專利名稱：透水性賦予劑以及附著有該賦予劑的纖維的制作方法
技術領域：
本發明涉及適合在纖維制品、特別是紙尿布、合成紙巾等的面片中使用的非織造布用纖維的處理劑。更具體地說，本發明涉及纖維用透水性賦予劑，該纖維用透水性賦予劑可以使液體返滲性降低，同時改善面片對液體的吸收特性或透水耐久性，其中所述液體返滲性是指通過面片被吸收的尿液或體液等再次由面片返滲，附著于穿著使用者身體的特性。
背景技術：
通常，以紙尿布或合成紙巾為代表的生理用品等吸收性物品的結構是在面片和具有疏水性的底片之間配置有棉類漿粕或高分子吸收體等構成的材料，其中所述面片是對疏水性強的聚烯烴系纖維、三乙酸酯系纖維或聚酯系纖維為主要材料的各種非織造布賦予親水性的。尿液或體液等液體通過面片被吸收到吸收體中，此時，為了使面片不產生發粘感，需要其透水性良好，即液體由面片上被完全吸收到內部的吸收體中的時間極短，并且還需要被吸收到吸收體中的液體不會再次返滲到面片上，即要求液體返滲性低。并且，僅1次至2次的液體吸收就會導致面片上的處理劑流失，透水性急劇降低，這增加了更換尿布的次數，這是不受歡迎的，因此不僅要求面片具有耐受反復液體吸收的透水性、即要求透水耐久性，還要求長期保持透水耐久性、即要求透水耐久性隨時間劣化小。從非織造布的制造方面來看，為了可以順利地制造，在制造紡粘型非織造布時，要求與非織造布的均勻附著性或滲透性、以及片材卷繞時的抗靜電性；另外在通過梳理工序制造非織造布時，要求纖維抗靜電，或者不卷繞錫林、可形成均勻的網，即要求良好的梳理通過性。
為了使尿布配戴舒適，初期透水性良好，且液體返滲性低、透水耐久性也良好，以上的要求是很重要的，人們提出了通過處理劑改善這些特性的技術。日本特公昭63-14081號公報中公開了用碳原子數為12-22的直鏈烷基磷酸酯鉀鹽處理纖維的方法。日本特開昭60-215870號公報中公開了在碳原子數為10-30的烷基磷酸酯鹽中混合碳原子數為10-30的甜菜堿化合物或硫酸酯鹽、或者磺酸酯鹽的處理劑。日本特開平4-82961號公報中公開了烷基磷酸酯鹽與聚醚改性硅氧烷并用的方法。日本特開2000-170076號公報中公開了烷基磷酸酯鹽與2種甜菜堿化合物并用的方法。另外，作為與上述不同類型的處理劑，日本特開昭63-49158號公報中公開了采用脫水山梨醇單油酸酯與聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯的混合物的方法。日本特開平3-82871號公報中公開了使用烷氧基化甘油三蓖麻油酸酯或其氫化物的方法。日本特開平10-53955號公報中公開了聚醚化合物和聚醚改性硅氧烷并用的方法。關于液體返滲性的降低，日本特開平9-56748號公報中公開了通過改變纖維制品、所謂紙尿布或生理用品等的結構來降低液體返滲性的方法。日本特開2001-123366號公報中公開了通過改善纖維制品面片的結構來降低液體返滲性的方法。
但是，近年來，伴隨著人們要求水平的提高，由以往提出的如上所述的方法得到的透水性、特別是透水耐久性明顯存在性能不足的問題。另外，隨著近年來生產速度的提高，在生產方面也不能充分適應非織造布生產工序的梳理工序高速化要求。
發明內容
本發明的目的在于提供透水性賦予劑，與以往的方法相比，該透水性賦予劑透水性、特別是透水耐久性進一步提高，液體返滲性得到改善，并且透水耐久性隨時間劣化情況少，可適應梳理高速化。
本發明的另一目的在于提供通過本發明的透水性賦予劑賦予透水性的纖維。
本發明的其它目的和優點如以下說明。
根據本發明，本發明的上述目的和優點可通過具有以下特征的透水性賦予劑來實現含有(A)下式(I)所示的季銨鹽和(B)下式(II)所示的磷酸酯鹽，以這些季銨鹽(A)和磷酸酯鹽(B)的合計為基準，它們分別含有20-80重量％和80-20％重量％，(A)下式(I)所示的季銨鹽(R1，R2，R3)N+-R4·X-…(I)式中，R1是碳原子數為8-24的脂族烴基，當R1為碳原子數8-18的脂族烴基時，R2為碳原子數8-18的脂族烴基，當R1為碳原子數19-24的脂族烴基時，R2為氫原子、碳原子數1-3的脂族烴基或碳原子數1-3的羥基烷基；R3和R4各自獨立地為氫原子、碳原子數1-3的脂族烴基或碳原子數1-3的羥基烷基；X為選自鹵素離子、硝酸離子、乙酸離子、甲基硫酸離子、乙基硫酸離子和二甲基磷酸離子的離子性殘基；(B)下式(II)所示的磷酸酯鹽 式中，R5為碳原子數6-20的脂族烴基，R6為亞乙基和/或亞丙基，m為0-15的整數，Y為選自氫離子、鈉離子、鉀離子、銨離子、二乙醇銨離子、三乙醇銨離子的離子性殘基，n為1-2的整數。
根據本發明，本發明的上述第二個目的和優點是提供透水性纖維，其特征在于含有纖維和相對于纖維賦予0.1-2.0重量％的本發明的透水性賦予劑。
實施發明的最佳方式本發明中使用的季銨鹽(A成分)由上式(I)表示。
式(I)中，R1為碳原子數8-24的脂族烴基，當R1為碳原子數8-18的脂族烴基時，R2為碳原子數8-18的脂族烴基，當R1為碳原子數19-24的脂族烴基時，R2為氫原子、碳原子數1-3的脂族烴基或碳原子數1-3的羥基烷基；R3和R4各自獨立地為氫原子、碳原子數1-3的脂族烴基或碳原子數1-3的羥基烷基；X為選自鹵素離子、硝酸離子、乙酸離子、甲基硫酸離子、乙基硫酸離子和二甲基磷酸離子的離子性殘基。
式(I)所示季銨鹽可以單獨或2種或以上組合使用。
上式(I)中，R1和R2各自獨立地優選碳原子數8-18的脂族烴基。R1或R2的碳原子數為7或以下時，透水耐久性隨時間劣化增大，梳理通過性變差，同時親水性過于強，透水耐久性低，液體返滲性容易增加，因而不優選，R1、R2的任何一方的碳原子數為25或以上時，初期透水性容易降低，因而不優選。
優選R3和R4為碳原子數1-3的脂族烴基。R3和R4的任何一方的碳原子數為4或以上時，初期透水性和透水耐久性容易降低，不優選。
(A)成分的優選的例子有二辛基二甲基氯化銨、二癸基二甲基氯化銨、二月桂基二甲基氯化銨、二硬脂基二甲基氯化銨、二椰油烷基二甲基氯化銨、二氫化牛油烷基二甲基氯化銨、山崳基三甲基氯化銨、二月桂基二甲基硫酸甲酯銨、二月桂基甲基乙基硫酸乙酯銨等。
與本發明的透水性賦予劑中使用的特定的季銨鹽(A)類似的成分有日本特開昭61-289182號公報中權利要求1中混合在抗靜電成分中的磷酸季銨鹽，以及美國專利第4816336號說明書實施例1-6中公開的混合在氣流紡紗(OES)用處理劑中的ソヤ二甲基乙基硫酸乙酯銨鹽，但前者中與季銨的N原子鍵合的烴基的碳原子數為8-18，后者中與銨的N原子鍵合的烴基的碳原子數為16-18，且它們都只具有一個所述烴基，親水性過強，無法產生具有耐久性的親水性。
(A)成分的混合比例相對于(A)成分和(B)成分的合計為20-80重量％，優選為25-75重量％。低于20重量％，則透水耐久性低，透水耐久性隨時間的劣化增大。超過80重量％，則梳理通過性低，液體返滲性增加，因而不優選。
本發明中使用的磷酸酯鹽(B成分)如上式(II)表示。
式(II)中，R5為碳原子數6-20的脂族烴基，R6為亞乙基和/或亞丙基，m為0-15的整數，Y為選自氫離子、鈉離子、鉀離子、銨離子、二乙醇銨離子、三乙醇銨離子的離子性殘基，n為1-2的整數。
式(II)所示的磷酸酯鹽可以單獨或者2種以上結合使用。
上述式(II)中，R5優選為碳原子數8-18的脂族烴基。R5的碳原子數為5或以下，則梳理通過性容易變差，同時親水性過強，透水耐久性容易降低，液體返滲性有增加傾向；如果R5的碳原子數為21或以上，則初期透水性低，透水耐久性也容易降低，因而不優選。
m優選為0-10的整數。m為16或以上，則初期透水性降低，B成分的固體性容易變強，結果使得透水性賦予劑的操作性變得困難，不優選。
B成分的優選的例子有己基磷酸酯鈉鹽、辛基磷酸酯鈉鹽、辛基磷酸酯鉀鹽、癸基磷酸酯鉀鹽、月桂基磷酸酯鉀鹽、肉豆蔻基磷酸酯鉀鹽、鯨蠟基磷酸酯鉀鹽、硬脂基磷酸酯鉀鹽、山崳基磷酸酯鉀鹽、加成4摩爾聚氧乙烯的癸基磷酸酯鈉鹽、加成3摩爾聚氧乙烯的月桂基磷酸酯鈉鹽、加成2摩爾聚氧乙烯的鯨蠟基磷酸酯鉀鹽、加成15摩爾聚氧乙烯的鯨蠟基磷酸酯鉀鹽、加成2摩爾聚氧丙烯并加成6摩爾聚氧乙烯的月桂基磷酸酯鈉鹽、加成3摩爾聚氧乙烯的月桂基磷酸酯二乙醇胺鹽、加成3摩爾聚氧乙烯的月桂基磷酸酯三乙醇胺鹽等。
(B)成分的混合比率相對于(A)成分和(B)成分的合計為20-80重量％，優選25-75重量％。低于20重量％，則梳理通過性低，超過80重量％，則不能賦予必要量的A成分，結果透水耐久性低，不優選。
在本發明(A)成分和(B)成分中進一步結合使用相對于(A)成分和(B)成分的合計為5-20重量％的下述式(III)所示的聚氧化烯改性硅氧烷(C成分)，這樣可以進一步提高透水耐久性和梳理通過性。
式(III)中，R7為亞甲基、亞乙基、亞丙基、N-(氨基乙基)甲基酰亞胺基或N-(氨基丙基)丙基酰亞胺基，Z為含有20重量％或以上聚氧乙烯部分的聚氧化烯基，p和q為使Si含有率20-70重量％、分子量在1,000-100,000范圍內而選擇的整數。
Z的聚氧化烯基例如有聚氧乙烯基、聚氧丙烯基、聚氧丁烯基，以及這些等構成單體共聚得到的。聚氧乙烯基低于20重量％，則難以獲得足夠的初期透水性和透水耐久性，不優選。
p和q當Si含有率低于20重量％，則難以獲得足夠的梳理通過性和透水耐久性提高的效果，而超過70重量％，則透水性賦予劑的穩定性變差，成本增高，因而不優選。另外，脫離分子量1,000-100,000的范圍，則難以獲得初期透水性和透水耐久性提高的效果，不優選。
通過結合使用本發明(C)成分，可以顯著提高透水耐久性和梳理通過性。如上所述，在透水性賦予劑中的混合比率優選5-20重量％。混合比率低于5重量％，則透水耐久性和梳理通過性提高的效果不充分；而超過20重量％，則透水耐久性良好，但透水性賦予劑的穩定性容易變差，成本也增高，因而不優選。
本發明的透水性賦予劑可以施用于合成纖維、天然纖維或其纖維制品。可優選應用于例如聚烯烴、聚酯、三乙酸酯、尼龍、氯乙烯等疏水性合成纖維或含有這些疏水性纖維的纖維制品，包含原纖化聚烯烴、皮芯結構的聚酯-聚乙烯、聚酯-聚丙烯、聚丙烯-聚乙烯、低熔點聚丙烯-聚丙烯、低熔點聚酯-聚酯等組合的復合纖維的熱熔性合成纖維及其纖維制品。上述纖維制品優選為非織造布制品，特別是用于紙尿布、合成紙巾等的面片的非織造布制品。
本發明的透水性賦予劑可以在非織造布用纖維的制造工序，即紡絲、拉伸和卷曲工序的任何情況，通過其本身公知的方法施用，還可以在紡粘、射流噴網、以及熔噴等非織造布制造工序中，以通常的方法施用。
本發明的透水性賦予劑可以以乳液形式或者直接施用給纖維。采用乳液時，用水稀釋為5-30重量％濃度，直接上油時，用低粘度烴化合物稀釋至5-30重量％濃度，可通過輥子接觸、噴嘴噴霧、浸漬等公知的方法施用。
本發明的透水性賦予劑對通常的纖維附著0.1-2.0重量％，更優選0.3-0.7重量％。附著量低于0.1重量％，則初期透水性、透水耐久性、抗靜電性和潤滑性不足，附著量超過2.0重量％，則梳理處理纖維時，卷纏增多，產率大幅降低，透水后，非織造布等纖維制品的發粘感增強，不優選。
除上述成分外，在無損本發明的目的的范圍內，本發明的透水性賦予劑中可以添加其它成分。可添加的成分舉出有巴西棕櫚蠟乳化物等潤滑劑、非離子活性劑、磷酸酯以外的離子活性劑、消泡劑以及防腐劑。
通過將本發明的透水性賦予劑賦予給非織造布用纖維或非織造布，可得到尿液或體液的初期透過性、透過耐久性顯著提高，透水耐久性隨時間的劣化、液體返滲性降低的非織造布，在非織造布的制造工序中，抗靜電性或潤滑性得到改善，因此開纖性良好，可近一步提高梳理通過性。
實施例以下通過實施例說明本發明，但本發明不受此限定。各實施例、比較例中的評價項目和評價方法如下所述。各實施例和比較例中的處理劑的具體內容和評價結果分別匯總于表1和表2表示。處理劑的具體內容中，混合比例都以重量％表示。
將實施例、比較例的處理劑以凈處理劑為0.5重量％的方式賦予溫水脫脂棉，然后干燥。接著使其通過開清棉、梳理各工序，制作目付為30g/m2的網。將該網在通氣式熱風循環干燥機中、在130℃進行熱處理，進行網的固定。將這樣制作的非織造布用于以下的透水性試驗。
梳理特性在30℃×70％RH的條件下，以錫林纏繞狀況為主要因素，判定梳理通過性；在20℃×45％RH的條件下，以產生靜電的靜電壓判定抗靜電性。各級別如下所述設定。
梳理通過性用梳理試驗機，在30℃×70％RH的條件下，將40g短纖維樣品進行梳理，然后觀察錫林，以以下基準進行評價。5...無纏繞、4...錫林面的1/10有纏繞、3...錫林面的1/5有纏繞、2...錫林面的1/3有纏繞、1...整個面有纏繞。4或以上為允許范圍，5最優。
抗靜電性用梳理試驗機，在20℃×45％RH的條件下，將40g短纖維樣品制成網，測定網上產生的靜電的靜電壓，以以下基準進行評價。5...低于100V、4...0.1-1.0kV、3...1.0-1.5kV、2...1.5-2.0kV、1...比2.0kV大。4或以上為允許范圍，5最優。
非織造布的液體返滲性在市售的紙尿布上放置非織造布(10cm×10cm)，再在其上放置內徑為70mm的圓筒，將100ml生理鹽水注入圓筒內，通過非織造布吸收入紙尿布。生理鹽水完全被紙尿布吸收后，除去圓筒，其上疊放20張預先稱量過的濾紙(東洋濾紙、No.5)，對其施加5kg的載荷，放置5分鐘后，測定濾紙的重量，求出重量增加量，以此作為液體返滲量(g)。1.5g或以下為允許范圍，但優選為1.0g或以下。
非織造布的初期透水性將目付為30g/m2的非織造布疊置于濾紙(東洋濾紙、No.5)之上，由設置于距非織造布表面10mm高的滴定管滴下1滴(約0.05ml)人工尿液，測定水滴由非織造布表面至消失的時間。在非織造布表面的20處位置進行該測定，標出低于5秒的個數。該個數為18個或以上，則初期透水性良好。
非織造布的透水耐久性將上述非織造布(10cm×10cm)疊置于市售的紙尿布上，在其上放置內徑為70mm的圓筒，將50ml人工尿液注入圓筒內，通過非織造布吸收入紙尿布。注入后放置3分鐘，然后將非織造布夾在10張濾紙(東洋濾紙、No.5)之間，在其上放置板(10cm×10cm)和3.7kg重量的載荷，放置3分鐘，脫水，然后進一步風干5分鐘，按照非織造布的初期透水性實驗方法，對風干后的非織造布樣品上通過人工尿液的部位，測定20處人工尿液的消失時間，標出低于5秒的個數。該個數為18個或以上，則透水性良好。對用于試驗的非織造布重復進行同樣的操作。該重復實驗中，即使重復多次，人工尿液的消失個數仍多的可以說透水耐久性良好。
隨時間變化后的透水性將上述非織造布(10cm×10cm)在40℃×70％RH的環境試驗器中放置30天。30天后，將非織造布(10cm×10cm)由環境試驗器中取出，進行上述非織造布的初期透水性和透水耐久性試驗。裝入環境試驗器前后的初期透水性和透水耐久性差別越小，則透水耐久性隨時間變化也越小。該隨時間變化越小越好。
實施例1-8和比較例1-2
表1
比較例3-10表2
表1和表2中記載的各成分如下所述。
A1二月桂基二甲基氯化銨鹽、A2二硬脂基二甲基氯化銨鹽、A3山崳基三甲基氯化銨鹽、A4月桂基三甲基氯化銨鹽、A5三月桂基甲基氯化銨鹽、A6ソヤ二甲基乙基硫酸乙酯銨鹽。
B1聚氧乙烯(3摩爾)月桂基醚磷酸酯二乙醇銨鹽、B2聚氧乙烯(3摩爾)癸基醚磷酸酯二乙醇銨鹽、B3聚氧乙烯(2摩爾)鯨蠟基醚磷酸酯鉀鹽、B4丁基磷酸酯鉀鹽、B5山崳基磷酸酯鉀鹽、B6聚氧乙烯(20摩爾)月桂基醚磷酸酯二乙醇銨鹽。
C1硅氧烷含有率為65重量％、分子量10,000的聚氧乙烯改性硅氧烷。
與本發明所示的組成及其比率范圍相適應的實施例1-8，其透水耐久性良好，液體返滲性少，并且透水性隨時間劣化也低，顯示良好的結果。另一方面，在這些成分組成范圍之外的比較例1-9則無法滿足所有必須特性。各成分適當組合，可以良好地體現協同效果。各比較例與各實施例相比，初期透水性、透水耐久性、液體返滲性、隨時間變化后的透水性、梳理通過性或混合產品的穩定性·操作性的結果均差。
如上所述，通過噴霧等方法將本發明的透水性賦予劑賦予聚丙烯纖維等疏水性纖維或非織造布，則會使纖維具有初期透水性以及透水耐久性，并且降低透水性隨時間的劣化，同時可減少尿液或體液的液體返滲性。
權利要求
1.纖維用透水性賦予劑，該透水性賦予劑含有(A)下式(I)所示的季銨鹽和(B)下式(II)所示的磷酸酯鹽，以這些季銨鹽(A)和磷酸酯鹽(B)的合計為基準，它們分別含有20-80重量％和80-20％重量％，(A)下式(I)所示的季銨鹽(R1，R2，R3)N+-R4·X-…(I)式中，R1是碳原子數為8-24的脂族烴基，當R1為碳原子數8-18的脂族烴基時，R2為碳原子數8-18的脂族烴基，當R1為碳原子數19-24的脂族烴基時，R2為氫原子、碳原子數1-3的脂族烴基或碳原子數1-3的羥基烷基；R3和R4各自獨立地為氫原子、碳原子數1-3的脂族烴基或碳原子數1-3的羥基烷基；X為選自鹵素離子、硝酸離子、乙酸離子、甲基硫酸離子、乙基硫酸離子和二甲基磷酸離子的離子性殘基；(B)下式(II)所示的磷酸酯鹽 式中，R5為碳原子數6-20的脂族烴基，R6為亞乙基和/或亞丙基，m為0-15的整數，Y為選自氫離子、鈉離子、鉀離子、銨離子、二乙醇銨離子、三乙醇銨離子的離子性殘基，n為1-2的整數。
2.權利要求1的纖維用透水性賦予劑，其中在上式(I)中，R1和R2各自獨立地為碳原子數8-18的脂族烴基；R3和R4各自獨立地為碳原子數1-3的脂族烴基。
3.權利要求1或2的纖維用透水性賦予劑，其中在上述式(II)中，R5為碳原子數8-18的脂族烴基，R6為亞乙基。
4.權利要求1的纖維用透水性賦予劑，該透水性賦予劑進一步含有5-20重量％的下式(III)所示的聚氧化烯改性硅氧烷 其中R7為亞甲基、亞乙基、亞丙基、N-(氨基乙基)甲基酰亞胺基或N-(氨基丙基)丙基酰亞胺基，Z為含有20重量％或以上聚氧乙烯部分的聚氧化烯基，p和q為使Si含有率在20-70重量％、分子量在1000-100000范圍內而選擇的整數。
5.權利要求1的纖維用透水性賦予劑，該透水性賦予劑用于非織造布。
6.權利要求1的纖維用透水性賦予劑，該纖維用透水性賦予劑用于疏水性合成纖維或其復合纖維。
7.權利要求6的纖維用透水性賦予劑，其中疏水性合成纖維為聚烯烴合成纖維。
8.透水性纖維，其特征在于該透水性纖維含有纖維和以0.1-2.0重量％施予給纖維的權利要求1的纖維用透水性賦予劑。
9.透水性纖維，其特征在于該透水性纖維含有纖維和以0.1-2.0重量％施予給纖維的權利要求4的纖維用透水性賦予劑。
全文摘要
本發明涉及以特定的比例含有1種或以上特定的季銨鹽和1種或以上特定的磷酸酯鹽的透水性賦予劑，以及以0.1－2.0重量％將其附著于纖維或纖維制品的纖維用透水性纖維或纖維制品。本發明還提供通過處理劑可實現目前依靠結構手段才實現的使紙尿布或生理用品等的液體返滲性的降低，并且可提高透水耐久性，可降低透水耐久性隨時間的劣化，并且可適應非織造布制造工序的高速化的透水性賦予劑及附著有該賦予劑的纖維和纖維制品。
文檔編號D06M13/292GK1771364SQ20048000940
公開日2006年5月10日 申請日期2004年3月30日 優先權日2003年4月1日
發明者北口英利, 藤本善治, 米田陽彥, 喜多節夫, 中村吉重 申請人:松本油脂制藥株式會社