CN101171298B - 具有n-烷基丙烯酰胺的盐敏性粘合剂组合物和包括该组合物的纤维状制品 - Google Patents

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Abstract

用于纤维网的盐敏性聚合物粘合剂，其中所述粘合剂包含羧酸单体单元、丙烯酸酯单体单元和N-烷基丙烯酰胺单元的共聚物。将该共聚物中和至使其至少达到水溶性的程度。所述粘合剂特别适用于增强在一次性制品例如湿巾、个人护理产品、尿布等中的无纺纤维网。

Description

具有N-烷基丙烯酰胺的盐敏性粘合剂组合物和包括该组合物的纤维状制品
要求优先权 
本申请以2005年5月3日提交的，具有相同主题的美国专利申请No.11/120,381为基础。因此，要求上述申请的优先权。 
技术领域
本发明一般性地涉及含有水可分散粘合剂的一次性纤维状制品，并且尤其是涉及包含具有对盐的浓度敏感的分散性的N-烷基丙烯酰胺粘合剂的制品。
背景技术
湿态强度是许多一次性纸制品所需要的属性，所述一次性纸制品需要在预定使用之前和使用期间保持延长期限的湿润整体性。这样的产品包括手纸、尿布、个人护理产品和预湿润制品例如婴儿湿巾和家庭清洁擦拭布。
然而，永久性湿态强度在纸制品中通常为不必要的和不合乎需要的特征。由于这种产品的永久性湿态强度，纸制品通常在短期内使用后处理到填埋场、焚烧炉等中，并且因此可能对固体废物流产生显著的负担。因此优选将用过的纸制品引入城市污水处理设施或私人化粪池系统。不幸的是，如果该产品为“不可冲洗的”，则这些过程通常是不可能的。如果这些产品永久保持抗水解强度的性能，则可以导致污水和化粪池系统堵塞。为了对付这些问题，已经努力试图提供一种粘合剂，其中该粘合剂在盐溶液存在下，为纸制品提供了充足的“暂时”湿态整体性，但是当暴露于大量废水时，则提供最小的整体性，这样使得它们穿过管道设备并在污水和/或化粪池系统中分解。
具体地，已经试图制备一种一次性纤维状制品，其在具有升高的离子浓度的溶液存在下，保持相对高的湿态强度，但是当其与具有较低离子浓度的溶液接触时，变得更加易于分散。本领域已知这些离子敏感的、水可分散的聚合物配方。例如Lang等人的美国专利No.6,429,261公开了一种聚合物配方，其包含丙烯酸、NaAMPS、丙烯酸丁酯和丙烯酸2-乙基己酯的可引发共聚物，以及包含聚(乙烯-醋酸乙烯酯)的非可交联的共粘合剂聚合物，其中该聚合物配方不溶于包含至少约1重量％盐的中性盐溶液中，并且其中所述可引发共聚物可溶于包含多达约200ppm的一种或多种多价离子的水中。
Mumick等人的美国专利No.6,291,372公开了用于纤维状材料的离子敏感粘合剂。用于粘合纤维状基材的水溶性聚合物粘合剂包括约25～约85重量％不饱和羧酸和酯三元共聚物；以及约5重量％～约35重量％二价离子抑制剂，和约10重量％～约60重量％亲水性可交联聚合物。所述聚合物粘合剂可用于将用于个人护理产品例如预湿润纸巾类的吸收网粘合。
Komatsu等人的美国专利No.5,631,317公开了一种用于制备自分散和盐敏性聚合物的方法。该配方包括a)约35～约65重量％丙烯酸；b)约10～约45重量％丙烯酸酯，例如(甲基)丙烯酸2-乙基己酯或(甲基)丙烯酸月桂酯；和c)约20～约45重量％的第二种丙烯酸酯例如(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯或(甲基)丙烯酸正丁酯。
关于盐敏性粘合剂的更进一步感兴趣的参考文献包括：Eknoian的美国专利No.6,683,129，其公开了一种在含水乳液中的盐敏性粘合剂；Komatsu等人的美国专利No.5,312,883，其公开了一种水溶性盐敏聚合物；和Bjorkquist等人的美国专利No.6,127,593，其用于可冲洗纤维状结构。
虽然盐敏性粘合剂为已知的，但是仍需要一种盐敏性粘合剂，其可以容易地由可商购的低成本单体制备，并形成稳定的溶液，该溶液在网制备中易于应用。
发明内容
根据本发明，提供一种用于纤维网的粘合剂溶液，其中该溶液包含含水溶剂介质和包括盐敏性共聚物的粘合剂组合物。该共聚物包括以下物质的残基：羧酸单体、丙烯酸酯单体和具有以下通式的N-烷基丙烯酰胺，
Figure S2006800154323D00031
其中R1为具有4～10个碳原子的烷基，和R2为氢或具有1～10个碳原子的烷基。将所述共聚物用碱中和至使其至少达到水溶性的程度。典型地，所述粘合剂溶液包含约2～约60重量％的粘合剂组合物，优选约5～约40重量％，和甚至更优选约10～约20重量％。
所述粘合剂组合物通常包括约50～约100重量％的盐敏性共聚物。在优选实施方式中，所述溶剂介质基本上由水组成。术语“基本上由水组成”是指所述溶液包含至少约80％水，因为所述粘合剂溶液作为水溶液是基本上可处理的，这是本发明的基本的和新的特征。
所述共聚物典型地具有约5～约30重量％的羧酸单元，约15～约65重量％的丙烯酸酯单元和约15到75重量％的N-烷基丙烯酰胺单元。优选地，所述N-烷基丙烯酰胺为N-叔辛基丙烯酰胺。所述N-烷基丙烯酰胺也可以是N，N-二烷基丙烯酰胺。
在本发明的另一方面中，提供了一种一次性纤维网的制备方法，该方法包含以下步骤：通过共聚合羧酸单体、丙烯酸酯单体和N-烷基制备用于粘合剂组合物的聚合物，其中所述N-烷基具有带有4-10个碳原 子的烷基，和任选地有1～10个碳原子的第二烷基；将所述共聚物中和至使其至少达到水溶性的程度；将所述聚合物溶解于水溶液中，和将其用于纤维网上。所述粘合剂组合物在包含10重量％NaCl的水溶液中具有的特性湿态强度为至少750gf/in，在去离子水中具有的特性湿态强度为低于50gf/in。可以通过例如喷雾、涂布或浸泡方式将溶液用于所述网。
在本发明方法的优选实施方式中，将所述纤维网经历干燥步骤。典型地，所述网的加入量为约15～约30％。
通常将所述网与无机盐接触。所述网也可以与包含至少约0.5重量％无机盐的洗剂接触。
在本发明另一方面中，提供了一种一次性制品，其包含具有粘合剂组合物的纤维网，所述粘合剂组合物包括共聚物，所述共聚物包括以下物质的残基：羧酸单体、丙烯酸酯单体和N-烷基丙烯酰胺，其具有一个带有4～10个碳原子的烷基，和任选的具有1～10个碳原子的第二烷基。将所述共聚物中和到使其至少达到水溶性的程度。所述粘合剂组合物在NaCl为10重量％的水溶液中表现出的特性湿态强度为至少约500gf/in，优选为至少约750gf/in。所述粘合剂组合物还在去离子水中表现出特性湿态强度为小于50gf/in，优选小于40gf/in，和甚至更优选为小于30gf/in。所述粘合剂组合物还典型地在包含200ppm二价阳离子的含水溶液中表现出特性湿态强度为小于约300gf/in。
所述共聚物通常包含约15～约75重量％N-烷基丙烯酰胺单元，和优选约20～约50重量％的N-烷基丙烯酰胺单元。所述N-烷基丙烯酰胺可以是N，N-二烷基丙烯酰胺。然而优选地，所述N-烷基丙烯酰胺为N-叔辛基丙烯酰胺。
所述共聚物通常还包括约5～约30重量％的羧酸单元，优选约10～约25重量％。所述羧酸可选自下列酸：丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、衣康酸、富马酸、乌头酸、乙烯磺酸、乙烯基膦酸、丙烯酰氧基丙酸、甲基丙烯酰氧基丙酸、马来酸单甲基酯、富马酸单甲基酯、衣康酸单甲基酯、脂肪酸、月桂烯酸、肉豆蔻脑酸、棕榈油酸、油酸、蓖麻醇酸、亚油酸、桐酸、半乳糖酸、鳕烯酸、花生四烯酸、芥酸、鰶鱼酸和尼生酸，及其组合。然而优选地，所述羧酸单元为丙烯酸。
在所述共聚物中丙烯酸酯单体的存在量通常为约15～约65重量％，和优选为约30～约50重量％。所述丙烯酸酯单体可以选自下列化合物：丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸2-羟基丁酯；及其组合。优选地，所述丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲酯。
本发明制品的共聚物可以进一步包含约0.01～约10重量％的丙烯酸羟基烷基酯单元，其优选为甲基丙烯酸羟基丙酯。所述共聚物还可以包含约0.01～约10重量％的丙烯酸或甲基丙烯酸的(C1-C4)烷基(C2-C4)氨基烷基酯单元，其优选为甲基丙烯酸(叔丁基氨基)乙酯。
此外，所述粘合剂可以包含添加剂例如增塑剂、增粘剂、增稠剂、填料、湿润剂、表面活性剂、香精、颜料、二氧化钛、着色剂、消泡剂、杀菌剂和抑菌剂。所述粘合剂组合物应该包括约50～约100重量％所述共聚物。
通常将所述纤维网与包含无机盐的溶解接触。优选地，所述溶液包含至少约0.5重量％的盐。在优选的实施方式中，将所述网与洗剂接触。
所述纤维网可以具有的加入量为约5～约30重量％，和更优选为约10～约20％。
本发明的制品通常为无纺网，例如气流法无纺物或湿法无纺物。所述网可以包含纤维素纤维例如牛皮纸纤维，还可以包含合成纤维例如聚酯、聚丙烯和人造丝纤维。本发明的制品适用于下列发明物：湿纸巾、尿布、失禁衣服或女性护理用品。
由下述讨论，本发明进一步的特性和优点将变得明显。
发明详述
本发明参考以下多种实例进行详细说明。在如在附加的权利要求中阐述的本发明精神和范围内的具体实施例的改变，对于本领域技术人员来说是显而易见的。
除非另有说明，术语解释为与其通常的意思相一致。以下是用于本说明书和所附权利要求的一些术语的典型定义。
除非另有说明，本文中使用的“％”或“百分数”是指重量％。
“无纺物”、“无纺网”和类似术语是指由疏松装配的纤维形成的材料，其通过聚合物粘合剂部分粘合在一起。所述粘合剂对所述材料的性质例如无纺材料的强度起着重要作用。
本文中使用的“湿态强度”和类似术语是指当完全湿润时，网的拉伸强度。
使用的与所述粘合剂有关的“特性湿态强度”是指如果将所述粘合剂涂布到标准网上，经历标准条件，和浸入在特定的溶液中，所述粘合剂表现出的湿态强度。对于本发明的目的，所述特性湿态强度为所述粘合剂的性能，其为如下实施例中所阐述那样进行测量。因此，将所述粘合剂的特性湿态强度确定为从Whatman No.4滤纸上切下的样品的归一化的横向的拉伸强度，其中所述样品具有的粘合剂加入量为 约16.7％，并已经在规定溶液中浸渍60分钟。将拉伸强度规一化为基重为112.5gsm。通过TAPPI UM 656方法，按照如下举例说明的实施例中的测试，测量本文中使用的湿态拉伸强度。
当用于指中和的共聚物时，“水溶性”被定义为在室温下即23℃，完全溶于去离子水的性能。所述共聚物在看不见聚合物颗粒和溶液尽可能透明的情况下是完全溶解的。术语“中和至使所述聚合物至少为水溶性的程度”是指使所述共聚物为水溶性所需要中和的最低程度。任选地，通过将所述聚合物与另外的碱接触可以中和该共聚物超过所述程度。
用于本发明的粘合剂可分散在具有低离子浓度的溶液中，并且不可分散在包含较高离子浓度的溶液中，例如含盐含量为约0.5重量％或更高的水溶液中。当所述纤维网具有粘合剂时，其表现出相似的分散性能。所述粘合剂或所述网的分散性与所述湿态强度成反比，即高湿态强度与低分散性相对应。
用于本发明的粘合剂包括含有如下物质的残基的共聚物：N-烷基丙烯酰胺、羧酸和丙烯酸酯。另外的单体单元可以包括丙烯酸羟基烷基酯或丙烯酸或甲基丙烯酸的(C1-C4)烷基(C2-C4)氨基烷基酯。优选地，所述共聚物包含约20-50重量％的N-烷基丙烯酰胺单元，约10-25重量％羧酸单元，和约30-55重量％丙烯酸酯单元。如果存在，所述丙烯酸羟基酯或丙烯酸烷基氨基烷基酯的存在量应当均小于约10重量％。
所述N-烷基丙烯酰胺组分包括N-单烷基丙烯酰胺单体以及N，N-二烷基丙烯酰胺单体。所述N-烷基丙烯酰胺具有下列通用结构：
Figure DEST_PATH_G21536946150131000D000031
其中R1为具有4～10个碳原子的烷基，和R2为氢(对于N-单烷基丙烯酰胺)或者具有1～10个碳原子的烷基。
典型地，所述N-烷基丙烯酰胺组分为N-叔-烷基丙烯酰胺，并且优选为N-叔辛基丙烯酰胺。合适的N-叔辛基丙烯酰胺(“tOA”)单体包括具有下列结构的那些：
N-叔辛基丙烯酰胺
Figure DEST_PATH_G21536946150131000D000042
N-叔辛基丙烯酰胺
tOA等级可以从National Starch and ChemicalCompany(Bridgewater，NJ)和DSM(Heerlen，Netherlands)获得。
用于所述聚合物组合物的羧酸单体可以由下列一种或多种物质组成，该物质为：C3-C8、a，β-烯属不饱和羧酸单体例如丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、巴豆酸、衣康酸、富马酸、乌头酸、乙烯基磺酸和乙烯基膦酸、丙烯酰氧基丙酸、甲基丙烯酰氧基丙酸、马来酸单甲酯、富马酸单甲酯、衣康酸单甲酯等；脂肪酸例如月桂烯酸、肉豆蔻脑酸、棕榈油酸、油酸、蓖麻醇酸、亚油酸、亚麻酸、桐酸、半乳糖酸、鳕烯酸、花生四烯酸、芥酸、鰶鱼酸和尼生酸，及其组合。
用于所述聚合物组合物的丙烯酸酯单体可以由下列一种或多种物质组成，该物质为：C2-C18、α，β-烯属不饱和单体，丙烯酸和甲基丙 烯酸的C1-C8烷基和C2-C8羟基烷基酯，其包括丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸2-羟基丁酯；等。如果丙烯酸羟基酯存在于所述粘合剂中，则它通常为甲基丙烯酸羟基丙酯。同样地，如果存在丙烯酸氨基烷基酯，则它优选为甲基丙烯酸(叔丁基氨基)乙酯。
可以通过常规聚合方法，例如在本体、溶液、悬浮液或乳液中，制备用于本发明的共聚物。优选地，通过美国专利No.5,576,403描述的有机溶剂聚合技术制备所述聚合物。根据聚合的类型，通过水溶性或者单体可溶性的自由基形成引发剂或聚合催化剂引发聚合反应。合适的自由基形成引发剂为适用于引发醋酸乙烯酯均聚的物质，并且特别是过氧化物，例如过氧化二酰如过氧化二乙酰、过氧化二月桂酰和过氧化二苯甲酰；过酸酯，例如支化的醇与直链或支链脂肪酸形成的过酸酯如过辛酸叔丁酯、过新戊酸叔丁酯和过异壬酸叔丁酯；过氧化二叔丁基；过氧二碳酸二烷基酯；和水溶性过氧化物，例如过氧化氢、过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵和叔丁基过氧化氢。
当使用单体可溶性过氧化物时，可以有利地另外使用2，2-二(叔丁基过氧)-丁烷。可以使用两种或更多种过氧化合物的混合物。这些过氧化合物可以任选地与还原剂在氧化还原体系中一起使用。合适的还原剂为例如甲醛合次硫酸钠、铁-II盐、连二亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、硫代硫酸钠和具有氢的钯溶胶。
将用于本发明的共聚物用碱至少中和到如上述术语定义的它们为水溶性的程度。典型地，通过将所述共聚物分散到含水介质中，并加入碱性溶液直到它们变成水溶性，而对其进行中和。同样，可以使用由聚合物中的酸量化学剂量地计算出的碱量，中和所述聚合物，只要该聚合物为水溶性即可。合适的碱包括NaOH、KOH、Na2CO3、NaHCO3 等。优选地，所述碱应当是不挥发的，并且不应当包含二价阳离子。 当所述溶液的pH值达到10～11时，通常在约10.8时，所述聚合物通常变得完全可溶。然而，应当理解需要聚合物表现出完全溶解的中和的最小值将根据所述聚合物的组成而变化。
如本领域普通技术人员已知的，由所需要的组合物的性能决定的，其它添加剂也可以加到所述粘结剂配方中。通常使用的添加剂的实例包括增塑剂、表面活性剂、增粘剂、增稠剂、填料、湿润剂、香精、颜料、二氧化钛、着色剂、消泡剂、杀菌剂、抑菌剂、和可以以常规量使用的用胶囊包着的组分。
表面活性剂通常作为润湿剂用于粘合剂或粘合剂组合物。所述表面活性剂可以是一种或多种阴离子、阳离子、两性或非离子表面活性化合物。合适的阴离子表面活性剂是例如烷基磺酸盐、烷基芳基磺酸盐、烷基硫酸盐、羟基链烷醇的硫酸盐、烷基和烷基芳基二磺酸盐、磺化脂肪酸、聚乙氧基化的链烷醇和烷基酚的硫酸盐和磷酸盐、和硫基琥珀酸酯。合适的阳离子表面活性剂为例如烷基季铵盐和烷基季鏻盐。一类合适的非离子型表面活性剂为加成到以下物质的5～50摩尔的环氧乙烷加成物，所述物质为具有6～22个碳原子的直链和支链链烷醇，烷基酚、高级脂肪酸、高级脂肪酸胺或伯和仲高级烷基胺。其它合适的非离子型表面活性剂为一种或多种环氧丙烷和环氧乙烷的嵌段共聚物。优选的表面活性剂包括氟化的烷基两性表面活性剂或二辛基磺基琥珀酸钠。所述表面活性剂可以包含固体总重量的约0.05～约5重量％。
增塑剂的示范性实例包括乙酰基柠檬酸三丁酯、邻苯二甲酸丁基苄酯、丁基邻苯二甲酰基甘醇酸丁酯、邻苯二甲酸二丁酯、癸二酸二丁酯、邻苯二甲酸二乙酯、二甘醇二苯甲酸酯、二丙二醇、二丙二醇二苯甲酸酯、乙基邻苯二甲酰基乙醇酸乙酯、乙基对-甲苯磺酰胺、己二醇、甲基邻苯二甲酰基乙醇酸乙酯、聚氧化乙烯芳基醚、邻苯二甲酸三丁氧基乙酯、苯甲酸和邻苯二甲酸的三乙二醇聚酯。在这些增塑 剂中，优选二苯甲酸型、邻苯二甲酸酯、液态聚酯或磺酸酯型。当存在时，增塑剂通常的使用量为2～20重量份，优选3～15重量份。
增粘剂的示范性实例包括香豆酮-茚、酯胶、松香、烃类树脂、氢化松香、酚改性的烃类树脂、松香酯、妥尔油松香、萜烯酚、萜烯树脂、甲苯-磺酰胺-甲醛树脂和木松香。当存在时，增粘剂在40％～65％固体的分散形式中通常的使用量为高达约50重量份，优选为2～20重量份。
增稠剂的示范性实例包括联合增稠剂例如疏水改性的乙氧基化聚氨酯和疏水改性的碱溶性乳液，和碱溶性乳液。其它增稠剂包括藻酸盐、膨润土、酪蛋白、热解法二氧化硅、瓜尔胶、黄蓍胶、羟基乙基纤维素、刺槐豆胶、甲基纤维素、聚丙烯酸盐(铵、钾、钠)、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、和淀粉。当存在时，增稠剂的使用量高达约25重量份。
填料的示范性实例包括膨润土、坚果壳粉、二氧化硅、滑石、生淀粉和木屑。当存在时，填料的使用量高达约20重量份。
湿润剂的示范性实例包括二乙二醇、甘油、己二醇、丙二醇、山梨醇、蔗糖和脲。当存在时，湿润剂的使用量高达约20重量份。
典型地，所述粘结剂配方在所述溶液中的存在量为2～60重量％，优选5～40重量％，和最优选5～25重量％。尽管其它有机溶剂可以以少量存在，但是水应该是溶剂的基本组分。可以将水加入所述粘结剂配方中以调节用于施加到所述纤维网上需要的固体水平和粘度。所使用的共聚物应该包含总固体量的约25～100重量％，优选50～99.9重量％。任选地，增塑剂可以被包括在所述溶液中以有助于对结合的纤维状结构提供柔软性和柔韧性。
用于本发明的纤维网优选为无纺网。本发明的无纺结构包含与纤维组合的聚合物粘合剂。通过本领域任意已知的任何方法，例如，但是不限于气流法成网(air-laid)、湿法成网(wet-laid)、干法成网(dry-laid)或经过梳毛机梳过的纤维，形成所述无纺物。所述纤维网典型地具有的基重为20-200克/平方米(gsm)。在所述无纺材料中的纤维可以各向同性取向，或与加工方向对准。较厚的无纺物另外可以具有在所述制品z-方向上取向，即垂直于所述网的平面的纤维。除粘合剂材料之外，可以将无纺材料中的纤维以机械的方式互锁以提供强度和内聚力。
在制备无纺网中，所述纤维典型地分散在介质(对于气流成网是空气和对于湿法成网是液体)中，并以片状形式沉积在载体基底上。在气流成网过程中，所述纤维和其他任选材料在应用粘合剂之前，典型地在形成体系中悬浮于空气中，并作为片状结构沉积在活动形成筛或旋转筒上。湿法成网过程包括提供含水浆料和干燥该浆料以形成网。
任何来源和任何合适长度的纤维均可以用于本发明。纤维包括本领域已知的物质，该物质包括来自木本植物例如每年落叶的树木和针叶树的纤维素纤维；非木本植物，例如棉花、亚麻、芦苇草、马利筋、稻草、黄麻纤维和甘蔗渣；和合成纤维，例如衍生自聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚丙烯酸和人造丝的物质。用于本领域的其它纤维材料和任意纤维的混合物均可以用于本发明。优选的纤维为典型地用于无纺物的纤维，特别是长度小于0.5厘米的木质纸浆纤维，例如牛皮纸纤维。对于湿法所成的网，所述纤维通常应当小于5cm长的最大值，和最优选为小于2cm长。对于气流法所成的网，所述纤维应当小于8mm长，优选小于6mm长。这样的纤维提供了优良的可生物降解的断裂和分散特性。根据所述一次性制品的最终用途，纤维在网中的存在量为50～98重量％。对于许多应用，纤维的组成占网的约70～85重量％。
通常，在应用粘合剂溶液之前，将所述纤维网成形或至少部分成形。通过本领域已知的方法例如印刷、有或没有空气下的喷雾、饱和、 起皱和泡沫施加，使纤维与粘合剂水溶液接触，而将所述聚合物粘合剂与所述纤维结合。在造纸过程的湿部(例如通过加入至纸张配料中)中或基本上形成纸制品后(即经过干部加入)，可以将所述聚合物与所述纤维结合。施加后，通常将所述纤维网经历干燥步骤，以除去水和/或其它液体。通过将纸制品经历升高的温度可以实现干燥，所述温度例如约85℃～约125℃，其时间足够获得干燥所需水平，通常至恒重。
保留在所述纤维上的粘合剂组合物的量称为“加入量”。如下所述计算加入量％：
加入量％＝[(饱和纤维重量-不饱和纤维重量)/饱和纤维重量]×100％
所述不饱和纤维重量为施加任何粘合剂组合物之前的纤维重量。所述饱和纤维重量为施加粘合剂，并干燥所述网以除去基本上全部水后的网的重量。所述纤维网通常将具有2～50重量％，优选15～30重量％的加入量。
所述粘合剂在盐的存在下获得暂时性湿态强度。取决于所述应用，制备期间可以合乎需要地施加盐至所述纤维网。在此情况下，制备期间可以用传统方法例如喷雾、涂布、浸泡等将盐施加至所述制品。通常，将它们加入纤维之前，不应该一起混合所述聚合物溶液和盐。其原因是如果在加入至所述纤维之前混合两者，所述盐具有沉淀所述聚合物的倾向。因此，用所述聚合物粘合剂处理的一次性制品优选经历干燥步骤，以在加入盐之前除去水和/或任何其它液体。当干燥时，可以将盐成分加入到所述纤维/粘合剂基材中以形成使用中的强度。所述盐典型地以包含至少约0.5重量％盐的溶液施加至所述网，以确保所述网保持其暂时性湿态强度。优选使用具有一价阳离子盐例如NaCl，与具有多价阳离子盐相反，其倾向于影响所述粘合剂的分散性特征。
本发明制备的预湿润产品例如湿纸巾可以包含洗剂。所述洗剂包含一种或更多种添加剂，其包括但是不局限于氯化钠或硫酸钠溶液、防 腐剂、硼酸、碳酸氢盐、补湿剂、润肤剂、表面活性剂、湿润剂、醇、水和香精。所述洗剂应该包含至少0.5重量％无机盐，以保持所述粘合剂的整体性。所述洗剂可以存在基于无纺材料重量的多达500重量百分数，并优选多达350％。通常加入洗剂作为已经用盐敏性粘合剂制备和然后转换用于使用的无纺物的二级处理。该湿润溶液处理可以刚好在包装之前进行，或在将无纺物放置在最终的容器中之后进行。用这样的方式制备，湿润使用的产品将具有可测量拉伸值的稳定的湿态强度和整体性，然而当放置在自来水中时分散，这允许该产品可被冲洗在排污管或化粪池系统中而不会阻塞。所述纤维典型地在水中立即开始分散。通过改变因素例如聚合物的组成、分子量、中和程度或溶液的pH，分散速度可以被调整适应不同的应用。
本发明粘合剂溶液特别适用于应用，包括预湿润制品，因为所述制品可以储存于包含约0.5重量％或更多盐的溶液中，从而所述制品在被丢弃之前保持较高湿态强度。预湿润制品包括例如湿纸巾、预湿润婴儿湿巾、预湿润手纸和预湿润家庭擦拭布。本发明粘合剂溶液也可以适于其它一次性应用，其使用盐敏性的粘合剂例如尿布、失禁服装、女性护理产品等。
本发明纤维网在包含超过0.5％盐溶液中是不可分散的，然而在典型的废水中容易分散。用于本发明一次性制品的纤维网通常具有粘合剂，所述粘合剂在10重量％NaCl水溶液中具有至少约300gf/in特性湿态强度，优选至少约500gf/in，更优选至少约750gf/in。此外，所述粘合剂通常在去离子水中具有小于50gf/in特性湿态强度，优选小于30gf/in，更加优选小于20gf/in。
下列实施例进一步举例并说明本发明，并且不应该认为任何方面的限定。
实施例
将典型的粘合剂施加至纸浆基材上，并用具有不同离子浓度的三种水溶液湿润后，测试拉伸强度。
下表1用单体含量重量％列出了用于本实施例聚合物组成。“tOA”是N-叔辛基丙烯酰胺、“AA”是丙烯酸、“MMA”是甲基丙烯酸甲酯，“iBMA”是甲基丙烯酸异丁脂、“HPMA”是甲基丙烯酸羟基丙酯，“tBAEMA”是甲基丙烯酸(叔丁基氨基)乙酯。
表1粘合剂配方
实施例 tOA AA MMA iBMA HPMA tBAEMA
A 40 16 35 0 5 4
B 30 19 - 51 - -
首先聚合所述单体，并加工以得到聚合粉末组合物。然后在室温下根据下列方法通过中和所述聚合物而制备所述溶液聚合物：将100g聚合物粉末以15％重量固体加入到去离子水中。将所述聚合物分散体搅拌，并将15％固体氢氧化钠的溶液加入到所述聚合物分散体中，直至所述聚合物溶解在水中，即在所述溶液中聚合物颗粒不可见的程度。
制备饱和纸浆基材的过程如下所述：用溶液聚合物浸泡挤压饱和纸浆基材，并且然后热干燥，并后处理，以模拟商业纸浆制备中的温度条件。可从Whatman，Inc商购的Whatman #4定性滤纸片材是纸浆基本原料，并在使用之前储存在控制温度(23℃)和湿度(50％)条件下。将所述纸浆切割至约11.5×57cm带材，并称重至0.01gm。
稀释所述溶液聚合物至所需固体，以获得约16～17％的加入量。通过将所述纸浆穿过(pass)溶液聚合物浴和然后将该饱和片材经过双辊饱和器(Werner Mathis VFM或类似饱和器)的加压夹辊，以挤出过量的聚合物溶液，而将Whatman纸浆浸泡挤压饱和。然后将所述饱和片材放置在设置于100℃的加热鼓式干燥器(Adirondack或类似干燥机)中，直至 干燥到接触(通常进行约2-3次)。初始干燥后，将所述纸浆放置在设置于130℃的烘箱中2分钟。在控制温度和湿度条件再保持所述饱和干燥片材至少1小时。再称重片材至0.01gm，然后计算加入量％。
制备拉伸带材和浸泡液的方法如下所述：使用精密切纸机(TestMachines，Inc或类似切纸机)将所述饱和纸浆切成1×4英寸横向拉伸带材。称重所述拉伸带材，并且该重量用于以克/平方米计算基准重量。
如下所述制备测试溶液：
a)在去离子水中10重量％氯化钠(NaCl)溶液。
b)在去离子水中使用134ppm的得自氯化钙(CaCl2)的Ca++和66ppm的得自氯化镁(MgCl2)的Mg++的200ppm硬水溶液。
c)标准去离子水。
如下所述进行拉伸测试和归一化：将测试片条浸泡在多种溶液中，和然后测量湿态强度。该溶液代表其中纸浆可能暴露的环境类型，例如用于使用中储存的盐分条件(10％)和用于处理的多种水条件(对于硬水处理为200ppm，和对于软水处理为去离子水)。
将原始拉伸强度归一化至标准基准重，以排除织物重量变化的影响。首先，将拉伸试验机(Instron 5542或类似测试器)设置为下列参数：a)使用1×1英寸贴面的气动夹；b)在顶部和底部贴面之间辊缝为2英寸；c)十字头速度1英寸/分钟；和d)测压元件(load cell)能够测量多达20,000gm/英寸。在规定浸泡液中浸泡拉伸带材(每浸泡液4-6个带材)60分钟，强调位置保证湿润全部带材。使用的浸泡液含量如下所述：
a)125gm 10％NaCl盐溶液每拉伸组(4-6个带材)；和b)45gm硬水和去离子水每浸泡的拉伸带材。当从浸泡液除去时，将所述拉伸带材放在吸水纸巾上，以除去过量溶液，并然后立即测试拉伸强度。然后利用下列公式将平均拉伸强度(克/英寸)归一化并报告为112.5gsm基重：
归一化的拉伸强度＝(平均抗拉强度(gf/in)×112.5gsm)/实际基准重量(gsm)
全部测试结果报告为112.5gsm归一化拉伸强度。
表2说明了对于每个聚合物配方三种试液产生的湿态强度。
表2组合物性能
  实施例   加入量(％)    BW(gsm)   10％  NaCl(gf/in)    200ppm(gf/in)    DI水(gf/in)
    A     16.7     104.8     1157       251        0
    B     16.6     105.7     917       255        0
从上述实施例可以看出，当在去离子水中浸泡时，所述纤维网如果没有完全分散，则基本上分散。在10％盐中浸泡的样品具有超过900gf/in的湿态强度，使它们基本上未分散。
本发明的许多改进和变化可以不脱离其精神和范围，这对本领域熟练技术人员是显而易见的。例如，多种单体比例增加或降低可以影响拉伸性能，如可以改变中和水平。其它因素也影响网例如纤维类型的分散性、基材结构和使用的粘合剂量。本文中描述的具体实施方式仅是举例提供的，本发明仅由所附权利要求和对这些权利要求提出的等价物的全部范围限定。
考虑到上述讨论，本领域相关知识和上述讨论背景和详细说明中的参考文献，此处引入全部公开内容作为参考，进一步说明被认为是不必要的。

Claims (54)

1.一种用于纤维网的粘合剂溶液，所述溶液包含：
(a)含水溶剂介质；和
(b)粘合剂组合物，其包括含有以下物质的残基的盐敏性共聚物：羧酸单体、丙烯酸酯单体和具有如下结构的N-烷基丙烯酰胺
Figure FSB00000540139000011
其中R1是具有4至10个碳原子的烷基，和R2是氢或具有1至10个碳原子的烷基，
并且其中将所述共聚物用碱中和至使其至少达到水溶性的程度，
其他条件是：(i)所述溶液包含5～40重量％粘合剂组合物，(ii)所述粘合剂组合物包含50～100重量％所述共聚物，以及
所述粘合剂在10重量％NaCl水溶液中具有至少300gf/in的特性湿态强度，并在去离子水中具有小于50gf/in的特性湿态强度。
2.权利要求1的粘合剂溶液，其中所述溶液包含2～60重量％粘合剂组合物。
3.权利要求1的粘合剂溶液，其中所述溶液包含10～20重量％粘合剂组合物。
4.权利要求1的粘合剂溶液，其中所述含水溶剂介质基本上由水构成。
5.权利要求1的粘合剂溶液，其中所述共聚物包含5～30重量％羧酸单元、15～65重量％丙烯酸酯单元和15～75重量％N-烷基丙烯酰胺单元。
6.权利要求1的粘合剂溶液，其中所述N-烷基丙烯酰胺是N-叔辛基丙烯酰胺。
7.权利要求1的粘合剂溶液，其中所述N-烷基丙烯酰胺是N，N-二烷基丙烯酰胺，其中R2是具有1～10个碳原子的烷基。
8.一种制备一次性纤维网的方法，所述方法包含以下步骤：
(a)通过共聚合羧酸单体、丙烯酸酯单体和具有以下结构的N-烷基丙烯酰胺制备粘合剂组合物用聚合物
Figure FSB00000540139000021
其中R1是具有4～10个碳原子的烷基，和R2是氢或具有1～10个碳原子的烷基，
(b)将所述聚合物用碱中和至使其至少达到水溶性的程度；
(c)将所述粘合剂聚合物溶解到水溶液中；和
(d)将所述溶液施加到所述纤维网上；
使得所述粘合剂组合物在包含10重量％NaCl的水溶液中具有至少750gf/in的特性湿态强度，并在去离子水中具有小于50gf/in的特性湿态强度。
9.权利要求8的方法，其中通过喷雾将所述溶液施加到所述纤维网上。
10.权利要求8的方法，其中通过涂布将所述溶液施加到所述纤维网上。
11.权利要求8的方法，其中通过浸泡将所述溶液施加到所述纤维网上。
12.权利要求8的方法，其进一步包含干燥所述网的步骤。
13.权利要求8的方法，其中所述纤维网具有15～30％的加入量。
14.权利要求8的方法，其进一步包含将所述一次性纤维网与无机盐接触的步骤。
15.权利要求8的方法，其进一步包含将所述一次性纤维网与洗剂接触的步骤。
16.权利要求15的方法，其中所述洗剂包含至少0.5重量％无机盐。
17.一种一次性制品，包含具有粘合剂组合物的纤维网，其中所述粘合剂组合物包括含有以下物质的残基的共聚物：
(a)羧酸单体；
(b)丙烯酸酯单体；和
(c)具有如下结构的N-烷基丙烯酰胺
Figure FSB00000540139000031
其中R1是具有4～10个碳原子的烷基，R2是氢或具有1～10个碳原子的烷基，
其中将所述共聚物用碱中和至使其至少达到水溶性的程度，
并且其中所述粘合剂组合物在10重量％NaCl水溶液中表现出至少500gf/in的特性湿态强度，并在去离子水中表现出小于50gf/in的特性湿态强度。
18.权利要求17的一次性制品，其中所述粘合剂组合物在10重量％NaCl水溶液中表现出至少750gf/in的特性湿态强度。
19.权利要求17的一次性制品，其中所述粘合剂组合物在包含200ppm二价阳离子的水溶液中表现出小于300gf/in的特性湿态强度。
20.权利要求17的一次性制品，其中所述粘合剂组合物在去离子水中表现出小于40gf/in的特性湿态强度。
21.权利要求17的一次性制品，其中所述粘合剂组合物在去离子水中表现出小于30gf/in的特性湿态强度。
22.权利要求17的一次性制品，其中所述共聚物包含15～75重量％N-烷基丙烯酰胺单元。
23.权利要求22的一次性制品，其中所述共聚物包含20～50重量％N-烷基丙烯酰胺单元。
24.权利要求17的一次性制品，其中所述N-烷基丙烯酰胺是N-叔辛基丙烯酰胺。
25.权利要求17的一次性制品，其中所述N-烷基丙烯酰胺是N，N-二烷基丙烯酰胺，其中R2是具有1～10个碳原子的烷基。
26.权利要求17的一次性制品，其中所述共聚物包含5～30重量％羧酸单元。
27.权利要求17的一次性制品，其中所述共聚物包含10～25重量％羧酸单元。
28.权利要求17的一次性制品，其中所述羧酸选自丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、衣康酸、富马酸、乌头酸、乙烯基磺酸、乙烯基膦酸、丙烯酰氧基丙酸、甲基丙烯酰氧基丙酸、马来酸单甲基酯、富马酸单甲基酯、衣康酸单甲基酯、月桂烯酸、肉豆寇脑酸、棕榈油酸、油酸、蓖麻醇酸、亚油酸、桐酸、半乳糖酸、鳕烯酸、花生四烯酸、芥酸、鰶鱼酸和尼生酸，以及其组合。
29.权利要求17的一次性制品，其中所述羧酸是丙烯酸。
30.权利要求17的一次性制品，其中所述共聚物包含15～65重量％丙烯酸酯单元。
31.权利要求17的一次性制品，其中所述共聚物包含30～55重量％丙烯酸酯单元。
32.权利要求17的一次性制品，其中所述丙烯酸酯选自丙烯酸和甲基丙烯酸的C1-C8烷基和C2-C8羟基烷基酯。
33.权利要求17的一次性制品，其中所述丙烯酸酯是甲基丙烯酸甲酯。
34.权利要求17的一次性制品，其中所述共聚物进一步包含0.01～10重量％丙烯酸羟基烷基酯单元。
35.权利要求34的一次性制品，其中所述丙烯酸羟基烷基酯是甲基丙烯酸羟基丙酯。
36.权利要求17的一次性制品，其中所述共聚物进一步包含0.01～10重量％丙烯酸或甲基丙烯酸的(C1-C4)烷基(C2-C4)氨基烷基酯单元。
37.权利要求36的一次性制品，其中所述丙烯酸或甲基丙烯酸的(C1-C4)烷基(C2-C4)氨基烷基酯是甲基丙烯酸(叔丁基氨基)乙酯。
38.权利要求17的一次性制品，其中所述粘合剂包含50～100重量％所述共聚物。
39.权利要求17的一次性制品，其中所述粘合剂进一步包括选自以下的添加剂：增塑剂、增粘剂、增稠剂、填料、润湿剂、表面活性剂、香料、颜料、二氧化钛、着色剂、消泡剂、杀菌剂和抑菌剂。
40.权利要求17的一次性制品，其中将所述纤维网与包含无机盐的溶液接触。
41.权利要求17的一次性制品，其中所述溶液包含至少0.5重量％无机盐。
42.权利要求17的一次性制品，其中将所述纤维网与洗剂接触。
43.权利要求17的一次性制品，其中所述纤维网具有5～30％的加入量。
44.权利要求17的一次性制品，其中所述纤维网具有10～20％的加入量。
45.权利要求17的一次性制品，其中所述制品包括无纺网。
46.权利要求45的一次性制品，其中所述制品包括气流法无纺网。
47.权利要求45的一次性制品，其中所述制品包含湿法无纺网。
48.权利要求17的一次性制品，其中所述纤维网包含纤维素纤维。
49.权利要求48的一次性制品，其中所述纤维素纤维是牛皮纸纤维。
50.权利要求17的一次性制品，其中所述制品包含合成纤维。
51.权利要求50的一次性制品，其中所述合成纤维选自聚酯、聚丙烯和人造丝制成的纤维。
52.权利要求17的一次性制品，其中所述制品选自湿巾、尿布、失禁服装和女性护理产品。
53.权利要求17的一次性制品，其中所述丙烯酸酯选自：丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸2-羟基丁酯以及它们的组合。
54.权利要求17的一次性制品，其中所述羧酸选自脂肪酸。
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