TW201422866A - 包含疏水性纖維素人造纖維的不織布 - Google Patents

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Abstract

本發明關於一種包含兩種纖維類型的摻合物之不織布，然而第一種纖維類型係纖維素纖維，且第二種纖維類型係生物可降解的疏水性纖維素製成的，且該不織布的特徵為比包含僅一種前述纖維類型者的不織布對一液體具有的最高吸收率高至少5%之同一液體的吸收率。

Description

包含疏水性纖維素人造纖維的不織布
本發明關於來自疏水性纖維素纖維和纖維素纖維的摻混物之不織物。
纖維素人造纖維像是黏膠絲(viscose)纖維和萊塞爾(lyocell)纖維最為人所知的是其吸水表現並被用在需要親水性的情形。相反地合成纖維例如聚酯、聚乙烯及聚丙烯本質上係疏水性，意指其不會將水吸入其內部結構中。
此技藝的現況是黏膠絲纖維和萊塞爾纖維係疏水性並具有大約85至90mN/m的表面張力，其取決於應用的柔軟劑(soft finish)類型。在不織布應用中使用的聚酯纖維在40至45mN/m的範圍中。
該黏膠絲型和莫代爾(modal)型纖維素纖維係依據黏膠絲程序製造。這樣的纖維已經由BISFA(國際人造纖維標準局)給予屬名黏膠絲和莫代爾。
近幾年“胺-氧化物-程序”或“萊塞爾程序”已經確定為該黏膠絲程序的替代方案，其中纖維素，沒形成衍生物， 係溶於胺-氧化物，特別是N-甲基嗎啉-N-氧化物(NMMO)的有機溶劑。由此溶液製造的纖維素纖維叫做“溶紡(solvent-spun)”纖維且已經由BISFA(國際人造纖維標準局)給予屬名萊塞爾，並可以商品名TENCEL®自Lenzing AG購得。
其他人造纖維素纖維能使用化學程序(例如亞銅銨(cuproammonium)法)或使其他直接溶劑例如離子性液體製造。
關於衛生應用的濕式拭巾像是廁所清潔巾、卸妝棉、化妝用拭巾、嬰兒用拭巾及衛生用紙係由濡濕洗劑的不織布製造。洗劑係預期用於皮膚的含水或含水/醇之低-至中等-黏度調配劑或含水/醇之懸浮或乳化物質。關於居家或工業應用的拭巾也使用廣大範圍的液體改善其效率。
關於不織布應用，合成纖維例如聚酯由於其於不織布和紡織應用中增進體積、不透明及柔軟度而廣為使用。
此技藝的現況是能增進拭巾、衛生應用或工業應用的產品效能之介於人造纖維素纖維和聚酯纖維之間的摻混物。100%纖維素材料製造的織物幾乎沒有疏水性/非極性效應。
由於生態學的原因，所以需要由可再生原料製造且也是生物可降解性並對液體像是洗劑具有良好吸收性的不織布。
親水性纖維素纖維像是標準萊塞爾纖維係在8.5至9克水/克不織布的範圍中，而疏水性纖維像是聚酯或疏水 性萊塞爾纖維顯示只有少許至沒有吸收性(0至1.0g/g)。
任何親水性纖維素纖維與疏水性纖維的摻混物預期將會遵循線性函數在介於這些值之間的範圍中。
頃發現包含疏水性纖維素纖維與標準纖維素纖維的摻混物之不織布具有比包含僅一種標準纖維素纖維或疏水性纖維的不織布高的液體吸收率。
此發明性不織布包含兩種纖維類型的摻合物，然而第一種纖維類型係纖維素纖維，且第二種纖維類型係生物可降解的疏水性纖維素纖維，且該不織布的特徵為比包含僅一種前述纖維類型者的不織布對一液體具有的最高吸收率高至少5%之同一液體的吸收率。端視該摻混物，該吸收率可能提高至多15%或更大。
液體係，例如，洗劑(這通常含有水；甘醇類像是丙二醇；有機酸類像是苯甲酸、二羥基醋酸、檸檬酸；有機酸鹽類像是檸檬酸鈉；乳化劑像是聚山梨醇酯20及其他成分)，其他液體係油類。
頃亦發現該吸收率的提高也依賴該液體的表面張力。
關於具有高於50mN/m的表面張力之液體，像是水，該摻混物包含5至40重量%的第二種纖維類型之纖維(疏水性纖維)及95至60重量%的第一種纖維類型之纖維(親水性纖維)，較佳5至30重量%的第二種纖維 類型及95至70重量%的第一種纖維類型，總共100%。
關於具有低於50mN/m的表面張力之液體，像是醇類，該摻混物包含40至95重量%的第二種纖維類型之纖維(疏水性纖維)及60至5重量%的第一種纖維類型之纖維(親水性纖維)，較佳30至95重量%的第二種纖維類型及70至5重量%的第一種纖維類型，總共100%。
該第一種和第二種纖維類型均為人造纖維素纖維，通常選自由黏膠絲纖維、萊塞爾纖維或莫代爾纖維所組成的群組。該第一種和第二種纖維類型也可能是天然纖維素纖維，像是棉花。
疏水性纖維素纖維的製法在Lenzing AG之尚未公開的申請案AT-A 1658/2011中有描述。
疏水劑，例如烷基烯酮二聚體調合物(AKD調合物)可在市場上購得(例如由Kemira販售的Hydrores©化合物)。最常見的是具有大約5至25%的活性化合物之調合物。在此例子的案例中該調合物係具有大約20至22%的活性化合物之酸性乳化物。
該等疏水性纖維含有以纖維素的重量為基準計為0.01至1%，較佳0.05至0.2%的疏水劑。較佳疏水劑係烷基烯酮二聚體。
第1圖顯示不同混紡織物的表面張力計算值。
第2圖顯示30%疏水性Tencel 1.7 dtex/38mm毛面 與70%黏膠絲1.7 dtex/40mm毛面的摻混物之液體保持及釋放行為。
第3圖顯示70% Trevira PES 1.7/38毛面與30% Tencel標準1.7/38毛面的摻混物之液體保持及釋放行為。
實施例中所用的疏水性纖維素纖維之製法：
1000g從未乾燥的萊塞爾纖維(1.7 dtex/38mm)在添加柔軟劑之前從該萊塞爾生產線濕濕的取出並壓榨到大約50%的含水量。這些纖維在大約60℃的15l之含有41g烷基烯酮二聚體(13g/l且帶有21%活性物質)溶液(例如商業上可自Kemira OYI購得的Hydrores®)的水溶液中處理5分鐘並乾燥到大約10%的含水量。
這些纖維具有大約55至75%的保水率值，最常在60至65%的範圍，那比Standard Tencel 1.7/38 Fibers(85至90%)低大約20%。
這些纖維係用以製造大約60g/m2射流噴網樣品(spun laced sample)，其摻混市售可得的Tencel 1.7/38mm亮不織布纖維還有市售可得的Lenzing NW 1.7 dtex/40mm亮黏膠絲纖維。
不織布製法
該等樣品係由下列通用步驟製造纖維開鬆(Fibre Opening)及摻混， 梳理，水力纏絡，脫水，通過空氣乾燥，及捲繞。
生產線速度係在55至100m/min的範圍並在該水力纏絡單元滾筒上使用總共4個注水器。經調節的水壓係在30至80bar的範圍中。注水器中的噴射捲板(jet strip)係可用於此重量範圍中的標準水力纏絡產物之普通噴射捲板。
該不織布也可藉由包括乾式佈層、濕式佈層或氣流成網(airlaying)的其他不織布程序形成。
該不織布可使用包括水力纏絡法、針孔法或化學結合法任何習用不織布結合程序結合。
該不織布可具有10至2000g/cm2的基重。關於拭巾較佳係基重為25至200g/m2的不織布。關於工業應用例如吸油墊，適當的是達於2000g/m2的基重。
重力吸水時間(GAT)係依據WSP 242.3[或類似於IST 242(02)的ERT 442.2]測量。這顯示不織布在指定時間內吸收多少水。
表1顯示藉由前述程序利用疏水性萊塞爾纖維和標準萊塞爾纖維的不同纖維摻合物製造之不織布的吸水率(GATS值)。該等萊塞爾纖維係由Lenzing AG製造商品名為Tencel的萊塞爾纖維。
較低摻混量(5至10%疏水性Tencel)導致吸水率提高5%，較高摻混量(20至30%)導致高出15%的吸水率，而高於40%的疏水性纖維量導致撥水性及低吸水率。
表2顯示疏水性Tencel/黏膠絲摻混物的類似結果。
本發明的另一個目的在於提供一種完全生物可降解的 不織布，其具有合於不同液體的適化表面張力。這可用以藉由對液體吸取或釋放的適化增進拭巾對特定任務的吸水力或清潔力。
實驗室中測定表面的表面張力之方法係顯示於BS ISO 8296：2003中：利用表3所示的不同液體組合(像是水、甲醇、乙二醇單***或甲醯胺)測定表面張力。這些試驗係於，例如，塑膠箔生產時用以檢測表面是否可印刷。同樣使用來自ARCOTest GmbH/Germany的試驗墨液。
此方法係用以測定一系列混紡織物的表面張力。見到的趨勢係如具有較低表面張力的液體能潤濕該織物表面之 觀察結果推測的，於該摻混物中較大量的疏水性Tencel纖維使該表面張力降低表面張力。表4和第1圖顯示不同混紡織物的表面張力計算值。
此獨創性不織布產品包含摻合親水性和疏水性人造纖維素纖維的不織布及液體且特徵為該不織布的表面張力係在該液體的表面張力加上小於+/- 5%的偏差之範圍中。
在親水性和疏水性人造纖維素纖維的摻混物中織物的表面張力可被調整以配合用以潤濕該織物的液體。那意指該拭巾中所用的摻混物影響表面張力，所以可訂做適於液體能快速潤濕表面的情形或拭巾可用以有效率地釋出液體的情形之範圍的拭巾。有一類液體係洗劑(lotion)，其通常含有水；甘醇類像是丙二醇；有機酸類像是苯甲酸、脫水醋酸、檸檬酸；有機酸鹽類像是檸檬酸鈉；乳化劑像是聚山梨醇酯20及其他成分。
頃亦發現附帶地，在一包拭巾中的較佳洗劑分佈可藉由選擇親水性和疏水性人造纖維素纖維的最佳摻混物達成。
濕拭巾正常塞在成疊典型10至超過100條單一拭巾的包裝袋中。儲存時，該洗劑由於重力傾向從該包頂端漏到底部，所以該疊最頂端的拭巾變得較乾，而底部拭巾濕透且液體可能積於該包底部。這導致該洗劑不方便的不均勻分佈，影響來自該包的單一拭巾之功效。
液體保持及釋放試驗程式
裁剪80片射流噴網不織布(10×10cm)並平衡水分並測量每一片的重量。把那些單片疊起來並利用典型濕拭巾洗劑(含有水、丙二醇、苯甲酸、脫水醋酸、檸檬酸、檸檬酸鈉、聚山梨醇酯20)依照1：2.5的比率(1g拭巾，2.5g洗劑)浸泡，其後把那疊置於塑膠膜中真空密封起來。把這個保持在黑暗的空調室中4周。其後再稱取每個單層的重量並將結果顯示於下列圖式中：
第2圖顯示30%疏水性Tencel 1.7 dtex/38mm毛面與70%黏膠絲1.7 dtex/40mm毛面的摻混物之液體保持及釋放行為。
第3圖顯示70% Trevira PES 1.7/38毛面與30% Tencel標準1.7/38毛面的摻混物之液體保持及釋放行為。
可見到該疏水性Tencel與黏膠絲的摻混物(第2圖)顯示該疊底部和頂部之間的拭巾洗劑含量低非常多的 變量，與該聚酯和Tencel的摻混物(第3圖)相比低約40%。
此包含摻混疏水性纖維素纖維與纖維素纖維的不織布之發明性不織布產物的特徵為當根據液體保持及釋放試驗測試時該水溶液的分佈均勻度偏差優於+/- 15%。
此外所有由疏水性萊塞爾製造的織物及帶纖維素纖維的摻混物通通是生物可降解的。
此發明性不織布係有益地用於衛生應用像是廁所清潔巾、卸妝棉、化妝用拭巾、嬰兒用拭巾和衛生用紙、家用拭巾、工業用拭巾，及食品包裝應用。
另一個用途係於工業應用例如吸油材料，像是墊子。

Claims (15)

  1. 一種包含兩種纖維類型的摻合物之不織布，其中第一種纖維類型係纖維素纖維，且第二種纖維類型係生物可降解的疏水性纖維素纖維，該不織布的特徵為比包含僅一種前述纖維類型者的不織布對一液體具有的最高吸收率高至少5%之同一液體的吸收率。
  2. 如申請專利範圍第1項之不織布，其中該摻混物包含5至40重量%的第二種纖維類型之纖維及95至60重量%的第一種纖維類型之纖維，較佳5至30重量%的第二種纖維類型之纖維及95至70重量%的第一種纖維類型之纖維，總共100%且該液體具有大於或等於50mN/m的表面張力。
  3. 如申請專利範圍第1項之不織布，其中該摻混物包含40至95重量%的第二種纖維類型之纖維及60至5重量%的第一種纖維類型之纖維，較佳30至95重量%的第二種纖維類型之纖維及70至5重量%的第一種纖維類型之纖維，總共100%且該液體小於50mN/m的表面張力。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之不織布，其中該第一和第二種纖維類型係人造纖維素纖維，選自由黏膠絲纖維(viscose fibre)、萊塞爾纖維(lyocell fibre)或莫代爾纖維(modal fibre)所組成的群組。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之不織布，其中該第一和第二種纖維類型係天然纖維素纖維，像是棉花。
  6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之不織布，其中該疏水性纖維含有以纖維素的重量為基準計為0.01至1%，較佳0.05至0.2%的疏水劑。
  7. 如申請專利範圍第6項之不織布，其中該疏水劑係烷基-烯酮-二聚體。
  8. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之不織布，其中該不織布係藉由包括乾式佈層、濕式佈層或氣流成網(airlaying)的典型不織布程序製成。
  9. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之不織布，其中該不織布係藉由包括水力纏絡法(hydroentangling)、針孔法(needlepunching)或化學結合法的典型不織布製程結合。
  10. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之不織布，其中該不織布具有10至2000g/cm2的基重。
  11. 一種包含如申請專利範圍第1至10項之不織布及液體之不織布產物，其特徵為該不織布的表面張力係在該液體的表面張力加上小於+/- 5%的偏差之範圍中。
  12. 如申請專利範圍第11項之不織布產物，其中該液體係洗劑。
  13. 一種包含如申請專利範圍第11項之不織布之不織布產物，其特徵為當根據說明的“液體保持及釋放試驗”測試時該水溶液的分佈均勻度偏差優於+/- 15%。
  14. 一種如申請專利範圍第1至13項之不織布之用途，係用於衛生應用，像是廁所清潔巾、卸妝棉、化妝用 拭巾、嬰兒用拭巾、衛生用紙、家用拭巾、工業用拭巾，及食品包裝應用。
  15. 一種如申請專利範圍第1至13項之不織布之用途，其中該不織布係用於工業應用像是吸油材料。
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