JP3929079B2 - 繊維材料のイオン反応性バインダー - Google Patents

Description

本発明の背景
本発明は、水の溶解性が水の全イオン濃度、特に二価イオン濃度に依存する水分散可能材料に関連する。より詳細には、本発明は、水の二価イオンの濃度が50ppm未満であり、好ましくは一価イオンが約0.4重量パーセント未満の濃度であるとき、水が分散できるポリマーバインダー化合物に関する。ポリマー化合物は、約50ppm以上の二価イオンの濃度を有する水溶液に不溶であることが望ましい。本発明は、さらに繊維性基材と、これに分散されるイオン反応バインダー組成物からなり、水分散性個人ケア製品に利用できる水分散性不織繊維布を製造する方法に関する。
本発明の組成物と製品は、使い捨て吸収性物品、より詳細には予め湿分が与えられたワイプとしての有効な用途に関連して主に記載されているが、本発明はこれに限定されるものではないことに留意しなければならない。本発明の開示を見たとき、本分野の当業者であれば、繊維性布を水に流すことが望まれるような別の分野において、様々な用途を認識できる。
不織繊維布とウェブは、生理用ナプキン、おむつ、外科用ガウン、包帯、介護用パッド及び予め湿分が与えられたワイプのような使い捨て吸収性製品の成分として広く使用される。「不織繊維ウェブ」、「繊維ウェブ」、「不織布」、「布」及び「繊維性基材」という用語は、本明細書において互換性をもって使用されており、乾式堆積法および湿式堆積法に限らないが、これらを含む布及びウェブを製造する方法を、限定することなく含む。
このような布が効率的に機能するようにするためには、濡れているとき、すなわち湿分を含んでいるとき充分な引張強度を呈するとともに、構造的一体性を維持するようにしなければならない。このような不織布が、水に曝されると、引張強度の全てを実質的に失い、簡単に分散し始めるものであれば、使い捨ての問題は実質的に排除されることになる。製品は簡単に、そして便宜よく通常のトイレすなわち水洗便所で洗い流すことができるようになる。
繊維は、柔軟性と可塑性のような複数の特性を保持する。繊維は、一般的に湿式または乾式堆積の不規則な繊維により形成され、これらを結合して密着したウェブを形成する。特定の使用特性を不織布に与えようとする際に、従来の方法では布を水分散不能にする。例えば、不織布は、使用強度を与えるために流体不溶性の樹脂で結合されている。しかし、このような樹脂は、布を水に洗い流せないようにし、布を実質的に水不溶性にすることによって布を使い捨てできないものとする。
予め湿分が与えられたワイプに関し、特別な問題が発生する。皮膚清浄に使用され、濡れタオル、ウェットワイプあるいは女性用ワイプとして商業的に知られているワイプは、ポリマーバインダーで処理された紙または不織布から形成されている。バインダーは、ウェブが適切な液体媒体内に置かれた場合にも、引張強度を失わない程度の湿分強度をウェブに与える。しかし、ワイプが使用された後には、バインダーは、水環境に曝されたとき、すなわちトイレに廃棄されたときに簡単に脆い状態になって、ワイプがトイレとその配管を詰まらせることがないものでなければならない。
水分散性を与えようとする試みとして、様々なバインダーがワイプ製造に使用されてきた。例えば、ワイプは、酸不溶性、アルカリ溶融性ポリマーポリカルボキシル酸およびこれらの官能誘導体をバインダーとして含んでおり、これは、バインダーをウエブに加える前に、酸が水に加えられ、全酸性基を実質的に中和するのに十分なアルカリが添加されるようにしたものである。バインダー飽和ウェブは乾燥され、低いpHの媒体に浸されたときには構造的一体性を保持するが、ワイプが充分に高いpH液体媒体に浸されると破断する。
使用されてきた別のバインダーは、ホウ酸ナトリウムのようなゲルまたは不溶剤に組み合わされたポリビニールアルコールであった。ホウ酸ナトリウムは、ウェブが乾燥される前に少なくともポリマーバインダーの表面を架橋し、耐水性ウェブを与える。このような架橋は可逆性である。すなわち、ホウ酸ナトリウムの濃度が所定のレベル以下になると、架橋の程度が低下するので、バインダーは水溶性になる。
上述のバインダーに関する問題は、不織繊維布が廃棄される前に一体性がなくなることを防ぐために、ワイプが使用されるときに皮膚に刺激を与えるようなpHを有する溶液にワイプが維持されなければならないことである。限られた程度に水溶性である別のバインダーは、不飽和カルボキシル酸/不飽和カルボキシル酸エステルコポリマーからなる。水が本質的に二価イオンを含んでいない場合には、ウェブは水溶性であり、水分散性すなわち水環境において水により一体性を失わせることができる。しかし、水が中程度に硬質である場所においては、水がカルシウムイオンまたはマグネシウムイオンのような二価イオンを含むために、簡単に分散しない。水溶性ポリマーバインダーは、これらの二価イオンの存在によって実質的に不溶性になる。特定の理論に拘束されることを望むものではないが、二価イオンはバインダーを不可逆的に架橋し、水の中で分散しないものにすると考えられる。現在まで、水性環境に存在する二価イオンがポリマーバインダーの水溶性に悪影響をもたらすものとして認識されてこなかった。
上述のバインダーに伴う問題は、高速変換処理中に、繊維性布を濡らすためには、溶液に対する接触時間を比較的長くする必要があるということである。この時間は、数時間にも及ぶことがある。これは、湿分が与えられたワイプの使用に関しバインダーの商業的実用性を制限する。
上述のバインダーに関する別の問題は、ワイパーとして使用するのに充分な使用時強度を有していないことである。
従って、ワイプのような物品に使用でき、使用するのに安全性があり、中硬質水に通常見られる二価イオンの存在によってもほとんど悪影響を受けない水溶性バインダー組成物に関する必要性がある。
本発明の概要
簡潔に言えば、本発明は、不織繊維ウェブ、布、または基材に使用できる水溶性ポリマーバインダー組成物に関する。この水溶性ポリマーバインダー組成物は、非飽和カルボキシル酸または非飽和カルボキシル酸エステルターポリマー、二価イオン反応抑制剤および親水性で架橋可能なポリマーを含む。好ましい実施例においては、親水性架橋可能ポリマーが二価イオン反応抑制剤として機能し、これらと置換されることができる。水溶性ポリマーバインダー組成物は、約25重量パーセントから約85重量パーセントの不飽和カルボキシル酸/不飽和カルボキシル酸エステルターポリマー、約５重量パーセントから約35重量パーセントの二価イオン反応抑制剤、および約10から約60重量パーセントの親水性で架橋可能なポリマーからなる。本明細書において使用する用語「二価イオン抑制剤」又は「二価イオン反応抑制剤」は、ベースとなるターポリマー内の中和されたアクリル酸単位が二価イオンにより非可逆的に架橋されるのを抑制する物質を意味する。本発明の好ましい実施例においては、親水性の架橋可能ポリマーが実質的に二価イオン抑制剤として機能し、したがって、バインダー組成物は、約25重量パーセントから約85重量パーセントの非飽和カルボキシル酸/不飽和カルボシキル酸エステルターポリマーと、約15から約75重量パーセントの親水性で架橋可能なポリマーから構成される。
本発明のバインダー組成物は、約50ppm未満の二価イオン濃度および約0.4重量パーセント未満の一価イオン濃度を有する水性環境で水溶性である。
本発明の別の態様は、水分散性の不織繊維布である。不織繊維布は、繊維基材と、布の繊維材料を互いに結合するように該繊維基材内に分散された水溶性バインダーとを含む。不織繊維布は約50ppm未満の二価イオンと約0.4重量パーセント未満の一価イオン濃度とを有する水性環境で水分散性である。
本発明の別の態様は、水分散性不繊維布を製造する方法である。この方法は、相当量の繊維を結合するように繊維性基材を水溶性バインダー組成物の有効量と接触させる段階と、布を乾燥する段階を含む。
軟質水ないし中程度の硬質水には溶けるが、約50ppm以上の二価イオン濃度を有する水には不溶性である水溶性ポリマーを与えることが、本発明の１目的である。本明細書に使用する用語「中程度の硬質」は、約25ppmから約50ppmの二価イオン全濃度を有する水を意味する。二価イオンの非制限的な例は、カルシウムまたはマグネシウムイオンを含む。本明細書に使用する軟水という用語は、約25ppm未満の二価イオンの濃度を有し、非常に硬質の水は、約50ppm以上の二価イオンの濃度を有することを意味する。
約50ppm未満の二価イオン濃度を有する軟水ないし中程度に硬質の水において分散できる不織布を形成することが本発明の別の目的である。
軟水ないし中程度に硬質の水において簡単に分散できる予め湿分が与えられたワイプを形成することが本発明の別の目的である。
水分散可能であり、水洗トイレまたは配管を詰まらせない、標準的下水道すなわち腐敗システムに廃棄できるワイプを提供することが別の目的である。
最良の形態の記載
本発明に基づいて準備された不織布は、とりわけ、布に付与されるバインダーの量と、これが付与される手段とによって、良好な乾燥時引張強度を有する。不織布は摩耗に対し抵抗力があり、50ppm以上の二価イオンを含む水溶液において相当の引張強度を保持する。しかも、不織布は、軟水ないし中程度の硬質の水において分散可能である。この後者の特性のために、本発明の不織布は、使用後にトイレの水に流すことのできる、生理用ナプキン、おむつ及び乾燥ワイプおよび予め湿分が付与されたワイプのような使い捨て製品に適している。
本発明のバインダーは、水道水中でバインダー量が少なくなり、バインダーと繊維との間の結合強度が失われる、という好ましい特性のために、水に流したときワイプの破断を生じる。しかし、バインダーは、寿命期間中および使用中に不織繊維を互いに保持するように大きな接着強度を有する。本発明の１実施例によれば、水溶性バインダー組成物は、約25から約85重量パーセントの不飽和カルボシキル酸/不飽和カルボキシル酸エステル・ターポリマーと、約５から約35重量パーセントの二価イオン抑制剤、約10から約70重量パーセントの親水性架橋可能ポリマーとからなる。好ましくは、水溶性バインダー組成物は、約40から約75重量パーセントの不飽和カルボシキル酸/不飽和カルボキシル酸エステル・ターポリマーと、約５から約20重量パーセントの二価イオン抑制剤、約10から約50重量パーセントの親水性架橋可能ポリマーとからなる。
本発明の好ましい実施例においては、親水性架橋可能ポリマーが二価イオン抑制剤として実質的に機能し、別に二価イオン抑制剤を使用することを不要にする。親水性架橋ポリマーは、処理された布の親水性を促進するという利点をもたらす。したがって、水溶性バインダー組成物は、約25から約85重量パーセントの不飽和カルボシキル酸/不飽和カルボキシル酸エステル・ターポリマーと、約15から約75重量パーセントの親水性架橋可能ポリマーとからなる。望ましくは、水溶性バインダーは、約40から約75重量パーセントの不飽和カルボシキル酸/不飽和カルボキシル酸エステル・ターポリマーと、約25から約60重量パーセントの親水性架橋可能ポリマーとからなる。
本発明のバインダー組成物は、約500ppm未満の二価イオン濃度と、約0.4重量パーセント未満の一価イオン濃度とを有する水性環境において水溶性であるという利点をもたらす。
通常の不飽和カルボキシル酸を、ターポリマーのモノマー成分として使用することができるが、アクリル酸またはメタアクリル酸が好ましい。不飽和カルボキシル酸エステルモノマー成分の例には、炭素原子が１から１８であるアルキル基または炭素原子が３から18であるサイクロアルキル基を有するアクリルエステルまたはメタアクリルエステルを含み、炭素原子が１から12であるアルキル基または炭素原子が３から12であるサイクロアルキル基を有するアクリルエステルまたはメタアクリルエステルを、単体で、または組み合せて使用することが好ましい。
より詳細には、ターポリマーの例は、10重量パーセントから90重量パーセントまで、好ましくは20重量パーセントから70重量パーセントまでのアクリル酸またはメタアクリル酸と、炭素原子が１から18であるアルキル基または炭素原子が３から18であるサイクロアルキル基を有し、90から10重量パーセントまで、好ましくは80から30重量パーセントまでのアクリル酸エステルまたはメタアクリル酸エステルとのコポリマーであり、アクリル酸またはメタアクリル酸の１から60モルパーセント、好ましくは、５から50モルパーセントが中和されて、塩を形成しているものであるか、または30重量パーセントから75重量パーセント、好ましくは40から65重量パーセントのアクリル酸と、炭素原子が８から12のアルキル基を有し、５から30重量パーセント、好ましくは10から25重量パーセントのアクリル酸エステルまたはメタアクリル酸エステルと、炭素原子が２から１４であるアルキル基を有し、10から25重量パーセントのアクリル酸エステルまたはメタアクリル酸エステルとのコポリマーであって、アクリル酸またはメタアクリル酸の１から50モル、好ましくは２から40モルパーセントが中和されて、塩を形成しているものである。ターポリマーの分子量に特に制限はないが、ターポリマーの重量平均分子重量は、好ましくは、5,000から1,000,000であり、より特定的には30,000から500,000である。
いかなる無機基剤または有機基剤も、コポリマーの不飽和カルボキシル酸成分を中和するための中和剤として任意に使用できる。中和剤の例としては、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化リチウム、カルボン酸ナトリウムのような無機基剤と、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジエチルアミノエタノール、アンモニア、トリメチルアミン、トりエチルアミン、トリプロピルアミン、モルホリンのようなアミンがある。好ましいのは、エタノルアミン、または水酸化ナトリウムまたは水酸化カルシウムとエタノルアミンとの組み合わせである。不飽和カルボキシル酸/不飽和カルボシキル酸エステルコポリマーが、「水分解可能な不織布」という名称の米国特許第５，３８４，１８９号に開示されており、この特許明細書を引用により本明細書の一部とする。ターポリマーは、日本、東京所在のライオン株式会社から入手できる。
本発明に使用できる二価イオン抑制剤は、EASTMAN AQ 29D、AQ38D、およびAQ55D（TN，キングスポート所在のイーストマン・ケミカルから入手可能）、L9158（ATOファインドリーから入手可能）のようなスルホン酸コポリエステル、架橋可能なポリ（エチレン−ビニール・アセテート）（NJ、ブリッジウオタアー所在のナショナルスターチ及びケミカルカンパニーから商標名ELITE−33で入手可能）、トリポリプロホスヘートナトリウム、エチレン ジアミンテトラ（メチレンリン酸）、エチレンジアミンテトラアセテート酸のようなポリアミンリン酸塩およびニトリロトリアセテート酸のようなアミノカルボキシル酸、およびホルホジンのようなポリアミンを含む。
本発明の使用に適する親水性で架橋可能なポリマーは、１又は２以上の親水性モノマーおよび架橋可能なモノマーを有するポリマーを含む。このようなポリマーの制限されない例では、1)Nメチロール・アクリルアミドのようなN置換アクリルアミドを有するポリ（エチレン−ビニールアセテート）、2)アクリルアミドおよびN-メチロル・アクリルアミドのような架橋可能なモノマーを有するN-置換アクリルアミドベースのコポリマー、3)メチルメタアクリレートまたはメチルアクリレートを有するヒドロキシ エチルメタアクレートまたはポリ（エチレン グリコール）−メタアクレート（PEG−MA）のようなコポリアクレート、4)約３パーセント未満の加水分解性を有するポリ（エチレンビニールアルコール）、および5)ポリ（エチレン グリコール）部分が架橋されることができる、ポリオレフィンのような別のポリマーにグラフトされたポリ（エチレングリコール）を含む。好ましい架橋ポリマーは、商標名ELITE−33としてNJ、ブリッジウオター所在のナショナルスターチおよびケミカルカンパニーから入手できるN−メチロル アクリルアミドを有するポリ（エチレン−ビニールアセテート）である。
本発明の別の実施例においては、本発明のバインダー組成物が繊維基材に付与され、水分散性繊維布を形成するようになっている。本発明の水分散性繊維布は、約50ppm未満の二価イオン濃度と、約0.4重量パーセント未満の一価イオン濃度を有する水性環境において一体性がなくなり、溶解でき、分散性がある。本発明の水分散性布は、水分散可能なせ製品に使用するのに特に適する。適当な繊維基材は、不織布および織布であるが、これらに限定されるものではない。多くの実施例において、特に個人ケア製品において、基材は、血液、生理液、及び尿のような流体の吸収性のために不織布であることが好ましい。本明細書に使用する「不織布」という用語は、個々の繊維あるいはフィラメントが不規則に配列され、これらが互いにマット状に結合された構造を有する布のことを言う。不織布は、乾式堆積工程、湿式堆積工程、水圧交絡工程、ステーブル繊維カーディング、ボンディング紡糸および溶融紡糸を含むが、これらに限定されるものではない。
バインダー生成物は乾式堆積不織布における繊維を結合するのに特に有効でる。これらの乾式材料は、特に体側ライナー、流体分布材料、サージ材料のような流体取り込み材料、吸収性ラップシートおよび様々な水分散パーソナルケア製品のカバー紙料として有用である。乾式材料は特に、予め湿分が与えられたワイプとして使用するのに有効である。これら乾式不織布の基本重量は、約20から約200グラム/平方メートル（gsm）であり、2−3デニールで長さが約6−15ミリメートルのステープル繊維を有する。サージ材料すなわち取り込み材料は、弾性と嵩が良好であることを必要とし、約６デニールか、それ以上のステープル繊維がこれらの製品を作るのに使用される。サージ材料または取り込み材料として適当な最終密度は、約0.025グラム/立方cm（g/cc）から約0.050g/ccである。流体分散材料は、高い密度であり、小さいデニールの繊維を使用し、望ましくは約0.10から約0.20g/ccの範囲で、最も好ましい繊維は、約1.5未満のデニールを有する。
不織布自体は、天然繊維、合成繊維及びこれらの組み合わせから形成できる。例えば、繊維の選択は、繊維の費用および最終的に布の意図する使用目的による。単独で、または組み合せて使用できる適切な繊維の制限しない例は、綿、リネン、ジュート、麻、ウール、木材パルプ、ビスコースレーヨンのような再生セルロース繊維、セルロースアセテートのような変性セルロース繊維またはポリビニールアルコール、ポリエステル、ポリアミド、ポリアクリル、等から形成された合成繊維を含む。上述の繊維の１又は２以上を所望により使用すればよい。
ワイプに関し、不織布は、木材パルプ繊維のような比較的短繊維から形成されることが好ましい。繊維の最低長さは、不織繊維を形成するために選択された方法に依存する。不織布が、湿式または乾式法で形成される場合には、繊維長さは約0.1ミリメートルから15ミリメートルであることが好ましい。約15ミリメートル以上の長さを有する大量の繊維が水に流せる布に使用されると、繊維がまるまり、水に流せる材料に使用するものとして好ましくないものとなる。本発明の不織布は、接着剤またはバインダー材料によって共に結合されれていない場合に、比較的低い湿潤接着強度を有することが好ましい。このような不織布は、水道水または下水道の中で結合強度を喪失する接着剤によって結合されている場合、布は、下水管を通って流され、動くことによって得られた攪拌によって簡単に破断する。
本発明の不織布は、単一層または複数層から形成されている。複数層の場合、層は、隣り合う関係または面する関係で配置されているのが一般的であり、層の全てまたは一部が隣接した層に結合されていればよい。不織布は、複数の別個の不織布から形成することができ、この場合、これら別個の不織布は、単一または複数の層から形成されたものとすることができる。バインダーは、一回の付与により不織布に分布されるか、複数の層がある場合に、別個の層の各々は、バインダー付与工程に別個にもたらされ、隣り合う関係で別の層と組み合わされ、最終的に不織布を形成する。
バインダー組成物は、既知の付与工程によって不織布に付与される。バインダーは、例えば、スプレー、浸漬、印刷、コーティングまたは別の技術によって不織布に付与される。バインダーが布の一体性を保持するように不織布に付与される場合には、全繊維の交差部分のほとんどすべてをカバーするように、布のほぼ全てにバインダーを均一に分散させることが必要となる。望ましくは、バインダーは、約80から100パーセントの繊維交差部がバインダーによりカバーされるように、不織布に分散される。より好ましくは、パインダーは約95から約100パーセントの繊維交差部がバインダーによりカバーされるように、不織布に分散される。
本発明の別の実施例は、水分散可能な不織布を製造する方法である。この方法は、繊維基材を本発明のバインダー組成物の有効量と接触させて、相当量の繊維を結合させる段階を含む。バインダーの不織布への付与を簡単にするために、バインダーは、乳化させるか、水またはメタノール等の溶剤内に分散または溶解させることができ、この場合には水がキャリヤであることが好ましい。バインダーは、約１から約30重量パーセントの固体を有することができ、好ましくは、約2.5重量パーセントから約20重量パーセントの固体を有することができる。
布の重量に基づいて、バインダーは、約１重量パーセントから約50重量パーセント、好ましくは約５から約30重量パーセント、及びより好ましくは、約８から約25重量パーセントの量で不織布に分布すなわち添加されればよい。バインダーの量が上述の量未満である場合には、この結果得られる不織布は不十分な機械的強度を有するものとなる。あるいは、バインダーの量が上述に記載の量よりも大きい場合には、この結果得られる不織布は、高い柔軟性と心地よさを有することができない。
バインダー組成物は、グリセロル、ソルビトル、乳化されたミネラルオイル、ベンゾンエステール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールおよびこれらのコポリマーのようなポリグリコールおよび、あまり好ましくないが、バインダー組成物を含む溶液に添加されるトリブトキシエチルリン酸といった可塑剤を含むことができる。可塑剤の量は、不織布の所望の柔軟性によるが、布の重量に基づいて、０から10重量パーセントの量が添加されることが一般的である。
バインダー組成物が布に添加されると、布は通気乾燥オーブンを使用する通常の手段によって乾燥される。乾燥されると、接合繊維布は、同一の処理されていない乾式堆積または湿式堆積された布の引張強度に比較すると改善された引張強度を呈する。例えば、布の引張強度は未処理布の引張強度に比較すると、少なくとも25パーセント上昇する。より詳細には、布の引張強度は、少なくとも100パーセントだけ上昇し、更に特定的には、布の引張強度は、未処理布に比較すると、少なくとも約500パーセント上昇する。しかし、布が軟水ないし中程度硬質の冷水の中に配置され、攪拌されると、一体性がなくなることになる。本明細書において、「一体性がなくなる」、「一体性をなくすことができる」、および「水分散可能」という用語は、布を90分水道水につけた後に布が複数の片に分離する場合に、複数の片に破断したり分離することを述べるために互換性をもって使用される。布の各片は、分散される前のサイズに比べて約50パーセント以下、好ましくは約40パーセント以下、そしてより好ましくは約30パーセント以下の平均大きさを有する。好ましくは、布は、約60分後、好ましくは約30分後に、一体性がなくなる。
ワイプまたは上述の記載の使い捨て製品を形成するのに適した不織布は、このような物品に使用されるタイプのものであればどんな物でもよい。最終製品のワイプは、個別に、好ましくは折り畳まれた状態で、耐湿性包装材内に包装されるか、所望の数の予め畳まれたシートを、湿分剤がワイプに付与された状態で、水密パッケージ内に重ねた状態でコンテナーにパッケージされる。湿らされたワイプは、湿潤剤を含むことができる。乾燥布の重量に対し、ワイプは、約10から約400パーセント、好ましくは約100から約300パーセントの湿潤剤を含むことができる。ワイプは、倉庫での保管、搬送、小売のためのディスプレー、消費者による保管に含まれる時間にわたり所望の特性を維持しなければならない。したがって、寿命は、２ヶ月から２年間にわたる。
ワイプおよびタオル等のような湿潤パックされた材料を収めるための不透過性包装材の様々な形態が、本分野において知られている。これらのいずれも、本発明のあらかじめ湿分が与えられたワイプをパッケージするのに使用することができる。
本発明の不織布は、生理用ナプキン、おむつ、外科用衣料、ティッシュなどのような体液吸収製品に組み込むことができる。バインダーは、流体内の二価イオンの濃度が溶解レベル以上であるために、このような体液に接触しても溶解しない。不織布は構造及び柔軟性を保持し、実際の使用にとって満足な強度を呈する。しかし、約50PPMまでの二価イオン濃度の水と接触すると、バインダーは分散される。不織布構造は水の中で簡単に破断され分散される。
本発明は、以下の例を参照して例示するが、本明細書に記載した本発明の範囲を制限するものではない。
比較例１
52.6重量パーセントの不飽和カルボキシル酸・不飽和カルボキシル酸エステルターポリマー（商標名SSB-3bとして日本、東京所在のライオンから入手できる）と、二価イオン抑制剤としての42.8重量パーセントのコードL9158（WI，ワウワトサ所在のATOファインドリーから入手できる）と、可塑剤としての4.6重量パーセントの非結晶化等級のソービトル（Pファイザーから入手可能）を有するバインダー溶液が、水に樹脂を溶解することによって準備され、約13重量パーセントの固体を含む溶液が調整された。
不織基材の乾燥重量に基づいて、上述の調整剤の20から約25重量パーセントが、60重量パーセントのポリエチレンテルフアレート（PET）ステープル繊維及び40重量パーセントのアバカパルプ繊維（ノースカロライナ州ウィルミントン所在のハンソンアンドオースから入手可能）を含む湿式堆積不織繊維基材の１側面にスプレーされた。この結果得られた布は、10分間、105℃（221°F）で強制空気オーブン乾燥された。布は、100ppmの二価イオン（Ca＋＋）の濃度を有する試験溶液の50ミリリットルを有する小型皿内に２分間浸された。布は、試験溶液の中で、安定であったが、約15分後に冷たい水道水の中で分散可能であることがわかった。
上述の飽和された布の引張強度が、修正されたASTM−D5034−11（1994）試験手順によって求められた。飽和された布は、25.4ミリメートルの幅と、152ミリメートルの長さを有していた。この手順は100ミリメートルのジョーギャップと、１分あたり30.5センチメートルクロスヘッド分離速度で、シンテック引張テスターを使用するために修正された。機械方向(MD)の飽和された布の引張強度は、25.4センチメートル幅あたり90グラムであった。
例１
50重量パーセントの不飽和カルボキシル酸・不飽和カルボキシル酸エステルターポリマー（ライオン株式会社から商標名SSB-3bとして入手できる）と、25重量パーセントの二価イオン抑制剤（商標名AQ-29Dとしてイーストマンケミカルから入手可能）と、25重量パーセントの架橋可能ポリ（エチレン−ビニールアセテート）（商標名ELITE-33としてNJブリッジウオータ所在のナショナルスターチアンドケミカルカンパニーから入手できる）を含むバインダー溶液が、本発明により調整された（調整剤１）。この調整剤は、固体の総量が13重量パーセントになるように希釈された。不織基材の乾燥重量に基づいて、調整剤の20から約25重量パーセントが比較例１に記載された湿式堆積基材の１側部にスプレーされた。この結果得られた布は、10分間、強制空気オーブン内で105℃（221°F）で乾燥された。布は２分間、二価イオン100ppm(Ca＋＋)の濃度を有する試験溶液50ミリリットルを有する小型皿に浸された。
比較例１に関して上述した手順を使って、飽和された布の引張強度が求められ、その値は、25.4ミリメートル幅あたり280グラムであった。布は、試験溶液の中で安定であったが、水中では約50分後に分散された。
比較例２
比較例１のバインダー調整剤が、固体総含有量5.9重量パーセントになるように脱イオン水を用いて希釈された。不織基材の乾燥重量に基づいて、バインダー調整剤の20重量パーセントがウェイハウザーCF405パルプを含む不織繊維基材の両側にスプレーされた。この結果得られた布は、全基本重量が68gsmであった。次いで、布は10から15秒の間、400度Fの温度に設定されたオーブン内で乾燥された。布には、布の基本重量に基づき185重量パーセントの、100ppm二価カルシウムイオンを有する水性溶液が添加された。
飽和された布の引張強度は、以下のASTM−D5034−11（1994）試験手順に従って、判定された。飽和された布は、76ミリメートルの幅と152ミリメートルの長さを有していた。飽和布はThwing−Albert引張テスターに配置された。飽和布の機械横方向（CDの引張強度は、76ミリメートル幅あたり185グラムであった。布は試験溶液内で安定であったが、水中では約10分間で分散された。
乾燥布の湿潤性が以下の手段で求められた。脱イオン化された一滴が、18ゲージのニードルで10ccのシリンジを用いて８個の不規則な場所で乾燥布の上に落された。この水滴が布を貫通するのに要する時間が記録され、布の湿潤性は８個の記録時間の平均時間である。乾燥布が脱イオン化水の水滴を吸収するのに３分と５秒かかった。
比較例３
比較例１のバインダー生成物は、固体総含有量が5.9重量パーセントになるように脱イオン水を用いて稀釈された。不織基材の乾燥重量に基いて、20重量パーセントのバインダー調整剤が、ウェイハウザーCF405パルプを含む不織繊維基材の両側にスプレーされた。この結果得られた布は全基本重量が71gsmであった。次いで、布は10から15秒の間、400度Fの温度に設定されたオーブン内で乾燥された。布には、布の基本重量に基づき186重量パーセントの、100ppm二価カルシウムイオンを有する水性溶液が添加された。
比較例２の手順で求められた飽和布の引張強度は76ミリメートル長さあたり225グラムであった。布は溶液中で安定であったが、水中では10分間で分散された。
例２
65.0重量パーセントのライオンSSB−3bと、35.0重量パーセントのELITE−33を含む本発明による第２のバインダー溶液が調整された（調整剤2）。この調整剤は、固体総量が15.0重量パーセントになるように稀釈された。不織基材の乾燥重量に基いて、約25重量パーセントの調整剤２が、ウェイハウザーCF405パルプを含む不織繊維基材にスプレーされた。この結果得られた布は全基本重量が69gsmであった。次いで、布は10から15秒の間、380度Fの温度に設定されたオーブン内で乾燥された。布には、布の基本重量に基づき250重量パーセントの、100ppm二価カルシウムイオンを有する水性溶液が添加された。
比較例２の手順に従って求められた飽和布の引張強度は、76ミリメートル幅あたり700グラムであった。布は溶液中で安定であったが、水中では60分間で分散された。
比較例の湿潤性手順によって求められた、乾燥布が脱イオン化水滴を吸収する時間は平均１分と８秒であった。
例３
65.0重量パーセントのライオンSSB−3bと、22.5重量パーセントのELITE−33および12.5重量パーセントのAq−29D（２化イオン抑制剤）を含む本発明による第２のバインダー溶液が調整された（調整剤３）。この調整剤は、固体総量が15.5重量パーセントとなるように稀釈された。不織基材の乾燥重量に基づいて、約25重量パーセントの調整剤３が、ウェイハウザーCF405パルプを含む不織繊維基材にスプレーされた。この結果得られた布は全基本重量が72gsmであった。次いで、布は10から15秒の間、380度Fの温度に設定されたオーブン内で乾燥された。布には、布の基本重量に基づき250重量パーセントの、100ppm二価カルシウムイオンを有する水性溶液が添加された。
比較例２の手順に従って求められた飽和布の引張強度は、76ミリメートル幅あたり621グラムであった。布は溶液中で安定であったが、水中では15分以内で分散された。
比較例の湿潤性手順によって求められた、乾燥布が脱イオン化水滴を吸収する時間は、平均10秒未満であった。
例４
39.50重量パーセントのライオンSSB−3bと、32.1重量パーセントの二価イオン抑制剤（ATOファインドリから入手できるL−9158）、25重量パーセントのポリ（エチレン−ビニールアセテート）（ELITE−33）、および3.4重量パーセントの可塑剤としてのソルビトールを含む本発明による別のバインダー溶液が調整された（調整剤4）。この調整剤は、固体総量が7.85重量パーセントとなるように脱イオン水を用いて稀釈された。不織基材の乾燥重量に基づいて、約20重量パーセントの調整剤４が、ウェイハウザーCF405パルプを含む不織繊維基材にスプレーされた。この結果得られた布は全基本重量が66gsmであった。次いで、布は10から15秒の間、440度Fの温度に設定されたオーブン内で乾燥された。布には、布の基本重量に基づき186重量パーセントの、100ppm二価カルシウムイオンを有する水性溶液が添加された。
比較例２の手順に従って求められた飽和布の引張強度は、76ミリメートル幅あたり587グラムであった。布は、高乾燥温度におけるポリマーの過度の熱硬化架橋反応のために水中では分散できなかった。
比較例の湿潤性手順によって求められた、乾燥布が脱イオン化水滴を吸収する時間は平均２分と17秒であった。
例５
上述の例４の手順が以下に記したことを除いて繰り返された。布に添加されたのは布の乾燥重量に基いて173重量パーセントの100ppm二価カルシウムイオンを有する水溶液であった。
比較例２の手順にしたがって求められた飽和布の引張強度は、76ミリメートルの幅あたり652グラムであった。布は、高乾燥温度においてポリマーの過度の熱硬化架橋反応のために水に分散できなかった。
例６
不織基材の乾燥重量に基いて約15パーセントの調整剤４が基材の両側部にスプレーされた。この結果得られた布の全体の基本重量は68gsmであった。次いで、布は10から15秒の間、400度Fの温度に設定されたオーブン内で乾燥された。布に添加されたのは、布の基本重量に基づき226重量パーセントの、100ppm二価カルシウムイオンを有する水性溶液であった。
比較例２の手順にしたがって求められた飽和布の引張強度は、76ミリメートル幅あたり660グラムであった。布は、試験溶液の中で安定であったが、水中では１時間未満で分散された。
比較例の湿潤性手順によって求められた、乾燥布が脱イオン化水滴を吸収する時間は、平均１分と52秒であった。
例７
上述の例４の手順が以下に記したことを除いて繰り返された。布の添加されたのは布の乾燥重量に基いて173重量パーセントの100ppm二価カルシウムイオンを有する水溶液であった。
比較例２の手順にしたがって求められた飽和布の引張強度は、76ミリメートル幅あたり652グラムであった。布は、高乾燥温度においてはポリマーの過度の熱硬化架橋反応のために水に分散できない。
例８
上述の例４の手順が以下に記したことを除いて繰り返された。不織基材の乾燥重量に基づいて、約10重量パーセントの調整剤４が基材の両側にスプレーされた。
この結果得られた布の全体の基本重量は65gsmであった。次いで、布は10から15秒の間、400度Fで乾燥された。布に添加されたのは、布の基本重量に基づき204重量パーセントの、100ppm二価カルシウムイオンを有する水性溶液であった。
比較例２の手順にしたがって求められた飽和布の引張強度は、76ミリメートル幅あたり430グラムであった。布は、試験溶液の中で安定であったが、水中では１時間未満で分散された。
本分野の当業者であれば、本発明の精神または請求の範囲から逸脱することなく、様々な置き換え、削除、変更及び修正がなされることがわかるであろう。このように、前述の記載は、本発明の好ましい範囲の例を単に示すものであり、これらを制限するものではない。

Claims (8)

1. 繊維材料を結合して一体化した布にするための水溶性バインダー組成物であって、該バインダー組成物は、２５重量パーセントから８５重量パーセントの不飽和カルボキシル酸/不飽和カルボキシル酸エステルターポリマーと、５重量パーセントから３５重量パーセントの二価イオン抑制剤と、１０重量パーセントから６０重量パーセントの親水性の架橋可能なポリマーとから構成されており、前記水溶性バインダー組成物は、５０ppm未満の二価イオン濃度と、０．４重量パーセント未満の一価イオン濃度とを有する水性環境において溶解でき、前記二価イオン抑制剤はスルホン酸コポリエステルであるバインダー組成物。
2. 前記不飽和カルボキシル酸/不飽和カルボキシル酸エステルターポリマーが４０重量パーセントから７５重量パーセントであり、前記二価イオン抑制剤が５から２０重量パーセントであり、前記親水性の架橋可能なポリマーが１０重量パーセントから５０重量パーセントであることを特徴とする請求項１に記載のバインダー組成物。
3. 前記水溶性バインダーは、カルシウムまたはマグネシウムから選択された二価イオンが２５ｐｐｍ未満である水性環境で溶融できることを特徴とする請求項１に記載のバインダー組成物。
4. 前記不飽和カルボシキル酸/不飽和カルボシキルエステルターポリマーは、１０から９０重量パーセントのアクリル酸またはメタアクリル酸と、炭素原子が１から１８であるアルキル基または炭素原子が３から１８であるシクロアルキル基を有する９０から１０重量パーセントのアクリル酸エステルまたはメタアクリル酸エステルとからなり、アクリル酸またはメタアクリル酸から誘導された反復単位の２から６０モルパーセントが塩の形態であることを特徴とする請求項１に記載のバインダー組成物。
5. 前記不飽和カルボシキル酸/不飽和カルボシキルエステルターポリマーは、２０から７０重量パーセントのアクリル酸またはメタアクリル酸と、炭素原子が１から１８であるアルキル基または炭素原子が３から１８であるシクロアルキル基を有する８０から３０重量パーセントのアクリル酸エステルまたはメタアクリル酸エステルとからなり、アクリル酸またはメタアクリル酸から誘導された反復単位の５から５０モルパーセントが塩の形態であることを特徴とする請求項１に記載のバインダー組成物。
6. 前記不飽和カルボシキル酸/不飽和カルボシキルエステルターポリマーは、３０から７５重量パーセントのアクリル酸またはメタアクリル酸と、炭素原子が１から１８であるアルキル基を有する５から３０重量パーセントのアクリル酸エステルまたはメタアクリル酸エステルと、炭素原子が２から１４であるアルキル基を有する２０から４０重量パーセントのアクリル酸エステルまたはメタアクリル酸エステルとを含み、アクリル酸から誘導された反復単位の１から５０モルパーセントが塩の形態であることを特徴とする請求項１に記載のバインダー組成物。
7. 前記親水性の架橋可能なポリマーは、Ｎ−置換アクリルアミドを有するポリ（エチレン−ビニールアセテート）、架橋可能なモノマーを有するＮ−置換アクリルアミドベースのコポリマー、アクリルアミド、コポリアクルイレート、３パーセント未満のヒドロシスを有するポリ（エチレンビニールアルコール）、ポリ（エチレングリコール）が架橋されるようにポリオレフィン上にグラフトされたポリ（エチレングリコール）、およびＮ−メチルアクリルアミドを有するポリ（エチレン−ビニールアセテート）からなる群から選択されることを特徴とする請求項１または３に記載のバインダー組成物。
8. 前記親水性の架橋可能なポリマーは、Ｎ-メチロールアクリルアミド、Ｎ-メチロールアクリルアミドを有するコポリマーヒドロキシエチルメタクリレート、メチルアクリレートを有するコポリマーヒドロキシエチルメタアクリル、メチルメタアクレートを有するコポリマポリ（エチレングリコル）−メタアクリレート（PEG-MA）、メチルアクリレートを有するコポリマーポリ（エチレン繰りコル）−メタアクレート（PEG−MA）からなる群から選択されることを特徴とする請求項７に記載のバインダー組成物。