用于消費(fèi)品應(yīng)用的、負(fù)載金屬的藻生物質(zhì)纖維的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于消費(fèi)品應(yīng)用的、負(fù)載金屬的藻生物質(zhì)纖維 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及用于消費(fèi)品應(yīng)用的負(fù)載金屬離子的藻生物質(zhì)纖維，其向環(huán)境、消費(fèi)者 護(hù)理行業(yè)和消費(fèi)者提供益處。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 基于樹(shù)的纖維素，即一種被充分描述的β (1-4)-D-葡萄糖的聚合物，是被選擇用 于制備大多數(shù)個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品，如面巾紙、廚房用紙、衛(wèi)生紙、護(hù)墊、失禁墊和尿片的纖維。然 而，水生生物的纖維素含量并不為人所熟知，一些物種如剛毛藻屬（Cladophora)、硬毛藻屬 (Chaetomorpha)和根枝藻屬（Rhizoclonium)包含大量的對(duì)于可持續(xù)制備個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品而 言重要的纖維素。藍(lán)綠剛毛藻屬藻不同于其他類(lèi)型的大型藻，原因是它們?cè)诔靥?、河流、?泊和近岸淺水中自然生長(zhǎng)。它們的外形是細(xì)絲狀的并且它們包含高達(dá)約45%的纖維素。
[0004] 還已知?jiǎng)偯鍖僭謇w維具有從受污染的水流中有效吸附金屬離子的能力。這是因 為金屬離子存在對(duì)可用于金屬絡(luò)合的羧酸鹽、胺和磷酸鹽官能團(tuán)的高親和力。剛毛藻屬藻 纖維由于其短的收獲周期和高收率而是快速可再生資源。然而，這樣的使用限于從廢水去 除重金屬和其它工業(yè)處理過(guò)程。含有金屬的廢剛毛藻屬通常被丟棄在垃圾填埋場(chǎng)或者被燒 成灰。如所公知的，含有金屬的廢剛毛藻屬?zèng)]有進(jìn)一步的實(shí)用性。因此，含有金屬的剛毛藻 屬在消費(fèi)品應(yīng)用中用于氣味去除或抗微生物功能的用途未被發(fā)現(xiàn)。將這種通過(guò)金屬吸附發(fā) 揮功能的特定生物質(zhì)用于個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品的用途是吸引人的，這不僅僅是因?yàn)槠涑渥愕目衫?用性、加工簡(jiǎn)單和成本低廉，而且還因?yàn)槠湓谠迳镔|(zhì)的生長(zhǎng)期過(guò)程中通過(guò)有效的〇) 2固定 對(duì)環(huán)境具有積極貢獻(xiàn)的能力。
[0005] 消除可察覺(jué)的、令人不愉快的氣味是尿失禁和個(gè)人衛(wèi)生產(chǎn)品的優(yōu)先需求。已經(jīng)利 用超吸收性物質(zhì)，活性炭和其它氣味控制添加劑，如碳酸鈣、滑石粉、環(huán)糊精、乙二胺四乙 酸、活化二氧化硅和其它產(chǎn)品以及化學(xué)品來(lái)改善氣味控制，或降低或掩蓋個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品內(nèi) 的氣味。這些方法中的大多數(shù)降低或抑制不良?xì)馕逗?或產(chǎn)生氣味的細(xì)菌的發(fā)展。
[0006] 在工業(yè)中，一致作為氣味吸收的"黃金標(biāo)準(zhǔn)"的活性炭能夠吸收很多種有氣味的物 質(zhì)，如三甲胺、三乙胺、二甲基二硫醚、異戊酸（isocaleric acid)和批陡。然而,其不能有 效吸收由尿素的生物分解所產(chǎn)生的臭氣，氨。盡管活性炭纖維具有比由活性炭提供的表面 積大得多的表面積和更快的動(dòng)力學(xué)，但其對(duì)于氨去除仍舊是無(wú)效的。這是伴隨嬰兒護(hù)理和 失禁產(chǎn)品的重大問(wèn)題。此外，在個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品中使用活性炭已經(jīng)受到限制，原因是活性炭的 令人不快的黑色，其可以被視為污染（即在吸收性物質(zhì)中的灰塵）。
[0007] 沸石是另一種類(lèi)型的潛在的用于氨去除的多孔材料，但某些因素，如孔徑和氣味 化合物的可及性導(dǎo)致其無(wú)效。因此，使用負(fù)載金屬的藻生物質(zhì)纖維用于氣味去除提供了獨(dú) 一無(wú)二的選擇。
[0008] 關(guān)于抗微生物應(yīng)用，已經(jīng)采用許多應(yīng)用來(lái)降低、消除和阻止細(xì)菌生長(zhǎng)?；瘜W(xué)組合 物，如三氯生、季銨、如聚乙烯胺和聚（六亞甲基雙胍鹽酸鹽）的聚合物、脫乙酰殼多糖、醇 等已被用于抗微生物活性。然而，負(fù)載金屬的藻生物質(zhì)用于抗微生物活性的用途尚未被開(kāi) 發(fā)。
[0009] 盡管當(dāng)前可用的氣味消除產(chǎn)品和抗微生物應(yīng)用具有益處，但對(duì)于源自天然供給資 源的、對(duì)環(huán)境友好的個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品還有需求。通過(guò)聚焦于在氣味去除和抗微生物應(yīng)用中的 用途，本發(fā)明提供了引入對(duì)消費(fèi)者護(hù)理行業(yè)和消費(fèi)者的個(gè)人護(hù)理有益的、改善環(huán)境產(chǎn)品的 創(chuàng)新方式。
[0010] 發(fā)明概沭
[0011] 本發(fā)明涉及包含至少一種金屬離子的藻生物質(zhì)纖維材料，所述金屬離子選自銅、 鐵、錳、鉀、銀、鎳、鋅、鎘以及它們的組合，其中所述藻生物質(zhì)纖維出人意料地用于消費(fèi)品應(yīng) 用，所述消費(fèi)品應(yīng)用選自抗微生物活性、氣味去除、氣體去除以及它們的組合。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，公開(kāi)了用于形成抗微生物或氣味去除的藻纖維的方 法，所述方法包括清潔藻生物質(zhì)纖維材料，用稀酸和堿交替地清洗，和通過(guò)吸附負(fù)載離子銅 或銀。金屬離子占藻生物質(zhì)纖維的約0,1wt. %至約6wt. %。
[0013] 本發(fā)明還涉及包含藻生物質(zhì)纖維材料的基材,如非織造物,所述藻生物質(zhì)纖維材 料包含至少一種金屬離子，所述金屬離子選自銅、鐵、錳、鉀、銀、鎳、鋅、鎘以及它們的組合， 其中所述負(fù)載金屬的藻生物質(zhì)纖維按基材的重量計(jì)，以約1%至約30%的量存在。
[0014] 附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0015] 圖1顯示了負(fù)載銀的剛毛藻屬的抗微生物活性的照片。在通過(guò)抑菌圈試驗(yàn)（zone of inhibition test)評(píng)估金黃色葡萄球菌（S. aureus) (ATCC 25660)時(shí)，測(cè)量到 3. 7cm 的 透明圈。
[0016] 發(fā)明詳沭
[0017] 雖然本申請(qǐng)文件以特別地指出本發(fā)明并清楚地要求保護(hù)本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)結(jié) 束，但是認(rèn)為根據(jù)以下描述將更好地理解本發(fā)明。
[0018] 所有百分比、份數(shù)和比例都基于本發(fā)明的組合物的總重量，除非另有規(guī)定。當(dāng)所有 這樣的重量與所列成分有關(guān)時(shí)，其都是基于活性水平的，并且因此不包括可能包括在市售 材料中的溶劑或副產(chǎn)物，除非另有規(guī)定。術(shù)語(yǔ)"重量百分比"在本文中可以表示為"Wt. %"。 除了其中提供了實(shí)際測(cè)量值的具體實(shí)例的情況以外，本文提及的數(shù)值應(yīng)視為被詞"約"限 定。
[0019] 如本文所使用的，"包括"是指可以加入不影響最終結(jié)果的其他步驟和其他成分。 該術(shù)語(yǔ)包括術(shù)語(yǔ)"由……組成"和"基本上由……組成"。本發(fā)明的組合物和方法/過(guò)程可 以包括本文描述的本發(fā)明的基本元素和限定特征以及本文描述的任意另外的或任選的成 分、組分、步驟或限定特征，由本文描述的本發(fā)明的基本元素和限定特征以及本文描述的任 意另外的或任選的成分、組分、步驟或限定特征組成或基本上由本文描述的本發(fā)明的基本 元素和限定特征以及本文描述的任意另外的或任選的成分、組分、步驟或限定特征組成。
[0020] 如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)"藻纖維或細(xì)絲狀藻纖維"是指源自水中生長(zhǎng)的藻生物質(zhì)， 例如剛毛藻屬、硬毛藻屬和根枝藻屬的任何纖維素性纖維材料。纖維被定義為由天然或合 成材料生成的細(xì)長(zhǎng)、伸長(zhǎng)的線狀細(xì)絲或結(jié)構(gòu)。
[0021] 如本文所使用的，針對(duì)金屬質(zhì)量的術(shù)語(yǔ)"濃度"是指毫克每升（mg/L)，其相當(dāng)于 ppm(每百萬(wàn)分之份數(shù)）。一般來(lái)說(shuō)，化學(xué)中更常見(jiàn)的是使用摩爾濃度，以升計(jì)的每體積溶液 中溶質(zhì)的摩爾數(shù)。通常符號(hào)"M"被用作水溶液的化學(xué)濃度的單位，是指摩爾每升。摩爾通 過(guò)將樣品重量除以其分子量來(lái)計(jì)算。
[0022] 如本文所使用的，本文中將"非織造物"定義為一般通過(guò)使纖維連接在一起而制備 的一類(lèi)織物。非織造織物通過(guò)機(jī)械、化學(xué)、熱、粘合劑或溶劑方式或這些的任意組合來(lái)制備。 這些可以是濕法或干法工藝。非織造物的制造與編制、針織或簇絨不同。非織造織物可以由 合成的熱塑性聚合物或天然聚合物如纖維素制備。纖維素薄紙是非織造材料的一個(gè)實(shí)例。
[0023] 如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)"濕法非織造物形成裝置"一般包括本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的 長(zhǎng)網(wǎng)成形器（fourdrinier former)、雙網(wǎng)成形器、圓網(wǎng)造紙機(jī)（cylinder machine)、壓力成 形器（press former)和新月形成形器等。
[0024] 如本文所使用的，"BET標(biāo)稱(chēng)表面積"是指由Brunaer、Emmet和Taller于1931開(kāi) 發(fā)的方法，其是通過(guò)測(cè)量在各種壓力條件下氣體吸附的量而顯示粉末的表面積的方式。得 到的BET越大，則主要粒子越小，并且粉末的表面積越大。BET值表示為每克粉末的表面積 的平方米數(shù)。
[0025] 藻生物質(zhì)纖維
[0026] 有兩種類(lèi)型的藻生物質(zhì)，小物種和大物種，其包含數(shù)千種菌株。不考慮它們性質(zhì) 的多樣性，藻生物質(zhì)纖維由在它們的藻細(xì)胞壁上的羧酸鹽、胺和磷酸鹽基團(tuán)組成，所述羧酸 鹽、胺和磷酸鹽基團(tuán)可容易地用于金屬絡(luò)合，如在以下吸附反應(yīng)中所顯示的：
[0027]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種藻生物質(zhì)纖維材料，其包含至少一種金屬離子，所述金屬離子選自銅、鐵、錳、 鉀、銀、鎳、鋅、鎘以及它們的組合，其中所述藻生物質(zhì)纖維引入選自抗微生物活性、氣味去 除、氣體去除以及它們的組合的消費(fèi)品應(yīng)用中。
2. 權(quán)利要求1所述的藻生物質(zhì)纖維，其中吸附能力范圍可以為每克藻生物質(zhì)約lmg至 約60mg金屬。
3.權(quán)利要求1所述的藻生物質(zhì)纖維，其中在包含量為約200mg/L至約1000mg/L的金屬 離子的水溶液中將所述金屬離子負(fù)載在所述藻生物質(zhì)纖維上。
4. 權(quán)利要求1所述的藻生物質(zhì)纖維，其中制備基材，所述基材具有的負(fù)載金屬的纖維 的含量為按所述基材的干重計(jì)約1%至約30%。
5. 權(quán)利要求4所述的基材，其中所述基材為非織造物。
6. 權(quán)利要求1所述的藻生物質(zhì)纖維，其中所述藻生物質(zhì)纖維選自剛毛藻屬 (Cladophora)、硬毛藻屬（Chaetomorpha)、根枝藻屬（Rhizoclonium)以及它們的組合。
7. 權(quán)利要求1所述的藻生物質(zhì)纖維，其中所述氣味去除包括去除選自氨、三甲胺、三乙 胺、二甲基二硫醚、異戊酸（isocaleric acid)、批陡、乙硫醇以及它們的組合的氣味。
8. 權(quán)利要求1所述的藻生物質(zhì)纖維，其中所述抗微生物活性包括消除革蘭氏陽(yáng)性 菌金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus) (ATCC 25660)和革蘭氏陰性菌大腸桿菌 (Escherichia coli) (ATCC 25922)以及它們的組合。
9. 權(quán)利要求1所述的藻生物質(zhì)纖維，其中所述金屬離子在水性介質(zhì)中是可溶的并且可 得自相應(yīng)的無(wú)機(jī)化合物，所述無(wú)機(jī)化合物選自金屬離子的硫酸鹽、金屬離子的硝酸鹽以及 它們的組合。
10. 權(quán)利要求1所述的藻生物質(zhì)纖維，其中所述藻生物質(zhì)纖維的纖維長(zhǎng)度為約2mm至約 5mm 〇
11. 一種普通消費(fèi)品，其包含權(quán)利要求1所述的藻生物質(zhì)纖維。
12. -種個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品，其包含權(quán)利要求1所述的藻生物質(zhì)纖維，所述個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品選 自紙巾、毛巾紙、餐巾紙、消毒擦拭巾、衛(wèi)生處理擦拭巾、嬰兒護(hù)理產(chǎn)品、健康和傷口護(hù)理產(chǎn) 品、失禁制品和女性護(hù)理產(chǎn)品。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及藻纖維材料，其包含至少一種金屬離子，所述金屬離子選自銅、鐵、錳、鉀、銀、鎳、鋅、鎘以及它們的組合，其中所述藻纖維用于選自抗微生物活性、氣味去除、氣體去除以及它們的組合的個(gè)人護(hù)理或其它消費(fèi)品應(yīng)用。本發(fā)明還涉及包含藻生物質(zhì)纖維材料的基材，如非織造物，所述藻生物質(zhì)纖維材料包含至少一種金屬離子，所述金屬離子選自銅、鐵、錳、鉀、銀、鎳、鋅、鎘以及它們的組合，其中所述負(fù)載金屬的藻生物質(zhì)纖維存在的量為按基材的重量計(jì)約1％至約30％。
【IPC分類(lèi)】D04H1-4266, C12N1-12, D01C1-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104619895
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201380048028
【發(fā)明人】B·石
【申請(qǐng)人】金伯利-克拉克環(huán)球有限公司
【公開(kāi)日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2013年7月29日
【公告號(hào)】EP2880206A2, US20140030302, WO2014020520A2, WO2014020520A3