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CN112567010A - 含活性剂的基质颗粒及其制备方法 - Google Patents

含活性剂的基质颗粒及其制备方法 Download PDF

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CN112567010A
CN112567010A CN201980052813.6A CN201980052813A CN112567010A CN 112567010 A CN112567010 A CN 112567010A CN 201980052813 A CN201980052813 A CN 201980052813A CN 112567010 A CN112567010 A CN 112567010A
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CN
China
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fibrous
matrix
particles
filament
less
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Application number
CN201980052813.6A
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马克·威廉·哈默斯基
史蒂芬·罗伯特·格拉斯迈耶
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Procter and Gamble Co
Original Assignee
Procter and Gamble Co
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Publication date
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Abstract

提供了包含一种或多种基质材料和一种或多种疏水性活性剂的基质颗粒、由其制成的附聚颗粒、包括此类基质颗粒和/或附聚颗粒的纤维结构以及它们的制备方法。

Description

含活性剂的基质颗粒及其制备方法
技术领域
本发明涉及包含疏水性活性剂的颗粒(含疏水性活性剂的颗粒),并且更具体地涉及包含一种或多种疏水性活性剂(还可被称为疏水性有益剂)的基质颗粒,甚至更具体地涉及包含一种或多种疏水性活性剂的水溶性基质颗粒,包含一个或多个(例如多个)基质颗粒的附聚颗粒(附聚物)、更具体地包含此类基质颗粒的水溶性或至少部分地水溶性的附聚颗粒,包括一个或多个基质颗粒(例如一个或多个包含水溶性疏水性活性剂的基质颗粒和/或包含此类基质颗粒的附聚颗粒)的纤维结构、更具体地水溶性纤维结构,由其制得的纤维结构产品,以及它们的制备方法。
背景技术
包含活性剂的颗粒是本领域已知的。然而,此类已知颗粒表现出负面影响,诸如溶解负面影响、渗漏、污染和释放问题,这使得它们不适于多种应用。
例如,已知的包封香料采用交联淀粉作为其外壳材料和/或形成围绕香料芯的外壳的“包封材料”。使淀粉交联的选择和交联的水平促进香料从包封物中的低渗漏率。但是由于淀粉是交联的,包封物永远不会完全溶解,而是在与水接触时非常缓慢地溶胀,从而释放香料。
包含活性剂诸如香料和/或硅氧烷的另一种已知颗粒包括锭剂和/或小球,该锭剂和/或小球通过熔融载体材料而不是将载体材料溶解于水中而形成。将纯熔融载体材料(不添加游离水)例如熔融聚乙二醇与纯活性剂(而不是例如香料或硅氧烷的水乳液)例如香料或硅氧烷混合,然后冷却以形成固体无孔小滴,使得活性剂存在于连续载体材料中,不在载体材料中存在的孔内。
虽然现有技术颗粒已提供香料递送,尽管很缓慢,但此类现有技术颗粒(包封物)不适用于递送其它疏水性活性剂,例如硅氧烷,诸如末端氨基硅氧烷。就硅氧烷而言,渗漏的可能性显著低于香料所存在的情况,因为硅氧烷的粘度显著高于香料的粘度。另外,对于硅氧烷,希望基质颗粒的基质材料完全溶解以释放颗粒中存在的所有硅氧烷。
此类已知颗粒的一个问题是当润湿时,诸如当在使用期间暴露于水时,活性剂诸如疏水性活性剂完全释放,但是当干燥时,例如在被消费者使用之前,则保持低渗漏。
需要包含疏水性活性剂的颗粒例如基质颗粒,该颗粒克服了与包含疏水性活性剂(诸如硅氧烷,例如末端氨基硅氧烷)的已知颗粒相关的不利影响,使得此类颗粒例如此类基质颗粒适用于包含在纤维结构例如水溶性纤维结构中。
发明内容
本发明通过提供包含一种或多种基质材料和一种或多种疏水性活性剂的基质颗粒、包括此类基质颗粒的附聚物、包括一个或多个基质颗粒和/或一个或多个附聚物的纤维结构以及它们的制备方法来满足上述需要。
上述问题的一个解决方案是制备和/或提供包含一种或多种基质材料的基质颗粒,该基质材料为多孔结构形式和/或形成包含多个孔的多孔结构,其中一种或多种疏水性活性剂存在于孔中的一个或多个孔内,例如使得在基质颗粒接触水时,例如当基质颗粒暴露于预期使用条件时,诸如当基质颗粒在用洗发剂洗发、衣物洗涤、餐具洗涤等期间暴露于水时,至少一种疏水性活性剂从基质颗粒中释放,并且使得基质颗粒在干燥时,例如在暴露于水之前,诸如在消费者使用之前,表现出疏水性活性剂的低渗漏至无渗漏;包括一个或多个此类基质颗粒的附聚物,和/或包括一个或多个此类基质颗粒和/或附聚物的纤维结构例如水溶性纤维结构。
在本发明的一个示例中,提供了一种基质颗粒,该基质颗粒包含一种或多种基质材料例如一种或多种水溶性基质材料,以及一种或多种疏水性活性剂。
在本发明的另一个示例中,提供了一种基质颗粒,例如水溶性基质颗粒,该基质颗粒包含一种或多种多孔结构形式的基质材料,该多孔结构包含多个孔,其中一种或多种疏水性活性剂存在于孔中的一个或多个孔内,例如多个孔内,诸如所有孔内和/或随机存在于多个孔中。
在甚至另一个示例中,在基质颗粒和/或一种或多种基质材料接触极性溶剂例如水时,并且/或者在溶解至少一部分或整个基质颗粒和/或一种或多种例如所有的基质材料时,基质颗粒内的一种或多种疏水性活性剂中的至少一种疏水性活性剂从基质颗粒中释放。
在本发明的另一个示例中,提供了一种附聚颗粒,该附聚颗粒包括两个或更多个和/或多个基质颗粒,例如其中基质颗粒结合在一起以形成附聚物。
在本发明的另一个示例中,提供了一种纤维结构,例如水溶性纤维结构,该纤维结构包括多个纤维元件以及根据本发明的一个或多个基质颗粒和/或一个或多个附聚颗粒。
在本发明的另一个示例中,提供了一种纤维结构,例如水溶性纤维结构,该纤维结构包括:多个纤维元件,该纤维元件包含一种或多种活性剂,该活性剂当暴露于预期使用条件时可从纤维元件中释放;以及根据本发明的一个或多个基质颗粒和/或附聚颗粒,使得当纤维结构暴露于预期使用条件时,一种或多种活性剂从纤维结构中释放。
在本发明的又一个示例中,提供了一种纤维结构,例如水溶性纤维结构,该纤维结构包括多个水溶性纤维元件以及根据本发明的一个或多个基质颗粒和/或附聚颗粒。
在本发明的甚至另一个示例中,提供了一种纤维结构,例如水溶性纤维结构,该纤维结构包括:多个纤维元件,其中该纤维元件中的至少一个纤维元件包含一种或多种长丝形成材料,该长丝形成材料选自聚乙烯醇以及它们的混合物;以及一种或多种活性剂,该活性剂存在于该至少一个纤维元件内并且选自表面活性剂以及它们的混合物,并且其中纤维结构包括根据本发明的一个或多个基质颗粒和/或附聚颗粒。
在本发明的甚至又一个示例中,提供了一种多层片纤维结构,例如多层片水溶性纤维结构和/或包括至少一个水溶性纤维结构的多层片纤维结构,该多层片纤维结构包括至少一个本发明的纤维结构层片和至少第二纤维结构层片例如本发明的另一个纤维结构层片,它们例如通过邻近层片边缘的边缝缔合。
在本发明的又一个示例中,提供了一种用于制备基质颗粒的方法,该方法包括以下步骤:
a.例如通过将一种或多种基质材料溶解于水中来制备包含一种或多种基质材料的溶液例如水溶液(预混物1);
b.制备或提供包含一种或多种疏水性活性剂的乳液例如水乳液(预混物2);
c.将来自(a)的溶液和来自(b)的乳液混合在一起以形成喷雾干燥混合物;以及
d.对喷雾干燥混合物进行喷雾干燥以形成根据本发明的一个或多个基质颗粒,例如其中疏水性活性剂中的至少一种疏水性活性剂存在于由一种或多种基质材料形成的多孔结构中存在的至少一个孔内。
在本发明的甚至又一个示例中,提供了一种用于制备基质颗粒的方法,该方法包括以下步骤:
a.例如通过将一种或多种基质材料溶解于水中来制备包含一种或多种基质材料的溶液例如水溶液(预混物1);
b.向溶液(预混物1)中添加一种或多种疏水性活性剂,例如一种或多种固体疏水性活性剂,例如颗粒,诸如二氧化硅;
c.将来自(a)的溶液和一种或多种疏水性活性剂混合在一起以形成喷雾干燥混合物;以及
d.对喷雾干燥混合物进行喷雾干燥以形成根据本发明的一个或多个基质颗粒,例如其中疏水性活性剂中的至少一种疏水性活性剂存在于由一种或多种基质材料形成的多孔结构中存在的至少一个孔内。
在本发明的又一个示例中,提供了一种用于制备附聚颗粒的方法,该方法包括以下步骤:
a.提供根据本发明的多个基质颗粒;
b.任选地在粘结剂的存在下,将多个基质颗粒混合在一起以形成根据本发明的一个或多个附聚颗粒。
在本发明的甚至另一个示例中,提供了一种用于制备纤维结构的方法,该方法包括以下步骤:
a.提供包含一种或多种长丝形成材料的纤维元件形成组合物;
b.将纤维元件形成组合物纺成一个或多个纤维元件;
c.提供根据本发明的一个或多个基质颗粒和/或附聚颗粒;以及
d.例如通过将基质颗粒和/或附聚颗粒与纤维元件混合并且/或者通过将基质颗粒和/或附聚颗粒沉积在纤维元件的层上来使基质颗粒和/或附聚颗粒分层,使一个或多个基质颗粒和/或附聚颗粒与一个或多个纤维元件缔合以形成根据本发明的纤维结构。
因此,本发明提供了新型基质颗粒、新型附聚颗粒、包括此类基质颗粒和/或附聚颗粒的新型纤维结构、用于制备此类基质颗粒的方法、用于制备此类附聚颗粒的方法以及用于制备此类纤维结构的方法。
附图说明
图1为根据本发明的基质颗粒的示例的SEM截面图;
图2为用于制备根据本发明的基质颗粒的方法的示例的示意图;
图3为用于制备根据本发明的附聚颗粒的方法的示例的示意图;
图4为用于制备本发明的纤维元件的方法的示例的示意图;
图5为带放大视图的用于图4的方法中的模头的示例的示意图;
图6为用于制备根据本发明的纤维结构的方法的示例的示意图;
图7为用于制备根据本发明的纤维结构的方法的另一示例的示意图;
图8为用于制备根据本发明的纤维结构的方法的另一示例的示意图;
图9为根据本发明在测量溶解度中所用的设备设置的示例的示意图;
图10为图9在溶解度测试的操作期间的示意图;并且
图11为图10的顶视图的示意图。
具体实施方式
定义
如本文所用,“纤维结构”意指包括一个或多个纤维元件和一个或多个颗粒例如一个或多个基质颗粒和/或附聚颗粒的结构。在一个示例中,根据本发明的纤维结构意指一起形成能够执行功能的结构诸如一体结构的纤维元件和颗粒例如基质颗粒和/或附聚颗粒的缔合。
本发明的纤维结构可为均匀的或可为分层的。如果分层,则纤维结构可包括至少两个和/或至少三个和/或至少四个和/或至少五个层,例如一个或多个纤维元件层,一个或多个颗粒(基质颗粒和/或附聚颗粒)层和/或一个或多个纤维元件/颗粒混合物层。
在一个示例中,纤维结构为表现出如根据本文所述的基重测试方法测量的小于5000g/m2的基重的多层片纤维结构。
在一个示例中,本发明的纤维结构为“一体纤维结构”。
如本文所用,“一体纤维结构”是包括一个或多个颗粒例如一个或多个基质颗粒和/或附聚颗粒以及相互缠结或以其它方式彼此缔合以形成纤维结构的多组两个或更多个和/或三个或更多个纤维元件的布置。本发明的一体纤维结构可为多层片纤维结构内的一个或多个层片。在一个示例中,本发明的一体纤维结构可包括三个或更多个不同的纤维元件。在另一个示例中,本发明的一体纤维结构可包括两个不同的纤维元件,例如共形成纤维结构,在不同的纤维元件上沉积不同的纤维元件以形成包括三个或更多个不同纤维元件的纤维结构。
如本文所用,“纤维元件”意指长度大大超过其平均直径,即长度与平均直径的比率为至少约10的细长微粒。纤维元件可为长丝或纤维。在一个示例中,纤维元件为单个纤维元件而不是包括多个纤维元件的纱。
本发明的纤维元件可经由合适的纺丝工艺操作,诸如熔喷、纺粘、静电纺丝和/或旋转纺丝,由长丝形成组合物(也称为纤维元件形成组合物)纺成。
本发明的纤维元件可为单组分和/或多组分。例如,纤维元件可包含双组分纤维和/或长丝。双组分纤维和/或长丝可呈任何形式,诸如并列型、芯-皮型、海岛型等。
如本文所用,“长丝”意指如上所述的细长颗粒,其表现出大于或等于5.08cm(2in.)和/或大于或等于7.62cm(3in.)和/或大于或等于10.16cm(4in.)和/或大于或等于15.24cm(6in.)的长度。
通常认为长丝实质上是连续的或基本上连续的。长丝相对地比纤维长。长丝的非限制性示例包括熔喷和/或纺粘长丝。可纺成长丝的聚合物的非限制性示例包括天然聚合物(诸如淀粉、淀粉衍生物、纤维素诸如人造丝和/或莱赛尔纤维和纤维素衍生物、半纤维素、半纤维素衍生物)和合成聚合物(包括但不限于热塑性聚合物长丝诸如聚酯、尼龙、聚烯烃(诸如聚丙烯长丝、聚乙烯长丝),以及能够生物降解的热塑性纤维诸如聚乳酸长丝、多羟基链烷酸酯长丝、聚酯酰胺长丝和聚己内脂长丝)。
如本文所用,“纤维”意指如上所述的细长颗粒,其表现出小于5.08cm(2in.)和/或小于3.81cm(1.5in.)和/或小于2.54cm(1in.)的长度。
通常认为纤维实质上是不连续的。纤维的非限制性示例包括短纤维,其通过将本发明的长丝或长丝丝束纺丝,然后将长丝或长丝丝束切割成小于5.08cm(2in.)的片段由此制备纤维来制备。
在一个示例中,一种或多种纤维可由本发明的长丝形成,诸如当长丝被切割成较短长度时(诸如小于5.08cm的长度)。因此,在一个示例中,本发明也包括由本发明的长丝制成的纤维,诸如包含一种或多种长丝形成材料和一种或多种添加剂诸如活性剂的纤维。因此,除非另外指明,否则本发明涉及的长丝和/或多根长丝也包括由此类长丝和/或多根长丝制成的纤维。相对于认为实质上是连续的长丝,通常认为纤维实质上是不连续的。
如本文所用,“长丝形成组合物”和/或“纤维元件形成组合物”意指适用于诸如通过熔喷和/或纺粘制备本发明的纤维元件的组合物。长丝形成组合物包含一根或多根长丝形成材料,该长丝形成材料表现出使其适用于纺成纤维元件的特性。在一个示例中,长丝形成材料包含聚合物。除了一根或多根长丝形成材料之外,长丝形成组合物还可包含一种或多种添加剂,例如一种或多种活性剂。此外,长丝形成组合物可包含一种或多种极性溶剂诸如水,在纺丝纤维元件,诸如由长丝形成组合物纺制长丝之前,长丝形成材料的一种或多种,例如全部,和/或活性剂的一种或多种,例如全部溶解和/或分散于其中。
在一个示例中,由本发明的长丝形成组合物制成的本发明的长丝是如下长丝:一种或多种添加剂例如一种或多种活性剂可存在于长丝中而不是长丝上,诸如包含一种或多种活性剂(其可以与纤维元件和/或颗粒中的活性剂相同或不同)的涂料组合物。存在于长丝形成组合物中的长丝形成材料的总含量和活性剂的总含量可为任何合适的量,只要由此制得本发明的纤维元件即可。
在一个示例中,一种或多种添加剂诸如活性剂可存在于纤维元件中,并且一种或多种附加的添加剂诸如活性剂可存在于纤维元件的表面上。在另一示例中,本发明的纤维元件可包含一种或多种添加剂诸如活性剂,该添加剂在最初制备时存在于纤维元件中,但是在暴露于纤维元件的预期使用条件之前和/或之时聚集于纤维元件的表面。
如本文所用,“长丝形成材料”意指表现出适用于制备纤维元件的特性的材料,诸如聚合物或能够制备聚合物的单体。在一个示例中,所述长丝形成材料包含一种或多种取代聚合物如阴离子、阳离子、两性离子、和/或非离子聚合物。在另一个示例中,聚合物可包含羟基聚合物,如聚乙烯醇(“PVOH”),部分水解的聚乙酸乙烯酯和/或多糖,诸如淀粉和/或淀粉衍生物,诸如乙氧基化淀粉和/或酸解淀粉、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基纤维素。在另一个示例中,聚合物可包含聚乙烯和/或对苯二甲酸。在另一示例中,所述长丝形成材料是极性溶剂可溶的材料。
如本文所用,“混合的”和/或“混合”意指其中颗粒例如基质颗粒和/或附聚颗粒与纤维元件例如长丝混合的状态或形式。长丝和颗粒的混合物可遍布整个复合结构或在复合结构的平面或区域内。在一个示例中,混合的长丝和颗粒可形成复合结构的至少一个表面。在一个示例中,颗粒可均匀分散于整个复合结构和/或复合结构的平面和/或区域中。在一个示例中,颗粒可均匀分布在整个复合结构中,这避免和/或防止复合结构内的颗粒下降和/或自由移动和/或迁移到复合结构内的其它区域,从而在复合结构内形成较高浓度的颗粒区和较低浓度的颗粒区或零浓度的颗粒区。在一个示例中,复合结构的μCT横截面可显示颗粒是否均匀分布于整个复合结构中。
如本文所用,“添加剂”意指存在于本发明纤维元件中的不是长丝形成材料的任何材料。在一个示例中,添加剂包含活性剂。在另一个示例中,添加剂包含加工助剂。在另一个示例中,添加剂包含填料。在一个示例中,添加剂包含存在于纤维元件中的任何材料,纤维元件中缺少所述材料将不导致纤维元件损失其纤维元件结构,换句话讲,缺少它不导致纤维元件损失其固体形式。在另一个示例中,添加剂例如活性剂包含非聚合物材料。
在一个示例中,添加剂可包含纤维元件用增塑剂。本发明的合适增塑剂的非限制性示例包括多元醇、共聚多元醇、多元羧酸、聚酯和聚二甲基硅氧烷共聚多元醇。可用的多元醇的示例包括但不限于,甘油、双甘油、丙二醇、乙二醇、丁二醇、戊二醇、环己烷二甲醇、己二醇、2,2,4-三甲基戊烷-1,3-二醇、聚乙二醇(200-600)、季戊四醇、糖醇如山梨醇、甘露醇、乳糖醇、以及其它一元和多元低分子量醇(例如C2-C8醇);单糖、二糖和低聚糖,如果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖,以及高果糖玉米糖浆固体、和糊精、以及抗坏血酸。
在一个示例中,增塑剂包括甘油和/或丙二醇和/或甘油衍生物诸如丙氧基化甘油。在另一个示例中,增塑剂选自:甘油、乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、缩水甘油、脲、山梨醇、木糖醇、麦芽糖醇、糖、乙烯双甲酰胺、氨基酸、以及它们的混合物。
在另一个示例中,添加剂可包含流变改性剂,如剪切改性剂和/或拉伸改性剂。流变改性剂的非限制性示例包括但不限于可用于本发明的纤维元件中的聚丙烯酰胺、聚氨酯和聚丙烯酸酯。流变改性剂的非限制性示例可从The Dow Chemical Company(Midland,MI)商购获得。
在另一个示例中,添加剂可包含一种或多种掺入本发明的纤维元件中的着色剂和/或染料,以在纤维元件暴露于预期使用条件时和/或活性剂从纤维元件释放时和/或纤维元件的形态变化时提供视觉信号。
在另一个示例中,添加剂可包含一种或多种剥离剂和/或润滑剂。合适的剥离剂和/或润滑剂的非限制性示例包括脂肪酸、脂肪酸盐、脂肪醇、脂肪酸酯、磺化脂肪酸酯、乙酸脂肪胺、脂肪酸酰胺、硅氧烷、氨基硅氧烷、含氟聚合物、以及它们的混合物。在一个示例中,可将剥离剂和/或润滑剂施用于纤维元件,换句话讲,在形成纤维元件之后。在一个示例中,在将纤维元件收集在收集装置上以形成纤维结构之前,可将一种或多种剥离剂/润滑剂施用于纤维元件。在另一个示例中,在接触一种或多种纤维结构之前,诸如在纤维结构的叠堆中,可将一种或多种剥离剂/润滑剂施加到由本发明的纤维元件形成的纤维结构。在另一个示例中,在纤维元件和/或纤维结构接触表面诸如用于加工系统的设备的表面之前,可将一种或多种剥离剂/润滑剂施加到本发明的纤维元件和/或包含纤维元件的纤维结构,从而即使在不经意间,也有利于纤维元件和/或纤维结构的去除和/或避免纤维元件的层和/或本发明纤维结构的层片彼此粘着。在一个示例中,剥离剂/润滑剂包含微粒。
在甚至另一个示例中,添加剂可包含一种或多种抗粘连剂和/或防粘剂。合适的抗粘连剂和/或防粘剂的非限制性示例包括淀粉、淀粉衍生物、交联聚乙烯吡咯烷酮、交联纤维素、微晶纤维素、二氧化硅、金属氧化物、碳酸钙、滑石、云母、以及它们的混合物。
如本文所用,“预期使用条件”意指本发明的纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构用于其设计目的中的一个或多个时,所述纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构所暴露于的温度条件、物理条件、化学条件和/或机械条件。例如,如果出于衣物洗涤护理目的将纤维元件和/或颗粒和/或包含纤维元件的纤维结构设计成用于洗衣机,则预期使用条件将包括在衣物洗涤运行期间存在于洗衣机中的那些温度条件、化学条件、物理条件和/或机械条件,包括任何洗涤水。在另一个示例中,如果出于毛发护理目的而将纤维元件和/或颗粒和/或包含纤维元件的纤维结构设计成洗发剂被人类使用,则预期使用条件将包括在用洗发剂洗涤人类毛发期间存在的那些温度条件、化学条件、物理条件和/或机械条件。同样地,如果将纤维元件和/或颗粒和/或包含纤维元件的纤维结构设计成用于通过手洗或通过洗碗机的餐具洗涤操作,则预期使用条件将包括在餐具洗涤操作期间,存在于洗碗水和/或洗碗机中的那些温度条件、化学条件、物理条件和/或机械条件。
如本文所用,“活性剂”意指诸如当纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构暴露于纤维元件和/或颗粒和/或包含纤维元件的纤维结构的预期使用条件时,在纤维元件和/或颗粒和/或包含本发明的纤维元件的纤维结构外部的环境中产生预期效果的添加剂。在一个示例中,活性剂包含添加剂,其处理表面诸如硬质表面(即,厨房的工作台面、浴缸、盥洗室、抽水马桶、水槽、地面、墙面、牙齿、车辆、窗、镜子、餐具)和/或软质表面(即,织物、毛发、皮肤、地毯、作物、植物)。在另一个示例中,活性剂包含添加剂,其产生化学反应(即,起泡、冒泡、着色、加温、冷却、起泡、消毒和/或澄清和/或氯化,诸如在澄清水和/或消毒水和/或氯化水中产生化学反应)。在另一个示例中,活性剂包含添加剂,其处理环境(即,脱臭、纯化、给空气加香)。在一个示例中,活性剂如在包含活性剂的纤维元件和/或颗粒的形成期间原位形成,例如纤维元件和/或颗粒可包含水溶性聚合物(例如淀粉)和表面活性剂(例如阴离子表面活性剂),其可产生起到用于处理织物表面的活性剂作用的聚合物复合物或聚集体。
如本文所用,“处理”相对于处理表面意指活性剂提供对表面或环境的有益效果。处理包括调节和/或立即改善表面或环境的外观、清洁度、气味、纯度和/或触感。在一个示例中涉及处理角质组织(例如皮肤和/或毛发)表面的处理意指调节和/或立即改善角质组织的美容外观和/或触感。例如,“调节皮肤、毛发或指/趾甲(角质组织)状况”包括:增厚皮肤、毛发或指/趾甲(例如,构造皮肤的表皮和/或真皮和/或皮下[例如,皮下脂肪或肌肉]层,和可适用的指/趾甲和发干的角质层)以减少皮肤、毛发或指/趾甲的萎缩;增加真皮-表皮边界(也称为网缘)的卷曲;防止皮肤或毛发弹性的损失(功能性皮肤弹性蛋白的损失、破坏和/或失活)诸如弹性组织变性、松垂、皮肤损失或毛发变形的反冲;黑色素或非黑色素在皮肤、毛发或指甲着色方面的变化,如黑眼圈、疹斑(例如,由例如红斑痤疮引起的不均匀红色)(下文中称为红斑)、灰黄(灰白色)、由毛细管扩张或蛛形血管引起的变色、以及毛发泛灰。
在另一个示例中,处理意指从织物制品诸如衣服、毛巾、亚麻布,和/或硬质表面诸如工作台面和/或包括罐和盘子的餐具上去除污渍和/或气味。
如本文所用,“织物护理活性剂”意指当施用于织物时对织物提供有益效果和/或改善的活性剂。对织物的有益效果和/或改善的非限制性示例包括清洁(例如通过表面活性剂清洁)、去污效果、减少污渍、去皱、恢复颜色、静电控制、抗皱、耐久压熨、减少磨损、耐磨损、起球去除、抗起球、去垢、除垢、防垢(包括去垢)、形状保持、减少缩水、柔软性、芳香、抗菌、抗病毒、抗臭、和去除气味。
如本文所用,“餐具洗涤活性剂”意指当施加于餐具、玻璃器具、罐、盘子、器皿、和/或烹饪板时提供对餐具、玻璃器具、塑料制品、罐、盘子、和/或烹饪板的有益效果和/或改善的活性剂。对餐具、玻璃器具、塑料制品、罐、盘子、器皿、和/或烹饪板的有益效果和/或改善的非限制性示例包括食品和/或去垢、清洁(例如通过表面活性剂清洁)、去污效果、减少污渍、去除油脂、去除水垢和/或防水垢、玻璃和金属护理、消毒、增亮和抛光。
如本文所用,“硬质表面活性剂”意指当施用于地板、工作台面、水槽、窗户、镜子、淋浴器、浴缸、和/或厕所时,向地板、工作台面、水槽、窗户、镜子、淋浴器、浴缸、和/或厕所提供有益效果和/或改进的活性剂。对地板、工作台面、水槽、窗户、镜子、淋浴器、浴缸、和/或厕所的有益效果和/或改善的非限制性示例包括除去食品和/或污垢、清洁(例如,通过表面活性剂清洁)、去污效果、减少污渍、去除油脂、去除水渍和/或防水渍、去除水垢、消毒、增亮、抛光和清新。
如本文所用,“重量比”意指两种材料之间基于其干重的比率。例如,纤维元件中长丝形成材料与活性剂的重量比为基于纤维元件的干重计的长丝形成材料重量(g或%)与基于纤维元件干重计的添加剂如一种或多种活性剂的重量(g或%-与长丝形成材料重量的单位相同)的比率。在另一个示例中,纤维结构中颗粒与纤维元件的重量比为基于纤维结构干重计的颗粒重量(g或%)与基于纤维结构干重计的纤维元件重量(g或%-与颗粒重量的单位相同)的比率。
如本文所用,“水溶性材料”意指可混溶在水中的材料。换句话讲,它是在环境条件下能够与水形成稳定(在形成均匀溶液超过5分钟后不发生分离)均匀溶液的材料。
本文所用的“环境条件”意指23℃±1.0℃和50%±2%的相对湿度。
如本文所用,“重均分子量”意指使用凝胶渗透色谱法,根据存在于Colloids andSurfaces A.Physico Chemical&Engineering Aspects,第162卷,2000年,第107-121页的规程测定的重均分子量。
如本文所用,“长度”意指相对于纤维元件,沿纤维元件的最长轴从一个末端到另一个末端的长度。如果纤维元件在其中具有结、卷曲或弯曲,则所述长度为沿纤维元件从一个末端到另一个末端的整个路径的长度。
如本文所用,相对于纤维元件,“直径”根据本文所述的直径测试方法进行测量。在一个示例中,本发明的纤维元件表现出小于100μm、和/或小于75μm、和/或小于50μm、和/或小于25μm、和/或小于20μm、和/或小于15μm、和/或小于10μm、和/或小于6μm、和/或大于1μm、和/或大于3μm的直径。
如本文所用,“触发条件”在一个示例中意指任何事情,作为行为或事件,用于刺激和引发或促进本发明的纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构的变化,诸如纤维元件和/或纤维结构的物理结构的损失或改变和/或添加剂诸如活性剂从其中的释放。在另一个示例中,当将本发明的纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构添加到水中时,触发条件可存在于环境诸如水中。换句话讲,除了将本发明的纤维元件和/或纤维结构添加到水中的事实之外,在水中不存在任何变化。
如本文所用,相对于纤维元件和/或颗粒的形态变化,“形态变化”意指纤维元件经历其物理结构的变化。本发明的纤维元件和/或颗粒的形态变化的非限制性示例包括溶解、熔融、溶胀、皱缩、破裂成片、爆裂、变长、变短、以及它们的组合。当将本发明的纤维元件和/或颗粒暴露于预期使用条件时,其可完全或基本上损失其纤维元件或颗粒物理结构或可使其形态变化或其可保持或基本上保持其纤维元件或颗粒物理结构。
“按基于干燥纤维元件的重量计”和/或“按基于干燥颗粒的重量计”和/或“按基于干燥纤维结构的重量计”意指在23℃±1.0℃和50%±10%的相对湿度下在调理室中分别将纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构调理2小时后立即测量的纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构的重量。在一个示例中,基于干燥纤维元件和/或干燥颗粒和/或干燥纤维结构的重量计意指如根据本文所述的含水量测试方法测量,基于纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构水分的干重计,纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构包含小于20%和/或小于15%和/或小于10%和/或小于7%和/或小于5%和/或小于3%和/或至0%和/或至大于0%的水分,诸如水,例如游离水。
如本文所用,例如相对于存在于纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构中的一种或多种活性剂的总含量,“总含量”意指所有主体材料例如活性剂的重量或重量百分比的总和。换句话讲,纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构可包含基于干燥纤维元件和/或干燥颗粒和/或干燥纤维结构的重量计25%的阴离子表面活性剂、基于干燥纤维元件和/或干燥颗粒和/或干燥纤维结构的重量计15%的非离子表面活性剂、基于干燥纤维元件和/或干燥颗粒和/或干燥纤维结构的重量计10%的螯合剂、以及基于干燥纤维元件和/或干燥颗粒和/或干燥纤维结构的重量计5%的香料,使得存在于纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构中的活性剂的总水平大于50%;即基于干燥纤维元件和/或干燥颗粒和/或干燥纤维结构的重量计为55%。
如本文所用,“纤维结构产品”意指包括多个纤维元件和多个颗粒的固体形式,例如矩形固体,有时称为片材,在这种情况下为本发明的一种或多种纤维结构。纤维结构产品包含存在于纤维结构和/或纤维结构产品的纤维元件和/或颗粒中的一种或多种活性剂,例如泡腾剂、织物护理活性剂、餐具洗涤活性剂、硬质表面活性剂以及它们的混合物。在一个示例中,本发明的纤维结构产品包含一种或多种表面活性剂、一种或多种酶(诸如以酶粒的形式)、一种或多种香料和/或一种或多种抑泡剂。在另一个示例中,本发明的纤维结构产品包含助洗剂和/或螯合剂。在另一个示例中,本发明的纤维结构产品包含漂白剂(诸如封装的漂白剂)。在一个示例中,纤维结构产品为抽水马桶清洁产品。
如本文所用,相对于材料如整个纤维元件和/或纤维元件中的长丝形成材料和/或纤维元件中的活性剂,“与……不同”或“不同”意指一种材料诸如纤维元件和/或长丝形成材料和/或活性剂在化学上、物理上和/或结构上与另一种材料诸如纤维元件和/或长丝形成材料和/或活性剂不同。例如,长丝形式的长丝形成材料具有与纤维形式的相同长丝形成材料不同。同样地,淀粉聚合物与纤维素聚合物不同。然而,就本发明的目的而言,不同分子量的相同材料诸如不同分子量的淀粉不是彼此不同的材料。
如本文所用,“聚合物的随机混合物”意指将两种或更多种不同长丝形成材料随机混合以形成纤维元件。因此,就本发明的目的而言,有序组合以形成纤维元件诸如核壳双组分纤维元件的两种或更多种不同长丝形成材料不是不同长丝形成材料的随机混合物。
如本文所用,关于纤维元件和/或颗粒,“缔合(Associate)”、“缔合的(Associated)”、“缔合型(Association)”和/或“缔合(Associating)”意指纤维元件和/或颗粒直接接触或间接接触进行组合使得形成纤维结构。在一个示例中,缔合的纤维元件和/或颗粒可例如通过粘合剂和/或热粘结而粘结在一起。在另一个示例中,纤维元件和/或颗粒可通过沉积到相同的纤维结构制备带和/或图案化带上而彼此缔合。
如本文所用,“孔”意指与周围的纤维结构不同的纤维结构中的开口或空隙或凹痕。在一个示例中,孔可包括其中存在纤维结构的局部破坏的任何特征部。在一个示例中,孔可包括纤维结构的基重、厚薄或厚度的局部凹痕或局部破坏。在另一个示例中,孔可为纤维结构中的开口,其中开口基本上或完全穿过纤维结构的两个大致平坦的表面,穿过纤维结构的一个大致平坦的表面,或甚至不穿过纤维结构的两个平坦表面。在另一个示例中,孔可为纤维结构中的开口,其中存在完整开口、部分开口,或甚至没有明显的开口。在另一个示例中,孔可包括为纤维结构中的压花的特征部。在甚至另一个示例中,孔是纤维结构和/或多层片纤维结构的内部特征部,其中例如孔特征部可存在于多层片纤维结构的内部层片上。在甚至又一个示例中,孔包括纤维结构中的开口或空隙或凹痕,其中该开口或空隙或凹痕为非随机的和/或设计和/或制造的开口、空隙或凹痕,而不是存在于纤维结构的纤维元件之间和/或之中的因收集装置上的纤维元件的收集和相互缠结而得到的随机孔。
如本文所用,“纵向”或“MD”意指平行于通过纤维结构制备机器和/或纤维结构产品制造设备的纤维结构流的方向。
如本文所用,“横向”或“CD”意指在纤维结构和/或包含纤维结构的纤维结构产品的相同平面内垂直于纵向的方向。
如本文所用,“层片”或“多个层片”意指任选地以与其它层片基本上连续的面对面的关系设置从而形成多层纤维结构的单个纤维结构。也设想单个纤维结构可通过例如折叠在自身上,有效地形成两层或多层。
如本文所用,冠词“一个”和“一种”当用于本文时,例如“一种阴离子表面活性剂”或“一种纤维”被理解为是指一种或多种受权利要求书保护的或所述的材料。
除非另外指明,否则所有百分比和比率均按重量计算。除非另外指明,否则所有百分比和比率均基于总组合物计算。
除非另有说明,否则所有组分或组合物水平均涉及那个组分或组合物的活性物质水平,并且不包括可能存在于可商购获得来源中的杂质,例如残余溶剂或副产物。
基质颗粒
如图1所示,本发明的基质颗粒10的示例包含一种或多种包含多个孔13的多孔结构形式的基质材料12,以及存在于孔中的至少一个孔内的一种或多种疏水性活性剂14。如图1所示,基质颗粒10的该示例为中空基质颗粒。在另一个示例中,基质颗粒可为非中空的,例如包含多个孔的连续多孔结构(由一种或多种基质材料形成),其中至少一种疏水性活性剂存在于孔中的至少一个孔中。
在一个示例中,本发明的基质颗粒是水溶性的。在一个示例中,本发明的基质颗粒是水不溶性的。在一个示例中,多个基质颗粒可包括水溶性基质颗粒和水不溶性基质颗粒。
在一个示例中,一种或多种基质材料基于其与一种或多种疏水性活性剂、尤其是包含一种或多种疏水性活性剂的乳液的相容性被选择用于基质颗粒,该一种或多种基质材料在制备基质颗粒的过程期间被添加到该一种或多种疏水性活性剂中。
在一个示例中,当基质颗粒为例如包含一种或多种疏水性活性剂例如香料和/或硅氧烷的水溶性基质颗粒时,该一种或多种疏水性活性剂在基质颗粒接触极性溶剂例如水时并且/或者在一部分或整个基质颗粒和/或一种或多种例如所有的基质材料溶解时从基质颗粒中释放。
在一个示例中,当基质颗粒为例如包含一种或多种疏水性活性剂例如香料和/或硅氧烷的水不溶性基质颗粒时,该一种或多种疏水性活性剂在基质颗粒接触极性溶剂时从基质颗粒中释放,该接触使基质颗粒溶胀并且有利于扩散,例如增加该一种或多种疏水性活性剂从水不溶性基质颗粒的扩散。一种或多种疏水性活性剂的扩散可能不完全或不快速。这种从基质颗粒扩散的能力通过基质颗粒的一种或多种基质材料不与交联剂交联的事实来辅助,尤其是在包含硅氧烷的疏水性活性剂的情况下。
无论基质颗粒是水溶性的还是水不溶性的,一种或多种疏水性活性剂的渗漏(在这种情况下为扩散)均受到疏水性活性剂的粘度的影响。例如,硅氧烷疏水性有益剂表现出比香料疏水性活性剂更高的粘度,因此硅氧烷比香料更不快速和/或更不完全地从基质颗粒中渗漏/扩散,尤其是当基质颗粒处于干燥状态时。鉴于这一事实,在一个示例中,包含一种或多种硅氧烷作为疏水性活性剂例如不含或基本上不含香料的基质颗粒包含非交联基质材料。并且在另一个示例中,包含一种或多种香料作为疏水性活性剂例如不含或基本上不含硅氧烷的基质颗粒包含交联基质材料。
即使存在基质颗粒的一些破裂,基质颗粒的设计也可产生更稳固的颗粒。在基质颗粒破裂的情况下,仅基质颗粒的该破裂部分释放其疏水性活性剂诸如香料,破裂的基质颗粒的剩余部分保持其疏水性活性剂,直至暴露于触发释放和/或再次破裂的条件。基质颗粒破裂但使基质颗粒的部分保持其疏水性活性剂的这种能力优于包封颗粒,诸如芯/壳包封物,其中芯/壳包封物的破裂导致芯/壳包封物内的有益剂的总体损失。
在一个示例中,根据本文所述的香料基质颗粒中的游离香料的分析,基质颗粒例如包含淀粉基质材料和香料疏水性活性剂的基质颗粒可表现出小于或等于20%、或者小于或等于18%、或者小于或等于16%、或者小于或等于15%、或者小于或等于13%、或者小于或等于10%、或者小于或等于8%、或者小于或等于6%、或者小于或等于5%、或者小于或等于4%、或者小于或等于3%、或者小于或等于2%和/或或者小于或等于1%的渗漏。
在一个示例中,基质颗粒可包含按基质颗粒的总重量(不超过100%)计约10重量%至70重量%的一种或多种疏水性活性剂、约21重量%至72重量%的一种或多种基质材料、约3重量%至12重量%的交联剂以及约1重量%至6重量%的催化剂。
当存在时,交联剂可以(在催化剂的存在下)能够有效交联基质材料(例如多糖,诸如淀粉)至能够有效提供具有期望耐久性的基质颗粒的程度的量存在。该量可为例如按基质颗粒的总重量计至少约1重量%、和/或至少约2重量%、和/或至少约3重量%、和/或至少约3.80重量%、和/或至少约5重量%、和/或至约15重量%、和/或至约12重量%、和/或至约10重量%、和/或至约8重量%。
合适的交联剂的非限制性示例可选自二甲基二羟基脲、二羟甲基二羟基亚乙基脲、二羟甲基脲、二羟基亚乙基脲、二羟甲基亚乙基脲、二甲基二羟基亚乙基脲、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、琥珀酸、戊二酸、柠康酸、衣康酸、酒石酸单琥珀酸、马来酸、聚(丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸)、聚(马来酸)、聚(甲基乙烯基醚-共-马来酸酯)共聚物、丙烯酸的共聚物和马来酸的共聚物,以及它们的混合物。
除了交联剂之外,基质材料还可包含催化剂,该催化剂的量能够有效催化基质材料(例如多糖,诸如淀粉)的交联至能够有效提供具有期望耐久性的基质颗粒的程度。该量可为例如按基质颗粒的总重量计至少约0.1重量%、和/或至少约0.5重量%、和/或至少约1重量%、和/或至少约2重量%、和/或至约7重量%、和/或至约6重量%、和/或至约5重量%、和/或至约2.5重量%。
当存在时,催化剂可为还原剂和/或电子供体,并且可选自氯化铵、硫酸铵、氯化铝、氯化镁、硝酸镁、次磷酸钠以及它们的混合物。
基质颗粒中可包含助流剂,例如二氧化硅助流剂。二氧化硅助流剂可包括沉淀二氧化硅、热解法二氧化硅、疏水性二氧化硅以及它们的混合物。然而,添加助流剂例如二氧化硅助流剂可防止和/或抑制基质颗粒的附聚。因此,在一个示例中,本发明的基质颗粒可不含和/或基本上不含助流剂,例如二氧化硅助流剂。在另一个示例中,基质颗粒可包含按基质颗粒的总重量计小于1重量%、和/或小于0.5重量%、和/或小于0.1重量%、和/或小于0.05重量%的助流剂,例如二氧化硅助流剂。
在一个示例中,基质颗粒包含一种或多种基质材料,该基质材料为包含多个孔的多孔结构的形式,其中一种或多种疏水性活性剂存在于孔中的至少一个孔中和/或分散在整个一种或多种基质材料中,并且任选地,其中在基质颗粒接触水时并且/或者在一部分或整个基质颗粒和/或一种或多种例如所有的基质材料溶解时,该一种或多种疏水性活性剂中的至少一种疏水性活性剂从基质颗粒中释放。
在一个示例中,本发明的基质颗粒包含一种或多种基质材料例如非交联聚乙烯醇,以及一种或多种疏水性活性剂例如硅氧烷,诸如氨基硅氧烷,例如末端氨基硅氧烷。在一个示例中,此类基质颗粒可与相同或不同(例如相同)的其它基质颗粒附聚,以形成包含多个基质颗粒的附聚颗粒。
在一个示例中,本发明的基质颗粒包含一种或多种基质材料例如非交联聚乙烯醇,以及一种或多种疏水性活性剂例如香料。在一个示例中,此类基质颗粒可与相同或不同(例如相同)的其它基质颗粒附聚,以形成包含多个基质颗粒的附聚颗粒。
在一个示例中,该一种或多种基质材料中的至少一种基质材料为水溶性基质材料。在一个示例中,该一种或多种基质材料中的至少一种基质材料选自:聚乙烯醇、多糖、树胶、明胶、糊精、聚乙二醇、阿拉伯树胶、松胶、果胶、黄蓍胶、刺槐豆胶、瓜尔胶、海藻酸盐、角叉菜胶、纤维素胶、刺梧桐树胶以及它们的混合物。
在一个示例中,基质颗粒表现出如根据本文所述的中值粒度测试方法测量的小于500μm、和/或小于400μm、和/或小于300μm、和/或小于200μm、和/或小于100μm、和/或至约20μm、和/或至约30μm、和/或约20μm至约500μm、和/或约20μm至约400μm、和/或约20μm至约300μm、和/或约20μm至约200μm、和/或约20μm至约100μm、和/或约20μm至约90μm、和/或约30μm至约80μm的中值粒度。
a.基质材料
本发明的基质颗粒可包含按基质颗粒的总重量计约10重量%至约90重量%、和/或约30重量%至约85重量%、和/或约40重量%至约85重量%、和/或约45重量%至约80重量%、和/或约50重量%至约75重量%的一种或多种基质材料。
合适的基质材料的非限制性示例包括选自下列的基质材料:水溶性聚合物、聚乙烯醇、多糖、交联剂、催化剂、聚乙二醇(PEG)、淀粉、树胶、明胶、糊精、以及水解树胶和水解明胶、聚丙烯酸及其共聚物,聚乙烯吡咯烷酮及其共聚物、聚丙烯酰胺及其共聚物、聚乙烯甲基醚、聚乙烯亚胺、聚甲基丙烯酸、N-异丙基丙烯酰胺、n-正二甲基丙烯酰胺、其它水溶性丙烯酸类聚合物、聚乙烯噁唑烷酮、聚己内酰胺、聚苯乙烯磺酸盐、聚乙烯甲酰胺、聚乙烯胺以及它们的混合物。合适的淀粉的非限制性示例包括阿拉伯树胶、松胶、果胶、黄蓍胶、刺槐豆胶、瓜尔胶、海藻酸盐如海藻酸钠和丙二醇海藻酸盐、角叉菜胶、纤维素胶如羧甲基纤维素以及刺梧桐树胶。一些合适的基质材料具有熔点并因此可熔融,但对于本发明而言,在一个示例中,合适的基质材料可溶于极性溶剂例如水中,这导致基质材料在干燥过程例如喷雾干燥过程中去除极性溶剂例如水时形成包含多个孔的多孔结构。由基质材料形成的此类多孔结构不在冷却熔融的基质材料时形成。换句话讲,熔融的基质材料的冷却形成无孔结构。
在一个示例中,该一种或多种基质材料中的至少一种基质材料选自:聚乙烯醇、多糖、树胶、明胶、糊精、聚乙二醇、阿拉伯树胶、松胶、果胶、黄蓍胶、刺槐豆胶、瓜尔胶、海藻酸盐、角叉菜胶、纤维素胶、刺梧桐树胶、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺以及它们的混合物。
在一个示例中,该一种或多种基质材料中的至少一种基质材料包含聚乙烯醇,例如水溶性聚乙烯醇。
在一个示例中,该一种或多种基质材料中的至少一种基质材料包含多糖,例如淀粉。
在一个示例中,该一种或多种基质材料中的至少一种基质材料包含呈其溶解形式的聚乙二醇,例如聚乙二醇的水溶液。处于其熔融和随后冷却形式的聚乙二醇不在本发明的范围内。
在另一个示例中,基质材料可包括糊精,例如衍生自包含受控量羧基基团的氧化淀粉的羧化糊精。这些羧化糊精可由氧化谷物淀粉诸如玉米、小麦、蜡质玉米和蜡质高粱淀粉制备。也可使用衍生自氧化根淀粉诸如木薯淀粉和马铃薯淀粉的羧化糊精。所有这些羧化糊精可与挥发性油如香料相容。
基质材料可包含聚乙二醇(PEG)。PEG的分子量可为约4000g/mol至约10,000g/mol、和/或约6000g/mol至约9,000g/mol、和/或约7000g/mol至约8000g/mol。在一个示例中,PEG的分子量可为约4000g/mol至约8000g/mol。PEG在室温(约23℃)下可为固体,其中熔点为约60℃。在一个示例中,基质颗粒可包含PEG 8000。
基质材料可包含多糖,该多糖可以能够有效为基质颗粒提供期望的结构特性和释放特性的量存在,例如按基质颗粒的总重量计以至少约5重量%、和/或至少约10重量%、和/或至少约21重量%、和/或至少约25重量%至约80重量%、和/或至约72重量%、和/或至约60重量%、和/或至约50重量%的含量存在。多糖可选自辛烯基琥珀酸酐改性淀粉(包括改性玉米淀粉)、阿拉伯树胶、黄原胶、结冷胶、果胶、魔芋胶和羧烷基纤维素以及它们的混合物。
b.疏水性活性剂
本发明的基质颗粒可包含按基质颗粒的总重量计约10重量%至约90重量%、和/或约15重量%至约70重量%、和/或约20重量%至约50重量%、和/或约30重量%至约45重量%的一种或多种疏水性活性剂。
疏水性活性剂可为非极性材料。疏水性活性剂可选自:香料、精油、油、维生素油、植物油、硅氧烷、牛油树脂、可可油、凡士林、茶树油、中链(C6-C12)甘油三酯以及它们的混合物。在一个示例中,疏水性活性剂可为香料。在另一个示例中,疏水性活性剂可包含香料与硅氧烷的组合,诸如末端氨基硅氧烷和/或聚二甲基硅氧烷和/或低聚植物油。在另一个示例中,疏水性活性剂可包含两种或更多种和/或三种或更多种不同的香料。
在一个示例中,该一种或多种疏水性活性剂中的至少一种疏水性活性剂选自:香料、精油、油、维生素油、植物油、硅氧烷、牛油树脂、可可油、凡士林、葡萄籽油、向日葵油、橄榄油、摩洛哥坚果油、维生素E以及它们的混合物。
在一个示例中,疏水性活性剂可包括水不溶性疏水性活性剂颗粒,诸如二氧化硅、二氧化钛和/或六偏磷酸钠(通常称为Glass
Figure BDA0002935252620000211
)以及它们的混合物。
当疏水性活性剂包含香料时,该香料可包括包含香料材料的香料组合物,该香料材料具有约2至约12和/或约2.5至约8和/或约2.5至约6的LogP(辛醇-水分配系数的对数)。在一个示例中,香料可表现出低于约280℃、和/或约50℃至低于约280℃、和/或约50℃至低于约265℃、和/或约80℃至低于约250℃的沸点。在一个示例中,香料可表现出小于100份每百万份(ppb)、和/或约0.00001ppb至小于约100ppb、和/或约0.00001ppb至小于约50ppb、和/或约0.00001ppb至小于约20ppb的ODT(气味检测阈值)。
可用作香料和/或香料成分(包括但不限于醛、酮、酯以及它们的混合物)的多种天然和合成化学成分可用作疏水性活性剂,例如用作本发明的基质颗粒中的香料。可用作一种或多种疏水性活性剂的精油的非限制性示例包括由橙油、柠檬油、百里香、柠檬香草、柑橘、茴芹、丁香、洋茴香、玫瑰提取物、薰衣草、香茅、桉树、胡椒薄荷、樟脑、檀木、肉桂叶、雪松、松树油、麝香、绿叶刺蕊草、香脂香精以及它们的混合物获得的那些。表现出抗微生物特性的精油也可用作一种或多种疏水性活性剂。
可使用的其它疏水性活性剂包括维生素油。维生素油的非限制性示例包括脂溶性维生素活性物质、维生素原和纯的或基本上纯的维生素(天然的和合成的)、或它们的化学衍生物、包含此类物质的粗提取物、维生素A、维生素D、和维生素E活性物质以及维生素K、胡萝卜素等,或此类维生素物质的混合物。
可使用的植物油的非限制性示例具有疏水性活性剂,包括但不限于不饱和形式和氢化形式的来源于棕榈、玉米、芥花、向日葵、红花、油菜籽、蓖麻、橄榄、大豆、椰子等的油,以及它们的混合物。
在一个示例中,稀释剂可与疏水性活性剂混合。适于与疏水性活性剂混合的稀释剂可混溶于疏水性活性剂中,例如香料油或其它油或硅氧烷中,并且可用于降低疏水性活性剂例如芳香剂油的挥发性。稀释剂的非限制性示例可包括肉豆蔻酸异丙酯、龙涎酮(isoE super)、柠檬酸三乙酯、植物油、氢化油以及它们的混合物。
在一个示例中,疏水性活性剂表现出至少0.02μm至约200μm、和/或至少0.1μm至约100μm、和/或约0.25μm至约100μm、和/或约0.5μm至约75μm、和/或约1μm至约50μm、和/或约1μm至约30μm、和/或约2μm至约15μm、和/或约5μm至约10μm的粒度和/或小滴尺寸。在一个示例中,疏水性活性剂的小滴尺寸大于5μm、和/或大于10μm、和/或大于15μm、和/或大于20μm、和/或大于25μm、和/或小于100μm、和/或小于75μm、和/或小于50μm、和/或小于40μm。疏水性活性剂的小滴尺寸可通过本领域已知的任何合适的方法测量。例如,疏水性活性剂的小滴尺寸可在制备基质颗粒之前例如当疏水性活性剂以小滴形式存在于乳液中时测量,并且/或者疏水性活性剂的小滴尺寸可通过将基质颗粒的基质材料溶解于水中从而在水中留下疏水性活性剂小滴来测量。
用于制备基质颗粒的方法
在一个示例中,如图2所示,本发明的基质颗粒10可由方法16制备,该方法包括以下步骤:
a.在搅拌下,例如通过塔顶搅拌器18将一种或多种基质材料12溶解于极性溶剂(例如水,诸如蒸馏水)中,并且将水中的一种或多种基质材料12加热例如至约90℃,以有助于促进一种或多种基质材料12溶解以形成溶液20(基质材料的水溶液)例如预混物1;
b.提供乳液,例如水乳液,该乳液包含一种或多种疏水性活性剂14(例如可商购获得的乳液诸如Silsoft 253,这是可从Momentive商购获得的预制备末端氨基硅氧烷乳液,其包含氨基封端的聚二甲基硅氧烷、乳化剂(C11-15链烷醇聚醚7、月桂醇聚醚9、甘油和十三烷醇聚醚12)和水,其中硅氧烷含量为20%),或者通过在使用或不使用乳化剂的情况下,在水例如蒸馏水中添加一种或多种疏水性活性剂14以形成乳液22,从而制备乳液22,例如预混物2;
c.将来自步骤a的溶液与来自步骤b的乳液混合以形成喷雾干燥混合物24,该喷雾干燥混合物包含来自步骤a的溶液和来自步骤b的包含疏水性活性剂14的乳液;以及
d.对喷雾干燥混合物24进行喷雾干燥以形成包含一种或多种基质材料12和一种或多种疏水性活性剂14的基质颗粒10。
在另一个示例中,本发明的基质颗粒10可由包括以下步骤的方法制备:
a.在水的存在下将一种或多种疏水性活性剂与一种或多种基质材料混合以提供乳液,例如水乳液;
b.搅拌该乳液以提供改性乳液,该改性乳液包含疏水性活性剂小滴,例如体积平均直径小于200μm、和/或小于100μm、和/或小于75μm、和/或小于50μm、和/或小于40μm、和/或大于0.02μm、和/或大于0.25μm、和/或大于5μm的疏水性活性剂小滴;以及
c.由改性乳液制备基质颗粒,该基质颗粒包含该一种或多种基质材料和分散在整个基质材料中的一种或多种疏水性活性剂。
制备基质颗粒的步骤可包括以下任选步骤中的一个或多个步骤:
d.任选地向改性乳液中添加交联剂和/或催化剂以提供可喷雾乳液;
e.任选地对可喷雾乳液进行喷雾干燥以提供改性粉末,该改性粉末在干燥时形成基质颗粒;以及
f.任选地加热改性粉末以形成基质颗粒。
任选地,可将干燥剂添加到改性粉末中以吸收在加热期间可从基质颗粒中释放的任何水分,使得水分不用于使基质颗粒塑化并形成大聚集体(大于2000μm)。合适的干燥剂包括但不限于硫酸钙、硫酸钠、硅酸钙、亲水性硅铝酸盐、硫酸镁、硅胶、交联聚丙烯酸酯等。可能期望使干燥剂粒度为被加热的改性粉末的中值粒度的至少5倍,使得在改性粉末加热过程之后,干燥剂可经由筛分去除。当存在时,干燥剂的量可为例如按基质颗粒的总重量计至少约0.05重量%、和/或至少约0.10重量%、和/或至少约0.5重量%、和/或至少约1重量%、和/或至约10重量%、和/或至约7重量%、和/或至约5重量%、和/或至约2.5重量%。
在图2所示的本发明的另一个示例中,不同的是预混物2在该示例中被纯疏水性活性剂颗粒例如水不溶性疏水性活性剂颗粒诸如二氧化硅替代,其中基质颗粒10由方法16制得,该方法包括以下步骤:
a.在搅拌下,例如通过塔顶搅拌器18将一种或多种基质材料12溶解于极性溶剂(例如水,诸如蒸馏水)中,并且将水中的一种或多种基质材料12加热至例如约90℃,以有助于促进一种或多种基质材料12溶解以形成溶液20例如预混物1;
b.添加一种或多种疏水性活性剂,例如一种或多种疏水性活性剂颗粒14,诸如二氧化硅;
c.将来自步骤a的溶液与来自步骤b的疏水性活性剂混合以形成喷雾干燥混合物24,该喷雾干燥混合物包含来自步骤a的溶液和来自步骤b的疏水性活性剂14;以及
d.对喷雾干燥混合物24进行喷雾干燥以形成包含一种或多种基质材料12和一种或多种疏水性活性剂14例如一种或多种疏水性活性剂颗粒的基质颗粒10。
在一个示例中,使用美国专利8,939,388、9,332,776、9,551,527、9,861,945和/或9,993,787中所述的方法和/或设备制备本发明的基质颗粒,所有这些专利均以引用方式并入本文。
附聚颗粒
本发明的基质颗粒可附聚以形成附聚颗粒,例如适用于纤维结构中的附聚颗粒。基质颗粒的附聚可为有益的,因为当基质颗粒太小时,它们下落穿过纤维结构并且不被纤维结构保留并且/或者容易从纤维结构的外表面脱离。然而,如果附聚颗粒太大,则它们会是明显的,并且消费者会抱怨在使用期间感觉到可溶性结构的砂质感。
当在一个成品纤维结构中使用多个较小基质颗粒时,附聚也有助于保持成品的一致配方。颗粒混合物的离析是固体加工中极其常见的问题。以成品的正确比率附聚多个基质颗粒确保以期望的水平递送所有活性物质。
附聚颗粒可表现出如根据本文所述的中值粒度测试方法测量的约100μm至约1500μm、和/或约150μm至约1250μm、和/或约200μm至约1000μm、和/或约300μm至约800μm的粒度。在一个示例中,附聚颗粒表现出如根据本文所述的中值粒度测试方法测量的约200μm至约500μm的粒度。
在一个示例中,附聚颗粒表现出如根据本文所述的中值粒度测试方法测量的大于200μm、和/或大于200μm至约1600μm、和/或大于200μm至约1000μm、和/或约300μm至约800μm、和/或约300μm至约500μm的粒度。
附聚颗粒粒度由初始基质颗粒粒度、粘结剂选择以及在附聚过程中粘结剂添加后的混合时间来控制。在一个示例中,例如表现出如根据本文所述的中值粒度测试方法测量的约400μm至约500μm的粒度的基质颗粒被选择为“种子颗粒”,并使用粘结剂例如非离子粘结剂粘附到较小基质颗粒上,例如具有如根据本文所述的中值粒度测试方法测量的约50μm至约100μm的粒度的基质颗粒。
在一个示例中,在将附聚颗粒掺入纤维结构中之前预形成附聚颗粒。在一个示例中,粘结剂可用于辅助、帮助和/或有利于使基质颗粒附聚在一起和/或使附聚颗粒保持在一起。粘结剂可以是将其它材料保持或牵引到一起以机械地、化学地或作为粘合剂形成内聚整体的任何材料或物质。粘结剂选择可能对附聚颗粒的形成具有影响。粘结剂可包括为非离子的那些以使与基质颗粒内的反应物的相互作用最小化,然而,还可使用聚合物粘结剂和离子粘结剂。合适的粘结剂包括但不限于非离子表面活性剂、非离子聚合物、乙氧基化醇、脱水山梨糖醇衍生物、聚乙二醇、玉米糖浆、石蜡、蜡、脂肪醇以及它们的混合物。在一个示例中,当存在时,粘结剂可选自:聚乙烯吡咯烷酮(PVP)及其共聚物、聚丙烯酸及其共聚物、麦芽糖糊精、多糖例如淀粉和淀粉衍生物,以及它们的混合物。当存在时,粘结剂可以附聚颗粒的约0.05重量%至约10重量%、和/或约1重量%至约5重量%的含量被包含在附聚颗粒中。
任选地,可将湿润剂添加到附聚颗粒中。合适的湿润剂可包括盐、糖、酸、二醇、无机物以及它们的组合。合适的湿润剂可选自PEG400、PEG 600、山梨醇、碳酸钾、氯化钠、乙酸钾、PEG 4000、沸石、玉米糖浆、甘油、果糖、蔗糖、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、乳酸、氯化镁以及它们的混合物。当存在时,湿润剂可以附聚颗粒的约0.1重量%至约15重量%和/或约1重量%至约7重量%的含量存在。
任选地,可例如以低含量(例如小于附聚颗粒的约1重量%、和/或小于约0.5重量%、和/或小于0.1重量%、和/或小于约0.05重量%)将助流剂添加到附聚颗粒中以有助于使附聚颗粒更好地流动。适用于附聚颗粒的助流剂的非限制性示例包括沸石A、沉淀二氧化硅、沉淀硅酸盐、飞灰、滑石、淀粉、粘土、金属硬脂酸盐、磷酸盐、酰胺、多糖、糖以及它们的混合物。具体地,合适的材料包括沸石A、二氧化硅、糖以及它们的混合物。
在一个示例中,包含香料的基质颗粒(“香料基质颗粒”)可与其它香料基质颗粒附聚,其中香料是相同的或不同的。香料基质颗粒还可与不同的基质颗粒附聚,诸如包含泡腾剂、硅氧烷、表面活性剂、阳离子聚合物、包括抗细菌剂和抗真菌剂的抗微生物剂和/或它们的混合物的基质颗粒。
在一个示例中,包含硅氧烷的基质颗粒(“硅氧烷基质颗粒”)可与其中硅氧烷是相同或不同的其它硅氧烷基质颗粒附聚。硅氧烷基质颗粒还可与不同的基质颗粒附聚,诸如包含泡腾剂、香料、表面活性剂、阳离子聚合物、包括抗细菌剂和抗真菌剂的抗微生物剂和/或它们的混合物的基质颗粒。
附聚颗粒的非限制性示例公开于WO2018/140675中,该文献据此以引用方式并入本文。
在一个示例中,附聚颗粒表现出如使用重倾注密度测量方法测量的小于700g/L、和/或小于600g/L、和/或小于500g/L、和/或小于400g/L、和/或大于25g/L、和/或大于50g/L的附聚物堆积密度。在该方法中,将附聚颗粒从漏斗滴入已知体积的杯中达12英寸。然后将杯边缘上方的附聚颗粒堆刮掉,留下一杯完全满杯的附聚颗粒。通过重量分析测量满杯中剩余的附聚颗粒的质量。然后通过将剩余的附聚颗粒的质量除以杯的体积得到堆积密度,在这种情况下以g/L为单位报告。
用于制备附聚颗粒的方法
在一个示例中,如图3所示,附聚颗粒26可通过包括以下步骤的方法制备:在使用或不使用粘结剂的情况下,在一个示例中使用粘结剂,将包含一种或多种基质材料12和一种或多种疏水性活性剂14的多个基质颗粒10混合在一起,使得形成附聚颗粒26。
可通过在具有或不具有粘结剂和/或湿润剂的对流或翻滚固体混合器(例如包括桨式混合器和/或V形共混器)中将多个基质颗粒混合在一起至少5分钟来制备附聚颗粒。可添加粘结剂并再混合5分钟,或对于较大的附聚颗粒混合更长的时间,或对于较小的附聚颗粒混合较短的时间。任选地,可在附聚颗粒达到目标粒度之后添加助流剂。持续混合大约另一分钟。可将附聚颗粒转移到储存容器中,直至准备使用。
附聚粒度可由初始原料粒度、粘结剂选择以及在附聚过程中粘结剂添加后的混合时间来控制。
纤维结构
根据本发明,本发明的纤维结构包括多个纤维元件例如多根长丝,以及一个或多个颗粒例如一个或多个基质颗粒和/或附聚颗粒。
在一个示例中,纤维元件和/或颗粒可布置在纤维结构内以提供具有包含不同活性剂的两个或更多个区域的纤维结构。例如,纤维结构的一个区域可包含漂白剂和/或表面活性剂,并且纤维结构的另一个区域可包含软化剂。
在一个示例中,根据本发明的纤维结构包括具有多个纤维元件例如长丝的第一层、具有多个纤维元件例如长丝的第二层以及定位在(夹在)第一层与第二层之间的多个颗粒,例如根据本发明的基质颗粒和/或附聚颗粒。类似的纤维结构可通过如下方式形成:将多个颗粒例如基质颗粒和/或附聚颗粒沉积在包括多个纤维元件的纤维结构的第一层片的表面上,然后缔合包括多个纤维元件的纤维结构例如根据本发明的纤维结构的第二层片,使得颗粒定位在(夹在)第一层片与第二层片之间。
在本发明的另一个示例中,本发明的多层片纤维结构包括根据本发明的纤维结构的第一层片和纤维结构例如根据本发明的另一种纤维结构的第二层片,该第二层片例如通过边缝与第一层片缔合,其中第二层片包括多个纤维元件例如长丝,以及多个颗粒例如基质颗粒和/或附聚颗粒,这些颗粒例如随机地分散在一个或两个层片和/或整个多层片纤维结构的x轴、y轴和z轴上。换句话讲,颗粒例如基质颗粒和/或附聚颗粒与一个或两个纤维结构层片的纤维元件混合。
在本发明的纤维结构的一个示例中,纤维结构包括多个纤维元件例如长丝,以及多个颗粒例如基质颗粒和/或附聚颗粒,这些颗粒例如随机地分散在整个纤维结构的x轴、y轴和z轴上。
虽然本发明的纤维元件和/或纤维结构为固体形式,但是用于制备本发明的纤维元件的长丝形成组合物可为液体形式。
在一个示例中,纤维结构包括多个在组成上相同或基本上相同的根据本发明的纤维元件和/或颗粒。在另一个示例中,纤维结构可包括两个或更多个不同的根据本发明的纤维元件和/或颗粒。纤维元件和/或颗粒的差异的非限制性示例可为物理差异诸如直径、长度、质地、形状、硬度、弹性等的差异;化学差异诸如交联水平、溶解度、熔点、Tg、活性剂、长丝形成材料、颜色、活性剂水平、基重、密度、长丝形成材料水平、纤维元件上是否存在任何涂层、是否能够生物降解、是否疏水、接触角等;当纤维元件和/或颗粒暴露于预期使用条件时纤维元件和/或颗粒是否丧失其物理结构的差异;当纤维元件和/或颗粒暴露于预期使用条件时纤维元件的形态和/或颗粒的形态是否改变的差异;以及当纤维元件和/或颗粒暴露于预期使用条件时纤维元件和/或颗粒释放其活性剂中的一种或多种活性剂的速率的差异。在一个示例中,纤维结构中的两种或更多种纤维元件和/或颗粒可包含不同的活性剂。这可为其中不同的活性剂可能彼此不相容的情况,例如阴离子表面活性剂(诸如洗发剂活性剂)和阳离子表面活性剂(诸如毛发调理剂活性剂)。
在另一个示例中,纤维结构可表现出不同的区域,诸如不同基重、密度和/或厚度的区域。在另一个示例中,纤维结构可在其表面中的一个或多个上包含纹理。纤维结构的表面可包含图案诸如非随机重复图案。纤维结构可压印有压花图案。在另一个示例中,纤维结构可包括开孔。开孔可以非随机重复图案排列。
在本发明的另一个示例中,纤维结构包括一个或多个孔,并且因此为开孔纤维结构。在一个示例中,纤维结构包括多个孔。孔可被布置成图案,例如重复图案,诸如非随机重复图案和/或非重复图案。
本发明的开孔纤维结构内的孔可具有几乎任何形状和尺寸。在一个示例中,开孔纤维结构内的孔为大致圆形或长方形的,呈间隔开的开口的规则图案。在一个示例中,纤维结构包括以约0.2mm至约100mm和/或约0.5mm至约10mm的距离彼此间隔开的两个或更多个孔。
纤维结构例如可溶性纤维结构的开孔可通过多种技术来实现。例如,可通过涉及粘结和拉伸的各种工艺来实现开孔,诸如美国专利3,949,127和5,873,868中所述的那些。在一个实施方案中,孔可通过形成多个间隔开的熔融稳定化区域,以及然后将纤维网环轧以拉伸纤维网并在熔融稳定区域中形成孔来形成,如美国专利5,628,097和5,916,661中所述,这两篇专利据此以引用方式并入本文。在另一个实施方案中,孔可通过美国专利6,830,800和6,863,960中所述的方法以多层纤维结构构型形成,这些专利据此以引用方式并入本文。用于对纤维网开孔的另一种方法在名称为“Method And Apparatus For Making AnApertured Web”的美国专利8,241,543中有所描述,该专利据此以引用方式并入本文。用于向本发明的纤维结构赋予孔的方法的非限制性示例包括压花、杆压、滚刀开孔、钉扎、模切、模冲、针刺、滚花、牵切、剪切、气动成形、液压成形、激光切割和簇绒。在一个示例中,本发明的纤维结构包括钉扎赋予的孔。在另一个示例中,本发明的纤维结构包括杆压(rodding)赋予的孔。在另一个示例中,本发明的纤维结构包括滚刀开孔赋予的孔。在另一个示例中,本发明的纤维结构可包括已通过不同类型的开孔工艺赋予纤维结构的孔。
在一个示例中,孔可在收集装置诸如图案化带上的纤维结构形成期间被赋予纤维结构,该收集装置具有例如凹陷部和/或突起部的特征结构,该凹陷部和/或突起部在形成期间在纤维元件接触收集装置时为纤维结构赋予孔。
在一个示例中,纤维结构可包含与纤维结构的其它部分不同的纤维元件的离散区域。
本发明纤维结构的用途的非限制性示例包括但不限于衣物洗涤烘干机基底、洗衣机基底、毛巾、硬质表面清洁和/或抛光基底、地面清洁和/或抛光基底、作为电池组分、婴儿擦拭物、成人擦拭物、女性卫生擦拭物、卫生纸擦拭物、窗清洁基底、油抑制剂和/或油清除剂基底、驱昆虫剂基底、游泳池化学基底、食品、口气清新剂、除臭剂、垃圾处理袋、包装膜和/或包裹物、伤口敷料、药物递送、建筑绝缘、作物和/或植物覆盖和/或铺垫、胶基底、皮肤护理基底、毛发护理基底、空气护理基底、水处理基底和/或过滤器、抽水马桶清洁基底、糖果基底、宠物食品、牲畜铺垫、牙齿美白基底、地毯清洁基底,以及本发明活性剂的其它合适用途。
本发明的纤维结构可按原样使用或可涂覆有一种或多种活性剂。
在一个示例中,本发明的纤维结构可表现出如根据本文所述的溶解度测试方法测量的小于360秒(s)、和/或小于200s、和/或小于100s、和/或小于60s、和/或小于30s、和/或小于10s、和/或小于5s、和/或小于2.0s、和/或小于1.5s、和/或约0s、和/或大于0s的平均崩解时间。
在一个示例中,本发明的纤维结构可表现出如根据本文所述的溶解度测试方法测量的小于3600秒(s)、和/或小于3000s、和/或小于2400s、和/或小于1800s、和/或小于1200s、和/或小于600s、和/或小于400s、和/或小于300s、和/或小于200s、和/或小于175s、和/或小于100s、和/或小于50s、和/或大于1s的平均溶解时间。
在另一个示例中,本发明的纤维结构表现出如根据本文所述的溶解度测试方法测量的小于24小时、和/或小于12小时、和/或小于6小时、和/或小于1小时(3600秒)、和/或小于30分钟、和/或小于25分钟、和/或小于20分钟、和/或小于15分钟、和/或小于10分钟、和/或小于5分钟、和/或大于1秒、和/或大于5秒、和/或大于10秒、和/或大于30秒、和/或大于1分钟的平均溶解时间。
在一个示例中,本发明的纤维结构可表现出如根据本文所述的溶解度测试方法测量的每gsm样本约1.0秒/gsm(s/gsm)或更少、和/或约0.5s/gsm或更少、和/或约0.2s/gsm或更少、和/或约0.1s/gsm或更少、和/或约0.05s/gsm或更少、和/或约0.03s/gsm或更少的平均崩解时间。
在一个示例中,本发明的纤维结构可表现出如根据本文所述的溶解度测试方法测量的每gsm样本约10秒/gsm(s/gsm)或更少、和/或约5.0s/gsm或更少、和/或约3.0s/gsm或更少、和/或约2.0s/gsm或更少、和/或约1.8s/gsm或更少、和/或约1.5s/gsm或更少的平均溶解时间。
在一个示例中,本发明的纤维结构表现出如通过本文所述的厚度测试方法测量的大于0.01mm、和/或大于0.05mm、和/或大于0.1mm、和/或至约100mm、和/或至约50mm、和/或至约20mm、和/或至约10mm、和/或至约5mm、和/或至约2mm、和/或至约0.5mm、和/或至约0.3mm的厚度。
纤维元件
纤维元件可为水溶性或水不溶性的。在一个示例中,纤维元件包含一根或多根长丝形成材料。在另一个示例中,纤维元件包含一种或多种活性剂。在另一个示例中,纤维元件包含一根或多根长丝形成材料以及一种或多种活性剂。在另一个示例中,纤维元件为水溶性纤维元件。
本发明的纤维元件诸如长丝和/或纤维包含一种或多种长丝形成材料。除了长丝形成材料之外,纤维元件还可包含如当纤维元件和/或包含所述纤维元件的纤维结构暴露于预期使用条件下时,可从纤维元件中释放的一种或多种活性剂。在一个示例中,存在于纤维元件中的一根或多根长丝形成材料的总含量基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计小于80%,并且存在于纤维元件中的一种或多种活性剂的总含量基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计大于20%。
在一个示例中,本发明的纤维元件包含基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计约100%、和/或大于95%、和/或大于90%、和/或大于85%、和/或大于75%、和/或大于50%的一种或多种长丝形成材料。例如,所述长丝形成材料可包含聚乙烯醇、淀粉、羧甲基纤维素以及其它合适的聚合物,尤其是羟基聚合物。
在另一个示例中,本发明的纤维元件包含一种或多种长丝形成材料和一种或多种活性剂,其中存在于纤维元件中的长丝形成材料的总水平基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计为约5%至小于80%,并且存在于纤维元件中的活性剂的总水平基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计大于20%至约95%。
在一个示例中,本发明的纤维元件包含基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计至少10%、和/或至少15%、和/或至少20%、和/或小于80%、和/或小于75%、和/或小于65%、和/或小于60%、和/或小于55%、和/或小于50%、和/或小于45%、和/或小于40%的长丝形成材料,以及基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计大于20%、和/或至少35%、和/或至少40%、和/或至少45%、和/或至少50%、和/或至少60%、和/或小于95%、和/或小于90%、和/或小于85%、和/或小于80%、和/或小于75%的活性剂。
在一个示例中,本发明的纤维元件包含基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计至少5%、和/或至少10%、和/或至少15%、和/或至少20%、和/或小于50%、和/或小于45%、和/或小于40%、和/或小于35%、和/或小于30%、和/或小于25%的长丝形成材料,以及基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计大于50%、和/或至少55%、和/或至少60%、和/或至少65%、和/或至少70%、和/或小于95%、和/或小于90%、和/或小于85%、和/或小于80、和/或小于75%的活性剂。在一个示例中,本发明的纤维元件包含基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计大于80%的活性剂。
在另一个示例中,一根或多根长丝形成材料和活性剂以4.0或更小、和/或3.5或更小、和/或3.0或更小、和/或2.5或更小、和/或2.0或更小、和/或1.85或更小、和/或小于1.7、和/或小于1.6、和/或小于1.5、和/或小于1.3、和/或小于1.2、和/或小于1、和/或小于0.7、和/或小于0.5、和/或小于0.4、和/或小于0.3、和/或大于0.1、和/或大于0.15、和/或大于0.2的重量比存在于纤维元件中。
在另一个示例中,本发明的纤维元件包含基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计约10%、和/或约15%至小于80%的长丝形成材料,诸如聚乙烯醇聚合物、淀粉聚合物和/或羧甲基纤维素聚合物,以及基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计大于20%至约90%、和/或至约85%的活性剂。纤维元件还可包含增塑剂诸如甘油和/或pH调节剂诸如柠檬酸。
在另一个示例中,本发明的纤维元件包含基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计约10%、和/或约15%至小于80%的长丝形成材料,诸如聚乙烯醇聚合物、淀粉聚合物和/或羧甲基纤维素聚合物,以及基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计大于20%至约90%、和/或至约85%的活性剂,其中长丝形成材料与活性剂的重量比为4.0或更小。纤维元件还可包含增塑剂诸如甘油和/或pH调节剂诸如柠檬酸。
在本发明的甚至另一个示例中,纤维元件包含一种或多种长丝形成材料和当纤维元件和/或包括纤维元件的纤维结构暴露于预期使用条件下时可释放和/或被释放的一种或多种活性剂,该活性剂选自:酶、漂白剂、助洗剂、螯合剂、感觉剂、分散剂、以及它们的混合物。在一个示例中,纤维元件包含基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计,总水平小于95%、和/或小于90%、和/或小于80%、和/或小于50%、和/或小于35%、和/或至约5%、和/或至约10%、和/或至约20%的长丝形成材料,以及基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计,总水平大于5%、和/或大于10%、和/或大于20%、和/或大于35%、和/或大于50%、和/或大于65%、和/或至约95%、和/或至约90%、和/或至约80%的活性剂,该活性剂选自:酶、漂白剂、助洗剂、螯合剂、香料、抗微生物剂、抗菌剂、抗真菌剂、以及它们的混合物。在一个示例中,活性剂包含一种或多种酶。在另一个示例中,活性剂包含一种或多种漂白剂。在另一个示例中,活性剂包含一种或多种助洗剂。在另一个示例中,活性剂包含一种或多种螯合剂。在另一个示例中,活性剂包含一种或多种香料。在甚至另一个示例中,活性剂包含一种或多种抗微生物剂、抗菌剂和/或抗真菌剂。
在本发明的另一个示例中,本发明的纤维元件可包含如果它们变成空气传播时可产生健康和/或安全问题的活性剂。例如,纤维元件可用于抑制纤维元件内的酶变成空气传播的。
在一个示例中,本发明的纤维元件可为熔喷纤维元件。在另一个示例中,本发明的纤维元件可为纺粘纤维元件。在另一个示例中,在释放一种或多种其活性剂之前和/之后,纤维元件可为中空纤维元件。
本发明的纤维元件可为亲水性或疏水性的。纤维元件可经表面处理和/或内部处理以改变纤维元件的固有亲水性或疏水性特性。
在一个示例中,纤维元件表现出如根据本文所述的直径测试方法测量的小于100μm和/或小于75μm和/或小于50μm和/或小于25μm和/或小于10μm和/或小于5μm和/或小于1μm的直径。在另一个示例中,本发明的纤维元件表现出如根据本文所述的直径测试方法测量的大于1μm的直径。本发明的纤维元件的直径可用于控制存在于纤维元件中的一种或多种活性剂的释放速率和/或损失率和/或改变纤维元件的物理结构。
纤维元件可包含两种或更多种不同的活性剂。在一个示例中,纤维元件包含两种或更多种不同的活性剂,其中该两种或更多种不同的活性剂是彼此相容的。在另一个示例中,纤维元件包含两种或更多种不同的活性剂,其中该两种或更多种不同的活性剂是彼此不相容的。
在一个示例中,纤维元件可包含纤维元件内的活性剂和在纤维元件的外表面上的活性剂,诸如在纤维元件上的活性剂涂层。在纤维元件的外表面上的活性剂可以与存在于纤维元件中的活性剂相同或不同。如果不同,则活性剂可彼此相容或不相容。
在一个示例中,一种或多种活性剂可均匀分布到或基本上均匀分布在整个纤维元件中。在另一个示例中,一种或多种活性剂可作为纤维元件内的离散区域分布。在另一个示例中,至少一种活性剂均匀地或基本上均匀地分布在整个纤维元件中,并且至少一种其它的活性剂作为纤维元件内的一个或多个离散区域分布。在另一个示例中,至少一种活性剂作为纤维元件内的一个或多个离散区域分布,并且至少一种其它的活性剂作为不同于纤维元件内的第一离散区域的一个或多个离散区域分布。
长丝形成材料
长丝形成材料是任何合适的材料,诸如聚合物或能够制备聚合物的单体,其表现出适用于诸如通过纺丝工艺制备长丝的特性。
在一个示例中,长丝形成材料可包括极性溶剂可溶解的材料,如醇可溶解的材料和/或水可溶解的材料。
在另一个示例中,长丝形成材料可包括非极性溶剂可溶解的材料。
在另一个示例中,长丝形成材料可包括水溶性材料并且不含(基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计小于5%、和/或小于3%、和/或小于1%、和/或0%)水不溶性材料。
在另一个示例中,长丝形成材料可为成膜材料。在另一个示例中,长丝形成材料可为合成的或天然来源的,并且它可发生化学、酶促和/或物理改变。
在本发明的甚至另一个示例中,长丝形成材料可包含选自以下的聚合物:衍生自丙烯酸类单体诸如烯键式不饱和羧酸单体和烯键式不饱和单体的聚合物、聚乙烯醇、聚乙烯基甲酰胺、聚乙烯胺、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、丙烯酸和丙烯酸甲酯的共聚物、聚乙烯吡咯烷酮、聚环氧烷、淀粉和淀粉衍生物、普鲁兰、明胶和纤维素衍生物(例如,羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素)。
在另一个示例中,长丝形成材料可包含选自以下的聚合物:聚乙烯醇、聚乙烯醇衍生物、淀粉、淀粉衍生物、纤维素衍生物、半纤维素、半纤维素衍生物、蛋白质、海藻酸钠、羟丙基甲基纤维素、脱乙酰壳多糖、脱乙酰壳多糖衍生物、聚乙二醇、四亚甲基醚二醇、聚乙烯吡咯烷酮、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、以及它们的混合物。
在另一个示例中,长丝形成材料包含选自以下的聚合物:普鲁兰、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素、海藻酸钠、黄原胶、黄蓍胶、瓜尔胶、金合欢胶、阿拉伯胶、聚丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯共聚物、羧乙烯聚合物、糊精、果胶、甲壳素、果聚糖、爱生兰(elsinan)、胶原、明胶、玉米醇溶蛋白、谷蛋白、大豆蛋白、酪蛋白、聚乙烯醇、羧化聚乙烯醇、磺化聚乙烯醇、淀粉、淀粉衍生物、半纤维素、半纤维素衍生物、蛋白质、脱乙酰壳多糖、脱乙酰壳多糖衍生物、聚乙二醇、四亚甲基醚二醇、羟甲基纤维素、以及它们的混合物。
水溶性材料
水溶性材料的非限制性示例包括水溶性聚合物。水溶性聚合物可为合成的或天然来源的,并且可进行化学和/或物理改性。在一个示例中,极性溶剂可溶的聚合物表现出至少10,000g/mol和/或至少20,000g/mol和/或至少40,000g/mol和/或至少80,000g/mol和/或至少100,000g/mol和/或至少1,000,000g/mol和/或至少3,000,000g/mol和/或至少10,000,000g/mol和/或至少20,000,000g/mol和/或至约40,000,000g/mol和/或至约30,000,000g/mol的重均分子量。
水溶性聚合物的非限制性示例包括水溶性羟基聚合物、水溶性热塑性聚合物、水溶性能够生物降解的聚合物、水溶性不能够生物降解的聚合物以及它们的混合物。在一个示例中,水溶性聚合物包含聚乙烯醇。在另一个示例中,水溶性聚合物包含淀粉。在另一个示例中,水溶性聚合物包含聚乙烯醇和淀粉。在另一个示例中,水溶性聚合物包含羧甲基纤维素。在另一个示例中,聚合物包含羧甲基纤维素和聚乙烯醇。
a.水溶性羟基聚合物-根据本发明的水溶性羟基聚合物的非限制性示例包括多元醇,诸如聚乙烯醇、聚乙烯醇衍生物、聚乙烯醇共聚物、淀粉、淀粉衍生物、淀粉共聚物、脱乙酰壳多糖、脱乙酰壳多糖衍生物、脱乙酰壳多糖共聚物、纤维素衍生物诸如纤维素醚和纤维素酯衍生物、纤维素共聚物、半纤维素、半纤维素衍生物、半纤维素共聚物、树胶、阿拉伯聚糖、半乳聚糖、蛋白质、羧甲基纤维素和多种其它多糖以及它们的混合物。
在一个示例中,本发明的水溶性羟基聚合物包括多糖。
如本文所用,“多糖”意指天然多糖和多糖衍生物和/或改性多糖。合适的水溶性多糖包括但不限于淀粉、淀粉衍生物、脱乙酰壳多糖、脱乙酰壳多糖衍生物、纤维素衍生物、半纤维素、半纤维素衍生物、树胶、阿拉伯聚糖、半乳聚糖以及它们的混合物。水溶性多糖可表现出约10,000g/mol至约40,000,000g/mol、和/或大于100,000g/mol、和/或大于1,000,000g/mol、和/或大于3,000,000g/mol、和/或大于3,000,000g/mol至约40,000,000g/mol的重均分子量。
水溶性多糖可包含非纤维素和/或非纤维素衍生物和/或非纤维素共聚物水溶性多糖。此类非纤维素水溶性多糖可选自:淀粉、淀粉衍生物、脱乙酰壳多糖、脱乙酰壳多糖衍生物、半纤维素、半纤维素衍生物、树胶、阿拉伯聚糖、半乳聚糖、以及它们的混合物。
在另一个示例中,本发明的水溶性羟基聚合物包括非热塑性聚合物。
水溶性羟基聚合物可具有约10,000g/mol至约40,000,000g/mol、和/或大于100,000g/mol、和/或大于1,000,000g/mol、和/或大于3,000,000g/mol、和/或大于3,000,000g/mol至约40,000,000g/mol的重均分子量。较高分子量和较低分子量的水溶性羟基聚合物可与具有某个期望重均分子量的羟基聚合物结合地使用。
水溶性羟基聚合物诸如天然淀粉的熟知改性包括化学改性和/或酶改性。例如,天然淀粉可被酸解、羟乙基化、羟丙基化和/或氧化。此外,水溶性羟基聚合物可包含臼齿形玉米淀粉。
天然存在的淀粉一般是直链淀粉和D-葡萄糖单元的支链淀粉聚合物的混合物。直链淀粉基本上是D-葡萄糖单元通过(1,4)-α-D键连接的线型聚合物。支链淀粉是D-葡萄糖单元的高度支化聚合物,该D-葡萄糖单元通过(1,4)-α-D键和(1,6)-α-D键在支化点连接。天然存在的淀粉通常包含相对高含量的支链淀粉,例如玉米淀粉(64-80%支链淀粉)、蜡质玉米(93-100%支链淀粉)、稻(83-84%支链淀粉)、马铃薯(约78%支链淀粉)和小麦(73-83%支链淀粉)。虽然所有淀粉是本文潜在可用的,本发明最常用的是高支链淀粉的天然淀粉,其来源于农业来源,这具有供应充足、易于补充和廉价的优点。
如本文所用,“淀粉”包括任何天然存在的未改性淀粉、改性淀粉、合成淀粉、以及它们的混合物,以及直链淀粉或支链淀粉部分的混合物;所述淀粉可通过物理、化学、或生物学方法、或它们的组合进行改性。本发明对未改性或改性淀粉的选择可取决于期望的最终产物。在本发明的一个实施方案中,可用于本发明的淀粉或淀粉混合物具有按淀粉或其混合物的重量计约20%至约100%,更典型地约40%至约90%,甚至更典型地约60%至约85%的支链淀粉含量。
合适的天然存在的淀粉可包括但不限于玉米淀粉、马铃薯淀粉、甘薯淀粉、小麦淀粉、西谷椰子淀粉、木薯淀粉、稻淀粉、大豆淀粉、竹竽淀粉、支链淀粉(amioca starch)、蕨淀粉、藕淀粉、蜡质玉米淀粉和高直链淀粉玉米淀粉。天然存在的淀粉尤其是玉米淀粉和小麦淀粉是优选的淀粉聚合物,这是因为它们的经济性和可用性。
可用其它单体接枝本文的聚乙烯醇以改变其特性。已经成功地将大量单体接枝到聚乙烯醇。此类单体的非限制性示例包括乙酸乙烯酯、苯乙烯、丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸2-羟乙酯、丙烯腈、1,3-丁二烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、马来酸、衣康酸、乙烯基磺酸钠、烯丙基磺酸钠、甲基烯丙基磺酸钠、苯基烯丙基醚磺酸钠、苯基甲代烯丙基醚磺酸钠、2-丙烯酰胺-甲基丙磺酸(AMP)、偏二氯乙烯、氯乙烯、乙烯胺和多种丙烯酸酯。
在一个示例中,水溶性羟基聚合物选自:聚乙烯醇、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素以及它们的混合物。合适的聚乙烯醇的非限制性示例包括可从Sekisui Specialty Chemicals America,LLC(Dallas,TX)以商品名
Figure BDA0002935252620000371
商购获得的那些。合适的聚乙烯醇的另一个非限制性示例包括可从Nippon Ghosei商购获得的G聚合物。合适的羟丙基甲基纤维素的非限制性示例包括可从Dow Chemical Company(Midland,MI)以商品名
Figure BDA0002935252620000372
商购获得的那些,包括与上文提到的聚乙烯醇的组合。
b.水溶性热塑性聚合物-合适的水溶性热塑性聚合物的非限制性示例包括热塑性淀粉和/或淀粉衍生物、聚乳酸、多羟基链烷酸酯、聚己内酯、聚酯酰胺和某些聚酯、以及它们的混合物。
本发明的水溶性热塑性聚合物可为亲水性的或疏水性的。水溶性热塑性聚合物可经表面处理和/或内部处理以改变热塑性聚合物的固有亲水性或疏水性特性。
水溶性热塑性聚合物可包括能够生物降解的聚合物。
可使用热塑性聚合物的任何合适的重均分子量。例如,根据本发明的热塑性聚合物的重均分子量大于约10,000g/mol、和/或大于约40,000g/mol、和/或大于约50,000g/mol、和/或小于约500,000g/mol、和/或小于约400,000g/mol、和/或小于约200,000g/mol。
活性剂
活性剂是一类经设计且旨在对除了纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构本身之外的某些物质提供有益效果,诸如对纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构外的环境提供有益效果的添加剂。活性剂可为任何合适的添加剂,其在纤维元件的预期使用条件下产生预期效应。例如,活性剂可选自:个人清洁和/或调理剂,诸如毛发护理剂诸如洗发剂和/或毛发着色剂、毛发调理剂、皮肤护理剂、防晒剂和皮肤调理剂;衣物洗涤护理和/或调理剂诸如织物护理剂、织物调理剂、织物软化剂、织物抗皱剂、织物护理抗静电剂、织物护理去污剂、去垢剂、分散剂、抑泡剂、促泡剂、消泡剂和织物清新剂;液体和/或粉末餐具洗涤剂(用于手动餐具洗涤和/或自动洗碗机应用)、硬质表面护理剂和/或调理剂和/或抛光剂;其它清洁和/或调理剂诸如抗微生物剂、抗菌剂、抗真菌剂、织物调色剂、香料、漂白剂(诸如氧化漂白剂、过氧化氢、过碳酸盐漂白剂、过硼酸盐漂白剂、氯漂白剂)、漂白活化剂、螯合剂、助洗剂、洗剂、增白剂、空气护理剂、地毯护理剂、染料转移抑制剂、粘土去除剂、抗再沉积剂、聚合物土壤剥离剂、聚合物分散剂、烷氧基化的聚胺聚合物、烷氧基化的聚羧酸酯聚合物、两性接枝共聚物、溶解助剂、缓冲体系、水软化剂、水硬化剂、pH调节剂、酶、絮凝剂、泡腾剂、防腐剂、美容剂、卸妆剂、起泡剂、沉积助剂、团集体形成剂、粘土、增稠剂、胶乳、二氧化硅、干燥剂、气味控制剂、止汗剂、凉爽剂、加温剂、吸收凝胶剂、抗炎剂、染料、颜料、酸和碱;液体处理活性剂;农业活性剂;工业活性剂;可摄取的活性剂诸如药用试剂、口腔护理剂诸如牙齿美白剂、牙齿护理剂、漱口剂、和牙周牙龈护理剂、食用剂、膳食剂、维生素、矿物质;水处理剂如水澄清和/或水消毒剂、以及它们的混合物。
合适的美容剂、皮肤护理剂、皮肤调理剂、毛发护理剂、和毛发调理剂的非限制性示例在CTFA Cosmetic Ingredient Handbook,第二版,The Cosmetic,Toiletries,andFragrance Association,Inc.1988,1992中进行了描述。
一种或多种类别的化学品可用于上文列出的活性剂中的一种或多种。例如,表面活性剂可用于上述任何数量的活性剂。同样地,漂白剂可用于织物护理、硬质表面清洁、餐具洗涤以及甚至牙齿美白。因此,本领域的普通技术人员将会知道将基于纤维元件和/或颗粒和/或由此制成的纤维结构期望的预期用途来选择活性剂。
例如,如果纤维元件和/或颗粒和/或由此制成的纤维结构被用于毛发护理和/或调理,则可选择一种或多种合适的表面活性剂,诸如起泡表面活性剂,以在暴露于纤维元件和/或颗粒和/或掺入纤维元件和/或颗粒的纤维结构的预期使用条件时向消费者提供期望的有益效果。
在一个示例中,如果纤维元件和/或颗粒和/或由此制成的纤维结构被设计或旨在用于在衣物洗涤操作中洗涤衣物时,则可选择一种或多种合适的表面活性剂和/或酶和/或助洗剂和/或香料和/或抑泡剂和/或漂白剂,以在暴露于纤维元件和/或颗粒和/或掺入纤维元件和/或颗粒的纤维结构的预期使用条件时向消费者提供期望的有益效果。在另一个示例中,如果纤维元件和/或颗粒和/或由此制成的纤维结构被设计用于洗涤操作中的洗涤衣物和/或餐具洗涤操作中的清洁餐具时,则纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构可包含衣物洗涤剂组合物或餐具洗涤剂组合物或用于此类组合物中的活性剂。
在一个示例中,活性剂包括无香料活性剂。在另一个示例中,活性剂包括无表面活性剂的活性剂。在另一个示例中,活性剂包括不可摄取活性剂,换句话讲不是可摄取的活性剂的活性剂。
表面活性剂
合适的表面活性剂的非限制性示例包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、两性表面活性剂、以及它们的混合物。辅助表面活性剂也可包含在纤维元件和/或颗粒中。就设计用作衣物洗涤剂和/或餐具洗涤剂的纤维元件和/或颗粒而言,表面活性剂的总含量将足以提供包括去污和/或除臭在内的清洁,并且一般在约0.5%至约95%的范围内。另外,被设计用于衣物洗涤剂和/或餐具洗涤剂的纤维元件和/或颗粒中的包含两种或更多种表面活性剂的表面活性剂体系,可包括全阴离子表面活性剂体系、包含阴离子-非离子表面活性剂混合物、或非离子-阳离子表面活性剂混合物或低发泡非离子表面活性剂的混合型表面活性剂体系。
本文的表面活性剂可为直链或支化的。在一个示例中,合适的直链表面活性剂包括来源于农用化学品油如椰子油、棕榈仁油、大豆油、或其它植物油的那些。
a.阴离子表面活性剂
合适的阴离子表面活性剂的非限制性示例包括但不限于烷基硫酸盐、烷基醚硫酸盐、支化的烷基硫酸盐、支化的烷基烷氧基化物、支化的烷基烷氧基化硫酸盐、中链支化的烷基芳基磺酸盐、硫酸化单酸甘油酯、磺化烯烃、烷基芳基磺酸盐、伯烷烃或仲烷烃磺酸盐、琥珀酸烷基酯磺酸盐、酰基牛磺酸盐、酰基羟乙基磺酸盐、烷基甘油基醚磺酸盐、磺化甲酯、磺化脂肪酸、烷基磷酸盐、酰基谷氨酸盐、酰基肌氨酸盐、磺基乙酸烷基酯、酰化肽、烷基醚羧酸盐、酰基乳酸盐、阴离子含氟表面活性剂、月桂酰谷氨酸钠、以及它们的组合。
适用于本文的烷基硫酸盐和烷基醚硫酸盐包括具有相应的式ROSO3M和RO(C2H4O)xSO3M的材料,其中R为约8至约24个碳原子的烷基或烯基,x为1至10,并且M为水溶性阳离子诸如铵、钠、钾和三乙醇胺。其它合适的阴离子表面活性剂在McCutcheon的“Detergentsand Emulsifiers”,北美版(1986),Allured Publishing Corp.和McCutcheon的“Functional Materials”,北美版(1992),Allured Publishing Corp.中有所描述。
在一个示例中,可用于本发明的纤维元件和/或颗粒的阴离子表面活性剂包括C9-C15烷基苯磺酸盐(LAS)、C8-C20烷基醚硫酸盐例如烷基聚(乙氧基)硫酸盐、C8-C20烷基硫酸盐、以及它们的混合物。其它阴离子表面活性剂包括甲酯磺酸盐(MES)、仲烷烃磺酸盐、甲酯乙氧基化物(MEE)、磺化酸酐、以及它们的混合物。
在另一个示例中,阴离子表面活性剂选自:C11-C18烷基苯磺酸盐(“LAS”)以及伯、支链和无规C10-C20烷基硫酸盐(“AS”);式CH3(CH2)x(CHOSO3 -M+)CH3和CH3(CH2)y(CHOSO3 -M+)CH2CH3的C10-C18仲(2,3)烷基硫酸盐,其中x和(y+1)为至少约7,优选地至少约9的整数,并且M为水增溶性阳离子,尤其是钠;不饱和硫酸盐诸如油基硫酸盐;C10-C18α磺化脂肪酸酯;C10-C18硫酸化烷基聚葡糖苷;C10-C18烷基烷氧基硫酸盐(“AExS”),其中x为1至30;以及C10-C18烷基烷氧基羧酸盐,例如如US 6,020,303和US 6,060,443中所论述的包含1至5个乙氧基单元的中链支化的烷基硫酸盐;中链支化的烷基烷氧基硫酸盐,如US 6,008,181和US6,020,303中所论述;如WO 99/05243、WO 99/05242和WO 99/05244中所论述的改性的烷基苯磺酸盐(MLAS);甲基酯磺酸盐(MES);和α-烯烃磺酸盐(AOS)。
b.阳离子表面活性剂
适合的阳离子表面活性剂的非限制性示例包括但不限于具有式(I)的那些:
Figure BDA0002935252620000411
其中R1、R2、R3和R4各自独立地选自(a)具有1至26个碳原子的脂族基团,或(b)具有至多22个碳原子的芳基、烷氧基、聚氧化亚烷基、烷基羧基、烷基酰氨基、羟烷基、芳基或烷基芳基基团;并且X为成盐阴离子,如选自卤素(如氯离子、溴离子)、乙酸根、柠檬酸根、乳酸根、乙醇酸根、磷酸根、硝酸根、硫酸根、和烷基硫酸根基团。在一个示例中,烷基硫酸根为甲基硫酸根和/或乙基硫酸根。
合适的通式(I)的季铵盐阳离子表面活性剂可包括鲸蜡基三甲基氯化铵、二十二烷基三甲基氯化铵(BTAC)、硬脂基三甲基氯化铵、鲸蜡基氯化吡啶鎓、十八烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、辛基二甲基苄基氯化铵、癸基二甲基苄基氯化铵、硬脂基二甲基苄基氯化铵、双十二烷基二甲基氯化铵、二癸基二甲基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、双硬脂基二甲基氯化铵、牛油基三甲基氯化铵、椰油酰基三甲基氯化铵、2-乙基己基硬脂基二甲基氯化铵、二棕榈酰乙基二甲基氯化铵、双牛油酰氧乙基二甲基氯化铵、双硬脂酰氧乙基二甲基硫酸甲酯铵、PEG-2十八烯基氯化铵及其盐,其中所述氯被卤素(例如溴)、乙酸根、柠檬酸根、乳酸根、乙醇酸根、硝酸根、磷酸根、硫酸根或烷基硫酸根取代。
合适的阳离子表面活性剂的非限制性示例可以商品名
Figure BDA0002935252620000412
从Akzo NobelSurfactants(Chicago,IL)商购获得。
在一个示例中,合适的阳离子表面活性剂包括:例如具有至多26个碳原子的季铵表面活性剂,其包括:如US 6,136,769中所论述的烷氧基化季铵(AQA)表面活性剂;如6,004,922中所论述的二甲基羟基乙基季铵;二甲基羟乙基月桂基氯化铵;多胺阳离子表面活性剂,如WO 98/35002、WO 98/35003、WO 98/35004、WO 98/35005和WO 98/35006中所论述;如美国专利4,228,042、4,239,660、4,260,529和US 6,022,844中所论述的阳离子酯表面活性剂;以及US 6,221,825和WO 00/47708中所论述的氨基表面活性剂,例如酰氨基丙基二甲胺(APA)。
在一个示例中,阳离子酯表面活性剂在衣物洗涤条件下是可水解的。
c.非离子表面活性剂
合适的非离子表面活性剂的非限制性示例包括烷氧基化醇(AE)和烷基酚、多羟基脂肪酸酰胺(PFAA)、烷基聚葡糖苷(APG)、C10-C18甘油醚等。
在一个示例中,可用于本发明的非离子表面活性剂的非限制性示例包括:C12-C18烷基乙氧基化物,诸如来自Shell的
Figure BDA0002935252620000421
非离子表面活性剂;C6-C12烷基酚烷氧基化物,其中烷氧基化物单元为乙烯氧基和丙烯氧基单元的混合物;C12-C18醇和C6-C12烷基酚与环氧乙烷/环氧丙烷嵌段烷基聚胺乙氧基化物的缩合物,诸如来自BASF的
Figure BDA0002935252620000422
如US 6,150,322中所论述的C14-C22中链支化的醇BA;如US 6,153,577、US 6,020,303和US6,093,856中所论述的C14-C22中链支化的烷基烷氧基化物BAEx,其中x为1至30;烷基多醣,如1986年1月26日公布的Llenado的US 4,565,647中所论述;具体地是如US 4,483,780和US4,483,779中所论述的烷基多苷;多羟基洗涤剂酸酰胺,如US 5,332,528中所论述;和如US6,482,994和WO 01/42408中所论述的醚封端的聚(烷氧基化)醇表面活性剂。
适用于本发明的可商购获得的非离子表面活性剂的示例包括:
Figure BDA0002935252620000423
15-S-9(C11-C15直链醇与9摩尔环氧乙烷的缩合产物)和
Figure BDA0002935252620000424
24-L-6NMW(C12-C14伯醇与6摩尔具有窄分子量分布的环氧乙烷的缩合产物),两者均由Dow Chemical Company出售;由Shell Chemical Company出售的
Figure BDA0002935252620000425
45-9(C14-C15直链醇与9摩尔环氧乙烷的缩合产物)、
Figure BDA0002935252620000426
23-3(C12-C13直链醇与3摩尔环氧乙烷的缩合产物)、
Figure BDA0002935252620000427
45-7(C14-C15直链醇与7摩尔环氧乙烷的缩合产物)和
Figure BDA0002935252620000428
45-5(C14-C15直链醇与5摩尔环氧乙烷的缩合产物);由The Procter&Gamble Company出售的
Figure BDA0002935252620000431
EOB(C13-C15醇与9摩尔环氧乙烷的缩合产物);以及由Clariant出售的Genapol LA O3O或O5O(C12-C14醇与3或5摩尔环氧乙烷的缩合产物)。非离子表面活性剂可表现出的HLB范围为约8至约17和/或约8至约14。还可使用与环氧丙烷和/或环氧丁烷的缩合产物。
烷基酚的聚环氧乙烷、聚环氧丙烷和聚环氧丁烷缩合物也适合用作本发明的非离子表面活性剂。这些化合物包括烷基苯酚的缩合产物,该烷基苯酚具有的烷基包含约6至约14个碳原子,与环氧烷形成直链或支链的构型。这种类型的可商购获得的非离子表面活性剂包括由Solvay-Rhodia出售的
Figure BDA0002935252620000432
CO-630;以及
Figure BDA0002935252620000433
X-45、X-114、X-100和X-102,它们均由Dow Chemical Company出售。
对于自动餐具洗涤用途,可使用低发泡非离子表面活性剂。合适的低发泡非离子表面活性剂在US 7,271,138第7栏第10行至第7栏第60行中公开。
其它合适的非离子表面活性剂的示例为可商购获得的
Figure BDA0002935252620000434
表面活性剂,由BASF出售;可商购获得的
Figure BDA0002935252620000435
化合物,由BASF出售;以及可商购获得的
Figure BDA0002935252620000436
表面活性剂,由BASF出售。
d.两性离子表面活性剂
两性离子或两性表面活性剂的非限制性示例包括:仲胺和叔胺的衍生物;杂环仲胺和叔胺的衍生物;或季铵、季鏻或叔锍化合物的衍生物。参见美国专利3,929,678第19栏第38行至第22栏第48行,例如两性离子表面活性剂;甜菜碱,包括烷基二甲基甜菜碱和椰油二甲基酰胺丙基甜菜碱、C8至C18(例如C12至C18)氧化胺和磺基以及羟基甜菜碱,诸如N-烷基-N,N-二甲基氨基-1-丙烷磺酸盐,其中烷基基团可为C8至C18,并且在某些实施方案中为C10至C14
e.两性表面活性剂
两性表面活性剂的非限制性示例包括:仲胺或叔胺的脂族衍生物、或杂环仲胺和叔胺的脂族衍生物(其中脂族基团可以为直链或支链)、以及它们的混合物。脂族取代基中的一个可含有至少约8个碳原子,例如约8至约18个碳原子,并且至少一个含有阴离子水增溶性基团,例如羧基、磺酸根、硫酸根。合适的两性表面活性剂的示例参见美国专利公开3,929,678第19栏第18行至35行。
香料
可在本发明的一个或多个纤维元件和/或颗粒中掺入一种或多种香料和/或香料原料诸如谐香剂和/或香。香料可包含香料成分,该香料成分选自醛香料成分、酮香料成分、以及它们的混合物。
本发明的纤维元件和/或颗粒中可包含一种或多种香料和/或香料成分。用作香料和/或香料成分的众多天然和合成化学成分包括但不限于醛、酮、酯、以及它们的混合物。还包括各种天然提取物和精油,其可包含各成分的复杂混合物,诸如橙油、柠檬油、玫瑰提取物、熏衣草、麝香植物、绿叶刺蕊草、凤仙花精油、檀木油、松油、雪松等。成品香料可包含此类成分的极端复杂的混合物。在一个示例中,基于干燥纤维元件和/或干燥颗粒和/或干燥纤维结构的重量计,精制香料的含量通常为约0.01%至约2%。
抗微生物剂、抗菌剂和抗真菌剂
在一个实施方案中,吡啶硫酮颗粒为适用于本发明中的抗微生物活性剂。在一个实施方案中,抗微生物活性剂为1-羟基-2-吡啶硫酮盐,并且为微粒形式。在一个实施方案中,按本发明的干燥纤维元件和/或干燥颗粒和/或干燥纤维结构的重量计,吡啶硫酮颗粒的浓度在约0.01重量%至约5重量%、或约0.1重量%至约3重量%、或约0.1重量%至约2重量%的范围内。在一个实施方案中,吡啶硫酮盐是由重金属诸如锌、锡、镉、镁、铝和锆(通常为锌)形成的那些,通常为1-羟基-2-吡啶硫酮的锌盐(称为“吡啶硫酮锌”或“ZPT”),通常为片状颗粒形式的1-羟基-2-吡啶硫酮盐。在一个实施方案中,片状颗粒形式的1-羟基-2-吡啶硫酮盐具有如根据本文所述的中值粒度测试方法测量的至多约20微米、或至多约5微米、或至多约2.5微米的平均粒度。由其它阳离子诸如钠形成的盐也可为合适的。吡啶硫酮活性物质描述于例如美国专利2,809,971;美国专利3,236,733;美国专利3,753,196;美国专利3,761,418;美国专利4,345,080;美国专利4,323,683;美国专利4,379,753;和美国专利4,470,982中。
在另一个实施方案中,抗菌剂选自三氯生、三氯卡班、氯己定、甲硝唑以及它们的混合物。
在一个实施方案中,除了选自巯基吡啶氧化物多价金属盐的抗微生物活性物质之外,组合物还可包含一种或多种抗真菌和/或抗微生物活性物质。在一个实施方案中,抗微生物活性物质选自:煤焦油、硫、唑类、硫化硒、粒状硫、角质层分离剂、木炭、复方苯甲酸软膏、卡斯太拉尼氏涂剂、氯化铝、龙胆紫、羟甲辛吡酮(羟甲辛吡酮乙醇胺)、环已吡酮羟乙胺酮、十一碳烯酸及其金属盐、高锰酸钾、硫化硒、硫代硫酸钠、丙二醇、苦橙油、尿素制剂、灰黄霉素、8-羟基喹啉氯碘羟喹、硫代地巴唑、硫代氨基甲酸酯、卤普罗近、聚烯、羟基吡啶酮、吗啉、苄胺、烯丙胺(诸如特比萘芬)、茶树油、丁香叶油、芫荽、玫瑰草、小檗碱、百里香红、桂皮油、肉桂醛、香茅酸、扁柏酚、磺化页岩油、Sensiva SC-50、Elestab HP-100、壬二酸、溶酶、碘代丙炔基丁基氨基甲酸盐(IPBC)、异噻唑啉酮诸如辛基异噻唑啉酮和唑类、以及它们的混合物。
长丝形成组合物
本发明的纤维元件由长丝形成组合物制成。长丝形成组合物是基于极性溶剂的组合物。在一个示例中,长丝形成组合物是包含一种或多种长丝形成材料和一种或多种活性剂的含水组合物。
本发明的长丝形成组合物可具有如根据本文所述的剪切粘度测试方法测量的约1帕斯卡×秒至约25帕斯卡×秒、和/或约2帕斯卡×秒至约20帕斯卡×秒、和/或约3帕斯卡×秒至约10帕斯卡×秒的剪切粘度,如在3,000sec-1的剪切速率和(50℃至100℃)的加工温度下测得。
当由长丝形成组合物制备纤维元件时,可在约50℃至约100℃、和/或约65℃至约95℃、和/或约70℃至约90℃的温度下对长丝形成组合物进行加工。
在一个示例中,长丝形成组合物可包含按重量计至少20%、和/或至少30%、和/或至少40%、和/或至少45%、和/或至少50%至约90%、和/或至约85%、和/或至约80%、和/或至约75%的一种或多种长丝形成材料、一种或多种活性剂、以及它们的混合物。长丝形成组合物可包含约10重量%至约80重量%的极性溶剂,诸如水。
在一个示例中,基于长丝形成组合物的总重量计,该长丝形成组合物的非挥发性组分卡包含约20重量%和/或30重量%和/或40重量%和/或45重量%和/或50重量%,至约75重量%和/或80重量%和/或85重量%和/或90重量%。非挥发性组分可由长丝形成材料,诸如主链聚合物、活性剂以及它们的组合构成。长丝形成组合物的挥发性组分将包含剩余的百分比,并且基于所述长丝形成组合物的总重量计,其在10重量%至80重量%的范围内。
在纤维元件纺丝工艺中,在纤维元件离开纺丝模头时其需要具有初始稳定性。毛细管数用于表征这种初始稳定性标准。在模具的条件下,毛细管数应为至少1和/或至少3和/或至少4和/或至少5。
在一个示例中,长丝形成组合物表现出至少1至约50和/或至少3至约50和/或至少5至约30的毛细管数,使得长丝形成材料可有效地聚合物加工成纤维元件。
如本文所用,“聚合物加工”意指任何纺丝操作和/或纺丝方法,由此由长丝形成组合物形成包含经处理的长丝形成材料的纤维元件。纺丝操作和/或工艺可包括纺粘法、熔喷法、静电纺丝法、旋转纺丝法、连续长丝制备和/或丝束纤维制备操作/工艺。如本文所用,“经处理的长丝形成材料”意指已经历熔融加工操作和产生纤维元件的后续聚合物加工操作的任何长丝形成材料。
毛细管数是用来表征这种小滴破裂可能性的无量纲数。较大的毛细管数表示流体离开模头时更大的稳定性。毛细管数定义如下:
Figure BDA0002935252620000461
V为模头出口处的流体速度(单位为长度每时间),
η为在模头的条件下的流体粘度(单位为质量每长度*时间),
σ为流体的表面张力(单位为质量每时间2)。当将速度、粘度和表面张力表示成一组一致单位时,所得毛细管数将没有自己的单位;各个单位可抵消。
定义毛细管数用于模头的出口处的条件。流体速度是流体流经模头开口的平均速度。平均速度定义如下:
Figure BDA0002935252620000462
Vol’=体积流速(单位为长度3每时间),
面积=模头出口的横截面积(单位为长度2)。
当模头开口是圆孔时,则流体速度可定义如下
Figure BDA0002935252620000471
R为圆孔的半径(单位为长度)。
流体粘度将取决于温度并且可取决于剪切速率。剪切致稀流体的定义包括对剪切速率的依赖。表面张力将取决于流体组成和流体温度。
在一个示例中,长丝形成组合物可包含一种或多种剥离剂和/或润滑剂。合适的剥离剂和/或润滑剂的非限制性示例包括脂肪酸、脂肪酸盐、脂肪醇、脂肪酸酯、磺化脂肪酸酯、乙酸脂肪胺和脂肪酸酰胺、硅氧烷、氨基硅氧烷、含氟聚合物以及它们的混合物。
在一个示例中,长丝形成组合物可包含一种或多种抗粘连剂和/或防粘剂。合适的抗粘连剂和/或防粘剂的非限制性示例包括淀粉、改性淀粉、交联聚乙烯吡咯烷酮、交联纤维素、微晶纤维素、二氧化硅、金属氧化物、碳酸钙、滑石和云母。
本发明的活性剂可在纤维元件形成之前和/或期间加入长丝形成组合物中,和/或可在纤维元件形成之后加入纤维元件中。例如,在形成根据本发明的纤维元件和/或纤维结构之后,可将香料活性剂施加到纤维元件和/或包含纤维元件的纤维结构。在另一个示例中,在形成根据本发明的纤维元件和/或纤维结构之后,可将酶活性剂施加于纤维元件和/或包括纤维元件的纤维结构。在另一个示例中,在形成根据本发明的纤维元件和/或纤维结构之后,可将一种或多种颗粒施加于纤维元件和/或包括纤维元件的纤维结构,该颗粒可能不适用于穿过用于制备纤维元件的纺丝工艺。
制备纤维元件的方法
可通过任何合适的方法制备本发明的纤维元件。制备纤维元件的合适的方法的非限制性示例如下所述。
在一个示例中,根据本发明的用于制备纤维元件的方法包括以下步骤:
a.提供包含一种或多种长丝形成材料和任选地一种或多种活性剂的长丝形成组合物;以及
b.将长丝形成组合物诸如经由纺丝模头纺成一种或多种纤维元件诸如长丝,该纤维元件包含一种或多种长丝形成材料和任选地一种或多种活性剂。当暴露于预期使用条件时,一种或多种活性剂可从纤维元件中释放。当其中存在活性剂时,存在于纤维元件中的一种或多种长丝形成材料的总含量基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计可为小于80%和/或小于70%和/或小于65%和/或50%或更小,并且当存在于纤维元件中时,一种或多种活性剂的总含量基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计可为大于20%和/或大于35%和/或50%或更大、65%或更大、和/或80%或更大。
纺丝模头可包括多个纤维元件形成孔,该纤维元件形成孔包括被同心衰减流体孔围绕的熔融毛细管,流体如空气穿过该同心衰减流体孔以有助于在长丝形成组合物离开纤维元件形成孔时,将长丝形成组合物衰减成纤维元件。
在一个示例中,在形成纤维元件时,在纺丝步骤期间诸如通过干燥去除存在于长丝形成组合物中的任何挥发性溶剂诸如水。在一个示例中,大于30%和/或大于40%和/或大于50%重量的长丝形成组合物的挥发性溶剂如水在纺丝步骤期间被除去,例如通过干燥所产生的纤维元件被除去。
长丝形成组合物可包含任何合适总含量的长丝形成材料和任何合适含量的活性剂,只要由该长丝形成组合物制得的纤维元件包含基于干燥纤维元件和/或干燥颗粒和/或干燥纤维结构的重量计总含量占纤维元件约5%至50%或更小的长丝形成材料,以及基于干燥纤维元件和/或干燥颗粒和/或干燥纤维结构的重量计总含量占纤维元件50%至约95%的活性剂即可。
在一个示例中,长丝形成材料可包含任何合适总含量的长丝形成材料和任何合适含量的活性剂,只要由该长丝形成组合物制得的纤维元件包含基于干燥纤维元件和/或干燥颗粒的重量计和/或基于干燥纤维结构的重量计总含量占纤维元件和/或颗粒约5%至50%或更小的长丝形成材料,以及基于干燥纤维元件和/或干燥颗粒的重量计和/或基于干燥纤维结构的重量计总含量占纤维元件和/或颗粒50%至约95%的活性剂即可,其中长丝形成材料对活性剂总含量的重量比为1或更小。
在一个示例中,长丝形成组合物包含按长丝形成组合物重量计约1%和/或约5%和/或约10%至约50%和/或至约40%和/或至约30%和/或至约20%的长丝形成材料;按长丝形成组合物重量计约1%和/或约5%和/或约10%至约50%和/或至约40%和/或至约30%和/或至约20%的活性剂;以及按长丝形成组合物的重量计约20%、和/或约25%、和/或约30%、和/或约40%、和/或至约80%、和/或至约70%、和/或至约60%、和/或至约50%的挥发性溶剂诸如水。长丝形成组合物可包含微量的其它活性剂,例如按长丝形成组合物重量计小于10%、和/或小于5%、和/或小于3%和/或小于1%的增塑剂、pH调节剂和其它活性剂。
通过任何合适的纺丝方法如熔喷、纺粘、静电纺丝和/或旋转纺丝将长丝形成组合物纺成一种或多种纤维元件。在一个示例中,通过熔喷将长丝形成组合物纺成多个纤维元件和/或颗粒。例如,可将长丝形成组合物从槽中泵入熔喷喷丝头。在排出喷丝头中的一个或多个长丝形成孔时,用空气使长丝形成组合物变细,从而产生一个或多个纤维元件和/或颗粒。然后可将纤维元件和/或颗粒干燥以除去用于纺丝的任何残余的溶剂诸如水。
本发明的纤维元件和/或颗粒可在带(诸如图案化带,例如模塑构件)上收集以形成包含纤维元件和/或颗粒的纤维结构。
在一个示例中,如图4和图5所示,用于制备根据本发明的纤维元件30的方法28包括以下步骤:
a.提供包含一种或多种长丝形成材料和任选地一种或多种活性剂的长丝形成组合物32;以及
b.将长丝形成组合物32诸如经由通过泵36、管道38和增压槽40来促进的纺丝模头34纺成一个或多个纤维元件30诸如长丝,该纤维元件包含一种或多种长丝形成材料和任选地一种或多种活性剂。当暴露于预期使用条件时,一种或多种活性剂可从纤维元件中释放。当其中存在活性剂时,存在于纤维元件30中的一种或多种长丝形成材料的总含量基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计可为小于80%和/或小于70%和/或小于65%和/或50%或更小,并且当存在于纤维元件中时,一种或多种活性剂的总含量基于干燥纤维元件和/或干燥纤维结构的重量计可为大于20%和/或大于35%和/或50%或更大、65%或更大、和/或80%或更大。
如图4所示,纺丝模头34可包括多个纤维元件形成孔42,该纤维元件形成孔包括被同心衰减流体孔46围绕的熔融毛细管44,流体如空气穿过该同心衰减流体孔以有助于在长丝形成组合物32离开纤维元件形成孔42时,将长丝形成组合物衰减成纤维元件30。
在一个示例中,在形成纤维元件30时,在纺丝步骤期间诸如通过干燥去除存在于长丝形成组合物32中的任何挥发性溶剂诸如水。在一个示例中,大于30%和/或大于40%和/或大于50%重量的长丝形成组合物的挥发性溶剂如水在纺丝步骤期间被除去,例如通过干燥所产生的纤维元件被除去。
长丝形成组合物可包含任何合适总含量的长丝形成材料和任何合适含量的活性剂,只要由该长丝形成组合物制得的纤维元件包含基于干燥纤维元件和/或干燥颗粒和/或干燥纤维结构的重量计总含量占纤维元件约5%至50%或更小的长丝形成材料,以及基于干燥纤维元件和/或干燥颗粒和/或干燥纤维结构的重量计总含量占纤维元件50%至约95%的活性剂即可。
在一个示例中,长丝形成材料可包含任何合适总含量的长丝形成材料和任何合适含量的活性剂,只要由该长丝形成组合物制得的纤维元件包含基于干燥纤维元件和/或干燥颗粒的重量计和/或基于干燥纤维结构的重量计总含量占纤维元件和/或颗粒约5%至50%或更小的长丝形成材料,以及基于干燥纤维元件和/或干燥颗粒的重量计和/或基于干燥纤维结构的重量计总含量占纤维元件和/或颗粒50%至约95%的活性剂即可,其中长丝形成材料对活性剂总含量的重量比为1或更小。
在一个示例中,长丝形成组合物包含按长丝形成组合物重量计约1%和/或约5%和/或约10%至约50%和/或至约40%和/或至约30%和/或至约20%的长丝形成材料;按长丝形成组合物重量计约1%和/或约5%和/或约10%至约50%和/或至约40%和/或至约30%和/或至约20%的活性剂;以及按长丝形成组合物的重量计约20%、和/或约25%、和/或约30%、和/或约40%、和/或至约80%、和/或至约70%、和/或至约60%、和/或至约50%的挥发性溶剂诸如水。长丝形成组合物可包含微量的其它活性剂,例如按长丝形成组合物重量计小于10%、和/或小于5%、和/或小于3%和/或小于1%的增塑剂、pH调节剂和其它活性剂。
通过任何合适的纺丝方法如熔喷、纺粘、静电纺丝和/或旋转纺丝将长丝形成组合物纺成一种或多种纤维元件。在一个示例中,通过熔喷将长丝形成组合物纺成多个纤维元件和/或颗粒。例如,可将长丝形成组合物从槽中泵入熔喷喷丝头。在排出喷丝头中的一个或多个长丝形成孔时,用空气使长丝形成组合物变细,从而产生一个或多个纤维元件和/或颗粒。然后可将纤维元件和/或颗粒干燥以除去用于纺丝的任何残余的溶剂诸如水。
本发明的纤维元件和/或颗粒可在带(诸如图案化带,例如模塑构件)上收集以形成包含纤维元件和/或颗粒的纤维结构。
用于制备纤维结构的方法
本发明的纤维结构可通过由纺丝模头对长丝形成组合物进行纺丝以形成多个纤维元件诸如长丝,然后缔合由颗粒源例如筛或气流成网成形头提供的一个或多个颗粒例如一个或多个基质颗粒和/或附聚颗粒来制备。颗粒例如基质颗粒和/或附聚颗粒可分散在纤维元件内。可在收集带诸如图案化收集带上收集颗粒和纤维元件的混合物,该收集带为纤维结构的至少一个表面赋予纹理诸如三维纹理。
在用于制备本发明的纤维结构的方法的一个示例中,该方法包括形成多个纤维元件例如长丝的第一层的步骤。将一个或多个颗粒例如基质颗粒和/或附聚颗粒从颗粒源沉积到第一层的表面上。然后形成多个纤维元件例如长丝的第二层,使得颗粒定位在(夹在)第一层与第二层之间,该纤维元件例如由纺丝模头在颗粒的顶部上制成。
在用于制备本发明的纤维结构的方法的另一个示例中,该方法包括以下步骤:从例如纺丝模头制备多个纤维元件,并且将多个颗粒例如基质颗粒和/或附聚颗粒与纤维元件混合以形成共形成纤维结构。
在图6所示的一个示例中,本发明的纤维结构48可通过从纺丝模头34将长丝形成组合物32纺丝,如图4和图5所述,以形成多个纤维元件30诸如长丝,然后缔合由基质颗粒源50例如筛或气流成网形成头提供的一个或多个基质颗粒10和/或附聚颗粒。基质颗粒10可分散于纤维元件30内。可在收集带52诸如图案化收集带上收集基质颗粒10和纤维元件30的混合物,该收集带为纤维结构48的至少一个表面赋予纹理诸如三维纹理。
在一个示例中,纤维结构48可表现出例如约100gsm至约5000gsm、和/或约250gsm至约3000gsm、和/或约500gsm至约2000gsm的任何合适的基重。纤维结构28内的纤维元件32可以例如约10gsm至约500gsm、和/或约20gsm至约400gsm、和/或约100gsm至约300gsm的任何合适的基重存在。纤维结构28内的基质颗粒36可以例如约100gsm至约4000gsm、和/或约250gsm至约3000gsm、和/或约500gsm至约2000gsm的任何合适的基重存在。
图7示出了根据本发明的用于制备纤维结构48的方法的另一示例。该方法包括形成多个纤维元件30的第一层54使得在第一层54的表面中形成凹坑56的步骤。一个或多个基质颗粒10从基质颗粒源50沉积到凹坑56中。然后由纺丝模头34制得的包括多个纤维元件30的第二层58形成在第一层54的表面上,使得基质颗粒10被包埋在凹坑56中。
图8示出了根据本发明的用于制备纤维结构48的方法的又一示例。该方法包括形成多个纤维元件30的第一层54的步骤。一种或多种基质颗粒10从基质颗粒源50沉积到由收集带52承载的第一层54的表面上。然后由纺丝模头34制得的包括多个纤维元件30的第二层58形成在基质颗粒10的顶部上,使得基质颗粒10定位在第一层54与第二层58之间。
在一个示例中,纤维结构可独立地表现出例如约100gsm至约5000gsm、和/或约250gsm至约3000gsm、和/或约500gsm至约2000gsm的任何合适的基重。在一个示例中,纤维结构内的纤维元件可独立地以例如约10gsm至约1000gsm、和/或约10gsm至约500gsm、和/或约20gsm至约400gsm、和/或约100gsm至约300gsm的任何合适的基重存在于纤维结构中。在一个示例中,当存在于纤维结构内时,基质颗粒可独立地以例如约10gsm至约4000gsm、和/或约50gsm至约4000gsm、和/或约100gsm至约4000gsm、和/或约250gsm至约3000gsm、和/或约500gsm至约2000gsm的任何合适的基重存在于纤维结构中。
在一个示例中,可将包含其它活性剂的其它颗粒添加到纤维结构中和/或纤维结构之间。例如,可在将纤维结构缔合在一起之前将香料定位在两个纤维结构之间。在一个示例中,本发明的纤维结构不含或基本上不含(不会不利地影响纤维结构的泡沫生成)抑泡剂和防止和/或抑制泡沫生成的类似活性剂。
非限制性示例
实施例1-包含末端氨基硅氧烷和聚乙烯醇的基质颗粒
预混物1:将650g蒸馏水添加到合适的容器中,并且开始用顶置式搅拌器搅拌。然后在搅拌的同时将350g Selvol 505聚乙烯醇(粉末)(可从Sekisui Chemical,Secaucus,NJ商购获得)添加到蒸馏水中。在聚乙烯醇完全分散于水中后,将容器加热至90℃的温度。在90℃下继续搅拌和加热持续大约2小时以将聚乙烯醇完全溶解于水中以形成聚乙烯醇溶液,其中聚乙烯醇为本发明的基质材料。
预混物2:800g Silsoft 253,可从Momentive商购获得的预制备末端氨基硅氧烷乳液,其包含氨基封端的聚二甲基硅氧烷、乳化剂(C11-15链烷醇聚醚7、月桂醇聚醚9、甘油和十三烷醇聚醚12)和水,其中硅氧烷含量为20%。
然后通过将1000g(650g蒸馏水和350g聚乙烯醇)预混物1与800g预混物2混合来制备喷雾干燥混合物。通过顶置式搅拌器(约100rpm,具有合适尺寸的叶轮)搅拌该喷雾干燥混合物,直至完全混合约1小时,然后添加1600g额外的蒸馏水以将粘度降低至小于约1000cP的粘度,粘度越低,则越有利于形成更好的小滴,并且能够进行喷雾干燥。然后将完全配制的降低粘度的混合物搅拌20分钟。
使用可从GEA Process Engineering Inc.(原名Niro Inc.)商购获得的具有1米直径和2.5米高度的Niro Mobile MinorTM单元来实现喷雾干燥方法。喷雾干燥单元配备有旋转喷雾器。将完全配制的降低粘度的混合物以40mL/min泵送。通过调节加热元件和流速将入口空气温度控制为200℃,并且将出口温度控制为100℃。包含聚乙烯醇和末端氨基硅氧烷的基质颗粒(如图1所示)通过如图2所示的喷雾干燥方法形成。这些基质颗粒可附聚以形成附聚颗粒。
实施例2-附聚颗粒
将2200g包含聚乙烯醇和硅氧烷(例如氨基硅氧烷,诸如末端氨基硅氧烷)的基质颗粒和2200g包含聚乙烯醇和香料的基质颗粒添加到6L双轴Forberg式桨式搅拌器中。将基质颗粒以1.43m/s的搅拌器末端速度混合30秒。将由15%聚乙烯吡咯烷酮的异丙醇溶液组成的粘结剂雾化,并且喷雾到在搅拌器中形成的基质颗粒流化床中,从而导致基质颗粒附聚。以300g/min的速率添加粘结剂,并且使用以空气作为第二流体的双流体喷嘴雾化。添加总共600g粘结剂,从而导致递送75g聚乙烯吡咯烷酮。然后立即将整批附聚颗粒从搅拌器中取出,并且在流化床烘干机中干燥以去除异丙醇。干燥在60℃下完成。然后将干燥的附聚颗粒筛分以去除如根据本文所述的中值粒度测试方法测量的大于1180μm的附聚颗粒以及小于250μm的附聚细粒和未附聚细粒。
实施例4-包含二氧化硅和聚乙烯醇的基质颗粒
预混物1:将650g蒸馏水添加到合适的容器中,并且开始用顶置式搅拌器搅拌。然后在搅拌的同时将350g Selvol 505聚乙烯醇(粉末)(可从Sekisui Chemical,Secaucus,NJ商购获得)添加到蒸馏水中。在聚乙烯醇完全分散于水中后,将容器加热至90℃的温度。在90℃下继续搅拌和加热持续大约2小时以将聚乙烯醇完全溶解于水中以形成聚乙烯醇溶液,其中聚乙烯醇为本发明的基质材料。
向预混物1中添加200g二氧化硅颗粒以形成喷雾干燥混合物。通过顶置式搅拌器(约100rpm,具有合适尺寸的叶轮)搅拌该喷雾干燥混合物,直至完全混合约1小时,然后添加1600g额外的蒸馏水以将粘度降低至小于约1000cP的粘度,粘度越低,则越有利于形成更好的小滴,并且能够进行喷雾干燥。然后将完全配制的降低粘度的混合物搅拌20分钟。
使用可从GEA Process Engineering Inc.(原名Niro Inc.)商购获得的具有1米直径和2.5米高度的Niro Mobile MinorTM单元来实现喷雾干燥方法。喷雾干燥单元配备有旋转喷雾器。将完全配制的低粘度混合物以40mL/min泵送。通过调节加热元件和流速将入口空气温度控制在200℃,并且将出口温度控制在100℃。包含聚乙烯醇和二氧化硅颗粒的基质颗粒(如图1所示)通过如图2所示的喷雾干燥方法形成。这些基质颗粒可附聚以形成附聚颗粒。
实施例4-包含基质颗粒和/或附聚颗粒的纤维结构
包含多个来自实施例1的基质颗粒和/或多个来自实施例2的附聚颗粒的纤维结构例如水溶性纤维结构如下制备。
纤维元件可借助于小型设备形成,该小型设备包括适用于批量操作的增压槽,该增压槽填充有适用于纺丝的长丝形成组合物。可使用泵(诸如
Figure BDA0002935252620000541
型号PEP II,容量为5.0立方厘米/转(cc/rev),由Parker Hannifin Corporation,Zenith Pumps分部(Sanford,N.C.,USA)制造)以有利于将长丝形成组合物传送至纺丝模头。可通过调节泵的每分钟转数(rpm)来控制从增压槽至纺丝模头的长丝形成组合物的流量。管用于连接增压槽、泵和纺丝模头。
纺丝模头具有多行相互以约1.524毫米(约0.060英寸)的节距P间隔开的环形挤出喷嘴(纤维元件形成孔)。喷嘴具有约0.305毫米(约0.012英寸)的单一内径和约0.813毫米(约0.032英寸)的单一外径。每个独立的喷嘴被环状且发散的喇叭状孔(同心衰减流体孔)环绕以对每个独立的熔融毛细管提供抽长空气。由通过孔提供的通常为圆柱形的湿空气流包围并衰减通过喷嘴挤出的长丝形成组合物。
通过用电阻加热器(例如,由Pittsburgh(Pa.,USA)的Emerson Electric的Chromalox分部制造的加热器)加热来自源的压缩空气,可提供衰减空气。加入适量气流以在电加热的、恒温受控的递送管道条件下使热空气饱和或接近饱和。在电加热的恒温控制的分离器中除去冷凝物。
雏形纤维元件通过干燥空气流进行干燥,该空气流具有约149℃(约300℉)至约315℃(约600℉)的温度,其由电阻加热器(未示出)通过干燥喷嘴供应,并且以相对于正被挤出的非热塑性雏形纤维的大致取向成约90°的角度排出。可在收集装置诸如例如可移动多孔带或图案化收集带上收集所述干燥的雏形纤维元件。在成形区正下方添加真空源可用于帮助收集纤维。
将颗粒源例如基质颗粒源诸如喂料机放置在纤维元件的干燥区域的正上方,该颗粒源适于提供颗粒流,例如根据本发明的基质颗粒和/或附聚颗粒。例如,由
Figure BDA0002935252620000551
(Haan,Germany)制造的振动喂料机可用作颗粒源。为有助于颗粒在横向上的一致分布,将颗粒喂入盘中,该盘起始于喂料机的宽度并以与纺丝模头面相同的宽度结束,以确保将颗粒递送到纤维元件形成的所有区域中。所述盘除了出口之外完全封闭,以使颗粒进料的破坏最小化。
当形成雏形纤维元件时,打开喂料机并将颗粒引入纤维元件流中。在这种情况下,由Genencor
Figure BDA0002935252620000552
(Leiden,The Netherlands)制造的Green Zero(Green SpeckleGranules)用作颗粒。与纤维元件缔合和/或混合的颗粒在收集带上收集在一起以形成根据本发明的纤维结构。
测试方法
除非另外指明,本文所述的所有测试(包括定义部分所述的那些和以下测试方法)均是对如下样本进行的,该样本在测试之前已在温度为23℃±1.0℃并且相对湿度为50%±2%的调理室中调理了最少2小时。被测试的样本为“可用单元”。如本文所用,“可用单元”意指由消费者用于其指定用途的制品,例如单位剂量制品/产品。所有测试均在相同的环境条件下并在此类调节室中进行。不测试具有缺陷诸如皱褶、撕裂部等的样本。出于测试目的,按本文所述进行调理的样本被认为是干样本(诸如“干长丝”)。根据制造商的说明书校准所有仪器。
基重测试方法
基重定义为被测试样本的重量,以g/m2为单位。其通过如下方法进行测定:使用合适的天平精确地称重调理过的样本的已知面积,记录所测试样本的重量和面积,应用适当的转换因数,并且最终计算以g/m2为单位的样本基重。
基重通过如下方法进行测量:从单个纤维网、一叠纤维网、或其它合适的叠层、或消费者可买到的单元切割样本,并且使用分辨率为±0.001g的顶部加载分析天平称重样本。在切割样本之前,样本必须在73℉±2℉(23℃±1℃)的温度和50%(±2%)的相对湿度下平衡最少两个小时。在称重时,天平使用气流罩保护其不受气流和其它干扰的影响。精密切割冲模(测量为1.625×1.625英寸(41.275×41.275mm))用于制备所有样本。选择可用的样本区域,该区域为干净的,不含洞、撕裂、褶皱和其它缺陷。
对每个样本,使用上述冲切机来切割样本,称量样本质量,并且记录质量结果,精确至0.001g。
以g/m2为单位如下计算基重:
基重=(样本质量)/(样本面积)。
或具体地讲,
基重(g/m2)=(样本质量(g))/(0.001704m2)。
报告结果,精确到0.1g/m2。可使用如上所述的类似精密切割器来改变或变更样本尺寸。如果样本尺寸变小,则应测量若干样本,并且报告平均值以作为其基重。
中值粒度测试方法
该测试方法必须用于测定基质颗粒以及附聚颗粒的粒度。
使用1989年5月26日批准的还带有分析中所用筛目说明书的ASTM D 502-89,“Standard Test Method for Particle Size of Soaps and Other Detergents”来进行中值粒度测试,以测定基质颗粒的中值粒度。根据第7部分“Procedure using machine-sieving method”,需要包括美国标准(ASTM E 11)筛子#8(2360μm)、#12(1700μm)、#16(1180μm)、#20(850μm)、#30(600μm)、#40(425μm)、#50(300μm)、#70(212μm)、#100(150μm)的一套干净干燥的筛子。将上述套筛用于指定的机器筛分方法。将基质颗粒用作样本。合适的筛摇机可购自W.S.Tyler Company(Mentor,Ohio,U.S.A.)的合适振动筛分机,使用规定的机器-筛选法基于皂颗粒的粒度对皂颗粒进行分离。
通过用各个筛子的微米尺寸开口对对数的横坐标作图并用累积质量百分比(Q3)对线性纵坐标作图,在半对数图上对该数据绘图。上述数据表示的示例在ISO 9276-1:1998,“Representation of results of particle size analysis-Part 1:GraphicalRepresentation”的图A.4中给出。对于本发明的目的而言,基质颗粒的中值粒度(D50)被定义为累积质量百分比等于50%的点的横坐标值,并通过在50%值正上方(a50)和下方(b50)的数据点之间直线内插来计算,其采用以下公式:
D50=10^[Log(Da50)-(Log(Da50)-Log(Db50))*(Qa50-50%)/(Qa50-Qb50)]
其中Qa50和Qb50分别为50百分率正上方和正下方的数据的累积质量百分率值;并且Da50和Db50为对应于这些数据的筛目微米值。
如果第50个百分率值低于最细筛目(150μm)或高于最粗筛目(2360μm),则在几何累积不大于1.5后,附加的筛子必须被加入到该套筛直到该中值降至两个测量的筛目之间。
基质颗粒的分布跨度是中值附近基质颗粒粒度分布的宽度量度。可根据下式进行计算:
跨度=(D84/D50+D50/D16)/2
其中D50为中值粒度并且D84和D16为在累积质量百分比保留曲线图上分别为百分之十六和百分之八十四处的粒度。
在D16值低于最细筛目(150μm)的事件中,则根据下式计算跨度:
跨度=(D84/D50)。
在D84值高于最粗筛目(2360μm)的事件中,则根据下式计算跨度:
跨度=(D50/D16)。
在D16值低于最细筛目(150μm)并且D84值高于最粗筛目(2360μm)的事件中,则分布跨度采用最大值5.7。
基质颗粒中游离香料的分析
该方法适用于测量疏水性活性剂(在这种情况下为一种或多种香料)的渗漏和/或扩散或其缺乏。
除非另外指明,所有实验室仪器均应根据制造商的说明操作,如仪器操作手册和指导材料中所述。
设备
1.实验室计时器。
2.HT
Figure BDA0002935252620000581
膜过滤器,Schwartz,Twin Rivers,WI.,USA
3.气相色谱(GC):Agilent 6890型或等同物
4.GC柱:Agilent DB-5MS,30M×0.250mm ID,1.0μm膜厚度,购自AgilentTechnologies,Inc.Wilmington,DE.,USA。
5.载气,氦气,1.2ml/min流速。
6.检测器为得自Agilent Technologies,Inc.,Wilmington,DE,USA的Agilent5973型质量选择检测器(或等同物),具有约230℃的源温度和约150℃的MS Quad温度。
样本制备
7.在40℃下将颗粒储存过夜后,将0.2g香料颗粒置于20mL玻璃小瓶的底部(最大程度减少小瓶侧面或顶部上的产品)。
8.向该小瓶中加入10mL己烷。
9.使用接触式涡旋单元,涡旋样本10秒(如果大量产品仍附聚在底部,则再涡旋10秒)。
10.然后使用辊式搅拌器混合5分钟。
11.使用具有0.45μm HT
Figure BDA0002935252620000591
膜过滤器(如果它是澄清的,则不需要过滤器)的注射器和尼龙注射过滤器,将1.5mL澄清己烷层加入2mL GC小瓶中。盖紧小瓶。
12.然后通过GC/MS分析每个样本的2μL等分试样。
13.一式三份地分析所有样本(n=2)。
分析
1.将样本小瓶转移至适当的样本托盘并进行GC-MS分析。
2.样本加载和分析的开始顺序。在该步骤中,GC-MS分析运行为分流模式,分流比为10:1。使用以下温度程序:
-约75℃的初始温度
-以约6℃/min的速率升高初始温度直至达到280℃的温度,然后保持3.83分钟。总运行时间为38分钟。
3.使用由Agilent Technologies,Inc.,Wilmington,DE,USA购买并授权的JohnWiley&Sons(Wiley 10)和National Institute of Standards and Technology(NIST 08)的MS光谱库鉴定香料化合物。
4.使用购自Agilent Technologies,Inc.,Wilmington,DE,USA的Chemstation软件(版本E)对特定离子的色谱峰进行积分。
5.如本文所述,使用香料标准物并且根据本文所述的方法进行制备,然后进行GC-MS分析,分析峰值,并且使用Chemstation软件进行积分。
6.使用峰值面积对比已知量的香料构建校准曲线以获得线性曲线。
7.通过使用线性由己烷提取的游离香料的峰面积计算对应的香料量。
8.测试样本中游离油的百分比是游离香料(来自步骤7)相对于样本中总香料(包封量)的量。
水含量测试方法
使用以下水含量测试方法测量存在于纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构中的水(水分)含量。在测试之前将纤维元件和/或颗粒和/或纤维结构或其部分(“样本”)以预切割片的形式置于23℃±1.0℃的温度和50%±2%的相对湿度下的调理室中至少24小时。每个纤维结构样本具有至少4平方英寸的面积,但是在尺寸上足够小以适当地贴合在天平称重盘上。在上文所提及的温度和湿度条件下,使用具有至少四位小数的天平,每五分钟记录样本的重量,直至在10分钟的时间内检测到小于0.5%的在前重量的变化。最终重量记录为“平衡重量”。在10分钟内,将样本置于70℃±2℃和4%±2%的相对湿度下的鼓风烘箱中,在金属薄片顶部上干燥24小时。干燥24小时后,除去样本并在15秒内称重。该重量被表示为样本的“干燥重量”。
样本的水(水分)含量如下计算:
Figure BDA0002935252620000601
将3个等分试样样本中的水(水分)%取平均值以提供报告的样本中的水(水分)%。报告结果,精确到0.1%。
直径测试方法
不连续纤维元件或纤维结构内的纤维元件的直径通过使用扫描电镜(SEM)或光学显微镜以及图像分析软件确定。选择200至10,000倍的放大倍数使得纤维元件被合适地放大以便进行测量。当使用SEM时,将这些样本溅射上金或钯化合物以避免纤维元件在电子束中带电和振动。使用来自图像(在监视屏上)的确定纤维元件直径的手动规程,所述图像用SEM或光学显微镜捕获。使用鼠标和光标工具,搜寻随机选择的纤维元件的边缘,然后横跨其宽度(即,在该点处垂直于纤维元件方向)测量至纤维元件的另一个边缘。缩放和校准图像分析工具提供缩放以获得以μm计的实际读数。对于纤维结构内的纤维元件,使用SEM或光学显微镜穿过纤维结构的样本而随机选择多根纤维元件。以这种方式切出并测试纤维结构的至少两个部分。总共进行至少100次此类测量然后将所有的数据记录下来以用于统计分析。所记录的数据用于计算纤维元件直径的平均值、纤维元件直径的标准偏差和纤维元件直径的中值。
另一个可用的统计量为计算低于某个上限的纤维元件的群体数量。为了确定该统计量,对软件进行编程以计数结果有多少纤维元件直径低于上限,并且将该数(除以总数据数量并乘以100%)按百分数报告为低于该上限的百分数,诸如例如低于1微米直径的百分数或%-亚微米。我们将单个圆形纤维元件的所测量的直径(以微米计)表示为di。
在纤维元件具有非圆形横截面的情况下,纤维元件直径的测量值被测定为且设定成等于液压直径,该液压直径为纤维元件横截面积的四倍除以纤维元件横截面的周长(在中空纤维元件的情况下为外周长)。数均直径,或者平均直径如下计算:
Figure BDA0002935252620000611
重均分子量测试方法
材料诸如聚合物的重均分子量(Mw)通过凝胶渗透色谱法(GPC),使用混合床柱进行测定。利用高效液相色谱(HPLC),其具有以下部件:
Figure BDA0002935252620000612
型号600E泵、系统控制器和控制软件3.2版,型号717Plus自动进样器和CHM-009246柱加热器,全部由WatersCorporation(Milford,MA,USA)制造。柱是PL gel 20μm Mixed A柱(凝胶分子量范围为1,000g/mol至40,000,000g/mol),其长度为600mm且内径为7.5mm,并且保护柱是PL gel 20μm,长度50mm,7.5mm ID。柱温为55℃并且进样体积为200μL。检测器是
Figure BDA0002935252620000613
EnhancedOptical System(EOS),其包括由Wyatt Technology(Santa Barbara,CA,USA)制造的
Figure BDA0002935252620000615
软件,4.73.04版检测器软件,以及具有K5单元和690nm激光的激光散射检测器。奇数检测器上的增益设为101。偶数检测器上的增益设为20.9。Wyatt Technology's
Figure BDA0002935252620000614
差示折射计设为50℃。增益设为10。移动相为HPLC级二甲基亚砜,其具有0.1%w/v LiBr,并且移动相流速为1mL/min,等度。运行时间为30分钟。
通过在移动相中溶解材料来制备样本,标称为3mg材料/1mL移动相。将样本封盖,然后使用磁力搅拌器搅拌约5分钟。然后将样本置于85℃的对流烘箱中60分钟。然后使样本自然冷却至室温。然后通过5μm尼龙膜过滤样本,尼龙膜为Spartan-25型,由Schleicher&Schuell(Keene,NH,USA)制造,使用5mL注射器将样本过滤到5毫升(mL)自动进样器小瓶中。
对于测量的每个系列的样本(3或更多个材料样本),将溶剂空白样本注入柱中。然后以与上述样本相关的类似方式制备检验样本。检验样本包含2mg/mL的普鲁兰(PolymerLaboratories),其具有47,300g/mol的重均分子量。在分析每组样本前分析检验样本。平行测试空白样本、检验样本和材料测试样本。最后测试空白样本。光散射检测器和差示折射计根据“Dawn EOS Light Scattering Instrument Hardware Manual”和“
Figure BDA0002935252620000621
DSPInterferometric Refractometer Hardware Manual”运行,它们均由Wyatt TechnologyCorp.(Santa Barbara,CA,USA)制造,并且二者均以引用的方式并入本文。
使用检测器软件计算样本的重均分子量。使用0.066的dn/dc(折射率随浓度的差异变化)值。校正激光检测器和折射率检测器的基线以消除检测器暗电流和溶剂散射的影响。如果激光检测器信号是饱和的或者显示过多的噪音,则它不用于计算分子量。选择分子量表征的区域,使得用于激光散射和折射率的90°检测器的信号是它们的相应基线噪音水平的3倍。通常色谱的高分子量侧由折射率信号限定,并且低分子量侧由激光信号限定。
可使用如检测器软件定义的“一阶席姆图”计算重均分子量。如果样本的重均分子量大于1,000,000g/mol,计算第一阶席姆图和第二阶席姆图,并且使用具有最少回归拟合误差的结果计算分子量。报告的重均分子量是材料试验样本的两次运行的平均值。
厚度测试方法
纤维结构的厚度通过从纤维结构样本中切出5个样本,使得每个切出样本的尺寸大于购自Thwing-Albert Instrument Company(Philadelphia,PA)、型号II的VIR电子测厚仪的加载底脚装载面来测量。通常,加载底脚装载表面具有约3.14in2的圆形表面积。将样本限定在一个水平平面和加载底脚装载表面之间。加载底脚装载表面对样本施加的围压为15.5g/cm2。每个样本的厚度是扁平平面和加载底脚装载面之间所得的间隙。所述厚度计算为五个样本的平均厚度。报告结果,以毫米(mm)为单位。
剪切粘度测试方法
本发明的长丝形成组合物的剪切粘度使用毛细管流变仪(Goettfert Rheograph6000,由Goettfert USA(Rock Hill SC,USA)制造)测量。使用具有1.0mm的直径D和30mm的长度L(即L/D=30)的毛细管模来进行测量。将模头附接到保持在75℃的模头测试温度下的流变仪的20mm圆筒的下端。将已预热至模头测试温度的60g长丝形成组合物的样本加载到流变仪的圆筒部分中。去除具有任何夹带的空气的样本。以一组选定的速率1,000-10,000秒-1将样本从圆筒推过毛细管模。可用流变仪的软件由样本从圆筒到毛细管模时经历的压降和样本经过毛细管模的流速来计算表观剪切粘度。对数(表观剪切粘度)可对对数(剪切速率)作出曲线图,并且曲线图可通过幂律,根据式η=Kγn-1进行拟合,其中K为材料的粘度常数,n为材料的致稀指数,并且γ为剪切速率。本文的长丝形成组合物的报告的表观剪切粘度是使用幂律关系内推至3,000秒-1的剪切速率时计算所得的。
纤维元件组成测试方法
为制备用于纤维元件组成测量的纤维元件,必须通过除去可除去的存在于纤维元件的外表面上的任何涂料组合物和/或材料来调理纤维元件。这样做的方法的示例为用将除去外部涂层同时保持纤维元件不改变的合适溶剂洗涤纤维元件3次。然后将纤维元件在23℃±1.0℃下风干,直到纤维元件含有低于10%的水分。然后完成调理纤维元件的化学分析,以测定关于长丝形成材料和活性剂以及存在于纤维元件中的长丝形成材料和活性剂含量的纤维元件组成构造。
可通过使用TOF-SIM或SEM完成截面分析而测定关于长丝形成材料和活性剂的纤维元件组成构造。另一种用于确定纤维元件组成构造的方法使用荧光染料作为标记。另外,通常,纤维元件的制造者应该知道其纤维元件的组成。
溶解测试方法
设备和材料(也参见图9至图11)
600mL烧杯60
磁力搅拌器62(Labline型号1250或等同物)
磁力搅拌棒64(5cm)
温度计(1至100℃+/-1℃)
切割冲模--尺寸为3.8cm×3.2cm的不锈钢切割冲模
计时器(0-3,600秒或1小时),精确到秒。如果样本表现出大于3,600秒的溶解时间,则所用的计时器应具有足够的总时间测量范围。然而,计时器需要精确到秒。
Polaroid 35mm滑片框66(可从Polaroid Corporation商购获得或等同物)
35mm滑片框保持器68(或等同物)
具有以下特性的辛辛那提市水或等同物:按CaCO3计,总硬度=155mg/L;钙含量=33.2mg/L;镁含量=17.5mg/L;磷酸盐含量=0.0462。
测试方案
在23℃±1.0℃的恒定温度和50%RH±2%的湿度环境下将样本平衡至少2小时。使用本文定义的基重测试方法测量纤维结构样本的基重。使用切割冲模(3.8cm×3.2cm)从纤维结构样本中切割出三个溶解试样,使其贴合在具有24mm×36mm开放区尺寸的35mm滑片框66内。将每个样本锁定在单独的35mm滑片框66中。向600mL烧杯60中放入磁力搅拌棒64。打开自来水龙头流(或等同物)并用温度计测量水温,并且如果需要的话,调节热水或冷水以将其保持在测试温度。测试温度为15℃±1℃水。一旦处于测试温度,则用500mL±5mL的15℃±1℃自来水填充烧杯60。将整个烧杯60置于磁力搅拌器62上,打开搅拌器64,并调节搅拌速度直至形成涡旋,并且涡旋的底部处于烧杯60的400mL标记处。将35mm滑片框66固定在35mm滑片框保持器68的弹簧夹70中,使得滑片框66的长端72平行于水面。弹簧夹70应定位在滑片框66的长端72的中间。应该设定夹持器68的深度调节器74,使得深度调节器74的底部与弹簧夹70的底部之间的距离为约11+/-0.125英寸。这种构造将定位样本表面垂直于水流方向。在一次运动中,固定的滑片和夹具掉落到水中并启动计时器。样本掉落,使得样本位于烧杯中心。当非织造结构破裂时,发生崩解。将此记录为崩解时间。当所有可见的非织造结构都从滑片框释放时,将滑片框升高出水,同时继续监控未溶解非织造结构片段的溶液。当所有非织造结构片段不再可见时,发生溶解。将此记录为溶解时间。
对每个样本重复进行三次并记录平均崩解和溶解时间。平均崩解和溶解时间以秒为单位。
通过各自除以如通过本文所定义的基重方法测定的样本基重,使平均崩解和溶解时间对于基重归一化。经基重归一化的崩解和溶解时间以秒/gsm样本(s/(g/m2))为单位。
本文所公开的量纲和值不应理解为严格限于所引用的精确数值。相反,除非另外指明,否则每个此类量纲旨在表示所述值以及围绕该值功能上等同的范围。例如,公开为“40mm”的量纲旨在表示“约40mm”。
除非明确排除或以其它方式限制,本文中引用的每一篇文献,包括任何交叉引用或相关专利或专利申请以及本申请对其要求优先权或其有益效果的任何专利申请或专利,均据此全文以引用方式并入本文。对任何文献的引用不是对其作为与本发明的任何所公开或本文受权利要求书保护的现有技术的认可,或不是对其自身或与任何一个或多个参考文献的组合提出、建议或公开任何此类发明的认可。此外,当本发明中术语的任何含义或定义与以引用方式并入的文献中相同术语的任何含义或定义矛盾时,应当服从在本发明中赋予该术语的含义或定义。
虽然已举例说明和描述了本发明的具体实施方案,但是对于本领域技术人员来说显而易见的是,在不脱离本发明的实质和范围的情况下可作出各种其它变化和修改。因此,本文旨在于所附权利要求中涵盖属于本发明范围内的所有此类变化和修改。

Claims (14)

1.一种基质颗粒,所述基质颗粒包含一种或多种基质材料,所述基质材料为包含多个孔的多孔结构的形式,其中一种或多种疏水性活性剂存在于所述孔中的一个或多个孔内。
2.根据权利要求1所述的基质颗粒,其中在所述基质颗粒接触水时,所述一种或多种疏水性活性剂中的至少一种疏水性活性剂从所述基质颗粒中释放。
3.根据权利要求1或2所述的基质颗粒,其中所述一种或多种基质材料中的至少一种基质材料为水溶性基质材料,优选地其中所述一种或多种基质材料中的至少一种基质材料选自:聚乙烯醇、多糖、树胶、明胶、糊精、聚乙二醇、阿拉伯树胶、松胶、果胶、黄蓍胶、刺槐豆胶、瓜尔胶、海藻酸盐、角叉菜胶、纤维素胶、刺梧桐树胶、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺以及它们的混合物,更优选地其中所述一种或多种基质材料中的至少一种基质材料包含聚乙烯醇。
4.根据前述权利要求中任一项所述的基质颗粒,其中所述基质颗粒包含10重量%至90重量%的所述一种或多种基质材料。
5.根据前述权利要求中任一项所述的基质颗粒,其中所述一种或多种疏水性活性剂中的至少一种疏水性活性剂选自:香料、精油、油、维生素油、植物油、硅氧烷、牛油树脂、可可油、凡士林、葡萄籽油、向日葵油、橄榄油、摩洛哥坚果油、维生素E以及它们的混合物,优选地其中所述一种或多种疏水性活性剂中的至少一种疏水性活性剂包含硅氧烷。
6.根据前述权利要求中任一项所述的基质颗粒,其中所述基质颗粒包含两种或更多种疏水性活性剂,优选地其中所述两种或更多种疏水性活性剂包含硅氧烷和香料。
7.根据前述权利要求中任一项所述的基质颗粒,其中所述基质颗粒包含10重量%至90重量%的所述一种或多种疏水性活性剂。
8.根据前述权利要求中任一项所述的基质颗粒,其中所述一种或多种基质材料中的至少一种基质材料包含聚乙烯醇,并且所述一种或多种疏水性活性剂中的至少一种疏水性活性剂包含硅氧烷。
9.根据前述权利要求中任一项所述的基质颗粒,其中所述基质颗粒表现出如根据中值粒度测试方法测量的小于500μm的粒度。
10.根据前述权利要求中任一项所述的基质颗粒,其中所述疏水性活性剂为小滴形式,优选地其中所述小滴表现出至少0.02μm至200μm的小滴尺寸。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的基质颗粒,其中所述疏水性活性剂为疏水性活性剂颗粒。
12.一种附聚颗粒,所述附聚颗粒包括多个根据前述权利要求中任一项所述的基质颗粒。
13.一种纤维结构,所述纤维结构包括多个纤维元件和一个或多个根据权利要求1至11中任一项所述的基质颗粒。
14.一种纤维结构,所述纤维结构包括多个纤维元件和一个或多个根据权利要求12所述的附聚颗粒。
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