CN1304707A - 含有凝胶化合物的水解性纤维片 - Google Patents

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Abstract

在现有技术中不存在兼有良好的湿润强度和水解性这两个相互矛盾的性质的水解性纤维片。本发明提供的水解性纤维片,其特征是,含有纤维长20mm以下的水分散性纤维和凝胶化合物。该纤维片虽然不含有高浓度的以往的纤维片中含有的电解质,但水解性、干燥强度和湿润强度都非常好,因此可以用于各种擦拭用途,没有发粘的感觉,使用起来很舒适。

Description

含有凝胶化合物的水解性纤维片
本发明是关于容易借助于水流而分散的水解性纤维片，更具体地说，是关于润湿时的水解性、干燥时的破断强度和润湿时的破断强度俱佳的水解性纤维片。
为了擦拭屁股等的肌肤或者为了清扫卫生间，通常使用纤维片作为擦拭用的片。这种擦拭用的片必须具有能够耐使用的强度。另外，从操作简便和操作效果的角度考虑，该片大多是在预先用清洗液浸湿的状态下使用，因此，该擦拭片还必须具有能够耐在浸渗清洗液的状态下操作的湿润强度。
另一方面，这种片应该具有水解性，这样在用完之后可以直接在卫生间中用水冲掉。但是，在卫生间里用水冲掉时，如果水解性不好，在澄清池中分散需要很长时间，另外，还有可能使卫生间的排水管堵塞。
因此，在用清洗液浸湿的状态下使用的片，必须具有两种彼此相矛盾的性质，即，足以承受在浸渗清洗液的状态下进行擦拭作业的强度，而且在卫生间中用水冲掉时必须能够水解但是，兼有良好的水解性和强度的片制造起来非常困难。
为了在不降低片的水解性的情况下提高湿润强度，需要在片中添加将纤维与纤维粘结在一起的粘结剂以及用于提高这种粘结效果的各种化合物。例如，在特开平2-149237中公开了在含有具有羧基的水溶性粘结剂的水解纸中浸渗锰或锌等碱土金属和有机溶剂而得到的水解性清扫用品。在特开平9-132896和特开平9-132897中，公开了在作为粘结剂的水不溶性或水膨润性羧甲基纤维素中添加碳酸钠而形成的水解片。另外，在特开平11-187983中公开了含有作为粘结剂的烷基纤维素、共聚物、氨基酸衍生物以及电解质的水解性纤维片。但是，大量使用这些粘结剂时，所得到的纤维片会产生发粘的感觉。另外，为了使粘结剂盐析，提高片的湿润强度，在这些片中含有大量的作为电解质的金属化合物。含有大量金属的纤维片用于擦拭皮肤是不太适宜的。此外，在特开平1-168999中，公开了在将60-99％(质量)水分散性造纸用纤维和1-40％(质量)水不溶性羧甲基化纸浆混抄而形成的水易分散性纸中载持含有活性物质的有机状化合物的水分散性清扫用品。但是，为了提高湿润强度，该清扫用品中浸渗了大量的含有活性物质的有机状化合物(一元或多元醇及油脂等)。这种浸渗了大量的醇等对皮肤有刺激作用的物质的纤维片，不能用于擦拭婴幼儿的屁股。另外，由于含有大量的有机溶剂，因此有时使树脂制品出现损伤。
本发明的目的是，提供水解性好并且具有高的干燥强度和湿润强度的纤维片。
本发明的另一目的是，提供可以用于擦屁股或清扫树脂制品等各种擦拭用途的水解性纤维片。
本发明还有一个目的是，提供没有发粘的感觉、可以舒适地使用的水解性纤维片。
上述目的和优点可以通过本发明的水解性纤维片来实现，其特征是，含有纤维长度在20mm以下的水分散性纤维和凝胶化合物。本发明的水解性纤维片，不仅干燥破断强度和湿润破断强度高，而且湿润时的水解性良好。
上述的凝胶化合物，可以由粒子胶体和电解质形成。在这种场合，所述的粒子胶体优选的是胶体二氧化硅。另外，胶体二氧化硅的添加量，以硅酸酐计算，相对于100g纤维来说是0.25g以上、25g以下。此外，优选的是，在纤维片中浸渗水溶液，水溶液中含有0.2％(质量)以上的上述电解质。
在本发明中，还可以含有将纤维与纤维粘结在一起的粘结剂。在这种场合，所述的粘结剂可以是选自下列中的至少一种化合物：烷基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、改性聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、藻酸钠、聚环氧乙烷、淀粉以及改性淀粉。
在这种场合可以在由水分散性纤维构成的纤维层的表面上形成含有粘结剂和胶体二氧化硅的层，或者，可以在含有水分散性纤维和胶体二氧化硅的纤维层的表面上形成粘结剂层，或者，也可以在由水分散性纤维构成的纤维层中含有胶体二氧化硅和粘结剂。
此外，在上述场合所述的纤维层可以是经过水喷射处理的水解无纺布。或者，所述的纤维层也可以是经过抄纸的水解纸。
在本发明中，纤维的单位面积重量在30-80g/m2为宜。
另外，在本发明中，JISP4501规定的湿润时的水解性是200秒以下，干燥时的破断强度是1400g/25mm以上，湿润时的破断强度是150g/25mm以上。
下面详细说明本发明的水解性纤维片。
本发明的水分散性纤维是对于水的分散性良好的纤维。这里所说的对于水的分散性，与水解性是一个意思，是指与大量的水接触后纤维彼此间变成七零八落的性质。
本发明中使用的纤维，可以使用天然纤维和/或化学纤维。所述的天然纤维可以举出，针叶树纸浆和阔叶树纸浆等木材纸浆、马尼拉麻、棉短绒纤维纸浆，所述的化学纤维可以举出人造丝和原纤化人造丝等再生纤维、以及聚丙烯、聚乙烯醇、聚酯、聚丙烯腈等合成纤维其中，纸浆和人造丝的水分散性特别好，因而优先加以选用。此外，还可以使用聚乳酸、聚己酸内酯、聚琥珀酸丁二醇酯等脂肪族聚酯、聚乙烯醇以及胶原等生物降解性纤维。上述以外的纤维，如果具有水分散性，当然也可以使用。
从纤维片的水解性角度考虑，这些水分散性纤维的纤维长度应在20mm以下，优选的是2mm以上、10mm以下。这里所说的纤维长度是指平均纤维长度，另外，在使用人造丝作为水分散性纤维的场合，其纤度为1.0-3.0旦尼尔(1.1-3.3dtex)。
本发明中所述的凝胶化合物是凝胶，添加到纤维片中时可以显示出提高片强度的作用。所述的凝胶化合物例如可以举出由胶体二氧化硅、胶体氧化铝、胶体氧化锆、铂胶、氢氧化铁胶体、胶态石墨、银胶体、金胶体等粒子胶体形成的凝胶。其中，从对人体的安全性高以及成本的角度考虑，优先选用胶体二氧化硅。胶体二氧化硅是将硅酸酐的超微粒子分散于水中而形成的胶体溶液。硅酸酐的粒径例如是0.007-0.05μm。一般地说，胶体二氧化硅中含有20-40％(质量)硅酸酐。
胶体二氧化硅容易通过金属离子、特别是多价金属离子而凝胶化。胶体二氧化硅的凝胶化是通过电解质变成电不稳定而引起的，因此与盐析反应相同，与大量水接触时电解质浓度减小，结合力降低因此，基本上不会发生由于胶体二氧化硅的存在而引起的纤维片水解性降低可以提高纤维片的强度。
为了提高纤维片的强度，在每1m2纤维片中，以硅酸酐计算，胶体二氧化硅的含量在0.1g以上为宜。或者，以硅酸酐计算，相对于100g的纤维来说在0.25g以上、25g以下为宜。高于该上限值时，纤维片的水解性降低。
用于使胶体二氧化硅凝胶化的电解质，可以使用任一种电解质，例如可以使用选自下列中的至少一种化合物：硫酸钠、硫酸钾、硫酸锌、硫酸铝、明矾、氯化钠、氯化钙、硫酸镁、硝酸锌、氯化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸铵、柠檬酸钠、吡咯烷酮羧酸钠、柠檬酸钾、酒石酸钠、酒石酸钾、乳酸钠、琥珀酸钠、泛酸钠、乳酸钾、十二烷基硫酸钠。
电解质溶解于水中，形成水溶液，浸渗到纤维片中。在这种场合，为了使胶体二氧化硅凝胶化所需要的电解质浓度是在0.2％(质量)以上。该浓度可以比使用经往的水溶性粘结剂的水解性纤维片中为了使粘结剂盐析反应或交联反应而使用的电解质浓度低。
由上述的纤维和凝胶化合物形成纤维片。例如，将纤维与凝胶化的化合物混合，进行抄纸处理或水喷射处理，形成纤维片。或者，对纤维进行抄纸处理或水喷射处理后，在纤维层上涂布凝胶化的化合物，形成片。然后，为了使凝胶化的化合物凝胶化，以电解质作为水溶液，使之浸渗到这些片中，所得到的本发明的水解性纤维片，湿润强度高，并且在与大量的水接触时，凝胶的结合力降低，容易水解。
纤维片的纤维的单位面积重量在30-80g/m2为宜。单位面积的重量如果低于上述下限值，将纤维片用于擦拭片时，不能得到所需要的强度，反之，高于上述上限值时，纤维片的柔软性不足。在用于擦屁股或清扫易划伤的物品的场合从强度和柔软感的角度考虑，纤维的优选的单位面积重量是40-60g/m2。
为了进一步提高湿润强度，在本发明的水解性纤维片中，最好是与凝胶化合物并用，还含有粘结剂。粘结剂可以使用任何一种。例如选自下列的至少一种化合物：烷基纤维素、水溶性、水膨润性或水不溶性羧甲基纤维素、聚乙烯醇、改性聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、藻酸钠、聚环氧己烷、淀粉、改性淀粉等。
这里所说的烷基纤维素，是指纤维素的葡糖环单元中的羟基被熔基取代的化合物。烷基纤维素例如可以举出甲基纤维素、乙基纤维素、苄基纤维素。其中，从水解性和强度的角度考虑，特别优先选用甲基纤维素。另外，所述的改性聚乙烯醇，是含有一定量磺酸基或羧基的乙烯醇系聚合物。
相对于100g的纤维质量，粘结剂的添加量(或涂装量)在0.5g以上、20g以下为宜。低于上述下限值时，无纺布的湿润强度降低，反之，高于上述上限值时，纤维片产生发粘的感觉，另外，纤维片变硬，柔软感降低，因而使用感不良，而且水解性也很差。
含有水分散性纤维、凝胶化合物和粘结剂的本发明的水解性纤维片的制造方法的具体例子可以举出如下：
(1)对水分散性纤维进行抄纸处理，形成水解纸，或者对水分散性纤维的网进行水喷射处理，形成水解性无纺布。在该水解纸或水解性无纺布的表面上涂布粘结剂和凝胶化的化合物。然后，在所得到的片中浸渗含有电解质的水溶液。即，其结构为，在水分散性纤维层的表面上形成含有粘结剂和凝胶化合物层。
(2)将水分散性纤维与凝胶化的化合物混合，进行抄纸处理，制成水解纸，或者，将水分散性纤维和凝胶化的化合物混合，对所得到的网进行水喷射处理，形成水解性无纺布。在该水解纸或水解性无纺布的表面上，例如使用丝网等涂布粘结剂。然后使所得到的片浸渗含有电解质的水溶液。在这种场合所得到的结构是，在含有水分散性纤维和凝胶化合物的纤维层的表面上形成粘结剂层。
(3)将水分散性纤维、凝胶化的化合物和粘结剂混合，进行抄纸处理，制成水解纸，或者，将水分散性纤维、凝胶化的化合物和粘结剂混合，对所得到的网进行水喷射处理，形成水解性无纺布。然后，将所得到的片浸渗含有电解质的水溶液。在这种场合所得到的结构是含有凝胶化合物和粘结剂的纤维层。
进行水喷射处理时的具体过程是，将形成的纤维网载在连续移动的带有网眼的传送带上，喷射高压水流，使其从纤维网的表面穿透到背面。在该水喷射处理中，取决于纤维网的单位面积重量、喷咀的孔径、喷咀的孔数以及处理纤维网时的通过速度(处理速度)等，所得到的无纺布的性质发生改变。例如，通过进行1-6次下面所述的水喷射处理，可以得到良好的无纺布，即，由下列公式导出的加工量，纤维网一侧表面的每一次处理是0.04-0.5(kW/m2)加工量(kW/m2)={1.63×喷射压力(kg/cm)×喷射流量(m3/min)}÷处理速度(m/min)
但是，通过将处理条件做各种改变，即使上述加工量在适宜的范围以外，仍能得到良好的无纺布。
在本发明的纤维片是经过水喷射处理的水解性无纺布的场合，纤维片的体积增大，变得柔软，因而可以形成良好的擦拭片。例如，经过水喷射处理的纤维片，其厚度在0.4mm以上较好。
本发明的纤维片，无论是在干燥状态还是在浸湿的状态下都能用于擦拭作业。为了使纤维片能够耐擦拭操作，干燥时的破断强度应在1400g/25mm以上，湿润时的破断强度应在150g/25m以上。另外，为了在保持上述强度的同时，在卫生间中用水冲掉而与大量的水接触时容易水解，纤维片的按JISP4501规定的湿润时的水解性应在300秒以下，优选的是200秒以下，最好是100秒以下。只要水解性在250秒以下，就可以用马桶冲掉。
另外，在使用烷基纤维素作为粘结剂的场合为了进一步提高纤维片的湿润强度，在纤维片中还可以含有下述化合物，例如(甲基)丙烯酸马来酸系树脂、(甲基)丙烯酸富马酸系树脂等酸酐的聚合性化合物与可以与之共聚的化合物的共聚物。该共聚物优先选用通过氢氧化钠等的作用而碱化，部分地形成羧酸的钠盐的共聚物。另外，还可以含有甘氨酸三甲内盐等氨基酸衍生物。
此外，在不损害本发明效果的范围内，本发明的纤维片中还可以含有其它的化合物，例如表面活性剂、杀菌剂、防腐剂、除臭剂、保湿剂、酒精等。另外，为了提高清扫时的擦拭效果，还可以含有有机溶剂。在这种情况下，有机溶剂的含量应限制在对皮肤和塑料制品不会产生影响的程度。所述的有机溶剂可以举出乙醇、异丙醇等一元醇类，或者丙二醇、聚乙二醇、丙二醇单甲醚等多元醇类。
为了擦拭屁股等的肌肤或清扫卫生间，本发明的水解性纤维片也可以制成湿织物使用。
也可以预先使本发明的水解性纤维片中含有水分以及必要时还含有上述的其它化合物，然后进行包装。在将本发明的水解性纤维片预先浸湿然后包装的场合，应密封包装销售，以使纤维片不会干燥。或者，本发明的纤维片也可以以干燥的状态销售，用户在使用时，使之含有水分，必要时还使之含有上述其它的化合物，然后使用。另外，在干燥状态下使用的纤维片，使之含有胶体二氧化硅和电解质，凝胶化后进行干燥。
下面通过实施例更具体地说明本发明，但本发明不受这些实施例的限制。
实施例A
作为原料纤维，将针叶树漂白牛皮纸浆粕(NBKP、在ヵナデイアン·スタンダ-ド·フリ-ネス试验(CSF)中叩解度=550cc)与人造丝(纤维长5mm、1.7dtex)混合，形成纤维网，然后进行水喷射处理，得到水解性无纺布。NBKP与人造丝的配比为各50％(重量)。水喷射的处理条件是，喷咀直径95μm，喷咀间距0.7mm，加工量0.17514KW/m2。
将胶体二氧化硅(日产化学制造、スノ-テツクスS(商品名)、含有硅酸酐30-31％(质量)、粒径7-9nm)与作为粘结剂的甲基纤维素混合，将其涂布在所得到的水解性无纺布的表面上，干燥后，相对于片的质量浸渗250％的药液，以此作为本发明的水解性纤维片的实施例。另外，各实施例中的胶体二氧化硅的添加量是以硅酸酐表示的，在各实施例中添加量不同。所述的药液是含有2％(质量)硫酸钠、4％(质量)甘氨酸三甲内盐、10％(质量)丙二醇的水溶液。对于实施例测定湿润时的水解性和湿润强度，具体方法如下。
水解性
水解性的试验按照JISP4501的卫生纸易解开度试验进行。具体地说，将水解性纤维片切断成长10cm、宽10cm，将其放入装有300ml离子交换水的烧杯中，利用转子进行搅拌。转速是600rpm。观察此时纤维片的分散状态随时间变化的情况，测定达到分散的时间(结果示于下面表中，单位是秒)。
湿润强度
干燥或湿润强度是按下面所述测定的，即，将按上述方法得到的纤维片切成宽25mm、长150mm，用来作为试料，使用万能拉力试验机，在标距100mm、拉伸速度100mm/分的条件下测定。测定是对纸的纵向(MD:Machine Direction)和纸的横向(CD:Cross Direction)分别进行。根据所得数值按下列公式计算强度，以此作为试验结果的数值(结果示于下面表中，用g/25m表示)。
另外，对于比较例，与实施例同样制造不含有胶体二氧化硅的纤维片，与实施例同样测定水解性和湿润强度。结果分别示于表1中。
【表1】
比较例1 比较例2 实施例A-1 实施例A-2 实施例A-3 实施例A-4 实施例A-5
树脂涂装量 g/m2     0.0     4.0   4.0   4.0   4.0   4.0   4.0
胶体二氧化硅添加量 g/m2     0.0     0.0   0.1   0.8   3.0   7.0   10.0
湿润强度 g/25mm     53     142   151   193   255   456    633
水解性   秒     44     50    50    52   65    85    250
实施例B
与实施例A同样操作，得到水解性纤维片。在各实施例中，浸渗到纤维片中的药液所含有的电解质的种类是不同的。对所得到的纤维片，与实施例A同样测定水解性和湿润强度。
另外，对于比较例，与实施例同样制造不含胶体二氧化硅的纤维片，与实施例同样测定水解性和湿润强度。结果示于表2中。
【表2】
比较例1 比较例2 比较例3 实施例B-1 实施例B-2 实施例B-3
树脂涂装量 g/m2   4.0   4.0   4.0   4.0   4.0   4.0
胶体二氧化硅添加量 g/m2   0.0   0.0   0.0   1.5   1.5   1.5
电解质的种类  硫酸钠  硫酸锌  硫酸铝 硫酸钠   硫酸锌   硫酸铝
湿润强度 g/25mm   142   90   93   202     147     163
水解性   秒    50   41   43    53     55     61
实施例C
与实施例A同样操作，得到水解性纤维片。在各实施例中，胶体二氧化硅的pH和粒径是不同的。对所得到的纤维片，与实施例A同样测定水解性和湿润强度。结果示于表3中。
【表3】
  比较例1 实施例C-1 实施例C-2 实施例C-3 实施例C-4
树脂涂装量 g/m2     4.0     4.0     4.0     4.0     4.0
胶体二氧化硅添加量 g/m2     0.0     1.5     1.5     1.5     1.5
胶体二氧化硅粒径 nm    10～20   10～20    10～20     7～9
胶体二氧化硅pH值     9.5～10   9.0～10     2～4   9.0～10.5
湿润强度 g/25mm     142     214     251     250     202
水解性   秒      50      52     51     53     53
本发明的纤维片，水解性、干燥强度和湿润强度都非常好。
另外，由于可以不含有以往的水解性纤维片中所含有的使粘结剂盐析的电解质，并且可以不含有大量的有机溶剂，因此，本发明的纤维片可以用于擦屁股或清扫树脂制品等各种用途
另外，在本发明的纤维片中，虽然以往的水解性纤维片中所含的粘结剂的添加量较少，仍然可以获得高的湿润强度，因而没有发粘的感觉，使用起来很舒适。

Claims (14)

1．水解性纤维片，其特征在于，含有纤维长20mm以下的水分散性纤维和凝胶化合物。
2．权利要求1所述的水解性纤维片，其特征在于，所述的凝胶化合物是由粒子胶体和电解质形成的。
3．权利要求2所述的水解性纤维片，其特征在于，所述的粒子胶体是胶体二氧化硅。
4．权利要求3所述的水解性纤维片，其特征在于，相对于100g纤维以硅酸酐计算，胶体二氧化硅的添加量是0.25g以上、25g以下。
5．权利要求3或4所述的水解性纤维片，其特征在于，纤维片中浸渗了水溶液，该水溶液中含有0.2％(质量)以上的上述电解质。
6．权利要求1-5中任一项所述的水解性纤维片，其特征在于，还含有将纤维与纤维粘结的粘结剂。
7．权利要求6所述的水解性纤维片，其特征在于，所述的粘结剂是选自下列的至少一种化合物：烷基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、改性聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、藻酸钠、聚环氧乙烷、淀粉、改性淀粉。
8．权利要求6或7所述的水解性纤维片，其特征在于，在由水分散性纤维构成的纤维层的表面上形成了含有粘结剂和胶体二氧化硅的层。
9．权利要求6或7所述的水解性纤维片，其特征在于，在含有水分散性纤维和胶体二氧化硅的纤维层的表面上形成了粘结剂层。
10．权利要求6或7所述的水解性纤维片，其特征在于，在由水分散性纤维构成的纤维层中含有胶体二氧化硅和粘结剂。
11．权利要求8-10中任一项所述的水解性纤维片，其特征在于，所述的纤维层是经过水喷射处理的水解无纺布。
12．权利要求8-10中任一项所述的水解性纤维片，其特征在于，所述的纤维层是经过抄纸的水解纸。
13．权利要求1-12中任一项所述的水解性纤维片，其特征在于，纤维的单位面积重量是30-80g/m2。
14．权利要求1-13中任一项所述的水解性纤维片，其特征在于，JISP4501规定的湿润时的水解性是200秒以下，干燥时的破断强度是1400g/25mm以上，湿润时的破断强度是150g/25mm以上。
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