CN107949630A - 莱塞尔纤维的用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及莱塞尔纤维在包含非织造基材和含有化合物与季铵盐的液体的产品中的用途，其中所述莱塞尔纤维含于所述非织造基材中，并且其中所述莱塞尔纤维含有并入所述纤维中的基本上不溶于水的盐。

Description

莱塞尔纤维的用途
本发明涉及莱塞尔纤维在包含非织造基材（non-woven substrate）和含有化合物与季铵盐的液体的产品中的用途。此类产品在下文中也称为“湿擦布或潮湿擦布”。
特别地，本发明涉及莱塞尔纤维在用于卫生产品(特别用于家用灭菌和消毒擦布)、食品服务、医疗和其它市场领域的湿擦布或潮湿擦布中的用途。
出于卫生目的，通常使用分别含有季铵盐作为活性物质的湿擦布或潮湿擦布。擦布主要由非织造基材组成，所述非织造基材被液体浸渍，所述液体例如为含有所述季铵盐的溶液或分散体。该液体在下文中也称为“洗液(lotion)”。季铵盐发挥抗微生物活性。
在美国，在EPA目录号(docket number)EPA-HQ-OPP-2006-0339和EPA-HQ-OPP-2006-0338、以及联邦法规(code of Federal Regulations)第21篇§ 178.1010 (b)和(c)中规定了抗微生物擦拭溶液（wipe solution）中存在的化合物以及活性成分的量。FDA法规适用于“食品加工设备以及指定的其它与食品接触的制品”，而EPA法规涵盖了大多数其它用途，主要是以硬表面使用的卫生擦布。§ 178.1010 (b)规定了可使用的化合物，且§178.1010 (c)以至少量和不超过的量规定了溶液中活性成分的量，而EPA法规规定了最大季铵盐浓度。
满足现今引用的法规的湿擦布主要由聚酯 (PES) 纤维、聚丙烯(PP) 纤维或其混合物以及这些纤维与低量(仅非常少的百分比)的纤维素纤维的混合物组成。
湿擦布通常包装在具有通常10单片至超过100单片的（擦布）堆叠的包装中。 在储存期间，由于重力以及与非纤维素纤维之间的差的相互作用，洗液趋于自上而下渗出。这导致洗液的不均匀分布，其影响来自该包装的单片擦布的效力。由于PES和PP 纤维的疏水性质，如果采用含水配制品，则增大这种影响。
为了降低这种影响，可使用纤维素纤维，因为这些纤维是亲水的并且能够改善洗液的分布。然而，每一种纤维素纤维含有阴离子羧基。洗液中阴离子羧基与阳离子物质(活性物质)之间的相互作用降低了这些产品的效力。
为了应对这种问题，可提高擦布上季铵盐的负载，以便于抵尝化学阻碍(tie-up)。然而，这种超负载有时置产品于FDA专门规定(monograph)之外。
根据US 2011/0220311，将溶解的金属盐添加到洗液中，以防止季铵盐被纤维素纤维吸附。与洗液中的活性物质相比，该盐具有小得多的阳离子。因此，这些阳离子可快得多地与纤维素的表面结合，并掩蔽阴离子电荷。结果，活性物质并未与纤维素结合，并且自由地起着灭菌剂的作用。
根据US 2006/0193990，添加包含聚合物和表面活性剂的粘合剂，所述表面活性剂补偿网状产品的纤维上的表面电荷，由此阳离子功能剂在洗液中保持游离，并可以足够量递送至表面，用于所需的灭菌效果。
US2005/0245151涉及用于通过以下方式增加洗液的阳离子组分从非织造湿擦布材料中的释放的方法：在用洗液浸透非织造织物之前，将化学阻隔(blocking)材料(聚酰胺-表氯醇树脂、聚酰胺树脂、蜜胺树脂、高分子量阳离子化学材料)添加至该织物中。
在WO 2007/016579中公开了包含阳离子纤维化合物（例如壳聚糖纤维）与阳离子整理剂(finish)的阳离子纤维消毒基材。
US 7 637 271 (Clorox公司)公开了将0.1-20% 的聚铝化合物(氯化物、水合氯化物(chlorohydrate)、硫酸盐)添加至清洁组合物中。
根据现有技术，为了影响湿擦布产品和潮湿擦布产品中所采用的纤维素纤维的表面电荷，另外的化学品和后处理步骤是必需的。这导致另外的成本和化学负载。
对具有充足的释放性能并消除包装中的流体迁移的湿擦布存在着需求。
构成本发明基础的该问题通过莱塞尔纤维在包含非织造基材和含有化合物与季铵盐的液体的产品中的应用来解决，其中所述莱塞尔纤维含于所述非织造基材中，并且其中所述莱塞尔纤维含有并入（ incorporated）所述纤维中的基本上不溶于水的盐。
在从属权利要求中公开本发明的优选实施方案。
发明详述
莱塞尔纤维(含有并入所述纤维中的基本上不溶于水的盐)的使用令人惊奇地解决了以上所讨论的湿擦布或潮湿擦布的问题。
特别地，已经发现，通过将基本上不溶于水的盐并入莱塞尔纤维中，不需要进一步处理或在生产湿擦布或潮湿擦布的阶段中添加其它材料以便于避免以上所讨论的问题。
术语“莱塞尔”是由BISFA(国际人造纤维标准化局（The International Bureaufor the Standardization of man made fibres）)关于纤维素纤维分派的通用名称，所述纤维素纤维通过以下方式来制备：将纤维素溶解于有机溶剂中而不形成衍生物，并通过干法-湿法纺丝工艺或熔喷工艺由所述溶液挤出纤维。在这方面，有机溶剂被理解为有机化学品与水的混合物。目前， N-甲基-吗啉-N-氧化物(NMMO)被用作商业规模的有机溶剂。
在所述工艺中，通常通过成形工具将纤维素的溶液挤出，由此它是模塑的。经由空气间隙，该模塑的溶液进入沉淀浴(precipitation bath)，在沉淀浴中通过使溶液沉淀获得模塑体。在进一步的处理步骤之后，将模塑体洗涤并任选地干燥。用于制备莱塞尔纤维的方法描述于例如US A 4,246,221中。莱塞尔纤维以高拉伸强度、高湿模量和高钩结强度(loop strength)而著称。
根据术语“并入所述纤维中”，本领域技术人员理解所述基本上不溶于水的盐在基本上遍及纤维的整个横截面上分布于纤维的纤维素基体内。
通过并入各种添加剂对纤维素纤维以及莱塞尔纤维进行改性是众所周知的。
正如本身对于本领域技术人员而言是已知的，可通过以下方式来实现将改性化合物并入莱塞尔纤维中：在纺丝过程之前将该化合物混合到纺丝溶液中和/或将该化合物混合到该溶液的前体中。
作为纺丝溶液的“前体”，将理解为用于制造纺丝溶液的原料和中间材料，尤其：
- 所采用的起始纤维素材料，例如浆粕
- 所采用的溶剂(含水的叔胺氧化物，在下文中术语“NMMO”用作所有合适的胺氧化物的缩写)
-起始纤维素材料与溶剂 NMMO的混合物，尤其纤维素在含水NMMO中的悬浮液，由其开始可以制备溶液。
WO 2009/036481公开了含有并入其中的选自珍珠粉、研磨的珠母贝及其混合物的材料的莱塞尔纤维。
在下文中，如本发明所采用的含有并入其中的基本上不溶于水的盐的莱塞尔纤维被称为“改性莱塞尔纤维”。
根据“基本上不溶于水的”盐，本领域技术人员理解为在水中具有非常低的溶解度，以致其在制备莱塞尔纤维(包括它们的后处理)的含水环境中不被洗出或仅一定程度被洗出(就商业化生产的生态和经济要求而言，这是可接受的)的盐。
优选地，在15°C至25°C下，本发明中所采用的盐在水中的溶解度为5 g/l 或更小，例如3 g/l 或更小、1 g/l 或更小，特别优选小于0.1 g/l。
优选地，该盐在酸性条件下是可溶的。
通常，含有化合物与季铵盐的洗液(其被施加到非织造基材上，以便于制备湿擦布或潮湿擦布)具有大约小于7，特别3 至6，例如4.0至5.5的pH值。
如果含于纤维中的盐在这些酸性条件下是可溶的，则它将一定程度地离解。该盐的阳离子随后与纤维素结合，因此掩蔽纤维素的阴离子电荷而不需要添加其它添加剂。
作为一种替代方式，在用含有季铵盐的洗液处理之前，可用酸性介质处理改性莱塞尔纤维或含有改性莱塞尔纤维的非织造基材。再次通过此类处理，会掩蔽纤维素纤维的阴离子电荷。这种替代方式会使得能够在湿擦布或潮湿擦布的制备阶段中使用不具有酸性pH值的洗液。此外，在这种替代方式下，可实施更严格的处理条件 (例如使用较强酸)。
以每克纤维计，莱塞尔纤维通常含有以下量的羧基，即，阴离子基团：约20 µmol至50 µmol，尤其25 µmol至40 µmol。因此总地来说，目的是提供改性纤维，其中在酸性处理纤维时，足够量的来自含于纤维中的盐的阳离子将被释放，以便于尽可能完全地掩蔽这些阴离子电荷。
正如容易显而易见的，基于本领域技术人员的知识，可通过适当选择以下参数来解决该目的：
- 盐的性质，以及因此其价态及其溶解度两者
- 纤维中所含有的盐的量，和
- 用于处理纤维和/或非织造基材的酸性液体的性质和量。
在本发明的优选实施方案中，所采用的基本上不溶于水的盐可选自碱金属盐、碱土金属盐、过渡金属盐、铝盐及其混合物。
进一步优选地，所述盐为无机盐。
特别优选地，所述盐选自碳酸钙、氧化锌、磷酸钙、氢氧化镁、氢氧化铝、草酸钙、碳酸钡、有机草酸盐及其混合物。
基于干纤维的重量计，根据本发明使用的莱塞尔纤维优选含有以下量的所述无机盐：0.1 wt%至50 wt.%，优选1 wt.%至10 wt.%，特别优选地2 wt.%至7 wt.%。
用来制备湿擦布或潮湿擦布的季铵盐优选为季铵氯化物。
特别地，所述季铵盐可选自正烷基苄基二甲基氯化铵(BAC或ABDAC)、二正烷基二甲基氯化铵 (DDAC)、正烷基二甲基乙基苄基氯化铵(ADEBAC)、正烷基三甲基氯化铵、辛基癸基二甲基氯化铵、二癸基二甲基氯化铵、二辛基二甲基氯化铵、苄索氯铵及其混合物。
含有改性莱塞尔纤维的非织造基材可通过本领域技术人员已知的方法制造。在本发明的优选实施方案中，含有改性莱塞尔纤维的非织造基材为熔喷产品。由纤维素在 NMMO中的溶液制备熔喷产品是已知的，例如从WO 98/26122、WO 99/47733、WO 98/07911、US 6,197,230、WO 99/64649、WO 05/106085、EP 1 358 369和WO 2007/124521等等已知。
优选地，基于干基材的重量计，所述非织造基材含有以下量的改性莱塞尔纤维：5wt.%至100 wt.%，优选10 wt.% 至50 wt.%，特别优选20 wt.%至30 wt.%。
根据含有“100 wt.%”量的改性莱塞尔纤维的非织造基材，本领域技术人员理解为基本上由所述改性莱塞尔纤维组成的基材，例如由纤维素在NMMO中的溶液制备的熔喷非织造产品。从而不排除少量添加剂(例如用于纤维和/或非织造基材的表面处理)的存在。
如本身已知的，所述非织造基材可含有改性莱塞尔纤维与疏水纤维(例如PP 纤维、PES 纤维及其混合物)的混合物。
本发明还涉及包含非织造基材和含有化合物与季铵盐的溶液的产品，其中莱塞尔纤维含于所述非织造基材中，并且其中所述莱塞尔纤维含有并入所述纤维中的基本上不溶于水的盐。
关于本发明的产品（即，湿擦布或潮湿擦布）中所采用的纤维的细节、盐的性质以及其它优选实施方案，可参考以上段落。
实施例：
实施例1：通过并入CaCO3改善BAC的释放性能
根据现有技术制备分别具有并入其中的1.1 wt%、2.9 wt%、4.1 wt%、4.8 wt%和6.2wt% (基于极干纤维计)的CaCO3的莱塞尔纤维。因此，制备纤维素在含水NMMO中的13wt%纺丝原液，其含有上述浓度的CaCO3。随后使用莱塞尔工艺对该原液进行纺丝，这产生最终纤维 (1.7 dtex, 38 mm)。
将这些空气干燥的纤维与400 wt%(基于空气干燥的纤维计)的BAC水溶液(烷基二甲基苄基氯化铵，1000 ppm)混合，并且使用下面在实施例4中解释的滴定方法来测定释放性能。将BAC水溶液调节至酸性pH。
变得显而易见的是：随着增加CaCO3的并入（量），可获得的活性物质的浓度提高。不同的CaCO3 纤维类型的滴定结果总结于表 1 中。
表 1：不同的并入了CaCO3的纤维的滴定评价
纤维类型 BAC的释放[%]
1.1% CaCO3 75
2.9% CaCO3 77
4.1% CaCO3 80
4.8% CaCO3 86
6.2% CaCO3 90
实施例2：通过并入ZnO改善BAC的释放性能
根据现有技术制备分别具有并入其中的1.5 wt%、2 wt%、2.5 wt%和3.0 wt% (基于极干纤维计) 的ZnO 的莱塞尔纤维。因此，制备纤维素在含水NMMO 中的13wt%纺丝原液，其含有上述浓度的ZnO。随后使用莱塞尔工艺对该原液进行纺丝，这产生最终纤维(1.7dtex,38mm)。
将这些空气干燥的纤维与400 wt% (基于空气干燥的纤维计)的BAC水溶液(烷基二甲基苄基氯化铵，1000 ppm)混合，并且使用下面在实施例4中解释的滴定方法来测定释放性能。将BAC水溶液调节至酸性pH。
不同的ZnO 纤维类型的滴定结果总结于表 2中。
表 2：不同的并入了ZnO的纤维的滴定评价
纤维类型 BAC的释放[%]
1.5% ZnO 85
2% ZnO 90
2.5% ZnO 90
3% ZnO 92
实施例3：通过并入不溶性盐将BAC释放性能提高至少两倍
针对它们的BAC释放性能，将实施例1和2中提及的纤维类型与不含水不溶性盐的标准莱塞尔纤维进行比较。
变得显而易见的是：与标准莱塞尔纤维相比，根据本发明采用的纤维类型显示至少两倍的BAC释放。
使用实施例4中描述的滴定方法来测定季铵盐(quaternary)的释放。不同的纤维类型的滴定结果总结于表 3中。
表 3：不同的纤维类型的滴定结果
纤维类型 BAC的释放(%)
TENCEL® 标准 29
4.8% CaCO3 86
2% ZnO 90
实施例4：使用两相滴定来测定BAC释放性能
在使用溴酚蓝作为指示剂、含有水和氯化溶剂(二氯甲烷、氯仿...…)的两相体系中，使用十二烷基硫酸钠对待测定的阳离子物质(BAC或其它QAC)进行滴定。
阳离子物质与溴酚蓝(bromophenyl blue)形成络合物，其溶于氯化溶剂中。用阴离子表面活性剂滴定该络合物，这导致替代指示剂阴离子并且新形成的络合物穿越至水相。在滴定结束时，释放的指示剂使氯化相着蓝色/紫色，而水相重新着微黄色/无色。
实施例5：具有改善的QAC释放性能的纤维的纤维数据。
确定实施例1和2中描述的纤维类型的纤维数据。表4显示了纤维数据并未随着所提及的盐的并入而改变。
表4：纤维数据
并入（量）[%] 横截面 [dtex] FFk [cN/tex] FDk [%]
标准莱塞尔纤维 0 1.7 30.5 12
4.1% CaCO3 4.1 1.35 30.5 12.1
4.8% CaCO3 4.8 1.84 28.8 12.9
6.2% CaCO3 6.2 1.76 28 12.9
3% ZnO 3 1.82 34.2 13.4
2.5% ZnO 2.5 1.68 36.7 13
2% ZnO 2 1.84 33 13.5
1.5% ZnO 1.5 1.7 34.06 13.6
FFk：调湿(conditioned)强度
FDk：调湿(conditioned)伸长(FDk)。

Claims (16)

1.莱塞尔纤维在包含非织造基材和含有化合物与季铵盐的液体的产品中的用途，其中所述莱塞尔纤维含于所述非织造基材中，并且其中所述莱塞尔纤维含有并入所述纤维中的基本上不溶于水的盐。
2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，在15°C至25°C下，所述盐在水中 的溶解度为5 g/l 或更小，例如3 g/l 或更小、1 g/l 或更小，优选 小于0.1 g/l。
3.根据权利要求2所述的用途，其特征在于，所述盐选自碱金属盐、碱土金属盐、过渡金属盐、铝盐及其混合物。
4.根据前述权利要求中任一项所述的用途，其特征在于，所述盐为无机盐。
5.根据权利要求1或2所述的用途，其特征在于，所述盐选自碳酸钙、氧化锌、磷酸钙、氢氧化镁、氢氧化铝、草酸钙、碳酸钡、有机草酸盐及其混合物。
6.根据前述权利要求中任一项所述的用途，其特征在于，基于干纤维的重量计，所述莱塞尔纤维含有以下量的所述无机盐：0.1 wt%至50 wt.%，优选1 wt.%至10 wt.%，特别优选2wt.%至7 wt.%。
7.根据前述权利要求中任一项所述的用途，其特征在于，含有所述莱塞尔纤维的所述非织造基材为熔喷产品。
8.根据前述权利要求中任一项所述的用途，其特征在于，基于干基材的重量计，所述非织造基材含有以下量的所述莱塞尔纤维：5 wt.%至100 wt.%，例如10 wt.% 至80 wt.%、20wt.%至60 wt.%，特别优选20 wt.%至30 wt.%。
9.包含非织造基材和含有化合物与季铵盐的溶液的产品，其中莱塞尔纤维含于所述非织造基材中，并且其中所述莱塞尔纤维含有并入所述纤维中的基本上不溶于水的盐。
10.根据权利要求9所述的产品，其特征在于，在15°C至25°C下，所述盐在水中的溶解度为5 g/l 或更小，例如3 g/l 或更小、1 g/l 或更小，优选小于0.1 g/l。
11.根据权利要求10所述的产品，其特征在于，所述盐选自碱金属盐、碱土金属盐、过渡金属盐、铝盐及其混合物。
12.根据权利要求9-11中任一项所述的产品，其特征在于，所述盐为无机盐。
13.根据权利要求9或10所述的产品，其特征在于，所述盐选自碳酸钙、氧化锌、磷酸钙、氢氧化镁、氢氧化铝、草酸钙、碳酸钡、有机草酸盐及其混合物。
14.根据权利要求10-13中任一项所述的产品，其特征在于，基于干纤维的重量计，所述莱塞尔纤维含有以下量的所述盐：0.1 wt%至50 wt.%，优选1 wt.%至10 wt.%，特别优选2wt.%至7 wt.%。
15.根据权利要求10-14中任一项所述的产品，其特征在于，含有所述莱塞尔纤维的所述非织造基材为熔喷产品。
16.根据权利要求10-15中任一项所述的产品，其特征在于，基于干基材的重量计，所述非织造基材含有以下量的所述莱塞尔纤维：5 wt.%至100 wt.%，例如10 wt.% 至80 wt.%、20 wt.%至60 wt.%，特别优选地20 wt.%至30 wt.%。
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