对基材进行可湿性处理和有益皮肤处理的方法和组合物 【发明背景】
非织造布及其制造方法一直是广泛研发的主题并由此开发出各种各样材料在很多领域中加以应用。例如，轻定量、结构稀松的非织造布已应用于个人护理用品，如在一次性尿布中作为衬里，以提供干爽的皮肤触感而又能很快将流体传递给吸收性更大的材料，而后者可能还是非织造布，不过组成和/或结构不同而已。较厚重的非织造布可设计成多孔结构，以便将它们用于过滤、吸收及阻隔等领域，例如作为准备消毒物品的包裹布，抹布或作为防护服，供医疗、兽医或工业上使用。甚至还开发出用于休闲、农业及建筑业使用的更加厚重的非织造布。这些不过是本领域技术人员已知的、其品种实际上无限的非织造布当中少数几例而已，专业人员还将认识到，新型非织造布及其应用仍在不断问世。也已开发出了适合上述用途要求的结构和组成的非织造布的制造方法和设备。这类方法的例子包括纺粘、熔喷、梳理，以及下面将更详细描述的其他方法。本发明具有对非织造布的普遍适用性，这一点本领域技术人员将会清楚，而且并不局限于本文援引的文献和有关具体非织造布的实例，这些不过是举例说明而已。
并非总是能高效地生产出某种非织造布，使之成形好就具备所有要求的性能，经常需要对该非织造布加以处理，以改善或改变其性能，如对一种或多种流体的可湿性、对(防)一种或多种流体的排斥性、静电特性、导电性以及柔软性，在此仅举少数几例而已。传统处理涉及的步骤，例如包括将非织造布浸渍在处理浴中、使处理组合物涂布或喷涂非织造布，以及以处理组合物印刷非织造布。鉴于成本及其他原因，一般都希望采用最少量地处理组合物，而产生可接受的均匀度效果。譬如，已知利用附加干燥步骤的加热法以除掉随同处理组合物一起涂布上去的水分，可能会有损非织造布的强度性能并且增加生产成本。因此，希望提供一种改善的非织造布处理方法和/或组合物，它能高效地涂布要求的处理剂，而对非织造纤网的物理性能不产生负面影响，从而达到要求的效果。
又知，大多数传统水分散性表面活性剂不容易与水形成高固体含量(大于10wt％)、低粘度(小于100cp)的稳定混合物。因此，另一项要求是提供高固体含量处理浴液，能长时间保持稳定，不发生相分离，并在室温表现出低粘度特征；以及有效涂布该表面活性处理剂的手段，以便赋予非织造布等基材耐久亲水性。
又知，可采用有益皮肤添加剂来呵护该非织布穿戴者的皮肤健康。然而，已知的有益皮肤添加剂(与表面活性剂合起来使用)常常会降低非织造布的润湿性。护肤添加剂在使用时，常常少量涂布或按区域涂布，为的是不抵消表面活性剂造成的可湿性。
发明概述
本发明涉及有效且高效地处理非织造布，以提供永久可湿性之类一项或多项所需性能用的改良组合物及方法，以及由此获得的改良非织造布。该方法及组合物包括至少一种表面活性剂与一种粘度改进剂相结合，还包括对非织造布的一面或两面以一种纯净的或高固体处理组合物处理。干燥及其不利影响由此便得以基本或完全避免，该方法提供一种均匀地处理非织造布的一面或两面以达到要求的程度，从而不会对可湿性之类效果的耐久性产生不利影响的手段。按照本发明方法，将非织造布导入处理工段，在此，优选将溶剂含量90％以下的处理组合物借助涂布、浸渍、喷涂之类的方法，以接触到的布料面积获得有效处理的组合物所需量的方式涂布到布料上。经此处理的布料随后可在同一面或反面接受类似的处理，随后需要的话，接受最低限度的干燥。再有，本发明方法大大有利于可能需要的任何清理步骤。按如此处理的非织造布表明，只需要较少组合物，便能获得均匀、耐久和有效的处理效果，受到的不利影响极少或没有。优选的处理剂包括一种表面活性剂的组合，表面活性剂本身为一种共混物，由乙氧基化氢化蓖麻油和脱水山梨醇一油酸酯以及粘度改进剂，即一种烷基聚苷共同组成。此种非织造布处理法对于个人护理、医疗及诸如抹布、防护服、涂布器等领域乃至其他凡希望将组合物以高固体涂布到基材上的领域均特别有用。
本发明还涉及一种组合物和方法，用于处理非织造布以提供较高再浸湿(耐久的)性能，以便容纳多次体液排放和快速的流体吸入。为适合此种用途，优选的处理剂包括至少二种表面活性剂相结合。第一表面活性剂包括选自乙氧基化氢化脂肪油、单糖、单糖衍生物、多糖、多糖衍生物及其相结合的化合物。第二表面活性剂包括有机硅化合物。此种表面活性剂组合物可配制成水乳液形式，随后再进行匀化。该实施方案中，第二表面活性剂起着一种强效乳化剂、流动/粘度改进剂及流平助剂的作用。按此种方式处理的非织造布特别适用于尿布、练功裤、失禁衣物以及其他可能要求多次暴露于体液排放的用途。
本发明还涉及一种组合物和方法，用于处理非织造布以提供耐久可湿性和/或高再浸湿性能等上述性能与改善护肤性能相结合。此种组合物包括至少一种第一(表面活性剂)成分，选自乙氧基化氢化脂肪油、单糖、单糖衍生物、多糖、多糖衍生物及其组合物；以及有益皮肤的添加剂，它包括芦荟。当与第一表面活性剂以及下面列举的任选成分组合使用时，芦荟可用来提供其已知的护肤性能，令人惊奇的是同时不会降低可湿性。虽然护肤添加剂是已知的，但其他组合物则一向具有降低可湿性的不利副作用。芦荟当与上述第一表面活性剂结合使用时，能克服降低可湿性的问题。
本发明上述及其他特征和优点在研读了下文有关优选实施方案详述，并结合参考实施例和附图之后将变得更加清楚。详述、实施例及附图，不过是举例说明而已，绝不构成对本发明范围的限制，后者由所附权利要求及其等价物限定。
附图简述
图1是本发明适于非织造纤网基材一面或两面涂布处理法的示意图。
图2是类似的示意图，表示另一种处理系统。
图3表示以不同比例的本发明表面活性剂组合物处理非织造布时，吸入时间对循环次数作图，正如实例81～85所讨论的。
图4表示以不同含量的本发明表面活性剂组合物处理非织造布时，吸入时间对循环次数作图，正如实例83及86～88所讨论的。
发明详述定义
本文所使用的术语“非织造布或纤网”是指其结构系由单根纤维或线交叉铺置构成的网材，但它们不是像针织物中那样按照规则或可辨认方式排列的。它还包括泡沫体及经过原纤化、开孔或经其他方式赋予织物样特性的薄膜。非织造布或纤网一向采用多种方法成形，如熔喷法、纺粘法及粘合-梳理纤网法。非织造布的定量(单位面积重量)通常以每平方码材料的盎司数(osy)或每平方米的克数(gsm)表示；可用的纤维直径通常以微米表示。(注：要从osy数值换算为gsm值，可用33.91乘上osy的数值)。
本文所使用的术语“微纤维”是指平均直径不大于约75μm，如平均直径为约5μm～约50μm的小直径纤维，或者更具体地说，微纤维可具有约2μm～约40μm的平均直径。另一种经常使用的纤维直径表示法是旦数，其定义为每9000米纤维的克数，且可根据以微米表示的纤维直径取平方，乘上以g/cc为单位的密度，再乘上0.00707计算出来。旦数越低，表明纤维越细；旦数越高，表明纤维越粗或越重。例如，已知聚丙烯纤维直径为15μm，要换算为旦数，可取平方，乘上0.89 g/cc，再乘上0.00707。于是，15μm的聚丙烯纤维的旦数为约1.42(152×0.89×0.00707=1.415)。在美国以外，常用的度量单位是“特(tex)”，其定义是每千米纤维的克数。特数可按旦数/9来计算。
本文所使用的术语“纺粘纤维”是指一类小直径纤维，其成形方法包括将熔融热塑性材料从纺丝板的多个纤细、通常为圆形的纺丝孔中挤出为纤丝，随后，挤出纤丝的直径借助以下文献等方法迅速拉细：授予Appel等人的美国专利4，340，563及授予Dorschner等人的美国专利3，692，618、授予Matsuki等人的美国专利3，802，817、授予Kinney的美国专利3，338，992及3，341，394、授予Hartman的美国专利3，502，763、授予Levy的美国专利3，502，538、授予Dobo等人的美国专利3，542，615。纺粘纤维经骤冷，沉积到收集表面上时通常是不发粘的。纺粘纤维通常为连续状且平均直径大于7μm，具体约10～20μm。
本文所使用的术语“熔喷纤维”是指按如下方法成形的纤维：将熔融热塑性材料从多个纤细、通常为圆形的纺丝孔中以熔融线或纤丝形式挤出到逐渐汇聚的高速气流(例如空气流)中，气流将熔融热塑性材料丝拉细，直径变小，可以小到微纤维的直径范围。然后，熔融纤维被高速气流夹带着，最后沉积在收集表面上，形成由散乱分布的熔喷纤维组成的纤网。此类方法，例如公开在授予Buntin的美国专利3，849，241中。熔喷纤维属于微纤维，可以是连续的或不连续的，平均直径一般小于约10μm，且当沉积到收集表面上时通常是发粘的。
本文所使用的术语“聚合物”通常包括(但不限于)：均聚物；共聚物，如嵌段、接枝、无规及交替共聚物、三元共聚物等；以及上述的共混物及各种改性形式。而且，除非另行具体限定，术语“聚合物”应涵盖该材料所有可能的分子几何构型。这些构型包括(但不限于)全同立构、间同立构、无规立构以及无规对称构型。
本文所使用的术语“机器方向(纵向)”或“MD”是指沿布料被生产出来的方向，即布料的长度方向。术语“横越机器方向(横向)”或“CD”是指布料的幅宽，即大致垂直于MD的方向。
本文所使用的术语“单组分”纤维是指仅使用一种聚合物由一台或多台挤出机制成的纤维。这并不意味着排除由一种聚合物制成，但其中加入了少量添加剂，以便达到着色、抗静电(性能)、润滑、亲水等效果的纤维。这些添加剂，如用于着色的二氧化钛，用量通常小于5wt％，更典型地约2wt％。
本文所使用的术语“共轭纤维”是指由至少2种聚合物经各自的挤出机挤出，但在一起纺丝形成同一根的纤维。共轭纤维有时也叫做多组分或双组分纤维。虽然所使用的聚合物通常彼此不同，但共轭纤维也可以是单组分纤维。这些聚合物在共轭纤维断面上排列在各自位置基本固定、彼此界限鲜明的区内，并沿共轭纤维的全长连续地延伸。此类共轭纤维的构型(断面排列)可以是，例如皮/芯排列，其中一种聚合物被另一种聚合物包围着，或者可以是并列排列，或者是“海一岛”排列。共轭纤维公开在授予Kaneko等人的美国专利5，108，820、授予Strack等人的美国专利5，336，552，及授予Pike等人的美国专利5，382，400中。就双组分纤维而言，聚合物存在的比例可以是75/25、50/50、25/75或任何其他希望的比例。
本文所使用的术语“双成分纤维”是指由至少2种聚合物从同一挤出机以共混物形式挤出形成的纤维。术语“共混物”的定义可见诸于下文。双成分纤维所包含的各种聚合物成分不是沿纤维的整个横断面面积排列在位置相对固定、彼此界限鲜明的区内，而且，各种聚合物通常也不是沿着纤维的整个长度呈连续状，而是往往从开始到结束均处于无规状的微丝(原纤)或原生原纤。双成分纤维有时也被称之为多成分纤维。这一大类纤维在例如授予Gessner的美国专利5，108，827中讨论过。双组分及双成分纤维还在教科书《聚合物共混物及复合物》，John A.Manson及Leslie H.Sperling主编，版权1976归Plenum Press，P1enum出版公司(纽约)的一个分部所有，IBSN0-306-30831-2，PP.273～277。
本文所使用的术语“共混物”，当指聚合物时，是指2种或多种聚合物的混合物，而术语“合金”是指共混物的一个亚类，其中各成分不溶混但经过了相容化处理。“可溶混性”及“不可溶混性”被分别定义为具有负值和正值的混合自由能。再有，“相容化处理”的定义是改变不可溶混聚合物共混物的界面性能以便制成一种合金的过程。
本文所使用的术语“空气穿透粘合”或“TAB”是指一种对非织造双组分纤维纤网实施粘合的方法，该粘合中，使温度足以将构成纤网纤维的聚合物之一熔融的空气强制穿过纤网。空气速度可在100～500英尺/每分钟，停留时间可长达6s。聚合物的熔融和重新固化提供了粘合作用。空气穿透粘合具有相对受限的可变性，所以一般考虑用作第二步粘合过程。由于穿透空气粘合要求至少一种组分出现熔融方可实现粘合，它局限于二种组分的纤网，如双组分纤网或包含粘合剂纤维或粉末的纤网。
本文所使用的术语“热点粘合”涉及使待粘合纤维构成的布料或纤网从加热压延辊与砧辊之间穿过。压延辊一般(但不总是)带有用以使整个布料沿着全部表面非完全粘合的花纹。结果，为功能及美观的原因，已开发出各种各样用于压延辊的花纹。一种花纹的例子包括许多点，就是Hansen Pennings或“H&P”图案，粘合面积为约30％，每平方英寸有约200个粘合点，正如授予Hansen和Pennings的美国专利3，855，046中所描述的。H&P花纹具有方块形的点或针状粘合区，其中每个针的侧边尺寸为0.038英寸(0.965mm)，针与针之间的间距是0.070英寸(1.778mm)，粘合深度0.023英寸(0.584mm)。形成的花纹具有约29.5％的粘合面积。另一种典型的点粘合花纹是扩展型Hansen and Pennings，或“EHP”粘合图案，它能产生15％的粘合面积，其方块形针侧边尺寸为0.037英寸(0.94mm)，针间距0.097英寸(2.464mm)，深度是0.039英寸(0.991mm)。另一种叫做“714”的典型点粘合花纹具有方块针粘合区，其中每个针的侧边尺寸是0.023英寸，针与针的间距为0.062英寸(1.575mm)，粘合深度是0.033英寸(0.838mm)。产生的花纹具有约15％的粘合面积。又一种常用花纹是C-星形花纹，其粘合面积为约16.9％。C-星形花纹带有横向条纹或“灯芯绒”花纹，其间被闪发的星形隔断。其他常见的花纹包括菱形花纹，由重复和略微不重合的菱形组成，以及金属线编织样的花纹，看上去类似窗纱。一般来说，粘合百分数可占非织造布层合网材总面积的约10％～约30％。正如技术人员熟知的，点粘合将层合网材各层维系在一起，并通过将每层内部的长丝和/或纤维粘合赋予每个单层以整体性。
本文所使用的术语“个人护理制品”是指尿布、练功裤、吸收性内裤、成人失禁用品及妇女卫生制品。
本文所使用的术语“耐久可湿性”或“耐久可湿的”是指能承受至少2次，更好是至少3次排液的能力，采用下面将要描述的流出试验测定。
本文所使用的术语“亲水(的)”是指该聚合物材料所具有的表面自由能可使得该聚合物材料被含水介质，即主要成分为水的液态介质所润湿。就是说，含水介质能使经表面活性剂浴处理过的非织造布润湿。表面活性剂浴由至少10wt％表面活性剂或表面活性剂的混合物与不大于约90wt％水之类的溶剂组成。
本文所使用的术语“芦荟”及“芦荟固体”是指芦荟植物中提取的已知有益皮肤提取物的固体成分。据信芦荟提取物当用于洗剂、面霜、洗发剂、肥皂以及其他局部皮肤处理剂中时，有利于皮肤的健康和生长。
试验方法
流出试验(暴露于排液)及洗涤/干燥程序描述于授予Meirowitz等人的美国专利5，258，221中，在此将其并入本文作为参考。一般方法是，将非织造纤网之类的纤网构成的8英寸x15英寸(约20cm x38cm)大致矩形的试样被放置在由聚丙烯、木浆纤维和/或超吸收剂材料组成的吸收剂芯顶面上。所获得的试样组件被置于倾斜表面的中间，并以胶带固定组件每个角使之保持正确的位置。该倾斜表面的角度是45°，而不是如该专利中所描述的30°。一个漏斗位于距试样组件底部或下边缘约7.8英寸(约200mm)的高度。漏斗阀门位于试样组件上表面上方约10mm处。在漏斗中放入100mL温度35℃的水。打开漏斗阀门，水在约15秒数内排出。测定并记录流出来并收集在收集装置中的水量(克数)。如果收集装置中收集到的水量少于给定种类纤网要求的适当量标准，通常就认为该纤网通过了该改进流出试验。例如，当纤网为轻薄(例如定量小于每平方码0.6盎司，或约20g/m2)的纺粘非织造纤网时，收集到的水量应少于20mL。
洗涤/干燥循环程序的修改包括采用500mL，而不是1L室温水(约23℃)。于是，将如上所述的大致矩形多孔基材试样放在500mL水中。让试样在水中保持1min，此间以15～20rpm转速的机械摇动器维持搅拌。从水中取出试样并将多余的水挤回到洗涤水容器中。让试样在空气中风干过夜，并置于80℃的烘箱(Blue M OV-475A-3型，通用信号公司制造(Blue Island，IL))中干燥20min，然后进行如上所述修改的流出试验。按要求的次数重复该过程。
条状拉伸试验是布料在受到单向应力时断裂强度及伸长或应变的度量。该试验为ASTM标准试验方法D882(薄塑料片材拉伸性能试验方法)的一种修改版本。
为测定就本发明目的而言的峰值强度，对该标准程序做了如下修改：
对所有试样的试验设备夹具张开速度保持在50mm/min的速度。
夹具间的初始间距从1英寸到3英寸不等，具体视试样的种类而定。当测试背衬胶带材料时，初始间距是1.5英寸；当测试外包覆材料以及区域防护材料时，初始间距是3英寸。
峰值强度由加载滑动横梁移动曲线上的最大载荷除以试样宽度来计算。
结果以拉至断裂的磅数和断裂前拉长百分数表示。该数值越高，表明布料越结实，伸长性越大。术语“载荷”是指在拉伸试验中将试样拉断和拉破所需要的最大载荷或力，以重量单位表示。术语“应变”或“总能量”是指载荷对伸长所绘曲线下方的总能量，以重量-长度单位表示。术语“伸长”是指拉伸试验期间试样在长度上的增加。握持拉伸强度及握持伸长数值是采用特定的布料宽度，通常4英寸(102mm)，夹具宽度及恒定拉长速度获得的。若试样比间距宽，则获得的结果代表被夹宽度内纤维的有效强度与布料内相邻纤维所贡献的附加强度相结合。样品被夹在例如Instron TM型(Instron公司供应，2500华盛顿街，Canton，MA 02021)或者Thwing-Albert INTELLECTII型(Thwing-Albert仪器公司供应，10960 Dutton Rd.费城，宾夕法尼亚19154)，均为3英寸(76mm)长的平行夹具上。这真实地模拟了实际使用中布料的应力状态。
液体湿透时间：该试验代号为EDANA 150.1-90，测定其底面与吸收剂垫相接触的非织造布试样表面上所施加的已知体积液体(模拟尿)透过该非织造布所需要的时间。该方法简述如下，将50mL的滴定管固定在环形台子上，其管嘴位于漏斗内。将5层特定滤纸(482％吸收量)组成的标准吸收垫放在位于漏斗下方的有机玻璃底板上，将非织造布样品放在吸收垫的顶面上。将25mm厚、重500g的带孔有机玻璃透液板放在样品上，使孔位于漏斗下方5mm正中心。滴定管中注满液体，此间维持漏斗关闭，将一定量的液体(例如5mL或10mL)流入漏斗中。让这5mL或10mL排下，启动计时器，当液体已透过进入到垫中并沉降到一组电极以下时，计时器停止并记录下所经过的时间。就下面的实施例而言，每种样品重复该试验5次，每次重复均采用同一试样，然后取5次的平均时间。实施例1～80采用10mL液体进行试验。实施例81～88采用5mL液体试验。所使用的液体是血库盐水，由Stephens科学公司供应，目录号8504。
还可将其他材料与生产本发明非织造布所使用的聚合物相掺混，如阻燃剂，用以提高耐火性；和/或颜料，用以赋予每一层以相同或迥然不同的颜色。还可使用有香味、异味控制、抗菌、润滑之类作用的添加剂。用于纺粘和熔喷热塑性聚合物的此类成分在技术上是已知的，通常作为内添加剂使用。颜料，如使用的话，其量一般少于该层的5wt％，而其他材料的总量则少于25wt％。
用于制备本发明布料的纤维可通过技术上熟知的熔喷或纺粘法来制造。这类方法通常采用挤出机将计量的热塑性聚合物送入纺丝板，在此，聚合物被纤维化形成纤维，可具有普通短纤维的长度或更长。纤维随后被拉伸，通常借助气动力，并沉积在移动多孔垫或带上，形成非织造布。以纺粘和熔喷法中生产出的纤维为上文所定义的微纤维。
熔喷纤网的制造过程在上文及参考文献中做了一般性的讨论。
本发明的布料可以是多层叠合物。多层叠合物的例子是其中某些层是纺粘的，而另一些层是熔喷的，例如授予Brock等人的美国专利4，041，203、授予Collier等人的美国专利5，169，706、授予Yahiaoui等人的美国专利5，540，979及授予Bornslaeger的美国专利4，374，888中所公开的纺粘/熔喷/纺粘(SMS)层合物的实施方案。此种层合物可通过在移动成形带上按顺序沉积以下各层而制成：首先沉积上纺粘纤维层，然后沉积上熔喷纤维层，最后再沉积上一个纺粘纤维层，随后将层合物粘合，粘合方式可参见上面列举的专利中所述。此外，各布料层可以单独地制成，卷成卷，并以单独粘合步骤合为一体。这些布料的定量为约0.1～约12osy(约6～约400gsm)，或更具体地说约0.75～约3osy。
纺粘非织造布通常在其制备过程中以某种方式进行粘合，以便赋予其足以承受进一步加工成最终产品过程中遇到的严酷条件所需结构整体性。粘合可通过多种方式实现，例如水力缠结、针刺、超声波粘合、粘合剂粘合、缝编粘合、空气穿透粘合及热粘合。
如上面所提到的，针对许多用途进行处理的非织造布的一项重要参数是可湿性的耐久性，或使用中经受多次排液的能力。譬如在作为尿布衬里的情况下，经过3次或更多次排液之后仍保持可湿性能力乃是极其可人的。按照这一标准，一些市售处理剂，如一种乙氧基化氢化蓖麻油与脱水山梨醇一油酸酯的掺混物(Ahcovel Base N-62，亦简称为“Ahcovel”由Hodgsen化学公司销售，ICI制造)已表明是耐久性的。
这类成分的化学式是这样的：
乙氧基化氢化蓖麻油 脱水山梨醇一油酸酯
然而，该处理剂非常粘稠，因此难以采用传统处理方法以高固体含量涂布。传统的粘度改进剂或表面活性剂组合的掺混物可降低此种处理剂的粘度，但是它们对处理过的布料的耐久性具有不利影响，正如下面结合表3和4所讨论的。按照本发明，已发现，采用特殊烷基聚苷不仅能降低该处理剂的粘度，而且可保持可人的耐久性。为获得最佳效果，该烷基聚苷应在其烷基链中带有8～10个碳原子(例如Glucopon 220UP)并以组合物总重量约5％～约80％，优选约5％～约10％的加入量使用，烷基聚苷组合物可以是含水的，例如含40％水。
Glucopon 220UP是一种辛基聚苷，具有化学式：
下表给出将Glucopon 220UP，以直接由汉高公司供应的含60wt％烷基聚苷和40wt％水的溶液形式(亦简称为“Glucopon”)加入，对Ahcovel Base N-62粘度的影响。该粘度是采用粘度计BrookfieldDVII+，一律选用转子CP41，剪切速率20(l/s)，对20％总固体含量的组合物测定获得的。表1：Glucopon对20wt％固体物的Ahcovel粘度*的影响处理组合物比例粘度(cp.)温度(C)剪切速度(S-1)AhcovelAhcovelAhcovel/GlucoponAhcovel/GlucoponAhcovel/GlucoponAhcovel/GlucoponAhcovel/GlucoponAhcovel/Glucopon1120/115/110/15/13/11/111031504014<12.3<12.3<12.3<12.325472525252525252020202020202020
*Brookfield DVII+粘度计，选用转子CP-41测得
就本发明目的而言，希望在涂布条件下(优选室温)粘度能达到小于约100cp，这样便可采用传统涂布系统，例如WEKO转子给湿系统，由Weko公司供应。其他诸如刷涂、喷涂等涂布器以及涂层和印刷涂布器等也可使用，正如本领域技术人员所了解的。如上所示，单独使用表面活性剂不能满足该要求，然而少至1∶20份的Glucopon220UP之类烷基聚苷的加入就能急剧降低其粘度。
本发明据信适于多种多样组合物实施减粘处理的情况，虽然与Ahcovel系列之类表面活性剂组合物相结合由于其耐久性而高度优选，然而，在耐久程度要求不严格的情况下，唯一重要的是处理非织造布的组合物要包含有效量表面活性剂结合物及粘度改进剂。为确定适用性，可采用Brookfield粘度指标来检验组合物。优选的组合物是那些粘度约2000cp或更低的组合物。具体的例子包括Tritonx-102，即一种烷基酚乙氧基化物表面活性剂，由联合碳化物公司供应；Y12488及Y12734，是一种乙氧基化聚二甲基硅氧烷系列，由OSI供应；DC193，一种乙氧基化聚二甲基硅氧烷，由Dow Corning供应；Masil SF-19，一种乙氧基化三聚硅氧烷，由PPG供应；PEG 200、400及600，一种聚乙二醇一硬脂酸酯、二硬脂酸酯及一月桂酸酯的系列，由PPG供应；GEMTEX SM-33及SC75系列以及二烷基磺基琥珀酸盐，由Finetex供应，乃至水溶性聚合物，如聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇、乙基羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、淀粉、琼脂以及其他天然水溶性聚合物。其他表面活性剂包括乙氧基化对苯二甲酸酯，如Milease T，由ICI供应；醇的乙氧基化物，如Mazawet 77，由PPG供应；以及PEO-PPO嵌段共聚物，如Pluronic L101，由BASF供应。粘度改进剂的例子包括Glucopon 220或225，二者均为烷基链中带有8～10个碳原子的烷基聚苷，由汉高公司供应。所形成的混合物在涂布条件下作为乳液形式的粘度将小于100cp，优选，甚至更希望小于50cp。
优选的实施方案中，第一表面活性剂包括选自乙氧基化氢化脂肪油、单糖、单糖衍生物、多糖、多糖衍生物以及它们相结合的化合物。该第一表面活性剂与包括有机硅化合物的第二表面活性剂合在一起。第一表面活性剂可包括乙氧基化氢化蓖麻油与脱水山梨醇一油酸酯的掺混物，并可再与包括烷氧基化聚硅氧烷的第二表面活性剂结合在一起。譬如，Ahcovel Base N-62，它本身是乙氧基化氢化脂肪油与单糖衍生物的掺混物，可再与Masil SF-19合在一起。Masil SF-19是一种烷氧基化聚硅氧烷，具有化学式：其中R的定义是：
-CH2CH2CH2O-(CH2CH2O)p-(CH2CH[CH3]O)Q-R1
(R1=H或烷基)且X、Y、P及Q是正整数。
第一与第二表面活性剂可首先被制成一种水乳液的形式。该水乳液可包括约1～60wt％表面活性剂固体总量及约40～99wt％水。较好的是，水乳液可包括约10～40wt％表面活性剂固体总量和约60～90wt％水。更合适的是，水乳液可包含约15～35wt％表面活性剂固体总量，和约65～85wt％水。该表面活性剂结合物可利用剧烈搅拌或本领域技术人员已知的其他混合/乳化方法分散在水中成为小滴或微滴。
随后，该乳液可通过在约130°F或更高的高温进行混合达到匀化。当乳液匀化时，包括第一和第二表面活性剂的含水体系与包含第一表面活性剂但不含第二表面活性剂并按类似方法制备的体系相比，表现出其粘度大大降低。第二表面活性剂，优选以低于第一表面活性剂的含量存在，能起到高效乳化剂、流动/粘度改进剂及流平剂的作用。
第一与第二表面活性剂的组合以干重计，应包括约50～99.5重量份第一表面活性剂和约0.5～50重量份第二表面活性剂。较好的是，该组合包括约65～95重量份第一表面活性剂和约5～35重量份第二表面活性剂。优选该组合应包括约70～85重量份第一表面活性剂和约15～30重量份第二表面活性剂。
第一与第二表面活性剂的上述组合尤其适用于多次暴露于排液和/或快速吸入流体的、要求高再浸湿(耐久性)性能领域的用途。此种表面活性剂掺混物的优点还包括，在较高固体含量的水中时的优异加工性(即，低粘度)以及，能抑制细菌生长而不需要加入化学防腐剂的高温(如130°F或更高)条件下的优异加工性。而且，由于以相当低的用量便可使非织造布得到均匀的处理，因而能使非织造布具有充分的润湿散开特性。
譬如，布料可借助相对于布料定量约2.0wt％以下干表面活性剂固体的涂布量，例如约0.1～1.5wt％的涂布量，方可达到以此种表面活性剂相结合的有效处理。优选以相对于布料定量约0.1～1.0wt％的表面活性剂固体进行处理。更优选以相对于布料定量约0.1～0.5wt％的表面活性剂固体进行处理。
采用第一与第二表面活性剂组合的另一项优点是，第一表面活性剂的耐久(再浸湿)特性与第二表面活性剂的乳化能力及表面活性之间存在着明显的协同效应。此种协同效应导致非织造纤网流体控制性能的显著改善，包括再浸湿和流体吸入速率的改善。
本发明另一种优选实施方案中，上面所描述的第一表面活性剂(配合或不配合第二表面活性剂和/或其他添加剂)可与芦荟合在一起，从而提供一种非织造布处理组合物，它能赋予非织造布耐久可湿性以及有益皮肤效果。就此种实施方案而言，芦荟(被定义为从芦荟植物中获得的芦荟提取物的固体成分)与第一表面活性剂的掺混量分别是约0.01～50重量份芦荟和约50～99.99重量份第一表面活性剂。优选该组合包括约0.1～10重量份芦荟和约90～99.9重量份第一表面活性剂。更优选该组合包括约0.15～0.80重量份芦荟和约99.2～99.85重量份第一表面活性剂。
用于与芦荟组合的第一表面活性剂仍然包括选自乙氧基化氢化脂肪油、单糖、单糖衍生物、多糖、多糖衍生物以及它们相结合的化合物。第一表面活性剂可包括一种掺混物，由乙氧基化氢化蓖麻油与单糖衍生物，如脱水山梨醇一油酸酯共同组成。优选的第一表面活性剂包括Ahcovel Base N-62，如上所述。
与芦荟组合的第一表面活性剂还可进一步包括上面所描述的有机硅化合物等第二表面活性剂，其中第一表面活性剂与第二表面活性剂的优选重量比与上面所述相同。一种优选的第二表面活性剂包括烷氧基化聚硅氧烷。烷氧基化聚硅氧烷的例子包括乙氧基化聚二甲基硅氧烷(如，DC 193，由Dow Corning制造)和乙氧基化三聚硅氧烷(如，Masil SF-19，由PPG供应)。
其他成分也可加入到第一表面活性剂与芦荟的结合物中。任选的成分包括，例如生育酚(如维生素E)，抗菌添加剂、防腐剂、消炎添加剂、异味控制添加剂之类。不论有或没有其他成分，第一表面活性剂与芦荟的组合均可与非织造纤网构成协同体系，即形成一种兼具高再浸湿性能、优良流体吸入速率和潜在护肤功效的非织造纤网。
譬如，可将烷基聚苷之类的减粘剂加入到上述组合中。如上所述Glucopon 220UP是一种优选的烷基聚苷。芦荟不同于其他护肤添加剂，当用于本文特定的组合中时，不会干扰其他成分的性能。
虽然本发明广义来说适合处理所有非织造布，但最有效，因而最优选，是将其用于加工能赋予高速、高效处理特性的非织造布。这些特性包括，例如定量5～500gsm、厚度例如0.2～10mm等等。
为最大限度发挥本发明优点，非织造布和处理组合物的选择要使组合物能够以与不超过约90％，优选更少的水一起涂布的。
参见图1，下面将描述一种在不断移动纤网的一面或两面涂布的方法。本领域技术人员懂得，本发明在同等程度上适用于在线处理或分开进行的离线处理步骤。纤网12，例如纺粘或熔喷非织造布，从托辊15下面导入处理工段，该站包括旋转喷头22，用于向纤网12的一个表面14涂布。还可使用任选的处理工段18(以双点划线表示)，它包括旋转喷头(未表示)，用以在纤网12从托辊17、19上面绕过时涂布纤网12的反面23。每个处理工段接受由储槽(未表示)供应的处理液30。处理后的纤网随后(需要的话)进行干燥，即绕过烘缸(未表示)或其他干燥装置的表面，然后从托辊25下面通过并卷绕成卷材，或转化为要用的形式。其它干燥手段包括烘炉、空气穿透干燥机、红外干燥器、鼓风机之类。
图2表示另一种设备方案，采用浸溃并压榨的涂布步骤。如图所示，纤网100越过导辊102并进入浴104中，其中处理时间由导辊106控制。压榨辊108之间的辊隙将多余处理组合物除掉，该组合物经由受液盘109导回到浴中。烘缸110将残余水分除掉。
还应当理解，本发明对非织造布材料外部表面活性剂涂布方法及亲水表面处理剂，不仅可包括对含水流体(如尿液)的可湿性改善或有利于对其他体液(血液、月经流体、粪便等)控制的多种表面活性剂，而且还可结合为本发明表面处理提供生物功能属性(例如抗菌活性、防腐、消炎、异味控制、护肤之类)的生物活性化合物和大分子。
本发明进一步通过下面代表性实施例加以说明，然而其他实施例对本领域技术人员来说是显而易见并应包括在权利要求书中。
实施例
实施例1～43
高固体/低粘度表面活性剂制剂
以低固体含量浴液的表面活性剂对非织造布材料实施亲水处理的许多方法是已知的，并且普遍使用着。然而，由于溶剂含量高，需要干燥步骤。已知干燥过程的热效应对经表面处理后的非织造布材料的机械性能具有负面影响(表2)。因此，采用高固体含量浴可大大降低或减轻对干燥设备的要求，从而保持布料固有的抗张强度。高固体处理体系带来的其他明显好处包括：表面活性剂配制、运输及贮存成本的降低，以及节能和处理成本的降低和处理均匀性更好。本文所使用的术语“高固体含量”是指至固体浓度至少约10％，优选该组合物至少为约20％固体。表2.干燥对0.6osy聚丙烯纺粘布机械性能的影响比较数据。
条形拉伸 条形拉伸 条形拉伸 条形拉伸 条形拉伸 条形拉伸
最高能量，最高载荷，最高应变， 最高能量，最高载荷，最高应变，
CD干态 CD干态 CD干态，％ MD干态 MD干态 MD干态，％布1* 7.62 7.90 50.66 10.08 12.42 39.44布2** 5.06 6.24 52.45 6.19 11.42 27.61*布1：以0.9％Ahcovel/Glucopon按高固体WEKO法处理，其中不加以干燥**布2：以0.9％Ahcovel/Glucopon按低固体饱和法处理，其中在220°F进行干燥。
另一方面，较高固体含量的表面活性剂处理组合物也存在缺点，例如流变性差、乳液不稳定、胶凝作用以及处理的可变性。有关非织造布材料处理所用表面活性剂外部涂布的其他挑战包括：耐久性或多次暴露于含水流体之后的保持能力。
于是，本发明有三重目的：1)提供一种室温可涂布的低粘度/高固体处理组合物，2)提供不需或只需极少干燥处理的高固体处理组合物，3)提供赋予非织造布耐久可湿性的处理组合物。
下面的程序是利用本发明高固体/低粘度处理组合物时采用的典型方法。
非织造布
一般是14英寸宽的卷，0.6osy(盎司/平方码)聚丙烯纤维(约2.2dpf)制成的纺粘布卷。
表面活性剂配制
一般是制备一种含水处理浴，包含至少0.075％消泡剂(Dow2210，Dow Corning提供)和20wt％表面活性剂制剂(表3)。室温下充分混合之后，将表面活性剂配制物倒入处理剂罐中，在罐中于室温下继续混合，除非另有说明外(表3)。
涂布方法
本发明高固体、低粘度表面活性剂处理组合物采用WEKO处理机(WEKO，Biel公司，瑞士)进行涂布。一般WEKO的构造是一种采用单或双转子载体的离心给湿涂布系统，如图1所示。表面活性剂配制物由齿轮泵压入到WEKO高位槽中，由此经过节流管喂入湿转子。本发明所使用的中试WEKO设备备有6个转子，以约4500rpm的速度旋转。在旋转转子产生的离心力作用下，化学品以小液滴形式分布到非织造布上。
利用不同直径的节流管、高位槽压力和浴液参数(温度及粘度)来控制和调节生产率(g/min)。生产率的微调可通过在高位槽出口增设任选的针阀来实现。
干燥
实例1～43中处理的所有布料均不需要任何干燥。
涂布量
布料上的涂布量采用低分辨率固态核磁共振(NMR)谱以BruckerMinispec 120 Pulse NMR(Brucker Spectrospin(加拿大)公司)测定。有关该分析技术的进一步细节还可参见下列参考文献，“纺织品纤维整理测定中的宽线核磁共振”，J.E.Rodgers，《Spectroscopy》，9(8)，40(1994)。
一种优选的表面活性剂处理组合物在实例1～6中做了描述。如表3所示，实例1～6的布料，是以10∶1～20∶1的Ahcovel/Glucopon，相对而言粘度非常低的高固体水乳液进行处理的。值得指出的是，布料在按WEKO方法进行表面处理之后不需要任何后干燥。与表3给出的其他处理剂相比，从实例1～6获得的不寻常发现是如文中所描述的表面活性剂/粘度改进剂处理效果的耐久性。该处理组合物的独特之处在于：1)适合室温涂布的高固体、低粘度、稳定的水乳液；2)不需要干燥；3)处理耐久性改善，正如本文所描述的流出试验所证明的。
流出试验提供了清楚的证据：耐久处理效果在表3的实例1～11和实例27～29，以及表4的实例44～46、59～61中得到实现。该流出试验结果表明，Ahcovel型表面活性剂单独使用，以及只有该表面活性剂与其他表面活性剂某些复合制剂，通过耐久性试验合格。该耐久性结果(来自流出试验)还表明，涂布量与耐久程度(流出试验循环次数)之间的直接关联仅存在于Ahcovel型表面活性剂以及某些复合制剂中，如Ahcovel/Glucopon、Ahcovel/Glucopon/SF 19及Ahcovel/Glucopon/Y 12488的情况中。而此种关联，在其他类型单一表面活性剂以及某些Ahcovel型复合制剂中，如Ahcovel/PEG 400ML、Ahcovel/TL 2119、Ahcovel/G2109中，则实际上不存在。在后一类复合制剂中，向Ahcovel中加入第二表面活性剂看来对处理效果的耐久性有害。
EDANA流体湿透数据不仅提供有关处理后布料的流体吸入速率的信息，而且提供有关布料在5次暴露于10ml盐水之后有关处理耐久性的信息。表6所载数据清楚地表明，尽管所有处理后布料的初期流体吸入时间大致相同，但是布料经过多次暴露于排液流体之后在性能方面就出现了差异。例如，Triton X-102处理布料中流体吸入时间在第4和5次循环时就表现出恶化，而Ahcovel及Ahcovel/Glucopon、Ahcovel/Glucopon/SF 19的表现则较少受到这5次盐水暴露的影响。可见，EDANA流体湿透数据与处理耐久性是一致的，而且这些结果又都与流出试验结果相一致。
实施例44-76
低固体饱和法
下列程序是利用本发明低固体饱和法时采用的典型一般方法：
一般方法是，配制一种含水处理浴，包含0.15％消泡剂(Dow2210，Dow Corning提供)、0.5％己醇，及按照表4指出的条件下加入所需数量表面活性剂或助表面活性剂。室温下充分混合之后，将表面活性剂配制物倒入处理工段的罐中(图2)。一般是将14英寸宽由0.6osy(盎司/平方码)聚丙烯纤维(约2.2dpf)制成的纺粘布卷材，以表4所示表面处理组合物进行处理。涂布量是布料吸饱并在二个橡胶辊之间压榨之后测定其吸湿百分率(％WPU)来确定的。％WPU按重量法测定并利用下式算出：%WPU=(Ww-Wd)Wd×100]]>
其中Ww和Wd分别为约12英寸×12英寸布片的湿重和干重。譬如，若经过0.3％固体浴处理的布料测出WPU为100％时，就说明布料获得的涂布量为0.3％。涂布量主要通过浴中化学品浓度、线速度及辊隙压力来控制(表5)表5. 低固体饱和涂布系统的工艺条件浴浓度(wt％)0.30.60.9WPU*，％100100100目标涂布量 (wt％)0.30.60.9线速度(英尺/分)703516辊隙压力(psi)403530
*±5％
证实目标涂布量达到之后，将处理后的布料进行一系列蒸汽加热烘缸干燥(图2)。处理并干燥后的布料随后进行耐久性(流出/洗涤/干燥试验)及流体吸入速率(EDANA流体湿透时间)等标准试验。
实施例77
将金属茂聚烯烃泡沫塑料片材(0PCELL LC31泡沫塑料，SentinelProducts公司(Hyannis，马萨诸赛)提供)切成0.25英寸的厚度(约0.6cm)。该泡沫体样品放在1％Ahcovel/Glucopon按15∶1重量比的共混物溶液中以及1％Triton X-102溶液中进行饱和处理。处理后的泡沫体随后在60℃烘箱内干燥30min。采用本文所描述的EDANA流体湿透试验测定处理后泡沫体在1次排液中的流体吸入时间，结果载于表7中。表7.聚烯烃泡沫体流体吸收速率比较样品 吸入时间(s)**未处理LC31泡沫体 *Ahcovel/Glucopon处理的LC31泡沫体 2.9Triton X-102处理的LC31泡沫体 5.5未处理LC33泡沫体 *Ahcovel/Glucopon处理的LC33泡沫体 108Triton X-102处理的LC33泡沫体 ＞200
*基材疏水性过强，流体无法渗透，吸入时间无法测定
**仅测定了1次排液的流体吸入时间
实施例78
对不同金属茂聚烯烃泡沫塑料(OPCELL LC33，Sentinel Products公司提供)进行与实施例77所述相同处理法。按实例77中所描述的程序测定流体吸入速率，结果载于表7中。
本发明将通过下面的实施例获得进一步说明。
实施例79
实施例79所使用的布料是2.5osy(约85gsm)纺粘非织造布，布料中的纤维为并列双组分纤维。二组分所占比例大致相等，分别由聚乙烯和聚丙烯组成。布料被裁成8英寸×10英寸。布料样品在3wt％Ahcovel/Glucopon按3∶1比例组成的溶液中浸泡约30s。WPU测定方法如上所述，为约200％，由此得出布料表面活性剂处理涂布量为约6wt％。处理后沿布料幅宽滴上10滴(约0.1mL)水，测定其水可温性。全部10滴水被瞬间吸入到布料内，表明所实施的处理赋予了布料均匀和高度的亲水特性。对比的未处理布料接受相同的水滴试验，结果表明10滴水中没有一滴渗透或吸入到非织造布中。
实施例80
实施例80中使用的布料是100gsm粘合梳理纤网(BCW)，其中的纤维是3dpf，双组分聚乙烯/聚丙烯分别以皮/芯构型组成。布料裁成8英寸×10英寸。布料样品在3wt％Ahcovel/Glucopon按3∶1比例组成的溶液中浸泡约30s。WPU测定方法如上所述，为约100％，由此得出布料表面活性剂处理涂布量为约3wt％。处理后沿布料幅宽滴10滴(约0.1mL)水，测定其水可湿性。全部10滴水被瞬间吸入到布料内，表明所实施的处理赋予了BCW布料均匀和高度的亲水特性。对比的未处理布料接受相同的水滴试验，结果表明10滴水中没有一滴渗透或吸入到非织造布中。
实施例81～88
将第一表面活性剂Ahcovel Base N-62，与第二表面活性剂MasilSF-19，按照从100％ Ahcovel Base N-62到l00％Masil SF-19范围的各种不同比例掺合在一起而配制表面活性剂制剂。每种情况下，表面活性剂均被混合配制成包含20wt％总表面活性剂和80wt％水的水乳液。通过在130°F的高温混合使乳液均化。所获得的表面活性剂组合物随后按各种不同涂布量涂布到如上所述0.6osy定量的聚丙烯纺粘布上。
下表8给出每种表面活性剂组合物中Ahcovel Base N-62与MasilSF-19的比例，以及相对于非织造纤网定量的涂布量。表8实例号8182838485868788Ahcovel Base N-62重量份10007583.390757575Masil SF-19重量份01002516.710252525非织造纤网上的涂布量0.3％0.3％0.3％0.3％0.3％0.6％0.9％1.5％
测定处理后非织造纤网的液体湿透性，方法采用上面所描述的所谓EDANA 150.1-90试验。测定值是在非织造纤网暴露于1-5次洗涤循环之后采取的，试验中，处理的纤网按上述程序进行洗涤和干燥。
表9(下面)给出以各种不同表面活性剂组合按0.3wt％恒定涂布量处理后，经过l-5次洗涤循环的衬里的吸入时间。该比较结果标绘在图3中。
如上表及图3所示，以组合表面活性剂处理的样品经过2～5次循环之后流体吸入的时间，比以纯Ahcovel Base N-62或纯MasilSF-19处理的样品短。这表明，以表面活性剂组合处理的样品可湿性(即吸入时间较短)和耐久性(经受反复洗涤和干燥的能力)得到改善。与此相一致，反复洗涤循环之后最短的流体吸入时间出现在以75重量份Ahcovel Base N-62比25重量份Masil SF-19的组合情况下。
表10(下面)列出75重量份Ahcovel Base N-62比25重量份MasilSF-19的优选组合表面活性剂以各种不同涂布量处理的衬里，在经过1～5次洗涤循环之后的吸入时间。该比较的结果标绘在图4中。
表10实例号 优选组合表面活性剂 吸入时间(s) 的涂布量 循环1 循环2 循环3 循环4 循环583 0.3％ 2.1 2.3 2.2 2.3 2.386 0.6％ 1.9 2.1 2.1 2.2 2.387 0.9％ 1.9 2.0 2.1 2.1 2.288 1.5％ 1.9 1.9 2.0 1.9 2.1
如上表及图4所示，随着涂布量从非织造纤网定量的0.3％提高到1.5％，吸入时间仅稍有改善。可见，按流体吸入时间短和耐久性长来衡量，低于0.5％(例如，0.3％)的涂布量就能产生优异的效果。
实施例89～93
通过第一表面活性剂Ahcovel Base N-62与芦荟的组合，加或不加第二表面活性荆(Masil SF-19或DC 193)，制备各种表面活性剂制剂。每种情况下，表面活性剂制剂与芦荟一律配制成包含15wt％总固体和85wt％水的水乳液。通过在120°F的高温混合使乳液匀化。所获得的含水表面活性剂组合物随后按O.3wt％干固体的涂布量涂布到0.5osy(盎司/平方码)定量的聚丙烯纺粘布上。
测定处理后非织造纤网样品的液体湿透性，方法采用上面所描述的所谓EDANA 150.1-90试验。测定是在非织造纤网暴露于第一、第二和第二次排液之后采取的，程序依照上文所述。下表11总括了该结果。每个湿透时间数值均为11次测定的平均值。
因此，本发明提供具备如上所述优点的改良处理方法及所获得的处理非织造布。虽然本发明是结合特定实施方案来说明的，但它并不局限于这些，而是旨在涵盖属于权利要求广义范围内的全部等价物。