实施方案中，纤维素纤维包括但不限于牛皮纸消解纤维，包括预水解的牛皮纸消解纤维。适合用于该主题中的纤维素纤维的非限制性实例是来源于诸如松树、冷杉和云杉的软木的纤维素纤维。其他合适的纤维素纤维包括但不限于来源于细茎针茅草、蔗渣、粗毛、亚麻、大麻、洋麻以及其他木质纤维素(lignaceous)和纤维素纤维来源的那些。合适的纤维素纤维包括但不限于漂白的牛皮纸南方松纤维，以商标FOLEY

(Buckeye Technologies Inc.,Memphis,Tenn.)销售。另外，在所公开主题的某些方面中利用以商标CELLU

(例如3024级)(Clearwater PaperCorporation,Spokane,Wash.)销售的纤维。

所公开主题的非织造材料还可包括但不限于可商购获得的亮绒毛浆，包括但不限于南方软木牛皮纸(诸如GP Cellulose的Golden

4725)或南方软木绒毛浆(诸如处理的FOLEY

)、北方软木亚硫酸盐纸浆(诸如Weyerhaeuser的T 730)或硬木纸浆(诸如桉树)。在某些实施方案中，非织造材料可包括桉树纤维(Suzano，未处理的)。尽管可基于各种因素优选某些纸浆，但可使用任何吸收性绒毛浆或它们的混合物。在某些实施方案中，可使用木纤维素、棉籽绒浆、化学改性纤维素诸如交联纤维素纤维和高纯度纤维素纤维。另外的纸浆的非限制性实例是FOLEY

FFTAS(也被称为FFTAS或BuckeyeTechnologies FFT-AS纸浆)和Weyco CF401。

在某些实施方案中，可使用细纤维，诸如某些软木纤维。具有纸浆纤维粗糙性质的这类细纤维的某些非限制性实例在下表I中提供，参考Watson,P.等人，Canadian PulpFibre Morphology:Superiority and Considerations for End Use Potential，TheForestry Chronicle，第85卷，第3期，401-408，2009年5月/6月。

表I.软木纤维

在某些实施方案中，可使用细纤维，诸如某些硬木纤维。具有纸浆纤维粗糙性质的这类细纤维的某些非限制性实例在表II中提供，至少部分地参考Horn,R.，Morphology ofPulp Fiber from Hardwoods and Influence on Paper Strength，Research Paper FPL312，Forest Products Laboratory，美国农业部(1978年)和Bleached Eucalyptus KraftPulp ECF Technical Sheet(2017年4月)(可得自https://www.metsafibre.com/en/Documents/Data-sheets/Cenibra-euca-Eucalyptus.pdf)。在具体实施方案中，可使用桉树纸浆。

表II.硬木纤维

物类	纸浆纤维粗糙度(mg/100m)
		赤杨	12.38
白杨	8.59
		美洲榆	9.53
纸桦	13.08
		美洲山毛榉	13.10
糙皮山核桃	10.59
		糖槭	7.86
白栎	14.08
		桉树	6.5+/-2.3

在所公开主题的具体实施方案中，使用以下纤维素：GP4723，完全处理纸浆(LeafRiver)(可购自Georgia-Pacific)；GP4725，半处理纸浆(可购自Georgia-Pacific)；Tencel(可购自Lenzing)；纤维素亚麻纤维；Danufil(可购自Kelheim)；Viloft(可购自Kelheim)；GP4865，气味控制半处理纸浆(可购自Georgia-Pacific)；3024级Cellu Tissue(可购自Clearwater)；Brawny Industrial Flax 500(可购自Georgia-Pacific)。本发明的非织造材料可包括纤维素纤维。在某些实施方案中，非织造材料的一个或多个层可含有约5gsm至约150gsm、约5gsm至约100gsm、或约10gsm至约50gsm纤维素纤维。在具体实施方案中，一个或多个层可含有约60gsm、约65gsm、或约70gsm纤维素纤维。

化学改性纤维素纤维

当前所公开的主题涵盖使用化学改性的基于纤维素的纤维。如本文中实施的，纤维素纤维可用包含多价金属离子、例如多价阳离子的化合物化学处理。出于说明而非限制的目的，这类化学改性纤维描述于美国专利号6,562,743和8,946,100中，所述专利的内容特此以引用方式整体并入。化学改性纤维素纤维可任选与弱酸连结。例如，合适的改性纤维素纤维包括来自GP Cellulose的铝改性FFLE+纤维或International Paper的Valance。

化学改性纤维素纤维可用基于未处理纤维的干重计约0.1重量％至约20重量％的含多价阳离子化合物、期望地用基于未处理纤维的干重计约2重量％至约12重量％的含多价金属化合物、和替代地用约3重量％至约8重量％的含多价阳离子化合物处理。

可使用包括过渡金属盐的任何多价金属盐，前提是化合物能够提高纤维素纤维在碱性环境中的稳定性。合适的多价金属的实例包括铍、镁、钙、锶、钡、钛、锆、钒、铬、钼、钨、锰、铁、钴、镍、铜、锌、铝和锡。在某些实施方案中，离子包括铝、铁和锡。在某些实施方案中，金属离子具有+3或+4的氧化态。在某些实施方案中，多价金属是铝。可采用含有多价金属离子的任何盐。上述金属的合适的无机盐的实例包括氯化物、硝酸盐、硫酸盐、硼酸盐、溴化物、碘化物、氟化物、氮化物、高氯酸盐、磷酸盐、氢氧化物、硫化物、碳酸盐、碳酸氢盐、氧化物、醇盐、酚盐、亚磷酸盐和次磷酸盐。上述金属的合适的有机盐的实例包括甲酸盐、乙酸盐、丁酸盐、己酸盐、己二酸盐、柠檬酸盐、乳酸盐、草酸盐、丙酸盐、水杨酸盐、甘氨酸盐、酒石酸盐、乙醇酸盐、磺酸盐、膦酸盐、谷氨酸盐、辛酸盐、苯甲酸盐、葡糖酸盐、马来酸盐、琥珀酸盐和4,5-二羟基-苯-1,3-二磺酸盐。除多价金属盐以外，可使用其他化合物，诸如上述盐的络合物，包括胺、乙二胺四乙酸(EDTA)、二亚乙基三胺五乙酸(DIPA)、次氮基三乙酸(NTA)、2,4-戊二酮和氨。在某些实施方案中，多价金属盐是氯化铝、氢氧化铝或硫酸铝。明矾是一种可溶于水中的硫酸铝盐。在纤维素的水性浆液中，明矾中的一些将透过纤维细胞壁，但因为离子浓度低，大多数溶解的铝盐将在纤维外。当调节pH以沉淀氢氧化铝时，大多数沉淀物粘附于纤维表面。

在某些实施方案中，化学改性纤维素纤维具有与其结合或以其他方式连结的酸。可采用各种合适的酸。在某些实施方案中，酸具有低挥发性。在某些实施方案中，酸是弱酸。举例而非限制地，合适的酸包括无机酸，诸如硫酸氢钠、磷酸二氢钠和磷酸氢二钠，和有机酸，诸如甲酸、乙酸、天冬氨酸、丙酸、丁酸、己酸、苯甲酸、葡糖酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、酒石酸、马来酸、苹果酸、邻苯二甲酸、磺酸、膦酸、水杨酸、乙醇酸、柠檬酸、丁烷四甲酸(BTCA)、辛酸、聚丙烯酸、聚磺酸、聚马来酸和木素磺酸，以及水解聚丙烯酰胺和CMC(羧甲基纤维素)。在羧酸之中，优选具有两个羧基的酸，且更优选具有三个羧基的酸。在某些实施方案中，酸是柠檬酸。

一般而言，采用酸的量可取决于酸度和酸的分子量。在某些实施方案中，酸占纤维的约0.5重量％至纤维的约10重量％。本文中所使用的“纤维的重量％”指的是用含多价金属化合物处理的干纤维的重量百分数，即基于处理纤维的干重。例如，在某些实施方案中，酸是纤维的约0.5重量％至约3重量％的量的柠檬酸。替代组合是含铝化合物和柠檬酸。对于本发明的这一方面的化学处理纤维，期望化学处理纤维的弱酸含量为基于处理纤维的干重计约0.5重量％至约10重量％，更期望基于处理纤维的干重计约0.5重量％至约5重量％，或基于处理纤维的干重计约0.5重量％至约3重量％。

替代地，在某些实施方案中，可使用缓冲盐而非弱酸与含多价金属化合物组合。在水中将提供具有低于约7的pH的溶液的任何缓冲盐都是合适的。举例而非限制地，合适的缓冲盐包括乙酸钠、草酸钠、酒石酸钠、邻苯二甲酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠和硼酸钠。缓冲盐可与其酸以于水中将提供具有低于约7的pH的溶液的组合使用，例如草酸/草酸钠、酒石酸/酒石酸钠、邻苯二甲酸钠/邻苯二甲酸和磷酸二氢钠/磷酸氢二钠。

在另一个变化形式中，含多价金属化合物可与诸如像氢氧化镁的不溶性金属氢氧化物组合，或者与一种或多种将在碱性氧气环境中抑制纤维劣化的碱稳定抗氧化化学剂或碱稳定还原剂组合使用。实例包括无机化学剂、诸如亚硫酸钠，和有机化学剂、诸如氢醌。

对于化学改性纤维素纤维，期望化学处理纤维的缓冲盐含量、缓冲盐弱酸组合含量、不溶性金属氢氧化物含量和/或抗氧化剂含量为基于处理纤维的干重计约0.5重量％至约10重量％，更期望基于处理纤维的干重计约0.5重量％至约5重量％，或基于处理纤维的干重计约0.5重量％至约3重量％。

在某些实施方案中，可将还原剂施用于改性纤维素纤维以通过减少回色来维持所需纤维亮度水平。添加酸性物质可在加工含纤维网期间加热时造成纤维褐变。还原剂对抗纤维的褐变。还原剂还可结合至纤维。合适的还原剂包括次磷酸钠、亚硫酸氢钠和它们的混合物。

适合用于本发明的实践中的纤维可用各种方式处理以提供与纤维紧密连结的含多价金属离子化合物。在某些实施方案中，将该化合物以浆液形式引入具有纤维的溶液中，并且使该化合物沉淀于纤维的表面上。替代地，可用处于水性或非水性溶液或悬浮液中的化合物喷涂纤维。纤维可在呈个体化状态时或以网的形式受处理。例如，该化合物可以粉末或其他物理形式直接施用于纤维上。然而，无论使用何种方法，优选该化合物保持与纤维结合，使得在纤维的正常物理处理期间，在纤维与液体接触之前，该化合物不移位。

在某些实施方案中，本发明的处理纤维由来自GP Cellulose的称为FOLEY

的纤维素纤维制成。使纸浆浆化，将pH调节至约4.0，并且将于水性溶液中的硫酸铝(Al₂(SO₄)₃)加入浆液。搅拌浆液并且稠度降低。在搅拌下，浆液的pH升高至约5.7。然后使纤维成型为网或片材，干燥，并任选地用柠檬酸的溶液以纤维的约2.5重量％的负载量喷涂。然后将网包装并运送至最终用户以进一步加工，包括纤维化以形成可用于制造各种产品中的个体化纤维。

在另一个实施方案中，本发明的处理纤维由从GP Cellulose获得的纤维素纤维制成。使纸浆浆化，将pH调节至约4.0，并且将于水性溶液中的硫酸铝(Al₂(SO₄)₃)加入浆液。搅拌浆液并且稠度降低。在搅拌下，浆液的pH升高至约5.7。然后使纤维成型为网或片材，干燥，并用油酸钠的溶液以纤维的约1.0重量％的负载量喷涂。然后将网包装并运送至最终用户以进一步加工，包括再浆化以形成可用于制造过滤产品中的网。在待施用还原剂的情况下，可在干燥步骤之前且在任何其他应用步骤之后施用还原剂。还原剂可通过喷涂、涂刷或起泡来施用。

纸浆样品中的金属离子含量、包括铝或铁含量可通过在消解设备中用硝酸和高氯酸湿灰化(氧化)样品来测定。空白被氧化并进行与样品相同的步骤。然后使用诸如像Perkin-Elmer ICP 6500的电感耦合等离子体分光光度计分析样品。从分析中可测定样品中的离子含量，单位为百万分率。期望地，多价阳离子含量为基于处理纤维的干重计约0.1重量％至约5.0重量％，更期望基于处理纤维的干重计约0.1重量％至约3.0重量％，或基于处理纤维的干重计约0.1重量％至约1.5重量％，或基于处理纤维的干重计约0.2重量％至约0.9重量％，或基于处理纤维的干重计约0.3重量％至约0.8重量％。

不意图受理论约束，据信通过该过程，随着pH升高，引入至纸浆浆液的可溶性Al₂(SO₄)₃被转化成不溶性Al(OH)₃。不溶性氢氧化铝沉淀于纤维上。因此，所得化学处理的纤维素纤维被涂布有Al(OH)₃或在纤维内部含有不溶性金属。

喷涂于含纤维网上的油酸钠在纤维上干燥。当Al(OH)₃-油酸盐处理的纤维被成型为基于滤器的片材时，除提高结构的湿强度以外，铝和油酸盐离子形成疏水环境。这些结果例示于下文阐述的程序中。

在另一个实施方案中，在造纸机的干燥区段后，将水合硫酸铝和油酸钠喷涂于纤维上。在另一个实施方案中，在造纸机的湿部区段中，使水合硫酸铝和油酸钠沉淀于纤维上。在另一个实施方案中，在压制阶段前将水合硫酸铝和次磷酸钠喷涂于纤维上，并且在干燥后喷涂油酸钠。在另一个实施方案中，在压制阶段前将水合硫酸铝、次磷酸钠和油酸钠喷涂于纤维上。在又一个实施方案中，在压制前使水合硫酸铝沉淀于纤维上，将水合次磷酸铝和次磷酸钠喷涂于纤维上，并且在干燥后将油酸钠喷涂于纤维上。在另一个实施方案中，在压制阶段前使水合硫酸铝沉淀于纤维上，并且将油酸钠喷涂于纤维上。

可与当前所公开的改性纤维素纤维结合使用各种材料、结构和制造过程，举例而非限制地，如美国专利号6,241,713、6,353,148、6,353,148、6,171,441、6,159,335、5,695,486、6,344,109、5,068,079、5,492,759、5,269,049、5,601,921、5,693,162、5,922,163、6,007,653、6,355,079、6,403,857、6,479,415、6,562,742、6,562,743、6,559,081、6,495,734、6,420,626和8,946,100中以及美国专利公布号US2004/0208175和US2002/0013560中所描述的，所述专利全部特此以引用方式整体并入。

在某些实施方案中，可使用化学改性纤维素诸如交联纤维素纤维和高纯度纤维素纤维。在具体实施方案中，改性纤维素纤维是交联纤维素纤维。在某些实施方案中，改性纤维素纤维包含多羟基化合物。多羟基化合物的非限制性实例包括甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇、聚乙烯醇、部分水解的聚乙酸乙烯酯和完全水解的聚乙酸乙烯酯。

在某些实施方案中，改性纤维素纸浆纤维已被软化或塑化，以内在地比未改性纸浆纤维更可压缩。施加于塑化纸浆网的相同压力将导致比施加于未改性纸浆网时更高的密度。另外，塑化纤维素纤维的密化网内在地比相同木材类型的未改性纤维的类似密度网更柔软。使用阳离子表面活性剂作为剥离剂(debonder)来破坏纤维间连结，可使软木纸浆更可压缩。使用一种或多种剥离剂促进在气流成网过程中纸浆片材分解成绒毛。剥离剂的实例包括但不限于公开于美国专利号4,432,833、4,425,186和5,776,308中的那些，所述专利全部特此以引用方式整体并入。剥离剂处理的纤维素纸浆的一个实例是FFLE+。还可使用可在形成湿法成网片材前加入纸浆浆液的用于纤维素的塑化剂来软化纸浆，但它们通过与剥离剂不同的机制来起作用。塑化剂在纤维内纤维素分子处起作用，以使无定形区柔软或软化无定形区。所得纤维被表征为软弱的。因为塑化纤维缺乏刚性，粉碎纸浆相比于未用塑化剂处理的纤维更易于密化。塑化剂包括但不限于多羟基醇、诸如甘油，低分子量聚二醇、诸如聚乙二醇，和多羟基化合物。这些和其他塑化剂描述和例示于美国专利号4,098,996、5,547,541和4,731,269中，所述专利全部特此以引用方式整体并入。还已知氨、脲和烷基胺使主要含纤维素的木产品塑化(A.J.Stamm，Forest Products Journal5(6)：413，1955年，特此以引用方式整体并入)。

本发明的非织造材料可包括改性纤维素纤维。在某些实施方案中，非织造材料的一个或多个层可含有约5gsm至约150gsm、约5gsm至约100gsm、或约10gsm至约50gsm改性纤维素纤维。在具体实施方案中，一个或多个层可含有约60gsm、约65gsm、或约70gsm改性纤维素纤维。

合成纤维

除使用纤维素纤维以外，当前所公开的主题还涵盖使用合成纤维。在一个实施方案中，合成纤维包含单组分纤维。

在商业上通常通过熔纺来制造单丝纤维。在该程序中，使每种熔融聚合物经过口模、例如喷丝头挤出，随后牵引熔融聚合物以使其离开喷丝头面。这之后是通过热传递至例如冷却空气的周围流体介质使聚合物凝固，并且卷取现在为固体的纤丝。熔纺后另外的步骤的非限制性实例还可包括热或冷拔、热处理、卷边和切割。该总体制造过程一般实施为不连续的两步过程，第一步涉及纺制纤丝并且收集成包含众多纤丝的丝束。在纺制步骤中，当熔融聚合物被牵引离开喷丝头面时，确实发生纤丝的一些拉制、还可被称为喷丝头拉伸(draw-down)。这之后是第二步，纺制纤维被拉制或拉伸以提高分子对准和结晶度，并且赋予单个纤丝增强的强度和其他物理性质。后续步骤可包括但不限于热定形、卷边和纤丝切割成纤维。

单丝纤维也可在连续过程中形成，其中纺制和拉制在连续过程中进行。在纤维制造过程中，期望的是在熔纺步骤后，在该过程中的各种后续步骤将各种材料加入纤维。这些材料可被称为“整理剂”，并且包含诸如但不限于润滑剂和抗静电剂的活性剂。整理剂通常经由水基溶液或乳液递送。例如在气流成网或湿法成网过程中，整理剂可提供纤维制造和纤维用户所期望的性质。

在纺制和拉制步骤之前、期间和之后涉及的众多其他过程公开于美国专利号4,950,541、5,082,899、5,126,199、5,372,885、5,456,982、5,705,565、2,861,319、2,931,091、2,989,798、3,038,235、3,081,490、3,117,362、3,121,254、3,188,689、3,237,245、3,249,669、3,457,342、3,466,703、3,469,279、3,500,498、3,585,685、3,163,170、3,692,423、3,716,317、3,778,208、3,787,162、3,814,561、3,963,406、3,992,499、4,052,146、4,251,200、4,350,006、4,370,114、4,406,850、4,445,833、4,717,325、4,743,189、5,162,074、5,256,050、5,505,889、5,582,913和6,670,035中，所述专利全部特此以引用方式整体并入。

当前所公开的主题还可包括但不限于含有以不同拉制程度或拉伸程度部分拉制的单丝纤维、高度拉制纤维和它们的混合物的制品。基于它们被掺合入结构的方式，相同结构的部分拉制和高度拉制纤维的使用可被杠杆调节以满足特定的物理和性能性质。

当前所公开主题的纤维的范围并不局限于任何特定的聚合物，因为任何部分拉制纤维都可提供在伸长和强度方面的增强性能。部分拉制纤维被拉制程度的范围并不受限，因为不同拉制程度将产生不同的性能增强。该主题的范围涵盖使用部分拉制的均聚物，诸如聚酯、聚丙烯、尼龙和其他可熔纺聚合物。本发明的非织造材料可包括单丝纤维。在某些实施方案中，非织造材料的一个或多个层可含有约5gsm至约150gsm、约5gsm至约100gsm、或约10gsm至约50gsm单丝纤维。在具体实施方案中，一个或多个层可含有约60gsm、约65gsm、或约70gsm单丝纤维。

在具体实施方案中，单丝纤维是约0.5dtex至约20dtex的低dtex短单丝纤维。在某些实施方案中，dtex值可为约1.3dtex至约15dtex，约1.5dtex至约10dtex，约1.7dtex至约6.7dtex，或约2.2dtex至约5.7dtex。在某些实施方案中，dtex值为1.3dtex、1.5dtex、1.7dtex、2.2dtex、3.3dtex、5.7dtex、6.7dtex或10dtex。

在各种实施方案中适合用作纤维的其他合成纤维包括但不限于由各种聚合物制成的纤维，以举例而非限制的方式，包括丙烯酸类，聚酰胺(包括但不限于尼龙6、尼龙6/6、尼龙12、聚天冬氨酸、聚谷氨酸)，聚胺，聚酰亚胺，聚丙烯酸化物(包括但不限于聚丙烯酰胺、聚丙烯腈、甲基丙烯酸和丙烯酸的酯)，聚碳酸酯(包括但不限于聚双酚A碳酸酯、聚碳酸丙烯酯)，聚二烯(包括但不限于聚丁二烯、聚异戊二烯、聚降冰片烯)，聚环氧化物，聚酯(包括但不限于聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚已酸内酯、聚乙交酯、聚交酯、聚羟基丁酸酯、聚羟基戊酸酯、聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯、聚琥珀酸丙二醇酯)，聚醚(包括但不限于聚乙二醇(聚氧化乙烯)、聚丁二醇、聚氧化丙烯、聚氧化甲烯(多聚甲醛)、聚四亚甲基醚(聚四氢呋喃)、聚表氯醇)，多氟烃，甲醛聚合物(包括但不限于脲-甲醛、三聚氰胺-甲醛、酚甲醛)，天然聚合物(包括但不限于纤维素、壳聚糖、木质素、蜡)，聚烯烃(包括但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚亚丁基、聚丁烯、聚辛烯)，聚亚苯基(包括但不限于聚苯醚、聚苯硫醚、聚苯醚砜)，含硅聚合物(包括但不限于聚二甲基硅氧烷、聚碳甲基硅烷)，聚氨酯，聚乙烯基(包括但不限于聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇、聚乙烯醇的酯和醚、聚乙酸乙烯酯、聚苯乙烯、聚甲基苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚甲基乙烯基醚、聚乙基乙烯基醚、聚乙烯基甲基酮)，聚缩醛，聚芳酯，和共聚物(包括但不限于聚乙烯-共-乙酸乙烯酯、聚乙烯-共-丙烯酸、聚对苯二甲酸丁二醇酯-共-聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚月桂内酰胺-嵌段-聚四氢呋喃)，聚琥珀酸丁烯酯和聚乳酸基聚合物。

在其他具体实施方案中，合成层含有合成纤丝。合成纤丝可通过纺制和/或挤出过程来形成。例如，这类过程可类似于上文关于熔纺过程所述的方法。合成纤丝可包括一个或多个连续股。在某些实施方案中，合成纤丝可包括聚丙烯。

粘结剂

本发明的非织造材料可包括粘结剂。在某些实施方案中，非织造材料可在至少一个外表面上被粘结剂涂布。这类粘结剂可包括羧甲基纤维素(CMC)和一种或多种金属盐、例如氯化钙。在某些实施方案中，这类粘结剂可包括CMC、一种或多种金属盐、一种或多种表面活性剂和一种或多种塑化剂。在具体实施方案中，粘结剂可具有约4.3至约4.5的pH。

合适的粘结剂包括但不限于液体粘结剂和粉末粘结剂。液体粘结剂的非限制性实例包括粘结剂的乳液、溶液或悬浮液。粘结剂的非限制性实例包括聚乙烯粉末，共聚物粘结剂，乙酸乙烯酯乙烯粘结剂，苯乙烯-丁二烯粘结剂，氨酯，基于氨酯的粘结剂，丙烯酸类粘结剂，热塑性粘结剂，天然聚合物基粘结剂，和它们的混合物。

羧甲基纤维素(CMC)

在某些实施方案中，粘结剂可为盐敏感和水溶性的。粘结剂可包括羧甲基纤维素(CMC)聚合物。在具体实施方案中，粘结剂可包括CMC钠或CMC钙。粘结剂还可包括临时湿强度剂，包括但不限于二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)、聚二烯丙基二甲基氯化铵(聚DADMAC)、N-羟甲基丙烯酰胺(NMA)、聚丙烯酰胺(PAM)、乙醛酸化聚丙烯酰胺(GPAM)、聚酰胺表氯醇(PAE)、聚酰胺基胺表氯醇(PAAE)或它们的组合。其他粘结剂可包括与羧酸交联的CMC钠、阳离子敏感的粘结剂或可溶淀粉。不明显可溶于极性降低的可混溶溶液中、将提高强度、分散性和形状保持性的任何水溶性粘结剂都适合用于本发明的非织造材料。

在某些实施方案中，粘结剂是纤维素粘结剂，例如CMC。在某些实施方案中，CMC聚合物可为阴离子和水溶性的。在具体实施方案中，羧甲基纤维素(CMC)可为HerculesAqualon CMC(Ashland Inc.,Covington,KY)或Blanose 7L1C1(Ashland Inc.,Covington,KY)。在某些实施方案中，本发明的非织造材料可包括基于非织造材料的总重量计约2％至约15％、约4％至约12％、或约5％至约10％重量的羧甲基纤维素(CMC)。在具体实施方案中，本发明的非织造材料可包括基于非织造材料的总重量计约2％、约5％、约8％、约10％、或约15％重量的羧甲基纤维素(CMC)。

金属盐

在某些实施方案中，粘结剂可包括一种或多种金属盐。可使用任何包括过渡金属盐的多价金属盐。合适的多价金属的非限制性实例包括铍、镁、钙、锶、钡、钛、锆、钒、铬、钼、钨、锰、铁、钴、镍、铜、锌、铝和锡。在某些实施方案中，离子包括铝、铁和锡。在某些实施方案中，金属离子具有+3或+4的氧化态。可采用含有多价金属离子的任何盐。上述金属的合适的无机盐的非限制性实例包括氯化物、硝酸盐、硫酸盐、硼酸盐、溴化物、碘化物、氟化物、氮化物、高氯酸盐、磷酸盐、氢氧化物、硫化物、碳酸盐、碳酸氢盐、氧化物、醇盐、酚盐、亚磷酸盐和次磷酸盐。上述金属的合适的有机盐的非限制性实例包括甲酸盐、乙酸盐、丁酸盐、己酸盐、己二酸盐、柠檬酸盐、乳酸盐、草酸盐、丙酸盐、水杨酸盐、甘氨酸盐、酒石酸盐、乙醇酸盐、磺酸盐、膦酸盐、谷氨酸盐、辛酸盐、苯甲酸盐、葡糖酸盐、马来酸盐、琥珀酸盐和4,5-二羟基-苯-1,3-二磺酸盐。除多价金属盐以外，可使用其他化合物，诸如上述盐的络合物，包括但不限于胺、乙二胺四乙酸(EDTA)、二亚乙基三胺五乙酸(DIPA)、次氮基三乙酸(NTA)、2,4-戊二酮和氨。在具体实施方案中，一种或多种金属盐可包括氯化钙(CaCl₂)。在某些实施方案中，粘结剂可包括基于羧甲基纤维素(CMC)粘结剂的总重量计约5％至约35％、约10％至约30％、或约15％至约25％重量的一种或多种金属盐。在具体实施方案中，本发明的非织造材料可包括基于羧甲基纤维素(CMC)粘结剂的总重量计约10％、约15％、约20％、约25％、或约30％重量的一种或多种金属盐。

表面活性剂

在某些实施方案中，粘结剂可包括一种或多种表面活性剂。这些粘结剂可具有在制造过程中掺合入它们的表面活性剂，或可具有在制造之后和施用于网之前掺合入它们的表面活性剂。这类表面活性剂将包括但不限于阴离子表面活性剂Aerosol OT(CytecIndustries,West Paterson,NJ)，其可以约0.75重量％掺合入粘结剂。在具体实施方案中，一种或多种表面活性剂可包括Aerosol OT-75(Cytec Industries Inc.,West Paterson,NJ)。在某些实施方案中，本发明的非织造材料可包括基于羧甲基纤维素(CMC)粘结剂的总重量计约0.5％至约2.5％、约0.75％至约2.25％、或约1％至约2％重量的表面活性剂。在具体实施方案中，本发明的非织造材料可包括基于羧甲基纤维素(CMC)粘结剂的总重量计约0.75％、约1％、约1.5％、或约2％重量的表面活性剂。

塑化剂

在某些实施方案中，粘结剂可包括一种或多种塑化剂。塑化剂可包括但不限于多羟基醇、诸如甘油；低分子量聚二醇、诸如聚乙二醇；和多羟基化合物。这些和其他塑化剂描述和例示于美国专利号4,098,996、5,547,541和4,731,269中，所述专利全部特此以引用方式整体并入。举例而非限制地，塑化剂可为聚乙二醇100(PEG 100)、聚乙二醇200(PEG200)、聚乙二醇300(PEG 300)或聚乙二醇400(PEG400)。还已知氨、脲和烷基胺使主要含纤维素的木产品塑化(A.J.Stamm，Forest Products Journal 5(6)：413，1955年，特此以引用方式整体并入)。在具体实施方案中，一种或多种塑化剂可包括PEG 200(CARBOWAX,DowChemical Co.)。在某些实施方案中，本发明的非织造材料可包括基于非织造材料的总重量计约0.05％至约2.5％、约0.1％至约2.0％、或约0.5％至约1.5％重量的塑化剂。在具体实施方案中，本发明的非织造材料可包括基于非织造材料的总重量计约0.05％、约0.1％、约0.5％、约1％、约1.5％、或约2.0％重量的塑化剂。

粘结剂溶液

在某些实施方案中，粘结剂可为水性溶液。水性溶液可包括CMC和一种或多种金属盐。在具体实施方案中，一种或多种金属盐可包括氯化钙(CaCl₂)。在某些实施方案中，粘结剂可为包括CMC、一种或多种金属盐和一种或多种表面活性剂的水性溶液。一种或多种金属盐可包括氯化钙(CaCl₂)。一种或多种表面活性剂可包括阴离子表面活性剂，诸如AerosolOT(Cytec Industries Inc.,West Paterson,NJ)。在某些实施方案中，粘结剂可为包括CMC、一种或多种金属盐、一种或多种表面活性剂和一种或多种塑化剂的水性溶液。一种或多种金属盐可包括氯化钙(CaCl₂)。一种或多种表面活性剂可包括阴离子表面活性剂，诸如Aerosol OT(Cytec Industries Inc.,West Paterson,NJ)。一种或多种塑化剂可包括聚乙二醇，例如聚乙二醇200(PEG 200)(CARBOWAX,Dow Chemical Co.)。

在某些实施方案中，粘结剂可作为乳液以约1gsm至约15gsm、约2gsm至约10gsm、约2gsm至约8gsm、或约3gsm至约5gsm的量施用。在某些实施方案中，本发明的非织造材料可包括基于非织造材料的总重量计约2％至约15％、约3％至约10％、或约5％至约8％重量的粘结剂。在某些实施方案中，本发明的非织造材料可包括基于非织造材料的总重量计约3％、约5％、约8％、或约10％重量的粘结剂。在某些实施方案中，粘结剂可以约5％至约25％、约10％至约20％、或约10％至约15％的添加率施用于非织造材料。在具体实施方案中，粘结剂可以约10％、约13％、约14％、或约15％的添加率施用于非织造材料。

不论是否是乳液的部分，粘结剂都可施用于纤维层的一侧。在某些实施方案中，粘结剂可施用于面向外部的层。替代地，粘结剂可以相等或不相称的量施用于层的两侧。

粘结剂特征

在某些实施方案中，粘结剂可具有约1:1或约3:1的羧甲基纤维素(CMC)与金属盐的比率。

在某些实施方案中，粘结剂可具有约4.3至约4.5、约4.3至约4.4、或约4.4至约4.5的pH。在具体实施方案中，粘结剂可具有约4.3、约4.35、约4.37、约4.39、约4.4、约4.45或约4.5的pH。

液体添加剂-洗剂和醇

本发明的非织造材料可用一种或多种液体添加剂、诸如洗剂预湿。在某些实施方案中，洗剂还可包括一种或多种醇。

在某些实施方案中，非织造材料可包括一种或多种阳离子洗剂或一种或多种阴离子洗剂。在某些实施方案中，一种或多种阳离子洗剂可具有约5至约8、约7至约8、约7.5至约8、或约7.76的pH。在某些实施方案中，一种或多种阴离子洗剂可具有约8至约9、约8至约8.5、或约8.18的pH。在某些实施方案中，一种或多种洗剂可以非织造材料重量的3倍或约3.05倍的量施用于非织造材料。

在某些实施方案中，非织造材料可包括一种或多种还包括一种或多种醇的洗剂。在具体实施方案中，一种或多种醇可为约10％、约20％、约24％、约26％或约29％的乙醇。在具体实施方案中，一种或多种醇可为至少约26％。在某些实施方案中，一种或多种包括一种或多种醇的洗剂可具有约7至约9、约7至约8.5、或约7至约8的pH。

非织造材料

当前所公开主题提供非织造材料。如本文中实施的，非织造材料可包括至少一个层、至少两个层、至少三个层、或至少四个层。在具体实施方案中，非织造材料包括一个层。

如本文中实施的，非织造材料可为气流成网材料。

在某些实施方案中，非织造材料可包括单个包含纤维素纤维的层。该层还可包括第二类纤维素纤维。举例而非限制地，纤维素纤维可包含改性纤维素纤维、纤维素绒毛和/或桉树纸浆。替代地，层的纤维素纤维可仅包含软木纤维。如另外替代地，层的纤维素纤维可仅包含改性纤维素纤维。

在某些实施方案中，非织造材料可包括单个包含合成纤维、诸如单丝纤维的层。该层还可包括其他类型的合成纤维。在具体实施方案中，层的合成纤维可仅包含单丝纤维。

在某些实施方案中，非织造材料可具有多个层。在这类实施方案中，非织造材料可包括多个包含纤维素纤维的层。替代地，非织造材料可包括多个包含合成纤维的层。在某些实施方案中，非织造材料可包括包含纤维素纤维、合成纤维或它们的组合的层。

非织造材料可在其外表面的至少一部分上被粘结剂涂布。粘结剂与层的一部分化学结合不是必需的，尽管优选通过涂布、粘附、沉淀或任何其他机制，粘结剂保持与层紧密连结，使得在层的正常处理期间粘结剂不从层移位。为方便起见，上述层与粘结剂之间的连结可被称为粘结，并且化合物可被述为粘结至层。粘结剂可以约1gsm至约15gsm、约2gsm至约10gsm、约2gsm至约8gsm、或约3gsm至约5gsm的量施用。

总的来说，第一层可具有约25gsm至约100gsm、约40gsm至约80gsm、约50gsm至约75gsm、或约55gsm至约65gsm的基重。在具体实施方案中，第一层可具有约54gsm的基重。

制作非织造材料的方法

可使用各种方法来组装在该所公开主题的实践中所使用的材料以生产材料，包括但不限于传统干成型法、诸如气流成网和梳理法，或其他成型技术、诸如水刺布或空气网眼织物(airlace)。优选地，可通过气流成网法制备材料。气流成网法包括但不限于在制造过程中使用一个或多个成型头来以选定次序沉积具有不同组成的原料，以产生具有相异层的产品。这允许可生产的各种产品的极大通用性。

在一个实施方案中，材料被制备为连续气流纤网。气流纤网(airlaid web)通常通过使纤维素纸浆片材分解(disintegrating)或脱纤维(通常用锤磨机)以提供个体化纤维。锤磨机或其他分解机可用回收的气流成网修边料和在变级期间产生的不合格过渡材料和和其他气流成网生产废料、而不是原生纤维纸浆片材进料。能够由此回收生产废料将有助于改进总过程经济性。然后将来自原生或回收任一来源的个体化纤维空气传送至气流成网成网机上的成型头。许多制造商制作了适合用于所公开主题中的气流成网成网机，包括丹麦Aarhus的Dan-Web Forming，丹麦Horsens的M&J Fibretech A/S，描述于美国专利号3,972,092中的N.Y.Macedon的Rando Machine Corporation，西班牙Cerdanyola del Valles的Margasa Textile Machinery，和奥地利Weis的DOA International。尽管许多这些成型机在将纤维开松和空气传送至成型网的方式上有差异，但它们都能够生产当前所公开主题的网。Dan-Web成型头包括旋转或搅动的穿孔鼓，这用来维持纤维分离直至纤维被真空牵引至多孔成型传送器或成型网上。在M&J机器中，成型头基本上是在筛网上方的旋转式搅拌器。旋转式搅拌器可包括旋转螺旋桨或风机叶片的系列或簇。在诸如由法国Cours-LaVille的Laroche S.A.供应的织物进料器的纤维配量系统中，将其他纤维开松、称重和混合。将纤维从织物进料器空气传送至气流成网机的成型头，在该处它们与来自锤磨机的粉碎纤维素纸浆纤维进一步混合并且沉积于连续移动的成型网上。在需要限定层的情况下，分开的成型头可用于每种类型的纤维。替代地或另外，可在与另外的层(如果有的话)组合前预制一个或多个层。在某些实施方案中，成型网可被图案化，使得所得非织造材料的至少一个层被图案化。

将气流纤网从成型网转移至轧光机或其他密化平台以使网密化(需要时)，以提高其强度并控制网厚度。在一个实施方案中，然后经过设定至足够高以使所包括的热塑性或其他粘结剂材料熔合的温度的烘炉使网的纤维粘结。在另外的实施方案中，在同一烘炉中发生胶乳喷雾或泡沫施用的干燥或固化的二次粘结。烘炉可为常规的空气通过式烘炉，作为对流烘炉运行，或者可用红外或甚至微波照射实现所需加热。在具体实施方案中，可在热固化之前或之后用另外的添加剂处理气流纤网。气流纤网可任选被压印或以其他方式图案化。随后，气流纤网可在辊上卷成捆。

非织造材料的应用和特征

所公开主题的非织造材料可用于如本领域已知的任何应用。非织造材料可单独使用或用作其他消费品中的组分。例如，非织造材料可单独使用或用作各种制品中的组分，该制品包括清洁制品、诸如预湿可分散擦拭巾的个人护理擦拭巾等等。这类非织造材料可具有适当的强度且同时可快速分散于水中。

当前所公开的非织造材料可具有改进的机械性质。例如，非织造材料可被掺合入擦拭巾、例如用洗剂润湿的擦拭巾。非织造材料可具有高于约50gli、高于约100gli、或高于约200gli、或高于约250gli、或高于约300gli、或高于约400gli的横向(CD)湿拉伸强度。在某些实施方案中，非织造材料可具有约100gli至约500gli、约150gli至约450gli、或约200gli至约400gli的横向(CD)湿拉伸强度。在具体实施方案中，非织造材料可具有约100gli、约150gli、约200gli、约250gli、约300gli、约400gli、约450gli、或约500gli的横向(CD)湿拉伸强度。在某些实施方案中，非织造材料可具有高于约50gli、高于约100gli、或高于约200gli、或高于约250gli、或高于约300gli、或高于约400gli的纵向(MD)湿拉伸强度。在某些实施方案中，非织造材料可具有约100gli至约500gli、约150gli至约450gli、或约200gli至约400gli的纵向(MD)湿拉伸强度。在具体实施方案中，非织造材料可具有约100gli、约150gli、约200gli、约250gli、约300gli、约400gli、约450gli、或约500gli的纵向(MD)湿拉伸强度。另外，非织造材料可具有高于约5％、高于约10％、或高于约13％、或高于约15％、或约10％至约15％的横向(CD)上峰值负载下的湿伸长率。在具体实施方案中，非织造材料可具有约5％、约6％、约8％、约10％、或约15％的横向(CD)上峰值负载下的湿伸长率。在某些实施方案中，非织造材料可具有高于约5％、高于约10％、或高于约13％、或高于约15％、或约10％至约15％的纵向(MD)上峰值负载下的湿伸长率。在具体实施方案中，非织造材料可具有约5％、约6％、约8％、约10％、或约15％的纵向(MD)上峰值负载下的湿伸长率。

在某些实施方案中，非织造材料可具有约500gli至约2500gli、约900gli至约2000gli、或约1000gli至约1500gli的横向(CD)干拉伸强度。在具体实施方案中，非织造材料可具有约600gli、约700gli、约800gli、约1000gli、约1200gli、或约1500gli的横向(CD)干拉伸强度。在某些实施方案中，非织造材料可具有约500gli至约2500gli、约900gli至约2000gli、或约1000gli至约1500gli的纵向(MD)干拉伸强度。在具体实施方案中，非织造材料可具有约600gli、约700gli、约800gli、约1000gli、约1200gli、或约1500gli的纵向(MD)干拉伸强度。另外，非织造材料可具有约2％至约15％、约2％至约8％、或约2％至约5％的横向(CD)干伸长率。在具体实施方案中，非织造材料可具有约2％、约3％、约4％、约11％、约12％、约13％、或约14％的横向(CD)干伸长率。在某些实施方案中，非织造材料可具有约2％至约15％、约2％至约8％、或约2％至约5％的纵向(MD)干伸长率。在具体实施方案中，非织造材料可具有约2％、约3％、约4％、约11％、约12％、约13％、或约14％的纵向(MD)干伸长率。

本发明的非织造材料可为可快速分散的。在某些实施方案中，非织造材料可在短于约20秒、短于约18秒、短于约15秒、短于约10秒、或短于约5秒内分散于水中。

实施例

以下实施例仅例示当前所公开主题，并且它们不应被认为以任何方式限制主题的范围。

实施例1：CMC粘结的非织造材料(纤维素)-湿强度

本实施例提供包括纤维素纤维的CMC粘结的非织造材料的初步湿强度和分散性测试。制备了包括与作为金属离子的氯化钙(CaCl₂)组合的各种羧甲基纤维素(CMC)类型的粘结剂制剂。将粘结剂制剂施用于使用CPF(纤维素成垫器)制备的纤维素手抄片材以形成包括100％纤维素纤维(SSK级，Georgia Pacific的4725)的氢键合的网。将粘结剂制剂以各种含量和各种方式施用于非织造材料，方式包括：(i)CMC喷涂于网上，干燥，然后氯化钙喷涂于网上，并再次干燥；(ii)CMC喷涂于网上，接着氯化钙喷涂于网上，然后干燥；以及(iii)CMC与氯化钙混合，作为混合物喷涂于网上，并且干燥。测试所得网的湿强度和分散性，并且在湿强度、分散性或两者上不令人满意。

粘结剂是具有氯化钙(CaCl₂)的羧甲基纤维素(CMC)(Blanose7L1C1)的1000mL溶液。粘结剂具有约3:1的CMC与氯化钙比率。粘结剂的原本pH为大约4.9至4.95。粘结剂的配方提供于表1A和1B中。

表1A.粘结剂配方

成分	量(g)
		羧甲基纤维素(CMC)	75g
氯化钙(CaCl<sub>2</sub>)	25g
		水	925g

表1B.粘结剂配方

为了制备样品，将样品材料的一侧用粘结剂溶液喷涂，置于真空箱上3秒，并随后在135℃下在空气穿透式烘炉中干燥3分钟。然后以与上文提供的相同顺序喷涂样品材料的第二侧。根据表2制备样品。

表2.样品1-1至1-8制备

阳离子和阴离子洗剂添加

添加阳离子洗剂或阴离子洗剂，使用Thwing-Albert EJA系列试验机测试样品的强度。每个样品宽约1英寸，且长约4英寸。以样品重量的3倍添加洗剂。阳离子洗剂具有7.76的pH且阴离子洗剂具有8.18的pH。在如表1A和1B中提供的包括CMC和氯化钙的粘结剂溶液的变化pH水平下测试了加有洗剂的拉伸强度。强度试验参数提供于表3中。

表3.强度试验参数

结果提供于图1和表4中。

表4.强度试验结果

如表4和图1中提供的，随着CMC和氯化钙粘结剂溶液的pH变化，阳离子和阴离子洗剂不对非织造材料的湿强度产生效果。

具有醇添加的阳离子洗剂

添加包括变化含量的醇(10％乙醇、20％乙醇、24％乙醇、26％乙醇和29％乙醇)的阳离子洗剂，测试样品的强度。以样品重量的3倍添加阳离子洗剂。未调节时阳离子洗剂具有7.76的pH。10％乙醇和阳离子洗剂溶液具有7.91的pH。添加24-29％的乙醇，洗剂的pH为8-8.12。20％乙醇溶液具有7.96的pH。24％乙醇溶液具有8的pH。26％乙醇溶液具有8.12的pH。29％乙醇溶液具有8.06的pH。在如表1A和1B中提供的包括CMC和氯化钙的粘结剂溶液的变化pH水平下测试了加有洗剂的拉伸强度。粘结剂具有约3:1的CMC与氯化钙比率。样品1-5的pH为约4.95。

结果提供于表5以及图2A和2B中。图2A提供了添加阳离子洗剂和24％乙醇、26％乙醇或29％乙醇的结果。图2B提供了添加阳离子洗剂和29％乙醇添加的结果。

表5.加有洗剂的强度结果(洗剂和醇添加)

添加了洗剂和醇的在特定pH范围内的包括CMC和氯化钙的粘结剂提供了非织造材料中提高的强度。此外，如表5中提供的，与样品1-4(pH 4.4)和样品1-3(pH 3.8)相比，样品1-5(pH 4.91)在26％和29％乙醇溶液下强度降低。在26％和29％乙醇下，样品1-3分别具有205gli和308gli的拉伸强度，且样品1-4分别具有291gli和412gli的拉伸强度。pH为4.91的样品1-5在26％和29％乙醇下的拉伸强度明显更低，分别为104gli和180gli。CMC和氯化钙粘结剂溶液的适合pH范围为4.3至4.5。如图2A和2B中提供的，非织造材料的强度受醇含量影响。对于基于CMC的粘结剂，具有至少26％醇的粘结剂提供关于拉伸强度提高的性能，而洗剂中含水量降低提高了加有洗剂的拉伸强度。测试了包括纤维素纤维的非织造材料上具有80％乙醇的另一个样品，这导致约800gli的加有洗剂强度。

通过进一步实验，在包括CMC和氯化钙的粘结剂的pH为4.3至4.5的情况下，同时实现了令人满意的湿强度和分散性。

洗剂pH和CMC/CaCl₂粘结剂溶液pH

阳离子洗剂pH水平变化，测试样品的强度。在如表1A和1B中提供的包括CMC和氯化钙的粘结剂溶液的变化pH水平下测试了加有洗剂的拉伸强度。以样品重量的3倍添加洗剂。

结果提供于表6和图3中。图3不包括样品1-1的结果。

表6.加有洗剂的强度试验结果

如表6和图3中提供的，在包括CMC和氯化钙的粘结剂溶液pH变化的情况下，pH变化的阳离子洗剂对湿强度不产生效果。

实施例2：CMC粘结的非织造材料(纤维素)-湿强度和分散性

本实施例提供用包括羧甲基纤维素(CMC)或包括CMC和氯化钙(CaCl₂)的粘结剂粘结的基于纤维素的和改性基于纤维素的非织造材料的湿强度和分散性测试。以样品重量的3倍的量添加洗剂。所有粘结剂溶液具有约4.4的pH。样品A-1至A-10包括纤维素纤维(SSK级，Georgia Pacific的4725)。样品B-1至B-10包括改性纤维素纤维(FFLE)。样品A1-A5和B1-B5用包括羧甲基纤维素(CMC)的粘结剂粘结。样品A6-A10和B6-B10用包括CMC和氯化钙的粘结剂粘结。

根据表7制备了包括纤维素纤维的样品。

表7.样品制备(纤维素纤维)

根据表8制备了包括改性纤维素纤维的样品。

表8.样品制备(改性纤维素纤维)

强度测试

使用Thwing-Albert EJA系列试验机，测试样品的干拉伸强度和伸长率以及加有洗剂的拉伸强度和伸长率。每个样品宽约1英寸，且长约4英寸。另外用阴离子洗剂测试样品A-6至A-10的拉伸强度和伸长率。

基于纤维素的材料的强度试验结果提供于表9中。

表9.强度试验结果(纤维素纤维)

改性基于纤维素的材料的强度试验结果提供于表10中。

表10.强度试验结果(改性纤维素纤维)

所有样品的强度结果提供于图4中。不具有氯化钙和洗剂的基于CMC的粘结剂未提供适当的强度。使用阴离子洗剂的测试与阳离子洗剂相比(都具有乙醇)提供降低的强度。在具有乙醇的阳离子洗剂中的具有氯化钙的基于CMC的粘结剂提供适当的强度。

分散性测试

进一步测试了包括在具有乙醇的阳离子洗剂中的具有CMC和氯化钙粘结剂(pH4.40)的纤维素非织造材料的样品A-6至A-10的分散性。所有样品在包括700mL自来水的容器中在摇晃几秒内完全分散。

实施例3：粘结剂pH变化的CMC粘结的非织造材料-强度和分散性

本实施例提供具有pH变化的粘结剂制剂的非织造材料的分散性和强度(湿和干)测试。粘结剂包括羧甲基纤维素(CMC)、氯化钙(CaCl₂)和水，它们的比例和量如表11中提供的。粘结剂中CMC:CaCl₂的比率为大约1:1。

表11.粘结剂配方

添加剂	克	总体％	固体％
				CMC	13.42	2.68	5.00
CaCl<sub>2</sub>	11.56	2.31
				水	475.01	95.00
				总体	500.00	100.00

制备了样品3-1至3-8。样品是包括纤维素纤维(Leaf River 4725,GeorgiaPacific)的阳离子化纸浆纤维(CPF)手抄片材。将手抄片材的一侧用粘结剂溶液喷涂，置于真空箱上3秒，并随后在120℃下在空气穿透式烘炉中干燥3分钟。然后以与上文遵循的相同顺序喷涂手抄片材的第二侧。喷雾添加率为13％。制成粘结剂配方以将7％CMC和6％CaCl₂递送至手抄片材。样品3-1至3-4包括具有羧甲基纤维素(CMC)、氯化钙(CaCl₂)和水的粘结剂，未调节pH(pH 6.65)。样品3-5至3-8包括具有羧甲基纤维素(CMC)、氯化钙(CaCl₂)和水的粘结剂，未调节pH(pH 4.35)。样品3-1至3-8的样品制备提供于表12中。

表12.样品3-1至3-8制备

分散性测试

如以引用方式整体并入本文的IWSFG PAS3B:2017-Disintegration TestMethods-Slosh Box中所描述的，将样品置于晃动箱(3箱装置)中。每个箱加入8L量的水。测量分散时间(s)。每个样品测试了五个试样。

强度测试

使用Thwing-Albert EJA系列试验机，在干和加有洗剂的条件下测试样品的拉伸强度和伸长率。每个样品宽约1英寸，且长约4英寸。

分散性试验结果提供于表13中。

表13.分散性试验结果(pH 4.35和pH 6.65粘结剂)

本实施例的pH 6.65粘结剂样品的单个拉伸带的强度试验结果提供于表14中。

表14.强度试验结果(pH 6.65粘结剂)

本实施例的pH 4.35粘结剂样品的单个拉伸带的强度试验结果提供于表15中。

表15.pH 4.35粘结剂试验结果

与pH 6.65粘结剂(319gli)相比，pH 4.35粘结剂(375gli)中样品的平均加有洗剂拉伸强度更高。分散性结果提供了具有两种粘结剂的样品在晃动箱试验中快速分散。

实施例4：CMC粘结的非织造材料(改性纤维素)-湿强度和分散性

本实施例提供包括改性纤维素纤维的CMC粘结的非织造材料的湿强度和分散性测试。改性纤维素纤维包括用铝作为金属离子沉淀的纤维素纤维。每个样品包括3层的改性纤维素纤维。每个样品包括相同类型的改性纤维素纤维。粘结剂施用于外层的表面。测试了两种不同的改性纤维素纤维类型：Georgia Pacific Cellulose的FFLE(样品4-1)和International Paper的Valance(样品4-2)。每个样品包括了调节至4.33的pH并作为含有5％固体的溶液施用的基于片材的总重量计包括9.75％CMC和3.25％CaCl₂的粘结剂。与包括Georgia Pacific Leaf River 4725的未改性纤维素纤维的对照相比测试了每个样品。

湿强度测试

如实施例1中提供的测试每个样品的湿强度。湿强度测试的结果提供于图5A和5B中。如图5A中所示，样品4-2(Valence)与对照相比的横向(CD)拉伸强度提高37％。如图5B中所示，样品4-1(FFLE)与对照相比的纵向(MD)拉伸强度提高25％。样品4-1(FFLE)与对照相比的横向(CD)拉伸强度也提高了22％。

CMC粘结的非织造材料的湿强度和分散性至少部分地取决于合适的金属离子的存在。通过使用用合适的金属离子沉淀的改性纤维素纤维改进了CMC粘结的非织造物的湿强度和分散性的性质。

实施例5：具有表面活性剂和其他添加剂(塑化剂)的CMC粘结的非织造材料-强度

本实施例提供了在施用于非织造材料上之前将各种表面活性剂和诸如塑化剂的其他添加剂加入基于CMC的粘结剂溶液。非织造材料包括100％纤维素纤维(SSK级，GeorgiaPacific的4725)。对照包括用包括基于5％溶液中的总基材重量计9.75％羧甲基纤维素(CMC)和3.25％氯化钙的基础溶液粘结的非织造材料，将溶液施用于非织造材料并干燥。样品6-1是具有100％纤维素纤维(SSK级，Georgia Pacific的4725)的非织造材料。用还包括表面活性剂(Aerosol OT-75,Cytec Industries Inc.)的基础溶液粘结样品6-1。将所得混合物施用于未粘结的非织造材料，并且干燥。样品6-2是具有100％纤维素纤维(SSK级，Georgia Pacific的4725)的非织造材料。用包括基于5％溶液中的总基材重量计9.75％羧甲基纤维素(CMC)和3.25％氯化钙的基础溶液粘结样品6-2，基础溶液还包括表面活性剂(Aerosol OT-75，Cytec Industries Inc.，基于5％溶液中的总基材重量计1.8％)和塑化剂聚乙二醇(PEG)(PEG-200,CARBOWAX,Dow Chemical Co，含有5％固体的溶液的总基材重量的3.0％)。纤维素纤维被气流成网，并且将粘结剂溶液喷涂于基材的两个外层上。

如本文中提供的，测试非织造材料的湿强度和伸长率。强度和伸长率测试的结果提供于图6A和6B中。

将表面活性剂加入基础溶液产生具有可比性能的CMC粘结的非织造材料。与包括未处理基础溶液的对照非织造材料相比，添加表面活性剂还改进了非织造材料的柔软度，如由用户组判断的。如图6B中所示，塑化剂改进了非织造材料的伸长率。还观察到添加塑化剂改进了非织造材料缠绕在辊上的能力。

除所描绘和要求的各种实施方案以外，所公开主题还涉及具有本文中所公开和要求的特征的其他组合的其他实施方案。因而，本文中呈现的具体特征可在所公开主题的范围内以其他方式相互组合，使得所公开主题包括本文所公开特征的任何合适的组合。已出于说明和描述的目的提供了所公开主题的特定实施方案的前文描述。不意图穷举或将所公开主题限制于所公开的那些实施方案。

本领域技术人员将明白的是，在不脱离所公开主题的精神或范围的情况下，可在所公开主题的系统和方法中进行各种修改和变化。因此，意图所公开主题包括在随附权利要求书和其等效物的范围内的修改和变化。

本文中引用了各种专利和专利申请，所述专利的内容特此以引用方式整体并入本文中。

Claims (15)

1.包含至少一个包含纤维素纤维、合成纤维或它们的组合的层的非织造材料，其中所述至少一个层在其表面的至少一部分上被粘结剂覆盖，所述粘结剂包含羧甲基纤维素(CMC)和金属盐，

其中所述粘结剂具有约4.3至约4.5的pH。

2.根据权利要求1所述的非织造材料，其中所述粘结剂具有约4.3至约4.4的pH。

3.根据权利要求1所述的非织造材料，其中所述粘结剂具有约4.4至约4.5的pH。

4.根据权利要求1所述的非织造材料，其所述CMC和金属盐以约1:1的比率存在于所述粘结剂中。

5.根据权利要求1所述的非织造材料，其所述CMC和金属盐以约3:1的比率存在于所述粘结剂中。

6.根据权利要求1所述的非织造材料，其中所述金属盐包含氯化钙。

7.根据权利要求1所述的非织造材料，其中所述粘结剂还包含表面活性剂。

8.根据权利要求1所述的非织造材料，其中所述粘结剂还包含塑化剂。

9.根据权利要求8所述的非织造材料，其中所述塑化剂包含聚乙二醇。

10.根据权利要求1所述的非织造材料，其中所述纤维素纤维包含改性纤维素纤维、纤维素绒毛、桉树纸浆或它们的组合。

11.根据权利要求1所述的非织造材料，其中所述纤维素纤维包含软木纤维、硬木纤维或它们的组合。

12.根据权利要求1所述的非织造材料，其中所述合成纤维包含双组分纤维。

13.根据权利要求1所述的非织造材料，其中所述非织造材料具有约350gli至约400gli的湿强度。

14.包含根据权利要求1所述的非织造材料和洗剂的擦拭巾。

15.包含根据权利要求1所述的非织造材料的个人护理产品。

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