CN1771364A - 透水性赋予剂以及附着有该赋予剂的纤维 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及以特定的比例含有1种或以上特定的季铵盐和1种或以上特定的磷酸酯盐的透水性赋予剂，以及以0.1－2.0重量％将其附着于纤维或纤维制品的纤维用透水性纤维或纤维制品。本发明还提供通过处理剂可实现目前依靠结构手段才实现的使纸尿布或生理用品等的液体返渗性的降低，并且可提高透水耐久性，可降低透水耐久性随时间的劣化，并且可适应非织造布制造工序的高速化的透水性赋予剂及附着有该赋予剂的纤维和纤维制品。

Description

透水性赋予剂以及附着有该赋予剂的纤维
技术领域
本发明涉及适合在纤维制品、特别是纸尿布、合成纸巾等的面片中使用的非织造布用纤维的处理剂。更具体地说，本发明涉及纤维用透水性赋予剂，该纤维用透水性赋予剂可以使液体返渗性降低，同时改善面片对液体的吸收特性或透水耐久性，其中所述液体返渗性是指通过面片被吸收的尿液或体液等再次由面片返渗，附着于穿着使用者身体的特性。
背景技术
通常，以纸尿布或合成纸巾为代表的生理用品等吸收性物品的结构是：在面片和具有疏水性的底片之间配置有棉类浆粕或高分子吸收体等构成的材料，其中所述面片是对疏水性强的聚烯烃系纤维、三乙酸酯系纤维或聚酯系纤维为主要材料的各种非织造布赋予亲水性的。尿液或体液等液体通过面片被吸收到吸收体中，此时，为了使面片不产生发粘感，需要其透水性良好，即液体由面片上被完全吸收到内部的吸收体中的时间极短，并且还需要被吸收到吸收体中的液体不会再次返渗到面片上，即要求液体返渗性低。并且，仅1次至2次的液体吸收就会导致面片上的处理剂流失，透水性急剧降低，这增加了更换尿布的次数，这是不受欢迎的，因此不仅要求面片具有耐受反复液体吸收的透水性、即要求透水耐久性，还要求长期保持透水耐久性、即要求透水耐久性随时间劣化小。从非织造布的制造方面来看，为了可以顺利地制造，在制造纺粘型非织造布时，要求与非织造布的均匀附着性或渗透性、以及片材卷绕时的抗静电性；另外在通过梳理工序制造非织造布时，要求纤维抗静电，或者不卷绕锡林、可形成均匀的网，即要求良好的梳理通过性。
为了使尿布配戴舒适，初期透水性良好，且液体返渗性低、透水耐久性也良好，以上的要求是很重要的，人们提出了通过处理剂改善这些特性的技术。日本特公昭63-14081号公报中公开了用碳原子数为12-22的直链烷基磷酸酯钾盐处理纤维的方法。日本特开昭60-215870号公报中公开了在碳原子数为10-30的烷基磷酸酯盐中混合碳原子数为10-30的甜菜碱化合物或硫酸酯盐、或者磺酸酯盐的处理剂。日本特开平4-82961号公报中公开了烷基磷酸酯盐与聚醚改性硅氧烷并用的方法。日本特开2000-170076号公报中公开了烷基磷酸酯盐与2种甜菜碱化合物并用的方法。另外，作为与上述不同类型的处理剂，日本特开昭63-49158号公报中公开了采用脱水山梨醇单油酸酯与聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯的混合物的方法。日本特开平3-82871号公报中公开了使用烷氧基化甘油三蓖麻油酸酯或其氢化物的方法。日本特开平10-53955号公报中公开了聚醚化合物和聚醚改性硅氧烷并用的方法。关于液体返渗性的降低，日本特开平9-56748号公报中公开了通过改变纤维制品、所谓纸尿布或生理用品等的结构来降低液体返渗性的方法。日本特开2001-123366号公报中公开了通过改善纤维制品面片的结构来降低液体返渗性的方法。
但是，近年来，伴随着人们要求水平的提高，由以往提出的如上所述的方法得到的透水性、特别是透水耐久性明显存在性能不足的问题。另外，随着近年来生产速度的提高，在生产方面也不能充分适应非织造布生产工序的梳理工序高速化要求。
发明内容
本发明的目的在于提供透水性赋予剂，与以往的方法相比，该透水性赋予剂透水性、特别是透水耐久性进一步提高，液体返渗性得到改善，并且透水耐久性随时间劣化情况少，可适应梳理高速化。
本发明的另一目的在于提供通过本发明的透水性赋予剂赋予透水性的纤维。
本发明的其它目的和优点如以下说明。
根据本发明，本发明的上述目的和优点可通过具有以下特征的透水性赋予剂来实现：含有(A)下式(I)所示的季铵盐和(B)下式(II)所示的磷酸酯盐，以这些季铵盐(A)和磷酸酯盐(B)的合计为基准，它们分别含有20-80重量％和80-20％重量％，
(A)下式(I)所示的季铵盐：
       (R1，R2，R3)N+-R4·X-         …(I)
式中，R1是碳原子数为8-24的脂族烃基，当R1为碳原子数8-18的脂族烃基时，R2为碳原子数8-18的脂族烃基，当R1为碳原子数19-24的脂族烃基时，R2为氢原子、碳原子数1-3的脂族烃基或碳原子数1-3的羟基烷基；R3和R4各自独立地为氢原子、碳原子数1-3的脂族烃基或碳原子数1-3的羟基烷基；X为选自卤素离子、硝酸离子、乙酸离子、甲基硫酸离子、乙基硫酸离子和二甲基磷酸离子的离子性残基；
(B)下式(II)所示的磷酸酯盐：
Figure A20048000940400061
式中，R5为碳原子数6-20的脂族烃基，R6为亚乙基和/或亚丙基，m为0-15的整数，Y为选自氢离子、钠离子、钾离子、铵离子、二乙醇铵离子、三乙醇铵离子的离子性残基，n为1-2的整数。
根据本发明，本发明的上述第二个目的和优点是提供透水性纤维，其特征在于：含有纤维和相对于纤维赋予0.1-2.0重量％的本发明的透水性赋予剂。
实施发明的最佳方式
本发明中使用的季铵盐(A成分)由上式(I)表示。
式(I)中，R1为碳原子数8-24的脂族烃基，当R1为碳原子数8-18的脂族烃基时，R2为碳原子数8-18的脂族烃基，当R1为碳原子数19-24的脂族烃基时，R2为氢原子、碳原子数1-3的脂族烃基或碳原子数1-3的羟基烷基；R3和R4各自独立地为氢原子、碳原子数1-3的脂族烃基或碳原子数1-3的羟基烷基；X为选自卤素离子、硝酸离子、乙酸离子、甲基硫酸离子、乙基硫酸离子和二甲基磷酸离子的离子性残基。
式(I)所示季铵盐可以单独或2种或以上组合使用。
上式(I)中，R1和R2各自独立地优选碳原子数8-18的脂族烃基。R1或R2的碳原子数为7或以下时，透水耐久性随时间劣化增大，梳理通过性变差，同时亲水性过于强，透水耐久性低，液体返渗性容易增加，因而不优选，R1、R2的任何一方的碳原子数为25或以上时，初期透水性容易降低，因而不优选。
优选R3和R4为碳原子数1-3的脂族烃基。R3和R4的任何一方的碳原子数为4或以上时，初期透水性和透水耐久性容易降低，不优选。
(A)成分的优选的例子有：二辛基二甲基氯化铵、二癸基二甲基氯化铵、二月桂基二甲基氯化铵、二硬脂基二甲基氯化铵、二椰油烷基二甲基氯化铵、二氢化牛油烷基二甲基氯化铵、山嵛基三甲基氯化铵、二月桂基二甲基硫酸甲酯铵、二月桂基甲基乙基硫酸乙酯铵等。
与本发明的透水性赋予剂中使用的特定的季铵盐(A)类似的成分有日本特开昭61-289182号公报中权利要求1中混合在抗静电成分中的磷酸季铵盐，以及美国专利第4816336号说明书实施例1-6中公开的混合在气流纺纱(OES)用处理剂中的ソヤ二甲基乙基硫酸乙酯铵盐，但前者中与季铵的N原子键合的烃基的碳原子数为8-18，后者中与铵的N原子键合的烃基的碳原子数为16-18，且它们都只具有一个所述烃基，亲水性过强，无法产生具有耐久性的亲水性。
(A)成分的混合比例相对于(A)成分和(B)成分的合计为20-80重量％，优选为25-75重量％。低于20重量％，则透水耐久性低，透水耐久性随时间的劣化增大。超过80重量％，则梳理通过性低，液体返渗性增加，因而不优选。
本发明中使用的磷酸酯盐(B成分)如上式(II)表示。
式(II)中，R5为碳原子数6-20的脂族烃基，R6为亚乙基和/或亚丙基，m为0-15的整数，Y为选自氢离子、钠离子、钾离子、铵离子、二乙醇铵离子、三乙醇铵离子的离子性残基，n为1-2的整数。
式(II)所示的磷酸酯盐可以单独或者2种以上结合使用。
上述式(II)中，R5优选为碳原子数8-18的脂族烃基。R5的碳原子数为5或以下，则梳理通过性容易变差，同时亲水性过强，透水耐久性容易降低，液体返渗性有增加倾向；如果R5的碳原子数为21或以上，则初期透水性低，透水耐久性也容易降低，因而不优选。
m优选为0-10的整数。m为16或以上，则初期透水性降低，B成分的固体性容易变强，结果使得透水性赋予剂的操作性变得困难，不优选。
B成分的优选的例子有：己基磷酸酯钠盐、辛基磷酸酯钠盐、辛基磷酸酯钾盐、癸基磷酸酯钾盐、月桂基磷酸酯钾盐、肉豆蔻基磷酸酯钾盐、鲸蜡基磷酸酯钾盐、硬脂基磷酸酯钾盐、山嵛基磷酸酯钾盐、加成4摩尔聚氧乙烯的癸基磷酸酯钠盐、加成3摩尔聚氧乙烯的月桂基磷酸酯钠盐、加成2摩尔聚氧乙烯的鲸蜡基磷酸酯钾盐、加成15摩尔聚氧乙烯的鲸蜡基磷酸酯钾盐、加成2摩尔聚氧丙烯并加成6摩尔聚氧乙烯的月桂基磷酸酯钠盐、加成3摩尔聚氧乙烯的月桂基磷酸酯二乙醇胺盐、加成3摩尔聚氧乙烯的月桂基磷酸酯三乙醇胺盐等。
(B)成分的混合比率相对于(A)成分和(B)成分的合计为20-80重量％，优选25-75重量％。低于20重量％，则梳理通过性低，超过80重量％，则不能赋予必要量的A成分，结果透水耐久性低，不优选。
在本发明(A)成分和(B)成分中进一步结合使用相对于(A)成分和(B)成分的合计为5-20重量％的下述式(III)所示的聚氧化烯改性硅氧烷(C成分)，这样可以进一步提高透水耐久性和梳理通过性。
式(III)中，R7为亚甲基、亚乙基、亚丙基、N-(氨基乙基)甲基酰亚胺基或N-(氨基丙基)丙基酰亚胺基，Z为含有20重量％或以上聚氧乙烯部分的聚氧化烯基，p和q为使Si含有率20-70重量％、分子量在1,000-100,000范围内而选择的整数。
Z的聚氧化烯基例如有聚氧乙烯基、聚氧丙烯基、聚氧丁烯基，以及这些等构成单体共聚得到的。聚氧乙烯基低于20重量％，则难以获得足够的初期透水性和透水耐久性，不优选。
p和q当Si含有率低于20重量％，则难以获得足够的梳理通过性和透水耐久性提高的效果，而超过70重量％，则透水性赋予剂的稳定性变差，成本增高，因而不优选。另外，脱离分子量1,000-100,000的范围，则难以获得初期透水性和透水耐久性提高的效果，不优选。
通过结合使用本发明(C)成分，可以显著提高透水耐久性和梳理通过性。如上所述，在透水性赋予剂中的混合比率优选5-20重量％。混合比率低于5重量％，则透水耐久性和梳理通过性提高的效果不充分；而超过20重量％，则透水耐久性良好，但透水性赋予剂的稳定性容易变差，成本也增高，因而不优选。
本发明的透水性赋予剂可以施用于合成纤维、天然纤维或其纤维制品。可优选应用于例如聚烯烃、聚酯、三乙酸酯、尼龙、氯乙烯等疏水性合成纤维或含有这些疏水性纤维的纤维制品，包含原纤化聚烯烃、皮芯结构的聚酯-聚乙烯、聚酯-聚丙烯、聚丙烯-聚乙烯、低熔点聚丙烯-聚丙烯、低熔点聚酯-聚酯等组合的复合纤维的热熔性合成纤维及其纤维制品。上述纤维制品优选为非织造布制品，特别是用于纸尿布、合成纸巾等的面片的非织造布制品。
本发明的透水性赋予剂可以在非织造布用纤维的制造工序，即纺丝、拉伸和卷曲工序的任何情况，通过其本身公知的方法施用，还可以在纺粘、射流喷网、以及熔喷等非织造布制造工序中，以通常的方法施用。
本发明的透水性赋予剂可以以乳液形式或者直接施用给纤维。采用乳液时，用水稀释为5-30重量％浓度，直接上油时，用低粘度烃化合物稀释至5-30重量％浓度，可通过辊子接触、喷嘴喷雾、浸渍等公知的方法施用。
本发明的透水性赋予剂对通常的纤维附着0.1-2.0重量％，更优选0.3-0.7重量％。附着量低于0.1重量％，则初期透水性、透水耐久性、抗静电性和润滑性不足，附着量超过2.0重量％，则梳理处理纤维时，卷缠增多，产率大幅降低，透水后，非织造布等纤维制品的发粘感增强，不优选。
除上述成分外，在无损本发明的目的的范围内，本发明的透水性赋予剂中可以添加其它成分。可添加的成分举出有：巴西棕榈蜡乳化物等润滑剂、非离子活性剂、磷酸酯以外的离子活性剂、消泡剂以及防腐剂。
通过将本发明的透水性赋予剂赋予给非织造布用纤维或非织造布，可得到尿液或体液的初期透过性、透过耐久性显著提高，透水耐久性随时间的劣化、液体返渗性降低的非织造布，在非织造布的制造工序中，抗静电性或润滑性得到改善，因此开纤性良好，可近一步提高梳理通过性。
实施例
以下通过实施例说明本发明，但本发明不受此限定。各实施例、比较例中的评价项目和评价方法如下所述。各实施例和比较例中的处理剂的具体内容和评价结果分别汇总于表1和表2表示。处理剂的具体内容中，混合比例都以重量％表示。
将实施例、比较例的处理剂以净处理剂为0.5重量％的方式赋予温水脱脂棉，然后干燥。接着使其通过开清棉、梳理各工序，制作目付为30g/m2的网。将该网在通气式热风循环干燥机中、在130℃进行热处理，进行网的固定。将这样制作的非织造布用于以下的透水性试验。
梳理特性：在30℃×70％RH的条件下，以锡林缠绕状况为主要因素，判定梳理通过性；在20℃×45％RH的条件下，以产生静电的静电压判定抗静电性。各级别如下所述设定。
梳理通过性：用梳理试验机，在30℃×70％RH的条件下，将40g短纤维样品进行梳理，然后观察锡林，以以下基准进行评价。5...无缠绕、4...锡林面的1/10有缠绕、3...锡林面的1/5有缠绕、2...锡林面的1/3有缠绕、1...整个面有缠绕。4或以上为允许范围，5最优。
抗静电性：用梳理试验机，在20℃×45％RH的条件下，将40g短纤维样品制成网，测定网上产生的静电的静电压，以以下基准进行评价。5...低于100V、4...0.1-1.0kV、3...1.0-1.5kV、2...1.5-2.0kV、1...比2.0kV大。4或以上为允许范围，5最优。
非织造布的液体返渗性：在市售的纸尿布上放置非织造布(10cm×10cm)，再在其上放置内径为70mm的圆筒，将100ml生理盐水注入圆筒内，通过非织造布吸收入纸尿布。生理盐水完全被纸尿布吸收后，除去圆筒，其上叠放20张预先称量过的滤纸(东洋滤纸、No.5)，对其施加5kg的载荷，放置5分钟后，测定滤纸的重量，求出重量增加量，以此作为液体返渗量(g)。1.5g或以下为允许范围，但优选为1.0g或以下。
非织造布的初期透水性：将目付为30g/m2的非织造布叠置于滤纸(东洋滤纸、No.5)之上，由设置于距非织造布表面10mm高的滴定管滴下1滴(约0.05ml)人工尿液，测定水滴由非织造布表面至消失的时间。在非织造布表面的20处位置进行该测定，标出低于5秒的个数。该个数为18个或以上，则初期透水性良好。
非织造布的透水耐久性：将上述非织造布(10cm×10cm)叠置于市售的纸尿布上，在其上放置内径为70mm的圆筒，将50ml人工尿液注入圆筒内，通过非织造布吸收入纸尿布。注入后放置3分钟，然后将非织造布夹在10张滤纸(东洋滤纸、No.5)之间，在其上放置板(10cm×10cm)和3.7kg重量的载荷，放置3分钟，脱水，然后进一步风干5分钟，按照非织造布的初期透水性实验方法，对风干后的非织造布样品上通过人工尿液的部位，测定20处人工尿液的消失时间，标出低于5秒的个数。该个数为18个或以上，则透水性良好。对用于试验的非织造布重复进行同样的操作。该重复实验中，即使重复多次，人工尿液的消失个数仍多的可以说透水耐久性良好。
随时间变化后的透水性：将上述非织造布(10cm×10cm)在40℃×70％RH的环境试验器中放置30天。30天后，将非织造布(10cm×10cm)由环境试验器中取出，进行上述非织造布的初期透水性和透水耐久性试验。装入环境试验器前后的初期透水性和透水耐久性差别越小，则透水耐久性随时间变化也越小。该随时间变化越小越好。
实施例1-8和比较例1-2
                                                                    表1
  测试No.   比较例1   实施例1   实施例2   比较例2   实施例3   实施例4   实施例5   实施例6   实施例7   实施例8
  混合比率(重量％)  成分A1A2A3B1B2B3C1   4060   4060   4060   4060   7030   405010 4060 4060   4060   4060
  O.P.U.(％)   0.1   0.5   1.0   2.2   0.5   0.5   0.5   0.5   0.5   0.5
  梳理特性  梳理通过性抗静电性   52   55   55   25   55   55   55   55   55   55
  非织造布的透水性  初期透水性   14   20   20   --   20   20   20   19   20   19
 透水耐久性第1次第2次第3次第4次第5次 1030 202018126 2020201710 -- 202020168 202020158 202019147 202020159 202017105 20201695
 液体返渗性(g)   0.5   0.9   1.2   --   1.0   1.0   0.8   0.7   1.0   0.7
  随时间变化后的透水性  初期透水性   12   20   20   --   20   20   19   18   20   18
 透水耐久性第1次第2次第3次第4次第5次 720 20181373 202018105 -- 20201594 202016105 20191695 202018117 20171162 20171052
比较例3-10
                                                      表2
  测试No.   比较例3   比较例4   比较例5   比较例6   比较例7   比较例8   比较例9   比较例10
  混合比率(重量％)  成分A1A4A5A6B1B4B5B6   1585   8515 4060 4060   4060   4060   4060 4060
  O.P.U.(％)   0.5   0.5   0.5   0.5   0.5   0.5   0.5   0.5
  梳理特性  梳理通过性抗静电性   55   35   35   55   35   54   55   45
  非织造布的透水性  初期透水性   19   20   20   14   20   12   15   20
 透水耐久性第1次第2次第3次第4次第5次 2016730 2020201712 201250 171040 201130 12620 20201040 191140
 液体返渗性(g)   0.9   2.0   1.7   0.7   2.0   0.7   0.9   1.6
  随时间变化后的透水性  初期透水性   18   20   20   10   20   10   14   17
 透水耐久性第1次第2次第3次第4次第5次 171050 202018106 16820 1560 1680 1050 2018830 1670
表1和表2中记载的各成分如下所述。
A1：二月桂基二甲基氯化铵盐、A2：二硬脂基二甲基氯化铵盐、A3：山嵛基三甲基氯化铵盐、A4：月桂基三甲基氯化铵盐、A5：三月桂基甲基氯化铵盐、A6：ソヤ二甲基乙基硫酸乙酯铵盐。
B1：聚氧乙烯(3摩尔)月桂基醚磷酸酯二乙醇铵盐、B2：聚氧乙烯(3摩尔)癸基醚磷酸酯二乙醇铵盐、B3：聚氧乙烯(2摩尔)鲸蜡基醚磷酸酯钾盐、B4：丁基磷酸酯钾盐、B5：山嵛基磷酸酯钾盐、B6：聚氧乙烯(20摩尔)月桂基醚磷酸酯二乙醇铵盐。
C1：硅氧烷含有率为65重量％、分子量10,000的聚氧乙烯改性硅氧烷。
与本发明所示的组成及其比率范围相适应的实施例1-8，其透水耐久性良好，液体返渗性少，并且透水性随时间劣化也低，显示良好的结果。另一方面，在这些成分组成范围之外的比较例1-9则无法满足所有必须特性。各成分适当组合，可以良好地体现协同效果。各比较例与各实施例相比，初期透水性、透水耐久性、液体返渗性、随时间变化后的透水性、梳理通过性或混合产品的稳定性·操作性的结果均差。
如上所述，通过喷雾等方法将本发明的透水性赋予剂赋予聚丙烯纤维等疏水性纤维或非织造布，则会使纤维具有初期透水性以及透水耐久性，并且降低透水性随时间的劣化，同时可减少尿液或体液的液体返渗性。

Claims (9)

1.纤维用透水性赋予剂，该透水性赋予剂含有(A)下式(I)所示的季铵盐和(B)下式(II)所示的磷酸酯盐，以这些季铵盐(A)和磷酸酯盐(B)的合计为基准，它们分别含有20-80重量％和80-20％重量％，
(A)下式(I)所示的季铵盐：
          (R1，R2，R3)N+-R4·X-      …(I)
式中，R1是碳原子数为8-24的脂族烃基，当R1为碳原子数8-18的脂族烃基时，R2为碳原子数8-18的脂族烃基，当R1为碳原子数19-24的脂族烃基时，R2为氢原子、碳原子数1-3的脂族烃基或碳原子数1-3的羟基烷基；R3和R4各自独立地为氢原子、碳原子数1-3的脂族烃基或碳原子数1-3的羟基烷基；X为选自卤素离子、硝酸离子、乙酸离子、甲基硫酸离子、乙基硫酸离子和二甲基磷酸离子的离子性残基；
(B)下式(II)所示的磷酸酯盐：
Figure A2004800094040002C1
式中，R5为碳原子数6-20的脂族烃基，R6为亚乙基和/或亚丙基，m为0-15的整数，Y为选自氢离子、钠离子、钾离子、铵离子、二乙醇铵离子、三乙醇铵离子的离子性残基，n为1-2的整数。
2.权利要求1的纤维用透水性赋予剂，其中在上式(I)中，R1和R2各自独立地为碳原子数8-18的脂族烃基；R3和R4各自独立地为碳原子数1-3的脂族烃基。
3.权利要求1或2的纤维用透水性赋予剂，其中在上述式(II)中，R5为碳原子数8-18的脂族烃基，R6为亚乙基。
4.权利要求1的纤维用透水性赋予剂，该透水性赋予剂进一步含有5-20重量％的下式(III)所示的聚氧化烯改性硅氧烷：
Figure A2004800094040002C2
其中R7为亚甲基、亚乙基、亚丙基、N-(氨基乙基)甲基酰亚胺基或N-(氨基丙基)丙基酰亚胺基，Z为含有20重量％或以上聚氧乙烯部分的聚氧化烯基，p和q为使Si含有率在20-70重量％、分子量在1000-100000范围内而选择的整数。
5.权利要求1的纤维用透水性赋予剂，该透水性赋予剂用于非织造布。
6.权利要求1的纤维用透水性赋予剂，该纤维用透水性赋予剂用于疏水性合成纤维或其复合纤维。
7.权利要求6的纤维用透水性赋予剂，其中疏水性合成纤维为聚烯烃合成纤维。
8.透水性纤维，其特征在于：该透水性纤维含有纤维和以0.1-2.0重量％施予给纤维的权利要求1的纤维用透水性赋予剂。
9.透水性纤维，其特征在于该透水性纤维含有纤维和以0.1-2.0重量％施予给纤维的权利要求4的纤维用透水性赋予剂。
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