DE112004000559B4

DE112004000559B4 - Wasserdurchlässiges Mittel und Faser, auf die das wasserdurchlässige Mittel aufgetragen worden ist

Info

Publication number: DE112004000559B4
Application number: DE112004000559.0T
Authority: DE
Inventors: Hidetoshi Kitaguchi; Yoshiharu Fujimoto; Haruhiko Komeda; Setsuo Kita; Yoshishige Nakamura
Original assignee: Matsumoto Yushi Seiyaku Co Ltd
Current assignee: Matsumoto Yushi Seiyaku Co Ltd
Priority date: 2003-04-01
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2024-03-31
Also published as: KR20050113182A; DE112004000559T5; JP4134165B2; US20060182965A1; JPWO2004090221A1; KR100958605B1; TW200424395A; CN1771364A; CN100355978C; WO2004090221A1

Abstract

Wasserdurchlässiges Mittel für eine Faser, umfassend ein quaternäres Ammoniumsalz (A), das durch die folgende Formel (I) dargestellt wird: (R1, R2, R3)N+ – R4·X– (I)worin R1 eine aliphatische C8- bis C24-Kohlenwasserstoffgruppe ist; R2 eine aliphatische C8- bis C18-Kohlenwasserstoffgruppe ist, wenn R1 eine aliphatische C8- bis C18-Kohlenwasserstoffgruppe ist, und R2 ein Wasserstoffatom, eine aliphatische C1- bis C3-Kohlenwasserstoffgruppe oder eine C1- bis C3-Hydroxyalkylgruppe ist, wenn R1 eine aliphatische C19- bis C24-Kohlenwasserstoffgruppe ist; R3 und R4 jeweils unabhängig für ein Wasserstoffatom, eine aliphatische C1- bis C3-Kohlenwasserstoffgruppe oder eine C1- bis C3-Hydroxyalkylgruppe stehen; und X ein ionischer Rest ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Halogenionen, Nitration, Acetation, Methylsulfation, Ethylsulfation und Dimethylphosphation; und ein Phosphatsalz (B), das durch die folgende Formel (II) dargestellt wird:worin R5 eine aliphatische C6- bis C20-Kohlenwasserstoffgruppe ist; R6 eine Ethylen- und/oder Propylengruppe ist; m eine ganze Zahl von 0 bis 15 ist; Y ein ionischer Rest ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoffion, Natriumion, Kaliumion, Ammoniumion, Diethanolammoniumion und Triethanolammoniumion; und n eine ganze Zahl von 1 bis 2 ist; wobei eines 20 bis 80 Gew.-% ausmacht und das andere 80 bis 20 Gew.-% des Gesamtgewichts des quaternären Ammoniumsalzes (A) und des Phosphatsalzes (B) ausmacht.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Behandlungszusammensetzung, die für Faserprodukte geeignet ist und insbesondere für Fasern, die zu einem Vlies verarbeitet worden sind, das als Deckfolie von Wegwerfwindeln und Damenbinden verwendet werden soll. Präziser bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein wasserdurchlässiges Mittel zur Verbesserung des Flüssigkeits-absorbierenden Verhaltens und der permanenten Wasserdurchlässigkeit der Deckfolie und zur Verringerung des Rücknässens, was den Rückfluss des Harn- oder des Menstruationsflusses durch die Deckfolie zur Befeuchtung der Haut des Trägers bedeutet, nachdem sie durch die Deckfolie in der Windel oder Binde absorbiert worden sind.
Technischer Hintergrund
Absorbierende Partikel, wie Wegwerfwindeln und Damenbinden, haben üblicherweise einen Aufbau, der eine Deckfolie, die hergestellt worden ist, um verschiedenen Vliesen aus stark hydrophober Polyolefinfaser, Triacetatfaser oder Polyesterfaser Hydrophilie zu verleihen; eine Trägerfolie, die hydrophobe Eigenschaften besitzt; und ein Material umfasst, das einen Faserbrei oder ein absorbierendes Polymer umfasst, der zwischen die Folien eingebracht wird. Wenn ein Harn- oder Menstruationsfluss durch die Deckfolie in das absorbierende Material absorbiert wird, muss die Deckfolie flüssigkeitsdurchlässig genug sein, um nicht nass zu werden. Mit anderen Worten müssen diese Flüssigkeiten vollständig in das absorbierende Material unter der Deckfolie in einer möglichst kurzen Zeit absorbiert werden. Zusätzlich dazu darf die absorbierte Flüssigkeit in dem absorbierenden Material nicht zurück auf die Oberfläche der Deckfolie fließen. Mit anderen Worten muss das Rücknässen der absorbierten Flüssigkeit verringert werden. Darüber hinaus ist es erforderlich, dass die Deckfolie keine gegenüber wiederholter Absorption von Harn beständige Wasserpermeabilität besitzt, mit anderen Worten eine permanente Wasserpermeabilität besitzt, weil eine schnelle Abnahme der Wasserdurchlässigkeit der Deckfolie, die durch das Auswaschen eines wasserdurchlässigen Mittels von der Deckfolie durch einmalige oder zweimalige Harnabsorption verursacht wird, die Häufigkeit des Wechselns der Windeln erhöht, und dass sie auch eine permanente Wasserdurchlässigkeit besitzt, die sich mit der Zeit nicht verschlechtert. Um eine Vliesherstellung zu ermöglichen, sollte sich ein in dem Herstellungsverfahren von Spinnvliesen angewendetes wasserdurchlässiges Mittel gleichmäßig auf dem Vlies verteilen, ausreichend in das Vlies eindringen und zur Kontrolle der beim Aufwickeln der Vliesfolie erzeugten statischen Aufladung Antistatik erzielen. Weiterhin ist es erforderlich, dass ein in einem Verfahren, in dem eine Faser kardiert und zu einem Vlies verarbeitet wird, verwendetes wasserdurchlässiges Mittel eine hohe Kardierleistung erzielt, mit anderen Worten, dass es eine statische Aufladung auf der Faser und beim Aufwickeln der Faser auf dem Kardierzylinder verhindert, und eine Verarbeitung zu einer einheitlichen Bahn ermöglicht.
Für den Tragekomfort einer Windel muss die Deckfolie der Windel eine überlegene anfängliche Wasserdurchlässigkeit bei geringem Rücknässen und eine überlegene permanente Wasserdurchlässigkeit besitzen. Im Stand der Technik sind mehrere Dokumente zur Verbesserung dieser Eigenschaften durch Verwendung von Behandlungszusammensetzungen vorgeschlagen worden. Die japanische Patentveröffentlichung Sho 63-14081 offenbart ein Verfahren, in dem eine Faser mit linearem Kalium-C₁₂-C₂₂-alkylphosphat behandelt wird. Die offengelegte japanische Patentschrift Sho 60-215870 offenbart eine Behandlungszusammensetzung, die durch Vermischen eines C₁₀-C₃₀-Alkylphosphatsalzes mit einem C₁₀-C₃₀-Betain, -Sulfatsalz oder -Sulfonatsalz formuliert worden ist. Die offengelegte japanische Patentschrift Hei 4-82961 offenbart ein Verfahren, in dem ein Alkylphosphatsalz mit einem Polyether-modifizierten Silikon vermischt wird. Die offengelegte japanische Patentschrift 2000-170076 offenbart ein Verfahren, in dem ein Alkylphosphatsalz mit zwei verschiedenen Betainen vermischt wird. Die offengelegte japanische Patentanmeldung Sho 63-49158 offenbart ein Verfahren, das ein Gemisch aus Sorbitanmonooleat und Polyoxyethylen-Sorbitanmonooleat, das sich von den voranstehend genannten Behandlungszusammensetzungen unterscheidet, einsetzt. Die offengelegte japanische Patentschrift Hei 3-82871 offenbart ein Verfahren, das ein alkoxyliertes Ricinolein und ein hydriertes Produkt davon einsetzt. Die offengelegte japanische Patentschrift Hei 10-53955 offenbart ein Verfahren, das eine Kombination einer Polyetherverbindung und eines Polyether-modifizierten Silikons verwendet. Des Weiteren offenbart die offengelegte japanische Patentschrift Hei 9-56748 ein Verfahren zur Verringerung des Rücknässens durch Modifizieren des Aufbaus von Faserprodukten, mit anderen Worten von Wegwerfwindeln und Damenbinden. Die offengelegte japanische Patentschrift 2001-123366 offenbart ein Verfahren zur Verringerung des Rücknässens durch Modifizieren des Aufbaus der Deckfolie von Faserprodukten.
Die Wasserdurchlässigkeit, insbesondere die permanente Wasserdurchlässigkeit, die der Faser durch diese voranstehend vorgeschlagenen herkömmlichen Verfahren verliehen worden ist, reicht deutlich nicht dafür aus, die wachsenden Anforderungen in den letzten Jahren zu erfüllen. Zusätzlich dazu können diese herkömmlichen Verfahren kein ausreichendes Leistungsverhalten der Faser für eine hohe Kardiergeschwindigkeit, die mit dem neuesten Anstieg der Herstellungsgeschwindigkeit von Vliesen zunimmt, bieten.
Die DE 100 45 345 A1 beschreibt eine hydrophile Faser, einen Vliesstoff und Produkte aus diesem Vliesstoff. Die in dieser Druckschrift beschriebene hydrophile Faser, die ein thermoplastisches Harz umfasst, ist dadurch gekennzeichnet, dass 0,1 bis 1,5 Gew.-% einer Faser-Appretur an der Faser haften und die Faser-Appretur 50 bis 80 Gew.-% einer Polyoxyethylenalkylether-Komponente, 10 bis 40 Gew.-% eines speziellen quaternären Ammoniumphosphatsalzes und 3 bis 20 Gew.-% eines Polyorganosiloxans enthält.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines wasserdurchlässigen Mittels, das eine verbesserte Wasserdurchlässigkeit und eine bemerkenswert verbesserte permanente Wasserdurchlässigkeit gegenüber denjenigen erzielt, die durch herkömmliche Verfahren erzielt worden sind, das Rücknässen und die zeitabhängige Änderung der permanenten Wasserdurchlässigkeit verringert und bei Fasern anwendbar ist, die beim Hochgeschwindigkeitskardieren verarbeitet werden.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Faser, der mit dem erfindungsgemäßen wasserdurchlässigen Mittel Wasserdurchlässigkeit verliehen wird.
Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung in deutlicher Weise veranschaulicht.
Erfindungsgemäß werden die voranstehend genannten Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung durch ein wasserdurchlässiges Mittel erzielt, das Folgendes umfasst: (A) ein quaternäres Ammoniumsalz, das durch die folgende Formel (I) dargestellt wird: (R¹, R², R³)N⁺ – R⁴·X^– (I) worin R¹ eine aliphatische C₈- bis C₂₄-Kohlenwasserstoffgruppe ist, R² eine aliphatische C₈- bis C₁₈-Kohlenwasserstoffgruppe in dem Fall, dass R¹ eine aliphatische C₈- bis C₁₈-Kohlenwasserstoffgruppe ist, ist und R² ein Wasserstoffatom, eine aliphatische C₁- bis C₃-Kohlenwasserstoffgruppe oder eine C₁- bis C₃-Hydroxyalkylgruppe in dem Fall, dass R¹ eine aliphatische C₁₉- bis C₂₄-Kohlenwasserstoffgruppe ist, ist; R³ und R⁴ jeweils unabhängig für ein Wasserstoffatom, eine aliphatische C₁- bis C₃-Kohlenwasserstoffgruppe oder eine C₁- bis C₃-Hydroxyalkylgruppe stehen; und X ein ionischer Rest ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Halogenionen, Nitration, Acetation, Methylsulfation, Ethylsulfation und Dimethylphosphation; und (B) ein Phosphatsalz, das durch die folgende Formel (II) dargestellt wird:
worin R⁵ eine aliphatische C₆- bis C₂₀-Kohlenwasserstoffgruppe ist; R⁶ eine Ethylen- und/oder Propylengruppe ist; m eine ganze Zahl von 0 bis 15 ist; Y ein ionischer Rest ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoffion, Natriumion, Kaliumion, Ammoniumion, Diethanolammoniumion und Triethanolammoniumion; und n eine ganze Zahl von 1 bis 2 ist; die jeweils 20 bis 80 Gew.-% bzw. 80 bis 20 Gew.-% des Gesamtgewichts (A) eines quaternären Ammoniumsalzes und (B) eines Phosphatsalzes ausmachen.
Zum Zweiten werden die oben angeführten Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung erfindungsgemäß durch Bereitstellung einer wasserdurchlässigen Faser erzielt, die eine Faser und ein wasserdurchlässiges Mittel der vorliegenden Erfindung umfasst, das auf der Faser bei einem Auftragsniveau von 0,1 bis 2,0 Gew.-% des Gewichts der Faser aufgenommen worden ist.
Beste Art und Weise der Durchführung
Das in der vorliegenden Erfindung eingesetzte quaternäre Ammoniumsalz (die Komponente A) wird durch die voranstehend beschriebene Formel (I) dargestellt.
In der Formel (I) ist R¹ eine aliphatische C₈- bis C₂₄-Kohlenwasserstoffgruppe; ist R² eine aliphatische C₈- bis C₁₈-Kohlenwasserstoffgruppe in dem Fall, in dem R¹ eine aliphatische C₈- bis C₁₈-Kohlenwasserstoffgruppe ist, und ist R² ein Wasserstoffatom, eine aliphatische C₁- bis C₃-Kohlenwasserstoffgruppe oder eine C₁- bis C₃-Hydroxyalkylgruppe in dem Fall, in dem R¹ eine aliphatische C₁₉- bis C₂₄-Kohlenwasserstoffgruppe ist; stehen R³ und R⁴ unabhängig für ein Wasserstoffatom, eine aliphatische C₁- bis C₃-Kohlenwasserstoffgruppe oder eine C₁- bis C₃-Hydroxyalkylgruppe; und ist X ein ionischer Rest, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Halogenionen, Nitration, Acetation, Methylsulfation, Ethylsulfation und Dimethylphosphation.
Eines der oder eine Kombination von zwei oder mehr der durch die Formel (I) dargestellten quaternären Ammoniumsalze können eingesetzt werden.
In der obigen Formel (I) ist jeder der Reste R¹ und R² unabhängig und vorzugsweise eine aliphatische C₈- bis C₁₈-Kohlenwasserstoffgruppe. R¹ oder R² mit einer Kohlenstoffatomzahl gleich oder kleiner als 7 ist nicht bevorzugt, weil eine derartige aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe die zeitabhängige Verschlechterung der permanenten Wasserdurchlässigkeit beschleunigt, die Verarbeitbarkeit der Faser beim Kardieren verschlechtert, die Hydrophilie der Faser zur Erniedrigung der permanenten Wasserdurchlässigkeit übermäßig erhöht und das Rücknässen erhöht. R¹ oder R² mit einer Kohlenstoffatomzahl gleich oder größer als 25 ist nicht bevorzugt, weil eine derartige aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe dazu neigt, die anfängliche Wasserdurchlässigkeit zu erniedrigen.
Jeder der Reste R³ und R⁴ ist vorzugsweise eine aliphatische C₁- bis C₃-Kohlenwasserstoffgruppe. R³ oder R⁴ mit einer Kohlenstoffatomzahl gleich oder größer als 4 ist nicht bevorzugt, weil eine derartige aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe dazu neigt, die anfängliche und permanente Wasserdurchlässigkeit des resultierenden wasserdurchlässigen Mittels zu erniedrigen.
Die Beispiele der bevorzugten Komponente (A) sind Dioctyldimethylammoniumchlorid, Didecyldimethylammoniumchlorid, Dilauryldimethylammoniumchlorid, Distearyldimethylammoniumchlorid, Dikokosalkyldimethylammoniumchlorid, Di(hydriertes talgalkyl)dimethylammoniumchlorid, Behenyltrimethylammoniumchlorid, Dilauryldimethylammoniummethylsulfat und Dilaurylmethylethylammoniumethylsulfat.
Es sind einige Komponenten offenbart worden, die dem speziellen quaternären Ammoniumsalz (A) ähneln, das für das wasserdurchlässige Mittel der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, wie z. B. ein quaternäres Ammoniumphosphat, das einer in Anspruch 1 der offengelegten japanischen Patentschrift Sho 61-289182 beschriebenen antistatischen Komponente zugegeben wird, und Sojadimethylethylammoniumethylsulfat, das einem Finish zur Faserverarbeitung beim Endlosspinnen, das in den Beispielen 1 bis 6 in der Beschreibung der US-PS 4816336 beschrieben worden ist, zugesetzt wird. Das Erstere enthält eine C₈- bis C₁₈-Kohlenwasserstoffgruppe, die an ein Stickstoffatom des quaternären Ammoniums gebunden ist, und das Letztere enthält eine C₁₆- bis C₁₈-Kohlenwasserstoffgruppe, die an ein Stickstoffatom des Ammoniums gebunden ist. Beide dieser Komponenten weisen eine übermäßige Hydrophilie auf, die der Faser keine permantene Hydrophilie verleihen kann, weil die Erstere eine C₈- bis C₁₈-Kohlenwasserstoffgruppe enthält, die an das Stickstoffatom eines quaternären Ammoniums gebunden ist, die letztere eine C₁₆- bis C₁₈-Kohlenwasserstoffgruppe enthält, die an das Stickstoffatom eines Ammoniums gebunden ist, und beide dieser Komponenten nur eine Kohlenwasserstoffgruppe in einem Molekül enthalten.
Der Anteil der Komponente (A) beträgt 20 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 25 bis 75 Gew.-% des Gesamtgewichts der Komponenten (A) und (B). Ein Anteil kleiner als 20 Gew.-% führt zu einer schlechten permanenten Wasserdurchlässigkeit, die sich in starkem Maße mit der Zeit verschlechtert. Ein Anteil von über 80 Gew.-% führt zu einer schlechten Faserverarbeitbarkeit beim Kardieren und einem erhöhten Rückpässen.
Das Phosphatsalz (die Komponente B), das in der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, wird durch die oben beschriebene Formel (II) dargestellt. In der Formel (II) ist R⁵ eine aliphatische C₆- bis C₂₀-Kohlenwasserstoffgruppe; ist R⁶ eine Ethylen- und/oder Propylengruppe; ist m eine ganze Zahl von 0 bis 15; ist Y ein ionischer Rest, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoffion, Natriumion, Kaliumion, Ammoniumion, Diethanolammoniumion und Triethanolammoniumion; und ist n eine ganze Zahl von 1 bis 2.
Eine aus den oder eine Kombination von zwei oder mehr durch die Formel (II) dargestellten Phosphatsalzen können eingesetzt werden.
In der voranstehend angeführten Formel (II) ist R⁵ vorzugsweise eine aliphatische C₈- bis C₁₈-Kohlenwasserstoffgruppe. R⁵ mit einer Kohlenstoffzahl gleich oder kleiner als 5 ist nicht bevorzugt, weil eine derartige aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe zu einer schlechten Faserverarbeitbarkeit beim Kardieren, einer verringerten permanenten Wasserdurchlässigkeit der Faser aufgrund ihrer übermäßigen Hydrophilie und einem erhöhten Rücknässen führt. R⁵ mit einer Kohlenstoffatomzahl gleich oder größer 21 ist nicht bevorzugt, weil eine derartige aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe die anfängliche Wasserdurchlässigkeit verringert und dazu neigt, die permanente Wasserdurchlässigkeit zu erniedrigen.
Die Zahl m ist vorzugsweise eine ganze Zahl im Bereich von 0 bis 10 und ein Wert für m größer als oder gleich 16 ist nicht bevorzugt, weil dies zu erniedrigter anfänglicher Wasserdurchlässigkeit führt und die Verfestigung der Komponente (B) beschleunigt, was zu einer schwierigen Handhabung eines wasserdurchlässigen Mittels führt.
Die Beispiele der bevorzugten Komponente B sind Natriumhexylphosphat, Natriumoctylphosphat, Kaliumoctylphosphat, Kaliumdecylphosphat, Kaliumlaurylphosphat, Kaliummyristylphosphat, Kaliumcetylphosphat, Kaliumstearylphosphat, Kaliumbehenylphosphat, Natrium-POE(4)-decylphosphat, Natrium-POE(3)-laurylphosphat, Kalium-POE(2)-cetylphosphat, Kalium-POE(15)-cetylphosphat, Natrium-EO(6)/PO(2)-laurylphosphat, POE(3)-Diethanolaminlaurylphosphat und POE(3)-Triethanolaminlaurylphosphat.
Der Anteil der Komponente (B) beträgt 20 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 25 bis 75 Gew.-% des Gesamtgewichts der Komponenten (A) und (B). Ein Anteil kleiner als 20 Gew.-% führt zu einer schlechten Faserverarbeitbarkeit beim Kardieren und ein Anteil über 80 Gew.-% führt zu einer unzureichenden Aufnahme der Komponente (A) auf der Faser, was zu einer schlechten permanenten Wasserdurchlässigkeit führt.
Das Beimischen eines Polyoxyalkylen-modifizierten Silikons (die Komponente C), das durch die unten gezeigte Formel (III) dargestellt wird, zu den Komponenten (A) und (B) zu 5 bis 20 Gew.-% des Gesamtgewichts der Komponenten (A) und (B) verbessert die permanente Wasserdurchlässigkeit und die Faserverarbeitbarkeit beim Kardieren, die durch das erfindungsgemäße wasserdurchlässige Mittel erzielt werden:
In Formel (III) ist R⁷ eine Methylengruppe, Ethylengruppe, Propylengruppe, N-(Aminoethyl)methyliminogruppe oder N-(Aminopropyl)propyliminogruppe; ist Z eine Polyoxyalkylengruppe, die mindestens 20 Gew.-% Polyoxyethylen enthält; und sind p und q ganze Zahlen, die innerhalb eines Bereichs von Zahlen ausgewählt sind, die eine Komponente (C) erzeugen, die ein Molekulargewicht von 1000 bis 100000 besitzt und 20 bis 70 Gew.-% Silicium enthält.
Die Beispiele der als Z verwendbaren Polyoxyalkylengruppen sind Polyoxyethylengruppen, Polyoxypropylengruppen, Polyoxybutylengruppen und Copolymere dieser Monomere. Eine Polyoxyalkylengruppe, die weniger als 20 Gew.-% Polyoxyethylengruppen enthält, kann keine ausreichende anfängliche und permanente Wasserdurchlässigkeit erzielen.
Ganze Zahlen p und q, die zu weniger als 20 Gew.-% Silicium in einer Komponente (C) führen, sind wegen eines unzureichenden Kardierverhaltens und einer kaum verbesserten permanenten Wasserdurchlässigkeit der Faser, auf die das resultierende wasserdurchlässige Mittel aufgetragen worden ist, nicht bevorzugt. Auch sind ganze Zahlen p und q, die zu mehr als 70 Gew.-% Silicium in einer Komponente (C) führen, aufgrund der Instabilität und hohen Produktionskosten des resultierenden wasserdurchlässigen Mittels nicht bevorzugt. Ganze Zahlen p und q, die in einem Molekulargewicht einer Komponente (C) über den Bereich von 1000 bis 10000 hinausführen, sind wegen der kaum verbesserten anfänglichen und permanenten Wasserdurchlässigkeit der Faser, auf die das resultierende wasserdurchlässige Mittel aufgetragen worden ist, nicht bevorzugt.
Ein Beimischen der Komponente (C) zum erfindungsgemäßen wasserdurchlässigen Mittel verbessert die permanente Wasserdurchlässigkeit und die Faserverarbeitbarkeit beim Kardieren. Der bevorzugte Anteil der Komponente (C) in dem wasserdurchlässigen Mittel beträgt 5 bis 20 Gew.-%, wie es bereits oben angemerkt worden ist. Ein Anteil von weniger als 5 Gew.-% kann die permanente Wasserdurchlässigkeit und die Faserverarbeitbarkeit beim Kardieren nicht auf ein zufrieden stellendes Niveau verbessern und ein Anteil von mehr als 20 Gew.-% neigt dazu, ein instabiles wasserdurchlässiges Mittel herzustellen, und erhöht die Herstellungskosten, obwohl es zu einer verbesserten permanenten Wasserdurchlässigkeit beiträgt.
Das erfindungsgemäße wasserdurchlässige Mittel wird auf Synthesefasern, Naturfasern und Produkte davon; vorzugsweise auf hydrophobe Synthesefasern, beispielsweise Polyolefin, Polyester, Triacetat, Nylon und Vinylchlorid, sowie Produkte davon; sowie auf thermisch bindungsfähige Synthesefasern, wie fibrilliertes Polyolefin, oder diejenigen mit Hülle-Kern-Struktur, die Polyester und Polyethylen, Polyester und Polypropylen, Polypropylen und Polyethylen, Polypropylen mit niedrigem Schmelzpunkt und Polypropylen oder Polyester mit niedrigem Schmelzpunkt und Polyester umfassen, sowie Produkte davon aufgetragen. Bevorzugte Beispiele der voranstehend erwähnten Produkte sind Vliesprodukte, insbesondere solche, die als Deckfolie von Wegwerfwindeln und Damenbinden angewendet werden.
Das erfindungsgemäße wasserdurchlässige Mittel kann in einer im Faser-Herstellungsprozess beliebig gewählten Phase, z. B. dem Spinnen, dem Verstrecken und dem Kräuseln, mittels einer bekannten Auftragungsmethode auf die Faser, die zu einem Vlies verarbeitet wird, aufgetragen werden und es kann im Vlies-Herstellungsprozess, z. B. Spinnen, Wassernadeln und Schmelzblasen, mit einer gebräuchlichen Auftragsmethode aufgetragen werden.
Das erfindungsgemäße wasserdurchlässige Mittel kann auf eine Faser aus einer wässrigen Emulsion oder Verdünnung mit einem Lösungsmittel aufgetragen werden. Eine wässrige Emulsion mit einer Konzentration von 5 bis 30 Gew.-% des Mittels oder eine Verdünnung mit einer Konzentration von 5 bis 30 Gew.-% des Mittels, die mit einem Kohlenwasserstoff mit niedriger Viskosität verdünnt ist, kann mit einer bekannten Auftragsmethode, wie der Kiss-Roll-Auftragung, dem Sprühen und dem Eintauchen in ein Bad, auf die Faser aufgetragen werden.
Das erfindungsgemäße wasserdurchlässige Mittel wird auf die Faser üblicherweise in einer Menge von 0,1 bis 2,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,3 bis 0,7 Gew.-% des Fasergewichts aufgetragen. Eine Menge des Mittels auf der Faser von unter 0,1 Gew.-% führt zu einer unzureichenden anfänglichen und permanenten Wasserdurchlässigkeit, einer schlechten antistatischen Eigenschaft und einer schlechten Gleitfähigkeit. Eine Menge des Mittels auf der Faser über 2,0 Gew.-% erhöht die Schwierigkeiten des Faserwickelns beim Kardieren, was zu einem erheblichen Abfall der Faser-Herstellungseffizienz führt, und bewirkt, dass sich Faserprodukte, wie Vliese, nach dem Passieren von Wasser durch die Faserprodukte klebrig anfühlen.
Einige andere als die voranstehend beschriebenen Komponenten können dem erfindungsgemäßen wasserdurchlässigen Mittel zugesetzt werden, sofern sie den Gegenstand der vorliegenden Erfindung nicht verschlechtern. Komponenten, die dem wasserdurchlässigen Mittel zugesetzt werden können, sind Gleitmittel, wie emulgiertes Carnaubawachs, nichtionische grenzflächenaktive Mittel, andere anionische grenzflächenaktive Mittel als Phosphate, Schaumverhinderer und Antiseptika.
Das wasserdurchlässige Mittel der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Herstellung von Vliesen mit erheblich verbesserter anfänglicher und permanenter Durchlässigkeit für Harn- und Menstruationsfluss und einer verringerten zeitabhängigen Verschlechterung der permanenten Wasserdurchlässigkeit und des Rücknässens durch Auftragen des wasserdurchlässigen Mittels auf das Vlies oder auf die Faser, die zu dem Vlies verarbeitet wird. Zusätzlich dazu verbessert das wasserdurchlässige Mittel Fasertrennung und Faserverarbeitbarkeit beim Kardieren im Vlies-Herstellungsprozess erheblich, weil es die antistatische Eigenschaft und die Gleitfähigkeit der Faser verbessert.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird mit den nachfolgenden Beispielen erläutert, obwohl die vorliegende Erfindung nicht auf den Umfang dieser Beispiele eingeschränkt ist. Die getesteten Eigenschaften und Testverfahren für die Beispiele und Vergleichsbeispiele sind wie folgt. Die Formeln der Mittel und die Testergebnisse der Beispiele und Vergleichsbeispiele sind in Tabelle 1 und Tabelle 2 zusammengefasst. Die Anteile der Komponenten der Mittel sind in Gew.-% dargestellt.
Jedes der Mittel aus den Beispielen und Vergleichsbeispielen wurde auf eine Faser, die vor der Auftragung des Mittels mit heißem Wasser entölt worden ist, in einem derartigen Anteil aufgetragen, dass der aktive Gehalt des aufgetragenen Mittels 0,5 Gew.-% des Fasergewichts betrug, und die Faserproben, auf die die Mittel aufgetragen worden waren, wurden getrocknet. Daraufhin wurde jede der Faserproben durch Öffnen und Kardieren zur Verarbeitung in ein Gewebe mit einer Dichte von 30 g/m² verarbeitet. Bahnproben wurden dann auf 130°C in einem Durchluftkonvektionsofen zur Fixierung der Einzelfasern der Bahnproben erwärmt. Die resultierenden Vliesproben wurden mit den folgenden Testverfahren zur Prüfung ihrer Wasserdurchlässigkeit getestet.
Kardierleistung: Die Verarbeitbarkeit einer Faserprobe beim Kardieren wurde durch Beobachten hauptsächlich des Wickelns der Faserprobe auf einem Kardierzylinder bei 30°C und 70% rF beurteilt. Die antistatische Eigenschaft der Faserprobe wurde durch Bestimmung der statischen Aufladung der Probe bei 20°C und 45% rF beurteilt. Jede der Leistungen wurde wie folgt eingestuft.
Verarbeitbarkeit beim Kardieren: Vierzig Gramm einer Faserprobe wurden mit einer Kardiermaschine bei 30°C und 70% rF verarbeitet und der Zylinder der Kardiermaschine wurde nach dem Kardiervorgang zur Beurteilung und Einstufung der Verarbeitbarkeit der Faserprobe beim Kardieren wie folgt überprüft; 5 steht für kein Wickeln, 4 steht für Wickeln der Faser auf 1/10 der Zylinderoberfläche, 3 steht für Wickeln der Faser auf 1/5 der Zylinderoberfläche, 2 steht für Wickeln der Faser auf 1/3 der Zylinderoberfläche und 1 steht für Wickeln der Faser auf der gesamten Zylinderoberfläche. Die Einstufungen 5 und 4 sind annehmbar und die Einstufung 5 ist die beste.
Antistatische Eigenschaft: Vierzig Gramm einer Faserprobe wurden bei 20°C und 45% rF mit einer Kardiermaschine zu einer Bahn verarbeitet und die statische Aufladung auf der Bahn wurde bestimmt und wie folgt eingestuft: 5 steht für eine statische Aufladung unter 100 V, 4 steht für eine statische Aufladung im Bereich von 0,1 bis 1,0 kV, 3 steht für eine statische Aufladung im Bereich von 1,0 bis 1,5 kV, 2 steht für eine statische Aufladung im Bereich von 1,5 bis 2,0 kV und 1 steht für eine statische Aufladung über 2,0 kV. Die Einstufungen 5 und 4 sind annehmbar und die Einstufung 5 ist die beste.
Rücknässen durch das Vlies: Eine in ein Quadrat mit einer Kantenlänge von 10 cm geschnittene Vliesprobe wurde auf eine im Handel erhältliche Wegwerfwindel gelegt. Ein Rohr mit einem Innendurchmesser von 70 mm wurde aufrecht auf die Vliesprobe gestellt und 100 ml physiologische Salzlösung wurden in das Rohr gegossen, damit sie in der Windel durch die Vliesprobe absorbiert wird. Nachdem die gesamte Lösung in die Windel absorbiert worden war, wurde das Rohr entfernt und 20 Lagen Filterpapier (Toyo Roshi, Nr. 5), die vorher gewogen worden waren, wurden auf die Fläche der Absorption auf der Windel aufgestapelt. Dann wurde ein 5 kg-Gewicht auf das aufgestapelte Filterpapier gestellt. Nach 5 Minuten wurden die 20 Lagen des Filterpapiers gewogen und das erhöhte Gewicht wurde als Gewicht (g) der Rücknässlösung bestimmt. Eine Rücknässmenge gleich oder kleiner als 1,5 g ist annehmbar und ein bevorzugtes Niveau ist 1,0 g oder weniger.
Anfängliche Wasserdurchlässigkeit des Vlieses: Eine Lage einer Vliesprobe mit einer Dichte von 30 g/m² wurde auf Filterpapier (Toyo Roshi, Nr. 5) gelegt. Ein Tropfen (etwa 0,05 ml) künstlichen Harns wurde aus der Öffnung einer Bürette, die 10 mm oberhalb der Vliesprobe befestigt worden war, auf die Vliesprobe getropft und die zum Verschwinden des Tropfens von der Vliesoberfläche erforderliche Zeit wurde überprüft. Derselbe Arbeitsablauf wurde zwanzigmal an verschiedenen Stellen der Vliesoberfläche durchgeführt und die Anzahl an innerhalb von 5 Sekunden verschwundenen Tropfen wurde gezählt. Die Anzahl der gezählten Tropfen gleich oder über 18 steht dafür, dass die Vliesprobe eine ausreichende anfängliche Wasserdurchlässigkeit besitzt.
Permanente Wasserdurchlässigkeit des Vlieses: Die voranstehend beschriebene quadratische Vliesprobe mit einer Kantenlänge von 10 cm wurde auf eine im Handel erhältliche Windel gelegt. Ein Rohr mit einem Innendurchmesser von 70 mm wurde aufrecht auf die Vliesprobe gestellt und 50 ml künstlicher Harn wurden in das Rohr gegossen, um durch die Vliesprobe in die Windel absorbiert zu werden. Nach 3 Minuten wurde die Vliesprobe zwischen 10 Lagen Filterpapier (Toyo Roshi, Nr. 5) gelegt. Ein quadratisches Brett mit einer Kantenlänge von 10 cm wurde auf das Filterpapier gelegt und ein 3,7 kg-Gewicht wurde 3 Minuten lang auf das Brett gestellt, um die Vliesprobe zu entfeuchten. Daraufhin wurde die Vliesprobe 5 Minuten lang bei Raumtemperatur getrocknet. Die Fläche der Vliesprobe, durch die der künstliche Harn passierte, wurde in dem Testverfahren der anfänglichen Wasserdurchlässigkeit des Vlieses durch Zählen der Anzahl an Tropfen, die innerhalb von 5 Sekunden verschwanden, nachdem sie auf zwanzig verschiedene Stellen auf der Fläche aufgebracht worden waren, verschwunden waren. Die Anzahl der gezählten Tropfen gleich oder über 18 steht dafür, dass die Vliesprobe eine ausreichende Wasserdurchlässigkeit aufweist. Die gleiche Fläche der Vliesprobe wurde in der gleichen Art und Weise wiederholt getestet und eine Vliesprobe, bei der mehr Tropfen künstlichen Harns innerhalb von 5 Sekunden durch das wiederholte Testen verschwinden, wird so bewertet, dass sie eine verbesserte permanente Wasserdurchlässigkeit besitzt.
Wasserdurchlässigkeit nach Lagerung: Die voranstehend beschriebene quadratische Vliesprobe mit einer Kantenlänge von 10 cm wurde in einem Inkubator 30 Tage lang bei 40°C und 70% rF gelagert. Nach 30 Tagen wurde die Vliesprobe aus dem Inkubator genommen und die anfängliche Wasserdurchlässigkeit und die permanente Wasserdurchlässigkeit der Vliesprobe wurden getestet. Eine Vliesprobe, die einen kleineren Unterschied in der anfänglichen Wasserdurchlässigkeit und der permanenten Wasserdurchlässigkeit vor und nach der Lagerung in dem Inkubator zeigt, wird so beurteilt, dass sie eine permanente Wasserdurchlässigkeit mit geringerem Maß an zeitabhängiger Änderung besitzt. Ein geringeres Maß an zeitabhängiger Änderung ist bevorzugt.
Die in Tabelle 1 und Tabelle 2 beschriebenen Komponenten sind die Folgenden:
A1 ist Dilauryldimethylammoniumchlorid, A2 Distearyldimethylammoniumchlorid, A3 Behenyltrimethylammoniumchlorid, A4 Lauryltrimethylammoniumchlorid, A5 Trilaurylmethylammoniumchlorid und A6 Sojadimethylethylammoniumethylsulfat. B1 ist POE(3)-Lauryletherdiethanolammoniumphosphat, B2 ist POE(3)-Decyletherdiethanolammoniumphosphat, B3 ist Kalium-POE(2)-cetyletherphosphat, B4 ist Kaliumbutylphosphat, B5 ist Kaliumbehenylphosphat und B6 ist POE(20)-Lauryletherdiethanolammoniumphosphat. C1 ist Polyoxyethylen-modifiziertes Silikon mit einem Molekulargewicht von 10.000, das 65 Gew.-% Silicium enthält.
Die Mittel aus den Beispielen 1 bis 8, die gemäß den in der vorliegenden Erfindung spezifizierten Komponenten und Anteilen formuliert wurden, zeigten ein zufrieden stellendes Ergebnis, wobei eine ausreichende permanente Wasserdurchlässigkeit, eine geringe Menge an Rücknässen und ein niedriger Grad an zeitabhängiger Änderung der Wasserdurchlässigkeit erzielt wurden. Im Gegensatz dazu konnten die Mittel aus den Vergleichsbeispielen 3 bis 9, die mit Komponenten und Anteilen außerhalb der Beschreibung der vorliegenden Erfindung formuliert wurden, alle die geforderten Leistungen nicht erzielen. Das Ergebnis zeigt den Synergismus der in angemessenen Anteilen formulierten Komponenten. Eines oder mehrere aus anfänglicher Wasserdurchlässigkeit, permanenter Wasserdurchlässigkeit, Rücknässen, Wasserdurchlässigkeit nach der Lagerung, Faserverarbeitbarkeit beim Kardieren und Stabilitäts- und Handhabungsverhalten eines Mittels, die durch jedes Mittel aus den Vergleichsbeispielen erzielt worden waren, waren schlechter als solche, die durch jedes Mittel aus den Beispielen erzielt worden waren.
Wie voranstehend beschrieben, verleiht das erfindungsgemäße wasserdurchlässige Mittel, das auf hydrophobe Fasern, wie Polypropylen, oder Vliese davon durch Sprühen oder andere Verfahren aufgetragen wird, eine anfängliche und permanente Wasserdurchlässigkeit und verringert die zeitabhängige Änderung der Wasserdurchlässigkeit sowie das Rücknässen von Harn- und Menstruationsfluss.

Claims

Wasserdurchlässiges Mittel für eine Faser, umfassend ein quaternäres Ammoniumsalz (A), das durch die folgende Formel (I) dargestellt wird: (R¹, R², R³)N⁺ – R⁴·X^– (I) worin R¹ eine aliphatische C₈- bis C₂₄-Kohlenwasserstoffgruppe ist; R² eine aliphatische C₈- bis C₁₈-Kohlenwasserstoffgruppe ist, wenn R¹ eine aliphatische C₈- bis C₁₈-Kohlenwasserstoffgruppe ist, und R² ein Wasserstoffatom, eine aliphatische C₁- bis C₃-Kohlenwasserstoffgruppe oder eine C₁- bis C₃-Hydroxyalkylgruppe ist, wenn R¹ eine aliphatische C₁₉- bis C₂₄-Kohlenwasserstoffgruppe ist; R³ und R⁴ jeweils unabhängig für ein Wasserstoffatom, eine aliphatische C₁- bis C₃-Kohlenwasserstoffgruppe oder eine C₁- bis C₃-Hydroxyalkylgruppe stehen; und X ein ionischer Rest ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Halogenionen, Nitration, Acetation, Methylsulfation, Ethylsulfation und Dimethylphosphation; und ein Phosphatsalz (B), das durch die folgende Formel (II) dargestellt wird:
worin R⁵ eine aliphatische C₆- bis C₂₀-Kohlenwasserstoffgruppe ist; R⁶ eine Ethylen- und/oder Propylengruppe ist; m eine ganze Zahl von 0 bis 15 ist; Y ein ionischer Rest ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoffion, Natriumion, Kaliumion, Ammoniumion, Diethanolammoniumion und Triethanolammoniumion; und n eine ganze Zahl von 1 bis 2 ist; wobei eines 20 bis 80 Gew.-% ausmacht und das andere 80 bis 20 Gew.-% des Gesamtgewichts des quaternären Ammoniumsalzes (A) und des Phosphatsalzes (B) ausmacht.
Wasserdurchlässiges Mittel für eine Faser nach Anspruch 1, wobei jeder der Reste R¹ und R² der Formel (I) unabhängig eine aliphatische C₈- bis C₁₈-Kohlenwasserstoffgruppe ist und jeder der Reste R³ und R⁴ der Formel (I) unabhängig eine aliphatische C₁- bis C₃-Kohlenwasserstoffgruppe ist.
Wasserdurchlässiges Mittel für eine Faser nach Anspruch 1 oder 2, wobei R⁵ der Formel (II) eine aliphatische C₈- bis C₁₈-Kohlenwasserstoffgruppe und R⁶ der Formel (II) eine Ethylengruppe ist.
Wasserdurchlässiges Mittel für eine Faser nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend 5 bis 20 Gew.-% eines Polyoxyalkylen-modifizierten Silikons, das durch die Formel (III) dargestellt wird:
worin R⁷ eine Methylengruppe, Ethylengruppe, Propylengruppe, N-(Aminoethyl)methyliminogruppe oder N-(Aminopropyl)propyliminogruppe ist; Z eine Polyoxyalkylengruppe ist, die mindestens 20 Gew.-% Polyoxyethylengruppierungen enthält; und p und q ganze Zahlen sind, die ein Molekulargewicht von 1000 bis 100000 und einen Siliciumgehalt von 20 bis 70 Gew.-% ergeben.
Wasserdurchlässige Faser, umfassend eine Faser und das wasserdurchlässige Mittel nach den Ansprüchen 1 bis 4, das zu 0,1 bis 2,0 Gew.-% auf die Faser aufgetragen worden ist.
Wasserdurchlässige Faser nach Anspruch 5, wobei die Faser als Vlies ausgestaltet ist.
Wasserdurchlässige Faser nach Anspruch 5, wobei die Faser eine hydrophobe Synthesefaser oder eine Verbundfaser ist.
Wasserdurchlässige Faser nach Anspruch 7, wobei die hydrophobe Synthesefaser eine Polyolefinfaser ist.