专利名称：用于纤维质材料的离子敏感粘合剂的制作方法
背景技术：
本发明涉及一种水可分散材料，该材料于水中的溶解度取决于水中总离子的浓度，尤其是二价离子的浓度。更具体地讲，本发明涉及一种聚合物粘合剂组合物，当水中二价离子的浓度少于约50个百万分之一(ppm)和理想地当一价离子的浓度少于约0.4重量％时，该组合物可分散于水中。有益的是，所述聚合物组合物不溶于二价离子浓度大于约50ppm的水溶液。本发明还涉及一种制备包含纤维基底和在其中分布的离子敏感粘合剂组合物的水可分散非织造纤维织物的方法和水可分散非织造纤维织物在水可分散的个人护理产品中的应用。
虽然本申请所描述的本发明组合物和产品主要涉及作为一次性吸收物品，更尤其是与预润湿的擦拭布(premoisted wipes)方面的有益的应用，应该了解本发明是不限于以上应用。根据本申请的公开内容，本领域技术人员会实现多种在那些需要纤维织物的可冲性(flushability)的其它的领域的应用。
非织造纤维织物和纤网都被广泛地作为一次性产品的组成，所述一次性产品包括如卫生巾、尿布、伤口敷料、绷带、护理用垫(nursing pads)和预润湿的擦拭布。术语“非织造纤维网”、“纤维网”、“非织造织物”、“织物”和“纤维基底”在本申请中可互换使用，并且包括，没有限制性，制备这些织物和纤网的方法，该方法可以包括，但不限于气流成网和湿法成网(wet laying)。
如果这种织物可以有效地作用，它们在潮湿或湿时必须保持结构的完整性以及表现出满意的拉伸强度。然而，已经公知如果将这种非织造织物暴露于水时会失去基本上全部的拉伸强度并变为轻易地分散于水中，弃置的问题就基本上解决了。因此可以轻易和方便地将产品冲下常规的厕所或卫生间(water closet)。
理想地，所述的织物具有一些特征，如柔和性和柔韧性。织物通常以湿法成网或干铺网的随机纤维形成并粘合在一起形成粘结的纤网。在一个提供具有特定使用中特征的非织造织物的尝试中，先有方法已经公开了在水中不可分散的织物。例如，用提供使用中强度的液体不可溶树脂粘合的非织造织物。然而，这种树脂使织物基本上水不可溶所以妨碍了织物的冲洗和分散。
对于预润湿的擦拭布，出现了特别的问题。用于皮肤清洁在商业上称为小毛巾、湿擦拭布或女性用擦拭布(fem-wipes)的擦拭布由用聚合的粘合剂处理后的纸或非织造纤维网形成。粘合剂向所述纤网提供了一定程度的潮湿强度使该纤网储存于适当的液体介质期间不会失去它的拉伸强度。然而，在擦拭布被使用后，而暴露于水性环境时，粘合剂的效能应被轻易地削弱，例如擦拭布被弃置于厕所中时，就不会堵塞厕所和膨胀。
在提供水分散性的尝试中，已经在擦拭布的制备中使用了多种粘合剂。例如，包括了作为粘合剂的酸不可溶、碱可溶的聚合的多羧酸及其官能衍生物的粘合剂，其中所述酸是置于水中的，并且在向纤网施用粘合剂之前加入了足量的碱以基本上中和全部的酸基团。将粘合剂饱和的纤网干燥，然后浸入低pH的介质中，在该介质中所述纤网保留其结构完整性，然而将擦拭布浸入足够高pH的液体介质中时它依然会崩裂。
所用的另外一种粘合剂是已经与胶凝剂或不能溶解剂(insolubilizing agent)如硼砂结合的聚乙烯醇。在干燥纤网以给出防水纤网之前该硼砂至少交联了聚合物粘合剂的表面。这种交联是可逆的，即当硼砂的浓度降低至一定水平时，交联度会很低使粘合剂变成可溶于水中。
上述粘合剂的问题是为了防止非织造纤维织物在弃置之前分解，必须将擦拭布保留在使用时可能对皮肤造成刺激的pH的溶液中。
另外一种有限水溶的粘合剂包含不饱和羧酸/不饱和羧酸酯共聚物。纤网在水性环境中是水溶、水可分散或水可分解的，条件是水中大都没有二价离子。然而，在水是“中等硬”的那些区域中，由于该水含有二价离子，如钙离子和/或镁离子，所以擦拭布不易分散。这些二价离子的存在使水溶聚合的粘合剂基本上不可溶。虽然不希望被任何理论支持，相信二价离子不可逆地交联了粘合剂，因此阻止它分散于水中。至今，还没有发现二价离子在水性环境中的存在具有对聚合的粘合剂的水溶性不利的影响。
上述粘合剂的问题是它们在高速转化过程期间对储存溶液使纤维织物变湿的接触需要比较长的时间。该时间可以长至数小时。因此限制了粘合剂用于湿擦拭布的商业应用。
上述粘合剂另外的问题是它没有足够的用作擦拭布的最终使用强度。
因此，需要一种水溶粘合剂组合物，该组合物可以用于物品，如擦拭布等，可以安全地使用并且基本上不会受正常于中等硬水中存在的二价离子影响。
发明概述简言之，本发明涉及一种水溶的聚合的粘合剂组合物，该组合物可以用于非织造纤维网、织物或基底。本发明的水溶的聚合的粘合剂组合物包括不饱和羧酸/不饱和羧酸酯三元共聚物、二价离子抑制剂和亲水的可交联聚合物。在一个优选的实施方案中，亲水的可交联聚合物可以作用为二价离子抑制剂并因此可以被取代。水溶的聚合的粘合剂组合物包含约25-85重量％的不饱和羧酸/不饱和羧酸酯三元共聚物；约5-35重量％的二价离子抑制剂；和约10-60重量％的亲水的可交联聚合物。本申请的所使用的“二价离子抑制剂”代表任何可以抑制由于二价离子的在基本三元共聚物中的中和丙烯酸单元的不可逆交联。在本发明的一个优选的实施方案中，亲水的可交联聚合物基本上作用为二价离子抑制剂，因此粘合剂组合物包含约25-85重量％的不饱和羧酸/不饱和羧酸酯三元共聚物和约15-75重量％的亲水的可交联聚合物。
有利地，本发明的粘合物组合物可溶于二价离子浓度低于约50ppm和一价离子的浓度低于约0.4重量％的水性环境中。
本发明另外一个方面是水可分散的非织造纤维织物。非织造织物包括纤维基底和分布于整个纤维基底并用于将织物的纤维材料粘合在一起的水溶粘合剂。非织造纤维织物在水性环境中是水可分散的，而该水性环境的二价离子浓度低于约50ppm和一价离子浓度低于约0.4重量％。
本发明另外一个方面是制备水可分散的非织造纤维织物的方法。所述方法包括将纤维基底与有效量的上述水溶粘合剂组合物接触以粘合基本量的纤维以及将织物干燥的步骤。
本发明的一个目的是提供一种水溶的聚合物，该聚合物可溶于软至中等硬的水中但不会溶于二价离子浓度大于约50ppm的水中。在本申请中使用的“中等硬”水代表具有二价离子总浓度为约25-50ppm的水。二价离子的非限制性例子包括钙离子和/或镁离子。在本申请所用的软水具有浓度低于约25ppm的二价离子，而在本申请中所用的非常硬的水具有浓度大于约50ppm的二价离子。
本发明另一个目的是提供一种非织造织物，该非织造织物可分散于二价离子浓度低于约50ppm的软至中等硬的水中。
本发明另外一个目的是提供一种易于在软至中等硬的水中分散的预润湿擦拭布。
本发明的另外一个目的是提供一种水可分散擦拭布，该擦拭布可以弃置进标准的下水道或污水处理系统(septic systems)而不会堵塞卫生间或膨胀。
优选实施方案详述根据本发明制备的非织造织物具有良好的干拉伸强度，该干拉伸强度取决于向织物施用粘合剂的量和施用该粘合剂的形式等。本发明的非织造织物是耐磨的并且在二价离子浓度大于约50ppm的水溶液中保留了明显的拉伸强度。此外，本发明的非织造织物可分散于软至中等硬的水中。由于这后一特性，本发明的非织造织物十分适用于在使用后可以丢进冲水厕所(flush toilet)的一次性产品，如卫生巾、尿布、干擦拭布和预润湿的擦拭布。
因为在自来水中本发明的粘合剂减少并优选失去粘合剂与纤维之间的粘合强度，所以冲洗后使擦拭布崩裂。然而，所述粘合剂在货架期(shelf life period)和使用期间具有基本的粘合强度将非织造织物结合在一起。根据本发明的一个实施方案，水溶粘合剂组合物包含约25-85重量％的不饱和羧酸/不饱和羧酸酯三元共聚物；约5-35重量％的二价离子抑制剂；和约10-70重量％的亲水的可交联聚合物。理想地，本发明的水溶粘合剂组合物包含约40-75重量％的不饱和羧酸/不饱和羧酸酯三元共聚物，约5-20重量％的二价离子抑制剂和约10-50重量％的亲水的可交联聚合物。
在本发明的一个优选的实施方案中，亲水的可交联聚合物基本上作用为二价离子抑制剂而因此消除了独立的二价离子抑制剂的使用。有利的是亲水的可交联聚合物可以促进处理后织物的亲水性。因此，水溶粘合剂组合物包含约25-85重量％的不饱和羧酸/不饱和羧酸酯三元共聚物和约15-75重量％的亲水的可交联聚合物。理想地，水溶粘合剂包含约40-75重量％的不饱和羧酸/不饱和羧酸酯三元共聚物和约25-60重量％的亲水的可交联聚合物。
有利地，本发明的粘合剂组合物在二价离子浓度为低于约50ppm而一价离子浓度为低于约0.4重量％的水性环境中是可溶的。
虽然常规的不饱和羧酸可以被用为三元共聚物的单体组分，但优选丙烯酸和/或甲基丙烯酸。不饱和羧酸酯单体组分的例子包括具有1-18个碳原子的烷基或3-18个碳原子的环烷基的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯，而且优选具有1-12个碳原子的烷基或3-12个碳原子的环烷基的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯，可独立或组合使用。
更优选的是，三元共聚物的例子包括10-90重量％，优选20-70重量％丙烯酸和/或甲基丙基酸以及90-10重量％，优选80-30重量％具有1-18个碳原子的烷基或3-18个碳原子的环烷基的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯的共聚物，其中1-60摩尔％，优选5-50摩尔％的丙烯酸和/或甲基丙烯酸被中和形成盐；或30-75重量％，优选40-65重量％丙烯酸，5-30重量％，优选10-25重量％具有8-12个碳原子的烷基的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯以及20-40重量％，优选25-35重量％具有2-4个碳原子的烷基的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯的共聚物，其中1-50摩尔％，优选2-40摩尔％的丙烯酸被中和形成盐。没有特别限制三元共聚物的分子量，然而三元共聚物的重均分子量优选为5,000-1,000,000，更优选为30,000-500,000。
可以任选地使用任何无机碱或有机碱作为中和剂来中和共聚物的不饱和羧酸组分。中和剂的例子包括无机碱如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂和碳酸钠，和胺如一乙醇胺、二乙醇胺、二乙氨基乙醇、氨、三甲胺、三乙胺、三丙胺和吗啉。优选乙醇胺或氢氧化钠或氢氧化钾和乙醇胺的组合。不饱和羧酸/不饱和羧酸酯共聚物在US5,384,189，发明名称为“水可分解的非织造织物”的专利中公开了，该文献作为参考并入本申请并且作为本申请的一部分。三元共聚物可购自LION Corporation，Tokyo Japan。
可用在本发明中的二价离子抑制剂包括磺化的共聚酯如EASTMANAQ 29D，AQ38D和AQ55D(可购自Eastman Chemicals，Kingsport，TN)；L9158(可购自ATO Findley)；可交联的聚(乙烯-乙酸乙烯酯)(可购自National Starch and Chemical Company，Bridgewater，NJ商品名为ELITE-33)；聚磷酸盐如三聚磷酸钠，膦酸如亚乙基二胺四(亚甲基膦酸)(ethylene diaminetetra(methylenephosphonicacid)，氨基羧酸如亚乙基二胺四乙酸(ethylenediaminetetraaceticacid)和次氮基三乙酸，羟基羧酸如柠檬酸；和多胺如porphozins。
适用于本发明的亲水的可交联聚合物包括具有一种或多种亲水的单体和能够交联单体的聚合物。这些聚合物的非限制性例子包括1)聚(乙烯-乙酸乙烯酯)与N-取代的丙烯酰胺如N-羟甲基丙烯酰胺；2)丙烯酰胺和N-取代的丙烯酰胺为基的共聚物与可交联的单体如N-羟甲基丙烯酰胺；3)共聚丙烯酸酯如甲基丙烯酸羟乙酯或聚(乙二醇)-甲基丙烯酸酯(PEG-MA)与甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸甲酯；4)水解低于约3％的聚(亚乙基乙烯醇)(poly(ethylene vinylalcohol))；和5)接枝在其它聚合物如聚烯烃上面的聚(乙二醇)以使得聚(乙二醇)部分可以被交联。一种优选的可交联聚合物是聚(乙烯-乙酸乙烯酯)与N-羟甲基丙烯酰胺，可购自National Starchand Chemical Company，Bridgewater，NJ，商品名为ELITE-33。
在本发明的另外一个方面中，本发明的粘合剂制剂可以向任何纤维基底施用来形成水可分散的纤维织物。本发明的水可分散的纤维织物可溶，即可分解或可分散于具有二价离子浓度少于约50ppm和一价离子浓度少于约0.4重量％的水性环境中。本发明水可分散的织物尤其适用于水可分散的产品。适合的纤维基底包括，但不限于非织造和织造织物。在许多实施方案中，尤其个人护理产品，优选的基底是非织造织物，因为非织造织物具有液体如血液、月经和尿液的吸收性。在本申请中使用的“非织造织物”指具有可以用像垫的形式粘合在一起的随机排列的个体纤维或长丝的结构的织物。非织造织物可以用多种方法制备，包括，但不限于气流成网法、湿法成网法、水缠结(hydroentangling)法、短纤维梳理、粘合和溶液纺织(solution spinning)。
粘合剂制剂尤其可用于粘合气流成网的非织造织物。这些气流成网的材料尤其可用于体侧衬垫、液体分布材料、液体吸收材料(fluid in-take materials)，如缓冲材料(surge material)、吸收剂包装片和用于多种水可分散的个人护理产品的覆盖原料。气流成网的材料尤其可用作为预润湿擦拭布。这些气流成网的非织造织物的织物单位重量范围为每平方米约20-200克(gsm)的2-3旦和长度为约6-15毫米的短纤维。缓冲或吸收材料需要较好的弹性和较高膨松，所以使用了具有约6或更大旦数的短纤维来制备这些产品。缓冲或吸收材料的理想的最终密度为每立方厘米约0.025-0.050克(g/cc)。液体分布材料具有较高的密度，理想的范围为约0.10-0.20g/cc，使用较低旦数的纤维，最理想是具有低于约1.5旦数的纤维。擦拭布通常具有约0.05-0.1g/cc的密度和约60-90gsm的织物单位重量。
非织造织物本身可以由天然纤维、合成纤维及其组合形成。纤维的选择取决于如纤维的成本和成品织物所打算的最终用途。可以独自或组合使用来形成基底的适合纤维的非限制性例子包括棉、亚麻布、黄麻、大麻、羊毛、木浆、再生纤维素纤维(regeneratedcellulosic fibers)如粘胶人造纤维、改性纤维素纤维如乙酸纤维素酯，或得自聚乙烯醇、聚酯、聚酰胺和聚丙烯酸等的合成纤维。如果需要，也可以使用一种或多种上述纤维的混合物。
对于擦拭布，非织造织物理想地是由比较短的纤维，如木浆纤维形成。纤维最短的长度是取决于形成非织造织物所选择的方法。当非织造织物通过湿法或干法形成时，纤维的长度理想为约0.1-15毫米。已经确定的是将基本量的长度大于约15毫米的纤维放进可冲的织物时，其长度趋向形成在可冲材料中不理想的纤维束。理想地，当本发明的非织造织物不用粘合剂或粘合剂物质粘合在一起时，它们具有比较低的湿粘合强度。当这种非织造织物用在自来水和污水中失去粘合强度的粘合剂粘合在一起时，所述织物会轻易被通过污水管的冲水所提供的搅动和移动所崩裂。
本发明的非织造织物可以由单一层或多个层来形成。在多个层的情况下，层通常以并列或表面对表面的关系来定位并且可以将全部或一部分的层与邻近的层粘合。本发明的非织造织物也可以由多个单独的非织造织物来形成，其中单独的非织造织物可以由单一或多个层形成。可以将粘合剂以单一的涂覆分布在非织造织物上或使用多个层时，可以分别向各独自层施用粘合剂，然后与其它层以并列的关系结合来形成成品非织造织物。
可以通过任何已知的涂覆方法向非织造织物施用粘合剂组合物。可以通过例如喷涂、浸渍、印花、涂布或任何其它的技术向非织造织物施用粘合剂。当为了保留织物的完整性向非织造织物施用粘合剂时，需要将粘合剂均匀地分散于基本上全部的织物以覆盖基本上全部的纤维接头。理想地，将粘合剂分散于非织造织物使约80-100％的纤维接头被粘合剂覆盖。更理想地，将粘合剂分散于非织造织物使约95-100％的纤维接头被粘合剂覆盖。
本发明另外一个方面是制备水可分散非织造织物的方法。所述方法包括将纤维基底与有效量本发明的粘合剂制剂接触来粘合基本量纤维的步骤。然后将非织造织物干燥形成水可分散的纤维织物。为了易于向非织造织物施用粘合剂，所述的粘合剂可以被乳化、分散和/或溶解于水或溶剂如甲醇、乙醇等中，并且水为优选的载体。粘合剂可以具有约1-30重量％的固体和更期望具有约2.5-20重量％的固体。
基于织物的重量，可以将本发明的粘合剂分布或“另外加上”至非织造织物，其用量为约1-50重量％，理想为约5-30重量％和更理想为约8-25重量％。当粘合剂的用量少于上述的用量时，所得的非织造织物具有的机械强度不足够。另一方面，当粘合剂的用量多于上述的用量时，所得的非织造织物不具有高柔软性和良好的触觉。
本发明的粘合剂组合物可以包含增塑剂如甘油；山梨糖醇；乳化矿物油；苯甲酸酯；聚二醇类如聚乙二醇、聚丙二醇及其共聚物；癸酰-N-甲基葡糖酰胺(decanoyl-N-methylglucamide)；柠檬酸三丁酯；和加入含粘合剂组合物溶液中的磷酸三丁氧基乙酯(tributoxyethyl phosphate)，但这并不优选。增塑剂的含量根据非织造织物所需的柔软性而变化但通常可以以基于织物重量约0-10重量％的量加入。
如需要，也可以向粘合剂加入香料、着色剂、止泡剂、杀菌剂、抑菌剂、表面活性剂、增稠剂、填充剂以及其它水溶粘合剂如聚乙烯醇、水分散系，例如聚氯乙烯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯与甲基丙烯酸酯的共聚物、丙烯酸、甲基丙烯酸或其盐的聚合物和羧甲基纤维素。
一旦向织物施用粘合剂组合物，就用任何常规的手段如通过气流干燥烘箱来干燥所述织物。一旦干燥后，与类似的但未处理的湿法成网或干铺网织物的拉伸强度比较时，粘结的纤维织物表现出改进的拉伸强度。例如，织物的拉伸强度可以比未处理织物的拉伸强度增加至少25％。与未处理的织物比较，织物的拉伸强度更尤其可以增加至少约100％，特别是可以增加至少约500％。然而，十分有利的是，当放进软至中等硬的冷水中搅动时织物会分解或可分解。在本申请中使用的“分解”、“可分解”和“水可分散”可互换使用来描述织物在自来水中的约90分钟后分开为多个块时的崩裂或分开为多个部分的反应。每一块织物的平均尺寸为小于约50％，理想小于约40％，和更理想小于约30％织物分散前的尺寸。理想的是，所述织物会在约60分钟后并且更理想是在约30分钟后分解。
适用于转化为擦拭布或上述任何其它一次性产品的非织造织物可以是这种物品所采用的任何类型。成品擦拭布可以是独立包装，优选以折叠状态独立包装在防潮湿封套，或包装在装有任何期望数量的预折叠薄片的容器中和堆叠在向擦拭布施用了湿润剂的不透水包装中。潮湿的擦拭布可以包含湿润剂。相对于干织物的重量，所述擦拭布可以包含约10-400％和理想地约100-300％的湿润剂。所述擦拭布必须在储入仓库、运输、零售陈列和消费者储存的全部期间保持它的所需的特征。因此，货架期的范围可以在两个月至两年。
用于包含湿包装材料如擦拭布、小毛巾等的不可渗透封套的多种形式都是本技术领域公知的。任何这些封套都可以用于包装本发明预润湿的擦拭布。
可以将本发明的非织造织物并入体液吸收产品如卫生巾、尿布、伤口敷料、纸巾(tissues)等。粘合剂是这样的当粘合剂与这样的体液接触时，由于在该液体中的二价离子浓度高于溶解水平，所以它不溶解。非织造织物保留了它的结构、柔软性并表现出一种满意于实际应用的韧性。然而，当与二价离子浓度高至约50ppm的水接触时，所述粘合剂就会分散。因此，非织造织物的结构就被轻易地破坏并在水中分散。
本发明将用以下的实施例来例证，这些实施例的说明不在任何方面对本申请所描述的发明范围做出限制。
对比实施例1粘合剂溶液的配方为52.6重量％的不饱和羧酸/不饱和羧酸酯三元共聚物(可购自LION Corporation，Tokyo，Japan，商品名为SSB-3b)；42.8重量％作为二价离子抑制剂的Code L9158(可购自ATOFindley，Wauwatosa，WI)；和4.6重量％作为增塑剂的非结晶化等级的山梨糖醇(可购自Pfizer)，它通过将树脂在水中溶解得出含约13重量％固体的溶液来制备。
将20-约25重量％(基于非织造基底的干重量)的上述制剂喷涂在含60重量％聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)短纤维和40重量％蕉麻粕纤维(可购自Hanson & Orth，Wilmington North Carolina)的湿法成网非织造纤维基底的其中一面。然后将所得的织物在105℃(221°F)的强制气流烘箱中干燥10分钟。将织物在具有50毫升二价离子(Ca++)浓度为100ppm的测试溶液的小盘中浸渍两分钟。织物在测试溶液中是稳定的但发现大约15分钟后它在冷自来水中可分散。
上述饱和的织物的拉伸强度用改良的ASTM-D5034-11(1994)测试方法来确定。所述饱和的织物具有25.4毫米的宽度和152毫米的长度。所述方法被改良以使用夹头间隙为100毫米与十字头(cross-head)分离速度为每分钟30.5厘米的Sintech拉伸测试器。纵向(MD)饱和织物的拉伸强度为每25.4毫米宽度90克。
实施例1配制根据本发明的粘合剂溶液(制剂1)，包含50重量％的不饱和羧酸/不饱和羧酸酯三元共聚物(可购自LION，商品名为SSB-3b)；25重量％的二价离子抑制剂(可购自Eastman Chemical，商品名为AQ-29D)；和25重量％的可交联的聚(乙烯-乙酸乙烯酯)(可购自National Starch and Chemical Company，Bridgewater，NJ，商品名为ELITE-33)。将制剂稀释至13重量％的总固体。将20-约25重量％基于非织造基底干重量的制剂喷涂在对比实施例1所描述的湿法成网基底的其中一面上。将所得的织物在105℃(221°F)的强制气流烘箱中干燥10分钟。将织物在具有50毫升二价离子(Ca++)浓度为100ppm的测试溶液的小盘中浸渍两分钟。
使用上述对比实施例1的步骤，测定饱和的织物的拉伸强度为每25.4毫米宽度280克。织物在测试溶液中是稳定的但大约50分钟后分散于水中。
对比实施例2
将对比实施例1的粘合剂制剂用去离子水稀释至5.9重量的总固体含量。将20重量％基于非织造基底干重量的该粘合剂制剂喷涂在含Weyerhaueser CF 405浆液的非织造纤维基底的两面上。所得的织物具有68gsm的总织物单位重量。然后将织物用温度设定为400°F的烘箱干燥10-15秒。向织物加入185重量％基于织物干重量的具有100ppm二价钙离子的水溶液。
饱和的织物的拉伸强度用下列ASTM-D5034-11(1994)测试步骤来测定。饱和织物具有76毫米的宽度和152毫米的长度。将饱和的织物放进Thwing-Albert拉伸测试器。横向(CD)饱和织物的拉伸强度为每76毫米宽度185克。织物在测试溶液中是稳定的但在大约10分钟内分散于水中。
干织物的可湿度是用以下的方式测定的。用具有18号针的10cc注射器将去离子水滴沉积在干织物的八个随机位置上面。纪录水滴渗透织物的所需的时间，用八个纪录时间的平均时间作为织物的可湿度。干织物用了3分5秒来吸收所述去离子水滴。
对比实施例3将对比实施例1的粘合剂制剂用去离子水稀释至5.9重量％的总固体含量。将20重量％基于非织造基底干重量的该粘合剂制剂喷涂在含Weyerhaueser CF 405浆液的非织造纤维基底的两面上。所得的织物具有71gsm的总织物单位重量。然后将织物用温度设定为400°F的烘箱干燥10-15秒。向织物加入186重量％基于织物干重量的具有100ppm二价钙离子的水溶液。
根据对比实施例2的方法测定，饱和的织物的拉伸强度为每76毫米宽度225克。织物在测试溶液中是稳定的但在大约10分钟内分散于水中。
实施例2
配制根据本发明的第二种粘合剂溶液(制剂2)，包含65.0重量％的LION SSB-3b；和35.0重量％的ELITE-33。将制剂稀释至15.0重量％的总固体。将约25重量％基于非织造基底干重量的制剂2施用于含Weyerhaueser CF 405浆液的非织造纤维基底上。所得的织物具有69gsm的总织物单位重量。然后将织物用温度设定为380°F的烘箱干燥10-15秒。向织物加入250重量％基于织物干重量的具有100ppm二价钙离子的水溶液。
根据对比实施例2的方法测定，饱和的织物的拉伸强度为每76毫米宽度700克。织物在测试溶液中是稳定的但在少于60分钟内分散于水中。
根据对比实施例2的可湿度方法测定，织物用了平均1分8秒来吸收所述去离子水滴。
实施例3配制根据本发明的另外一种粘合剂溶液(制剂3)，包含65.0重量％的LION SSB-3b；22.5重量％的ELITE-33；和12.5重量％的AQ-29D(二价离子抑制剂)。将制剂稀释至15.5重量％的总固体。将约25重量％基于非织造基底干重量的制剂3施用于含Weyerhaueser CF405浆液的非织造纤维基底上。所得的织物具有72gsm的总织物单位重量。然后将织物用温度设定为380°F的烘箱干燥10-15秒。向织物加入250重量％基于织物干重量的具有100ppm二价钙离子的水溶液。
根据对比实施例2的方法测定，饱和的织物的拉伸强度为每76毫米宽度621克。织物在测试溶液中是稳定的但在少于15分钟内分散于水中。
根据对比实施例2的可湿度方法测定，织物用了平均少于10秒来吸收所述去离子水滴。
实施例4配制根据本发明的另外一种粘合剂溶液(制剂4)，包含39.5重量％的LION SSB-3b；32.1重量％的二价离子抑制剂(L-9158可购自ATO Findley)；25重量％的聚(乙烯-乙酸乙烯酯)(ELITE-33)；和3.4重量％作为增塑剂的山梨糖醇。将制剂用去离子水稀释至7.8重量％的总固体。将约20重量％基于非织造基底干重量的制剂4施用于含Weyerhaueser CF 405浆液的非织造纤维基底上。所得的织物具有66gsm的总织物单位重量。然后将织物用温度设定为440°F的烘箱干燥10-15秒。向织物加入186重量％基于织物干重量的具有100ppm二价钙离子的水溶液。
根据对比实施例2的方法测定，饱和的织物的拉伸强度为每76毫米宽度587克。由于聚合物在高干燥温度的过度热固化交联，织物不在水中分散。
根据对比实施例2的可湿度方法测定，干织物用了平均2分17秒来吸收所述去离子水滴。
实施例5除下述内容外重复上述实施例4的步骤。向织物加入173重量％基于织物干重量的具有100ppm二价钙离子的水溶液。
根据对比实施例2的方法测定，饱和的织物的拉伸强度为每76毫米宽度652克。由于聚合物在高干燥温度的过度热固化交联，织物不在水中分散。
实施例6
将约15重量％基于非织造基底干重量的制剂4喷涂在基底的两面上。所得的织物具有68gsm的总织物单位重量。然后将织物在400°F干燥10-15秒。向织物加入226重量％基于织物干重量的具有100ppm二价钙离子的水溶液。
根据对比实施例2的方法测定，饱和的织物的拉伸强度为每76毫米宽度660克。织物在测试溶液中是稳定的但在少于1小时内分散于水中。
根据对比实施例2的可湿度方法测定，织物用了平均1分钟52秒来吸收所述去离子水滴。
实施例7除下述内容外重复上述实施例4的步骤。将约10重量％基于非织造基底干重量的制剂4喷涂在基底的两面上。所得的织物具有65gsm的总织物单位重量。然后将织物在400°F干燥10-15秒。向织物加入204重量％基于织物干重量的具有100ppm二价钙离子的水溶液。
根据对比实施例2的方法测定，饱和的织物的拉伸强度为每76毫米宽度430克。织物在测试溶液中是稳定的但在少于1小时内分散于水中。
本领域的技术人员懂得在不离开本发明的精神或所附权利要求书的范围内可以做出多种的替换、省略、变化和修改。因此，前述的内容只是为了作为本发明优选范围的实例而已，并不作为本发明的限制。
权利要求
1.一种用于将纤维材料粘合成完整的织物的水溶粘合剂组合物，该粘合剂组合物包含约25-85重量％的不饱和羧酸/不饱和羧酸酯三元共聚物；和约15-75重量％的亲水可交联聚合物，其中所述水溶粘合剂组合物可溶于二价离子浓度低于约50ppm和一价离子浓度低于约0.4重量％的水性环境。
2.根据权利要求1的粘合剂组合物，该粘合剂组合物包含约40-75重量％的不饱和羧酸/不饱和羧酸酯三元共聚物和约25-60重量％的亲水可交联聚合物。
3.一种用于将纤维材料粘合成完整的织物的水溶粘合剂组合物，该粘合剂组合物包含约25-85重量％的不饱和羧酸/不饱和羧酸酯三元共聚物；和约5-35重量％的二价离子抑制剂；和约10-60重量％的亲水可交联聚合物，其中所述水溶粘合剂组合物可溶于二价离子浓度低于约50ppm和一价离子浓度低于约0.4重量％的水性环境。
4.根据权利要求3的粘合剂组合物，该粘合剂组合物包含约40-75重量％的不饱和羧酸/不饱和羧酸酯三元共聚物；约5-20重量％的二价离子抑制剂；和约10-50重量％的亲水可交联聚合物。
5.根据权利要求1或3的粘合剂组合物，其中所述水溶粘合剂组合物可溶于含少于约25ppm选自钙或镁的二价离子的水性环境。
6.根据权利要求1或3的粘合剂组合物，其中所述不饱和羧酸/不饱和羧酸酯三元共聚物包含约10-90重量％的丙烯酸和/或甲基丙烯酸和90-约10重量％具有1-18个碳原子的烷基或3-18个碳原子的环烷基的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯并且其中2-60摩尔％得自丙烯酸和/或甲基丙烯酸的重复单元是以盐的形式存在。
7.根据权利要求1或3的粘合剂组合物，其中所述不饱和羧酸/不饱和羧酸酯三元共聚物包含约20-70重量％的丙烯酸和/或甲基丙烯酸和约80-30重量％具有1-18个碳原子的烷基或3-18个碳原子的环烷基的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯并且其中5-50摩尔％得自丙烯酸和/或甲基丙烯酸的重复单元是以盐的形式存在。
8.根据权利要求1或3的粘合剂组合物，其中所述不饱和羧酸/不饱和羧酸酯三元共聚物包含约30-75重量％的丙烯酸和/或甲基丙烯酸和5-约30重量％具有1-18个碳原子的烷基的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯和20-约40重量％具有2-4个碳原子的烷基的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯并且其中1-50摩尔％得自丙烯酸的重复单元是以盐的形式存在。
9.根据权利要求3的粘合剂组合物，其中所述二价离子抑制剂选自磺化的共聚酯、聚磷酸盐、膦酸、氨基羧酸、羟基羧酸、多胺和可交联聚(乙烯-乙酸乙烯酯)。
10.根据权利要求9的粘合剂组合物，其中所述二价离子抑制剂选自EASTMAN AQ 29D、AQ38D、AQ55D、ATO Findley L9158、聚(乙烯-乙酸乙烯酯)与N-羟甲基丙烯酰胺、三聚磷酸钠、次氮基三乙酸、柠檬酸、亚乙基二胺四乙酸、亚乙基二胺四(亚甲基膦酸)和porphozins。
11.根据权利要求1或3的粘合剂组合物，其中所述亲水可交联聚合物选自聚(乙烯-乙酸乙烯酯)与N-取代的丙烯酰胺、丙烯酰胺、N-取代的丙烯酰胺为基的共聚物与可交联的单体、共聚丙烯酸酯、水解低于约3％的聚(亚乙基乙烯醇)、接枝在聚烯烃上面的聚(乙二醇)以使得聚(乙二醇)部分可以被交联，和聚(乙烯-乙酸乙烯酯)与N-羟甲基丙烯酰胺。
12.根据权利要求11的粘合剂组合物，其中所述亲水可交联聚合物选自N-羟甲基丙烯酰胺、共聚物甲基丙烯酸羟乙酯与甲基丙烯酸甲酯、共聚物甲基丙烯酸羟乙酯与丙烯酸甲酯、共聚物聚(乙二醇)-甲基丙烯酸酯(PEG-MA)与甲基丙烯酸甲酯和共聚物聚(乙二醇)-甲基丙烯酸酯(PEG-MA)与丙烯酸甲酯。
13.一种水可分散纤维织物，该水可分散纤维织物包含纤维基底和分布于整个所述纤维基底的根据权利要求1的水溶粘合剂，其中所述织物是水可分散于二价离子浓度低于约50ppm和一价离子的浓度为低于约0.4重量％的水性环境中。
14.一种水可分散纤维织物，该水可分散纤维织物包含纤维基底和分布于整个所述纤维基底的根据权利要求3的水溶粘合剂，其中所述织物是水可分散于二价离子浓度低于约50ppm和一价离子的浓度为低于约0.4重量％的水性环境中。
15.根据权利要求13的可分散纤维织物，其中所述纤维材料由选自天然和合成纤维的纤维组成。
16.根据权利要求13的可分散纤维织物，其中所述纤维材料会在少于约90分钟内分散于水中。
17.根据权利要求13的可分散纤维织物，其中所述纤维材料会在少于约60分钟内分散于水中。
18.根据权利要求13的可分散纤维织物，其中所述纤维材料会在少于约30分钟内分散于水中。
19.根据权利要求16、17或18的可分散纤维织物，其中所述纤维材料分散为多个块并且每一块织物的平均尺寸为小于约50％其分散前的尺寸。
20.根据权利要求19的可分散纤维织物，其中所述纤维材料分散为多个块并且每一块织物的平均尺寸为小于约40％其分散前的尺寸。
21.根据权利要求19的可分散纤维织物，其中所述纤维材料分散为多个块并且每一块织物的平均尺寸为小于约30％其分散前的尺寸。
22.根据权利要求13或14的可分散纤维织物，其中所述粘合剂分布于整个所述织物的约80-100％。
23.根据权利要求13或14的可分散纤维织物，其中所述粘合剂分布于整个所述织物的约95-100％。
24.根据权利要求13或14的可分散纤维织物，其中所述织物的可湿度少于约15分钟。
25.根据权利要求13或14的可分散纤维织物，其中所述织物的可湿度少于约5分钟。
26.根据权利要求13或14的可分散纤维织物，其中所述织物的可湿度少于约1分钟。
27.一种制备水可分散非织造织物的方法，该方法包括将纤维基底与有效量的根据权利要求1的水溶粘合剂接触以粘合基本量的纤维在所述基底中以及将纤维基底干燥的步骤。
28.一种制备水可分散非织造织物的方法，该方法包括将纤维基底与有效量的根据权利要求3的水溶粘合剂接触以粘合基本量的纤维在所述基底中以及将纤维基底干燥的步骤。
29.根据权利要求27或28的方法，其中将约1-50重量％的所述粘合剂分布于所述织物上。
30.根据权利要求29的方法，其中将约5-30重量％的所述粘合剂分布于所述织物上。
31.根据权利要求29的方法，其中将约8-25重量％的所述粘合剂分布于所述织物上。
全文摘要
一种用于粘合纤维基底的水溶聚合物粘合剂,包含约25－85重量%的不饱和羧酸/不饱和羧酸酯三元共聚物,约5－35重量%的二价离子抑制剂;和约10－60重量%的亲水可交联聚合物。在本发明优选的形式中,亲水可交联聚合物基本上作用为二价离子抑制剂并促进处理后布料的亲水性并剔除了使用单独的二价离子抑制剂的需要。粘合剂组合物可溶于二价离子浓度少于约50ppm和一价离子浓度少于约0.4重量%的水性环境。也公开了在纤维基底上分布了有效量粘合剂的水可分散纤维织物和制备水可分散纤维织物的方法。
文档编号D04H1/64GK1257526SQ98805297
公开日2000年6月21日 申请日期1998年5月9日 优先权日1997年5月23日
发明者P·S·穆尔克, W·S·庞普伦 申请人:金伯利-克拉克环球有限公司