專利名稱：具有惡臭清除性能的纖維材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有改進(jìn)的惡臭清除性能(malodor scavenger properties)的纖維材料和用于制備所述材料的方法。本發(fā)明尤其涉及可用于制備具有改進(jìn)的惡臭清除性能的一次性(disposable)或可洗滌的尿布、失禁制品、衛(wèi)生棉以及其他這類衛(wèi)生制品和個人護(hù)理制品的纖維材料，并且涉及制備該材料的方法。
本發(fā)明還涉及相應(yīng)的制品和制造這些制品的方法。
除了具有一些液體不能透過的阻隔薄膜或片材之外，衛(wèi)生制品和個人護(hù)理制品例如尿布、失禁制品和衛(wèi)生棉通常被提供了一定的吸收能力以更有效地容納液體或半液體的排泄物，旨在防止內(nèi)衣褲或其他的服裝物品免于沾污。
即使當(dāng)制品是一次性的時，由這些排泄物的揮發(fā)性成分或揮發(fā)性分解產(chǎn)物所引起的惡臭也可能在將制品處理之前的正常穿戴期間造成了不舒適感。
雖然是可以處理或者可以洗滌的，這些被沾污的制品在它們的處理之前或者在洗滌之前(適用時)的暫時性存放中出現(xiàn)了一個相關(guān)的問題。從這些被存放的制品中散發(fā)出的惡臭是非常不令人希望的。
在本發(fā)明的涵義中，滲透物、污染物或揮發(fā)物是能夠以基本可檢測到的濃度存在于大氣中并且能夠從這類制品中逸出的物質(zhì)。大量種類的這些滲透物或揮發(fā)物是公知的。
通常，將沾污的尿布在將它們轉(zhuǎn)移到戶外存放容器中之前存放在例如放置在托兒所中的可鎖定的容器或者可重新密封的垃圾袋內(nèi)。普遍將帶有緊密蓋子的塑料尿布桶用于沾污的尿布的暫時存放。所述的袋子或尿布桶當(dāng)被密封時減少了令人不愉快的氣味的釋放。然而，例如本領(lǐng)域所公知的熱塑性垃圾袋的阻隔性能是有限的并且不令人滿意。
在我們的題為“包含納米尺寸金屬顆粒的阻隔材料”的共同未決的申請WO03/025067中，我們已經(jīng)披露了一種改進(jìn)的阻隔薄膜或片材，其可以例如被用來制備用于制品例如尿布的改進(jìn)的容器和改進(jìn)的結(jié)構(gòu)部件。
盡管我們將在下文中參照特定的實施方案和應(yīng)用例如尿布來披露和例舉本發(fā)明，但將理解的是本披露內(nèi)容加以必要的修正可應(yīng)用于所有其他遭受類似惡臭問題的可比較的制品。
近年來已經(jīng)提高了一次性尿布在商業(yè)上的可接受性，并且提出和采用了許多不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計。通常，通過以非織造材料例如紡絲粘合材料的形式、旨在在使用期間面向穿戴者、包含液體可滲透的頂片或面層的多層尿布來實現(xiàn)吸水功能。此外，一次性尿布通常在頂片與吸收體之間具有液體采集層，所述的液體采集層具有迅速地接納大量的液體、使液體散布并且在液體被底層的吸收體吸收之前將其暫時儲存的能力。這在現(xiàn)今的通常帶有大量所謂的超吸收劑的薄的壓縮吸收體中尤其重要，為了能夠吸收可被排出的大量液體，這些超吸收劑具有高的吸收容量但在許多情況下吸收速度太低。頂片或面層通常由多孔材料制成，并且其纖維與吸收材料的纖維相比具有較小的水濕潤性，這導(dǎo)致了液體從面層流入吸收部分的趨勢。通過不滲透的襯里片材或薄膜來阻止在排放期間可能通過吸收部分的液體(當(dāng)流動迅速時)以足夠的時間，以使得吸收能夠進(jìn)行。然而，該外層或襯里層不能防止揮發(fā)性的物質(zhì)或氣味透過所述的層。
合適的頂片應(yīng)該是有軟的觸感并且不刺激穿戴者的皮膚。另外，頂片必須是液體可滲透的，以使得液體能夠容易地穿透它們的厚度。合適的頂片可以由寬范圍的材料例如織造和非織造的材料或網(wǎng)(web)、孔隙成型(apertured formed)的熱塑性薄膜、網(wǎng)狀的泡沫和熱塑性稀松無紡織物制備。合適的織造和非織造材料可以包括天然纖維比如棉纖維，或者合成纖維比如聚合物纖維例如聚酯、聚丙烯或聚乙烯纖維，或者由天然纖維和合成纖維的組合組成。
非織造的網(wǎng)或非織造的材料通常是由聚合物纖維或絲線形成的纖維材料。非織造物可以由聚合物比如聚酰胺、聚丙烯、聚丙烯共聚物、聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、其組合而形成。合適的材料包括干法成網(wǎng)和梳理的材料、氣流成網(wǎng)和無規(guī)的材料、紡絲粘合材料、熔噴材料、射流噴網(wǎng)的材料，和通過空氣或熱軋粘合的材料。作為選擇，非織造的網(wǎng)可以是膠乳粘合的或者可以借助于以上技術(shù)的組合而粘合，例如是膠乳粘合的和壓延粘合的材料或者其他合適的組合。
通常希望的是促進(jìn)液體在遠(yuǎn)離穿戴者的方向上快速轉(zhuǎn)移并且進(jìn)入有保持性的結(jié)構(gòu)，同時抵制液體在朝向穿戴者或者朝向外面的衣服或表面的相反方向上轉(zhuǎn)移。因此，面向身體的表面通常是親水的，以使得有助于與如果面向身體的表面不是親水的相比液體更快地轉(zhuǎn)移通過頂片。在本領(lǐng)域中已經(jīng)嘗試了多種方法來處理這些問題，包括尤其在穿戴者接觸的這些網(wǎng)的表面上采用局部應(yīng)用的表面處理和施用或摻入表面活性劑。
吸收體可以是任何常規(guī)的類型。常用的吸收材料的例子是纖維素短纖漿、薄紗層、高度吸收的聚合物(所謂的超吸收劑)、吸收性泡沫材料、吸收性非織造材料等。將纖維素短纖漿與其他材料結(jié)合在吸收體中是公知的。還通常有包含具有不同的性能—涉及到液體采集能力、液體散布能力和液體儲存能力的不同材料的層的吸收體。常規(guī)的吸收層或吸收體不具有控制氣味的性能。
大多數(shù)用于制備上述衛(wèi)生制品的材料是纖維材料。除了纖維素纖維材料之外，得自于合成纖維或熱塑性纖維的材料也可用于在尿布、婦女衛(wèi)生制品、失禁制品、毛巾、醫(yī)用服裝、醫(yī)療產(chǎn)品和藥物產(chǎn)品以及許多其他產(chǎn)品中的廣泛種類的應(yīng)用。
我們清楚地知道，上述關(guān)于沾污的尿布的一些問題相同程度地涉及其他的制品，例如失禁制品、醫(yī)用服裝、衛(wèi)生巾或散發(fā)出揮發(fā)性物質(zhì)的任何其他制品。
盡管由這些沾污的衛(wèi)生制品和個人護(hù)理制品所造成的一些惡臭問題可以通過披露于我們的所述共同未決的申請中的一些改進(jìn)來克服，但還可以通過基于如本文中所披露的我們的本發(fā)明的不同方法而在它們在使用中和在使用后的儲存中的嗅覺性能方面進(jìn)一步改進(jìn)這些制品。
在WO97/33044中披露了將環(huán)糊精用于剛硬的或半剛硬的纖維素片材中。環(huán)糊精起到了阻隔或者捕集污染物的作用。披露于WO97/33044中的材料的阻隔性能是基于在環(huán)糊精分子的內(nèi)部憎水性空間中的相應(yīng)滲透物的捕集。該環(huán)糊精材料通常以可相容的、衍生的環(huán)糊精的形式使用。根據(jù)WO97/33044，優(yōu)選的環(huán)糊精是具有至少一個連接到環(huán)糊精分子上的取代基的衍生的環(huán)糊精。
此外，從WO97/30122中獲知可以通過在聚合物中形成帶有分散的相容性環(huán)糊精衍生物的阻隔層來提高熱塑性聚合物的阻隔性能。
WO93/10174涉及含有一種或多種選自鋁粉末、鎂粉末、鋅粉末和錳粉末的金屬粉末的熱塑性薄膜。
該申請涉及一種熱塑性薄膜，特征在于該薄膜包含基于熱塑性物質(zhì)與填料的混合物的總重量為至少0.1wt％，優(yōu)選0.5-6wt％的至少一種選自鋁粉末、鎂粉末、錳粉末和其混合物的金屬粉末。根據(jù)WO93/10174，金屬粉末的平均粒徑為5-20μm。
在上述現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的任何一篇中都沒有披露含有反應(yīng)性金屬顆粒和/或改性的環(huán)糊精的纖維材料或者由該纖維制備的制品。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種具有改進(jìn)的惡臭清除性能的纖維材料，該材料包含(a)纖維；和(b)分散于纖維中的、有效的惡臭清除數(shù)量的鋅或類似的反應(yīng)性金屬(reacting metal)或金屬合金的顆粒，或者環(huán)糊精材料；其中該環(huán)糊精沒有內(nèi)含的絡(luò)合物(complex compound)并且該環(huán)糊精包括具有使得環(huán)糊精可與該纖維材料相容的懸垂部分(pendant moieties)或取代基的α-環(huán)糊精、β-環(huán)糊精、γ-環(huán)糊精或其混合物，或者所述顆粒與所述環(huán)糊精材料的組合。
現(xiàn)已令人驚奇地發(fā)現(xiàn)將尤其是納米尺寸的金屬顆粒和/或環(huán)糊精材料摻入到纖維中生成了具有優(yōu)良的惡臭清除性能的“活性”材料。更特別的是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在纖維材料，優(yōu)選合成的聚合物材料，更優(yōu)選合成的熱塑性聚合物纖維材料中納米尺寸的金屬或金屬合金顆粒和/或環(huán)糊精材料的存在對于獲得優(yōu)良的惡臭清除性能是有利的。
在本發(fā)明的一個重要方面中，被用作衛(wèi)生制品或個人護(hù)理制品中的吸收劑和/或用作組成材料的纖維材料包含有環(huán)糊精材料或金屬顆粒或者環(huán)糊精材料與金屬顆粒的組合，該纖維材料能夠清除引起惡臭的揮發(fā)物和滲透物，所述的清除造成了所述的揮發(fā)物和滲透物全部或者至少部分抵消(neutralization)。
在本發(fā)明的另一個重要方面中，這些金屬顆粒和/或環(huán)糊精材料包含在所述纖維的內(nèi)部。在本發(fā)明的另一個方面中，所述的金屬顆粒和/或環(huán)糊精材料分散遍及所述的纖維。在本發(fā)明的仍然另一個方面中，所述的金屬顆粒是納米尺寸的顆粒。
本發(fā)明包括一種制備這些纖維的方法，該方法包括在制備纖維時將這些金屬顆粒和/或環(huán)糊精材料摻入纖維。
本發(fā)明還包括在例如如尿布、衛(wèi)生巾和衛(wèi)生墊內(nèi)的液體可滲透的層和片材例如頂片中，和/或例如尿布、衛(wèi)生巾和衛(wèi)生墊的液體吸收層或液體吸收區(qū)域中使用所述纖維而制備的制品。
本發(fā)明包括用于制造這些制品的方法，該方法包括摻入這些吸收材料和/或片材。
在本發(fā)明的涵義中，金屬顆粒優(yōu)選是平均直徑通常為10-500nm，或者40-250nm，或者甚至60-150nm的“納米尺寸的顆?！?。在本發(fā)明中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用平均直徑超過1000nm的顆粒可能是不利的，在纖維的厚度降低的情況下。當(dāng)然，在纖維厚度足以摻入較大的顆粒的情況下，金屬顆粒可以比如上所定義的納米尺寸更大。另外，在許多個人護(hù)理應(yīng)用中，較大的金屬顆粒對纖維顏色產(chǎn)生了負(fù)面影響(即較暗的顏色)。
根據(jù)本發(fā)明，尤其優(yōu)選的是使用鋅顆粒，即基本由以未反應(yīng)形式的金屬鋅組成的顆粒。然而，與鋅顆粒不同或者除了鋅顆粒之外，在本發(fā)明中還考慮了使用類似的反應(yīng)性金屬或金屬合金顆粒。類似的反應(yīng)性金屬或金屬合金顆粒選自具有與鋅類似的化學(xué)性能的物質(zhì)，這些物質(zhì)對于在化學(xué)領(lǐng)域中熟知元素周期表的相同或不同族和周期的元素的化學(xué)相關(guān)性的技術(shù)人員而言是非常公知的。特別優(yōu)選的金屬和金屬合金選自堿土金屬和過渡金屬。尤其優(yōu)選的過渡金屬選自第1至第8副族的第4和第5周期的過渡元素。優(yōu)選的是該鋅或其他金屬顆?；静缓鄳?yīng)的氧化物。
如果環(huán)糊精材料被分散在本發(fā)明的纖維材料中，則該環(huán)糊精材料應(yīng)該具有一定的低含水量，優(yōu)選基于環(huán)糊精材料約為1wt％的含水量。
根據(jù)本發(fā)明，可以有利地使用或者必須使用至少具有低含水量的環(huán)糊精材料。如同可以從WO03/016148中了解的那樣，如果使用了干燥的環(huán)糊精材料或者含水量低于0.3wt％的環(huán)糊精材料，則由具有懸垂部分或取代基的環(huán)糊精和基質(zhì)材料制備的材料的阻隔性能不會被最大化。環(huán)糊精中一些水分的存在降低了在復(fù)合和轉(zhuǎn)化加工步驟期間的絡(luò)合作用。當(dāng)將具有合適的含水量的環(huán)糊精均勻地分散到聚合物中時，得到了更多的基本沒有內(nèi)含的絡(luò)合物的環(huán)糊精分子，于是更多的環(huán)糊精可用于與擴(kuò)散的擴(kuò)散物形成絡(luò)合物，這顯著地提高了纖維材料的阻隔特性。相反，在一些情況下，使用干燥的環(huán)糊精可能是優(yōu)選的或者是有利的。如果環(huán)糊精的目的在于除去最大數(shù)量的聚合物雜質(zhì)和將脫氣或者雜質(zhì)從纖維材料中的轉(zhuǎn)移最小化，則使用干燥的或幾乎干燥的環(huán)糊精材料是有利的。
已經(jīng)在本發(fā)明中發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的含有金屬顆粒和/或環(huán)糊精衍生物的纖維材料特別適用于尿布、失禁制品、醫(yī)用服裝、衛(wèi)生巾等的制備，因為該纖維材料起到了惡臭滲透物，尤其是從排泄物等中散發(fā)出的活性滲透物的有效的清除劑的作用。
從例如排泄物中散發(fā)出的揮發(fā)物或滲透物包含低分子的有機(jī)酸、有機(jī)硫化物和硫醇、胺、氨以及芳族醇。大多數(shù)這些化合物具有以低的每十億的份數(shù)計的人感覺極限。
本發(fā)明的纖維材料能夠至少部分地持久清除到達(dá)纖維的滲透物。在本發(fā)明的上下文中，“清除”包括惡臭揮發(fā)物的破壞性以及非破壞性的抵消或者粘附。清除可能例如涉及到與揮發(fā)性分子化學(xué)反應(yīng)，這導(dǎo)致了這些分子的化學(xué)特性改變，或者僅僅是粘附、絡(luò)合、螯合或者其他過程，這或多或少的持久地將揮發(fā)性分子固定在纖維上或纖維中而不會永久地改變揮發(fā)物的分子結(jié)構(gòu)。
不希望受任何科學(xué)理論的束縛，我們假定金屬活性的滲透物(例如揮發(fā)性的酸、硫化物、硫醇(thiol)、硫醇(mercaptanes))與金屬顆粒反應(yīng)。所得的反應(yīng)產(chǎn)物在大多數(shù)情況下具有較少的氣味。此外，金屬活性的滲透物、非活性的滲透物以及上述的反應(yīng)產(chǎn)物被環(huán)糊精材料至少部分地絡(luò)合，這阻止了它們釋放到環(huán)境中。因此，將環(huán)糊精、金屬顆粒或者兩者摻入或者分散在纖維中使得惡臭的揮發(fā)物明顯減少。
根據(jù)本發(fā)明的纖維的聚合物材料可以是熱塑性材料或者可交聯(lián)的熱塑性材料，這些材料包括由單體，包括乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、苯乙烯和其他物質(zhì)制備的聚合物。此外，該熱塑性聚合物材料包括聚(丙烯腈-共聚-丁二烯-共聚-苯乙烯)聚合物、丙烯酸系聚合物例如聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸正丁酯、聚(乙烯-共聚-丙烯酸)、聚(乙烯-共聚-甲基丙烯酸酯)等；玻璃紙、纖維素，包括乙酸纖維素、乙酸丙酸纖維素、乙酸丁酸纖維素和三乙酸纖維素等；氟代聚合物，包括聚四氟乙烯(Teflon)、聚(乙烯-共聚-四氟乙烯)共聚物、(四氟乙烯-共聚-丙烯)共聚物、聚氟乙烯聚合物等，聚酰胺例如尼龍6、尼龍6，6等；聚碳酸酯；聚酯例如聚(乙烯-共聚-對苯二甲酸酯)、聚(乙烯-共聚-1，4-萘二羧酸酯)、聚(丁烯-共聚-對苯二甲酸酯)；聚酰亞胺材料；聚乙烯材料，包括低密度聚乙烯、線型低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、高分子量高密度聚乙烯等；聚丙烯、雙軸取向的聚丙烯；聚苯乙烯、雙軸取向的聚苯乙烯；乙烯基薄膜，包括聚氯乙烯、(氯乙烯-共聚-乙酸乙烯酯)共聚物、聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇、(氯乙烯-共聚-偏二氯乙烯)共聚物；特種薄膜(specialty films)，包括聚砜、聚苯硫醚、聚苯醚、液晶聚酯、聚醚酮、聚乙烯縮丁醛等。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，聚合物材料是常規(guī)用于衛(wèi)生制品和個人護(hù)理制品的吸收劑、頂片和其他織物或非織造部件中的纖維的熱塑性材料，例如PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)、PP(聚丙烯)和PE(聚乙烯)。最優(yōu)選的材料是聚丙烯。
本發(fā)明的纖維材料或纖維可以非織造材料的形式，該非織造材料包括熔融粘合的纖維、復(fù)合纖維和包含所述金屬顆粒和/或環(huán)糊精材料的雙組分纖維。非織造的織物或網(wǎng)是一種具有單獨(dú)纖維或絲線被固定或連接在一起的結(jié)構(gòu)的網(wǎng)。非織造的織物或網(wǎng)由多種工藝?yán)缛蹏姽に?、紡絲粘合工藝、靜電紡絲和粘合的梳理網(wǎng)工藝而形成。
所謂的“熔噴纖維”是通過以下方式形成的纖維將熔融的熱塑性材料擠出通過多個細(xì)的、通常是圓形的毛細(xì)模具(die capillaries)而作為熔融的絲線或細(xì)絲進(jìn)入高速度的氣體(例如空氣)流，這使得熔融的熱塑性材料的細(xì)絲拉細(xì)而減小了它們的直徑，其可能變成微纖維直徑。此后，通過高速度的氣體流載帶熔噴的纖維并且將其沉積在收集表面上以形成無規(guī)分配的熔噴纖維網(wǎng)。
可以將熔噴的纖維摻入到各種非織造，包括復(fù)合層壓材料例如紡絲粘合-熔噴-紡絲粘合(“SMS”)復(fù)合片材中。在SMS復(fù)合材料中，外層是紡絲粘合的纖維層，該層對整個復(fù)合材料提供了強(qiáng)度，而芯層是熔噴的纖維層，該層提供了阻隔性能。
“紡絲粘合的纖維”是指通過將熔融的熱塑性材料從多個細(xì)的開口-通常是圓形的噴絲頭毛細(xì)管-中擠出成長絲而形成的小直徑纖維。當(dāng)聚合物通過在噴絲頭中以一排或多排排列的細(xì)開口時將其纖維化，形成了長絲簾。通常在低壓下借助于空氣使長絲驟冷、通常氣動地拉伸并且沉積在移動的有小孔的墊子、帶子或者成形的鋼絲上以形成非織造織物?？捎糜诩徑z粘合工藝的聚合物通常具有約200℃-320℃的加工熔融溫度。
在紡絲粘合工藝中制備的纖維的直徑通常約為10-約100μm，其取決于工藝條件和所希望的由該纖維制備的材料的最終用途。例如，提高聚合物的分子量或者降低工藝溫度得到了較大直徑的纖維。
所謂的“納米纖維(nanofiber)”是通過靜電紡絲工藝形成的纖維。納米纖維或納米纖維非織造網(wǎng)通常包含直徑約為0.04-約2μm的纖維。非織造的納米纖維材料被用于例如醫(yī)療產(chǎn)品和藥物產(chǎn)品、阻隔性織物和空氣過濾器的制造。
靜電紡絲利用電場以將聚合物熔體或聚合物溶液從毛細(xì)管的尖端拉伸至收集器。電壓被施加到聚合物上，這造成將被拉伸的聚合物朝著接地的收集器噴射。細(xì)的噴射形成了聚合物纖維，該纖維被收集在網(wǎng)上。
通常將提供清除作用的金屬顆粒和/或環(huán)糊精材料摻入纖維。優(yōu)選將該金屬顆粒和/或環(huán)糊精材料均勻分散在纖維中。
在本發(fā)明中，纖維材料中的鋅或類似的清除性金屬或金屬合金的量通常為基于纖維材料的約0.015-1wt％，優(yōu)選約為0.015-0.2wt％。
根據(jù)本發(fā)明，纖維材料中的環(huán)糊精衍生物的量優(yōu)選為基于纖維材料的約0.01-5.0wt％，更優(yōu)選約為0.1-1.0wt％。
在另一個優(yōu)選實施方案中，本發(fā)明的纖維材料另外含有纖維素材料。纖維素材料由粘合的、小的離散纖維素纖維所組成。一般而言，通過二次粘合-其最可能是氫鍵結(jié)合-而將這些纖維固定在一起。為了形成纖維素片材，由纖維的水懸浮液或分散液與纖維添加劑、顏料、粘合劑材料、二次粘合劑材料或其他組分相結(jié)合而在細(xì)的篩網(wǎng)上使纖維成形為粗糙的網(wǎng)(rough web)或片材。纖維素材料可以由原始的纖維源和由二次纖維材料或者回收的纖維材料制成。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案，提供了包含本發(fā)明纖維材料的一次性衛(wèi)生制品或個人護(hù)理制品。在該實施方案中，為了防止或減少惡臭的散發(fā)，優(yōu)選使制品的頂片和/或吸收層摻入了本發(fā)明的纖維材料。
取決于本發(fā)明的纖維材料例如在尿布的頂片中的應(yīng)用，可以有利地將纖維或纖維材料的表面改性或者處理以獲得所希望的材料性能。如上所述，通常希望的是促進(jìn)液體在遠(yuǎn)離穿戴者的方向上快速轉(zhuǎn)移并且進(jìn)入有保持性的結(jié)構(gòu)，同時抵制液體在朝向穿戴者或者朝向外面的衣服或表面的相反方向上轉(zhuǎn)移。
用于處理纖維或纖維材料，尤其是用于制備尿布的材料的一些方法或可能性在下面提及一種公知的用于處理非織造織物或纖維材料的方法是基于尤其是在這些材料的穿戴者接觸的表面上使用局部應(yīng)用的表面處理。這些表面處理通常涉及到應(yīng)用表面活性劑，所述表面活性劑包含在所述材料中或?qū)⒈砻婊钚詣┚植繎?yīng)用到這些材料上。例如，如US4,950,264中描述的那樣，可以使尿布的頂片面向身體的表面借助于用表面活性劑將它們處理而進(jìn)行相對于親水性或憎水性的改性。
主要地，可以將表面活性劑摻入到用于纖維材料或頂片的起始原料中(通常被公知為“樹脂摻入的表面活性劑”)或者可以噴射到該材料或頂片的表面上。
在本領(lǐng)域中還公知的是提供不同的頂片，這些片材通過用不同的表面活性劑處理而被賦予了不同程度的親水性，提供了優(yōu)良的流體處理性能。不同的材料或頂片的使用例如描述于WO96/32913中。根據(jù)WO96/32913，尤其優(yōu)選的是用基于硅酮的表面活性劑(比如聚二甲基硅氧烷)賦予給第一個頂片親水性。其他含有親水性官能團(tuán)的水溶性化合物也適合于用作持久性親水的涂覆材料。
此外，使用了不同材料的以下排列其中相對憎水的材料位于穿戴者的皮膚的附近，并且相對親水的材料位于吸收中心的附近，這提供了快速的液體收集和穿戴者的皮膚從含于吸收中心的液體上隔離。這些排列和用于制備相應(yīng)材料的方法描述于例如EP0953324中。根據(jù)EP0953324，提供了有孔的聚合物薄膜網(wǎng)，該薄膜網(wǎng)包含有以在聚合物材料中包含憎水性材料的分散體形式的薄膜。
EP0794280描述了一種用于處理非織造織物的方法，其中將非織造材料的特定區(qū)域進(jìn)行處理。另一種處理方法描述于EP611697中。該涂覆方法可以被應(yīng)用于旨在用于一次性衛(wèi)生制品的熱粘合、紡絲粘合、熔噴、噴水粘合的非織造織物以及其他類型的非織造織物。
也可以例如通過在吸收性材料與覆蓋膠材料之間增加一個與覆蓋膠相比具有更高憎水性的中間層來改進(jìn)吸收性的一次性衛(wèi)生制品的干-觸摸舒適感。這描述于US4,798,603中。展現(xiàn)出比覆蓋膠更高的憎水性的該中間層將吸收性材料從覆蓋膠上分離，由此阻止了液體的回流。
US5,273,596描述了一種用于制備熱粘合的雙層非織造的方法，其中該織物的一側(cè)由憎水性和親水性纖維(例如聚丙烯和粘膠人造絲纖維)所組成，而另一側(cè)主要由憎水性纖維所組成。于是，該非織造的憎水性的一側(cè)阻止了液體從吸收性材料回流到該織物的親水性的外側(cè)。
另一些用于處理纖維或非織造的方法描述于US5,932,495中。US5,932,495涉及有效地吸收氣味，特別是與生物廢物相關(guān)的那些氣味的材料。該專利描述了通過用例如烷基聚糖苷處理或者將烷基聚糖苷加入到合成聚合物熔體中而提供氣味吸收性以及潤濕性來制備被處理的非織造織物和其他結(jié)構(gòu)體。用于處理試劑的另一些例子包括蓖麻油衍生物、山梨聚糖烷基酯、木糖醇烷基酯、乙氧基化的淀粉、淀粉烷基酯、硫酸化的脂肪酸和透明質(zhì)酸。
基于官能團(tuán)與纖維的聚合物材料的相容性、環(huán)糊精材料的熱穩(wěn)定性和環(huán)糊精與揮發(fā)性物質(zhì)形成內(nèi)含的絡(luò)合物的能力來選擇優(yōu)選的環(huán)糊精衍生物(如果使用的話)。該環(huán)糊精衍生物可以在單個的伯碳羥基上含有一個取代基和/或在一個或兩個仲碳羥基上含有一個取代基。
環(huán)糊精通常通過高度選擇性的酶催化合成而制備。其通常由排列成圓環(huán)形的環(huán)的6、7或8個葡萄糖單體所組成，這分別被表示為α-、β-或γ-環(huán)糊精。葡萄糖單體的特殊偶聯(lián)賦予了環(huán)糊精具有特定體積的空心內(nèi)部的剛性、截斷的圓錐形分子結(jié)構(gòu)。該內(nèi)部空穴是環(huán)糊精的一個關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)特征，其提供了絡(luò)合分子(例如芳族物質(zhì)、醇、鹵化物和鹵化氫、羧酸和它們的酯等)的能力。絡(luò)合的分子必須滿足至少部分地適合于環(huán)糊精的內(nèi)部空穴的尺寸標(biāo)準(zhǔn)，從而得到內(nèi)含的絡(luò)合物。
為了用于本發(fā)明，環(huán)糊精衍生物優(yōu)選基于α-環(huán)糊精(α-CD)、β-環(huán)糊精(β-CD)、γ-環(huán)糊精(γ-CD)或其混合物。優(yōu)選的環(huán)糊精衍生物尤其一方面基于官能團(tuán)與纖維材料的相容性，并且另一方面基于環(huán)糊精與目標(biāo)物質(zhì)形成內(nèi)含的絡(luò)合物的能力來加以選擇。
因此，第一個要求是與熱塑性材料的相容性以及在制備過程中的熱穩(wěn)定性?！跋嗳荨笔侵腑h(huán)糊精材料可以優(yōu)選地被均勻分散在纖維材料中、可以保持捕集或者絡(luò)合滲透材料或聚合物雜質(zhì)的能力，并且可以保留在聚合物中而清除性能不會顯著降低。
其次，必須考慮環(huán)糊精的內(nèi)部空穴尺寸(即α、β、γ)。任一種衍生物的官能團(tuán)改性必須適合于與目標(biāo)揮發(fā)物或雜質(zhì)形成內(nèi)含的絡(luò)合物。為了獲得特定的結(jié)果，提供多于一個的空穴尺寸和官能團(tuán)可能是必須的。例如，α-環(huán)糊精和/或β-環(huán)糊精的含有γ-環(huán)糊精的共混物與沒有γ-環(huán)糊精的共混物相比具有更大的用于一些揮發(fā)性物質(zhì)的絡(luò)合效率。計算模型表明環(huán)上的官能團(tuán)的類型和數(shù)目對特定的配體(即絡(luò)合的物質(zhì))提供了不同的絡(luò)合能。可以計算出用于特定的衍生物、空穴尺寸和配體的這些絡(luò)合能(ΔE立體和ΔE靜電)。因此，可一定程度地預(yù)測到內(nèi)含的絡(luò)合。例如，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，乙?；摩?環(huán)糊精、乙?；摩?環(huán)糊精和乙?；摩?環(huán)糊精是用于改進(jìn)本發(fā)明纖維材料的清除性能的非常有效的環(huán)糊精衍生物。
根據(jù)本發(fā)明的可相容的環(huán)糊精衍生物是基本沒有內(nèi)含的絡(luò)合物的化合物。在本發(fā)明中，術(shù)語“基本沒有內(nèi)含的絡(luò)合物”是指分散在纖維材料中的環(huán)糊精材料的量包含大部分的(large fraction)在環(huán)糊精分子內(nèi)部不含污染物、滲透物或其他內(nèi)含的化合物的環(huán)糊精。通常將沒有任何內(nèi)含的化合物的環(huán)糊精化合物加入并且共混到聚合物中，但在制備期間可能出現(xiàn)一些絡(luò)合。
原則上，優(yōu)選的環(huán)糊精衍生物可以在單個伯碳羥基上含有一個取代基并且在一個或兩個仲碳羥基上含有一個取代基。由于環(huán)糊精分子的幾何形狀以及環(huán)取代基的化學(xué)性質(zhì)，因此這些羥基的反應(yīng)活性并不相同。然而，借助于小心控制的和有效的反應(yīng)條件，可以使環(huán)糊精分子反應(yīng)而得到含有一定數(shù)目的用單個取代基類型衍生的羥基的衍生分子。另外，直接合成具有兩個不同的取代基或三個不同的取代基的衍生分子也是可以的。這些取代基可以隨機(jī)地定位或者對著特定的羥基。出于本發(fā)明的目的，可以將寬范圍的懸垂的取代基部分用于這些分子。這些衍生的環(huán)糊精分子可以包括烷基醚、甲硅烷基醚、烷基酯，包括環(huán)糊精的酯例如甲苯磺酸酯、甲磺酸酯(mesylate)和其他相關(guān)的磺基衍生物，烴基-氨基環(huán)糊精、烷基膦?；屯榛姿岣?alkyl phosphato)環(huán)糊精、咪唑基(imidazoyl)取代的環(huán)糊精、吡啶取代的環(huán)糊精、含烴基硫官能團(tuán)的環(huán)糊精、含硅官能團(tuán)的取代的環(huán)糊精、碳酸酯環(huán)糊精和碳酸酯取代的環(huán)糊精、羧酸環(huán)糊精和相關(guān)的取代的環(huán)糊精以及其他的環(huán)糊精。
可以被用作相容的官能團(tuán)的?；ㄒ阴；⒈；?、丁?；?、三氟乙酰基、苯甲酰基和丙烯?；?。這些基團(tuán)在環(huán)糊精分子的羥基上的形成涉及了非常公知的反應(yīng)?？梢允褂煤线m的酸酐、酰氯以及非常公知的合成規(guī)程來進(jìn)行?；磻?yīng)。
還可以使環(huán)糊精材料與烷基化試劑反應(yīng)以制備烷基化的環(huán)糊精?？捎糜谛纬赏榛沫h(huán)糊精的烷基的典型例子包括甲基、丙基、芐基、異丙基、叔丁基、烯丙基、三苯甲基、烷基芐基和其他常用的烷基?？梢圆捎贸Ｒ?guī)的制備方法來制備這些烷基，例如在合適的條件下將羥基與烷基鹵化物或者與烷基化的烷基硫酸鹽反應(yīng)試劑反應(yīng)。
甲苯磺?；?4-甲苯磺?；?、甲磺?；?甲烷磺?；?或者其他相關(guān)的形成烷基磺酰基或芳基磺?；姆磻?yīng)試劑也可以被用于制備相容的環(huán)糊精分子。
也可以使用含有磺酰基的官能團(tuán)以使得環(huán)糊精分子中的任意葡萄糖部分的仲羥基或伯羥基衍生。該反應(yīng)可以使用能夠有效地與伯羥基或仲羥基反應(yīng)的磺酰基氯化物反應(yīng)試劑而進(jìn)行。取決于在需要取代的分子中的目標(biāo)羥基數(shù)目而以合適的摩爾比使用磺酰基氯化物。可以將磺?；c酰基或烷基結(jié)合。
可以使用磺酰基衍生的環(huán)糊精分子以借助于磺酸鹽基團(tuán)被疊氮化物離子親核性置換而由磺?；〈沫h(huán)糊精分子生成氨基衍生物。隨后通過還原將疊氮基衍生物轉(zhuǎn)化成取代的氨基化合物。已經(jīng)制備出大量的這些疊氮基或氨基環(huán)糊精衍生物?？捎糜诒景l(fā)明的含氮基團(tuán)的例子包括乙酰氨基(--NHAc)、烷基氨基，包括甲基氨基、乙基氨基、丁基氨基、異丁基氨基、異丙基氨基、己基氨基以及其他的烷基氨基取代基。這些氨基或烷基氨基取代基可以進(jìn)一步與其他的和氮原子反應(yīng)的化合物反應(yīng)，以進(jìn)一步將胺基衍生。
環(huán)糊精分子也可以被雜環(huán)核取代，這些雜環(huán)核包括懸垂的咪唑基、組氨酸、咪唑基、吡啶基和取代的吡啶基。
為了將相容的取代基引入到環(huán)糊精上，可以用含硫的官能團(tuán)使環(huán)糊精衍生物改性。除了上述的磺?；阴；鶊F(tuán)之外，還可以將基于巰基的化學(xué)性質(zhì)而制備的含硫基團(tuán)用于使環(huán)糊精衍生。這些含硫基團(tuán)包括甲基硫基(--SMe)、丙基硫基(--SPr)、叔丁基硫基(--S--C(CH3)3)、羥乙基硫基(--S--CH2CH2OH)、咪唑基甲基硫基、苯基硫基、取代的苯基硫基、氨基烷基硫基以及其他的含硫基團(tuán)?；谏鲜龅拿鸦蛄蛎训幕瘜W(xué)性質(zhì)，可以制備出含有用羥基醛酮或羧酸官能團(tuán)封端的取代基的環(huán)糊精。利用硅酮的化學(xué)性質(zhì)形成的環(huán)糊精和衍生物可以含有相容的官能團(tuán)。
可以制備出帶有含有機(jī)硅的官能團(tuán)的環(huán)糊精衍生物，該有機(jī)硅在下文中被稱為硅醚。有機(jī)硅基通常是指帶有單個取代的硅原子或者帶有取代基的重復(fù)的有機(jī)硅-氧主鏈的基團(tuán)。一般而言，有機(jī)硅取代基中顯著比例的硅原子帶有烴基(烷基或芳基)取代基。有機(jī)硅取代的材料通常具有提高的熱穩(wěn)定性和氧化穩(wěn)定性以及化學(xué)惰性。另外，有機(jī)硅基團(tuán)增強(qiáng)了耐氣候性、增加了介電強(qiáng)度并且提高了表面張力。有機(jī)硅基團(tuán)的分子結(jié)構(gòu)可以變化，因為有機(jī)硅基團(tuán)在有機(jī)硅部分中可以含有單個的硅原子或者2-20個硅原子、可以是線型或支化的、含有大量重復(fù)的有機(jī)硅-氧基團(tuán)并且可以進(jìn)一步被多種官能團(tuán)取代。出于本發(fā)明的目的，優(yōu)選簡單的含有機(jī)硅的取代基部分，包括三甲基甲硅烷基、混合的甲基-苯基甲硅烷基等。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，環(huán)糊精材料包含具有甲硅烷基醚基團(tuán)、烷基醚基團(tuán)和/或烷基酯基團(tuán)的取代基。根據(jù)本發(fā)明，烷基酯取代基優(yōu)選包含乙?；糠帧⒈糠趾?或丁基部分和/或具有-(CH2)n-鏈的馬來酸化的聚乙烯，其中n＝8-15,000；烷基醚取代基優(yōu)選包含甲基部分、乙基部分和/或丙基部分，甲硅烷基醚取代基優(yōu)選包含甲基部分、乙基部分、丙基部分和/或丁基部分。
根據(jù)本發(fā)明的纖維材料還可以含有其他添加劑，這些添加劑不會負(fù)面地影響金屬顆粒和/或環(huán)糊精的性能。根據(jù)另一個優(yōu)選實施方案，本發(fā)明的纖維或者所得的纖維材料可以另外用未改性(或改性的)環(huán)糊精處理(例如涂覆)。
可以優(yōu)選將改性的環(huán)糊精和/或納米尺寸的鋅或類似的清除性金屬分散在構(gòu)成熱塑性纖維的材料中。所得的材料可以是清除活性物質(zhì)基本均勻地分散遍及聚合物基質(zhì)的均勻材料。通過如工業(yè)中采用的常規(guī)方法將該均勻材料成形為纖維。由這些纖維制備織物或者非織造也是常規(guī)的。
原則上，本發(fā)明的纖維材料可以通過包括以下步驟的制備方法而獲得a)將鋅或類似的反應(yīng)性金屬或金屬合金的顆粒和/或環(huán)糊精材料物理混合到將要被制成纖維的材料(構(gòu)成纖維的材料(fiber-building material))中，其中優(yōu)選通過擠出來實現(xiàn)物理混合，b)由步驟a)中獲得的材料制備纖維，優(yōu)選通過熔融紡絲、濕紡、靜電紡絲(electrospinning)或干紡制備。
如果該纖維材料是合成的熱塑性材料，則可以例如通過以下步驟制備本發(fā)明的包含至少一種熱塑性聚合物、納米尺寸的鋅或類似的清除性金屬和改性的環(huán)糊精的纖維材料在第一個(任選的)步驟中，通過例如借助于擠出將微量的組分，即改性的環(huán)糊精物理混合并且分散到主要的組分即聚合物中而制備含有環(huán)糊精的熱塑性材料。合適的擠出技術(shù)包括所謂的“直接摻入”和“母料加入”。在這兩者的任一種方法中優(yōu)選使用雙螺桿同向旋轉(zhuǎn)的分段式圓筒擠出機(jī)。當(dāng)然，還可以使用用于將環(huán)糊精材料混合或者分散到聚合物材料中的反向旋轉(zhuǎn)擠出機(jī)或單螺桿擠出機(jī)。明顯的是，可以將改性的環(huán)糊精單獨(dú)加入或者以與其他合適的添加劑或輔助劑的組合加入。
在將環(huán)糊精材料混合或者分散到聚合物材料中之后，將納米尺寸的鋅顆粒分散在所得的熔融塑料中。通常將要被加入的活性鋅顆粒分散在礦物油中以保護(hù)鋅免于遭受氧氣和水分。利用熱和真空例如在擠出機(jī)中將至少一些部分的礦物油從塑料中除去。將所得的材料例如從擠出機(jī)中抽出并且?；?。
作為選擇，可以將金屬顆粒與聚合物材料或聚合物粉末干混。
然而，還可以將鋅顆?；蚪饘兕w粒加入到聚合物材料中并且隨后加入環(huán)糊精材料，以得到根據(jù)本發(fā)明的纖維材料。
然后使該包含聚合物和清除活性物質(zhì)的材料進(jìn)行常規(guī)的加工以制備織物纖維或非織造纖維。尤其優(yōu)選通過采用紡絲粘合工藝或熔噴工藝來制備纖維。
然后可以將這些纖維加工成織物或非織造織物，并且可以將其用于制備在使用中和在使用后具有改進(jìn)的嗅覺性能的衛(wèi)生制品和個人護(hù)理制品的頂片、吸收層和其他部件。
上面的論述闡明了本發(fā)明的多個實施方案。下面的實施例和數(shù)據(jù)進(jìn)一步舉例說明了本發(fā)明。
納米尺寸的鋅和三乙?；?環(huán)糊精母料復(fù)合將分段式圓筒(7個圓筒)、同向旋轉(zhuǎn)的復(fù)合擠出機(jī)(Haake 28∶1L/D的16mm雙螺桿)構(gòu)造成具有用于密度為0.9g/cm3和熔體流動速率(230℃/2.16Kg)為36g/10min的聚丙烯均聚物(用于非織造纖維應(yīng)用的ExxonMobil PP3155)的上游進(jìn)料區(qū)。將聚丙烯欠喂地送入(starved fed)第一區(qū)，在第二區(qū)中采用60°偏移的混合元件接著是90°偏移的混合元件以及反轉(zhuǎn)一半的進(jìn)料螺桿使其熔融。在第三區(qū)中，采用低噴射速率的泵(由Manostatic生產(chǎn)的Mninistatic Pump)將鋅懸浮液(1份鋅加入2份油，wt/wt)送入通過擠出機(jī)頂部的端口。在加工期間，使用攪拌片和攪拌棒將鋅/油懸浮液持續(xù)攪拌。該鋅混合物(在63.6gZn/小時下泵送)含有0.467gZn/ml礦物油。在第四區(qū)中，使用與第二區(qū)中相同的混合元件將鋅混合到聚丙烯中。第五區(qū)包括傳送螺桿元件以將樹脂泵送通過模具。樹脂的進(jìn)料速率為2kg/每小時，所有區(qū)的溫度被設(shè)置在150℃，螺桿的rpm為130，模具中的熔體溫度為230℃，扭矩為最大值的60-75％。使線料在進(jìn)入線料切割機(jī)之前通過水浴和兩次空氣擦洗。將成品粒料放置在用封袋機(jī)熱密封的氮?dú)獯祾叩拿桌?箔(Mylar/foil)復(fù)合袋中以防止大氣污染，直至使用。
采用一(1)英寸的Killion單螺桿擠出機(jī)將上面的3.2wt％的Haake納米鋅母料進(jìn)一步稀釋成0.35％的納米鋅母料。將該3.2wt％的納米鋅母料與原始的PP3153干預(yù)混并且使用定容進(jìn)料機(jī)將共混物送入進(jìn)料區(qū)。將成品粒料放置在用封袋機(jī)熱密封的氮?dú)獯祾叩拿桌?箔復(fù)合袋中以防止大氣污染，直至使用。
用于制備納米鋅母料的一個選擇性制備方法是將納米鋅與聚丙烯粉末(20-500微米粒度)干預(yù)混。將納米鋅粉末以0.25wt％-1.0wt％加入到PP微粉末中。將該P(yáng)P微粉末用作納米鋅的粘合劑。在擠出復(fù)合之前使用標(biāo)準(zhǔn)的干混裝置(帶式混合機(jī)、流化作用的混合機(jī)、V-殼式混合機(jī)和圓錐形混合機(jī))以使聚合物和納米鋅均勻。使用定容進(jìn)料機(jī)或減量進(jìn)料機(jī)將該P(yáng)P/納米鋅粉末混合物直接送入擠出機(jī)的進(jìn)料口。
使用三乙酰基α-環(huán)糊精而不使用鋅來制備第二種母料配方。在105℃下將三乙?；?環(huán)糊精干燥12小時。采用28∶1L/D的16mmHaake雙螺桿擠出機(jī)以及與鋅母料相同的螺桿構(gòu)型和條件來制備于PP3155中5％的三乙?；?環(huán)糊精。將PP3155和三乙?；?環(huán)糊精干混并且送入1區(qū)的端口，關(guān)閉3區(qū)的端口。使線料在進(jìn)入線料切割機(jī)之前通過水浴和兩次空氣擦洗。將成品粒料放置在氮?dú)獯祾叩拿桌?箔復(fù)合袋中并且熱密封。
母料配方#1包含99.65％的PP3155和0.35％的納米尺寸的鋅顆粒(80-100nm)。母料配方#2包含95.0％的PP3155和5％的三乙?；?環(huán)糊精。納米鋅材料由Argonide獲得，重質(zhì)礦物油由Aldrich Chemical獲得，三乙酰基α-環(huán)糊精由Wacker Biochem Corporation生產(chǎn)。
表1.PP3155母料配方非織造纖維墊的制備采用紡絲粘合生產(chǎn)工藝將使用原始的PP3155和表1中的兩種母料配方制備的一系列非織造纖維材料轉(zhuǎn)變成非織造纖維墊(表2)。在1米的Reicofil II紡絲粘合線上制備非織造纖維墊。基于表2中的重量％，使用減量進(jìn)料機(jī)將PP3155原始粒料和母料粒料送入擠出機(jī)進(jìn)料區(qū)。制備出以25gm/m2墊的22μm的目標(biāo)纖維并且確認(rèn)每一配方。所有的配方在相同的工藝條件下制備并且在工藝測量中沒有觀察到可度量的差異。纖維直徑是10次測量的平均值，除了墊#4采用20次測量的平均值之外。不含鋅的纖維的直徑(對照的含有PP和環(huán)糊精的纖維)為22.0μm，含有鋅的纖維的直徑為21.4μm。
表2.紡絲粘合的非織造纖維墊測試樣品有機(jī)蒸汽吸附 術(shù)語“吸附”被通常用于描述滲透物分子最初的滲透和分散到聚合物基質(zhì)中，并且涵蓋了吸附和吸收以及聚集體(cluster)的形成。吸附性能基于在滲透物分子與聚合物之間，或者在聚合物內(nèi)的滲透物分子本身之間的相互作用的相對強(qiáng)度或者基于滲透物分子被聚合物中的一些位置(例如鋅和環(huán)糊精)固定的作用。吸附測試方法最容易解釋被固定的體積(例如玻璃罐(jar))包圍的非織造纖維墊結(jié)構(gòu)。在封閉體積的罐內(nèi)，該纖維墊結(jié)構(gòu)和該體積最初完全不含試驗溶質(zhì)。在時間為0和在幾個隨后的時間下將試驗墊暴露于已知濃度的試驗溶質(zhì)中。采用氣相色譜定量測量在包圍試驗結(jié)構(gòu)體的固定體積中的頂部空間濃度。由封閉的容器中的頂部空間濃度確定非織造結(jié)構(gòu)體的吸附速率和吸附容量。纖維用于降低溶質(zhì)的頂部空間濃度的有效性直接與纖維的吸附作用相關(guān)。
設(shè)計該試驗技術(shù)以定量測量在固定體積的元件中溶質(zhì)的頂部空間濃度。將借助于電子捕獲檢測器(ECD)工作的高分辨氣相色譜儀(HRGC)用于測量頂部空間濃度。通過固相微提取(SPME)從測試元件中定量地收集頂部空間內(nèi)的溶質(zhì)并且通過HRGC/ECD分析。溶質(zhì)濃度由校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)物確定并且以微克(μg)測量。
儀器條件.表3中提供了用于這些分析的以下SPME HRGC/ECD儀器條件。
表3.用于氣相色譜和固相微提取的方法條件在封閉體積的蒸汽吸附元件中(參見

圖1)測試非織造纖維墊樣品(被切割成12.7cm×12.7cm正方形的墊，在25gm/m2墊中具有22μm纖維)。該封閉體積的元件方法具有兩個玻璃隔室(即小室)。大的一側(cè)的小室具有1,200mL的容積，小的一側(cè)的小室具有280mL的容積。將兩個測試墊放置在大的一側(cè)的小室內(nèi)；使用軟的鋁密封環(huán)將兩個小室組裝以當(dāng)圍繞密封邊緣的螺桿牢固地將兩個小室牽引在一起形成氣密性密封時在玻璃小室之間提供氣密封。用于評價非織造測試墊的吸附標(biāo)準(zhǔn)物包含氯乙酸。表4中提供了氯乙酸的物理參數(shù)和化學(xué)參數(shù)。
1通過HDPE吹塑薄膜中的滯后時間計算表4.氯乙酸物理和化學(xué)測試滲透物參數(shù)實施例1非織造墊的定量吸附性能通過將測試墊放置在玻璃罐中、隨后將其密封并且然后裝入活性的測試蒸汽來測量非織造墊的反應(yīng)活性和容量。在試驗期間，將頂部空間的蒸汽分配到纖維中。在玻璃罐的頂部空間中測量蒸汽濃度作為時間的函數(shù)。將這些數(shù)據(jù)用于定量地測量這些活性非織造墊的吸附性能。所測量的纖維基質(zhì)中活性鋅和/或環(huán)糊精的作用是與不采用活性技術(shù)的PP纖維相比降低了蒸汽濃度。分配系數(shù)和擴(kuò)散系數(shù)將與測試墊的相同，因為PP聚合物是相同的。試驗期間(40分鐘)內(nèi)的頂部空間濃度證明了測試墊用于將揮發(fā)物分子從頂部空間中除去的有效性。于是，非織造測試墊的性能是非織造墊纖維中氯乙酸的吸附導(dǎo)致頂部空間內(nèi)相應(yīng)的減少而起的作用。透過橡膠隔膜向玻璃罐內(nèi)4次依次地注入1μl溶于甲醇中(9.90μg氯乙酸/μL)的氯乙酸。第一次氯乙酸的注入在時間為0時，然后分別在10、20和30分鐘下進(jìn)行另外三次注射。通過利用2分鐘的SPME取樣間隔在注入氯乙酸之后每5分鐘取一次復(fù)合試樣來測量頂部空間。通過HRGC/ECD(表3的方法條件)來分析SPME頂部空間樣品。定量的結(jié)果在表5中提供并且繪制于圖2中。
表5.對于包含有含納米鋅和/或環(huán)糊精的墊組合物的罐，氯乙酸的頂部空間濃度(以μg計)作為時間的函數(shù)。在時間＝0、10、20和30分鐘下4次依次地將9.90μg的每一氯乙酸加入到包含有非織造墊的密封玻璃罐中。
該試驗提供了用于含納米鋅和/或環(huán)糊精的非織造纖維的功能性容量評價。對于作為時間函數(shù)的氯乙酸頂部空間濃度擬合的最小平方線性回歸表現(xiàn)出對于對照用的墊的斜率為0.251μg/min；對于0.035wt％納米鋅、0.05wt％納米鋅、0.5wt％三乙酰基α-環(huán)糊精+0.035wt％納米鋅和0.5wt％三乙?；?環(huán)糊精而言分別為0.171、0.161、0.157和0.147μg/min。在0分鐘-40分鐘的時段內(nèi)，對照的非織造墊的氯乙酸濃度斜率與0.5wt％三乙?；?環(huán)糊精非織造墊的相比大1.7倍。對于其他的含有納米鋅和環(huán)糊精/納米鋅的組合的非織造墊樣品而言，也測量出類似的濃度斜率差異。表5中的非織造纖維例子清楚地表明，含有吸附位置(納米鋅和/或環(huán)糊精)的PP纖維與不具有吸附位置或活性位置的PP纖維相比吸附和固定了更多的頂部空間的溶質(zhì)分子。較快的溶質(zhì)吸附速率的作用是降低了纖維周圍的空氣中的惡臭化合物的濃度。
實施例2非織造墊用于減少惡臭的感覺評價將合成尿布的惡臭濃縮物(由Bush Boake Allen，Ltd.生產(chǎn))用于評價表2中的非織造墊的氣味減少性能。通過氣相色譜質(zhì)譜對“純粹的”惡臭濃縮物的分析表明大約有15種主要的化合物(表6)。含于合成惡臭物中的化學(xué)物質(zhì)的普通類型是有機(jī)酸、硫、氮和芳族醇化合物。表6中鑒定的大多數(shù)化合物具有以低的每十億的份數(shù)計的人感覺極限，并且對于一種化合物-3-甲基吲哚(糞臭素)而言則有低的每萬億的份數(shù)計的極限。糞臭素具有常見的糞便氣味。對在人的廢物(糞便和尿)中引起揮發(fā)性惡臭的物質(zhì)方面的研究性文獻(xiàn)表明，約90％的引起惡臭的物質(zhì)是脂肪酸乙酸、丙酸和丁酸。氨以約6.5％列出。其他引起惡臭的微量物質(zhì)是糞臭素、吲哚、吡啶、吡咯、硫化氫和甲基硫醇。
表6.通過氣相色譜質(zhì)譜在合成的惡臭物質(zhì)中鑒定的化合物在標(biāo)準(zhǔn)的靜態(tài)吸附測試中，合成尿布的惡臭化合物以代表真實世界的令人不愉快的感覺的數(shù)值濃度檢測并不是可行的，因為人對于這些化合物的感覺極限遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于由儀器方法分析的這些化合物的檢測極限。盡管裝有多種檢測器的氣相色譜儀將給出惡臭組分特定的定性和定量測量，但氣味的感覺是基于組分流之上的，并非僅僅是單個組分。因此放棄了儀器分析技術(shù)并且用感官技術(shù)(即人的鼻子)來代替而用于氣味強(qiáng)度的檢測。
在由Mason牌號的玻璃罐頭瓶組成的靜態(tài)滲透組件中測量試驗的墊尿布的惡臭減少性能。每一個瓶的容積約為450ml。用環(huán)氧粘合劑將兩個螺帽罩頂對頂粘結(jié)，以使得將兩個瓶子粘結(jié)，如圖3中所示。其中一個瓶子用于儲存尿布惡臭物，并且通過將墊拉到瓶口上和在墊的上方將蓋子旋緊而實現(xiàn)墊的固定。在墊的下方立即是被切割至直徑并且被用于在試驗期間放出尿布惡臭標(biāo)準(zhǔn)物的吸收性濾紙。另一個瓶子用作滲透的惡臭化合物的收集容器。將該瓶子旋緊到反面的蓋子上并且在試驗期間周期性地取出以評價氣味。在組裝之前，將Teflon帶用于玻璃瓶的螺紋上確保在試驗期間將瓶子密封。
在去離子水中將尿布惡臭濃縮物稀釋1,100倍和715倍。將等分量的惡臭物稀釋液轉(zhuǎn)移到惡臭物容器一側(cè)的錐形濾紙上。接著將測試墊放置在瓶子的開口端之上-墊子伸出超過瓶子的蓋約2cm。然后將雙面的帽(cap)向下緊緊地旋緊，接著將氣味評價瓶旋緊。對于1,100倍的稀釋而言，一(1)升的稀釋液對應(yīng)于質(zhì)量約為200μg的活性惡臭化合物，對于715倍稀釋而言對應(yīng)于約315μg。注入的活性惡臭化合物的質(zhì)量大于在該方法中使用的測試墊的容量。將氣味評價瓶保持在38℃。惡臭物的去離子水稀釋液在惡臭物容器一側(cè)提供了水蒸氣以模擬使用過的尿布的環(huán)境。將氣味評價瓶旋松、評價氣味并且迅速放回原處。通常，在惡臭強(qiáng)度的測試期間進(jìn)行兩(2)次氣味評價。采用從0＝?jīng)]有惡臭到8＝非常強(qiáng)烈的惡臭的8個點(diǎn)的惡臭強(qiáng)度等級。將隨機(jī)的測試樣品提供給獨(dú)立地將惡臭強(qiáng)度定級的專門小組。產(chǎn)生了級別低于約2的氣味的樣品幾乎不被一般的公眾所察覺。
表7.非織造墊#1(對照)和四個活性非織造纖維墊的感官性惡臭強(qiáng)度評價。采用大約200μg的活性惡臭化合物進(jìn)行測試。在測試期間將氣味評價瓶保持在38℃。
表8.非織造墊#1(對照)和四個活性非織造纖維墊的感官性惡臭強(qiáng)度評價。采用大約315μg的活性惡臭化合物進(jìn)行測試。在測試期間將氣味評價瓶保持在38℃。
表7和8中的測試結(jié)果表明，對于惡臭測試濃度和惡臭評價時間而言，活性纖維墊#2-墊#5的惡臭強(qiáng)度得到顯著改進(jìn)而優(yōu)于墊#1(對照)。納米鋅和三乙?；?環(huán)糊精的組合與單獨(dú)的環(huán)糊精或納米鋅相比表現(xiàn)出更好地減少了合成尿布的惡臭濃縮物的惡臭。然而，納米鋅或三乙酰基α-環(huán)糊精的摻入也導(dǎo)致了合成尿布的惡臭濃縮物的惡臭顯著減少。根據(jù)在定量封閉體積的吸附測試中以及在基于惡臭組分的絡(luò)合合成混合物之上的人的氣味感覺中所建立的動態(tài)減少速率清楚地證實了活性非織造纖維的有效性。
權(quán)利要求
1.一種具有改進(jìn)的惡臭清除性能的纖維材料，該材料包含(a)纖維；和(b)分散于纖維中的、有效的惡臭清除量的鋅或類似的反應(yīng)性金屬或金屬合金的顆粒，或者環(huán)糊精材料；其中該環(huán)糊精沒有內(nèi)含的絡(luò)合物并且該環(huán)糊精包括具有使得環(huán)糊精可與該纖維材料相容的懸垂部分或取代基的α-環(huán)糊精、β-環(huán)糊精、γ-環(huán)糊精或其混合物，或者所述顆粒與所述環(huán)糊精材料的組合。
2.權(quán)利要求1的材料，特征在于鋅或類似的反應(yīng)性金屬或金屬合金的顆粒是納米尺寸的顆粒，優(yōu)選是平均直徑為10-500nm，更優(yōu)選40-250nm，最優(yōu)選60-150nm的納米尺寸顆粒。
3.權(quán)利要求1或2的材料，特征在于所述顆粒是鋅顆粒，優(yōu)選是基本不含氧化鋅的鋅顆粒。
4.前述權(quán)利要求任一項的材料，特征在于在該纖維材料中鋅或類似的反應(yīng)性金屬或金屬合金的顆粒的量為基于纖維材料的約0.015-1wt％，優(yōu)選約0.015-0.20wt％。
5.前述權(quán)利要求任一項的材料，特征在于該纖維材料是熱塑性材料。
6.權(quán)利要求5的材料，特征在于該熱塑性材料選自聚烯烴、聚酯、聚酰胺、乙烯-乙烯醇共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚苯乙烯、聚苯乙烯共聚物、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、(氯乙烯-共聚-乙酸乙烯酯)共聚物、聚醚酮或其混合物。
7.權(quán)利要求5或6的材料，特征在于該熱塑性材料是聚丙烯。
8.前述權(quán)利要求任一項的材料，特征在于在該纖維材料中環(huán)糊精材料的量為基于纖維材料的約0.01-5wt％，優(yōu)選0.1-1wt％。
9.前述權(quán)利要求任一項的材料，特征在于該環(huán)糊精材料至少具有低含水量，優(yōu)選基于環(huán)糊精材料約為1wt％的含水量。
10.前述權(quán)利要求任一項的材料，特征在于該環(huán)糊精材料包含具有甲硅烷基醚基團(tuán)、烷基醚基團(tuán)和/或烷基酯基團(tuán)的取代基。
11.權(quán)利要求10的材料，特征在于該烷基酯取代基包含乙?；糠?、丙基部分、丁基部分和/或具有-(CH2)n-鏈的馬來酸化的聚乙烯，其中n＝8-15,000。
12.權(quán)利要求10的材料，特征在于該烷基醚取代基包含甲基部分、乙基部分和/或丙基部分。
13.權(quán)利要求1O的材料，特征在于該甲硅烷基醚取代基包含甲基部分、乙基部分、丙基部分和/或丁基部分。
14.前述權(quán)利要求任一項的材料，特征在于該材料包括熔噴纖維、紡絲粘合的纖維、靜電紡絲的纖維、納米纖維或其組合。
15.前述權(quán)利要求任一項的材料，特征在于鋅或類似的反應(yīng)性金屬或金屬合金的顆粒和/或環(huán)糊精材料均勻分散在纖維中。
16.前述權(quán)利要求任一項的材料，特征在于該纖維材料包括纖維素纖維。
17.一種用于制備根據(jù)權(quán)利要求1-16的材料的方法，該方法包括以下步驟a)將鋅或類似的反應(yīng)性金屬或金屬合金的顆粒和/或環(huán)糊精材料物理混合到將要被制成纖維的材料中，b)由步驟a)中獲得的材料制備纖維。
18.權(quán)利要求17的方法，特征在于優(yōu)選通過擠出實現(xiàn)物理混合。
19.權(quán)利要求17或18的任一項的方法，特征在于通過熔融紡絲、濕法紡絲或干法紡絲制備纖維。
20.權(quán)利要求17-19任一項的方法，特征在于將待加入纖維材料中的鋅或類似的反應(yīng)性金屬或金屬合金的顆粒分散于礦物油中。
21.包含根據(jù)權(quán)利要求1-16的纖維材料的衛(wèi)生制品。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的衛(wèi)生制品，其中該制品是一次性尿布。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的衛(wèi)生制品，其中該一次性尿布的面層和/或吸附層包含具有改進(jìn)的惡臭清除性能的纖維材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有改進(jìn)的惡臭清除性能的纖維材料和用于制備所述材料的方法。本發(fā)明尤其涉及可用于制備具有改進(jìn)的惡臭清除性能的一次性或可洗滌的尿布、失禁制品、衛(wèi)生棉以及其他這類衛(wèi)生制品和個人護(hù)理制品的纖維材料，并且涉及制備該材料的方法。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，將尤其是納米尺寸的金屬顆粒和/或環(huán)糊精材料摻入到纖維中生成了具有優(yōu)良的惡臭清除性能的“活性”材料。更特別地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在纖維材料，優(yōu)選合成聚合物材料，更優(yōu)選合成熱塑性聚合物纖維材料中，納米尺寸的金屬或金屬合金顆粒和/或環(huán)糊精材料的存在得到了具有控制氣味的性能的纖維材料或非織造織物。本發(fā)明的纖維材料尤其可用于衛(wèi)生制品例如一次性尿布的制備。
文檔編號A61L15/28GK1875141SQ200480032589
公開日2006年12月6日 申請日期2004年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月5日
發(fā)明者威爾·伍德, 尼爾·比弗森 申請人:纖維素樹脂技術(shù)公司