可分散的无纺织物及其制备方法与流程

本发明涉及可分散的无纺织物，生产可分散的无纺织物的方法和包括该可分散的无纺织物的擦拭巾或纸巾。特别地，可分散的无纺织物在湿态下可以具有高强度，但一经冲洗就能够容易地分解并分散在水中。

背景技术：

一次性擦拭巾，例如湿的盥洗用擦拭巾擦拭巾或婴儿湿巾，由于其对消费者的舒适性及其清洁功效，对清洁家庭中人体的皮肤或设施来说很受欢迎。然而，如果必须将其在垃圾箱中进行处理，则使用这种产品的便利性通常存在障碍。因此，希望这种产品可以容易地被厕所冲走并通过污水系统除去。

对于适合作为可冲散的擦拭巾，必须满足一些在一定程度上相反的特性。一方面，可冲散的擦拭巾需要在制备、储存和使用期间保持其机械强度，特别是它们在湿态下应具有足够高的(撕裂)强度，即湿强度。另一方面，为了可冲散而不堵塞排水系统，通过在厕所中施加相对较低的机械能将它们容易地分散或分解。另外，出于环境原因，期望可冲散的擦拭巾的成分基本上是可生物降解的。

用于对无纺织物赋予湿强度的常规方法包括将湿强剂或粘合剂应用到无纺织物上或将热塑性纤维包含于无纺织物的纤维网中。然而，湿强剂或粘合剂的应用通常导致在马桶中冲散无纺织物时其不能充分地分散，造成污水系统的堵塞和闭塞。同样，无纺织物中热塑性纤维的存在明显妨碍了其在污水系统中的分散性。另外，由于这些常规方法通常是人工合成的，所得产物基本上是不可生物降解的。

以往已经做了一些努力来提供可冲散的擦拭巾：

WO 2007/070147A1公开了一种包含纤维材料的可分散的擦拭巾和包含可触发聚合物的粘合剂组合物。所述可触发聚合物为选择性地提供具有期望的使用强度的湿擦拭巾，同时还提供当其置于厕所中时能够释放足够的强度以便变得可冲散。可触发聚合物可以特别是离子敏感型聚合物，例如带有离子基团的丙烯酸酯的共聚物。然而，这种聚合物是不可生物降解的，因此当其置于污水系统中时涉及环境问题。

另一种提供水崩解性无纺织物的方法在于在无纺织物的纤维网中包含高度打浆和/或原纤化的纤维，例如在EP1024225A1、EP1091042、EP1138823A1、EP1302146A2、EP1302592A1和EP2441869A1中提出的。然而，织物的分散性和湿强度的综合改进仍然不能令人满意，并且提供高度打浆和/或原纤化的纤维涉及增加产品总成本的额外工序。

发明目的

本发明旨在克服上述问题和缺点。因此，本发明的目的是提供一种新的可分散的无纺织物，其在湿态下具有足够高的强度(例如，能够相当于包含粘合剂、湿强剂和/或热塑性纤维的那些，或比它们更好)，然而其在厕所中一经冲洗就能够容易地分解和分散在水中。另外，期望可分散的无纺织物是基本上、特别是完全可生物降解的，以便当通过污水系统分散时避免任何环境影响。此外，期望可以容易地且成本有效地制备无纺织物。

发明概述

本发明人为解决这些问题进行了深入的研究，结果发现，当试图提供一种不含湿强剂、粘合剂和热塑性纤维或其它合成纤维的可分散的无纺织物时，例如完全基于纤维素的可分散的无纺织物时，可以通过使用特定量并具有特定形态的纤维和(水力)缠结这些纤维来解决这些问题，如下面进一步详细阐述的。

特别地，已经表明具有相对低的纤维粗度的纤维(例如细纤维，特别是轻(重量)纤维)可以积极地影响湿强度而不损害织物的分散性。织物的强度通常通过缠结纤维来获得，例如通过水力缠结(hydroentanglement)。通常期望通过水力缠结来赋予强度，纤维长度需要相对较高，例如10mm或更大。然而，细长纤维在水力缠结时易于旋转，导致达不到所得织物的可接受的视觉外观。

本发明人惊奇地发现，相对短和细/轻的纤维也可以通过水喷射处理而缠结，由此可以意外地实现湿强度的显著增加而不损害织物的分散性。据此，湿强度的增加达到可以减少长纤维的量的程度。因此，可以避免不理想视觉外观的出现，可以保持足够高的湿强度，并且可以改善无纺织物的分散性。

因此，本发明涉及一种可分散的无纺织物，基于无纺织物的总重量，其包含70wt％至90wt％的量的天然纸浆纤维，其中至少20％的天然纸浆纤维具有1.0分特至2.0分特的纤维粗度；以及10wt％至30wt％的量的纤维素类纤维，其中至少一部分的纸浆纤维和至少一部分的纤维素类纤维彼此缠结。

本发明还涉及一种生产可分散的无纺织物的方法，其包括以下步骤：(a)形成包含70wt％至90wt％的天然纸浆纤维和10wt％至30wt％的纤维素类纤维的纤维网，(b)通过对纤维网进行水喷射处理使至少一部分纸浆纤维和至少一部分纤维素类纤维彼此缠结，和(c)干燥缠结的纤维网，其中至少20％的天然纸浆纤维具有1.0分特至2.0分特的纤维粗度。

此外，本发明进一步涉及包含本文所述的可分散的无纺织物或由本文所述的可分散的无纺织物组成的擦拭巾或纸巾。

通过参考以下对实施方案的详细描述以及附图，将容易地认识到并且更好地理解本发明的实施方案的其他目的和许多伴随的优势。

附图说明

图1是无纺织物的比强度试验的实验结果的图解说明。

图2是无纺织物的分散性试验的实验结果的图解说明。

具体实施方式

在下文中，将描述本发明的细节及其他特征和优势。然而，本发明不限于以下具体描述，它们仅仅是为了说明的目的。

应当注意的是结合一个示例性实施方案或示例性方面描述的特征可以与其他的示例性实施方案或示例性方面组合，特别是用可分散的无纺织物的任何示例性实施方案所描述的特征可以与任何用于生产可分散的无纺织物的方法的示例性实施方案或者任何示例性实施方案的擦拭巾或纸巾结合，反之亦然，除非另有特别说明。

当提及单数术语使用不定冠词或定冠词例如“一个/种(a)”、“一个/种(an)”或“该/所述(the)”时，还包括该术语的复数，反之亦然，除非另有特别说明。

本文所用的表述“包括(comprising)”不仅包含“包括(comprising)”，“包含(including)”或“含有(containing)”的含义，还包括“基本上由...组成(consisting eseentially)”和“由...组成(constisting of)”。

在第一个方面，本发明涉及一种可分散的无纺织物。本文所用的术语“无纺织物”可以特别是指单根纤维错综缠绕在一起的网，而不是像针织或机织织物中规则的缠绕。

本文所用的术语“可分散的”可以特别地表示通过施加相对低的机械能使无纺织物能够在水中分散或分解的性质，例如通常发生在马桶中冲洗后的情况。特别地，当被冲洗后，无纺织物可能不再是完整的，例如一定量的单根纤维或纤维聚合物可以从织物中释放出来和/或织物可以断裂成几片。

可分散的无纺织物包括天然纸浆纤维和纤维素类纤维。特别地，无纺织物可(基本上)由天然纸浆纤维和纤维素类纤维组成。

本文所使用的术语“天然纸浆纤维”可以特别地表示天然来源的纸浆纤维，与合成纸浆纤维例如聚乙烯纸浆(PE纸浆)形成对照。纸浆可以特别地表示通过以化学方法或机械地从木材等中分离出纤维素纤维来制备的(木质纤维素)纤维材料，例如通过牛皮纸浆制造法(硫酸盐制浆法)。

可分散的无纺织物包含基于无纺织物的总重量的70wt％至90wt％的量的天然纸浆纤维，特别是72wt％至88wt％的量，特别是74wt％至86wt％的量，特别是75wt％至85wt％的量，特别是76wt％至84wt％的量，特别是77wt％至83wt％的量，特别是78wt％至82wt％的量，例如为约80wt％的量。

包含在可分散的无纺织物中的至少20％(例如按数量至少20％和/或至少20wt％)的天然纸浆纤维具有1.0分特至2.0分特的纤维粗度。纤维粗度被定义为每单位长度的纤维的重量。纤维粗度为1分特相当于100mg/km。

在一个实施方案中，包含在可分散的无纺织物中的至少20％、特别是至少25％、特别是至少30％、特别是至少40％、特别是至少50％、特别是至少60％、特别是至少70％、特别是至少75％、特别是至少80％、特别是至少85％、特别是至少90％、特别是至少95％、特别是100％的天然纸浆纤维具有1.0分特至2.0分特的纤维粗度，特别是1.05分特至1.9分特，特别是1.1分特至1.8分特，特别是1.15分特至1.7分特，特别是1.2分特至1.6分特，特别是1.25分特至1.5分特，特别是1.27分特至1.4分特，特别是1.28分特至1.35分特，特别是约1.30分特。应当理解，本文公开了其任何组合。例如，在一个实施方案中，包含在可分散的无纺织物中的至少50％的天然纸浆纤维具有1.1分特至1.8分特的纤维粗度。

在一个实施方案中，天然纸浆纤维可以包括软木材纸浆(纤维)。软木材纸浆可以特别地表示来自裸子植物树例如松木或松柏木的木材的纸浆。在一个实施方案中，天然纸浆纤维可以包括来自针叶树的纸浆纤维。已经证明这种纤维特别适合于提供具有足够湿强度和分散性的无纺织物。

在一个实施方案中，天然纸浆纤维的平均纤维长度可以是1.0mm至4.0mm，特别是1.2mm至3.8mm，特别是1.4mm至3.6mm，特别是1.5mm至3.5mm，特别是1.8mm至3.3mm，特别是2.0mm至3.2mm。应当理解，天然纸浆纤维的纤维长度可能服从高斯分布，例如基本上所有的单独的天然纸浆纤维的纤维长度可在0mm至约7mm的范围内。可能有利的是，单独的天然纸浆纤维的纤维长度可以是基本上均匀的，即单独的天然纸浆纤维的纤维长度分布可相对较窄。

可分散的无纺织物进一步包含基于无纺织物的总重量的10wt％至30wt％的量的纤维素类纤维。

本文所用的术语“纤维素类纤维”可以特别地表示基于纤维素的纤维，特别是(天然)纤维素纤维或改性纤维素纤维，例如由纤维素制备的纤维。

在一个实施方案中，纤维素类纤维选自纤维素纤维和再生纤维素纤维。特别地，纤维素类纤维可以是(天然)纤维素纤维。

本文使用的术语“再生纤维素纤维”可以特别地表示通过溶剂纺丝工艺获得的人造纤维素纤维。

在一个实施方案中，再生纤维素纤维选自粘胶纤维(人造丝)或莱赛尔纤维。

粘胶纤维是一种根据粘胶纤维方法生产的溶剂纺成纤维，该粘胶纤维方法通常涉及纤维素如黄原酸纤维素的中间溶解以及随后纺丝形成纤维。

莱塞尔纤维是一种根据氨氧化方法生产的溶剂纺成纤维，该氨氧化方法通常涉及纤维素在N-甲基吗啉N-氧化物中的溶解并随后纺丝形成纤维。

可分散的无纺织物包含基于无纺织物的总重量的10wt％至30wt％的量的纤维素类纤维，特别是12wt％至28wt％的量，特别是14wt％至26wt％的量，特别是15wt％至25wt％的量，特别是16wt％至24wt％的量，特别是17wt％至23wt％，特别是18wt％至22wt％的量，例如约20wt％的量。

在一个实施方案中，纤维素类纤维的纤维长度可以是8mm至14mm，特别是8.5mm至13.5mm，特别是9mm至13mm，特别是9.5mm至12.5mm，特别是10mm至12mm。

在一个实施方案中，纤维素类纤维的纤维粗度可以是0.5分特至4.0分特，特别是0.5分特至2.0分特。

在可分散的无纺织物中，至少一部分纸浆纤维和至少一部分纤维素类纤维彼此缠结。

本文所用的术语“至少一部分”可以特别是指其至少1％，特别是其至少2.5％，特别是其至少5％，特别是其至少10％，特别是其至少15％，特别是其至少20％，特别是其至少25％，特别是其至少30％，特别是其至少35％，特别是其至少40％，特别是其至少45％，特别是其至少50％，特别是其至少55％，特别是其至少60％，特别是其至少65％，特别是其至少70％，特别是其至少75％，特别是其至少80％，特别是其至少85％，特别是其至少90％，特别是其至少95％，特别是其至少98％，并且也可以表示其100％。

本文所用的术语“缠结的”可以特别是指纤维至少部分地彼此缠绕，从而赋予无纺织物强度，例如撕裂强度或拉伸强度。纤维的缠结可以特别地通过用水射流处理纤维网来实现，如将在下面进一步详细阐述的，其也可以被称为“水力缠结”，纤维因此可以被称为“水力缠结的纤维”。

可分散的无纺织物的克重或基重不受特别限制。通常，可分散的无纺织物的克重可以为8g/m²至120g/m²，例如20g/m²至100g/m²，例如50g/m²至80g/m²。

虽然不排除，但是不要求天然纸浆纤维和/或纤维素类纤维是打浆的和/或是原纤化的纤维。相反，天然纸浆纤维和/或纤维素类纤维可以是未打浆的纤维和/或非原纤化的纤维。

在一个实施方案中，无纺织物不包含粘合剂，或基本上不包含粘合剂，诸如聚合物粘合剂，例如苯乙烯/丙烯酸酯共聚物。本文所用的术语“粘合剂”可以特别地表示能够与两根或更多纤维结合(例如，通过形成共价键，通过离子相互作用等)从而使纤维互相连接的化合物，导致网或织物的拉伸强度的增加。关于包含“基本上不含粘合剂”的实施方案，粘合剂(如果有的话)可仍以相对少的量存在，基于无纺织物总重量的至多3wt％、至多2wt％或至多1wt％。

在一个实施方案中，无纺织物不包含热塑性(合成)纤维，或基本上不包含热塑性(合成)纤维，例如聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维、双组分纤维等。本文所用的术语“热塑性纤维”可以特别地表示当暴露于高温时软化和/或部分熔融并且能够在冷却和重新固化时彼此结合或与其它非热塑性纤维诸如纤维素纤维结合的纤维。关于包含“基本上不含热塑性(合成)纤维”的实施方案，如果有的话，热塑性(合成)纤维可仍以相对少的量存在，基于无纺织物总重量的至多10wt％、至多5wt％或至多2wt％。

在一个实施方案中，无纺织物不包含湿强剂，或基本上不包含湿强剂，例如聚胺-聚酰胺-氯甲代氧丙环树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、异氰酸酯等。本文所用的术语“湿强剂”可以特别地表示在湿态下提高无纺纤维网的拉伸强度的合成剂。关于包含“基本上不含湿强剂”的实施方案，湿强剂(如果有的话)可仍以相对少的量存在，基于无纺织物总重量的至多为1wt％、至多0.5wt％或至多0.1wt％。

在一个实施方案中，可以用液体或洗剂处理(浸渍)无纺织物。换句话说，无纺织物可以进一步包含液体或洗剂。在这种情况下，无纺织物可以特别地表示湿擦拭巾或湿纸巾。液体或洗剂没有特别限制，可以使用湿擦拭巾或湿纸巾领域中常用的任何液体或洗剂。通常，根据预期用途，液体或洗剂可包含溶剂(例如水、酒精或其混合物)、表面活性剂或洗涤剂、护肤剂、润肤剂、保湿剂、香料、防腐剂等。

在第二个方面，本发明涉及用于生产可分散的无纺织物特别是本文第一个方面所述的可分散的无纺织物的方法。

该方法包括以下步骤：

(a)形成包含70wt％至90wt％的天然纸浆纤维和10wt％至30wt％的纤维素类纤维的纤维网，其中至少20％的天然纸浆纤维具有1.0分特至2.0分特的纤维粗度；

(b)通过对纤维网进行水喷射处理使至少一部分纸浆纤维和至少一部分纤维素类纤维彼此缠结；和

(c)干燥缠结的纤维网。

在步骤(a)中，纤维网可以例如通过使用造纸机(例如斜网造纸机)的传统造纸工艺或干法成型气流成网无纺布制备工艺来制备。例如在US 2004/0129632A1中描述了传统造纸工艺，其公开内容通过整体引用并入本文。例如在US 3,905,864中描述了合适的干法成型气流成网无纺布制备工艺，其公开内容通过整体引用并入本文。因此，纤维网可以通过例如湿法成网工艺或气流成网工艺来形成。

在一个实施方案中，通过湿法成网工艺来形成纤维网。天然纸浆纤维和纤维素类纤维可以预先混合并湿铺成一层或多层。还可能的是，将天然纸浆纤维湿铺在一层中，而将纤维素类纤维湿铺在另一层中。

在步骤(b)中，通过对纤维网进行水喷射处理，使至少一部分纸浆纤维和至少一部分纤维素类纤维彼此缠结。

本文所用的术语“水喷射处理”可以特别是指通过对纤维网进行水射流的冲击而机械地使纤维缠结的方法。水喷射处理也可以称为水力缠结或水刺法。水喷射处理通常涉及从设置在传送带或造纸线上的纤维网上的多个喷嘴中喷出细的、高压水射流。水射流穿透纤维网，撞击它们在那里可被反射的带，并再次通过纤维网，使纤维缠结。因此，通过使纤维网经受水喷射处理，使纤维缠结，特别是水力缠结。

步骤(c)的干燥没有特别限制，可以使用造纸领域中常用的任何干燥工艺和干燥设备。

用于生产可分散的无纺织物的方法还可以涉及使无纺织物或网形成图案。例如，可以通过适当地选择水喷射处理条件和设备在步骤(b)的过程中使无纺织物或网形成图案。还可以在单独的步骤中，特别是在步骤(b)和(c)之间和/或步骤(c)之后，例如通过对网或织物进行压花如热压花，提供具有图案的无纺织物。因此，在一个实施方案中，可分散的无纺织物可以是图案化的可分散的无纺织物。

在第三个方面，本发明涉及包含本文所述的可分散的无纺织物或由本文所述的可分散的无纺织物组成的擦拭巾或纸巾。特别地，本发明的无纺织物可以用作擦拭巾或纸巾。

在一个实施方案中，擦拭巾或纸巾可以是干擦拭巾或干纸巾。干擦拭巾可特别适合用作厨房纸巾和纸毛巾，使得能够吸收(soakage)液体。

在一个实施方案中，擦拭巾或纸巾可以是湿擦拭巾或湿纸巾。例如，湿擦拭巾可以用液体或洗剂处理，如上面进一步详细描述的。湿擦拭巾可特别适合于清洁人体的皮肤，包括其私人部分。因此，湿擦拭巾可特别适合用作盥洗用擦拭巾、卫生纸巾、面部擦拭巾或婴儿湿巾。

在一个实施方案中，擦拭巾或纸巾选自盥洗用擦拭巾、卫生纸巾、面部擦拭巾、化妆用擦拭巾、婴儿湿巾、清洁用擦拭巾、厨房纸巾、纸毛巾、手帕纸(面巾纸)、清洁纸巾和餐巾纸。

通过以下示例进一步描述本发明，这仅用于说明具体实施方案的目的，而不应解释为以任何方式限制本发明的范围。

实施例

无纺纤维网通过如下所示湿法铺设纤维组分并随后水力缠结纤维来制备。

比较例1(C.Ex.1)：

包含热塑性纤维的无纺织物

比较例2(C.Ex.2)：

80wt％的天然纸浆纤维(2.5分特，纤维长度3.2mm)

20wt％的纤维素纤维(1.7分特，纤维长度12mm)

实施例1(Ex.1)：

80wt％的天然纸浆纤维(1.3分特，纤维长度2.8mm)

20wt％的纤维素纤维(1.7分特，纤维长度12mm)

实施例2(Ex.2)：

40wt％的天然纸浆纤维(2.5分特，纤维长度3.2mm)

40wt％的天然纸浆纤维(1.3分特，纤维长度2.8mm)

20wt％的纤维素纤维(1.7分特，纤维长度12mm)

比强度试验：

根据下式计算湿态下的无纺织物的比强度：

比强度＝(MD拉伸强度+CD拉伸强度)/(2*重量)

MD拉伸强度：纵向的拉伸强度

CD拉伸强度：横向的拉伸强度

使用宽度为5cm、湿度为200％的无纺织物的样品条测定CD和MD湿拉伸强度，与ISO 9073-3中描述的测试方法类似。

比强度的结果示于图1中。从这些结果可以看出，包含天然纸浆纤维的无纺织物，其至少一部分的纤维粗度为1.0分特至2.0分特(实施例1和实施例2)，在湿态下显示出比包含具有更高纤维粗度的天然纸浆纤维的无纺织物(比较例2)显著更高的比强度。实施例1和实施例2的无纺织物在湿态下的比强度甚至高于包含热塑性纤维的无纺织物(比较例1)的比强度。

分散性试验：

如下根据管箱试验测试无纺织物的分散性：

将10cm×10cm的无纺织物的正方形样品放入装有700ml水的管中。管ca.高度为500mm，ID为73mm。管旋转180度，机械搅拌水分散样品。Ca.转动180度需要1秒，然后停止1秒，然后再转180度，需要1秒，然后等待1秒(＝1次完整旋转)。记录完整旋转的数量。

分散性的结果如图2所示。在图2中，管箱中的转数指示达到以下标准：

K1：单根纤维从织物中释放

K2：纤维聚集体从织物中释放

K3：织物分解成2-3份

K4：织物分解成4-5份

K5.1：95％的织物分散成单根纤维

满足这些标准所需的转数越低，无纺织物的分散性越好。

从这些结果可以看出，包含热塑性纤维的无纺织物(比较例1)的分散性不足。另一方面，比较例2和实施例1的分散性良好。

虽然已经通过具体的实施方案和示例详细地描述了本发明，但是本发明不限于此，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种改变和修改。