JP2022535775A - 修飾されたセルロース系繊維 - Google Patents
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Abstract
Description
以下の定義は、本発明の特許請求の範囲及び明細書の解釈に使用するために提示される。「含む(comprising)」、「含む(comprises)」、「含む(including)」、「含むがこれらに限定されない(including but not limited to)」、「含有する(contains)」、「含有する(containing)」などの用語は、特許請求される発明に関連して限定的又は排他的であると見なされるべきではない。「A」及び「an」は、要素又は構成要素に先行するときに指示列挙と見なされない。「発明」、「本発明(present invention)」又は「本発明(instant invention)」という用語は、限定的な用語ではなく、特許請求の範囲及び明細書に記載及び論じられたすべての態様を伝え、組み込むために使用される。量の修飾語として使用される「約」という用語は、テキスタイル科学及び工学の分野の当業者に知られているように、測定及び取り扱い手順において生じることが知られており、理解されているような変形を指す。技術用語及び参考文献の追加の定義を以下に示す。
本開示の一態様は、限定されないが、ミョウバン、酢酸アルミニウム及びPDDAなどのカチオン性化合物での処理を介するセルロース又はタンパク質繊維(及び布地などのそれらの繊維から形成された製品)の表面修飾に関する。上記のように、靭皮繊維を含む未処理の天然又は合成セルロース又はタンパク質繊維は、QACと負に反応し、QAC殺菌効果の少なくとも一部を中和する。しかしながら、そのような処理(例えば、カチオン性化合物を含有する溶液を用いて)は、そのように処理された繊維の表面活性又は反応性の変化を課す。本発明者らは、セルロース系繊維又はタンパク質繊維をQACで二次的に首尾よく処理する能力など、他の処理との改善された相溶性を含む、そのような処理に関連する特定の有利な特徴及び性能機能を実現した。例えば、特定の実施形態では、処理された繊維及びそれらの繊維から生成された製品は、QACの消毒機能が実質的に影響を受けないか、さらには改善されることを可能にする。
本明細書に記載の処理及び/又は方法のいずれかでの使用に好適な繊維のタイプは、天然若しくは合成セルロース、天然若しくは合成タンパク質繊維、又はそれらの組み合わせであり得る。好適な天然又は合成セルロース系繊維の例には、ビスコース、アセテート、レーヨン、リヨセル、綿及び麻、亜麻、ラミー、ジュート、竹、イラクサ、ケナフ及びスパニッシュブルームなどの靭皮繊維が含まれるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、天然又は合成セルロース系繊維は、リグノセルロース系繊維、例えば、約0.0001重量%~約50重量%のリグニン濃度を有する繊維などであり得る。好適な天然又は合成タンパク質繊維の例としては、動物の毛、ウール、ファー、シルクなどが含まれるが、これらに限定されない。
一般に、以下の実施例は、本明細書に記載の様々な処理並びに/又は方法を使用して処理された様々なセルロース系繊維(例えば、麻及び亜麻繊維など)の試験を記載する。実施例及び図で言及される「QAC」及び「Quat」という用語は、交換可能であることを意味し、一般に、実施例で利用される第四級アンモニウム化合物を指す。
処理及び未処理の繊維(亜麻及び麻)のQAC保持を決定するために試験を実施した。まず、亜麻及び麻繊維を、5%wofの炭酸ナトリウム溶液を使用して、90℃で1時間、炭酸ナトリウムで前処理した。この前処理をすべての試験繊維に適用した。次いで、前処理した繊維の特定の試料を、20%wofの酢酸アルミニウム溶液を使用して、50℃で1時間、酢酸アルミニウムで処理した。次いで、過剰な溶液を除去し、繊維を冷たい水道水で1分間すすいだ。次いで、繊維を乾燥させた。処理された及び未処理の亜麻及び麻の両方の1グラムの繊維試料を10mlの2600ppmのQAC溶液(塩化ベンザルコニウム)に浸漬し、密封バイアル中のQAC溶液中に静置した。2週間後、繊維試料をQAC溶液から除去した。
酢酸アルミニウムで処理する前に、炭酸ナトリウムで麻及び亜麻繊維を前処理する効果を決定するために試験を実施した。繊維(亜麻及び麻)を炭酸ナトリウム(ソーダ灰)で前処理した後、酢酸アルミニウムで処理した。5%wofの炭酸ナトリウム溶液を使用して90℃で1時間前処理を実施した。過剰な溶液を除去し、繊維を冷たい水道水で10分間すすいだ。酢酸アルミニウム溶液による処理を、実施例1に記載したのと同じ手順で達成した。1000ppmのQAC濃度及び5分の接触時間を使用して、実施例1と同じ手順に従ってQAC相溶性を調査した。
未処理の繊維、処理された繊維及び市販の合成繊維におけるQAC保持に対するQAC濃度の効果を分析するために試験を実施した。亜麻繊維を実施例1に記載したのと同じ手順で処理した。500ppm、1000ppm及び2600ppmの異なるQAC濃度を使用して、5分の接触時間で、実施例1に記載したのと同じ手順に従ってQAC相溶性を調査した。
市販の合成繊維と比較して、処理された亜麻繊維について異なるQAC接触期間後のQAC保持を決定するために試験を実施した。亜麻繊維を実施例1に記載したのと同じ手順で処理した。QAC相溶性を、実施例1に記載したのと同じ手順に従って、1000ppmのQAC濃度で1、5、10、30、60、120及び180分間の溶液放置時間にわたって調査した。
酢酸アルミニウムで処理した亜麻繊維におけるQAC保持に対する酢酸アルミニウム濃度の効果を決定するために試験を実施した。亜麻繊維を、実施例1に記載したのと同じ手順で、異なる濃度の酢酸アルミニウム溶液(1、5、10、20及び40%wof)で処理した。1000ppmのQAC濃度及び5分間の接触時間について、実施例1に記載したのと同じ手順に従ってQAC相溶性を調査した。
処理された繊維及び未処理の繊維の両方に対する異なるQAC溶液の有効性を決定するために試験を実施した。実施例1に記載したのと同じ手順に従って、亜麻繊維を5%wofの酢酸アルミニウム溶液で処理した。3つの異なるQAC溶液:純粋な1000ppmのQAC溶液(塩化ベンザルコニウム)、1000ppmのQAC溶液中の3重量%のPDDA及び1000ppmのQAC溶液中の2重量%の硫酸アルミニウムカリウム(溶液の総重量に基づく重量パーセンテージ)における未処理及び処理された亜麻繊維の両方のQAC相溶性を調査した。5分の接触時間を使用して、実施例1に記載したのと同じ手順を使用してQAC相溶性を調査した。
亜麻繊維に対する異なる処理の有効性を決定するために試験を実施した。亜麻繊維を、実施例1に記載したのと同じ手順を使用して、硫酸アルミニウム、硫酸アルミニウムカリウム、酢酸アルミニウム及びPDDAを使用して処理した。1000ppmのQAC濃度及び5分間の接触時間について、実施例1に記載したのと同じ手順を使用してQAC相溶性を調査した。
85%のFlax及び15%のTENCEL(商標)リヨセル繊維の布地に対する異なる処理の有効性を決定するために試験を実施した。3重量%の溶液濃度を使用して、実施例1に記載したのと同じ手順を使用して、PDDA及びKemira Oyjから入手可能なLEVOGENカチオン性ポリマーを使用して布地を処理した。処理は、25℃で1時間行った。400ppmのQAC濃度及び5分間の接触時間について、実施例1に記載したのと同じ手順を使用してQAC相溶性を調査した。繊維浸漬後の各試験液中のQAC濃度は、Micro Essential Laboratory Inc.から入手可能なQuat試験片(Hydrion QT-10)を使用して測定した。
綿布地に対する異なる処理の有効性を決定するために試験を実施した。3重量%の溶液濃度を使用して、実施例1に記載したのと同じ手順を使用して、PDDA及びKemira Oyjから入手可能なLEVOGENカチオン性ポリマーを使用して布地を処理した。処理は、25℃で1時間行った。400ppmのQAC濃度及び5分間の接触時間について、実施例1に記載したのと同じ手順を使用してQAC相溶性を調査した。繊維浸漬後の各試験液中のQAC濃度は、Micro Essential Laboratory Inc.から入手可能なQuat試験片(Hydrion QT-10)を使用して測定した。
亜麻及び麻繊維試料に対する異なる処理の有効性を決定するために試験を実施した。3重量%の溶液濃度を使用して、実施例1に記載したのと同じ手順を使用して、Kemira Oyjから入手可能なLEVOGENカチオン性ポリマーを使用して、亜麻及び麻を処理した。処理は、25℃で1時間行った。400ppmのQAC濃度及び5分間の接触時間について、実施例1に記載したのと同じ手順を使用してQAC相溶性を調査した。繊維浸漬後の各試験液中のQAC濃度は、Micro Essential Laboratory Inc.から入手可能なQuat試験片(Hydrion QT-10)を使用して測定した。
Claims (51)
- 複数の繊維を含む繊維材料であって、前記繊維が天然若しくは合成セルロース系繊維又は天然若しくは合成タンパク質繊維であり、前記繊維が少なくとも1つのカチオン性化合物で処理されている、繊維材料。
- 前記カチオン性化合物が、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、遷移金属又は遷移後金属の塩及びイオン液体のリストから選択される、請求項1に記載の繊維材料。
- 前記カチオン性化合物が、アルミニウム、銅、亜鉛、マンガン又は鉄の塩である、請求項1に記載の繊維材料。
- 前記カチオン性化合物が、スルフェート、サルファイト、アセテート、カーボネート、塩化物、水酸化物、ホスフェート及びニトレートからなる群から選択される塩である、請求項1~3のいずれか一項に記載の繊維材料。
- 前記カチオン性化合物がアルミニウム塩である、請求項1~3のいずれか一項に記載の繊維材料。
- 前記アルミニウム塩が、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、硫酸アルミニウムカリウム及び酢酸アルミニウムからなる群から選択される、請求項5に記載の繊維材料。
- 前記カチオン性化合物が、イミダゾリウム、アンモニウム、ピロリジニウム、ピリジニウム及びホスホニウムからなる群から選択されるカチオンを含むイオン液体である、請求項1に記載の繊維材料。
- 前記カチオン性化合物が、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロリドを含む、請求項7に記載の繊維材料。
- 前記カチオン性化合物が、1つ以上の第四級アンモニウム基を含むポリマーである、請求項1に記載の繊維材料。
- 前記ポリマーが、ジシアンジアミド、ホルムアルデヒド、塩化アンモニウムポリマーである、請求項9に記載の繊維材料。
- 前記カチオン性化合物の乾燥アドオンが、前記乾燥繊維重量の最大約20%である、請求項1~3のいずれか一項に記載の繊維材料。
- 前記カチオン性化合物の前記乾燥アドオンが、前記乾燥繊維重量の最大約10%である、請求項11に記載の繊維材料。
- 前記繊維材料が、カルボキシメチルセルロースを実質的に含まない、請求項1~3のいずれか一項に記載の繊維材料。
- 前記繊維材料が、アルコール、塩基、第四級アンモニウム化合物及びポリマー又は樹脂のうちの1つ以上でさらに処理される、請求項1~3のいずれか一項に記載の繊維材料。
- 前記繊維材料が、第四級アンモニウム化合物及びカーボネート又はバイカーボネート塩基のうちの1つ以上でさらに処理される、請求項14に記載の繊維材料。
- 前記繊維材料が、カチオン性化合物で未処理の同じ繊維材料と比較して、第四級アンモニウム化合物との改善された相溶性を示す、請求項1~3のいずれか一項に記載の繊維材料。
- 前記繊維材料が、塩化ベンザルコニウム溶液の紫外線スペクトルによって決定されるように、1000ppmの濃度の塩化ベンザルコニウム溶液中に前記繊維材料を室温で5分間浸漬した後の塩化ベンザルコニウム溶液中の40%を超える第四級アンモニウム化合物の保持を特徴とする、請求項16に記載の繊維材料。
- 前記複数の繊維が、ビスコース、アセテート、レーヨン、リヨセル、綿、靭皮繊維及びそれらのブレンドからなる群から選択される天然又は合成セルロース系繊維を含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の繊維材料。
- 前記繊維材料が、少なくとも約5重量%の量の靭皮繊維を含む、請求項18に記載の繊維材料。
- 前記靭皮繊維が、ケナフ、イラクサ、スパニッシュブルーム、ジュート、竹、ラミー、麻、亜麻及びそれらのブレンドからなる群から選択される、請求項19に記載の繊維材料。
- 前記繊維材料が、織布地、ニット若しくは不織布地又は前記布地のうちの2つ以上の複合体から選択される、請求項1~3のいずれか一項に記載の繊維材料。
- 前記繊維材料が、マット、バット、ベール、タフト、ボウル、ボール及び束からなる群から選択されるバルク繊維形態であり、又はワイプ若しくはワイピングクロス、医療製品、健康及びウェルネス製品及び創傷ケア製品からなる群から選択される製品形態である、請求項1~3のいずれか一項に記載の繊維材料。
- 第四級アンモニウム化合物との改善された相溶性を繊維材料に付与するための方法であって、
(a)複数の繊維を含む繊維材料を提供することであって、前記繊維が、天然若しくは合成セルロース系繊維又は天然若しくは合成タンパク質繊維である、繊維材料を提供することと、
(b)任意に、前記繊維材料を塩基で前処理することと、
(c)前記繊維材料を少なくとも1つのカチオン性化合物で処理して、第四級アンモニウム化合物との改善された相溶性を付与することと、
(d)任意に、前記処理された繊維材料をポリマー又は樹脂でさらに処理することと、
を含む、方法。 - 処理(c)が、0.1%~最大約40%wofの濃度で前記カチオン性化合物を含む処理液で前記繊維材料を処理することを含む、請求項23に記載の方法。
- 処理(c)が、少なくとも20%wofの濃度で前記カチオン性化合物を含む処理液で前記繊維材料を処理することを含む、請求項24に記載の方法。
- 前記繊維材料を少なくとも1つのカチオン性化合物で処理することが、前記繊維材料を、前記少なくとも1つのカチオン性化合物を含有する水溶液、スラリー、固体又はイオン液体で処理することを含む、請求項23に記載の方法。
- 前記カチオン性化合物が、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩及び遷移金属又は遷移後金属の塩のリストから選択される、請求項23~26のいずれか一項に記載の方法。
- 前記カチオン性化合物が、アルミニウム、銅、亜鉛、マンガン又は鉄の塩である、請求項23~26のいずれか一項に記載の方法。
- 前記カチオン性化合物が、スルフェート、サルファイト、アセテート、カーボネート、塩化物、水酸化物、ホスフェート及びニトレートからなる群から選択される塩である、請求項23~26のいずれか一項に記載の方法。
- 前記カチオン性化合物がアルミニウム塩である、請求項23~26のいずれか一項に記載の方法。
- 前記アルミニウム塩が、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、硫酸アルミニウムカリウム及び酢酸アルミニウムからなる群から選択される、請求項30に記載の方法。
- 前記カチオン性化合物が、イミダゾリウム、アンモニウム、ピロリジニウム、ピリジニウム及びホスホニウムからなる群から選択されるカチオンを含むイオン液体である、請求項23~26のいずれか一項に記載の方法。
- 前記カチオン性化合物が、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロリドを含む、請求項32に記載の方法。
- 前記カチオン性化合物が、1つ以上の第四級アンモニウム基を含むポリマーである、請求項23~26のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ポリマーが、ジシアンジアミド、ホルムアルデヒド、塩化アンモニウムポリマーである、請求項34に記載の方法。
- 前記繊維材料が、カルボキシメチルセルロースを実質的に含まない、請求項23~26のいずれか一項に記載の方法。
- 前記前処理(b)が、前記繊維材料をカーボネート又はバイカーボネートの塩基で処理することを含む、請求項23~26のいずれか一項に記載の方法。
- 前記繊維材料が、前記カチオン性化合物で処理する前にアルコールでさらに処理される、請求項23~26のいずれか一項に記載の方法。
- 前記アルコールが、エタノール又はイソプロピルアルコールである、請求項38に記載の方法。
- 前記繊維材料が、少なくとも1つの第四級アンモニウム化合物でさらに処理される、請求項23~26のいずれか一項に記載の方法。
- 前記繊維材料が、前記少なくとも1つのカチオン性化合物及び前記少なくとも1つの第四級アンモニウム化合物で同時に処理される、請求項40に記載の方法。
- 前記カチオン性化合物で処理する前に、前記繊維材料を機械的又は化学的に処理して表面不純物を除去することをさらに含む、請求項23~26のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ポリマー又は樹脂が、液体中に分散している、請求項23~26のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ポリマー又は樹脂が、ポリヒドロキシアルカノエート、脂肪族ポリエステル又はコ-ポリエステル、芳香族ポリエステル又はコ-ポリエステル、ポリエステルアミド、ポリ乳酸、ポリビニルアルコール、ポリ-e-カプロラクトン、熱可塑性デンプン、修飾デンプン、タンパク質又はキトサンである、請求項23~26のいずれか一項に記載の方法。
- 前記繊維材料が不織布材料である、請求項23~26のいずれか一項に記載の方法。
- (a)ロール中に前記不織布材料を提供することと、
(b)前記カチオン性化合物が前記不織布材料と接触するように、前記カチオン性化合物を含む液体を含有するコーティングトレイを通して前記ロールから前記不織布材料を供給することと、
(c)前記不織布材料をカレンダ加工して過剰な液体を除去することと、
(d)前記不織布材料内の液体ホールドアップを減少させるために前記不織布材料を乾燥させて、処理された不織布材料を形成することと、
(e)任意に、前記処理された不織布材料をロール形態に巻き戻すことと、
を含む、請求項45に記載の方法。 - 前記カチオン性化合物が、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド又はジシアンジアミド、ホルムアルデヒド、アンモニウムクロリドポリマーである、請求項46に記載の方法。
- 前記液体中のカチオン性化合物の濃度が、前記液体の総重量に基づいて、約0.5%~約10重量%である、請求項46に記載の方法。
- 前記処理された不織布材料中のカチオン性化合物の前記乾燥アドオンが、前記乾燥繊維重量の最大約20%である、請求項46に記載の方法。
- 前記不織布材料及び前記処理された不織布材料が、カルボキシメチルセルロースを実質的に含まない、請求項46に記載の方法。
- 前記不織布材料が、少なくとも約5重量%の靭皮繊維を含む、請求項46に記載の方法。
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