CN1318670C - 离子灵敏、可水分散的聚合物及其制造方法和使用它们的物品 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及离子灵敏、可水分散的聚合物。本发明也涉及制造离子灵敏、可水分散的聚合物的方法,以及它们作为粘合剂组合物的应用。本发明还涉及含有纤维的织物和含有离子灵敏、可水分散的粘合剂组合物的网,以及它们在可水分散的个人护理产品中的应用。

Description

离子灵敏、可水分散的聚合物 及其制造方法和使用它们的物品
发明领域
本发明涉及离子灵敏、可水分散的聚合物制剂。本发明也涉及制造离子灵敏、可水分散的聚合物制剂的方法,以及它们作为一次性用品的粘合剂组合物的应用。本发明还涉及含有离子灵敏、可水分散的粘合剂组合物的一次性用品,如湿巾。
发明背景
多年来,废品处理问题一直困扰着生产一次性用品,如尿布、湿巾、失禁护理用衣物和妇女卫生用品的工业。虽然为解决这一问题取得了很大进展,但其一个薄弱环节是:不能获得一种经济的粘合纤维织物,这种纤维织物在水中容易溶解或崩解,但是仍具有足够的使用强度。参见例如英国专利2,241,373和美国专利4,186,233。没有这样的产品,用户就不能或难以将该产品通过将其在厕所冲弃来处理掉。此外,产品在填埋场中分解的能力相当有限,因为虽然该产品的大部分组分可以很好地生物降解或光降解,但其被完全不降解或经过很长时间才降解的塑料包封起来或粘在一起。因此,如果该塑料在有水时能分解,那么因为塑料包封或粘结的破裂会使得其内部各组分降解。
可以使一次性用品,如尿布、妇女卫生用品和成人失禁用品通过厕所冲弃来处理掉。通常这种产品包括贴身衬里,该衬里必须能迅速通过流体,如尿或月经,以便使该流体能被产品的吸收芯体所吸收。一般贴身衬里可以是粘合纤维织物,其最好具有多种特性,如柔软和柔韧。贴身衬里材料的纤维织物一般如下形成:湿法或干法(空气)层铺通常任意量的纤维,然后用粘合剂组合物将它们粘连成粘合织物。过去的粘合剂组合物能相当好地起到这一作用。然而,含有这些组合物的纤维织物往往是不可分散的,并且给普通家用卫生系统带来问题。
已经开发了一些新的粘合剂组合物,它们比过去的粘合剂组合物分散得更好,并且更有利于环境。一类粘合剂组合物包含在水中具有逆溶解度的聚合物。这些粘合剂组合物在温水中是不溶解的,但是可溶于冷水,如厕所中的冷水。众所周知,许多聚合物在含水介质中具有浊点或逆溶解度。若干出版物都引用了这些聚合物,用于各种用途,包括(1)作为蒸发迟延剂(JP 6207162);(2)作为热敏组合物,其可用作温度指示剂,因为随着相应温度变化它会有明显的颜色变化(JP6192527);(3)作为热敏材料,其在某个特定温度下是不透明的而当冷却低于该特定温度时变得透明(JP 51003248和JP 81035703);(4)作为绷带,具有良好的吸收特性并容易除去(JP 6233809);以及(5)作为可冲弃的个人护理产品中的材料(美国专利5,509,913,1996年4月23日授予Richard S.Yeo并转让给Kimberly-Clark公司)。
所研究的其它最新粘合剂包括一类离子灵敏的粘合剂。转让给日本东京的Lion公司的若干美国专利和欧洲专利公开了含有丙烯酸和烷基或芳基丙烯酸酯的离子灵敏聚合物。参见美国专利5,312,883、5,317,063和5,384,189,将其内容在此引入作为参考,以及欧洲专利608460A1。在美国专利5,312,883中公开了用三元共聚物作为可冲弃的非织造织物的适宜粘合剂。所公开的丙烯酸基三元共聚物包含部分中和的丙烯酸、丙烯酸丁酯和丙烯酸2-乙基己基酯,其在世界的一些地方可作为适合的粘合剂用于可冲弃的非织造织物。然而,由于在部分中和的三元共聚物中存在少量的丙烯酸钠,这些粘合剂不能在含有超过约15ppm的Ca2+和/或Mg2+的水中分散。当被放入含超过约15ppm的Ca2+和/或Mg2+离子的水中时,使用上述粘合剂的非织造织物能保持大于30g/in的拉伸强度,这就会对该织物的“分散性”有负作用。这一缺陷可能的机理是:每个钙离子与两个羧酸根发生分子内或分子间键合。分子内缔合使聚合物链缠绕起来,这最终导致聚合物沉淀。分子间缔合产生交联。无论发生分子内缔合还是分子间缔合,该三元共聚物都不溶于含超过约15ppm的Ca2+和/或Mg2+的水。由于钙离子和该三元共聚物的羧酸根强烈的相互作用,该络合物几乎不可能离解,因为缔合是不可逆的。因此,上述聚合物已与高Ca2+和/或Mg2+浓度的溶液接触时,即使钙浓度降低也不会分散在水中。这限制了该聚合物作为可冲弃粘合剂的应用,因为整个美国的大多数地区使用的都是硬水,其含超过15ppm的Ca2+和/或Mg2+
在转让给Kimberly Clark的一个共同未决申请、即1998年12月31日提交的美国专利申请09/223,999中,公开了对LionCorporation的上述专利的丙烯酸三元共聚物的改性,将其内容在此引入作为参考。具体地说,美国专利申请09/223,999公开了一种磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物,与未改性的Lion的聚合物相比,其在相当硬的硬水(例如高达200ppm的Ca2+和/或Mg2+)中具有改善的分散性。然而,以上谈到的专利中的Lion Corporation的离子灵敏聚合物和共同未决申请中的磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物在用作个人护理产品如湿巾的粘合剂时,一般具有降低的片材可润湿性、升高的片材劲度、升高的片材粘性、降低的粘合剂可喷性和相对较高的产品成本。
可分散的个人护理产品的另一方法公开在授予日本东京的KaoCorporation的美国专利5,281,306中。该专利公开了一种可水分解的清洁用片材即湿巾,其包含用具有一个羧基的水溶性粘合剂处理过的可水分散的纤维。该清洁用片材用含5-95%的水相容性有机溶剂和95-5%水的清洗剂来处理。优选的有机溶剂是丙二醇。该清洁用片材保持有湿强度并且不分散在有机溶剂基的清洗剂中,但可分散在水中。
虽然许多专利公开了各种用于水可分散或可冲弃材料的离子灵敏和热敏组合物,但是仍然需要可分散性产品,其具有柔软性、柔韧性、有立体度并且有弹性;在处于体温的体液(包括粪便)存在下能芯吸液体并且结构完整;以及在厕所冲弃之后能真正实现纤维分散,以便使纤维不与树根纠缠在一起或在下水管的弯处纠结。另外,已知的离子灵敏聚合物如Lion Corporation和Kimberly Clark共同未决申请中的那些在高剪切速率下具有相对较高的粘度,这使得通过喷涂施用不能实现或不切实际。另外,在世界各地,包括使用软水和硬水的地区,在本领域中仍需要一种可水分散的可冲弃产品。而且也需要水分散性粘合剂,其不降低使用了它们的产品的可润湿性,并且其可以通过喷涂而容易且均匀地施用到产品上并渗入产品。最后还需要可水分散的可冲弃湿巾,其在贮存时稳定而在使用时保持所希望的湿强度水平,并且其用相对不含有机溶剂或基本上不含有机溶剂的润湿组合物来润湿。需要这种产品的成本合理,同时又不损害产品安全和环境利益,这是过去的产品所做不到的。
发明概述
本发明涉及离子灵敏的聚合物制剂,开发它是为了解决在文献中所描述的与现有离子灵敏聚合物和其它聚合物相关的上述问题。本发明的离子灵敏聚合物制剂具有“触发性能”,因此该聚合物不溶于含有特定种类和浓度离子的润湿组合物,如浓度为约0.3-10%的单价盐溶液,但是在用水、包括二价盐溶液如含有高达200ppm(百万分率)的钙和镁离子的硬水稀释时可溶。与某些离子灵敏的聚合物制剂不同,由于钙离子的离子交联作用它们损失了在硬水中的分散性,而本发明的聚合物制剂对钙和/或镁离子相对不敏感。因此,含本发明聚合物制剂的可冲弃产品在硬水中保持了分散性。此外,本发明的离子灵敏聚合物制剂改善了可喷涂性或降低了高剪切粘度,改善了产品可润湿性或降低了产品劲度和粘性。
本发明的聚合物制剂可用作粘合剂和结构组分,用于气流成网和湿法成网的非织造布,用于各种场合如贴身衬里、流体分配材料、流体吸收材料(surge)或各种个人护理产品的覆面材料。本发明的聚合物制剂特别用作可冲弃个人护理产品的粘合剂,特别是用于个人应用如用于清洁或处理皮肤、卸妆、除去指甲油、医疗护理的湿巾,以及用于硬质表面清洁、汽车护理的拭巾,包括含有洗净剂、消毒剂等的拭巾。可冲弃产品在贮存和使用时保持完整或保持其湿强度,并且在厕所冲弃后当盐浓度降低到临界水平以下时会分裂或分散。适合用于处理的基材包括织物,如绉纹或非绉纹织物、coform产品、流体缠结织物、气流成网的垫、短纤浆、非织造织物及其复合材料。用于本发明的非绉纹织物和模制立体织物的生产方法可以在共同拥有的美国专利申请中找到:序号08/912,906,“Wet Resilient Webs andDisposable Articles Made Therewith(湿弹性织物和由其制得的一次性制品)”,由F.-J.Chen等人于1997年8月15日提交;美国专利5,429,686,1995年7月4日授予Chiu等人;美国专利5,399,412,1995年3月21日授予S.J.Sudall和S.A.Engel;美国专利5,672,248,1997年9月30日授予Wendt等人;和美国专利5,607,551,1997年3月4日授予Farrington等人;所有这些的全部内容在此引入作为参考。以上专利的模制织物结构特别有助于在湿巾中提供良好的清洁效果。通过在其它基材中提供一定程度的结构以及通过在结构化织物上压纹、模压、润湿和完全风干等也可以有助于良好的清洁效果。
可以如下形成气流成网的材料:在基本干燥条件下,计量含有纤维和其它任选材料的气流,在一般水平移动的金属丝成形网上形成。用于气流成网的纤维和热塑性材料混合物的适当系统和装置公开在,例如美国专利4,157,724(Persson),1979年6月12日授权并在1984年12月25日作为再版美国专利31,775再授权;美国专利4,278,113(Persson),1981年7月14日授权;美国专利4264,289(Day),1981年4月28日授权;美国专利4,352,649(Jacobsen等人),1982年10月5日授权;美国专利4,353,687(Hosler等人),1982年10月12日授权;美国专利4,494,278(Kroyer等人),1985年1月22日授权;美国专利4,627,806(Johnson),1986年12月9日授权;美国专利4,650,409(Nistri等人),1987年3月17日授权;以及美国专利4,724,980(Farley),1988年2月16日授权;和美国专利4,640,810(Laursen等人),1987年2月3日授权。
本发明也公开了如何利用上述独特的聚合物制剂作为粘合剂组合物来制备可水分散的非织造物质,包括覆面材料(衬里)、吸收(缓冲)材料和湿巾,其在具有第一离子组成(如单价离子,其特定浓度大大高于在普通硬水中的浓度)的流体中稳定。所得到的非织造物由于其特制的离子灵敏性而成为可冲弃的和可水分散的,无论遍及美国和世界各处的厕所中的水的硬度是多少,都可以触发其特制的离子灵敏性。本发明可分散的产品也可具有改善的柔软性和柔韧性。这种产品也具有降低的粘性。在一些实施方案中,用来处理这些制品的聚合物制剂可能具有改善的可喷涂性,这除了易于施用外还改善了聚合物在产品上的分布以及向产品中的渗入,这就节省了成本。
本发明还公开了一种用于湿巾的改善的润湿组合物。使用本发明的聚合物制剂的湿巾在贮存时稳定而在使用时具有所希望的湿强度水平,并且其用相对不含有机溶剂或基本上不含有机溶剂的润湿组合物或清洁剂来润湿。
在看过以下所公开的实施方案的详细说明以及附图和权利要求书之后,本发明的这些特征和优点将变得显而易见。
附图简述
图1是表明作为离子环境和浸泡时间的函数的三种粘合剂制剂湿强度数据的曲线图。
图2显示了将包含68gsm软木气流成网织物和离子灵敏粘合剂的织物浸泡在含有钙离子的溶液中时湿拉伸强度是如何随时间变化的(记作一段浸泡时间内每2.54厘米上的CDWT克数)。
图3比较了取自图2的Lion SSB-3b产品(标为代号3300)的两组数据与按75/25的比例混合了Dur-O-Set_RB聚合物的磺酸盐敏性粘合剂。
公开的实施方案的详细说明
为成为适用于可冲弃的或可水分散的个人护理产品的有效的离子灵敏制剂,希望该制剂应该是(1)有功用的;即在控制条件下能保持湿强度,并且在如全世界的厕所和阴沟中发现的软水或硬水中能迅速溶解或分散;(2)安全(无毒性);并且(3)相对经济。除了上述因素之外,该离子灵敏制剂在用作非织造基材如湿巾的粘合剂组合物时,希望应该其是(4)可基于工业基础进行加工的;即可以基于大规模的基础如通过喷涂相对快速地施用,这就要求该粘合剂组合物在高剪切下具有相对较低的粘度;(5)能提供可接受水平的片材或基材润湿性;并且(6)能改善产品的手感,如改善的产品柔韧性和降低的粘性。用于处理本发明的湿巾的润湿组合物可以提供上述一些优点,此外还能提供以下一个或多个优点:(7)改善的皮肤护理效果,如降低皮肤刺激性或其它好处,(8)改善的触觉特性,以及(9)通过在使用中提供皮肤上摩擦力和润滑性(皮肤滑溜)的平衡来促进良好的清洁作用。本发明的离子灵敏聚合物制剂和以其制成的物品,特别是含有在下面阐明的特殊润湿组合物的湿巾,可以满足许多上述标准或所有上述标准。当然,没有必要满足本发明优选实施方案的所有优点才算落入本发明保护范围之内。
本发明的聚合物制剂可以由单独一种可触发聚合物如离子灵敏聚合物形成,或可以由两种或多种不同聚合物的混合物如可触发聚合物和辅助粘合剂形成。希望本发明聚合物制剂的至少一种聚合物是离子灵敏聚合物。离子灵敏聚合物在本领域中是已知的,并包括任何其水溶解度取决于水中存在的离子类型和数量而变化的聚合物。用于本发明的离子灵敏聚合物包括但不局限于上述Lion聚合物,如Lion丙烯酸三元共聚物、转让给Kimberly Clark Worldwide公司的共同未决申请09/223,999的磺酸根阴离子改性丙烯酸三元共聚物;2000年5月4日提交、题目为“离子灵敏可硬水分散的聚合物及其应用(Ion-Sensitive Hard Water Dispersible Polymers and ApplicationsTherefor)”、也转让给Kimberly Clark Worldwide公司的共同未决美国专利申请(确定的KC号码为15851;J&A号码为11302-0481;邮政快件代号号码为EL498682165US)的不含丙烯酸的聚合物;以及其它离子灵敏和化学敏感的聚合物,包括2000年3月28日授权给Mumick等人并且也转让给Kimberly Clark Worldwide公司的美国专利6,043,317的聚合物;所述的这些文献都全文在此引入作为参考。
其它已知可触发的聚合物包括对温度敏感和热敏的聚合物,以及在抽水马桶或其它水源的水中加入分散助剂时可分散的聚合物,如在1999年9月7日授予Pomplun等人、转让给Kimberly Clark Worldwide公司的美国专利5,948,710中所公开的,他们注意到另一种赋予聚合物在水中的可降解性的方法是通过利用温度变化。某些聚合物显示出浊点温度。因此在特定的温度(即浊点)下这些聚合物将会从溶液中沉淀析出。可用这些聚合物来形成纤维,这些纤维在超过某一温度时不溶于水,但是在较低温度下可溶于水并因此在水中可降解。因此有可能选择或混合聚合物,该聚合物在体温或接近体温(37℃)的温度下在体液(如尿)中不会降解,但是在放入低于体温(例如在室温下(23℃))的水中时会降解。这种聚合物的例子是聚乙烯基甲基醚,其浊点是34℃。当这种聚合物在37℃下暴露于体液(如尿)时,因为这一温度高于其浊点(34℃)所以它不会降解。然而,如果该聚合物处于室温下(23℃)的水中,则该聚合物将随时间流逝而重新进入溶液,因为它现在是在低于其浊点的温度下暴露于水中。因此,该聚合物开始降解。也可以考虑聚乙烯基甲基醚和共聚物的混合物。其它可溶于冷水的聚合物包括聚(乙烯醇)接枝共聚物,其由日本大阪的Nippon Synthetic Chemical有限公司提供,商标为Ecomaty AX2000、AX10000和AX300G。
离子灵敏聚合物
可用于本发明的有:离子灵敏Lion聚合物和上述共同未决申请和Kimberly-Clark Worldwide公司的美国专利的离子灵敏聚合物。希望用共同未决申请09/223,999(转让给Kimberly-Clark Worldwide公司)的磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物,因为其和Lion公司的聚合物及技术文献引用的其它聚合物不同,共同未决申请09/223,999的聚合物可溶于含有低于约10ppm的Ca2+和/或Mg2+直至约200ppm的Ca2+和/或Mg2+的水中。将所述共同未决申请的聚合物配成使聚合物阴离子和水中阳离子之间潜在的强烈相互作用最小化。这种强烈相互作用可以通过硬-软酸-碱理论来解释,该理论由R.G.Pearson在Journal of the American Chemical Society,卷85,3533页(1963年)中提出;或由N.S.Isaacs在教科书Physical OrganicChemistry中提出,该教科书由纽约的Longman Scientific andTechnical with John Wiley&Sons公司出版(1987年)。硬阴离子和硬阳离子彼此之间强烈作用。软阴离子和软阳离子彼此之间也强烈作用。然而,软阴离子和硬阳离子彼此之间作用微弱,反之亦然。在Lion聚合物中,丙烯酸钠的羧酸根阴离子是硬阴离子,其与存在于中度硬水和硬水中的硬阳离子(Ca2+和/或Mg2+)相互强烈作用。通过用较软的阴离子如磺酸根阴离子来替换羧酸根阴离子,可以降低可离子触发聚合物的阴离子和存在于中度硬水和硬水中的硬阳离子(Ca2+和/或Mg2+)之间的相互作用。
本发明所用的术语“软水”是指二价离子浓度低于约10ppm的水。本发明所用的术语“中度硬水”是指二价离子浓度为约10-50ppm的水。本发明所用的术语“硬水”是指二价离子浓度超过约50ppm直至约200ppm的水。通过控制聚合物的疏水/亲水平衡及其组成,以及控制形成所述制剂的聚合物的组合,可以生产在水中具有所想要的使用粘结强度和水分散性的离子灵敏聚合物制剂。该离子灵敏聚合物可以是共聚物,如三元共聚物。
本发明的离子灵敏丙烯酸共聚物包括所有能自由基聚合成共聚物特别是三元共聚物的丙烯酸单体和丙烯酸酯(烷基丙烯酸酯)单体的结合。适合的丙烯酸单体包括但是不局限于丙烯酸和甲基丙烯酸。适合的丙烯酸类单体包括但是不局限于:具有1-18个碳原子的烷基或3-18个碳原子的环烷基的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯,优选具有1-12个碳原子的烷基或3-12个碳原子的环烷基的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯,可以单独使用或结合使用。
其它适合的单体包括但是不局限于:丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺基单体,如丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺和羟甲基丙烯酰胺;N-乙烯基吡咯烷酮;N-乙烯基甲酰胺;羟烷基丙烯酸酯和羟烷基甲基丙烯酸酯,如甲基丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟乙酯。其它适合的丙烯酸单体和丙烯酸酯单体公开在转让给日本东京的Lion Corporation的美国专利No.5,317,063中,将其内容在此全文引入作为参考。特别优选的丙烯酸三元共聚物是可以从Lion Corporation获得的LION SSB-3b。(在可替代的实施方案中,离子灵敏聚合物由不是丙烯酸或其衍生物的单体组成,或是相当不含丙烯酸、甲基丙烯酸和其盐。)
单体在本发明的丙烯酸共聚物中的相对量可以根据所得聚合物所希望的性能来变化。丙烯酸单体在共聚物中的摩尔百分比高达约70摩尔%。更具体地说,丙烯酸单体在共聚物中的摩尔百分比为约15-50摩尔%。更具体地说,丙烯酸单体在共聚物中的摩尔百分比为约25-40摩尔%。
更具体地说,对本发明有用的丙烯酸共聚物的例子包括:10-90重量%、希望是20-70重量%为丙烯酸和/或甲基丙烯酸,与90-10重量%、希望是80-30重量%为具有1-18个碳原子的烷基或3-18个碳原子的环烷基的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯组成的共聚物,其中1-60摩尔%、希望是5-50摩尔%的丙烯酸和/或甲基丙烯酸被中和成盐;或30-75重量%、希望是40-65重量%为丙烯酸,5-30重量%、希望是10-25重量%为具有8-12个碳原子的烷基的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯,与20-40重量%、希望是25-35重量%为具有2-4个碳原子的烷基的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯组成的共聚物,其中1-50摩尔%、希望是2-40摩尔%的丙烯酸被中和成盐。
本发明的丙烯酸共聚物的平均分子量根据聚合物的最终应用来变化。本发明的丙烯酸共聚物的重均分子量为约10,000-5,000,000。更具体地说,本发明的丙烯酸共聚物的重均分子量为约25,000-2,000,000;或更加具体地说,为约200,000-1,000,000。
本发明的丙烯酸共聚物可以根据各种聚合方法、希望是溶液聚合方法来制备。用于该聚合方法的适合溶剂包括但是不局限于:低级醇如甲醇、乙醇和丙醇;水和一种或多种上述低级醇的混合溶剂;以及水和一种或多种低级酮如丙酮或丁酮的混合溶剂。
在本发明的聚合方法中,可以使用任何聚合触发剂。可以根据许多因素来选择具体的触发剂,包括但不限于聚合温度、溶剂和所使用的单体。适用于本发明的聚合触发剂包括但是不局限于:2,2′-偶氮二异丁腈、2,2′-偶氮二(2-甲基丁腈)、2,2′-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)、2,2′-偶氮二(2-脒基丙烷)二盐酸化物、2,2′-偶氮二(N,N′-二亚甲基异丁基脒)、过硫酸钾、过硫酸铵和含水过氧化氢。希望聚合触发剂的量基于所存在的单体总重为约0.01-5重量%。
聚合温度可以根据所用的聚合溶剂、单体和触发剂来变化,通常为约20-90℃。聚合时间通常为约2-8小时。
本发明的磺酸根阴离子改性的丙烯酸共聚物包括亲水性单体如丙烯酸或甲基丙烯酸,其与一种或多种含有磺酸根的单体一起加入本发明的丙烯酸共聚物中。这些单体的磺酸根阴离子比羧酸根阴离子更软,因为磺酸根阴离子的负电荷在三个氧原子和一个更大的硫原子上离域,与之相反,羧酸根阴离子的负电荷仅仅在两个氧原子和一个较小的碳原子上离域。
这些含有较软的磺酸根阴离子的单体与存在于硬水中的多价离子、特别是Ca2+和Mg2+离子的相互作用较小。
含有磺酸根的适合单体包括但是不局限于:2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸(AMPS)和2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸的有机盐或无机盐,如2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸的碱土金属盐和有机胺盐,特别是2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸的钠盐(NaAMPS)。其它适合的含磺酸根单体包括但是不局限于:2-甲基-2-丙烯磺酸、乙烯基磺酸、苯乙烯磺酸、2-磺丙基甲基丙烯酸酯和3-磺丙基丙烯酸酯及其有机盐或无机盐,如碱土金属盐和有机胺盐,如氢氧化烷基铵,其中烷基为C1-C18的烷基。为了维持该离子灵敏聚合物的疏水/亲水平衡,向该聚合物中加入了一种或多种疏水性单体。
本发明的离子灵敏的磺酸根阴离子改性的丙烯酸共聚物可以由以下单体产生:丙烯酸、甲基丙烯酸或其结合;2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸(AMPS)以及其有机盐或无机盐,如其钠盐(NaAMPS);丙烯酸丁酯;以及丙烯酸2-乙基己酯。希望本发明的离子灵敏的磺酸根阴离子改性的丙烯酸共聚物由以下单体产生:丙烯酸;AMPS、NaAMPS或其结合;丙烯酸丁酯;以及丙烯酸2-乙基己酯。希望存在于该磺酸根阴离子改性的丙烯酸共聚物中的单体的摩尔百分数如下:丙烯酸为约35-小于80摩尔%;AMPS或NaAMPS为大于0-约20摩尔%;丙烯酸丁酯为大于0-约65摩尔%;丙烯酸2-乙基己酯为大于0-约45摩尔%。更具体地说,存在于该磺酸根阴离子改性的丙烯酸共聚物中的单体的摩尔百分数如下:丙烯酸为约50-67摩尔%;AMPS或NaAMPS为大于0-约10摩尔%;丙烯酸丁酯为约15-28摩尔%;丙烯酸2-乙基己酯为约7-15摩尔%。更加具体地说,存在于该磺酸根阴离子改性的丙烯酸共聚物中的单体的摩尔百分数如下:丙烯酸为约57-66摩尔%;AMPS或NaAMPS为约1-6摩尔%;丙烯酸丁酯为约15-28摩尔%;丙烯酸2-乙基己酯为约7-13摩尔%;尤其是约60摩尔%的丙烯酸、约5摩尔%的AMPS或NaAMPS、约24.5摩尔%的丙烯酸丁酯和10.5摩尔%的丙烯酸2-乙基己酯。
如果将AMPS用作其中一种单体,则希望中和至少一部分酸组分。可以用任何无机碱或有机碱作为中和剂来中和酸组分。中和剂的例子包括但是不局限于:无机碱如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂和碳酸钠,以及胺如单乙醇胺、二乙醇胺、二乙氨基乙醇、氨水、三甲胺、三乙胺、三丙胺、吗啉。优选的中和剂包括氢氧化钠、氢氧化钾或其结合。
具有盐敏感性的磺酸根改性的共聚物也可以通过将现有聚合物如共聚物或丙烯酸衍生的三元共聚物磺化而得到。磺化聚合物的方法在本领域中是公知的。用于生产磺酸化或硫酸化的聚合物的方法公开在:1971年11月授予Schwelger的美国专利3,624,069;1983年12月6日授予Varona的美国专利4,419,403;1996年6月4日授予Shet的美国专利5,522,967;1980年9月2日授予Walles的美国专利4,220,739;1998年7月21日授予Motley等的美国专利5,783,200;以及以下美国专利:2,400,720、2,937,066、2,786,780、2,832,696、3,613,957和3,740,258,所有的专利在此引入作为参考。硫酸化和磺化原则途径(例如通过氨基磺酸处理、与亚硫酰氯或氯磺酸反应、或暴露于三氧化硫)公开在:Samuel Shore和D.R.Berger的“醇和醚醇硫酸盐(Alcohol and Ether Alcohol Sulfates)”,AnionicSurfactants,第1部分,Warner M.Linfield主编,New York:MarcelDekker,Inc.,1976年,135-149页;和Ben E.Edwards的“磺化和硫酸化机理(The Mechanisms of Sulfonation and Sulfation)”,Anionic Surfactants,第1部分,Warner M.Linfield主编,New York:Marcel Dekker,Inc.,1976年,111-134页,将二者在此引入作为参考。
在本发明的另一个实施方案中,上述离子灵敏聚合物制剂被用作的粘合剂物质,用于可冲弃产品和/或不可冲弃产品。为了有效作为可用于全美国的可冲弃产品的粘合剂,本发明的离子灵敏聚合物制剂在干燥时或处于相对低浓度单价离子中能保持稳定并维持其完整性,而可溶于含有高达约200ppm二价离子、尤其是钙和镁离子的水中。希望本发明的包含丙烯酸共聚物的离子灵敏聚合物制剂不溶于含有至少约0.3重量%一种或多种含单价离子的无机盐和/或有机盐的盐溶液中。更希望本发明的包含丙烯酸共聚物的离子灵敏聚合物制剂不溶于含有约0.3-5.0重量%一种或多种含单价离子的无机盐和/或有机盐的盐溶液中。更加希望本发明的包含丙烯酸共聚物的离子灵敏聚合物制剂不溶于含有约1-3.0重量%一种或多种含单价离子的无机盐和/或有机盐的盐溶液中。适合的单价离子包含但是不局限于:Na+离子、K+离子、Li+离子、NH4+离子、低分子量季铵化合物(例如任何侧基均少于5个碳)以及其混合物。
在一个可选择的实施方案中,本发明的包含磺酸根阴离子改性丙烯酸共聚物的离子灵敏聚合物制剂不溶于含有至少约1重量%一种或多种含单价离子的无机盐和/或有机盐的盐溶液中。更希望本发明的包含磺酸根阴离子改性丙烯酸三元共聚物的离子灵敏聚合物制剂不溶于含约1-5.0重量%一种或多种含单价离子的无机盐和/或有机盐的盐溶液中。更加希望本发明的包含磺酸根阴离子改性丙烯配三元共聚物的离子灵敏聚合物制剂不溶于含有约1-3.0重量%一种或多种含单价离子的无机盐和/或有机盐的盐溶液中。适合的单价离子包含但是不局限于:Na+离子、K+离子、Li+离子、NH4+离子、低分子量季铵化合物(例如任何侧基均少于5个碳)以及其混合物。
根据美国化学学会最近进行的研究,全美国水的硬度变化很大,CaCO3浓度为靠近零(软水)到约500ppm的CaCO3(约200ppm的Ca2+离子,极硬水)。为了确保聚合物制剂在全国(以及在全世界)的分散能力,希望本发明的离子灵敏聚合物制剂可溶于含有高达约50ppmCa2+和/或Mg2+离子的水中。更希望本发明的离子灵敏聚合物制剂可溶于含有高达约100ppm Ca2+和/或Mg2+离子的水中。更加希望本发明的离子灵敏聚合物制剂可溶于含有高达约150ppm Ca2+和/或Mg2+离子的水中。更加希望本发明的离子灵敏聚合物制剂可溶于含有高达约200ppm Ca2+和/或Mg2+离子的水中。
各种聚合物/表面活性剂体系可用来提供与离子灵敏的Lion聚合物以及共同未决专利申请09/223,999的离子灵敏磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物相同的功能,而不必限制为磺酸部分或羧基部分。这种其它体系描述如下。
含膦酸基团、thiophsulphonic基团或其它有机磷基团作为“软”阴离子的磷酸化聚合物能形成对Ca++的错配(mismatch),可用作本发明的离子灵敏聚合物。这还包括改性纤维素或纤维素衍生物和相关树胶,通过存在一价盐或其它电解质使其具有不溶性。在一个实施方案中,将可溶性纤维素如CMC磷酸化而赋予不溶性,其在高离子强度或合适pH值的溶液中可以有效作为离子灵敏聚合物制剂,但是在自来水中又是可分散的。在另一个实施方案中,可以将阴离子或两性的氨基次膦酸基团结合到聚合物上。氨基次膦酸基团可以通过次磷酸盐与伯胺缩合来引入。氯甲基次膦酸与胺的反应也可以用来产生有用的阴离子基团,如Guenther W.Wasow在“含磷阴离子表面活性剂(Phosphorous-Containing Anionic Surfactants)”,AnionicSurfactants:Organic Chemistry,Helmut W.Stache主编,New York:Marcel Dekker,1996年,589-590页中的描述。Wasow的全部章节,包括上述的书籍的551-629页提供与产生带有有用的含磷基团的聚合物有关的其它理论,将其在此引入作为参考。
制备磷酸化纤维素纤维的其它方法是公知的。这些方法可适用于CMC,然后其可用作粘合剂。示范性的方法公开在1973年6月19日授予Bernardin的美国专利3,739,782。被改性具有其它“软”阴离子基团的纤维素和合成或天然聚合物可用作本发明的离子灵敏聚合物。
原来已经带有有用的阴离子基团的天然聚合物也可以用于本发明。这种聚合物包括琼脂和鹿角菜胶,其具有多酯硫酸酯基团。必要时,这些物质也可以根据需要进一步改性以便具有其它的阴离子基团(例如磺化、磷酸化等)。
具有两个或多个不同的软阴离子基团如同时有磺酸基团和膦酸基团的聚合物对本发明也有用,其中可以调节不同的阴离子的相对量,使该聚合物的强度、离子灵敏性和分散能力最佳化。这也包括两性离子和两性化合物。聚两性电解质特别地在超过或低于等电点时易溶,但是在等电点不可溶,这提供了根据电解质浓度和pH值来触发的可能性。聚两性电解质的例子包括但不局限于:甲基丙烯酸和烯丙胺的共聚物、甲基丙烯酸和2-乙烯基吡啶的共聚物、带有两性侧基团的聚硅氧烷离聚物和直接从两性离子单体盐形成的聚合物,如Salamone等的共聚单体离子对(IPC),所有这些都由Irja Piirma公开在PolymerSurfactants中,New York:Marcel Dekker,Inc.,1992年,251-254页,在此引入作为参考。
能被盐析出来的、并任选被改性而具有了其它软离子基团的蛋白质可以用作本发明的离子灵敏聚合物。
在本发明中有用的是这样的体系,其含有藻胶衍生物或天然磺化聚合物,其中高浓度(比硬水中所遇到的250ppm或更少的量级还要高许多)的钙离子使粘合剂不可溶,但是允许用甚至是硬水来充分稀释钙离子,从而赋予粘合剂可分散性。因此,虽然希望本发明的离子灵敏粘合剂不溶于含有超过临界浓度的单价金属离子的溶液,但是在一些实施方案中,有用的离子灵敏粘合剂在含有超过临界浓度的二价金属离子的溶液中不可溶,但是在二价金属离子浓度降到约200ppm或更特别是约100ppm时变成可溶性的,从而使得用该离子灵敏聚合物作为粘合剂的纤维基材在含有高浓度的二价金属离子的溶液中维持优良的湿强度,但是在硬水或中度硬水中变成可水分散的。因此,触发机理使得预润湿的拭巾失去湿强度并变成甚至在硬水中也可冲弃,触发机理可以归于单价金属或二价金属离子的稀释,这些离子特别是碱金属离子,优选单价离子如钠离子。适用于作离子灵敏粘合剂的天然聚合物和树胶描述在R.L.Whistler和J.N.BeMiller的Industrial Gums中,New York:Academic Press,Inc.,1973年,在此引入作为参考。在存在钙离子时变硬或形成凝胶的天然聚合物描述如下。
藻胶可以用于本发明(根据在用作药片粘合剂的应用所报道的性能-参见Whistler and BeMiller第62页,其需要是藻酸钠和藻酸钙的形式,以具有优良的分散能力),藻胶为藻酸、藻酸钙或通常为大多数多价金属的盐时是不可溶的,但是作为藻酸钠或作为低分子量胺或季铵化合物的盐时是可溶的(67页)。可以使用这种物质,尤其是当锌是不能溶解的金属离子时。
其它有用的聚合物包括鹿角菜胶和Iridophycan,两者都是含有酯硫酸酯的海草衍生物。
天然聚合物(包括纤维素)以及合成聚合物两者都可以带有阴离子基团,如磺酸基团、膦酸基团和羧基,其在存在适合类型和浓度的离子时能形成连接其它分子的桥键。当离子浓度显著变化,如将本发明的清洗制品置于抽水马桶中时,该制品变得脆弱并崩解。
离子灵敏聚合物包括那些在规定条件下可分散于水环境中,但不是在所有水环境中都可分散的物质。例子包括可碱分散的或盐水不溶性物质。例如Eastman AQ共聚酯(Eastman Chemical Company,Kingsport,TN)可以分散在去离子水中,可是不溶于盐水溶液。人们已经建议将其用在制品如尿布中,用于吸收体液。那些聚合物的详细资料提供于欧洲专利申请773,315-A1中,名为“含有水溶性聚酰胺的非织造织物和由其制造的制品(Nonwoven Web Comprising WaterSoluble Polyamides and Articles Constructed Therefrom)”,由S.U.Ahmed在1997年5月14日公布。
有用的聚两性电解质包括聚丙烯酰胺基共聚物,其对氯化钠浓度高度灵敏。
美国专利3,939,836(其内容在此引入作为参考)描述了一种硫酸化纤维素酯树脂的碱金属盐,其能赋予织物优良的干拉伸强度,当这种织物接触盐溶液型体液如血、月经液或尿时能保持显著一部分强度,但是又容易分散在水中。该树脂的硫酸盐取代度为0.10-0.45。在美国专利4,419,403中(其内容在此引入作为参考),将纤维素的胶体硫酸酯用作有效的可水分散性粘合剂,其中该粘合剂的硫酸酯取代度比专利′836的更高。专利′403的粘合剂在存在钾离子时形成凝胶。有关可分散聚合物和湿巾的其它专利包括美国专利4,117,187、5,417,977、4,309,469、5,317,063、5,312,883、5,384,189、5,543,488、5,571,876、5,709,940、5,718,790,其内容在此引入作为参考。
辅助粘合剂聚合物
如上所述,本发明的聚合物制剂由单种离子灵敏聚合物或两种或多种不同聚合物的混合物组成,其中至少一种聚合物是离子灵敏聚合物。第二种聚合物可以是辅助粘合剂聚合物。辅助粘合剂聚合物的类型和用量使得其与离子灵敏聚合物相结合时,辅助粘合剂聚合物能如愿地主要分散在该离子灵敏聚合物中;即希望离子灵敏聚合物是连续相而辅助粘合剂聚合物是分散相。希望辅助粘合剂聚合物还要满足若干其它标准。例如辅助粘合剂聚合物的玻璃化温度(即Tg)应比离子灵敏聚合物的玻璃化温度更低。此外或作为替代,辅助粘合剂聚合物不溶于水,或能降低离子灵敏聚合物的剪切粘度。辅助粘合剂的存在量相对于可触发聚合物的固体质量而言为约45%或更少,特别是约30%或更少,更特别是约20%或更少,更特别是约15%或更少,最特别是约10%或更少,例如是约1-45%或约25-35%,以及例如是约1-20%或约5-25%。对于有可能形成水不溶性键或膜的辅助粘合剂,辅助粘合剂的存在量应该足够低,使得存在于分散相中的辅助粘合剂不能产生足够的交联,或不溶性键,以致危害所处理的基材的分散性。在一个实施方案中,本发明的离子灵敏聚合物制剂可以含有约75重量%的丙烯酸三元共聚物和约25重量%的聚(乙烯-乙酸乙烯酯)辅助粘合剂。
希望但不是必须的是,辅助粘合剂聚合物和离子灵敏聚合物结合时会使离子灵敏聚合物的剪切粘度降低到该离子灵敏聚合物和辅助粘合剂聚合物的混合物可以喷施的程度。可喷施是指,聚合物可以通过喷涂而用于非织造纤维基材,并且该聚合物在整个基材上的分布以及该聚合物对基材的渗透使得该聚合物制剂被均匀施用于所述基材。
辅助粘合剂聚合物可以是乳液形式。
表面活性剂体系可用于这种乳液,要求其基本上不影响离子灵敏聚合物的分散性。
在一些实施方案中,施用了离子灵敏聚合物和辅助粘合剂聚合物的混合物的制品与仅施用离子灵敏聚合物的制品相比,劲度降低了。已经发现,为了形成湿巾,将离子灵敏聚合物如磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物施用于非织造基材如气流成网法木浆层时,非织造片材可能具有不希望水平的劲度,这会损害干产品的手感,或者在干基材的脆性损害流动性时,在加工时又会损害对干织物的操作。通过离子灵敏聚合物和辅助粘合剂聚合物相结合,可以降低这种制品的劲度。
本发明的辅助粘合剂聚合物的平均分子量根据聚合物的最终应用来变化。希望辅助粘合剂聚合物的重均分子量为约500,000-200,000,000。更希望辅助粘合剂聚合物的重均分子量为约500,000-100,000,000。
满足多个或所有上述标准标准的辅助粘合剂聚合物包括但不局限于:聚(乙烯-乙酸乙烯酯)、聚(苯乙烯-丁二烯)、聚(苯乙烯-丙烯酸)、乙烯基丙烯酸类三元共聚物、氯丁橡胶、聚酯乳液、丙烯酸乳液、聚氯乙烯、乙烯-氯乙烯共聚物、羧化乙酸乙烯酯乳液等,所有这些物质可以是非交联的(例如没有N-羟甲基丙烯酰胺或其它交联剂存在)、交联的或有交联能力但在最终产品中基本未交联的(即被制备成存在有交联剂的)。
一种特别优选的非交联聚(乙烯-乙酸乙烯酯)是Dur-O-Set_RB,出自National Starch and Chemical公司,Bridgewater,NJ。一种特别优选的非交联聚(苯乙烯-丁二烯)是Rovene_4817,出自Mallard Creek Polymers,Charlotte,NC。一种特别优选的非交联聚(苯乙烯-丙烯酸)是Rhoplex_NM 1715K,出自Rohm and Haas,Philadelphia,PA。
当使用乳液辅助粘合剂或任何可能有交联能力的辅助粘合剂时,应防止乳液形成基本不溶于水的键,这些键将纤维基材连接在一起并影响制品的分散性。因此乳液可以不含交联剂(如NMA)或不含交联剂的催化剂,或者两者都不含。另一选择,可以加入能干扰交联剂或催化剂的抑制剂,使得即使将制品加热到通常的交联温度下也很难发生交联。这种抑制剂可以包括自由基清除剂、甲基氢醌、叔丁基邻苯二酚、pH控制剂如氢氧化钾等。对于某些乳液交联剂如N-羟甲基-丙烯酰胺(NMA),例如高pH值(如pH值为8或更高)可以干扰正常交联温度(例如约130℃或更高)下的交联。另一选择,可以将含有乳液辅助粘合剂的制品维持在发生交联的温度以下,使得交联剂的存在不会导致交联,或者使得交联度足够低而不会危害制品的分散性。另一选择,可以将可交联乳液的量保持在一个阈值以下,使得即使发生交联,制品也可分散。例如,在离子灵敏粘合剂中作为离散颗粒分散的少量可交联乳液使得即使完全交联也能保持分散性。对于后一个实施方案,乳液的量相对于该离子灵敏粘合剂,低于约20重量%,更特别是低于约15重量%。
不论乳液化合物是否可交联,其不必是辅助粘合剂。其中分散了有用的非交联乳液的成功的离子灵敏粘合剂膜的SEM显微照片显示,乳液辅助粘合剂颗粒在离子灵敏粘合剂中保持为离散个体,可能部分起到填料的作用。人们相信,其它材料也可以起类似作用,包括分散在离子灵敏粘合剂中的矿物质或颗粒填料,任选包括加入的表面活性剂/分散剂。例如,在一个预想的实施方案中,将从Presperse公司(Piscataway,NJ)获得的自由流动的Ganzpearl PS-8F颗粒以约2-10重量%的含量分散在离子灵敏粘合剂中,以改变该离子灵敏粘合剂的机械性能、触觉性能和光学性能,所述颗粒是约0.4微米的苯乙烯/二乙烯基苯共聚物。其他填料状的物质包括金属、玻璃、碳、矿物质、石英和/或塑料(如丙烯酸塑料或酚醛塑料)的微粒、微球体或微珠,以及内部封有惰性气体氛围的中空颗粒。例子包括来自瑞典Expancel的EXPANCEL酚醛微球体,其在加热时可剧烈膨胀;或来自宾夕法尼亚的PQ公司的PM 6545丙烯酸类微球体。起泡剂包括溶于离子灵敏粘合剂的CO2,其作为离子灵敏粘合剂基质中的气泡也可以提供有帮助的不连续效果,使得离子灵敏粘合剂中分散的气体相可以起到辅助粘合剂的作用。通常,可以将任何与该粘合剂不相混溶的相容性物质,特别是具有其自身粘合或粘接性能的物质用作辅助粘合剂,只要其连接纤维的强大共价键不会干扰产品的可水分散性。然而,可能特别优选的是那些也能带来其它好处,如降低喷涂粘度的物质。已经发现,粘性辅助粘合剂,如不含交联剂或含有少量交联剂的乳液,在多种加工条件下(包括高温干燥)都能特别有助于提供良好的结果。
如上所述,辅助粘合剂聚合物的Tg可以低于离子灵敏聚合物的Tg,这被认为可以提高所处理基材的柔韧性,特别是处于干燥状态时。在下表1中显示了在本发明中有用的某些优选聚合物的玻璃化温度的比较。
表1.选定聚合物的玻璃化温度
聚合物 玻璃化温度-Tg
磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物(干) 55℃
磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物(湿) -22℃
Rhoplex NW 1715K(干) -6℃
Rovene 4817(干) -4℃
Elite 33(干) 10℃
Elite 22(干) -15℃
在一个可选择的实施方案中,本发明的离子灵敏聚合物制剂含有约55-95重量%的磺酸根阴离子改性丙烯酸三元共聚物和约5-45重量%的聚(乙烯-乙酸乙烯酯)。更希望地是,本发明的离子灵敏聚合物制剂含有约75重量%的磺酸根阴离子改性丙烯酸三元共聚物和约25重量%的聚(乙烯-乙酸乙烯酯)。
如上所述,有用的辅助粘合剂聚合物包括各种商业乳液,其包括选自以下的那些乳液:Rovene_系列(丁苯乳液,从Charlotte,N.C.的Mallard Creek Polymer s获得),Rohm and Haas公司的Rhoplexs_乳液,以及National Starch的Elite_乳液。聚合物乳液或分散体通常含有小的聚合物颗粒,如可交联的乙烯乙酸乙烯酯共聚物,一般为球形,分散在水中并且可以用表面活性成分(如低分子量乳化剂或高分子量保护胶体)来稳定。这些液体粘合剂可施用于气流成网织物或其它基材上,通过本领域所公知的用于非织造织物的粘合剂处理方法,包括喷涂施用或发泡施用、溢流缝浸泡、幕涂等,随后干燥。通常,可以考虑各种乳液化合物和其它树脂或乳液,包括乙酸乙烯酯共聚物乳液,如76 RES 7800,来自Union OilChemicals Divisions,和Resyn_25-1103、Resyn_25-1109、Resyn_25-1119和Resyn_25-1189,来自National Starch and ChemicalCorporation;乙烯-乙酸乙烯酯共聚物乳液,如Airflex_乙烯-乙酸乙烯酯,来自Air Products and Chemicals Inc.;丙烯酸-乙酸乙烯酯共聚物乳液,如Rhoplex_AR-74,来自Rohm and HaasCompany,Synthemul_97-726,来自Reichhold Chemicals Inc.,Resyn_25-1140、25-1141、25-1142和Resyn-6820,来自NationalStarch and Chemical Corporation;乙烯基丙烯酸类三元共聚物乳液,如76 RES 3103,来自Union Oil Chemical Division,和Resyn_251110,来自National Starch and Chemical Corporation;丙烯酸类乳液,如Rhoplex_B-15J、Rhoplex_P-376、Rhoplex_TR-407、Rhoplex_E-940、Rhoplex_TR934、Rhoplex_TR-520、Rhoplex_HA-24和Rhoplex_NW1825,来自Rohm and Haas Company,和Hycar_2600X322、Hycar_2671、Hycar_2679、Hycar_26120和Hycar_2600X347,来自B.F.Goodrich Chemical Group;丁苯乳液,如76RES4100和76 RES8100,来自Union Oil Chemicals Division,Tylac_树脂乳液68-412、Tylac_树脂乳液68-067、68-319、68-413、68-500、68-501,来自Reichhold Chemical Inc.,和DL6672A、DL6663A、DL6638A、DL6626A、DL6620A、DL615A、DL617A、DL620A、DL640A、DL650A,来自Dow Chemical Company;和橡胶乳液,如氯丁橡胶,来自Serva Biochemicals;聚酯乳液,如Eastman AQ 29D,来自Eastman Chemical Company;氯乙烯乳液,如Geon_352,来自B.F.Goodrich Chemical Group;乙烯-氯乙烯共聚物乳液,如Airflex_乙烯-氯乙烯,来自Air Products and Chemicals;聚乙酸乙烯酯均聚物乳液,如Vinac_,来自Air Products andChemicals;羧化乙酸乙烯酯乳液树脂,如Synthemul_合成树脂乳液40-502、40-503和97-664,来自Reichhold Chemicals Inc.,和Polyco_2149、2150和2171,来自Rohm and Haas Company。也可以考虑硅氧烷乳液和粘合剂。
辅助粘合剂聚合物可以含有表面活性化合物,其可以在施用该粘合剂混合物后改善基材的湿润性。
在某些实施方案中,用离子灵敏聚合物制剂处理的干燥基材的湿润性可能造成问题,因为离子灵敏聚合物制剂的疏水部分可以在干燥时有选择性地朝向空气相取向排列,产生在随后施用润湿组合物时难以润湿的疏水表面,除非将表面活性剂加入润湿组合物。辅助粘合剂聚合物中的表面活性剂或其它表面活性成分可以提高用离子灵敏聚合物制剂处理的干燥基材的湿润性。辅助粘合剂聚合物中的表面活性剂不应严重干扰离子灵敏聚合物制剂。因此,粘合剂应当使有表面活性剂存在的预润湿拭巾保持良好的完整性和触感。
在一个实施方案中,有效的辅助粘合剂聚合物取代了部分离子灵敏聚合物制剂,并使得预润湿的拭巾达到给定的强度水平,并且相对于在其它方面相同的预润湿的拭巾(其不含辅助粘合剂聚合物,但含有足以达到给定拉伸强度的水平的离子灵敏聚合物制剂)其具有至少一个以下特点:劲度更低、触感更好(例如润滑性或光滑性)或成本降低。
其它辅助粘合剂聚合物
在本发明的某些实施方案中,可以使用Wacker聚合物系(Burghausen,德国)的干乳胶粉末(DEP)粘合剂,如粘合剂的VINNEK_体系。它们是由液体乳胶形成的可再分散的、自由流动的粘合剂粉末。在水溶性保护胶的保护基质中,提供了一些来自分散体的小聚合物颗粒,其为粉末颗粒形式。粉末颗粒的表面被保护起来,以防被矿物质晶体小片所结块。结果,原来以液体分散体提供的聚合物颗粒现在可以以自由流动的干粉末形式获得,这种干粉末可以通过加入水分在水中重新分散或变成溶胀的粘性颗粒。这些颗粒可通过下述步骤用于高膨松度非织造布:在气流成网步骤中使其与纤维一同沉积,然后加入10-30%的水分,使颗粒溶胀并粘在纤维上。这可以叫作“口香糖效应”,也就是说织物中的干燥、非粘性纤维一旦被润湿就变得象口香糖一样粘。可以获得对极性表面和其它表面的良好粘结。这些粘合剂可以作为由乳液形成的自由流动颗粒形式获得,所述乳液被干燥并用试剂进行处理,以防在干燥状态下粘在一起。可将其在气流成网步骤中夹带在气流中并与纤维一起沉积,或者也可以用静电装置、直接接触装置、重力自流进料装置和其它装置施用于基材。它们可以与粘合剂分开施用,可以在粘合剂干燥前或后来施用。与水分(液态或蒸汽)接触时乳液颗粒重新水化并膨胀,然后粘附到纤维上。干燥并加热到高温(例如超过160℃)使粘合剂颗粒交联并耐水,但在较低温度(例如110℃或更低)下干燥会导致形成薄膜和一定程度的纤维粘结,而不会严重损害预润湿拭巾的可水分散性。因此认为,可以通过控制辅助粘合剂聚合物的固化,如限制干燥的时间和温度来提供一定程度的粘结而没有严重交联,从而使用商业产品而不降低交联剂的量。
如Dr.Klaus Kohlhammer在“新型气流成网粘合剂(New AirlaidBinders)”,Nonwovens Report International,1999年9月,342期,20-22、28-31页所指出的,干燥乳液粘合剂粉末具有以下好处:可在成网时容易地将其加入非织造的网或气流成网的织物中,这与将物质施用到现有基材上相反,这能更好地控制辅助粘合剂聚合物的配置。因此,可以制备在其中已经带有干燥的乳液粘合剂的非织造的网或气流成网的织物,随后在施用离子灵敏聚合物制剂溶液时使其润湿,从而使干燥乳液粉末变得发粘并用于粘结基材。另一选择,在基材用离子灵敏粘合剂处理并干燥后通过过滤原理使干燥乳液粉末截留在基材中,借此在施用润湿组合物时使该干燥乳液粉末发粘。
另一个实施方案中,干燥乳液粉末通过以下方法分散于离子灵敏聚合物制剂溶液中:将离子灵敏聚合物制剂溶液喷在织物上时施用该粉末,或者将干燥乳液粉末颗粒加入和分散于离子灵敏聚合物制剂溶液中,然后将混合物通过喷施或通过泡沫施用方法或通过本领域的公知技术施用于织物上。
粘合剂制剂和含有它的织物
本发明的聚合物制剂可用作粘合剂。本发明的粘合剂制剂可用于各种纤维基材。粘合剂特别适用于可水分散的产品。适合的纤维基材包括但不局限于非织造织物和织造织物。在许多实施方案中,特别是个人护理产品,优选的基材是非织造织物。本发明所用的术语“非织造织物”是指,具有以簇状方式无规排列的单个纤维或细丝结构的织物(包括纸)。非织造织物可以由许多方法制备,包括但不限于气流成网法、湿成网法、流体缠结法、短纤维梳理粘合成网法以及溶喷法。
可以通过任何已知的施用方法将粘合剂组合物施用于纤维基材上。施用粘合剂的适合方法包括但不局限于印刷、喷涂、静电喷涂、涂布、溢流缝法、计量压辊法、浸泡法或任何其它技术。粘合剂组合物的用量应该计量并将其均匀分配在纤维基材内,也可以在纤维基材内不均匀分布。粘合剂组合物可以分配遍布整个纤维基材,也可以分配在多个密集的小区域内。在大多数实施方案中,希望粘合剂组合物均匀分配。
为了易于施用在纤维基材上,可以将粘合剂溶于水或溶于非水溶剂,如甲醇、乙醇、丙酮等,优选溶剂为水。溶于溶剂的粘合剂的量根据所用的聚合物和织物施用情况而变化。希望粘合剂溶液中含有高达约25重量%的粘合剂组合物固体。更希望粘合剂溶液含有约10-20重量%的粘合剂组合物固体,尤其是约12重量%的粘合剂组合物固体。如果希望,可以向粘合剂组分的溶液中加入增塑剂、香料、着色剂、消泡剂、杀菌剂、防腐剂、表面活性剂、增稠剂、填料、不透明剂、增粘剂、防粘剂以及类似添加剂。
一旦将粘合剂组合物施用于基材,就可以通过任何传统方法来干燥基材。一旦干燥,粘合纤维基材的拉伸强度与未经处理的湿成网或干成网的基材的拉伸强度相比有所提高,然而将其置于具有相对高浓度多价离子的软水或硬水并搅拌时其仍具有快速“散开”或崩解的能力。例如,该纤维基材的干拉伸强度与不含粘合剂的未经处理的基材的干拉伸强度相比增加了至少25%。更特别是,该纤维基材的干拉伸强度与不含粘合剂的未经处理的基材的干拉伸强度相比增加了至少100%。更加特别是,该纤维基材的干拉伸强度与不含粘合剂的未经处理的基材的干拉伸强度相比增加了至少500%。
本发明的一个希望的特征是,拉伸强度的改善是在所得纤维基材中存在的(“附加物”)粘合剂组合物的量仅占整个基材重量的一小部分的情况下获得的。“附加物”的量根据具体应用而变化;然而“附加物”的优选量使得纤维基材在使用时具有完整性,同时在水中搅拌时又能迅速分散。例如,粘合剂组分一般占基材总重量的约5-65重量%。更特别是,粘合剂组分可以是基材总重量的约10-35重量%。更加特别是,粘合剂组分可以是基材总重量的约17-22重量%。
本发明的非织造织物具有优良的使用拉伸强度以及离子触发性。希望本发明的非织造织物耐磨,并且对于使用丙烯酸三元共聚物的制剂而言该织物在含有大于约0.3重量%的NaCl或单价离子混合物的水溶液中保持相当大的拉伸强度;对于使用磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物的制剂而言该织物在含有大于约0.1重量%的NaCl或单价离子混合物的水溶液中保持相当大的拉伸强度。然而,该非织造织物在非常软的水至中硬水至硬水中可分散。由于后一特性,本发明的非织造织物非常适用于一次性产品,如卫生棉、尿布、成人失禁产品,以及干和预润湿拭巾(湿巾),这些产品在世界上任何地方使用后可丢入马桶中。
用于形成上述织物的纤维可以从各种材料制得,包括天然纤维、合成纤维及其结合。纤维的选择取决于,例如所希望的成品织物最终用途和纤维成本。例如,适合的纤维基材可以包括但不局限于天然纤维,如棉花、亚麻、黄麻、大麻、羊毛、木浆等。类似地,同样可以使用再生纤维素纤维,如粘胶人造丝和铜铵人造丝;改性纤维素纤维,如乙酸纤维素;或合成纤维,如聚丙烯、聚乙烯、聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚丙烯酸等衍生的那些,可以单独使用也可以彼此结合使用。如果希望,也可以使用一种或多种上述纤维的混合物。在木浆纤维中,可以使用任何已知的造纸纤维,包括软木纤维和硬木纤维。纤维,例如可以是化学制浆或机械制浆的、漂白或未漂白的、原浆或回收的、高产率或低产率的等。也可以使用碱处理的、化学上浆或交联的纤维。
合成纤维素纤维类包括所有类型的人造丝及其他源自粘胶丝或化学改性纤维素的纤维,包括再生纤维素和溶液纺的纤维素如Lyocell。可以使用化学处理的天然纤维素纤维如碱处理的纸浆、化学上浆或交联的纤维、或磺化的纤维。可以使用回收的纤维,以及原浆纤维。可以使用由微生物产生的纤维素及其他纤维素衍生物。本发明所用的术语“纤维素”将包括所有以纤维素作为主要成分的物质,具体地说,包括所有含有至少50重量%纤维素或纤维素衍生物的物质。因此,该术语包括棉花、普通木浆、非木质纤维素纤维、乙酸纤维素、三乙酸纤维素、人造丝、预热机械磨木浆、化学木浆、脱胶的化学木浆、马利筋属纤维或细菌纤维素。纤维长度在在本发明织物的生产中至关重要。在一些实施方案如可冲弃产品中,纤维长度更加重要。纤维的最小长度取决于用于形成纤维基材所选择的方法。例如,当纤维基材通过梳理成网法形成,则纤维长度通常为至少约42mm,以确保均匀性。当纤维基材是由气流成网法或湿成网法形成,则希望纤维长度为约0.2-6mm。虽然长度大于50mm的纤维也处于本发明的范围之内,但是已经确定当相当大量的长度大于约15mm的纤维存在于可冲弃织物中时,尽管这些纤维可在水中分散并分开,但其长度仍易于形成纤维“绳”,这在家庭卫生间冲弃时是不希望的。因此,对于这些产品,人们要求的是纤维长度为约15mm或更短,以便使纤维在通过厕所冲弃时不会具有形成“绳子”的倾向。虽然不同长度的纤维可用于本发明,但是希望纤维的长度小于约15mm,以便使纤维在与水接触时容易彼此分散。纤维,特别是合成纤维也可以是卷曲的。
本发明的织物可以由单个层形成或由多层形成。在多层的情况下,这些层通常被并排或面对面地放置,所有层或一部分层可能与相邻层粘在一起。本发明的非织造织物也可能由许多独立的非织造织物组成,其中独立的非织造织物可能由单个层形成或由多个层形成。在非织造织物包含多个层的情况下,该非织造织物在整个厚度上都进行粘合剂施用,或者每一单层独立进行粘合剂施用,然后与其它层并列结合,形成最终的非织造织物。
在一个实施方案中,可以将本发明的织物基材加入清洁产品和体液吸收性产品中,如卫生棉、尿布、成人失禁产品、外科绷带、棉纸、湿巾等。这些产品可以包含一个吸收性芯体,该芯体包含一个或多个吸收性纤维物质层。所述芯体也可以包含一个或多个流体可透过的单元层,如纤维薄纸、纱布、塑料网等。这些通常用作包装材料,用以将芯体的各组分包笼在一起。另外,所述芯体可以包含一个流体防渗单元或隔离物,以阻止流体通过所述芯体并达到产品的外表面上。希望该隔离物也是可水分散的。具有与上述可水分散的粘合剂基本相同组成的聚合物膜特别适用于此用途。根据本发明,该聚合物组合物可用于形成上述每一种产品组分,所述产品组分包括吸收性芯体的各层、流体可透过的单元、包装材料以及流体防渗单元或隔离物。
本发明的粘合剂制剂特别适用于粘合气流成网的非织造织物的纤维。这些气流成网的材料可用于各种可水分散的个人护理产品的贴身衬里、流体分配材料、流体吸收材料,如涌泉材料、吸收性包裹片材以及覆面材料。气流成网材料特别适合用作预润湿的拭巾(湿巾)。气流成网的非织造织物的单位重量为约20-200克/平方米(“gsm”),其短纤维的纤度为约0.5-10旦,长度为约6-15毫米。涌泉材料或吸收材料需要更好的回弹力和更高的膨松性,所以使用纤度为约6旦或更大的短纤维来制备这些产品。这些涌泉材料或吸收材料所希望的最后密度为约0.025-0.10克/立方厘米(“g/cc”)。流体分配材料可以具有较高密度,希望为约0.10-0.20g/cc,使用纤度更低的纤维,最希望纤维的纤度小于约1.5旦。拭巾通常具有的纤维密度为约0.025-0.2g/cc;单位重量为约20-150gsm,特别是约30-90gsm,最特别是约60-65gsm。
本发明的非织造织物还可以加入体液吸收产品,如卫生棉、尿布、外科绷带、棉纸等。在一个实施方案中,粘合剂使得其在与体液接触时不会溶解,因为体液中的单价离子浓度超过溶解所需要的水平,即大于0.3重量%和/或大于1重量%。非织造织物保持其结构柔软性,并显示出适于实际用途的强韧性。然而,在接触到多价离子如Ca2+和Mg2+离子的浓度高达约200ppm的水时,该粘合剂如含有磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物的粘合剂就会分散开。类似的是,在接触到多价离子如Ca2+和Mg2+离子的浓度小于约10ppm的水时,含有丙烯酸三元共聚物的粘合剂就会分散开。那么,非织造织物的结构在水中容易地断开并分散。
在本发明的一个实施方案中,非织造织物的使用拉伸强度如下增强,用本发明的含有离子灵敏聚合物制剂的粘合剂形成非织造织物,随后将一种或多种单价和/或多价盐施用到该非织造织物上。可以通过本领域的普通技术人员所公知的方法将盐施用到非织造织物上,包括但不限于:将固体粉末施用于织物和将盐溶液喷涂在织物上。盐的用量可以根据具体应用变化。然而,施用于织物的盐量基于织物总重量一般为约0.1-10重量%的盐固体。本发明的含盐织物可用于各种织物应用场合,包括但不限于:妇女卫生垫、外科绷带和尿布。
本领域的技术人员将会容易理解到,本发明的粘合剂制剂和纤维基材可有利地用于多种产品的制备,包含但不局限于设计用来与体液接触的吸收性个人护理产品。如上所述,这种产品可以仅包含一层纤维基材,或可以包含多个单元的结合。虽然本发明的粘合剂制剂和纤维基材特别适用于个人护理产品,但是该粘合剂制剂和纤维基材也可以有利地用于多种消费品。
将丙烯酸三元共聚物或磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物与本发明的非交联聚(乙烯-乙酸乙烯酯)相结合,比只使用三元共聚物产生了改善的效果。例如,在本发明的离子灵敏聚合物制剂用作湿巾所用的粘合剂组合物时,该湿巾在第一次沾液时具有改善的湿润性而不丧失可分散性,这使得拭巾基片很容易以工业化的速度用湿巾溶液来湿透。本发明的离子灵敏聚合物制剂还可以降低干燥基片的劲度,提高干燥片材或易碎片材在该产品进一步加工时的运行性能,降低拭巾的粘性和/或提高离子灵敏粘合剂的可喷涂性,从而改善粘合剂在基片中的分布和渗透。
与本领域公知的其它粘合剂体系不同的是,本发明的离子灵敏聚合物制剂能不需要高温就活化成粘合剂。虽然为实现粘合剂在纤维织物中的良好分布而进行干燥或脱水是有用的,但是高温本身并不是必要的,因为粘合剂并不需要进行交联或其它高活化能的化学反应而起到粘合剂的作用。相反,与可溶性活化化合物(一般是一种盐)的相互作用足以使粘合剂活化(不溶性)或“盐析出来”。因此,根据需要可以避免干燥步骤,或替换为低温脱水操作,如室温干燥或冷冻干燥。高温通常有助于干燥,但是干燥可以在低于交联反应通常需要的温度下进行。所以,基材接触到的最高温度或基材达到的最高温度可以低于下面的任何一个温度:180℃、160℃、140℃、120℃、110℃、105℃、100℃、90℃、75℃和60℃,最高温度的示范性范围是约50-110℃,或约70-140℃。当然可以使用更高的温度,但是在大多数实施方案中都没有这个必要。虽然,辅助粘合剂聚合物体系如商品乳液还可以包含适于在160℃或更高的温度下起反应的交联剂,但是维持较低的最高温度可以有利于防止辅助粘合剂聚合物形成过量的强度,这否则会阻碍预润湿拭巾的可水分散性。
湿巾用的润湿组合物和含有它的湿巾
本发明的一个特别有趣的实施方案是由上述离子灵敏粘合剂组合物和纤维状材料制造预润湿拭巾,或湿巾。对于拭巾,纤维材料可以是织造织物或非织造织物的形式;然而更希望是非织造织物。希望非织造织物是由相对短的纤维如木浆纤维形成的。纤维的最小长度取决于用于形成该非织造织物所选择的方法。当非织造织物由湿法或干法形成时,纤维长度希望为约0.1-15毫米。希望本发明的非织造织物在其未用粘结材料或粘合剂粘在一起时具有相对低的湿内聚强度。在该非织造织物用粘合剂组合物粘在一起时,其能在自来水和污水中丧失它的粘合强度,织物通过由冲洗和在污水管中移动而产生的搅动容易地打散。
最终的拭巾可以单独地包装(希望被折起来)在一个防潮的封套中;或者包装在容器中,其在水密性包装内装有任何所希望片数,拭巾上施用有润湿组合物。最终的拭巾也可以包装成一卷可分离的片,其在防潮容器中装有任何希望片数的拭巾绕在卷轴上,并且拭巾上施用有润湿组合物。
拭巾卷可以是无芯的、空芯的或实芯的。无芯的卷包含空芯卷或无实芯的卷,其可以用公知的无芯卷卷纸机来生产,所述卷纸机包括SRP Industry,Inc.(San Jose,CA);Shimizu Manufacturing(Japan),以及公开在1987年5月26日授予Gietman的美国专利No.4,667,890中的设备。实芯卷绕的无芯卷可以在给定的体积下获得更多的产品,并可以适应多种分配器。
相对于干织物的重量,希望拭巾含有约10-400%的润湿组合物,更希望为约100-300%的润湿组合物,甚至更加希望为约180-240%的润湿组合物。希望随时间的推移,包括仓储、运输、零售展示与消费者存储,拭巾能保持其特性。因此,其保存期限为两个月至两年。
用于容纳湿包装材料如湿巾和小毛巾等的不透性封套和存储装置的各种形式在本领域中是众所周知的。可以使用其中任何一种来包装本发明的预润湿拭巾。
希望本发明的预润湿拭巾用含水润湿组合物润湿,所述组合物具有一种或多种以下性质:
(1)能与本发明的上述离子灵敏粘合剂组合物相容;
(2)能够使预润湿的拭巾在生产、储存和使用(包括分发)时保持其湿强度,以及在马桶中的可分散性;
(3)不引起皮肤刺激;
(4)能降低拭巾的粘性,提供独特的触觉性能如使皮肤滑溜和“有象润肤液一般的感觉”;和
(5)能用作提供“湿润清洗”和其它使皮肤健康的好处的工具。
润湿组合物不应起粘合剂溶剂的作用,其通常不包含除水以外的溶剂,特别是不包含有机溶剂,尽管也可以存在少量(<1%)的香料增溶剂如吐温20,但是这取决于该香味和润湿组合物的盐浓度。希望润湿组合物包含基于该润湿组合物总重量为小于约10重量%的有机溶剂,如丙二醇或其它二醇、多羟基醇等。更希望润湿组合物包含小于约4重量%的有机溶剂。更加希望润湿组合物包含小于约1重量%的有机溶剂。润湿组合物可以基本上无有机溶剂。
本发明的一个方面是润湿组合物,其含有活化化合物,活化化合物能保持可水分散的粘合剂的强度直至该活化化合物被水稀释,这时可水分散的粘合剂的强度开始衰退。所述可水分散的粘合剂可以是任何本发明的离子灵敏粘合剂组合物或任何其它离子灵敏粘合剂组合物。润湿组合物中的活化化合物可以是盐如氯化钠或任何其它化合物,其为可水分散的粘合剂组合物提供使用和储存强度,并且可以用水稀释,以便在粘合剂聚合物触发到一个较弱的状态时基材能分散开。希望润湿组合物含有基于该润湿组合物总重量为小于约10重量%的活化化合物。特别是,润湿组合物可以含有约0.3-5重量%的活化化合物。更加特别的是,润湿组合物可以含有约2-4重量%的活化化合物。
本发明的润湿组合物还可以含有各种与活化化合物和可水分散的粘合剂相容的添加剂,其应不危害拭巾的强度和可分散性。适合于该润湿组合物的添加剂包括但不局限于下列添加剂:护肤添加剂;除臭剂;用来降低粘合剂粘性的防粘剂;颗粒;抗微生物剂;防腐剂;润湿剂和清洁剂如洗涤剂、表面活性剂和某些硅氧烷;润肤剂;用来提高皮肤触感(例如润滑性)的表面感觉调节剂;香料;香料增溶剂;不透明剂;萤光增白剂;UV吸收剂;药物;以及pH调节剂如苹果酸或氢氧化钾。
护肤添加剂
本发明所用的术语“护肤添加剂”代表能为用户提供一种或多种好处的添加剂,如减少由粪便酶引起的尿疹和/或其它皮肤损伤的几率。这些酶,特别是胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶和弹性蛋白酶是在胃肠道中为消化食物而产生的蛋白水解酶。例如,婴儿的粪便往往多水并含有除其它物质以外的细菌和一些未降解的消化酶。已经发现,这些酶如果与皮肤接触任何一段适宜的时间就会引起刺激,刺激本身就不舒服并且使皮肤易被微生物感染。作为对策,护肤添加剂包含但不局限于下文中提到的酶抑制剂和螯合剂。润湿组合物可以含有基于该润湿组合物总重量为小于约5重量%的护肤添加剂。更特别是,润湿组合物可以含有约0.01-2重量%的护肤添加剂。更加特别的是,润湿组合物可以含有约0.01-0.05重量%的护肤添加剂。
可以在本发明的润湿组合物和预润湿的拭巾中加入各种护肤添加剂或将其包含于其中。在本发明的一个实施方案中,加入颗粒状的护肤添加剂作为粪便酶抑制剂,在减少由于粪便酶引起的尿疹和皮肤损伤方面提供潜在的好处。2000年4月18日授予Schulz等人的美国专利6,051,749公开了在织造织物或非织造织物中的有机质粘土,据说它能用于抑制粪便酶,将该文献全文引入作为参考。可以将这类材料用于本发明,包括长链有机季铵化合物与一种或多种以下粘土的反应产物:蒙脱土、膨润土、贝得石、锂蒙脱石、滑石粉和硅镁石。
在本发明的润湿组合物中可以使用其它已知的酶抑制剂和螯合剂作为护肤添加剂,包括能抑制胰蛋白酶及其它消化酶或粪便酶的那些,以及脲酶抑制剂。例如,酶抑制剂和抗微生物剂可用于防止体液中臭味的形成。例如,脲酶抑制剂(据说也能起到吸收臭味的作用)公开在T.Trinh的国际专利申请98/26808中,该申请题为“带有除臭系统的吸收性制品(Absorbent Articles with OdorControl System)”,1998年6月25日公开,将此文献在此全文引入作为参考。在本发明的润湿组合物和预润湿拭巾中可以加入这类抑制剂,其包含过渡金属离子及其可溶性盐,如银、铜、锌、铁和铝盐。阴离子也可以提供脲酶抑制作用,如硼酸根、植酸根等。具有潜在价值的化合物包括但不局限于氯酸银、硝酸银、乙酸汞、氯化汞、硝酸汞、偏硼酸铜、溴酸铜、溴化铜、氯化铜、重铬酸铜、硝酸铜、水杨酸铜、硫酸铜、乙酸锌、硼酸锌、植酸锌、溴酸锌、溴化锌、氯酸锌、氯化锌、硫酸锌、乙酸镉、硼酸镉、溴化镉、氯酸镉、氯化镉、甲酸镉、碘酸镉、碘化镉、高锰酸镉、硝酸镉、硫酸镉以及氯化金。
已被公开具有脲酶抑制性能的其它盐包括铁盐和铝盐,特别是硝酸盐以及铋盐。由Trinh公开的其它脲酶抑制剂包括异羟肟酸及其衍生物;硫脲;羟胺;植酸盐;各种植物萃取物,包括各种丹宁酸,例如角豆丹宁酸,以及它们的衍生物如绿原酸衍生物;天然酸类,如抗坏血酸、柠檬酸及其盐;苯基二氨基磷酸酯/二氨基磷酸苯酯;金属芳基氨基磷酸酯络合物,包括取代的二氨基磷酸酯化合物;在氮上没有取代基的氨基磷酸酯;硼酸和/或其盐,特别是包括硼砂和/或有机的硼酸化合物;公开在欧洲专利申请408,199中的化合物;二硫代氨基甲酸的钠、铜、锰和/或锌盐;醌;酚;秋兰姆;取代的绕丹宁乙酸;烷基化的苯醌;二硫化formarnidine;1:3-二酮马来酸酐;琥珀酰胺;邻苯二甲酸酐;pehenic酸;/N,N-二卤代-2-咪唑啉酮;N-卤代-2-_唑烷酮;硫代和/或酰基磷酰三胺和/或其取代的衍生物,硫代吡啶-N-氧化物,硫代吡啶和硫代嘧啶;二氨基氧膦基化合物的氧化硫衍生物;环三磷氮杂三烯衍生物;肟的邻二氨基氧膦基衍生物;溴-硝基化合物;硫-芳基和/或烷基二酰氨基硫代磷酸酯;二氨基氧膦基衍生物;单和/或聚二氨基磷酸酯;5-取代的-苯并氧硫醇-2-酮;N-(二氨基氧膦基)芳基酰胺;烷氧基-1,2-苯并噻嗪化合物;等。
可以向本发明的润湿组合物和预润湿拭巾中加入许多其它护肤添加剂,包括但不限于防晒剂和UV吸收剂、粉刺治疗剂、药物、小苏打(包括其微囊剂型)、维生素及其衍生物(如维生素A或E)、植物性药材如金缕梅提取物和芦荟、尿囊素、润肤剂、消毒剂、用于控制皱纹或抗衰老的醇酸、遮光剂、自晒黑促进剂、皮肤增白剂、除臭剂和止汗剂、对于皮肤有好处并具有其它用途的神经酰胺、收敛剂、保湿剂、指甲膏清洗剂、驱虫剂、抗氧化剂、防腐剂、消炎剂等,只要这些添加剂能与和其结合使用的离子灵敏粘合剂组合物相容,特别是和本发明的离子灵敏粘合剂组合物相容(即它们不会使预润湿的拭巾在用水稀释前严重丧失湿态强度,又能使拭巾可分散于水中)。
有护肤及其它益处的有用物质列在McCutcheon′s1999,卷2:功能材料(Functional Materials),MC出版公司,Glen Rock,NJ。有护肤功效的许多有用的植物性药材由Active Organics,Lewisville,Texas提供。
除臭添加剂
适用于本发明的润湿组合物和预润湿拭巾的除臭添加剂包括但不局限于:锌盐;滑石粉;胶囊化的香料(包括微胶囊、大胶囊和包封在脂质体、介质或微乳剂中的香料);螯合剂,如乙二胺四乙酸;沸石;活性二氧化硅、活性碳颗粒或活性碳纤维;活性二氧化硅颗粒;聚羧酸,如柠檬酸;环糊精和环糊精衍生物;壳聚糖或甲壳质及其衍生物;氧化剂;抗微生物剂,包括负载银的沸石(例如由位于Beverly,Massachusetts的BF Technologies以商标HEALTHSHIELDTM出售的那些);三氯生;硅藻土;及其混合物。除了控制身体或身体排泄物的臭味,除臭方案也可以用于掩盖或控制任何被处理的基材的臭味。希望润湿组合物含有基于该润湿组合物总重量为小于约5重量%的除臭添加剂。更希望润湿组合物含有约0.01-2重量%的除臭添加剂。更加希望润湿组合物含有约0.03-1重量%的除臭添加剂。
在本发明的一个实施方案中,润湿组合物和/或预润湿拭巾含有衍生的环糊精如羟丙基β-环糊精在溶液中,其能在擦拭后留在皮肤上并形成臭味吸收层。在另一个实施方案中,通过应用除臭添加剂除去或中和臭味源,例如通过螯合剂的作用将通常产生臭味的许多蛋白酶和其它酶发挥功能所必须的金属基团键合起来。对金属基团的螯合干扰了酶的作用,并减小了产品产生恶臭的风险性。
将壳聚糖或甲壳质衍生物应用于非织造织物和纤维素纤维的原理由S.Lee等人描述在“Antimicrobial and Blood Repellent Finishesfor Cotton and Nonwoven Fabrics Based on Chitosan andFluoropolymers”中,Textile Research Journal,69(2);104-112,1999年2月。
防粘剂
虽然高盐浓度可以降低离子灵敏粘合剂的粘性,但是通常希望用其它降低粘性的方法。因此,可以将防粘剂用于润湿组合物,以便降低可能有的离子灵敏粘合剂的粘性。适合的防粘剂包括任何本领域公知的、能降低用粘合剂状聚合物处理的两片相邻纤维片材之间粘性的物质,或任何能降低粘合剂状聚合物对皮肤的发粘感觉的物质。防粘剂可以作为干燥形式的固体颗粒应用,或作为颗粒的悬浮体或浆液来应用。沉积可以通过喷涂、涂布、静电沉积、浸泡、过滤(即压差驱使载有颗粒的气相通过基材,通过过滤机理使得颗粒沉积)等来进行,可以均匀地施用在基材的一个或多个表面上,或可以以图案方式(例如重复或随机图案)施用在基材的一个或多个表面的一部分之上。防粘剂可以存在于基材的整个厚度上,但是也可以集中在一面或两面上,并且还可以基本上仅存在于基材的一面或两面上。
具体的防粘剂包括但不局限于:粉末如滑石粉、碳酸钙、云母;淀粉如玉米淀粉;石松粉;矿物填料如二氧化钛;二氧化硅粉末;氧化铝;全部金属氧化物;焙粉;硅藻土;等等。也可以使用低表面能的聚合物和其它添加剂,包括多种氟化聚合物、硅氧烷添加剂、聚烯烃和热塑性塑料、蜡、纸工业已知的脱胶剂,包括比如具有16个或更多个碳的烷基侧链的化合物等。也可以考虑用作模具和制蜡脱模剂的化合物,以及干润滑剂和氟化的脱模剂。
在一个实施方案中,防粘剂含有聚四氟乙烯(PTFE),如PTFE调聚物(KRYTOX_DF)化合物,用于PTFE脱模剂干润滑剂MS-122DF,它是由Miller-Stephenson(Danbury,CT)销售的喷雾产品。例如,PTFE颗粒可以在将预润湿拭巾折叠前通过喷涂施用于基材的一侧。在一个实施方案中,防粘剂在将基材卷成卷之前只施用于基材的一个表面。
希望润湿组合物含有基于该润湿组合物总重量为小于约25重量%的防粘剂。更希望润湿组合物含有约0.01-10重量%的防粘剂,更特别是约5%或更少。更加特别的是,润湿组合物含有约0.05-2重量%的防粘剂。
淀粉化合物除了用作防粘剂,其还可以提高预润湿拭巾的强度性能。例如,发现未胶凝的淀粉颗粒(如亲水性木薯淀粉)的存在量占该润湿组合物重量的约1%或更高时,其可以使预润湿拭巾在比不存在淀粉时的可能盐浓度更低时仍保持相同的强度。因此,例如在润湿组合物中存在2%的盐时获得的给定强度相当于没有淀粉时在4%的盐才能获得的强度。可以通过将淀粉加入合成锂皂石的悬浮体中来施用淀粉,以便改善淀粉在润湿组合物中的分散。
微粒
本发明的润湿组合物还可以通过加入固体颗粒或微粒进一步改性。适合的颗粒包括但不局限于云母、二氧化硅、氧化铝、碳酸钙、高岭土、滑石和沸石。如果需要,颗粒可以用硬脂酸或其它添加剂处理,以提高颗粒与粘合体系的吸引力或桥联作用。而且,也可以使用双组分微粒体系,这通常在造纸工业中用作助留剂。这种双组分微粒体系通常包含胶体颗粒相(如二氧化硅颗粒)和水溶性阳离子聚合物,用于将颗粒与形成网的纤维桥联起来。在润湿组合物中存在的颗粒可以起到一种或多种有用的功能,如(1)增加预润湿拭巾的不透明性;(2)调节预润湿拭巾的流变性或降低其粘性;(3)改善拭巾的触觉特性;或(4)借助于颗粒载体(如多孔载体或微胶囊)将所希望的试剂提供给皮肤。希望润湿组合物含有基于该润湿组合物总重量为小于约25重量%的颗粒。更特别的是,润湿组合物可以含有约0.05-10重量%的微粒。更加特别的是,润湿组合物可以含有约0.1-5重量%的微粒。
微胶囊和其它传送介质
在本发明的润湿组合物中也可以使用微胶囊和其它传送介质来为用户的皮肤提供护肤剂;药物治疗;舒适性增进剂,如桉树油;香料;护肤剂;除臭添加剂;维生素;粉末;以及其它添加剂。特别是,润湿组合物可以含有基于该润湿组合物总重量高达约25重量%的微胶囊或其它传送介质。更特别的是,润湿组合物可以含有约0.05-10重量%的微胶囊或其它传送介质。更加特别的是,润湿组合物可以含有约0.2-5.0重量%的微胶囊或其它传送介质。
微胶囊和其它传送介质在本领域中为大家所熟知。例如,POLY-PORE_E200(Chemdal公司,Arlington Heights,IL)是一种传送剂,其含有能容纳高于该传送介质重量10倍的添加剂的软、中空球。据报道,与POLY-PORE_E200一起使用的公知添加剂包括但不局限于:过氧化苯甲酰、水杨酸、视黄醇、棕榈酸视黄酯、甲氧基肉桂酸辛酯、生育酚、硅氧烷化合物(DC435)和矿物油。另一种有用的传送介质是一种商标为POLY-PORE_L200的海绵状物质,据说其能与硅氧烷(DC435)和矿物油一起使用。其它公知的传送体系包括环糊精及其衍生物、脂质体、聚合物海绵和喷雾干燥的淀粉。
存在于微胶囊中的添加剂与环境以及润湿组合物中的其它试剂相隔离,直到拭巾用于皮肤,这时微胶囊破裂并将其负载传送到皮肤或其它表面上。
防腐剂和抗微生物剂
本发明的润湿组合物也可以含有防腐剂和/或抗微生物剂。发现一些防腐剂和/或抗微生物剂,如Mackstat H 66(来自McIntyre Group,Chicago,IL)对于抑制细菌和霉菌生长极其有效。其它适合的防腐剂和抗微生物剂包括但不局限于:DMDM乙内酰脲(例如GlydantPlusTM,Lonza公司,Fair Lawn,NJ)、碘代丙炔基丁基氨基甲酸酯、Kathon(Rohm and Hass,Philadelphia,PA)、羟基苯甲酸甲酯、羟基苯甲酸丙酯、2-溴-2-硝基丙-1,3-二醇、苯甲酸等。希望润湿组合物含有基于该润湿组合物总重量小于约2重量%活性的防腐剂和/或抗微生物剂。更希望润湿组合物含有约0.01-1重量%的防腐剂和/或抗微生物剂。更加希望润湿组合物含有约0.01-0.5重量%的防腐剂和/或抗微生物剂。
润湿剂和清洁剂
本发明的润湿组合物可以使用各种润湿剂和/或清洁剂。适合的润湿剂和/或清洁剂包括但不局限于:洗涤剂和非离子、两性和阴离子表面活性剂,特别是氨基酸基的表面活性剂。氨基酸基表面活性剂体系,如由氨基酸L-谷氨酸和其它天然脂肪酸衍生的体系,提供了与人类皮肤相适合的pH和优良的清洁能力,同时比其它阴离子表面活性剂相对安全并提供改善的触觉特性和保湿特性。表面活性剂的一个功能是改善干燥基材被润湿组合物的润湿。表面活性剂的另一个功能是,在预润湿拭巾与污染区域接触时能分散浴室污垢,以及提高其被基材的吸收性。表面活性剂还有助于卸妆、常规个人清洁、硬表面清洁、除臭等。
氨基酸基表面活性剂的一个商用例子是酰基谷氨酸盐,其商标为Amisoft,由日本东京的Ajihomoto公司出售。希望润湿组合物含有基于该润湿组合物总重量小于约3重量%的润湿剂和/或清洁剂。更希望润湿组合物含有约0.01-2重量%的润湿剂和/或清洁剂。更加希望润湿组合物含有约0.1-0.5重量%的润湿剂和/或清洁剂。
虽然氨基酸基表面活性剂特别适用于本发明的润湿组合物,但是在本发明中可以使用多种表面活性剂。适合的非离子表面活性剂包括但不局限于:环氧乙烷和疏水性(亲油性)聚氧化烯基料的缩合产物,所述基料由环氧丙烷和丙二醇缩合而成。希望这些化合物的疏水部分的分子量足够高,以便使其不溶于水。向这个疏水部分添加聚氧乙烯部分增加了该分子整体的水溶性,在聚氧乙烯含量高达该缩合产物总重量的约50%时仍保持产物的液态特性。这类化合物的例子包括市售Pluronic表面活性剂(BASF Wyandotte公司),特别是聚氧丙烯醚的分子量为约1500-3000并且聚氧乙烯含量为该分子重量的约35-55%的那些,即Pluronic L-62。
其它有用的非离子表面活性剂包括但不局限于:C8-C22烷基醇与每摩尔醇2-50摩尔的环氧乙烷缩合的产物。这类化合物的例子是C11-C15仲烷醇和每摩尔醇3-50摩尔环氧乙烷的缩合产物,其作为Poly-Tergent SLF系列由Olin Chemicals出售,或作为TERGITOL_系列由Union Carbide出售,即TERGITOL_25-L-7,它是由约7摩尔环氧乙烷与C12-C15烷醇缩合而成。
其它可用于本发明润湿组合物中的非离子表面活性剂包括C6-C12烷基酚的氧乙烯酯,如(壬基苯氧基)聚氧乙烯醚。特别有用的酯是由约8-12摩尔环氧乙烷与壬基酚缩合而成的,即IGEPAL_CO系列(GAF公司)。
其它非离子表面活性剂包括但不局限于:烷基多苷(APG),它是右旋糖(D-葡萄糖)和直链或支链醇的缩合产物。表面活性剂的苷部分提供了具有高羟基密度的亲水部分,其增加了水溶性。另外,苷的乙缩醛键固有的稳定性使其在碱体系中化学稳定。此外,烷基多苷不同于某些非离子表面活性剂,它没有浊点,这使人们可以不用水溶助长剂来配制,它们非常温和,并且是易于生物降解的非离子表面活性剂。可从Horizon Chemical获得这类表面活性剂,其商标为APG-300、APG-350、APG-500和APG-500。
硅氧烷是另一类以纯形式或作为微乳液、粗乳液等获得的润湿剂。一个示范性的非离子表面活性剂类型是硅氧烷-乙二醇共聚物。通过将聚(低级)亚烷氧基链加入到二甲基聚硅氧烷醇的自由羟基中来制备这些表面活性剂,这些表面活性剂可以作为Dow Corning 190和193表面活性剂(CTFA名称:二甲聚硅氧烷共聚多元醇)从DowCorning公司获得。这些表面活性剂(有或没有任何周作溶剂的挥发性硅氧烷)的功能是:控制其它表面活性剂产生的泡沫,并赋予金属、陶瓷和玻璃表面光泽。
阴离子表面活性剂也可用于本发明的润湿组合物。由于其高去污性而有用的阴离子表面活性剂包括具有8-22个碳原子的烷基取代基的阴离子洗涤剂盐,如水溶性高级脂肪酸碱金属皂,例如肉豆蔻酸钠和棕榈酸钠。优选的一类阴离子表面活性剂包括水溶性硫酸化和磺酸化阴离子碱金属和碱土金属洗涤剂盐,其含有疏水性高级烷基部分(一般含有约8-22个碳原子),如其烷基具有约1-16个碳原子的高级烷基单或多核芳基磺酸盐,可获得的例子如Bio-Soft系列,即Bio-SoftD-40(Stepan Chemical公司)。
其它类有用的阴离子表面活性剂包括但不局限于:烷基萘磺酸的碱金属盐(甲基萘磺酸钠,Petro AA,Petrochemical公司);硫酸化的高级脂肪酸单甘油酯,如硫酸化的可可油脂肪酸的单甘油酯的钠盐,以及硫酸化的牛脂脂肪酸的单甘油酯的钾盐;含有约10-18个碳原子的硫酸化脂肪醇的碱金属盐(例如十二烷基硫酸钠和十八烷基硫酸钠);C14-C16-α烯烃磺酸钠,如Bio-Terge系列(Stepan Chemical公司);硫酸化的乙烯氧基脂肪醇的碱金属盐(约3摩尔环氧乙烷与C12-C15正烷醇的缩合产物的硫酸钠或硫酸铵,即Neodol乙氧基硫酸盐,Shell Chemical公司);低分子量烷醇磺酸的高级脂肪酯的碱金属盐,例如异硫羰酸的钠盐的脂肪酸酯,脂肪乙醇酰胺硫酸盐;氨基烷基磺酸的脂肪酸酰胺,例如牛磺酸的月桂酸酰胺;以及许多其它阴离子的有机表面活性剂,如二甲苯磺酸钠、萘磺酸钠、甲苯磺酸钠及其混合物。
另外一类有用的阴离子表面活性剂包括8-(4-正烷基-2-环己烯基)-辛酸,其中的环己烯基环被另外的羧酸基所取代。这些化合物或其钾盐可从Westvaco公司购得,名为Diacid 1550或H-240。通常,这些阴离子表面活性剂可以其碱金属盐、铵盐或碱土金属盐的形式来使用。
硅氧烷颗粒的粗乳液和微乳液
所述润湿组合物还可以含有硅氧烷颗粒的含水微乳液。例如,2000年3月14日授权的美国专利6,037,407“制备硅油和/或树胶和/或树脂的水乳液的方法(Process for the Preparation of AqueousEmulsions of Silicone Oils and/or Gums and/or Resins)”公开了含水微乳液中的有机聚硅氧烷。希望润湿组合物含有基于该润湿组合物总重量小于约5重量%的硅氧烷颗粒微乳液。更希望润湿组合物含有约0.02-3重量%的硅氧烷颗粒微乳液。更加希望润湿组合物含有约0.02-0.5重量%的硅氧烷颗粒微乳液。
通常可以通过任何已知的涂敷法将硅氧烷乳液施用于预润湿的拭巾。例如,可以用含有可水分散的或可与水混溶的硅氧烷基组分的含水组合物来润湿预润湿的拭巾,所述硅氧烷基组分与该润湿组合物中的活化化合物相容。另外,所述拭巾可以包含具有可水分散的粘合剂的纤维的非织造织物,其中该织物用含有硅氧烷基磺基琥珀酸盐的洗液润湿。该硅氧烷基磺基琥珀酸盐能提供温和且有效的清洗性,而不需要高含量的表面活性剂。另外,该硅氧烷基磺基琥珀酸盐能提供增溶作用,这能防止可溶于油的各组分(如香料组分、维生素提取物、植物提取物和精油)沉淀。
在本发明的一个实施方案中,润湿组合物含有硅氧烷共聚多元醇磺基琥珀酸盐,如二甲聚硅氧烷共聚多元醇磺基琥珀酸二钠和二甲聚硅氧烷共聚多元醇磺基琥珀酸二铵。希望润湿组合物含有少于约2重量%的硅氧烷基磺基琥珀酸盐,更希望约0.05-0.30重量%的硅氧烷基磺基琥珀酸盐。
在另一个含有硅氧烷乳液的产品的例子中,Dow Coming 9506粉末也可以存在于润湿组合物中。人们认为Dow Coming 9506粉末含有二甲聚硅氧烷/乙烯基二甲聚硅氧烷交叉聚合物,它是球状粉末,据说可用于控制皮肤的油性(参见“新化学展望(New ChemicalPerspectives)”,皂和化妆品(Soap and Cosmetics),卷76,No.3,2000年3月,12页)。因此,能传送有效控制皮肤油性的粉末的可水分散性拭巾也在本发明的范围内。制备硅氧烷乳液的原理公开在WO97/10100中,1997年3月20日出版。
润肤剂
本发明的润湿组合物也可以含有一种或多种润肤剂。适合的润肤剂包括但不局限于:PEG 75羊毛脂、甲基gluceth 20苯甲酸酯、C12-C15烷基苯甲酸酯、乙氧基化鲸蜡基硬脂醇,作为产品市售的名称为Lambent蜡WS-L、Lambent WD-F、Cetiol HE(Henkel公司)、Glucam P20(Amerchol)、Polyox WSR N-10(Union Carbide)、Polyox WSR N-3000(Union Carbide)、Luviquat(BASF)、Finsolv SLB 101(Finetex公司)、貂油、尿囊素、硬脂醇、Estol 1517(Unichema)和Finsolv SLB201(Finetex公司)。
也可以在用润湿组合物润湿之前或之后将润肤剂施用于制品的表面。这类润肤剂可以在润湿组合物中不溶,并且可以是不流动的(除了受力时)。例如,可以将矿脂基的润肤剂以一个模式施用于一个表面,之后将另一个表面润湿以使拭巾饱和。这种产品能够提供一个清洁表面和一个相对侧的皮肤处理表面。
在本发明的这种产品和其它产品中的润肤剂组合物可以含有塑性润肤剂或流体润肤剂,如一种或多种液态烃(例如矿脂)、矿物油等、植物和动物脂肪(例如羊毛脂、磷脂及其衍生物)和/或硅氧烷物质,如一种或多种烷基取代的聚硅氧烷聚合物,包括公开在美国专利5,891,126(1999年4月6日授予Osborn,III等人)中的聚硅氧烷润肤剂。任选地,可以将亲水性表面活性剂与塑性润肤剂结合使用,以改善涂布表面的润湿性。在本发明的一些实施方案中,可以考虑将液态烃润肤剂和/或烷基取代的聚硅氧烷聚合物与一种或多种衍生自脂肪酸或脂肪醇的脂肪酸酯润肤剂混合,或结合使用。
在本发明的一个实施方案中,润肤剂物质是润肤剂混合物的形式。希望所述润肤剂混合物含有一种或多种液态烃(例如矿脂)、矿物油等、植物和动物脂肪(例如羊毛脂、磷脂及其衍生物)与硅氧烷物质(如一种或多种烷基取代的聚硅氧烷聚合物)的组合。更希望所述润肤剂混合物含有液态烃(例如矿脂)与二甲聚硅氧烷或与二甲聚硅氧烷及其它烷基取代的聚硅氧烷聚合物的组合。在本发明的一些实施方案中,可以考虑将液态烃润肤剂和/或烷基取代的聚硅氧烷聚合物的混合物与一种或多种衍生自脂肪酸或脂肪醇的脂肪酸酯润肤剂混合。也可以考虑PEG-7椰油酸甘油酯,作为Standamul HE获得(Henkel公司,Hoboken,N.J)。
可用于本发明润湿组合物的水溶性自乳化润肤剂油包括:聚氧烷氧基化羊毛脂和聚氧烷氧基化脂肪醇,如公开在美国专利4,690,821(1987年9月1日授予Smith等人)中的。希望聚氧烷氧链含有混合的丙烯氧基和乙烯氧基单元。羊毛脂衍生物一般含有约20-70个这种低级烷氧基单元,而C12-C20脂肪醇会被约8-15个低级烷基单元所衍生。一种这类有用的羊毛脂衍生物是Lanexol AWS(PPG12-PEG-50,Croda公司,New York,N.Y)。有用的聚(15-20)C2-C3烷氧基化物是PPG-5-Ceteth-20,被称为Procetyl AWS(Croda公司)。
根据本发明的一个实施方案,润肤剂能减小润湿组合物可能具有的不希望的触觉性质。例如,润肤剂(包括二甲聚硅氧烷)可以降低由于润湿组合物中由离子灵敏粘合剂或其它组分所引起的粘性的水平,从而起到防粘剂的作用。
希望润湿组合物含有基于该润湿组合物总重量为小于约25重量%的润肤剂。更特别是,润湿组合物可以含有少于约5重量%的润肤剂,最特别的是少于约2%的润肤剂。更希望润湿组合物可以含有约0.01-8重量%的润肤剂。更加希望润湿组合物含有约0.2-2重量%的润肤剂。
在一个实施方案中,本发明的润湿组合物和/或预润湿拭巾含有一种水包油型乳液,该乳液包含含有至少一种润肤油和至少一种润肤蜡稳定剂的油相,油相分散在含有至少一种多元醇润肤剂和至少一种有机水溶性洗涤剂的水相中,如1985年12月17日授予Smith等人的美国专利4,559,157所公开的,该文献在此全文进入作为参考。
表面感觉调节剂
表面感觉调节剂用于改善使用产品时皮肤的触感(例如润滑性)。适合的表面感觉调节剂包括但不局限于:商用脱胶剂和柔软剂,如用于棉纸制造领域的柔软剂,包括具有脂肪酸侧基的季铵化合物、硅氧烷、蜡等。用作柔软剂的季铵化合物的例子公开在1971年1月12日授予Hervey等人的美国专利3,554,862、1979年3月13日授予Emanuelsson等人的美国专利4,144,122、1996年11月12日授予Ampulski等人的美国专利5,573,637和1984年10月9日授予Hellsten等人的美国专利4,476,323,将所有文献在此全文引入作为参考。希望润湿组合物含有基于该润湿组合物总重量为小于约2重量%的表面感觉调节剂。更希望润湿组合物含有约0.01-1重量%的表面感觉调节剂。更加希望润湿组合物含有约0.01-0.05重量%的表面感觉调节剂。
香料
本发明的润湿组合物可以使用各种香料。希望润湿组合物含有基于该润湿组合物总重量为小于约2重量%的香料。更希望润湿组合物含有约0.01-1重量%的香料。更加希望润湿组合物含有约0.01-0.05重量%的香料。
香料增溶剂
而且,本发明的润湿组合物可以使用各种香料增溶剂。适合的香料增溶剂包括但不局限于:吐温20、丙二醇、乙醇、异丙醇、二乙二醇单乙醚、二缩二丙二醇、邻苯二甲酸二乙酯、柠檬酸三乙酯、Ameroxol OE-2(Amerchol Corp.)、Brij 78和Brij 98(ICISurfactants)、Arlasolve 200(ICI Surfactants)、Cal fax 16L-35(Pilot Chemical Co.)、Capmul POE-S(Abitec Corp.)FinsolvSUBSTANTIAL(Finetex)等。希望润湿组合物含有基于该润湿组合物总重量为小于约2重量%的香料增溶剂。更希望润湿组合物含有约0.01-1重量%的香料增溶剂。更加希望润湿组合物含有约0.01-0.05重量%的香料增溶剂。
不透明剂
适合的不透明剂包括但不局限于:二氧化钛或其它矿物质或颜料,以及合成不透明剂,如REACTOPAQUEX_颗粒(来自Sequa ChemicalsInc.,Chester,South Carolina)。希望润湿组合物含有基于该润湿组合物总重量为小于约2重量%的不透明剂。更希望润湿组合物含有约0.01-1重量%的不透明剂。更加希望润湿组合物含有约0.01-0.05重量%的不透明剂。
pH调节剂
适用于本发明的润湿组合物的pH调节剂包括但不局限于:苹果酸、柠檬酸、盐酸、乙酸、氢氧化钠、氢氧化钾等。合适的pH范围能使润湿组合物施用在皮肤上引起的皮肤刺激性最小。希望润湿组合物的pH范围是约3.5-6.5。更希望润湿组合物的pH范围是约4-6。希望润湿组合物含有基于该润湿组合物总重量为小于约2重量%的pH调节剂。更希望润湿组合物含有约0.01-1重量%的pH调节剂。更加希望润湿组合物含有约0.01-0.05重量%的pH调节剂。
虽然,由一种或多种上述组分形成的各种润湿组合物可以与本发明的湿巾一起使用,但是在一个实施方案中,润湿组合物包含以下组分,以占润湿组合物的重量%给出,如下表2所示:
表2.润湿组合物的组分
润湿组合物的组分 重量%:
去离子水 约86-98
活化化合物 约1-6
防腐剂 高达约2
表面活性剂 高达约2
硅氧烷乳液 高达约1
润肤剂 高达约1
香料 高达约0.3
香料增溶剂 高达约0.5
pH调节剂 高达约0.2
在本发明的另一个实施方案中,润湿组合物含有下列组分,以占润湿组合物的重量%给出,如下表3所示:
表3.润湿组合物的组分
润湿组合物组分的类型:   具体的润湿组合物的组分:     组分名称:   重量百分数:
媒介物   去离子水   约86-约98
活化化合物   氯化钠(Millport Ent.,Milwaukee,WI)   约1-约6
防腐剂   甘油,IPBC和DMDM乙内酰脲     Mackstat H-66(McIntyreGroup,Chicago,IL)   高达约2
表面活性剂   乙酰谷氨酸盐     CS22(Ajinomoto,Tokyo,Japan)   高达约2
硅氧烷乳液(防粘剂/皮肤感觉剂)   聚二甲基硅烷醇和TEA十二烷基苯磺酸盐     DC1785(Dow Corning,Midland,MI)   高达约1
润肤剂   羊毛脂     Solulan L-575(Amerchol,Middlesex,NJ)   高达约1
香料  香料  Dragoco 0/708768(Dragoco,Roseville,MN) 高达约0.3
香料增溶剂   吐温20   Glennsurf L20(GlennCorp.,St.Paul,MN) 高达约0.5
pH调节剂   苹果酸,调pH(Haarman&Reimer,Tetrboro,NJ) 高达约0.2
在本发明的另一个实施方案中,润湿组合物含有下列组分,以占润湿组合物的重量%给出,如下表4所示:
表4.示范性的润湿组合物
  润湿组合物组分的类型:   具体的润湿组合物的组分:     组分名称:   重量百分数:
  载体   去离子水   约93
  活化化合物   氯化钠   约4
  防腐剂   甘油,IPBC和DMDM乙内酰脲     Mackstat H-66   约1
  表面活性剂   乙酰谷氨酸盐     CS22/ECS 22P   约1
  硅氧烷乳液   聚二甲基硅烷醇和TEA十二烷基苯磺酸盐     DC 1784/DC 1785   约0.5
  润肤剂   PEG-75 Lanolin     Solulan L-575   约0.25
  香料   香料     Dragoco香料0/708768   约0.05
  香料增溶剂   吐温20     Glennsurf L20   约0.25
  pH调节剂   苹果酸,调pH至5   约0.07
应该注意,本发明的上述润湿组合物可以与本发明的前述任何一种离子灵敏粘合剂组合物一起使用。而且,本发明的上述润湿组合物可以与任何其它粘合剂组合物(包括常规的粘合剂组合物)一起使用,或与任何已知的纤维基材或吸收性基材(无论是否可分散)一起使用。
强度性能
除非另作说明,根据以下规程进行拉伸试验。对干燥产品的试验应该在Tappi条件下(50%的相对湿度,73),用类似于ASTM-1117-80第7部分的步骤进行。拉伸试验用恒定十字头速度的拉伸试验机如Thwing Albert 1256-100拉伸试验机进行,带有RSA-2、10公斤的载荷单元。样品切成3英寸宽、6英寸长,并固定在颚夹之间,颚夹具有4英寸的计算样品长度。十字头速度为12英寸/分。测量(拉伸强度的)最大负荷和在最大负荷下的伸长率(拉伸)。对于横向(CD)拉伸试验,将样品横向切割。对于纵向(MD)拉伸试验,将样品横向切割。
记录在应用润湿组合物前的织物的干燥状态拉伸试验。纵向干拉伸强度缩写为“MDDT”,而横向干拉伸强度缩写为“CDDT”。结果以kg/3-in为单位记录,或转化为g/in或g/2.54cm。
基于切成适当大小的样品的干重,施用过量的润湿溶液(除非另作说明,其为不含其它添加剂的4%盐溶液),达到溶液加入量为250-400%。然后将润湿的样品立即通过Atlas Lab挤水机(AtlasElectric Devices公司,Chicago,I11.No.10404 LW-1,空载)以均匀地分配样品中的溶液并逐渐除去过量的溶液,使得最终的溶液加入量为200%。取决于样品,可能需要多次重复或通过以便达到加入量目标值。然后将完成的预润湿样品装入塑料袋内,防止在试验之前干透。
横向湿拉伸试验(CDWT)或纵向湿拉伸强度(MDWT)是如上所述使用预润湿的样品进行的,样品通过放置在封闭的塑料袋中过夜已经完成了平衡。
对于与预润湿的织物暴露于一种新的溶液后发生的强度损失相关的试验,向一个尺寸为200毫米×120毫米并且深足以容纳1000ml的容器中加入700ml的选定的浸泡溶液。取决于试样尺寸,将至多108平方英寸的样品浸泡在这700ml的浸泡溶液中。将已经平衡一夜的预润湿样品浸没在浸泡溶液中,然后不搅动地浸泡一段给定时间(一般为1小时)。在浸泡时间结束后,将样品小心地从浸泡溶液中取回,沥水,然后立即如上所述进行试验(即将样品立即固定在拉伸试验机上并进行试验,不必经过挤水机)。在使用可分散性非常高的材料时,经常不能将样品从浸泡溶液中取回而不散开。对于这种样品的浸泡拉伸值可对相应溶液记录为零。
对于去离子水浸泡的横向湿拉伸试验(S-CDWT),将样品浸没于去离子水中1小时,然后再进行试验。对于硬水浸泡的横向湿拉伸试验(S-CDWT-M,M代表二价金属离子),将样品浸没于由氯化钙和氯化镁制备的含有200ppm的2∶1比例的Ca++/Mg++的水中,浸泡1小时然后再进行试验。对于中硬水浸泡的横向湿拉伸试验(MS-CDWT-M),将样品浸没于含有50ppm的2∶1比例的Ca++/Mg++的水中,浸泡1小时然后再进行试验。用其它时间增量或浸泡溶液进行的试验应该进行说明,以防止与S-CDWT或S-CDWT-M试验混淆。
在本发明的一个实施方案中,湿巾是使用表3所述的润湿组合物和含有约80重量%的漂白牛皮纸纤维和20重量%本发明的任何一种前述离子灵敏粘合剂组合物的气流成网纤维材料生产的,其中重量百分数以干燥非织造织物的总重量为基准。在本发明的另一个实施方案中,湿巾是使用表3所述的润湿组合物和含有90重量%的软木纤维和10重量%的离子灵敏粘合剂组合物的气流成网纤维材料生产的,所述离子灵敏粘合剂组合物含有丙烯酸三元共聚物或基本无丙烯酸单体的共聚物,其中重量百分数以干燥非织造织物的总重量为基准。在这些实施方案中,希望加入非织造织物的润湿组合物的量相对于干燥的非织造织物的重量,为约180-240重量%。
希望本发明湿巾的使用湿拉伸强度(CDWT)为至少100g/in,在浸泡于Ca2+和/或Mg2+离子浓度为约50ppm的水中约1小时之后的拉伸强度(MS-CDWT-M)小于约30g/in。更希望湿巾的使用湿拉伸强度为至少300g/in(CDWT),在浸泡于Ca2+和/或Mg2+离子浓度为约50ppm的水中约1小时之后的拉伸强度(MS-CDWT-M)小于约30g/in。在另一个实施方案中,希望所述湿巾的使用湿拉伸强度为至少200g/in(CDWT),在浸泡于Ca2+和/或Mg2+离子浓度为约200ppm的水中约1小时之后的拉伸强度(S-CDWT-M)小于约20g/in。更加希望所述湿巾的使用湿拉伸强度为至少300g/in,在浸泡于Ca2+和/或Mg2+离子浓度为约200 ppm的水中约1小时之后的拉伸强度(S-CDWT-M)小于约20g/in。
希望用本发明的粘合剂(含有丙烯酸三元共聚物)处理过的湿巾的使用湿拉伸强度为至少100g/in,这是对于将1英寸宽的样品浸泡于10-400重量%的湿巾溶液(含有浓度超过0.3重量%的单价离子(NaCl))时在横向上测定的,并且上述湿巾在浸泡于去离子水中约1小时后的拉伸强度小于约30g/in。更希望用本发明的粘合剂(含有丙烯酸三元共聚物)处理过的湿巾的使用拉伸强度为至少200g/in,这是对于将1英寸宽的样品浸泡于10-400重量%的湿巾溶液(含有浓度超过0.3重量%的单价离子(NaCl))时在横向上测定的,并且上述湿巾在浸泡于去离子水中约1小时后的拉伸强度小于约30g/in。
在另一个实施方案中,希望用本发明的粘合剂(含有磺酸根阴离子改性丙烯酸三元共聚物)处理过的湿巾的使用拉伸强度为至少200g/in,这是对于将1英寸宽的样品浸泡于10-400重量%的湿巾溶液(含有浓度超过1重量%的单价离子(NaCl))时在横向上测定的,并且上述湿巾在浸泡于Ca2+和/或Mg2+离子浓度为约50ppm的水中约1小时后的拉伸强度小于约30g/in。更加希望用本发明的粘合剂(含有磺酸根阴离子改性丙烯酸三元共聚物)处理过的湿巾的使用拉伸强度为至少200g/in,这是对于将1英寸宽的样品浸泡于10-400重量%的湿巾溶液(含有浓度超过1重量%的单价离子(NaCl))时在横向上测定的,并且上述湿巾在浸泡于Ca2+和/或Mg2+离子浓度为约200ppm的水中约1小时后的拉伸强度小于约30g/in。
与可冲弃的湿巾相比,具有高单位重量或高湿强度的产品可以具有相对更高的湿拉伸强度。例如,如预润湿巾或硬质表面清洁拭巾的产品可能的单位重量超过70gsm,如80-150gsm。这种产品的CDWT值为500g/in或更大,其S-CDWT值为约150g/in或更小,更特别是约100g/in或更小,最特别是约50g/in或更小,其S-CDWT-M值可能具有类似的范围。
可分散性
以前测量织物(不论是干燥的或预润湿的)的可分散性通常依赖于这样一个体系:在其中,使织物在水中遭受剪切,例如测量在用机械混合器搅动的同时织物破裂的时间。对于设计成能在马桶中冲弃的产品来说,将其恒定地暴露于剪切是不切实际并且过于理想化的试验,因为在马桶中的剪切水平很弱并且极其短暂。一旦所述产品通过了马桶弯颈而进入化粪池,剪切速率就可以忽略不计。而且,当所述产品被冲弃时可能不被马桶里的水完全润湿,或更有甚者,当施加瞬间冲弃剪切时,可能没有足够的时间将该产品的润湿组合物用马桶里的水替代。因此,当一个产品实际上可能很不适用于化粪系统时,按以前方法测定的可分散性可能显示该产品是可分散的。
为了对可分散性进行实际的评价,人们相信,需要相对静态的测量来更好地模拟真正的产品一旦被马桶里的水完全润湿所经受的低剪切。因此,已经发展了一种试验可分散性的方法,它不依赖于剪切,并且它提供了评价一个产品是否适用于化粪系统的改善的方法。在这一方法中,测量产品处于初始润湿形式时的拉伸强度(上述的CDWT测量),以及该产品在第二溶液中浸泡1小时后的拉伸强度(S-CDWT或S-CDWT-M试验)。第二溶液可以是用来测定“去离子可分散性”值的去离子水,或用来测定“硬水可分散性”值的硬水(根据S-CDWT-M试验)。在两种情况下都将可分散性定义为(1-(在第二溶液中的横向湿拉伸强度/初始横向湿拉伸强度))*100%。因此,如果预润湿的拭巾在浸泡于硬水中1小时后损失掉其75%的CD湿拉伸强度,则其硬水可分散性为(1-0.25)*100%=75%。本发明制品的去离子可分散性为80%或更高,更特别是90%或更高,更特别是95%或更高,并且其去离子可分散性可能为约100%。本发明制品的硬水可分散性为70%或更高,更特别是80%或更高,更特别是90%或更高,并且其去离子可分散性可能为约100%。
湿巾的制造方法
可以用若干方法来制造本发明预润湿的拭巾。在一个实施方案中,将离子灵敏聚合物组合物作为水溶液或悬浮体的一部分施用于纤维基材上,其中需要随后干燥以除去水并促进纤维的粘合。特别是,在干燥过程中粘合剂迁移到各纤维的交叉点处,并在那些区域活化成粘合剂,因此使基材具有可接受的强度。例如,可以应用以下步骤:
1.提供一种吸收性基材,其没有被高度粘合(例如未粘合的气流成网的织物、棉纸网、梳理纤维网、短纤浆等)。
2.将离子灵敏聚合物组合物一般以液态、悬浮体或泡沫的形式施用于基材上。
3.将辅助粘合剂聚合物施用于基材上。
4.将基材干燥以促进基材的粘合。可以将基材这样干燥,使得基材的温度峰值不超过160℃、或140℃、或120℃、110℃或100℃。在一个实施方案中,基材的温度不超过80℃或60℃。
5.将润湿组合物施用于基材。
6.将润湿的基材以成卷的形式或堆叠的形式放置,并包装该产品。
通过先将粘合剂组合物与辅助粘合剂聚合物混合,这样可以在施用粘合剂组合物的同时施用辅助粘合剂聚合物,或者可以在施用粘合剂之前或之后加入辅助粘合剂聚合物。希望按上述次序进行其它各种步骤。
可以通过以下方法将离子灵敏聚合物组合物施用于基材上:喷涂法;泡沫施用法;浴浸法;幕涂法;线绕棒涂布和计量;将基材通过溢流缝;与预先计量润湿的辊接触,该辊涂有粘合剂溶液;将基材压在含有离子灵敏聚合物组合物的可变形载体(如海绵或毡)上,以便将所述组合物传递给基材;印刷,如凹版印刷、喷墨或胶版印刷;以及任何本领域公知的其它方法。
在使用泡沫法来施用粘合剂或辅助粘合剂聚合物时,一般使用发泡剂将混合物发泡,并将混合物均匀铺展在基材上,然后在真空下将泡沫牵引通过基材。可以使用任何已知的泡沫施用法,包括1977年4月19日授予Wietsma的美国专利4,018,647“Process for theImpregnation of a Wet Fiber Web with a Heat Sensitized FoamedLatex Binder”的方法,该文献在此全文引入作为参考。在Wietsma公开的方法中,将发泡乳液通过加入热敏化剂进行热敏化,热敏化剂如功能性硅氧烷化合物,包括硅氧烷氧化烯嵌段共聚物和有机聚硅氧烷。可应用的热敏化剂的具体例子及其在乳液热敏化中的应用公开在美国专利3,255,140、3,255,141、3,483,240和3,484,394中,所有这些文献在此引入作为参考。据说,与现有技术方法施用发泡乳液粘合剂相比,热敏化剂的使用导致产品具有非常柔软和织物般的手感。
所加入的热敏化剂的量尤其取决于所使用乳液的类型、所希望的凝固温度、机器干燥部分的机器速度和温度,一般为约0.05-3重量%,重量百分数是按干物质基于乳液干重的量来计算的,但也可以使用或大或小的量。可以加入如下量的热敏化剂:其使乳液在远低于水的沸点下凝固,例如温度为35-95℃,或约35-65℃。
不希望受理论的约束,我们认为在施用粘合剂溶液之后以及施用润湿组合物之前的干燥步骤会通过使粘合剂随水分的除去而被驱使到达纤维交叉点,这增强了纤维基材的粘合,从而促进粘合剂的有效利用。然而,在一个可替代的方法中省略了上述干燥步骤,并且将离子灵敏聚合物组合物施用于基材,随后施用润湿组合物,而没有显著的中间干燥步骤。在该方法的一个变型中,离子灵敏聚合物组合物选择性地粘附于纤维,使得在任选的挤压步骤中除去过量的水,而不会使基材中的粘合剂有明显的损失。在另一个变型中,在施用润湿组合物前不会大量地除水。在另一个可替代的方法中,离子灵敏聚合物组合物和润湿组合物同时施用,任选随后加入盐或其它活化化合物以活化或进一步活化粘合剂。
通过以下实施例进一步说明本发明,但无论如何不能认为这是对本发明范围的限定。相反,应清楚地理解,对本领域的技术人员而言,在阅读了本发明的说明后可以对本发明做出各种其它的实施方案、修改以及等价方案,这不背离本发明的实质和/或所附权利要求的范围。
如这里所用,织物的“厚度”是用连接到Mitutoyo Digimatic指示器(Mitutoyo公司,31-19,Shiba5-chome,Minato-ku,Tokyo108,日本)的轴上的3-in丙烯酸塑料盘来测定的,所述塑料盘给予待测定的样品0.05psi的净载荷。将所述盘放置在一个平面上时,将Mitutoyo Digimatic指示器调零。在该盘下放置一个大小至少与该丙烯酸盘相等的样品时,可以从指示器的数字读数上读出厚度值。本发明可水分散的基材可以具有任何合适的厚度,如约0.1-5毫米。对于湿巾,其厚度可以是0.2-约1毫米,更特别是约0.3-0.7毫米。可以控制厚度,例如通过在成网期间或成网后进行挤压,通过施用粘合剂或润湿组合物后进行挤压,或者通过控制在形成卷形产品时的缠绕张力来控制厚度。
使用压盘法来测定厚度可以给出肉眼可见水平的平均厚度。局部厚度可能不同,特别是产品被压花或以其它方式被赋予立体的纹理时。
实施例1
制备磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物
将丙烯酸(43.3g,0.60mol)、AMPS(10.7g,0.052mol)、丙烯酸丁酯(35.2g,0.27mol)和2-乙基己基丙烯酸酯(20g,0.11mol)溶于55g的丙酮/水(70/30)混合物中。将触发剂,即2,2-偶氮二异丁腈(AIBN)(0.51g,3.1X10-3mol)溶于20毫升的丙酮中。通过对溶液进行20分钟的N2鼓泡将该单体溶液去氧。向装备了冷凝器、两个加料漏斗和磁力搅拌器的1000毫升三颈圆底烧瓶中加入120g丙酮/水(70/30)混合物。在氮气下将该溶剂加热至平缓回流。在两小时中通过两个加料漏斗同时加入单体和触发剂。再进行两个小时的聚合,结束时将加料漏斗和冷凝器替换为蒸馏头和机械搅拌棒以除去丙酮。在蒸馏期间维持N2的稳定气流,同时将温度逐渐从约65℃升至约90℃。完成蒸馏时,加入400g的去离子水以降低聚合物溶液的粘度。得到混浊但均匀的溶液。
使用上述步骤合成共9种聚合物(实施例1-9)。在室温下加入在20ml水中的NaOH(2.1g,0.052mol),以中和样品中的AMPS组分。在以下表5中总结了实施例1-9的组成。所有百分数均为摩尔百分数。
表5.磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物
   样品    %AMPS  %NaAMPS     %AA    %BA    %EHA
    1     0.0     3.0     64.0     22.5     10.5
    2     0.0     3.5     63.5     22.5     10.5
    3     0.0     3.9     62.1     24.6     9.4
    4     0.0     4.0     57.0     26.5     12.5
    5     0.0     4.2     64.7     19.7     11.4
    6     0.0     5.0     58.0     26.5     10.5
    7     0.0     4.0     63.0     21.5     11.5
    8     0.0     5.0     59.0     25.5     10.5
    9     0.0     5.0     60.0     24.5     10.5
实施例2
制备丙烯酸三元共聚物
使用美国专利5,312,883的实施例2的聚合步骤来制备丙烯酸三元共聚物。使用以下单体:丙烯酸(50g,0.69mol)、丙烯酸丁酯(25g,0.20mol)和2-乙基己基丙烯酸酯(25g,0.14mol)。用0.1摩尔氢氧化钠中和该聚合物。
实施例3
制备离子灵敏聚合物制剂
将以上表5中制备的聚合物、样品9和前述实施例2与Dur-O-SetRB结合,形成本发明的离子灵敏聚合物制剂。如以下表6所示来制备该聚合物制剂。
表6.离子灵敏聚合物制剂
   样品  %三元共聚物(实施例2)  %改性的三元共聚物(表5,样品9)   %EVA
    1     85.0     0.0     15.0
    2     0.0     85.0     15.0
    3     65.0     0.0     35.0
    4     0.0     65.0     35.0
    5     95.0     0.0     5.0
    6     0.0     95.0     5.0
    7     55.0     0.0     45.0
    8     0.0     55.0     45.0
    9     75.0     0.0     25.0
    10     0.0     75.0     25.0
实施例4
离子灵敏聚合物制剂的溶解度
测量实施例3的聚合物制剂对硬水中存在的二价阳离子的敏感性。将实施例3的样品1-10放在多个Ca2+浓度为<10至200ppm的CaCl2溶液中。随后浸泡1小时,记录每个聚合物的溶解度。在以下表7中给出了溶解度的结果。
表7.溶解度结果
     样品                 在Ca2中的溶解度
  <10ppm   50ppm   100ppm    200ppm
    样品  1     100     94     78     12
    样品  2     100     100     98     91
    样品  3     100     60     36     2
    样品  4     99     100     97     90
    样品  5     100     97     88     19
    样品  6     100     100     99     90
    样品  7     89     42     31     0
    样品  8     100     96     96     90
    样品  9     100     73     78     7
    样品  10     100     100     100     90
在每个情况下,与含有丙烯酸三元共聚物的膜相比,从含有NaAMPS的混合物流延得的膜溶解度更大,特别是随钙离子浓度增大而增大。
实施例5
试验有和没有交联的聚合物制剂的粘结强度
对于中试试验,我们使用与2-5%的bico纤维粘合在一起的纸浆基(CF 405或NB 416纸浆型式Weyerhaeuser)气流成网基材片。bico纤维是具有活化聚乙烯外皮和聚酯芯的Type-255(来自Salisbury,NC的KoSa Fibers),或者是具有聚乙烯外皮和聚丙烯芯的Panaklon纤维(来自Varde,Denmark的FiberVisions)。两类bico纤维都是2-3旦并被切成6mm长。通过喷涂12-15重量%的溶液将粘合剂制剂施用于上述基材片的两面。在扣除bico纤维产生的织物的基本强度后记录下基材片在各种条件下的强度。表8记录了含有不同制剂的基材片在0.4重量%的NaCl中的强度(CDWT),以及浸于去离子水中1小时后的强度(S-CDWT):
表8.拉伸强度
  样品   %三元共聚物   %EVA EVA可交联否?   BW(gsm)   粘合剂加入量(%)   炉温(C.)   CDWT(g/in)    S-CDWT(g/n)
    1     85     15     是     70     22     400     413     112
    2     65     35     是     70     22     400     467     375
    3     85     15     是     71     23     400     444     116
    4     85     15     是     76     28     400     518     143
    5     85     15     否     70     22     400     430     21
    6     85     15     是     73     25     350     336     60
    7     65     35     是     67     18     350     332     237
    8     65     35     是     69     21     350     268     165
    9     85     15     是     68     20     350     219     35
    10     65     35     是     67     19     350     199     74
    11     85     15     否     69     21     350     226     20
    12     65     35     否     67     19     350     196     29
BW:单位重量
CDWT:横向湿拉伸强度
S-CDWT:在去离子水中浸泡1小时后的CDWT。
相对于含有100%的丙烯酸三元共聚物的粘合剂制剂,所有上述代号在第一次沾液时都更好地润湿透了。并且,含有EVA的粘合剂制剂比100%的丙烯酸三元共聚物喷涂好得多,这大大地改善了粘合剂在基材上的分配和渗透。显著地,不可交联的那些制剂,即样品5、11和12的S-CDWT小于30g/in。
实施例6
制备具有以下表9所示的组成的粘合剂制剂。将粘合剂制剂以12重量%的固含量喷涂在气流成网的织物两面。该气流成网的织物基于纸浆(来自Weyerhaeuser的CF 405)。表9显示了基材片在0.9%的NaCl溶液中的强度(CDWT),以及浸于去离子水中1小时后的强度(S-CDWT)。也显示了样品在经过长达16周置于盐溶液中老化之后对强度的影响。在样品中加入防腐剂如Mackstat H66,以防止随着它们在盐溶液中老化有霉菌在基材片上生长。
表9.基材片的拉伸强度
样品  %三元共聚物  %EVA  BW(gsm)  粘合剂加入量(%)  烘箱温度(℃)  老化时间(周)  CDWT(g/in)  S-CDWT(g/in)
1  85  15  73  25  440  0  488  14
2  85  15  73  25  440  16  393  11
3  65  35  64  25  440  0  358  16
4  65  35  64  25  440  12  369  21
5  55  45  64  25  440  0  364  28
6  55  45  64  25  440  12  354  32
表9中的结果显示,将Dur-O-Set RB用作EVA时,甚至在使用的盐溶液中深入老化后织物也不会损失初始的性能。如果EVA中存在可交联的试剂,则样品在老化几周后会具有较低的分散性。
实施例7
图1显示了NaAMPS改性的三元共聚物的强度性能,该三元共聚物在硬水(高达200ppm Ca++/Mg++的溶液)中也可分散。基于75重量%的NaAMPS改性丙烯酸三元共聚物(SSB)和25重量%的EVA(Dur-O-Set_RB)的基材片在使用过程中(在1.5%或4.0%的NaCl溶液中)显示出很好的强度,并且在极硬水中也能分散。SSB-4在10分钟内分散在硬水中。SSB-5在3小时内分散在硬水中。NaAMPS-SSB相对于Lion-SSB更粘稠。
由MTS拉伸试验装置得到实施例5-7的拉伸结果,MTS 500/S元件(MTS系统,Research Park,North Carolina)使用的是Windows软件的TestworksTM3.10。在试验中使用了1英寸宽的试片(切成6英寸长)而不是通常的3英寸试片。试验装置的涂橡胶颚夹之间的计算样品长度为3英寸。以指定的12in/min的十字头速率进行试验。通常,相对于前述使用3英寸宽的样品和Thwing-Albert试验机进行的拉伸试验方案,采用MTS装置和修改的试验步骤能给出相当的结果。
实施例8
与单独的离子灵敏聚合物的剪切粘度相比较,在离子灵敏聚合物中加入辅助粘合剂聚合物能降低该聚合物共混物的剪切粘度。表10举例说明了根据本发明在丙烯酸三元共聚物(SSB-2)中加入各种辅助粘合剂聚合物的效果。
表10.在SSB-2中加入各种辅助粘合剂聚合物的效果
 聚合物共混物     粘度@100sec-1
 18重量%SSB-2固体     太高,不能测定;>100,000cps
 15重量%的聚丙烯酸钠固体(MW=250,000,50%中和)     10,000cps
 12重量%的净SSB-2     80cps
 12重量%的80重量份的SSB-2和20重量份的Rhoplex NW 1715K的共混物     25cps
 12重量%的80重量份的SSB-2和20重量份的Rovene的共混物     28cps
 12重量%的80重量份的SSB-2和20重量份的Dur-O-Set RB的共混物     20cps
表10显示,加入Rhoplex_NW 1715K、Rovene_4817和Dur-O-Set_RB能显著降低仅有SSB-2丙烯酸三元共聚物时的剪切粘度。粘性降低并不是仅仅由于SSB-2被稀释,因为加入聚丙烯酸钠会使SSB-2的剪切粘度大大增加。
实施例9
由Rhoplex_NW 1715K、Rovene_4817和Dur-O-Set_RB制备出干固体棒条。通过将一定量聚合物倒入矩形硅氧烷模具来制成该棒条,模子是敞口的硅氧烷模具,宽1cm、长4cm、深3mm。然后将聚合物在模具中在60℃下加热一夜。然后将模具中的干燥聚合物放入装有约23℃的30ml去离子水的容器中,静置1小时。没有一个棒条分散在去离子水中。
然后将分别与Rhoplex_NW1715K、Rovene_4817和Dur-O-Set_RB混合的磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物(NaAMPS+SSB)制成棒条样品。该聚合物共混物由75重量%磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物和25重量%的辅助粘合剂聚合物组成。用和如上所述一样的方式制备棒条样品。然后将棒条样品加入到去离子水中。由以下聚合物共混物制成的每种棒条样品在1小时内分散在去离子水中:即,NaAMPS+SSB/Rhoplex NW 1715K、NaAMPS+SSB/Rovene 4817和NaAMPS+SSB/Dur-O-Set RB
实施例10
在宽度为66.5英寸的工业气流成网机上制备流成网织物形式的基材。将带有两个成形头的DanWeb气流成网法成形机用于制备单位重量为约60gsm的基材。使用浆粕形式的Weyerhaeuser CF405漂白的软木牛皮纸纤维,并在锤磨机中纤维化,然后以200-300英尺/分钟的速度在移动的金属网上成形为气流成网织物。用加热的压实辊将新形成的织物压实,并将其移到第二个金属网上,在此用水喷雾将该织物润湿,使得在用第二个加热的压实辊进一步将织物压实前施加估计5%加入量水平的水分。然后将该织物移到烘箱丝网上,并在该织物的暴露表面朝上的一侧喷洒离子灵敏聚合物制剂混合物,施用了相对于该织物的干纤维质量为10%的离子灵敏聚合物制剂固体。
离子灵敏聚合物制剂混合物含有作为载体的水和12%的粘合剂固体,其中该粘合剂含有75%的SSB-4作为离子灵敏聚合物制剂和25%的Rhoplex_NW-1715K乳液(Rohm and Haas公司)作为辅助粘合剂聚合物。
喷施是利用Quick Veejet_系列喷嘴进行的,即Nozzle No.730077,由Spraying Systems公司(Wheaton,Illinois)制造,操作压力是95psi。在织物上方的喷撒管提供了13个这样的喷嘴,所述喷嘴分布在5.5英寸的圆上,喷嘴尖到丝网的距离为8英寸。这样的安排使得本试验中离子灵敏聚合物制剂溶液的喷射雾锥100%重叠。
对织物喷洒之后,将其送入烘箱,烘箱中穿流着约225℃的空气以干燥该粘合剂溶液。然后将该织物转至另一烘箱丝网的底侧,在此使其通过另一个喷撒管,使更多的离子灵敏聚合物制剂溶液施用于该织物的底面上,使得加入了相对于该织物干纤维质量为10%的另外的固体。然后将该织物通过两个连续的干燥器,在此用约225℃的空气吹干透,完成织物的干燥。织物两侧的压差为大约10英寸水柱。三个干燥区段的长度,从第一个到第三个分别为大约9、10和6英尺。
干燥后该织物的厚度为1.14毫米(该数值和本文中提供的其它物理性质一样,可以根据纤维、单位重量等而变化)。测得该织物的纵向干拉伸强度(MDDT)为4.59kg/3in。测得该织物的横向干拉伸强度(CDDT)为3.82kg/3in,CD伸长量为8.98%。
然后将干燥并处理过的织物裁成60英寸宽、卷起,随后劈成4英寸宽的卷,然后将这些卷用润湿组合物处理并形成无芯的卷,其适合用作预润湿的澡巾。在将该织物卷成适于使用大小的卷之前,将润湿组合物均匀喷在该4英寸宽的织物的一面上。润湿组合物是在去离子水中的4重量%的NaCl。
测得在4重量%的盐水中的横向湿拉伸强度(CDWT)为0.76kg/3in。浸泡的CDWT强度实际上为0,浸泡的CD伸长量实际上也为0,这就是说该片材可完全分散。
实施例11
除了气流成网法织物的纤维是75%软木牛皮纸和25%PET纤维之外,与实施例10相同地制成片材。干燥后的织物厚度为1.35毫米。测得该织物的纵向干拉伸强度(MDDT)为3.87kg/3in。测得该织物的横向干拉伸强度(CDDT)为2.84kg/3in,CD伸长量为11.31%。测得在4%的盐水中的横向湿拉伸强度(CDWT)为0.82kg/3in。浸泡的CDWT强度实际上为0,浸泡的CD伸长量实际上也为0。
实施例12
根据实施例10进行了其它实施例,除了将Rovene乳液用作辅助粘合剂聚合物并且单位重量和纤维组成如表11所示地进行变化。浸泡的CDWT结果均为0,这说明完全丧失了拉伸强度。其它结果列在表11中,其中纸浆/PET表示基材中软木与合成纤维之比,BW是以gsm为单位的单位重量,TH是以毫米为单位的厚度,S-CDWT-M是样品浸在含有200ppm2∶1比例的Ca++/Mg++的水中1小时后的浸泡CD湿拉伸强度试验。
表11.实施例3A-3F的测量值
 试验 纸浆/PET   BW   TH   MDDT   CDDT   CDWT     S-CDWT-M
 3A 100/0   60.3   1.18   5.44   4.12   0.69     0
 3B 85/15   62.9   1.25   4.68   4.23   0.66     0
 3C 75/25   55.6   1.04   5.48   4.06   0.66     0
 3D 75/25   59.3   1.19   4.87   3.96   0.81     0.17
 3E 75/25   60.7   1.48   4.41   3.51   0.79     0.12
 3F 85/15   62.7   1.46   4.6   3.82   0.76     0
非零的S-CDWT-M值(在硬水中的浸泡湿拉伸强度)是用25%PET纤维进行的两个试验所获得的,这表明合成纤维的量较高就会开始损害可水分散性。
实施例13
类似实施例10制造预润湿的拭巾,除了辅助粘合剂聚合物是基本上不含交联剂的改性Elite_乳液(National Starch提供)。织物的单位重量是61.35,厚度是1.21毫米,MDDT是5.09kg/3-in,MD伸长量是7.89%,CDDT是3.90 kg/3-in,CD伸长量是9.50%,在4%盐水中的CDWT是0.78kg/3-in,CDWT伸长量是32.96%,在去离子水(S-CDWT)和硬水(S-CDWT-M)中1小时后的残余强度是0kg/3-in。
实施例14
颗粒的加入
用含有颗粒浆料的润湿组合物来制备含实施例10的基材片的预润湿拭巾。所述颗粒选自Presperse公司(Piscataway,New Jersey)出售的以下产品:
表12.选用于预润湿拭巾的Presperse公司的颗粒
名称 组成 特性
MCP-45 云母和聚甲基丙烯酸甲酯 细粉末、涂有微球体的小片、13-17微米
Sericite SL-012 98%云母、2%二甲聚硅氧烷 细白粉、疏水性表面、2-10微米
Rose talc 滑石 白粉、10-12微米
Permethyl 104A 异辛六十烷(聚异丁烯)
Cashmir K-II 云母(97%)、二氧化硅珠(3%),0.3微米 细白粉、涂有微球体的小片、10-14微米
Synthecite FNK-100 合成fluorphogopite 细粉、10-15微米
Ganzpearl GMX-0610 甲基丙烯酸甲酯交联聚合物 球状粉末、4.5-8.5微米
Ganzpearl GS-0605 苯乙烯/二乙烯基苯共聚物 白粉、4.5-8.5微米
Ganzpearl PS-8F 苯乙烯/二乙烯基苯共聚物 0.4微米
Spheron N-2000 无定形二氧化硅 白粉、2-15微米、低吸油性
Spheron L-1500 无定形二氧化硅 白粉、3-15微米、高吸油性
对于表12中的每个颗粒类型,分别用0.5重量%、1重量%、2重量%、5重量%和10重量%的颗粒浓度来制备五批各为1000克的润湿组合物。通过在1.15升的烧杯中加入适量去离子过滤水来制备每个批次(对于这5个批次,水量分别是926.3g、921.3g、911g、881g和831g)。将瓶放在Thermolyne Cimarec 2搅拌器上时,用2.5英寸的磁力搅拌棒搅拌每个瓶中的物质,将搅拌速度设定为最大值以在这5个瓶的每一个瓶中产生强的中心涡流。每个批次含有4重量%的氯化钠,以40g盐形式加入到水中;1重量%(10g)Amisoft ECS22-P酰基谷氨酸盐表面活性剂(Ajinomoto,Tokyo,日本);0.5重量%(5g)DC硅氧烷乳液(Dow Corning),被加到上述盐水和表面活性剂中;1重量%(10g)Mackstat H 66防腐剂(McIntyre Group,Chicago,Illinois);以及0.05重量%(0.5g)香料,其首先掺入0.25重量%(2.5g)吐温20中,然后再掺入含有以上成分的溶液中;各自量的粉末(0.5-10重量%,或5-100g)。粉末加入搅拌着的溶液中,并在加入粉末后用30分钟来润湿和悬浮该粉末。对于某些粉末可能需要一些额外的手工搅拌,以便促进混合。一旦粉末分散在液体中,就通过加入苹果酸将pH调节到5.0,苹果酸在水中制成强度为50重量%。pH用Cole Parmer Model 59002-00pH/mV/℃表来测量,并使用Model 59002-72KK8电极。
然后将每一种颗粒悬浮体加到干燥的、已经用实施例13的NaAMPS粘合剂和辅助粘合剂聚合物处理过的气流成网法基材片中。加入量为200%,喷在织物的一侧上。然后将润湿的织物封在塑料中放置一夜。检测用颗粒悬浮体作为润湿组合物来处理的预润湿拭巾显示,颗粒通常留在湿巾中,而不需要额外的增稠剂或聚合物助留剂。将预润湿拭巾挤压,例如,产生显然基本上没有颗粒的、大部分澄清的流体,而用于润湿拭巾的是乳状悬浮体。通常,使用拭巾后似乎不会在手上留下可见的残余物。颗粒通常也能改善不透明性,并且看来能稍微改善触觉性能(粘性降低,流变感改善)。
实施例15
将未胶凝的淀粉颗粒在本发明的润湿组合物中的作用作为降低预润湿拭巾的粘性并改善其表面感觉的手段来加以研究。根据表13的配方制备5种含木薯淀粉的润湿组合物。以300%的加入量用该润湿组合物润湿实施例10的软木气流成网的织物。(QS是指“足以”达到所希望pH值的量)。
表13.含淀粉的5种润湿组合物的配方
水相     A     B     C     D     E
水(自来水)     76.9     71.9     68.9     66.9     96.45
Laponite XLS     2     2     2     2
磷脂CDM     0.5
苹果酸(50%溶液)调pH至4     7     7     7     7
木薯28-1810     10     15     18     20
DC1784     1     1     1     1
Dragoco香料0/708768     0.1     0.1     0.1     0.1     0.05
Mackstate H 66     0.5     0.5     0.5     0.5     0.5
氯化钠     1.5     1.5     1.5     1.5     1.5
Mackam 2C 1 1 1 1 1
苹果酸(50%溶液)调pH至4     QS     QS     QS     QS     QS
含有淀粉的预润湿拭巾在用手操作时比不合淀粉的类似预润湿拭巾具有降低的粘性。含有淀粉的拭巾感觉也更光滑。
实施例16
使用表14所示的润湿组合物制备其它的预润湿拭巾,其中一种含有淀粉作为添加剂,而另一种含有植物性药物。将该润湿组合物加入含有离子灵敏粘合剂的气流成网法纤维基材。润湿组合物的加入量分别为300和200重量%。
表14.两种润湿组合物配方
代号     淀粉     植物性药物
配方#     1     2
原料
水相
水(自来水)     61.4     95.45
Laponite XLS     2
磷脂CDM     0.5
苹果酸(50%溶液)调pH至4     7
木薯28-1810     25
DC1784     1     0.5
Dragoco香料0/707868 0.1 0.05
Mackstate H 66     1     0.5
氯化钠     1.5     1.5
Mackam 2C     1
苹果酸(50%溶液)调pH至4     QS     QS
CS-22     0.5
Emulgin G     0.5
金缕梅     0.5
    100     100
最终pH值
溶液的加入量     300%     200%
实施例17
粘合剂说明
制备了多种包含丙烯酸(AA)、丙烯酸丁酯(BA)、2-乙基己基丙烯酸酯以及AMPS的离子灵敏粘合剂,其摩尔百分数和分子量如表15所示:
表15.含有AMPS的离子灵敏粘合剂
    SSB代号                      单体的摩尔百分数:
  MW×10-6    AA     BA      2-EHA   AMPS
    A     1.54     60   24.5     10.5     5
    B     1.32     60   24.5     10.5     5
    C     0.604     60   24.5     10.5     5
    D     0.548     60   24.5     10.5     5
    E     0.609     60   24.5     10.5     5
    F     0.545     60   24.5     10.5     5
    G     1.21     62   24.5     8.5     5
    H     0.79     60   24.5     10.5     5
    I     0.916     60   24.5     10.5     5
    J     0.71     60   24.5     10.5     5
    K     0.786     60   24.5     10.5     5
    L     0.845     60   24.5     10.5     5
    M     0.640     60   24.5     10.5     5
    N     0.800     60   24.5     10.5     5
    O     0.635     60   24.5     10.5     5
    P     0.610     60   24.5     10.5     5
    Q     0.575     60   24.5     10.5     5
    R     0.638     60   24.5     10.5     5
    S     0.912     62   26.5     7.5     4
    T     0.609     60   25.5     10.5     4
    U     0.835     58   27     10     5
    V     0.675     58   27     10     5
    W     0.734     58   27     10     5
    X     0.716     58   27     10     5
    Y     0.650     58   27     10     5
    Z     0.718     58   27     10     5
    AA     0.518     58   27     10     5
    AB     0.544     58   27     10     5
根据实施例1的方法制备这些粘合剂,但是规模扩大成能一批生产几百加仑的间歇法。
实施例18
典型的润湿溶液
根据以下具体重量百分数将各成分结合来制备润湿组合物:92.88重量%的去离子水,4重量%的NaCl,1重量%的Mackstat H66防腐剂(McIntyre Group,Chicago,Illinois),1重量%的CS22酰基谷氨酸盐阴离子表面活性剂(Amisoft公司,Tokyo,日本),0.5重量%的DC 1785硅氧烷乳液(Dow Coming),0.25重量%的Solulan L-575(PEG-75羊毛脂,来自Amerchol,Union Carbide的子公司),0.05重量%Dragoco香料0/708768(Dragoco SA,Cuautitlán Izcalli,D.F.Mexico,Mexico)、0.25重量%吐温20和约0.07重量%的50重量%苹果酸溶液使pH为5.0。
实施例19
处理的基材
用实施例10描述的设备制备气流成网的基材。单位重量为65gsm,纤维是100%Weyerhaeuser CF405漂白软木牛皮纸纤维。粘合剂溶液具有12.8重量%的粘合剂固体,其中75重量%是表15的SSB代号H,25重量%是Dur-O-Set RB乳液辅助粘合剂(National Starch)。如实施例1所述将粘合剂溶液喷在网上,烘箱所有三个区段的干燥空气温度为215℃。
实施例20
处理的基材
根据实施例10制备气流成网法基材,除了单位重量是63gsm和烘箱温度为227℃。卷绕速度是197fpm。干燥后的织物厚度为1.30毫米。
MDDT是5.55kg/3-in、CCDT是4.83kg/3-in、CDWT(在4%NaCl溶液中)是1.07kg/3-in、S-CDWT以及S-CDWT-M(1小时浸泡试验)为0kg/3-in。
将一些干燥的织物切割成4.25英寸宽,并以225%的加入量用含有4%NaCl的去离子水而不含表面活性剂的润湿组合物处理。润湿的织物用按0.070英寸深度操作的穿孔刀穿孔,每4.5英寸穿一个孔。穿孔的织物卷成无芯的卷,每卷有100个穿孔的片材(每卷大约37.5英尺),并将其放入白色塑料筒中,以便随后在预润湿拭巾的分配机中使用。
实施例21
将一部分实施例20的干燥并处理过的织物用实施例18的润湿组合物润湿,并制成穿孔卷形式,用作从一个浴室分配机分发的预润湿拭巾。
对比实施例22
使用实施例10描述的方法制造单位重量为60.1gsm的常规粘合剂粘合的气流成网法基材。Dur-O-Set E-646(National Starch)和木浆(CF405)一起使用。基材用4%NaCl溶液润湿,并使用上述方法进行试验。粘合剂全都是自交联的Dur-O-Set E-646化合物;不施用盐敏性粘合剂。粘合剂固体质量是基材质量的17%。干燥的织物厚度是1.4毫米,CDWT值是1.3kg/3-in,而S-CDWT是1.2kg,S-CDWT-M是1.15kg,这表明该织物在浸泡后保持其几乎所有强度,并且说明交联的乳液提供了该织物的大部分拉伸强度,而该乳液粘合作用在水中基本上不会变弱。
实施例23
如下所述,使用表15的盐敏性粘合剂和表16所示的辅助粘合剂(非自交联的)来制备各种粘合剂/辅助粘合剂组合物。
表16.非自交联的乳液辅助粘合剂
  辅助粘合剂ID     辅助粘合剂       制造商
    1     Dur-O-Set RB   National Starch
    2     Rhoplex NW-1715K   Rohm and Haas
    3     Rovene 4817   Mallard Creek
使用实施例10中所述的方法由漂白的牛皮纸纤维制造气流成网的基材。用4%的NaCl溶液润湿该基材,并用上述方法对其进行试验。所有的基材都由木浆(CF405)和粘合剂组成。结果如表17所示,其中的粘合剂混合物都含有75%的选自表15的盐敏性粘合剂和25%的选自表16的辅助粘合剂。粘合剂/辅助粘合剂栏分别是指列在表15和16中的粘合剂和辅助粘合剂。例如,“A/1”是指表15中的SSB代号A和表16中的辅助粘合剂1的混合物。
表17.各种粘合剂体系的拉伸数据
%粘合剂   粘合剂/辅助粘合剂    SSBMW×10-6    BW(gsm)    厚度(mm)   CDWT(kg/3″)  S-CDWT(kg/3″)   S-CDWT-M(kg/3″)     S-CDWT-M33hrs(kg/3″)
  16.7   A/1     1.54   71.3   1.46   0.990     0   0.330   0.180
  20   B/1     1.32   63.3   1.25   1.242     0.163   0.470   0.310
  20   B/1     1.32   66.6   1.46   1.040     0   0.230   0.550
  20   G/1     1.21   62.2   1.20   1.002     0   0.270   0
  20   H/1     0.79   63.1   1.3   1.070     0   0   0
  16.7   C/1     0.604   73.6   1.59   0.750     0   0   0
  20   C/1     0.604   71.2   1.5   0.900     0   0   0
  20   C/1     0.604   61.1   1.28   1.140     0   0   0
  20   D/1     0.548   62.5   1.32   0.900     0   0   0
如表17所示,几乎所有的基材在浸泡于去离子水1小时后都损失80%以上的拉伸强度(S-CDWT)。基材在浸泡于二价阳离子(Ca++/Mg++2∶1)浓度为200ppm的溶液中1小时后损失60%以上的强度(S-CDWT-M)。特别是,对于表17所示的试验,当盐敏性粘合剂的分子量小于1,200,000时样品在200ppm的溶液中浸泡1小时后会完全丧失其强度。在200ppm的二价阳离子溶液中浸泡3小时后,高分子量的SSB通常丧失大部分强度,但其拉伸强度仍非零。
比较起来,对比实施例22在去离子水或200ppm的二价离子溶液中浸泡1小时后会丧失其不到15%的强度。在浸泡时表17中所有的基材比对比实施例22丧失更多的拉伸强度。
实施例24
将表16的不同辅助粘合剂与表15的盐敏性粘合剂代号F相混合。然后使用实施例10中所述的方法施用该粘合剂混合物,制造出表18所列的气流成网的基材。在所有情况下,在基材上施用75%的SSB/25%的辅助粘合剂混合物形式的20%的粘合剂固体。
表18.各种辅助粘合剂体系的拉伸数据
  粘合剂/辅助粘合剂    所用的辅助粘合剂    BW(gsm)     厚度,(mm)  CDWT(kg/3″)    S-CDWT(kg/3″)   S-CDWT-M(kg/3″)
    F/1   Dur-O-SetRB  59.77     1.06   0.735     0     0
    F/2   Rhoplex  60.83     1.14   0.758     0     0
    F/3   Rovene  60.28     1.18   0.687     0     0
在相似的试验条件下,所有3种辅助粘合剂的性能都相当。所有基材在200ppm的二价阳离子溶液中都丧失其拉伸强度(S-CDWT-M),这与辅助粘合剂类型无关。
实施例25
测量将产品从适用作湿卫生纸产品的预润湿拭巾的无芯卷外层铺开所需的剥离力。根据实施例10,加入200%的润湿组合物来制造该产品。将干燥的织物切割成4.25英寸宽,并用加入量为200%的润湿组合物处理,所述组合物含有去离子水中的4%的NaCl以及如表19中所列用于润湿组合物Q、R和S的表面活性剂、硅氧烷以及羊毛脂。用穿孔器刀对该润湿的织物穿孔,每隔4.5英寸进行穿孔。将穿孔的织物卷成无芯的卷,每卷100个穿孔的片材(大约每卷37.5英尺),然后将其密封在塑料筒中以便随后用于预润湿拭巾的分配机中。
表19.在三种润湿组合物中的其它添加剂
    溶液     硅氧烷乳液     羊毛脂     酰基谷氨酸盐表面活性剂
    Q     0.50%     0.25%     CS22
    R     1.00%     0.25%     ECS22P
    S     1.00%     0%     ECS22P
将卷自由地放置在一个塑料筒中,该筒具有圆形加肋底部,这种底部能在通过垂直向上拉动卷的末端而将卷展开时以最小的摩擦将卷保持在适当位置。相邻的层叠片彼此粘着,因此需要一些力将各层分开。所需的剥离力小于卷的重量,并且好象远远大于卷转动时筒所提供的摩擦阻力,这通过织物与卷之间在分离点处的角度得到部分证明。没有剥离力,被向上拉动的织物与垂直于该卷的线之间在分离点处的角度是90度,但在展开含有盐敏性粘合剂的润湿卷时,该角度大大低于90度,因此给予了剥离力以将该网分开。
用MTS Sintech 1/G试验机以TestWorks 3.10软件来测量剥离力。所有试验都是在具有Tappi标准条件的实验室中进行的。用带有橡胶表面的4.5英寸宽的夹钳夹住一个卷的末端,该卷就位于该夹钳的正下方,这使得如果没有剥离力使织物包绕住该卷的一部分并偏离垂直方向,则卷的末端在从卷中展开时保持垂直。将夹钳结合到十字头上,该十字头以100厘米/分钟的速度向上拉动该织物网。用50N载荷单元来测量剥离力。通过对每次分离4片的两次试验和每次分离5片的两次试验取平均值来记录作为将18片从卷上拉下的平均载荷。仅将从卷上拉下的最初18片用于测量。在以下表20中记录了每种情况下两卷的平均剥离力(对总计36片所取得的总体平均值)。
表20.从卷绕的润湿卷上取下织物的剥离力(以克为单位)
  BW,gsm     厚度,mm   粘合剂加入量   溶液    MDWT,g/in    剥离力,g
    65     1.1   22%     Q     500     167
    65     1.1   22%     R     475     170
    65     1.1   22%     S     533     162
    60     0.76   20%     Q     438     131
    55     0.76   20%     Q     353     106
    55     0.76   20%     R     341     120
    55     0.84   20%     R     385     115
希望宽度为7-15厘米(在表20中试验的卷的宽度为10.8厘米)的卷的剥离力小于500克,更特别是小于300克,更特别是小于约200克,更加特别是小于约160克,最特别是小于约120克,示范性的范围是约50-350克,或约80-200克。更常见的是,每4英寸宽的润湿卷的剥离力可以是任何上述范围的值。
实施例26
除了15重量%的纤维混合物由6毫米、卷曲的PET纤维(KoSa)组成,根据以上实施例24制备其它的样品。将表16的不同辅助粘合剂与表15的盐敏性粘合剂代号F相混合。然后使用实施例10中所述的方法施用该粘合剂混合物,制造出具有表21所列性质的气流成网的基材。在所有情况下,在基材上施用75%的SSB/25%的辅助粘合剂混合物形式的20%的粘合剂固体。在用4%的NaCl溶液润湿后测量这些基材的性质。所有这三种辅助粘合剂的性能均相当。所有基材在200ppm的二价阳离子溶液中都丧失其拉伸强度,这与辅助粘合剂类型无关。与实施例24的平行结果进行比较,加入合成纤维稍微至中等程度上改善了强度(CDWT)并中等程度地增大了干燥体积。
表21.含有PET纤维和各种辅助粘合剂的基材的数据
   粘合剂/辅助粘合剂   所用的辅助粘合剂   BW(gsm)     厚度,(mm)   CDWT(kg/3″)     S-CDWT(kg/3″)   S-CDWT-M(kg/3″)
    F/1  Dur-O-SetRB  63.32     1.31   0.782     0     0
    F/2  Rhoplex  62.07     1.35   0.820     0     0
    F/3  Rovene  62.90     1.25   0.660     0     0
实施例27
根据实施例26,在纤维混合物中增加合成纤维的量,进行其它实施例。如以下表22所示,使用6毫米、卷曲的PET纤维(KoSa)或者6毫米、卷曲的2.4分特Lyocell纤维。粘合剂混合物是不变的75%的SSB和25%的辅助粘合剂的混合物。
表22.含有PET纤维和各种辅助粘合剂的基材的数据
   纸浆/合成纤维     合成纤维类型  粘合剂%   粘合剂/辅助粘合剂   BW(gsm)   厚度,(mm)   CDWT(kg/3″)  S-CDWT(kg/3″)   S-CDWT-M(kg/3″)
 100/0  无   20%   F/3  60.28   1.18   0.687     0     0
 85/15  PET6mm   20%   F/3  62.90   1.25   0.660     0     0
 75/25  PET6mm   20%   F/3  59.32   1.19   0.805     0     0.170
 75/25  PET6mm   20%   F/3  60.65   1.48   0.790     0     0.120
 85/15  PET6mm   20%   F/3  62.67   1.46   0.757     0     0
 85/15  Lyocell-6mm   19%   E/2  58.3   1.08   0.969     0     0
 75/25  Lyocell-6mm   19%   E/2  59.2   1.09   1.080     0     0.127
对于含有25%的合成纤维(PET或Lyocell)的试验组合,在200ppm的二价阳离子中的非零的浸泡CDWT拉伸强度不为零,这表明较高的量可能开始损害可水分散性。
实施例28
表23中所示的基材都是根据实施例10和23中所述的方法制得的。所有表23中的基材都是由气流成网的纸浆(CF405)形成。所有粘合剂混合物都是75%的SSB和25%的辅助粘合剂。通过调整在第一次喷施粘合剂前用两个压实辊对织物的压实程度来控制片材的干厚度。使用了表15的SSB代号O和Q。
表23.含有PET纤维和各种辅助粘合剂的基材的数据
 %片材中的粘合剂  粘合剂/辅助粘合剂   BW(gsm)    厚度(mm)    CDWT(kg/3″)  S-CDWT(kg/3″)    S-CDWT-M(kg/3″)
    20   O/1  66.0   1.27   1.055     0     0
    20   O/1  68.2   0.77   1.550     0     0
    20   O/1  52.5   1.19   0.728     0     0
    20   Q/1  54.19   0.75   1.372     0     0
    17   Q/1  57.5   0.89   1.110     0     0
    20   Q/1  59.90   0.75   1.583     0     0
    20   Q/1  65.36   0.76   1.696     0     0
    20   Q/1  66.43   1.20   1.296     0     0
在施用粘合剂前将干燥的织物压实似乎能明显增加最终的片材湿强度,而不会损失可分散性。这种未预料到的强度增加程度使得在各种包括单位重量降低和/或片材中粘合剂百分比降低的组合中能获得相当的湿拉伸性能。
实施例29
根据实施例27所述的方法制备所有的基材。所有基材都是由表24中所示的纤维混合物组成,基材中含有20%的粘合剂,Dur-O-Set RB用作辅助粘合剂。合成纤维是卷曲的,并且是6毫米PET(KoSa)合成纤维或者6或8毫米、1.7或2.4分特的Lyocell合成纤维(Accordis)。
表24.含有各种纤维和粘合剂的基材的数据
代号   %合成纤维    合成纤维   粘合剂/辅助粘合剂    SSBMW    BW(gsm)   厚度(mm)   CDWT(kg/3″)   S-CDWT(kg/3″)    S-CD WT-M(kg/3″)
 2701     0  无   F/1  545000  59.8  1.06  0.735     0     0
 2702     15  PET   F/1  545000  63.3  1.31  0.782     0     0
 2713     15  L-2.4-6   F/1  545000  62.0  1.39  0.840     0     0
 2714     15  L-1.7-6   F/1  545000  61.8  1.33  0.768     0     0
 2715     15  L-1.7-8   F/1  545000  63.7  1.47  0.842     0     0
 2716     0  无   J/1  710000  65.5  1.11  1.193     0     0
 2717     15  L-1.7-8   J/1  710000  61.4  1.02  1.512     0     0.200
 3010     0  无   R/1  638000  61.10  0.80  1.710     0     0
 3015     15  PET   R/1  638000  62.23  0.86  1.769     0     0.070
 3016     5  L-1.7-8   R/1  638000  60.63  0.79  2.620     0     0.170
表24的实施例表明,合成纤维的长度、SSB的分子量和织物的压实程度综合起来能够影响产品的可分散性,这由产品的S-CDWT-M值所示。所有由6或8毫米合成纤维组成的基材在SSB分子量较低时是可分散的。随着分子量增加,8毫米Lyocell基材开始在浸泡于二价阳离子溶液1小时后保留一些强度;然而这种基材可分散在DI水中。在施用粘合剂前将干燥的织物压实也会影响含合成纤维的基材(代号3015和3016)的可分散性。代号3015和3016在DI水中能完全分散。通过选择较低分子量的SSB与合成纤维结合使用并使干燥的织物压实能够控制片材的可分散性。
实施例30
制备表25中列出的基材,用4%NaCl溶液润湿,并根据实施例29中所述的方法进行试验。每种基材都由表25指出的纤维混合物和含有SSB/辅助粘合剂混合物的20%的粘合剂组成。在表25中所列的所有样品中都用了辅助粘合剂Dur-O-Set RB。除了最后一个,即代号2813含有15%的PET纤维(6毫米、卷曲的纤维,来自KoSa)之外,所有代号都使用了100%的软木纤维。通常将单位重量保持不变,为约60gsm。通过调整在第一次喷施粘合剂前用两个压实辊对织物的压实程度来控制气流成网的织物的厚度。使用Handle-o-meter测定表25中选定基材的干燥CD劲度,并记为劲度。
表25.含有各种粘合剂混合物的基材的数据
代号  粘合剂/辅助粘合剂   粘合剂类型 BW(gsm)  厚度(mm)  CDWT(kg/3″)   S-CDWT(kg/3″)   S-CDWT-M(kg/3″)   劲度g力
3025  100/0   R 58.42  1.23  1.003   0   0   200
3026  100/0   R 58.68  0.76  1.953   0   0   214
3007  75/25   R 60.23  1.19  0.942   0   0   189
3008  75/25   R 59.38  1.03  1.161   0   0
3009  75/25   R 59.73  0.92  1.243   0   0
3010  75/25   R 61.10  0.80  1.713   0   0   181
3021  65/35   R 62.24  1.17  0.988   0   0.050   177
3022  65/35   R 62.07  0.81  1.800   0.030   0.200   167
3024  55/45   R 58.95  1.23  0.853   0   0.100   145
3023  55/45   R 59.01  0.78  1.608   0.150   0.230   141
2812  65/35   P 59.1  1.37  0.735   0   0
2813  65/35   P 59.4  1.41  0.723   0   0
随着混合物中的盐敏性粘合剂的百分比降低,从100%至55%,仅仅会在恒定的干燥体积下中等程度地降低CDWT。对于粘合剂混合物含65%的盐敏性粘合剂的组合物,基材在浸泡于200ppm的二价阳离子溶液1小时后开始保留较大部分的湿强度。与干燥体积更大的相同组合物相比,随着织物在第一次施用粘合剂前被压实并且混合物中的盐敏性粘合剂的百分比降低至65%或更低,在浸泡于DI水或200ppm的二价阳离子溶液中1小时后会保留更大的强度。这些实施例表明,增加辅助粘合剂含量,不论有没有对织物进行另外的压实,都可能开始损害基材的可分散性。
表25中的结果也显示,随着干燥织物的厚度在施用粘合剂前被压缩,CDWT会明显地增加。代号3007-3010显示,在恒定的粘合剂条件下CDWT随着干燥体积的降低而增加,而不损失基材的可分散性。
基于Handle-o-meter测定结果(劲度),似乎基材的CD劲度随着混合物中盐敏性粘合剂的百分比降低而降低。
实施例31
根据实施例10和23中所述的方法来制备表26中所列的基材。每种基材都含有纸浆(CF405)和20%的粘合剂。该粘合剂含有表26中给出的SSB/辅助粘合剂混合物。Dur-O-Set RB是辅助粘合剂。将基材制成卷形,并用表19的溶液Q(溶液D)润湿。根据实施例25中所述的方法,测量将产品从预润湿拭巾的无芯卷外层展开所需的剥离力。在以下表26中记录了这些试验的结果。
表26.无芯卷的剥离力结果
代号  %片材中的粘合剂  粘合剂混合物   粘合剂/辅助粘合剂     BW(gsm)    厚度(mm)    剥离(g)
3026     20  100/0   R/1   58.68   0.76     142
3010     20  75/25   R/1   61.10   0.80     139
3022     20  65/35   R/1   62.07   0.81     116
3023     20  55/45   R/1   59.01   0.78     111
在这种情况下,降低混合物中盐敏性粘合剂的百分比会降低剥离力。
实施例32
根据以下表27中的数据,使用SSB粘合剂(见表15)和Dur-O-Set RB辅助粘合剂(表16的辅助粘合剂1)的75/25的混合物按实施例10的方法来制备样品。表27中的拉伸结果显示出在产品条件的范围内优良的可分散性。
表27.对于各种粘合剂和基片性质的拉伸结果
  %粘合剂   粘合剂/辅助粘合剂  SSBMW  BW(gsm)   厚度(mm)   CDWT(kg/3″)   S-CDWT(kg3/″)     S-CDWT-M(kg/3″)
  20   O/1  632000  52.5   1.19   0728   0     0
  20   Q/1  575000  54.19   0.75   1.372   0     0
  15.2   J/1  710000  55.2   1.47   0.320   0     0
  24   L/1  834000  60.4   0.92   1.070   0     0
  20   D/1  548000  62.5   1.32   0.900   0     0
  20   H/1  790000  63.1   1.3   1.070   0     0
  22   R/1  638000  66.47   0.76   2.273   0     0
  20   C/1  604,000  74.4   1.47   1.120   0     0
表27中记录的样品举例说明了可以制出可分散性基材的一些粘合剂含量、单位重量以及织物厚度的范围。
实施例33
一般按实施例10的方法,使用SSB粘合剂(见表15)和辅助粘合剂(见表16)的75/25的混合物来制造样品,如表28中所示。所有基材含有6毫米、卷曲的2.4分特Lyocell(Accordis)作为与85%的软木纸浆(CF405)混合的15%的纤维混合物。所有基材都由19%的粘合剂和81%的粘合剂混合物组成。
表28.对于各种粘合剂和基片性质的拉伸结果
  粘合剂/辅助粘合剂  SSBMW.  BW(gsm)  厚度(mm)  CDWT(kg/3″)   S-CDWT(kg/3″)     S-CDW T-M(kg/3″)
  L/1  845,000  61.1  1.17  0.960   0     0
  W/1  734,000  60.2  1.17  0.960   0     0.198
  AB/1  544,000  56.2  0.95  1.060   0     0
  AB/2  544,000  58.6  1.06  0.990   0     0.205
  E/2  609,000  58.3  1.08  0.969   0     0
在表28中,所有样品在浸泡于200ppm的二价阳离子溶液1小时后都损失至少75%的湿强度(S-CDWT-M)。这些样品的主要区别在于SSB的组成,如表15所述。与盐敏性粘合剂W和AB相比(见表15),盐敏性粘合剂L和E具有相同的组成,但具有不同的分子量。盐敏性粘合剂W和AB具有相同的组成,但具有不同的分子量。用W/1处理过的基材和AB/2处理过的基材似乎比用L/1处理过的基材和E/2处理过的基材更不易分散,这与辅助粘合剂无关。可通过降低盐敏性粘合剂的分子量来使基材更易分散,如基材AB/1所示。或者,可通过改变盐敏性粘合剂的组成来使基材更易分散,如L/1和E/2所示。因此,通过改变盐敏性粘合剂的分子组成或其分子量可以制得可完全分散的混合物。另外地,通过选择在化学上与盐敏性粘合剂更相容的不同辅助粘合剂,可以制得可完全分散的粘合剂混合物,如基材AB/2和AB/1所示。
实施例34
含有约6%的NMA交联剂、AirFlex105(Air Products,Allentown,PA)的乳液与表15的SSB代号H结合使用,比例为75份SSB对25份乳液固体,流延成8个1cm×4cm×3mm大小的棒条,如实施例9所述。通过在60℃下空气干燥一夜来制备四个棒条,而通过在167℃下干燥3小时来制备另外四个棒条。然后从每组中取出两个棒条分别放入30毫升4%的NaCl溶液中,静置1小时,随后通过重量分析测定其溶解度。来自两组(两种干燥条件)的棒条都基本上完全不溶于该盐水溶液。将每组中剩余的棒条分别放入30毫升含有200ppm比例为2∶1的钙离子和镁离子的约23℃的硬水中,静置1小时。在167℃下干燥并放入硬水中的两个棒条基本上完全不溶(0%可溶)。在60℃下干燥并放入硬水中的两个棒条分别有54%和53%可溶,假定在此温度下干燥时乳液基本上不交联,那么这一结果出人意料地低。然而,当乳液与SSB混合时发生了一些凝结,这说明这两种混合物之间有可能存在相容性问题,因此可能降低溶解度,或者一些凝结的颗粒不可能通过滤纸。也可能Airflex乳液中的一些NMA交联剂促进了混合物的交联或凝胶。人们相信更相容的乳液会得到更高的溶解度,但是人们也相信交联剂含量相对低的辅助粘合剂(例如,基于固体质量不到6%,特别是不到2%,更特别是不到1%,最特别是不到0.3%的交联剂)有助于保持干燥聚合物混合物的高溶解度。
图1显示了处理过的气流成网基片材的湿拉伸结果,其中的试验是在不同的盐水溶液或硬水中进行的。根据实施例10制备气流成网的基片材,并为其提供20%加入量的代号为代号X、代号Y和代号Z的盐敏性粘合剂组合物。代号X是含有60%的丙烯酸、10.5%的2-乙基己基丙烯酸酯、24.5%的丙烯酸丁酯和5%的NaAMPS的粘合剂聚合物,其根据实施例1发生聚合,分子量为1.3百万,相当于表15中的代号B。代号Y类似,但其分子量为约550,000,相当于表15中的代号D。代号Z类似,但其含有62%的丙烯酸和8.5%的2-乙基己基丙烯酸酯作为单体,分子量为约1.2百万,相当于表15中的代号G。所有粘合剂与Dur-O-Set RB辅助粘合剂都以75∶25的比例混合。如实施例10,将处理过的织物干燥,然后用4%或1.5%的NaCl溶液润湿。除了实施例5中所描述的,根据CDWT规程进行湿拉伸试验(例如使用1英寸宽的条和MTS拉伸试验机)。
对用4%的溶液制备的样品进行浸泡CD拉伸试验。四个柱形分别表示各个代号(有的柱形因为值为零而不可见),其相应于四个不同试验的结果。前两个柱形是织物在4%或1.5%的NaCl溶液中的CDWT“原样”值。第三个和第四个柱形是每个已经用4%溶液润湿的织物在1小时或3小时后的S-CDWT-M(硬水浸泡)结果。
结果显示,对于1.5%NaCl和4%NaCl都具有良好的湿强度,用代号Y处理的织物具有优异的强度损失(可硬水分散性为100%),对于代号Z强度损失良好,而对于代号X仍存在残余强度。代号X和代号Y的比较说明,分子量降低可以促进盐敏性粘合剂的可分散性。
图2显示了将68gsm含有离子灵敏粘合剂的软木气流成网的织物浸泡在含有钙离子的溶液中时湿拉伸强度是如何随时间变化的(记作在一段浸泡时间内每2.54厘米上的CDWT克数)。润湿的织物是由20重量%的粘合剂制备的,该粘合剂含有85%的Lion(Tokyo,日本)SSB-3b丙烯酸基三元共聚物和15%的Dur-O-SetRB(National Starch)辅助粘合剂。织物干燥后,用含有0.9%的NaCl、0.5%的磷脂CDM(Mona)和0.5%的MackstatH-66的溶液润湿该织物,该织物显示出约400g/in(或g/2.54cm)的湿强度。溶液加入量为织物干重的250%。然后将处理过的织物浸泡于无NaCl的含浓度为0、13、29和109ppm的钙离子的水中,产生如图2所示的四条曲线,这是湿拉伸强度与时间的关系。钙离子为109ppm时,强度基本上没有损失。钙离子为29ppm时,强度保持在100g/in以上。似乎甚至是水中的少量钙离子也会干扰用Lion SSB-3b产品处理过的织物的可分散性。
图3比较了取自图2的Lion SSB-3b产品的两组数据(代号为代号3300),与以比例为75/25混合了Dur-O-Set RB聚合物的磺酸化盐敏性的粘合剂。标作代号2102的数据组是指含有磺酸化盐敏性粘合剂(其相应于表15的SSB代号H)的65gsm的织物。用表4中所述的溶液润湿该织物。溶液加入量为织物干重的225%。该粘合剂制剂在浸泡于硬水中、甚至在钙离子浓度为257ppm时,其拉伸强度能迅速降低,从而具有优良的可触发性。因此,本发明的磺酸化盐敏性粘合剂相对于先前的丙烯酸基三元共聚物在其可硬水分散能力方面有显著改善。
图2和图3的拉伸结果是用MTS拉伸试验装置、MTS 500/S元件(MTS Systems,Research Park,North Carolina),使用用于Windows软件的TestworksTM 3.10获得的。试验未用常规的3英寸条,而是使用1英寸宽的条,将其切成6英寸长。在试验装置的涂橡胶颚夹之间的计算样品长度为3英寸。以指定的12英寸/分钟的十字头速度来进行该试验。
当然应该理解,以上仅涉及本发明的某些公开实施方案,在不背离由所附权利要求确定的本发明的实质和范围时,可以作出许多修改或变化方案。

Claims (69)

1.一种含有磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物和非交联的聚(乙烯-乙酸乙烯酯)的离子灵敏组合物,其中所述磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物含有含磺酸根阴离子的单体单元和丙烯酸单体单元,该组合物在含有至少约1重量%盐的中性盐溶液中不溶,所述盐含有一种或多种单价离子;并且其中该组合物可溶于含有高达约200ppm的一种或多种多价离子的水中。
2.权利要求1的离子灵敏组合物,其中该组合物可溶于含有约15-200ppm的一种或多种多价离子的水中。
3.权利要求1的离子灵敏组合物,其中该组合物可溶于含有约15-150ppm的一种或多种多价离子的水中。
4.权利要求1的离子灵敏组合物,其中该组合物可溶于含有约15-100ppm的一种或多种多价离子的水中。
5.权利要求1的离子灵敏组合物,其中该组合物可溶于含有约15-50ppm的一种或多种多价离子的水中。
6.权利要求1的离子灵敏组合物,其中该组合物可溶于含有少于约10ppm的一种或多种多价离子的水中。
7.权利要求1的离子灵敏组合物,其中该组合物不溶于含有约1-5.0重量%盐的中性盐溶液中。
8.权利要求1的离子灵敏组合物,其中所述聚合物不溶于含有约1-3.0重量%盐的中性盐溶液中。
9.权利要求1的离子灵敏组合物,其中所述多价离子包括Ca2+离子、Mg2+离子、Zn2+离子或其组合。
10.权利要求1的离子灵敏组合物,其中所述单价离子包括Na+离子、Li+离子、K+离子、NH4 +离子或其组合物。
11.权利要求1的离子灵敏组合物,其中所述丙烯酸三元共聚物含有丙烯酸和甲基丙烯酸中的至少一种,以及一种或多种烷基丙烯酸酯。
12.权利要求1的离子灵敏组合物,其中所述磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物由至少四种单体形成,所述单体选自丙烯酸;2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸以及其碱土金属盐和有机胺盐;丙烯酸丁酯以及2-乙基己基丙烯酸酯。
13.权利要求1的离子灵敏组合物,其中所述磺酸根阴离子改性丙烯酸三元共聚物由至少四种单体形成,所述单体选自丙烯酸;AMPS;NaAMPS;丙烯酸丁酯以及2-乙基己基丙烯酸酯。
14.权利要求1的离子灵敏组合物,其中所述磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物含有约35-少于80摩尔%的丙烯酸;多于0-约20摩尔%的2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸以及其碱土金属盐和有机胺盐;多于0-约65摩尔%的丙烯酸丁酯;以及多于0-约45摩尔%的2-乙基己基丙烯酸酯。
15.权利要求1的离子灵敏组合物,其中所述磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物含有约50-少于67摩尔%的丙烯酸;多于0-约10摩尔%的2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸以及其碱土金属盐和有机胺盐;约15-约28摩尔%的丙烯酸丁酯;以及约7-15摩尔%的2-乙基己基丙烯酸酯。
16.权利要求1的离子灵敏组合物,其中所述磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物含有约57-少于66摩尔%的丙烯酸;约1-6摩尔%的2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸以及其碱土金属盐和有机胺盐;约15-约28摩尔%的丙烯酸丁酯;以及约7-13摩尔%的2-乙基己基丙烯酸酯。
17.权利要求1的离子灵敏组合物,其中该组合物含有约65-75重量%的所述磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物。
18.权利要求1的离子灵敏组合物,其中该组合物含有约1-45重量%的非交联聚(乙烯-乙酸乙烯酯)。
19.权利要求1的离子灵敏组合物,其中该组合物含有约25-35重量%的非交联聚(乙烯-乙酸乙烯酯)。
20.权利要求1的离子灵敏组合物,其中所述磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物含有约57-少于66摩尔%的丙烯酸;约1-6摩尔%的AMPS或NaAMPS;约15-约28摩尔%的丙烯酸丁酯;以及约7-13摩尔%的2-乙基己基丙烯酸酯;其中所述组合物含有约65-75重量%的磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物以及约25-35重量%的非交联聚(乙烯-乙酸乙烯酯)。
21.一种用于将纤维材料粘合成整体网的粘合剂组合物,所述粘合剂组合物含有权利要求1的离子灵敏组合物。
22.一种含有第一种聚合物和第二种聚合物的离子灵敏组合物,所述第一种聚合物由至少四种单体形成,所述单体选自:丙烯酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸以及其碱土金属盐和有机胺盐、丙烯酸丁酯以及2-乙基己基丙烯酸酯;所述第二种聚合物含有非交联的聚(乙烯-乙酸乙烯酯);其中该组合物在含有至少约1重量%盐的中性盐溶液中不溶,所述盐含有一种或多种单价离子;并且其中该组合物可溶于含有高达约200ppm的一种或多种多价离子的水中。
23.权利要求22的离子灵敏组合物,其中所述第一种聚合物含有约35-少于80摩尔%的丙烯酸;多于0-约20摩尔%的2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸以及其碱土金属盐和有机胺盐;多于0-约65摩尔%的丙烯酸丁酯;以及多于0-约45摩尔%的2-乙基己基丙烯酸酯。
24.权利要求22的离子灵敏组合物,其中第一种聚合物含有约50-少于67摩尔%的丙烯酸;多于0-约10摩尔%的2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸以及其碱土金属盐和有机胺盐;约15-约28摩尔%的丙烯酸丁酯;以及约7-15摩尔%的2-乙基己基丙烯酸酯。
25.权利要求22的离子灵敏组合物,其中所述第一种聚合物含有约57-少于66摩尔%的丙烯酸;约1-6摩尔%的2-丙烯酰基酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸以及其碱土金属盐和有机胺盐;约15-约28摩尔%的丙烯酸丁酯;以及约7-13摩尔%的2-乙基己基丙烯酸酯。
26.权利要求22的离子灵敏组合物,其中所述第一种聚合物的存在量为约65-75重量%。
27.权利要求22的离子灵敏组合物,其中所述第二种聚合物的存在量为约1-45重量%。
28.权利要求22的离子灵敏组合物,其中该组合物含有约25-35重量%的非交联聚(乙烯-乙酸乙烯酯)。
29.权利要求22的离子灵敏组合物,其中所述第一种聚合物含有约57-少于66摩尔%的丙烯酸;约1-6摩尔%的AMPS或NaAMPS;约15-28摩尔%的丙烯酸丁酯;以及约7-13摩尔%的2-乙基己基丙烯酸酯;并且其中该组合物含有约65-75摩尔%的第一种聚合物,和约25-35重量%的第二种聚合物。
30.一种含有磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物和分散在其中的非交联聚(乙烯-乙酸乙烯酯)的离子灵敏组合物,其中所述磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物含有含磺酸根阴离子的单体单元和丙烯酸单体单元。
31.一种制造离子灵敏组合物的方法,其包括使磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物和非交联聚(乙烯-乙酸乙烯酯)混合,其中该组合物在含有至少约1重量%盐的中性盐溶液中不溶,所述盐含有一种或多种单价离子;并且其中该组合物可溶于含有高达约200ppm的一种或多种多价离子的水中。
32.权利要求31的方法,其中所述磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物含有:包含丙烯酸的第一单体;选自2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸以及其碱土金属盐和有机胺盐的第二单体;以及包含一种或多种烷基丙烯酸酯的第三单体。
33.权利要求31的方法,其中所述磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物由至少四种单体形成,所述单体选自:丙烯酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸以及其碱土金属盐和有机胺盐、丙烯酸丁酯以及2-乙基己基丙烯酸酯。
34.权利要求31的方法,其中所述磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物含有约35-少于80摩尔%的包含丙烯酸的第一单体;多于0-约20摩尔%的选自2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸以及其碱土金属盐和有机胺盐的第二单体;多于0-约65摩尔%的包含丙烯酸丁酯的第三单体;以及多于0-约45摩尔%的包含2-乙基己基丙烯酸酯的第四单体。
35.权利要求31的方法,其中所述磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物含有约50-少于67摩尔%的包含丙烯酸的第一单体;多于0-约10摩尔%的选自2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸以及其碱土金属盐和有机胺盐的第二单体;约15-约28摩尔%的包含丙烯酸丁酯的第三单体;以及约7-15摩尔%的包含2-乙基己基丙烯酸酯的第四单体。
36.权利要求31的方法,其中所述磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物含有约57-少于66摩尔%的包含丙烯酸的第一单体;约1-6摩尔%的选自2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸以及其碱土金属盐和有机胺盐的第二单体;约15-约28摩尔%的包含丙烯酸丁酯的第三单体;以及约7-13摩尔%的包含2-乙基己基丙烯酸酯的第四单体。
37.权利要求31的方法,其中所述磺酸根阴离子改性丙烯酸三元共聚物包含丙烯酸;AMPS或NaAMPS;丙烯酸丁酯以及2-乙基己基丙烯酸酯。
38.权利要求31的方法,其中所述磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物的存在量为约55-99重量%。
39.权利要求31的方法,其中所述磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物的存在量为约65-75重量%。
40.权利要求31的方法,其中所述非交联聚(乙烯-乙酸乙烯酯)的存在量为约1-45重量%。
41.权利要求31的方法,其中所述非交联聚(乙烯-乙酸乙烯酯)的存在量为约25-35重量%。
42.一种制造离子灵敏组合物的方法,其包括使磺酸根阴离子改性的聚合物和非交联聚(乙烯-乙酸乙烯酯)混合,其中所述磺酸根阴离子改性的聚合物含有:选自丙烯酸、甲基丙烯酸或其组合的第一单体;选自2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸以及其碱土金属盐和有机胺盐的第二单体;以及包含一种或多种烷基丙烯酸酯的第三单体,其中该组合物在含有至少约1重量%盐的中性盐溶液中不溶,所述盐含有一种或多种单价离子;并且其中该组合物可溶于含有高达约200ppm的一种或多种多价离子的水中。
43.一种制造离子灵敏组合物的方法,其包括将非交联聚(乙烯-乙酸乙烯酯)分散在磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物中。
44.权利要求43的方法,其中所述磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物含有:包含丙烯酸的第一单体;选自2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸以及其碱土金属盐和有机胺盐的第二单体;以及包含一种或多种烷基丙烯酸酯的第三单体。
45.权利要求43的方法,其中所述磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物含有约35-少于80摩尔%的包含丙烯酸的第一单体;多于0-约20摩尔%的选自2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸以及其碱土金属盐和有机胺盐的第二单体;多于0-约65摩尔%的包含丙烯酸丁酯的第三单体;以及多于0-约45摩尔%的包含2-乙基己基丙烯酸酯的第四单体。
46.权利要求43的方法,其中所述磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物含有约50-少于67摩尔%的包含丙烯酸的第一单体;多于0-约10摩尔%的选自2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸以及其碱土金属盐和有机胺盐的第二单体;约15-约28摩尔%的包含丙烯酸丁酯的第三单体;以及约7-15摩尔%的包含2-乙基己基丙烯酸酯的第四单体。
47.权利要求43的方法,其中所述磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物含有约57-少于66摩尔%的包含丙烯酸的第一单体;约1-6摩尔%的选自2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸以及其碱土金属盐和有机胺盐的第二单体;约15-约28摩尔%的包含丙烯酸丁酯的第三单体;以及约7-13摩尔%的包含2-乙基己基丙烯酸酯的第四单体。
48.权利要求43的方法,其中所述磺酸根阴离子改性丙烯酸三元共聚物包含丙烯酸;AMPS或NaAMPS;丙烯酸丁酯以及2-乙基己基丙烯酸酯。
49.权利要求43的方法,其中所述磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物的存在量为约55-99重量%。
50.权利要求43的方法,其中所述磺酸根阴离子改性的丙烯酸三元共聚物的存在量为约65-75重量%。
51.权利要求43的方法,其中所述非交联聚(乙烯-乙酸乙烯酯)的存在量为约1-45重量%。
52.权利要求43的方法,其中所述非交联聚(乙烯-乙酸乙烯酯)的存在量为约25-35重量%。
53.一种制造离子灵敏组合物的方法,其包括将非交联聚(乙烯-乙酸乙烯酯)分散在磺酸根阴离子改性的聚合物中,其中所述磺酸根阴离子改性的聚合物含有:选自丙烯酸、甲基丙烯酸或其组合的第一单体;选自2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸以及其碱土金属盐和有机胺盐的第二单体;以及包含一种或多种烷基丙烯酸酯的第三单体。
54.一种含有第一种聚合物和第二种聚合物的离子灵敏组合物制剂,所述第一种聚合物由以下三种单体形成:丙烯酸、丙烯酸丁酯以及2-乙基己基丙烯酸酯;所述第二种聚合物含有非交联的聚(乙烯-乙酸乙烯酯);其中该组合物制剂在含有至少约0.3重量%盐的中性盐溶液中不溶,所述盐含有一种或多种单价离子;并且其中该组合物可分散于含有小于约10ppm的一种或多种多价离子的水中。
55.权利要求54的离子灵敏组合物制剂,其中所述第一种聚合物由含有约35-少于80摩尔%的丙烯酸;多于0-约65摩尔%的丙烯酸丁酯;以及多于0-约45摩尔%的2-乙基己基丙烯酸酯的混合物形成。
56.权利要求54的离子灵敏组合物制剂,其中第一种聚合物由含有约50-少于67摩尔%的丙烯酸;约15-约28摩尔%的丙烯酸丁酯;以及约7-15摩尔%的2-乙基己基丙烯酸酯的混合物形成。
57.权利要求54的离子灵敏组合物制剂,其中所述第一种聚合物含有约57-少于66摩尔%的丙烯酸;约15-约28摩尔%的丙烯酸丁酯;以及约7-13摩尔%的2-乙基己基丙烯酸酯的混合物形成。
58.权利要求54的离子灵敏组合物制剂,其中该组合物制剂含有约25-35重量%的非交联聚(乙烯-乙酸乙烯酯)。
59.权利要求54的离子灵敏组合物制剂,其中该组合物制剂含有约1-45重量%的非交联聚(乙烯-乙酸乙烯酯)。
60.权利要求54的离子灵敏组合物制剂,其中所述第一种聚合物由含有约57-少于66摩尔%的丙烯酸;约15-28摩尔%的丙烯酸丁酯;以及约7-13摩尔%的2-乙基己基丙烯酸酯的混合物形成;并且其中该组合物制剂含有约65-75摩尔%的第一种聚合物,和约25-35重量%的第二种聚合物。
61.一种用于将纤维材料粘合成整体网的粘合剂组合物,所述粘合剂组合物含有权利要求54的离子灵敏组合物制剂。
62.一种制造离子灵敏组合物制剂的方法,其包括使丙烯酸三元共聚物和非交联聚(乙烯-乙酸乙烯酯)混合,其中该组合物制剂在含有至少约0.3重量%盐的中性盐溶液中不溶,所述盐含有一种或多种单价离子;其中该组合物可分散于含有小于约10ppm的一种或多种多价离子的水中,并且其中所述丙烯酸三元共聚物由以下三种单体形成:丙烯酸、丙烯酸丁酯以及2-乙基己基丙烯酸酯。
63.权利要求62的方法,其中所述丙烯酸三元共聚物由含有约35-少于80摩尔%的丙烯酸;多于0-约65摩尔%的丙烯酸丁酯;以及多于0-约45摩尔%的2-乙基己基丙烯酸酯的混合物形成。
64.权利要求62的方法,其中丙烯酸三元共聚物由含有约50-少于67摩尔%的丙烯酸;约15-约28摩尔%的丙烯酸丁酯;以及约7-15摩尔%的2-乙基己基丙烯酸酯的混合物形成。
65.权利要求62的方法,其中所述丙烯酸三元共聚物含有约57-少于66摩尔%的丙烯酸;约15-约28摩尔%的丙烯酸丁酯;以及约7-13摩尔%的2-乙基己基丙烯酸酯的混合物形成。
66.权利要求62的方法,其中该组合物制剂含有约65-75重量%的所述丙烯酸三元共聚物。
67.权利要求62的方法,其中该组合物制剂含有约25-35重量%的非交联聚(乙烯-乙酸乙烯酯)。
68.权利要求62的方法,其中该组合物制剂含有约1-45重量%的非交联聚(乙烯-乙酸乙烯酯)。
69.权利要求62的方法,其中所述丙烯酸三元共聚物由含有约57-少于66摩尔%的丙烯酸;约15-28摩尔%的丙烯酸丁酯;以及约7-13摩尔%的2-乙基己基丙烯酸酯的混合物形成;并且其中该组合物制剂含有约65-75摩尔%的所述丙烯酸三元共聚物,和约25-35重量%的非交联聚(乙烯-乙酸乙烯酯)。
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