Растворимые волокнистые структуры и способы их изготовления
SOLUBLE FIBER STRUCTURES AND METHODS OF THEIR MANUFACTURE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к растворимым волокнистым структурам и более конкретно к растворимым волокнистым структурам, которые содержат один или более волокнистых элементов, таких как филаменты, содержащих один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, присутствующих в волокнистых элементах, при этом волокнистая структура характеризуется улучшенными свойствами растворения по сравнению с известными растворимыми волокнистыми структурами, и к способу изготовления таких улучшенных волокнистых структур, характеризуясь при этом приемлемыми для потребителя физическими свойствами, такими как прочность, мягкость, удлинение и модуль.
Уровень техники
Растворимые волокнистые структуры, содержащие один или более волокнистых элементов, таких как филаменты, содержащих один или более формирующих волокнистый элемент материалов, таких как полимер, и один или более активных агентов, присутствующих в волокнистых элементах, известны в данной области техники. Эти известные растворимые волокнистые структуры, как правило, содержат множество филаментов, содержащих формирующие волокнистый элемент материалы, например, полимеры, растворимые в полярном растворителе, такие как поливиниловый спирт, и активные агенты, такие как поверхностно-активные вещества. Такие известные растворимые волокнистые структуры могут использоваться для доставки активных агентов, таких как композиции моющих средств, в применениях, таких как очистка. В таких применениях очистки, желаемое количество растворимой волокнистой структуры помещается в жидкость, такую как вода, таким образом вызывается растворение растворимой волокнистой структуры и филаментов, высвобождая активные агенты из филаментов. Однако, слишком распространенным является то, что растворимые волокнистые структуры и филаменты не полностью и/или не удовлетворительно растворяются в условиях их целевого использования и, что в результате приводит к неприглядному гелевому остатку, полностью не обеспечивая предполагаемый полезный эффект растворимой волокнистой структуры.
Как можно видеть, растворение растворимых волокнистых структур является основным свойством и основной потребностью потребителя. Соответственно, одна проблема с известными растворимыми волокнистыми структурами заключается в том, что они не могут полностью и/или удовлетворительно растворяться в условиях целевого использования, особенно в соответствующие для потребителя периоды времени, таким образом, не обеспечивая, по меньшей мере, полностью их предполагаемый полезный эффект. Проблема связана с тем, насколько эффективно жидкость, такая как вода, перемещается в и/или через растворимую волокнистую структуру и/или волокнистые элементы, составляющие растворимую волокнистую структуру. Присутствующая одна часть растворимой волокнистой структуры и/или нескольких филаментов быстро растворяется при контакте с водой, но затем останавливается и/или замедляется, и/или ингибирует поток воды в и/или через остальную часть растворимой волокнистой структуры, таким образом, что растворение остальной части растворимой волокнистой структуры является менее, чем удовлетворительным для потребителей и, таким образом, не является приемлемым для потребителя.
Соответственно, существует потребность в растворимых волокнистых структурах, которые полностью и/или удовлетворительно растворяются в условиях целевого использования, особенно в соответствующие для потребителя периоды времени, для обеспечения их предполагаемого полезного эффекта без отрицательных эффектов, связанных с известными растворимыми волокнистыми структурами. Кроме того, существует потребность в растворимых волокнистых структурах, которые полностью и/или удовлетворительно растворяются в условиях целевого использования, при этом также характеризуясь приемлемой для потребителя прочностью, мягкостью, удлинением и модулем.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение удовлетворяет потребностям, описанным выше, обеспечивая растворимую волокнистую структуру, которая полностью и/или удовлетворительно растворяется в условиях целевого использования, особенно в соответствующие для потребителя периоды времени, для обеспечения ее предполагаемого полезного эффекта.
Неожиданно было обнаружено, что на растворение растворимых волокнистых структур влияет микроструктура растворимых волокнистых структур, например, ее склонность к впитыванию растворяющей жидкости, отдельные характеристики гидратации и/или набухания волокнистых элементов и вязкость растворенной растворимой волокнистой структуры и/или волокнистых элементов, составляющих растворимую волокнистую структуру, а также вязкость композиции растворимой волокнистой структуры и/или ее волокнистых элементов, таких как филаменты.
-4
-5
1/2
Одним из решений проблемы, указанной выше, является изготовление растворимой волокнистой структуры, имеющей как микроструктуру, так и композицию, такие, что растворимая волокнистая структура характеризуется улучшенным растворением. Один путь достижения улучшенного растворения растворимой волокнистой структуры состоит в том, чтобы иметь комбинированную микроструктуру растворимой волокнистой структуры, и при этом композиция обеспечивает желаемую начальную скорость распространения воды растворимой волокнистой структуры, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения начальной скорости распространения воды. Неожиданно было обнаружено, что растворимые волокнистые структуры в соответствии с настоящим изобретением характеризуются начальной скоростью распространения воды более, чем приблизительно 5,0×10 м/с, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения начальной скорости распространения воды. На улучшенное растворение растворимой волокнистой структуры может влиять степень гидратации волокнистого элемента растворимой волокнистой структуры, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения степени гидратации, и/или степень набухания, как измерено в соответствии описанным в данной заявке Методом определения степени набухания. Неожиданно было обнаружено, что растворимые волокнистые структуры в соответствии с настоящим изобретением содержат один или более волокнистых элементов, которые характеризуются степенью гидратации более, чем приблизительно 7,75×10 м/с, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения степени гидратации. Также неожиданно было обнаружено, что растворимые волокнистые структуры в соответствии с настоящим изобретением содержат один или более волокнистых элементов, которые характеризуются степенью набухания менее, чем приблизительно 2,05, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения степени набухания. Также на улучшенное растворение растворимой волокнистой структуры может влиять значение вязкости формирующей волокнистый элемент композиции волокнистого элемента растворимой волокнистой структуры (перед формированием волокнистого элемента и/или после формирования волокнистого элемента, другими словами, значение вязкости соответствующей формирующей волокнистый элемент композиции, волокнистых элементов, изготовленных из нее, и растворимой волокнистой структуры, изготовленной из нее), как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения значения вязкости. Неожиданно было обнаружено, что растворимые волокнистые структуры в соответствии с настоящим изобретением содержат волокнистые элементы, содержащие формирующую волокнистый элемент композицию и/или изготовлены из формирующей волокнистый элемент композиции, которая характеризуется значением вязкости менее, чем приблизительно 100 Па⋅с, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения значения вязкости.
-4
-4
Начальная скорость распространения воды определяется в первую очередь волокнистой структурой, состоящей из волокнистых элементов. Не желая быть связаными теорией, считают, что начальная скорость распространения воды определяется капиллярными силами, которые втягивают воду в пористую волокнистую структуру. Капиллярные силы в основном определяются характеристиками волокнистой структуры, которые включают промежуток между волокнистыми элементами (например, размер пор), плотность между волокнистыми элементами (например, пористость), размер или эффективный диаметр волокнистых элементов, поверхностную энергию волокнистых элементов, текстуру поверхности волокнистых элементов, твердые добавки, находящиеся в промежутках и/или порах между волокнистыми элементами. Быстрые начальные скорости распространения воды (более, чем приблизительно 5,0×10 м/с) обычно связаны с волокнистыми структурами, которые имеют, например, обычно большое капиллярное давление (например, небольшой контактный угол и небольшой промежуток между волокнистыми элементами), большую пористость (например, низкая плотность волокнистых элементов) и высокую проницаемость (например, большой радиус волокна). Неожиданно было обнаружено, что выбор подходящих комбинаций формирующих волокнистый элемент композиций, характеристик волокнистых элементов, характеристик волокнистой структуры и способов изготовления волокнистой структуры приводит к получению растворимой волокнистой структуры, которая имеет оптимальную комбинацию капиллярного давления, пористости и проницаемости, которые дают начальную скорость распространения воды более, чем приблизительно 5,0×10 м/с, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения начальной скорости распространения воды, таким образом, что растворимая волокнистая структура характеризуется превосходной эффективностью растворения.
-5
1/2
Степень гидратации, не желая быть связанными теорией, указывает на скорость, с которой волокнистые элементы поглощают воду и, следовательно, скорость, с которой волокнистые элементы увеличиваются в размере. Другими словами, степень гидратации относится к вопросу о том, как быстро жидкость, например, вода, проникает в волокнистые элементы, вызывая их увеличение в объеме. Увеличение в объеме волокнистых элементов может дополнительно влиять на скорость смачивания и/или впитывания, при которых высокие степени гидратации могут быть связаны с более быстрым закрытием пор в волокнистой структуре, поэтому можно было бы ожидать, что высокие степени гидратации будут ингибировать и/или замедлять проникновение жидкости, такой как вода, в волокнистую структуру. Степени гидратации, более, чем приблизительно 7,75×10 м/с, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения степени гидратации, неожиданно оказались достаточно быстрыми (высокими), чтобы эффективно минимизировать закрытие пор, при этом поддерживая эффективное проникновение и поток жидкости в растворимую волокнистую структуру и ее волокнистые элементы в соответствии с настоящим изобретением.
Степень набухания, не желая быть связанными теорией, указывает на степень, при которой волокнистые элементы волокнистой структуры изменяются в объеме при гидратации. Другими словами, степень набухания относится к вопросу о том, как увеличивается объем на единицу сечения волокнистого элемента, когда он полностью гидратирован. Объемный рост волокнистого элемента может дополнительно влиять на скорость смачивания и/или впитывания, при этом высокие степени набухания (большой объем набухания) могут приводить к закрытию пор в волокнистой структуре, тем самым ингибируя и/или замедляя проникновение жидкости, такой как вода. С другой стороны, считается, что низкие степени набухания могут удерживать и/или замедлять закрытие исходных пор пористой волокнистой структуры, тем самым удерживая максимально возможные или превосходные скорости проникновения жидкости и впитывания волокнистой структуры. Неожиданно было обнаружено, что формирующие волокнистый элемент композиции в соответствии с настоящим изобретением, проиллюстрированные в данной заявке, характеризуются степенью набухания более, чем 0,5, но менее, чем приблизительно 2,05, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения степени набухания. Степени набухания менее, чем приблизительно 2,05, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения степени набухания, неожиданно оказались достаточно низкими, чтобы обеспечить эффективное проникновение и поток жидкости в растворимую волокнистую структуру и ее волокнистые элементы в соответствии с настоящим изобретением.
Вязкость, не желая быть связанными теорией, работает в сочетании с растворимой волокнистой структурой и ее формирующей волокнистый элемент композицией волокнистого элемента, путем влияния на скорость распространения жидкости после начального контакта растворимой волокнистой структуры с жидкостью, такой как вода. Полагают, что время растворения растворимой волокнистой структуры уменьшается за счет обеспечения полного впитывания жидкости в и смачивания растворимой волокнистой структуры до значительного растворения волокнистых элементов растворимой волокнистой структуры. Скорость, с которой жидкость распространяется через растворимую волокнистую структуру, пропорциональна не только капиллярному давлению, описанному выше, но также обратно пропорциональна вязкости жидкости, такой как вода. Предполагая, что это является допустимым, жидкости с низкой вязкостью, как правило, движутся наиболее быстро через растворимую волокнистую структуру. Неожиданно было обнаружено, что, когда значение вязкости формирующей волокнистый элемент композиции волокнистого элемента растворимой волокнистой структуры (перед формированием волокнистого элемента и/или после формирования волокнистого элемента, и/или после формирования растворимой волокнистой структуры) составляет менее, чем 100 Па⋅с, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения значения вязкости, достигается превосходная эффективность растворения. Поскольку вязкость и скорость потока обратно пропорциональны друг другу, является неожиданным, что значение вязкости может составлять до 100 Па⋅с, при этом растворимая волокнистая структура по-прежнему сохраняет превосходные свойства растворения. Обычно значения вязкости формирующей волокнистый элемент композиции волокнистого элемента растворимой волокнистой структуры (перед формированием волокнистого элемента, и/или после формирования волокнистого элемента, и/или после формирования растворимой волокнистой структуры) достигается путем регулирования свойств формирующей волокнистый элемент композиции, которая затем становится составом волокнистого элемента и, в конечном счете, составом растворимой волокнистой структуры. Вязкость формирующей волокнистый элемент композиции может быть уменьшена (но не ограничивается этим) путем использования полимеров с низкой молекулярной массой, включения слабых поверхностно-активных веществ (не образуют высоковязкие самоорганизующиеся структуры во время использования), составления с полимерными смесями, регулирования количеств компонентов, таких как количество пластификатора, и множества других подходов к составлению.
-4
В одном примере настоящего изобретения, обеспечена растворимая волокнистая структура, содержащая множество волокнистых элементов, содержащих один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, которые высвобождаются из волокнистых элементов при воздействии условий целевого использования, при этом растворимая волокнистая структура характеризуется начальной скоростью распространения воды более, чем приблизительно 5,0×10 м/с, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения начальной скорости распространения воды.
-5
1/2
В другом примере настоящего изобретения, обеспечена растворимая волокнистая структура, содержащая множество волокнистых элементов, содержащих один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, которые высвобождаются из волокнистых элементов при воздействии условий целевого использования, при этом растворимая волокнистая структура содержит, по меньшей мере, один волокнистый элемент, который характеризуется степенью гидратации более, чем приблизительно 7,75×10 м/с, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения степени гидратации.
В другом примере настоящего изобретения, обеспечена растворимая волокнистая структура, содержащая множество волокнистых элементов, содержащих один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, которые высвобождаются из волокнистых элементов при воздействии условий целевого использования, при этом растворимая волокнистая структура содержит, по меньшей мере, один волокнистый элемент, который характеризуется степенью набухания менее, чем приблизительно 2,05, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения степени набухания.
В другом примере настоящего изобретения, обеспечена растворимая волокнистая структура, содержащая множество волокнистых элементов, содержащих один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, которые высвобождаются из волокнистых элементов при воздействии условий целевого использования, при этом растворимая волокнистая структура содержит, по меньшей мере, один волокнистый элемент, содержащий формирующую волокнистый элемент композицию, которая характеризуется значением вязкости менее, чем приблизительно 100 Па⋅с, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения значения вязкости.
В другом примере настоящего изобретения, обеспечена растворимая волокнистая структура, содержащая множество волокнистых элементов, содержащих один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, которые высвобождаются из волокнистых элементов при воздействии условий целевого использования, при этом растворимая волокнистая структура содержит, по меньшей мере, один волокнистый элемент, содержащий формирующую волокнистый элемент композицию, таким образом, что волокнистый элемент характеризуется значением вязкости менее, чем приблизительно 100 Па⋅с, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения значения вязкости.
В другом примере настоящего изобретения, обеспечена растворимая волокнистая структура, содержащая множество волокнистых элементов, содержащих один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, которые высвобождаются из волокнистых элементов при воздействии условий целевого использования, при этом растворимая волокнистая структура содержит, по меньшей мере, один волокнистый элемент, содержащий формирующую волокнистый элемент композицию, таким образом, что растворимая волокнистая структура характеризуется значением вязкости менее, чем приблизительно 100 Па⋅с, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения значения вязкости.
В другом примере настоящего изобретения, обеспечена растворимая волокнистая структура, содержащая множество волокнистых элементов, содержащих один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, которые высвобождаются из волокнистых элементов при воздействии условий целевого использования, при этом растворимая волокнистая структура характеризуется двумя или более, и/или тремя или более, и/или четырьмя или более, и/или всеми пятью из следующих свойств:
-4
a. растворимая волокнистая структура характеризуется начальной скоростью распространения воды более, чем приблизительно 5,0×10 м/с, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения начальной скорости распространения воды;
-5
1/2
b. по меньшей мере, один волокнистый элемент в растворимой волокнистой структуре характеризуется степенью гидратации более, чем приблизительно 7,75×10 м/с, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения степени гидратации;
c. по меньшей мере, один волокнистый элемент в растворимой волокнистой структуре характеризуется степенью набухания менее, чем приблизительно 2,05, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения степени набухания;
d. по меньшей мере, один волокнистый элемент в растворимой волокнистой структуре содержит формирующую волокнистый элемент композицию, которая характеризуется значением вязкости менее, чем приблизительно 100 Па⋅с, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения значения вязкости;
e. по меньшей мере, один волокнистый элемент в растворимой волокнистой структуре характеризуется значением вязкости менее, чем приблизительно 100 Па⋅с, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения значения вязкости; и
f. растворимая волокнистая структура характеризуется значением вязкости менее, чем приблизительно 100 Па⋅с, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения значения вязкости.
В еще одном примере настоящего изобретения, обеспечен способ изготовления формирующей волокнистый элемент композиции, включающий стадии, на которых:
a. обеспечивают один или более формирующих волокнистый элемент материалов;
b. обеспечивают один или более активных агентов; и
c. смешивают, по меньшей мере, один формирующий волокнистый элемент материал с, по меньшей мере, одним активным агентом с образованием формирующей волокнистый элемент композиции таким образом, что формирующая волокнистый элемент композиция характеризуется значением вязкости менее, чем приблизительно 100 Па⋅с, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения значения вязкости.
В еще одном примере настоящего изобретения, обеспечен способ изготовления волокнистого элемента, включающий стадии, на которых:
a. обеспечивают один или более формирующих волокнистый элемент материалов;
b. обеспечивают один или более активных агентов;
c. смешивают, по меньшей мере, один формирующий волокнистый элемент материал с, по меньшей мере, одним активным агентом с образованием формирующей волокнистый элемент композиции таким образом, что формирующая волокнистый элемент композиция характеризуется значением вязкости менее, чем приблизительно 100 Па⋅с, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения значения вязкости; и
d. прядут формирующую волокнистый элемент композицию с получением одного или более волокнистых элементов.
В еще одном примере настоящего изобретения, обеспечен способ изготовления растворимой волокнистой структуры, включающий стадии, на которых:
a. обеспечивают один или более формирующих волокнистый элемент материалов;
b. обеспечивают один или более активных агентов;
c. смешивают, по меньшей мере, один формирующий волокнистый элемент материал с, по меньшей мере, одним активным агентом с образованием формирующей волокнистый элемент композиции;
d. прядут формирующую волокнистый элемент композицию с получением одного или более волокнистых элементов; и
e. собирают волокнистые элементы на сборочном устройстве, таком как лента, например, узорная лента, таким образом, что формируется растворимая волокнистая структура, которая характеризуется значением вязкости менее, чем приблизительно 100 Па⋅с, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения значения вязкости.
В еще одном примере настоящего изобретения, обеспечен способ изготовления волокнистого элемента, включающий стадии, на которых:
a. обеспечивают один или более формирующих волокнистый элемент материалов;
b. обеспечивают один или более активных агентов;
c. смешивают, по меньшей мере, один формирующий волокнистый элемент материал с, по меньшей мере, одним активным агентом с образованием формирующей волокнистый элемент композиции; и
d. прядут формирующую волокнистый элемент композицию с получением одного или более волокнистых элементов таким образом, что, по меньшей мере, один из волокнистых элементов характеризуется значением вязкости менее, чем приблизительно 100 Па⋅с, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения значения вязкости.
В еще одном примере настоящего изобретения, обеспечен способ изготовления волокнистого элемента, включающий стадии, на которых:
a. обеспечивают один или более формирующих волокнистый элемент материалов;
b. обеспечивают один или более активных агентов;
c. смешивают, по меньшей мере, один формирующий волокнистый элемент материал с, по меньшей мере, одним активным агентом с образованием формирующей волокнистый элемент композиции;
d. прядут формирующую волокнистый элемент композицию с получением одного или более волокнистых элементов; и
e. собирают волокнистые элементы на сборочном устройстве, таком как лента, например, узорная лента, таким образом, что формируется растворимая волокнистая структура, которая характеризуется значением вязкости менее, чем приблизительно 100 Па⋅с, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения значения вязкости.
В еще одном примере настоящего изобретения, обеспечен способ изготовления волокнистого элемента, включающий стадии, на которых:
a. обеспечивают один или более формирующих волокнистый элемент материалов;
b. обеспечивают один или более активных агентов;
c. смешивают, по меньшей мере, один формирующий волокнистый элемент материал с, по меньшей мере, одним активным агентом с образованием формирующей волокнистый элемент композиции; и
d. прядут формирующую волокнистый элемент композицию с получением одного или более волокнистых элементов таким образом, что, по меньшей мере, один из волокнистых элементов характеризуется степенью набухания менее, чем приблизительно 2,05, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения степени набухания.
В еще одном примере настоящего изобретения, обеспечен способ изготовления волокнистого элемента, включающий стадии, на которых:
a. обеспечивают один или более формирующих волокнистый элемент материалов;
b. обеспечивают один или более активных агентов;
c. смешивают, по меньшей мере, один формирующий волокнистый элемент материал с, по меньшей мере, одним активным агентом с образованием формирующей волокнистый элемент композиции; и
-5
1/2
d. прядут формирующую волокнистый элемент композицию с получением одного или более волокнистых элементов таким образом, что, по меньшей мере, один из волокнистых элементов характеризуется степенью гидратации более, чем приблизительно 7,75×10 м/с, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения степени гидратации.
В еще одном примере настоящего изобретения, обеспечен способ изготовления волокнистой структуры, включающий стадии, на которых:
a. обеспечивают один или более формирующих волокнистый элемент материалов;
b. обеспечивают один или более активных агентов;
c. смешивают, по меньшей мере, один формирующий волокнистый элемент материал с, по меньшей мере, одним активным агентом с образованием формирующей волокнистый элемент композиции;
d. прядут формирующую волокнистый элемент композицию с получением множества волокнистых элементов; и
e. собирают множество волокнистых элементов на сборочном устройстве с формированием волокнистой структуры таким образом, что, по меньшей мере, один из волокнистых элементов в волокнистой структуре характеризуется степенью набухания менее, чем приблизительно 2,05, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения степени набухания.
В еще одном примере настоящего изобретения, обеспечен способ изготовления волокнистой структуры, включающий стадии, на которых:
a. обеспечивают один или более формирующих волокнистый элемент материалов;
b. обеспечивают один или более активных агентов;
c. смешивают, по меньшей мере, один формирующий волокнистый элемент материал с, по меньшей мере, одним активным агентом с образованием формирующей волокнистый элемент композиции;
d. прядут формирующую волокнистый элемент композицию с получением множества волокнистых элементов; и
-5
1/2
e. собирают множество волокнистых элементов на сборочном устройстве с формированием волокнистой структуры таким образом, что, по меньшей мере, один из волокнистых элементов волокнистой структуры характеризуется степенью гидратации более, чем приблизительно 7,75×10 м/с, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения степени гидратации.
В еще одном примере настоящего изобретения, обеспечен способ изготовления волокнистой структуры, включающий стадии, на которых:
а. обеспечивают один или более формирующих волокнистый элемент материалов;
b. обеспечивают один или более активных агентов;
c. смешивают, по меньшей мере, один формирующий волокнистый элемент материал с, по меньшей мере, одним активным агентом с образованием формирующей волокнистый элемент композиции;
d. прядут формирующую волокнистый элемент композицию с получением множества волокнистых элементов; и
-4
e. собирают множество волокнистых элементов на сборочном устройстве с формированием волокнистой структуры таким образом, что волокнистая структура характеризуется начальной скоростью распространения воды более, чем приблизительно 5,0×10 м/с, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения начальной скорости распространения воды.
В еще одном примере настоящего изобретения, обеспечен способ изготовления волокнистого элемента, включающий стадии, на которых:
a. обеспечивают один или более формирующих волокнистый элемент материалов;
b. обеспечивают один или более активных агентов;
c. смешивают, по меньшей мере, один формирующий волокнистый элемент материал с, по меньшей мере, одним активным агентом с образованием формирующей волокнистый элемент композиции; и
d. прядут формирующую волокнистый элемент композицию с получением одного или более волокнистых элементов таким образом, что, по меньшей мере, один из волокнистых элементов характеризуется двумя или более из следующих свойств:
i. степень набухания менее, чем приблизительно 2,05, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения степени набухания;
-5
1/2
ii. степень гидратации более, чем приблизительно 7,75×10 м/с, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения степени гидратации; и
iii. значение вязкости менее, чем приблизительно 100 Па⋅с, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения значения вязкости.
В еще одном примере настоящего изобретения, обеспечен способ изготовления растворимой волокнистой структуры, включающий стадии, на которых:
a. обеспечивают один или более формирующих волокнистый элемент материалов;
b. обеспечивают один или более активных агентов;
c. смешивают, по меньшей мере, один формирующий волокнистый элемент материал с, по меньшей мере, одним активным агентом с образованием формирующей волокнистый элемент композиции;
d. прядут формирующую волокнистый элемент композицию с получением одного или более волокнистых элементов; и
e. собирают волокнистые элементы на сборочном устройстве, таком как лента, например, узорная лента, таким образом, что формируется растворимая волокнистая структура, которая характеризуется следующими свойствами:
-4
i. начальная скорость распространения воды более, чем приблизительно 5,0×10 м/с, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения начальной скорости распространения воды; и
ii. значение вязкости менее, чем приблизительно 100 Па⋅с, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения значения вязкости.
Соответственно, настоящее изобретение обеспечивает новые растворимые волокнистые структуры, которые характеризуются улучшенными свойствами растворения по сравнению с известными растворимыми волокнистыми структурами, и способы их изготовления.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение примера волокнистого элемента в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг. 2 представляет собой схематическое изображение примера растворимой волокнистой структуры в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг. 3 представляет собой схематическое изображение примера способа изготовления волокнистых элементов в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг. 4 представляет собой схематическое изображение примера головки с увеличенным видом, используемой в способе Фиг. 3;
Фиг. 5 представляет собой вид спереди примера установки оборудования, используемого для измерения растворения в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг. 6 представляет собой боковую проекцию Фиг. 5; и
Фиг. 7 представляет собой частичный вид сверху Фиг. 6.
Подробное описание изобретения
Определения
«Волокнистая структура», как используется в данной заявке, означает структуру, которая содержит один или более волокнистых элементов. В одном примере, волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением означает объединение волокнистых элементов и частиц, которые вместе образуют структуру, такую как единая структура, способную выполнять функцию.
Волокнистые структуры в соответствии с настоящим изобретением могут быть однородными или могут быть слоистыми. Если слоистые, волокнистые структуры могут содержать, по меньшей мере, два и/или, по меньшей мере, три и/или, по меньшей мере, четыре и/или, по меньшей мере, пять слоев, например, один или более слоев волокнистых элементов, один или более слоев частиц и/или один или более слоев смеси волокнистого элемента/частиц. В одном примере, в многослойной волокнистой структуре один или более слоев могут быть сформированы и/или нанесены непосредственно на существующий слой с формированием волокнистой структуры, тогда как в составной волокнистой структуре с несколькими слоями один или более существующих слоев волокнистой структуры могут быть объединены, например, посредством термоскрепления, склеивания, тиснения, армирования, перфорирования вращающимся дисковым ножом, иглопробивания, накатывания, тафтинга и/или другого механического процесса объединения, с одним или более другими существующими слоями волокнистой структуры с формированием составной волокнистой структуры с несколькими слоями.
2
В одном примере, волокнистая структура представляет собой составную волокнистую структуру с несколькими слоями, которая характеризуется основной массой менее, чем 10000 г/м, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения основной массы.
В одном примере, волокнистая структура представляет собой лист волокнистых элементов (волокон и/или филаментов, таких как непрерывные филаменты), любой природы или происхождения, которые были сформованы в полотно любым способом, и могут быть соединены вместе любым способом, за исключением ткачества или вязания. Войлок, полученный мокрым измельчением, не представляет собой растворимые волокнистые структуры. В одном примере, волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением означает упорядоченное расположение филаментов в структуре для того, чтобы выполнять функцию. В другом примере, волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением представляет собой расположение, содержащее множество из двух или более и/или трех или более волокнистых элементов, которые взаимозапутаны или иным образом связаны друг с другом с формированием волокнистой структуры. В еще одном примере, волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением может содержать, в добавок к волокнистым элементам в соответствии с настоящим изобретением, одну или более твердых добавок, таких как частицы и/или волокна.
В одном примере, волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением представляет собой «единую волокнистую структуру».
«Единая волокнистая структура», как используется в данной заявке, представляет собой расположение, содержащие множество из двух или более и/или трех или более волокнистых элементов, которые взаимозапутаны или иным образом связаны друг с другом с формированием волокнистой структуры. Единая волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением может представлять собой один или более слоев в составной волокнистой структуре с несколькими слоями. В одном примере, единая волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением может содержать три или более различных волокнистых элементов. В другом примере, единая волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением может содержать два различных волокнистых элемента, например, совместно сформированная волокнистая структура, на которую наносят различные волокнистые элементы с формированием волокнистой структуры, содержащей три или более различных волокнистых элементов. В одном примере, волокнистая структура может содержать растворимые, например, водорастворимые, волокнистые элементы и нерастворимые, например, нерастворимые в воде, волокнистые элементы.
«Растворимая волокнистая структура», как используется в данной заявке, означает волокнистую структуру и/или ее компоненты, например, в которой более, чем 0,5%, и/или более, чем 1%, и/или более, чем 5%, и/или более, чем 10%, и/или более, чем 25%, и/или более, чем 50%, и/или более, чем 75%, и/или более, чем 90%, и/или более, чем 95%, и/или приблизительно 100% по массе волокнистой структуры являются растворимыми, например, растворимыми в полярном растворителе, такими как водорастворимыми. В одном примере, растворимая волокнистая структура содержит волокнистые элементы, при этом, по меньшей мере, 50%, и/или более, чем 75%, и/или более, чем 90%, и/или более, чем 95%, и/или приблизительно 100% по массе волокнистых элементов в растворимой волокнистой структуре являются растворимыми.
Растворимая волокнистая структура содержит множество волокнистых элементов. В одном примере, растворимая волокнистая структура содержит два или более и/или три или более различных волокнистых элементов.
Растворимая волокнистая структура и/или ее волокнистые элементы, например, филаменты, составляющие растворимую волокнистую структуру, могут содержать один или более активных агентов, например, активный агент по уходу за тканями, активный агент для мытья посуды, активный агент для твердой поверхности, активный агент по уходу за волосами, активный агент по уходу за полом, активный агент по уходу за кожей, активный агент по уходу за полостью рта, лекарственный активный агент и их смеси. В одном примере, растворимая волокнистая структура и/или ее волокнистые элементы в соответствии с настоящим изобретением, содержит одно или более поверхностно-активных веществ, один или более ферментов (например, в форме ферментной гранулы), одну или более отдушек и/или один или более подавителей пенообразования. В другом примере, растворимая волокнистая структура и/или ее волокнистые элементы в соответствии с настоящим изобретением содержит добавку для повышения моющего действия и/или хелатирующий агент. В другом примере, растворимая волокнистая структура и/или ее волокнистые элементы в соответствии с настоящим изобретением содержит отбеливающий агент (такой как инкапсулированный отбеливающий агент). В еще одном примере, растворимая волокнистая структура и/или ее волокнистые элементы в соответствии с настоящим изобретением содержит одно или более поверхностно-активных веществ и, необязательно, одну или более отдушек.
В одном примере, растворимая волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением представляет собой водорастворимую волокнистую структуру.
2
2
2
2
2
2
В одном примере, растворимая волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением характеризуется основной массой менее, чем 10000 г/м, и/или менее, чем 5000 г/м, и/или менее, чем 4000 г/м, и/или менее, чем 2000 г/м, и/или менее, чем 1000 г/м, и/или менее, чем 500 г/м, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения основной массы.
«Волокнистый элемент», как используется в данной заявке, означает удлиненную частицу, имеющую длину, значительно превышающую ее средний диаметр, т.е. соотношение длины и среднего диаметра составляет, по меньшей мере, приблизительно 10. Волокнистый элемент может представлять собой филамент или волокно. В одном примере, волокнистый элемент представляет собой одиночный волокнистый элемент или пряжу, содержащую множество волокнистых элементов. В другом примере, волокнистый элемент представляет собой одиночный волокнистый элемент.
Волокнистые элементы в соответствии с настоящим изобретением могут быть спрядены из формирующих волокнистый элемент композиций, также называемых как формирующие волокнистый элемент композиции, с помощью приемлемых способов прядения, таких как аэродинамическое прядение из расплава, скрепление прядением, электропрядение и/или вращательное прядение.
Волокнистые элементы в соответствии с настоящим изобретением могут быть однокомпонентными и/или многокомпонентными. Например, волокнистые элементы могут содержать двухкомпонентные волокна и/или филаменты. Двухкомпонентные волокна и/или филаменты могут быть в любой форме, такой как бок-о-бок, сердцевина и оболочка, острова-в-море и тому подобное.
В одном примере, волокнистый элемент, который может представлять собой филамент и/или волокно и/или филамент, который был разрезан на меньшие фрагменты (волокна) филамента, может характеризоваться длиной более или равной 0,254 см (0,1 дюйма), и/или более или равной 1,27 см (0,5 дюйма), и/или более или равной 2,54 см (1,0 дюйм), и/или более или равной 5,08 см (2 дюйма), и/или более или равной 7,62 см (3 дюйма), и/или более или равной 10,16 см (4 дюйма), и/или более или равной 15,24 см (6 дюймов). В одном примере, волокно в соответствии с настоящим изобретением характеризуется длиной менее, чем 5,08 см (2 дюйма).
«Филамент», как используется в данной заявке, означает удлиненную частицу, как описано выше. В одном примере, филаменты характеризуются длиной более или равной 5,08 см (2 дюйма), и/или более или равной 7,62 см (3 дюйма), и/или более или равной 10,16 см (4 дюйма), и/или более или равной 15,24 см (6 дюймов).
Филаменты, как правило, считают имеющими непрерывный или по существу непрерывный характер. Филаменты относительно длиннее, чем волокна. Неограничивающие примеры филаментов включают филаменты, полученные аэродинамическим прядением из расплава и/или филаменты, скрепленные прядением.
В одном примере, одно или более волокон могут быть сформированы из филамента в соответствии с настоящим изобретением, например, когда филаменты разрезают на более короткие куски. Так, в одном примере, настоящее изобретение также включает волокно, изготовленное из филамента в соответствии с настоящим изобретением, такое как волокно, содержащее один или более формирующих волокнистый элемент материалов и одну или более добавок, таких как активные агенты. Таким образом, ссылки на филамент и/или филаменты в соответствии с настоящим изобретением в данной заявке также включают волокна, изготовленные из такого филамента и/или филаментов, если не указано иное. Волокна, как правило, считаются имеющими прерывный характер по отношению к филаментам, которые считаются имеющими непрерывный характер.
Неограничивающие примеры волокнистых элементов включают волокнистые элементы, полученные аэродинамическим прядением из расплава и/или волокнистые элементы, скрепленные прядением. Неограничивающие примеры полимеров, которые быть спрядены в волокнистые элементы включают природные полимеры, такие как крахмал, производные крахмала, целлюлозу, такую как вискоза и/или лиоцелл, производные целлюлозы, гемицеллюлозу, производные гемицеллюлозы, и синтетические полимеры, включая, но не ограничиваясь приведенным, термопластичные полимерные волокнистые элементы, такие как сложные полиэфиры, нейлоны, полиолефины, такие как полипропиленовые филаменты, полиэтиленовые филаменты, и биоразлагаемые термопластичные волокна, такие как филаменты на основе полимолочной кислоты, полигидроксиалканоатные филаменты, сложные полиэфирамидные филаменты и поликапролактоновые филаменты. В зависимости от полимера и/или композиции, из которой изготавливают волокнистые элементы, волокнистые элементы могут быть растворимыми или нерастворимыми.
«Формирующая волокнистый элемент композиция», как используется в данной заявке, означает композицию, которая приемлема для изготовления волокнистого элемента, например, филамента, в соответствии с настоящим изобретением, например, аэродинамическим прядением из расплава и/или скреплением прядением. Формирующая волокнистый элемент композиция содержит один или более формирующих волокнистый элемент материалов, которые характеризуются свойствами, которые делают их приемлемыми для прядения в волокнистый элемент, например, филамент. В одном примере, формирующий волокнистый элемент материал содержит полимер. В дополнение к одному или более формирующим волокнистый элемент материалам, формирующая волокнистый элемент композиция может содержать одну или более добавок, например, один или более активных агентов. Дополнительно, формирующая волокнистый элемент композиция может содержать один или более полярных растворителей, например, воду, в которых один или более, например, все, формирующие волокнистый элемент материалы и/или один или более, например, все, активные агенты растворены и/или диспергированы.
В одном примере, как показано на Фиг. 1, волокнистый элемент 10, например, филамент, в соответствии с настоящим изобретением, изготовленный из формирующей волокнистый элемент композиции в соответствии с настоящим изобретением, является таким, что одна или более добавок, например, один или более активных агентов 12, могут присутствовать в волокнистом элементе 10, например, филаменте, а не на волокнистом элементе 10, таком как покрытие. Общее количество формирующих волокнистый элемент материалов и общее количество активных агентов, присутствующих в формирующей волокнистый элемент композиции, может быть любым приемлемым количеством до тех пор, пока волокнистые элементы, например, филаменты, в соответствии с настоящим изобретением получают из нее.
В одном примере, одна или более добавок, таких как активные агенты, могут присутствовать в волокнистом элементе, и одна или более дополнительных добавок, таких как активные агенты, могут присутствовать на поверхности волокнистого элемента. В другом примере, волокнистый элемент в соответствии с настоящим изобретением может содержать одну или более добавок, таких как активные агенты, которые присутствуют в волокнистом элементе, когда он получен изначально, но затем «цветут» на поверхности волокнистого элемента до и/или при воздействии условий целевого использования волокнистого элемента.
«Формирующий волокнистый элемент материал», как используется в данной заявке, означает материал, такой как полимер или мономеры, способные производить полимер, который характеризуется свойствами, приемлемыми для изготовления волокнистого элемента. В одном примере, формирующий волокнистый элемент материал содержит один или более замещенных полимеров, таких как анионный, катионный, цвиттерионный и/или неионный полимер. В другом примере, полимер может содержать гидроксильный полимер, такой как поливиниловый спирт («ПВС») и/или полисахарид, такой как крахмал и/или производное крахмала, такое как этоксилированный крахмал и/или разбавленный кислотой крахмал. В другом примере, полимер может содержать полиэтилены и/или терефталаты. В еще одном примере, формирующий волокнистый элемент материал является материалом, растворимым в полярном растворителе.
«Частица», как используется в данной заявке, означает твердую добавку, такую как порошок, гранула, капсула, микрокапсула и/или дробинка. В одном примере, волокнистые элементы и/или волокнистые структуры в соответствии с настоящим изобретением могут содержать одну или более частиц. Частицы могут быть внутриволокнистым элементом (внутри волокнистых элементов, как активные агенты) и/или межволокнистым элементом (между волокнистыми элементами внутри растворимой волокнистой структуры). Неограничивающие примеры волокнистых элементов и/или волокнистых структур, содержащих частицы, описаны в патенте США 2013/0172226, который включен в данную заявку путем ссылки. В одном примере, частица характеризуется медианным размером частиц 1600 мкм или менее, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения медианного размера частиц. В другом примере, частица характеризуется медианным размером частиц от приблизительно 1 мкм до приблизительно 1600 мкм, и/или от приблизительно 1 мкм до приблизительно 800 мкм, и/или от приблизительно 5 мкм до приблизительно 500 мкм, и/или от приблизительно 10 мкм до приблизительно 300 мкм, и/или от приблизительно 10 мкм до приблизительно 100 мкм, и/или от приблизительно 10 мкм до приблизительно 50 мкм, и/или от приблизительно 10 мкм до приблизительно 30 мкм, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения медианного размера частиц. Форма частицы может находиться в форме сфер, стержней, пластин, трубок, квадратов, прямоугольников, дисков, звезд, волокон или имеет правильные или неправильные случайные формы.
«Частица, содержащая активный агент», как используется в данной заявке, означает твердую добавку, содержащую один или более активных агентов. В одном примере, частица, содержащая активный агент, представляет собой активный агент в форме частицы (другими словами, частица содержит 100% активного агента(ов)). Частица, содержащая активный агент, может характеризоваться медианным размером частиц 1600 мкм или менее, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения медианного размера частиц. В другом примере, частица, содержащая активный агент, характеризуется медианным размером частиц от приблизительно 1 мкм до приблизительно 1600 мкм, и/или от приблизительно 1 мкм до приблизительно 800 мкм, и/или от приблизительно 5 мкм до приблизительно 500 мкм, и/или от приблизительно 10 мкм до приблизительно 300 мкм, и/или от приблизительно 10 мкм до приблизительно 100 мкм, и/или от приблизительно 10 мкм до приблизительно 50 мкм, и/или от приблизительно 10 мкм до приблизительно 30 мкм, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения медианного размера частиц. В одном примере, один или более активных агентов находятся в форме частицы, которая характеризуется медианным размером частиц 20 мкм или менее, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения медианного размера частиц.
В одном примере настоящего изобретения, волокнистая структура содержит множество частиц, например, частицы, содержащие активный агент, и множество волокнистых элементов в массовом соотношении частиц, например, частиц, содержащих активный агент, и волокнистых элементов 1:100 или более, и/или 1:50 или более, и/или 1:10 или более, и/или 1:3 или более, и/или 1:2 или более, и/или 1:1 или более, и/или от приблизительно 7:1 до приблизительно 1:100, и/или от приблизительно 7:1 до приблизительно 1:50, и/или от приблизительно 7:1 до приблизительно 1:10, и/или от приблизительно 7:1 до приблизительно 1:3, и/или от приблизительно 6:1 до 1:2, и/или от приблизительно 5:1 до приблизительно 1:1, и/или от приблизительно 4:1 до приблизительно 1:1, и/или от приблизительно 3:1 до приблизительно 1,5:1.
В другом примере настоящего изобретения, волокнистая структура содержит множество частиц, например, частиц, содержащих активный агент, и множество волокнистых элементов в массовом соотношении частиц, например, частиц, содержащих активный агент, и волокнистых элементов от приблизительно 7:1 до приблизительно 1:1, и/или от приблизительно 7:1 до приблизительно 1,5:1, и/или от приблизительно 7:1 до приблизительно 3:1, и/или от приблизительно 6:1 до приблизительно 3:1.
В еще одном примере настоящего изобретения, волокнистая структура содержит множество частиц, например, частиц, содержащих активный агент, и множество волокнистых элементов в массовом соотношении частиц, например, частиц, содержащих активный агент, и волокнистых элементов от приблизительно 1:1 до приблизительно 1:100, и/или от приблизительно 1:2 до приблизительно 1:50, и/или от приблизительно 1:3 до приблизительно 1:50, и/или от приблизительно 1:3 до приблизительно 1:10.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
В другом примере, волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением содержит множество частиц, например, частиц, содержащих активный агент, с основной массой частицы более, чем 1 г/м, и/или более, чем 10 г/м, и/или более, чем 20 г/м, и/или более, чем 30 г/м, и/или более, чем 40 г/м, и/или от приблизительно 1 г/м до приблизительно 5000 г/м, и/или до приблизительно 3500 г/м, и/или до приблизительно 2000 г/м, и/или от приблизительно 1 г/м до приблизительно 1000 г/м, и/или от приблизительно 10 г/м до приблизительно 400 г/м, и/или от приблизительно 20 г/м до приблизительно 300 г/м, и/или от приблизительно 30 г/м до приблизительно 200 г/м, и/или от приблизительно 40 г/м до приблизительно 100 г/м, как измерено с помощью описанного в данной заявке Метода определения основной массы.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
В другом примере, волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением содержит множество волокнистых элементов с основной массой более, чем 1 г/м, и/или более, чем 10 г/м, и/или более, чем 20 г/м, и/или более, чем 30 г/м, и/или более, чем 40 г/м, и/или от приблизительно 1 г/м, до приблизительно 10000 г/м, и/или от приблизительно 10 г/м до приблизительно 5000 г/м, и/или до приблизительно 3000 г/м, и/или до приблизительно 2000 г/м, и/или от приблизительно 20 г/м до приблизительно 2000 г/м, и/или от приблизительно 30 г/м до приблизительно 1000 г/м, и/или от приблизительно 30 г/м до приблизительно 500 г/м, и/или от приблизительно 30 г/м до приблизительно 300 г/м, и/или от приблизительно 40 г/м до приблизительно 100 г/м, и/или от приблизительно 40 г/м до приблизительно 80 г/м, как измерено с помощью описанного в данной заявке Метода определения основной массы. В одном примере, волокнистая структура содержит два или больше слоя, при этом волокнистые элементы присутствуют в, по меньшей мере, одном из слоев с основной массой от приблизительно 1 г/м до приблизительно 500 г/м.
«Добавка», как используется в данной заявке, означает любой материал, присутствующий в волокнистом элементе в соответствии с настоящим изобретением, который не является формирующим волокнистый элемент материалом. В одном примере, добавка содержит активный агент. В другом примере, добавка содержит технологическую добавку. В еще одном примере, добавка содержит наполнитель. В одном примере, добавка содержит любой материал, присутствующий в волокнистом элементе, таким образом, что его отсутствие в волокнистом элементе не приведет к потере волокнистым элементом структуры волокнистого элемента, иными словами, его отсутствие не приводит к тому, что волокнистый элемент теряет свою твердую форму. В другом примере, добавка, например, активный агент, содержит неполимерный материал.
В другом примере, добавка содержит пластификатор для волокнистого элемента. Неограничивающие примеры приемлемых пластификаторов для настоящего изобретения включают полиолы, сополиолы, поликарбоновые кислоты, сложные полиэфиры и диметикон сополиолы. Примеры полезных полиолов включают, но не ограничиваются приведенным, глицерин, диглицерин, пропиленгликоль, этиленгликоль, бутиленгликоль, пентиленгликоль, циклогександиметанол, гександиол, 2,2,4-триметилпентан-1,3-диол, полиэтиленгликоль (200-600), пентаэритрит, сахарные спирты, такие как сорбит, маннит, лактит и другие моно- и многоатомные низкомолекулярные спирты (например, С2-С8 спирты); моно-, ди- и олигосахариды, такие как фруктоза, глюкоза, сахароза, мальтоза, лактоза, твердые вещества кукурузного сиропа с высоким содержанием фруктозы, и декстрины, и аскорбиновая кислота.
В одном примере, пластификатор содержит глицерин и/или пропиленгликоль и/или производные глицерина, такие как пропоксилированный глицерин. В еще одном примере, пластификатор выбран из группы, состоящей из глицерина, этиленгликоля, полиэтиленгликоля, пропиленгликоля, глицидола, мочевины, сорбита, ксилита, мальтита, сахаров, этилен бисформамида, аминокислот и их смесей.
В другом примере, добавка содержит поперечносшивающий агент, приемлемый для поперечной сшивки одного или более формирующих волокнистый элемент материалов, присутствующих в волокнистых элементах в соответствии с настоящим изобретением. В одном примере, поперечносшивающий агент содержит поперечносшивающий агент, способный поперечно сшивать гидроксильные полимеры вместе, например, с помощью гидроксильных фрагментов гидроксильных полимеров. Неограничивающие примеры приемлемых поперечносшивающих агентов включают имидазолидиноны, поликарбоновые кислоты и их смеси. В одном примере, поперечносшивающий агент содержит поперечносшивающий агент аддукт мочевины и глиоксаля, например, дигидроксиимидазолидинон, такой как дигидроксиэтилен мочевина («DHEU»). Поперечношивающий агент может присутствовать в формирующей волокнистый элемент композиции и/или волокнистом элементе в соответствии с настоящим изобретением для того, чтобы регулировать растворимость волокнистого элемента и/или растворение в растворителе, таком как полярный растворитель.
В другом примере, добавка содержит модификатор реологии, такой как модификатор сдвига и/или экстенсивный модификатор. Неограничивающие примеры модификаторов реологии включают, но не ограничиваются приведенным, полиакриламид, полиуретаны и полиакрилаты, которые могут быть использованы в волокнистых элементах в соответствии с настоящим изобретением. Неограничивающие примеры модификаторов реологии коммерчески доступны от компании Dow Chemical (Midland, MI).
В еще одном примере, добавка содержит один или более окрашивающих веществ и/или красителей, которые включены в волокнистые элементы в соответствии с настоящим изобретением для обеспечения визуального сигнала, когда волокнистые элементы подвергаются воздействию условий целевого использования и/или когда активный агент высвобождается из волокнистых элементов и/или когда морфология волокнистого элемента изменяется.
В еще одном примере, добавка содержит один или более агентов высвобождения и/или смазочных материалов. Неограничивающие примеры приемлемых агентов высвобождения и/или смазочных материалов включают жирные кислоты, соли жирных кислот, жирные спирты, сложные жирные эфиры, сульфированные сложные эфиры жирных кислот, ацетаты жирных аминов, жирные амиды, силиконы, аминосиликоны, фторполимеры и их смеси. В одном примере, агенты высвобождения и/или смазочные материалы наносят на волокнистый элемент, иными словами, после того, как волокнистый элемент сформирован. В одном примере, один или более агентов высвобождения/смазочных материалов наносят на волокнистый элемент до сбора волокнистых элементов на сборочном устройстве для формирования растворимой волокнистой структуры. В другом примере, один или более агентов высвобождения/смазочных материалов наносят на растворимую волокнистую структуру, сформированную из волокнистых элементов в соответствии с настоящим изобретением, до контактирования с одной или более растворимыми волокнистыми структурами, такими, как стопка растворимых волокнистых структур. В еще одном примере, один или более агентов высвобождения/смазочных материалов наносят на волокнистый элемент в соответствии с настоящим изобретением и/или растворимую волокнистую структуру, содержащую волокнистый элемент, до контактирования волокнистого элемента и/или растворимой волокнистой структуры с поверхностью, например, поверхностью оборудования, используемого при обработке системы таким образом, чтобы облегчить удаление волокнистого элемента и/или растворимой волокнистой структуры и/или избежать прилипания друг к другу слоев волокнистых элементов и/или растворимых волокнистых структур в соответствии с настоящим изобретением, даже непреднамеренного. В одном примере агенты высвобождения/смазочные материалы содержат частицы.
В еще одном примере, добавка содержит один или более антиблокировочных агентов и/или агентов для уменьшения клейкости. Неограничивающие примеры приемлемых антиблокировочных агентов и/или агентов для уменьшения клейкости включают крахмалы, производные крахмала, поперечносшитый поливинилпирролидон, поперечносшитую целлюлозу, микрокристаллическую целлюлозу, кремнезем, оксиды металлов, карбонат кальция, тальк, слюду и их смеси.
«Условия целевого использования», как используется в данной заявке, означают температуру, физические, химические и/или механические условия, которым волокнистый элемент в соответствии с настоящим изобретением подвергается, когда волокнистый элемент используют для одного или более целевых назначений. Например, если волокнистый элемент и/или растворимая волокнистая структура, содержащая волокнистый элемент, предназначены для использования в стиральной машине в целях стирки, условия целевого использования будут включать те температуру, химические, физические и/или механические условия, которые присутствуют в стиральной машине, включая любую моющую воду, во время операции стирки белья. В другом примере, если волокнистый элемент и/или растворимая волокнистая структура, содержащая волокнистый элемент, предназначены для использования человеком в качестве шампуня для целей ухода за волосами, условия целевого использования будут включать те температуру, химические, физические и/или механические условия, которые присутствуют во время мытья шампунем волос человека. Дополнительно, если волокнистый элемент и/или растворимая волокнистая структура, содержащая волокнистый элемент, предназначены для использования в операции мытья посуды, вручную или с помощью посудомоечной машины, условия целевого использования будет включать температуру, химические, физические и/или механические условия, которые присутствуют в воде для мытья посуды и/или посудомоечной машине, во время операции мытья посуды.
«Активный агент», как используется в данной заявке, означает добавку, которая дает желаемый эффект в условиях, внешних по отношению к волокнистому элементу и/или растворимой волокнистой структуре, содержащей волокнистый элемент в соответствии с настоящим изобретением, например, когда волокнистый элемент подвергается воздействию условий целевого использования волокнистого элемента и/или растворимой волокнистой структуры, содержащей волокнистый элемент. В одном примере активный агент содержит добавку, которая обрабатывает поверхность, такую как твердая поверхность (например, кухонные столешницы, ванны, туалеты, унитазы, раковины, полы, стены, зубы, автомобили, окна, зеркала, посуда) и/или мягкая поверхность (например, ткани, волосы, кожа, ковры, сельскохозяйственные культуры, растения). В другом примере, активный агент содержит добавку, которая создает химическую реакцию (например, вспенивание, игристость, окрашивание, нагревание, охлаждение, пенообразование, дезинфекцию и/или очищение и/или хлорирование, например, при очищении воды и/или дезинфекции воды и/или хлорировании воды). В еще одном примере, активный агент содержит добавку, которая обрабатывает окружающую среду (например, дезодорирует, очищает, ароматизирует воздух). В одном примере, активный агент образуется in situ, например, при формировании волокнистого элемента, содержащего активный агент, например, волокнистый элемент может содержать водорастворимый полимер (например, крахмал) и поверхностно-активное вещество (например, анионное поверхностно-активное вещество), которые могут создать полимерный комплекс или коацерват, который функционирует в качестве активного агента, используемого для обработки поверхностей ткани.
«Обработка», как используется в данной заявке по отношению к обработке поверхности, означает, что активный агент предоставляет полезный эффект на поверхности или для окружающей среды. Обработка включает регулирование и/или немедленное улучшение внешнего вида поверхности или окружающей среды, чистоту, запах, очистку и/или ощущение. В одном примере, обработка со ссылкой на обработку поверхности ороговевших тканей (например, кожи и/или волос) означает регулирование и/или немедленное улучшение косметического вида ороговевших тканей и/или ощущений. Например, «условие регулирования кожи, волос или ногтей (ороговевших тканей)» включает: утолщение кожи, волос или ногтей (например, наращивание эпидермиса и/или дермы и/или подкожных [например, подкожного жира или мышц] слоев кожи, где это применимо, ороговевшие слои ногтей и волосяной стержень), чтобы уменьшить атрофию кожи, волос или ногтей, увеличение извивания кожно-эпидермальной границы (также известной как эпидермальные гребни или выросты в толщу соединительной ткани), предотвращение потери кожей или волосами эластичности (утрата, повреждение и/или инактивация функционального эластина кожи), например, эластоз, провисание, потеря кожей или волосами отдачи от деформации; меланинового или не меланинового изменения окраски кожи, волос или ногтей, например, круги под глазами, пятнистость (например, неровная красная окраска вследствие, например, розацеа) (далее именуемая «красная пятнистость»), желтизна (бледный цвет), обесцвечивание, вызванное телеангиэктазией или сосудистой сеткой, и седеющие волосы.
В другом примере, обработка означает удаление пятен и/или запаха с изделий из ткани, таких как одежда, полотенца, постельное белье и/или твердых поверхностей, таких как столешницы и/или посуда, в том числе кастрюли и сковородки.
«Активный агент по уходу за тканью», как используется в данной заявке, означает активный агент, который при нанесении на ткань обеспечивает полезные эффекты и/или улучшение ткани. Неограничивающие примеры полезных эффектов и/или улучшений тканей включают очистку (например, поверхностно-активными веществами), удаление пятен, сокращение количества пятен, удаление сминаний, восстановление цвета, статический контроль, сопротивление образованию сминаний, постоянное давление, снижение износа, износостойкость, удаление сваливания, сопротивление сваливанию, удаление загрязнений, сопротивление загрязнениям (в том числе высвобождение загрязнений), сохранение формы, уменьшение усадки, мягкость, аромат, антибактериальные свойства, антивирусные свойства, сопротивление образованию запаха и удаление запаха.
«Активный агент для мытья посуды», как используется в данной заявке, означает активный агент, который при нанесении на посуду, стеклянную посуду, кастрюли, сковородки, кухонную утварь и/или бумагу для выпечки обеспечивает полезный эффект и/или улучшение посуды, стеклянной посуды, пластиковых предметов, кастрюль, сковородок и/или бумаги для выпечки. Неограничивающие примеры полезных эффектов и/или улучшений посуды, стеклянной посуды, пластиковых предметов, кастрюль, сковородок, кухонной утвари и/или бумаги для выпечки включают удаление пищи и/или загрязнений, очистку (например, поверхностно-активными веществами), удаление пятен, уменьшение пятен, удаление жира, удаление пятен воды и/или профилактику появления пятен воды, уход за стеклом и металлами, дезинфекцию, блескообразование и полировку.
«Активный агент для твердых поверхностей», как используется в данной заявке, означает активный агент, который при нанесении на полы, столешницы, раковины, окна, зеркала, душевые кабины, ванны и/или туалеты обеспечивает полезный эффект и/или улучшения полов, столешниц, раковин, окон, зеркал, душевых кабин, ванн и/или туалетов. Неограничивающие примеры полезных эффектов и/или улучшений полов, столешниц, раковин, окон, зеркал, душевых кабин, ванн, и/или туалетов включают удаление пищи и/или загрязнений, очистку (например, поверхностно-активными веществами), удаление пятен, уменьшение пятен, удаление жира, удаление пятен воды и/или профилактику появления пятен воды, удаление известкового налета, дезинфекцию, блескообразование, полировку и освежение.
«Активный агент для полезного эффекта красоты», как используется в данной заявке, относится к активному агенту, который может обеспечить один или более полезных эффектов красоты.
«Активный агент по уходу за кожей», как используется в данной заявке, означает активный агент, который при нанесении на кожу обеспечивает полезный эффект или улучшение для кожи. Следует понимать, что активные агенты по уходу за кожей полезны не только для нанесения на кожу, но и на волосы, волосистую часть головы, ногти и другие ороговевшие ткани млекопитающих.
«Активный агент по уходу за волосами», как используется в данной заявке, означает активный агент, который при нанесении на волосы млекопитающих обеспечивает полезный эффект и/или улучшение для волос. Неограничивающие примеры полезных эффектов и/или улучшений волос включают мягкость, статический контроль, восстановление волос, удаление перхоти, резистентность к перхоти, окраску волос, сохранение формы, сохранение волос и рост волос.
«Массовое соотношение», как используется в данной заявке, означает массу сухого волокнистого элемента, например, филамента, и/или сухой формирующий волокнистый элемент материал (г или %) в пересчете на сухую основную массу в волокнистом элементе, например, филаменте, к массе добавки, такой как активный агент(ы) (г или %) в пересчете на сухую массу в волокнистом элементе, например, филаменте.
«Гидроксильный полимер», как используется в данной заявке, включает любой гидроксилсодержащий полимер, который может быть включен в волокнистый элемент в соответствии с настоящим изобретением, например, в качестве формирующего волокнистый элемент материала. В одном примере, гидроксильный полимер в соответствии с настоящим изобретением содержит более, чем 10%, и/или более, чем 20%, и/или более, чем 25% по массе гидроксильных фрагментов.
2
«Биоразлагаемый», как используется в данной заявке, означает, в отношении материала, такого, как волокнистый элемент в целом и/или полимера в волокнистом элементе, такого, как формирующий волокнистый элемент материал, что волокнистый элемент и/или полимер способен подвергаться и/или же претерпевать физическое, химическое, термическое и/или биологическое разложение в установках компостирования твердых бытовых отходов, таким образом, что, по меньшей мере, 5%, и/или, по меньшей мере, 7%, и/или, по меньшей мере, 10% исходных волокнистых элементов и/или полимеров превращаются в углекислый газ через 30 дней, как измерено в соответствии с OECD (1992) Guideline for the Testing of Chemicals 301B; Ready Biodegradability - CO Evolution (Modified Sturm Test) Test, который включен в данную заявку путем ссылки.
2
«Небиоразлагаемый», как используется в данной заявке, означает, в отношении материала, такого как волокнистый элемент в целом и/или полимера в волокнистом элементе, такого, как формирующий волокнистый элемент материал, что волокнистый элемент и/или полимер не способен претерпевать физическое, химическое, термическое и/или биологическое разложение в установках компостирования твердых бытовых отходов, таким образом, что, по меньшей мере, 5% исходного волокнистого элемента и/или полимера превращается в углекислый газ через 30 дней, как измерено в соответствии с OECD (1992) Guideline for the Testing of Chemicals 301B; Ready Biodegradability - CO Evolution (Modified Sturm Test) Test, который включен в данную заявку путем ссылки.
«Нетермопластичный», как используется в данной заявке, означает, в отношении материала, такого как волокнистый элемент в целом и/или полимера в волокнистом элементе, такого, как формирующий волокнистый элемент материал, что волокнистый элемент и/или полимер не характеризуется температурой плавления и/или температурой размягчения, которая позволяет ему течь под давлением, в отсутствие пластификатора, такого как вода, глицерин, сорбит, мочевина и тому подобное.
«Нетермопластичный, биоразлагаемый волокнистый элемент», как используется в данной заявке, означает волокнистый элемент, который характеризуется свойствами биоразлагаемости и нетермопластичности, как определено выше.
«Нетермопластичный, небиоразлагаемый волокнистый элемент», как используется в данной заявке, означает волокнистый элемент, который характеризуется свойствами небиоразлагаемости и нетермопластичности, как определено выше.
«Термопластичный», как используется в данной заявке, означает, в отношении материала, такого как волокнистый элемент в целом и/или полимера в волокнистом элементе, такого, как формирующий волокнистый элемент материал, что волокнистый элемент и/или полимер характеризуется температурой плавления и/или температурой размягчения при определенной температуре, которая позволяет ему течь под давлением, в отсутствие пластификатора.
«Термопластичный, биоразлагаемый волокнистый элемент», как используется в данной заявке, означает волокнистый элемент, который характеризуется свойствами биоразлагаемости и термопластичности, как определено выше.
«Термопластичный, небиоразлагаемый волокнистый элемент», как используется в данной заявке, означает волокнистый элемент, который характеризуется свойствами небиоразлагаемости и термопластичности, как определено выше.
«Несодержащий целлюлозу», как используется в данной заявке, означает, что менее, чем 5%, и/или менее, чем 3%, и/или менее, чем 1%, и/или менее, чем 0,1%, и/или 0% по массе целлюлозного полимера, целлюлозного производного полимера и/или сополимера целлюлозы присутствует в волокнистом элементе. В одном примере, «несодержащий целлюлозу» означает, что менее, чем 5%, и/или менее, чем 3%, и/или менее, чем 1%, и/или менее, чем 0,1%, и/или 0% по массе целлюлозного полимера присутствует в волокнистом элементе.
«Материл, растворимый в полярном растворителе», как используется в данной заявке, означает материал, который смешивается с полярным растворителем. В одном примере, материал, растворимый в полярном растворителе, смешивается со спиртом и/или водой. Иными словами, материал, растворимый в полярном растворителе представляет собой материал, который способен образовывать стабильный (не разделяющийся на фазы в течение более, чем через 5 минут после образования однородного раствора) однородный раствор с полярным растворителем, таким как спирт и/или вода, в условиях окружающей среды.
«Растворимый в спирте материал», как используется в данной заявке, означает материал, который смешивается со спиртом. Иными словами, материал, который способен образовывать стабильный (не разделяющийся на фазы в течение более, чем через 5 минут после образования однородного раствора) однородный раствор со спиртом в условиях окружающей среды.
«Водорастворимый материал», как используется в данной заявке, означает материал, который смешивается с водой. Иными словами, материал, который способен образовывать стабильный (не разделяющийся на фазы в течение более, чем через 5 минут после образования однородного раствора) однородный раствор с водой в условиях окружающей среды.
«Материал, растворимый в неполярном растворителе», как используется в данной заявке, означает материал, который смешивается с неполярным растворителем. Иными словами, материал, растворимый в неполярном растворителе, представляет собой материал, который способен образовывать стабильный (не разделяющийся на фазы в течение более, чем через 5 минут после образования однородного раствора) однородный раствор с неполярным растворителем.
«Условия окружающей среды», как используется в данной заявке, означают 73°F±4°F (приблизительно 23°С±2,2°С) и относительную влажность 50%±10%.
«Средневесовая молекулярная масса», как используется в данной заявке, означает средневесовую молекулярную массу, как определено с использованием описанного в данной заявке Метода определения средневесовой молекулярной массы.
«Длина», как используется в данной заявке, по отношению к волокнистому элементу, означает длину вдоль наиболее длинной оси волокнистого элемента от одного конца до другого конца. Если волокнистый элемент имеет излом, извив или изгибы в нем, то длина представляет собой длину вдоль всего пути волокнистого элемента.
«Диаметр», как используется в данной заявке, по отношению к волокнистому элементу, измеряют в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения диаметра. В одном примере, волокнистый элемент в соответствии с настоящим изобретением характеризуется диаметром менее, чем 100 мкм, и/или менее, чем 75 мкм, и/или менее, чем 50 мкм, и/или менее, чем 25 мкм, и/или менее, чем 20 мкм, и/или менее, чем 15 мкм, и/или менее, чем 10 мкм, и/или менее, чем 6 мкм, и/или более, чем 1 мкм, и/или более, чем 3 мкм.
«Условие запуска», как используется данной заявке, в одном примере означает что-то, например, действие или событие, которое служит стимулом и вызывает или ускоряет изменения в волокнистом элементе, такие как потеря или изменение физической структуры волокнистого элемента и/или высвобождение добавки, такой как активный агент. В другом примере, условие запуска может присутствовать в окружающей среде, такой как вода, когда волокнистый элемент и/или растворимую волокнистую структуру и/или пленку в соответствии с настоящим изобретением добавляют в воду. Иными словами, ничего не изменяется в воде, за исключением того, что волокнистый элемент и/или растворимую волокнистую структуру и/или пленку в соответствии с настоящим изобретением добавляют в воду.
«Изменения морфологии», как используется в данной заявке по отношению к изменению морфологии волокнистого элемента, означает, что волокнистый элемент испытывает изменения в своей физической структуре. Неограничивающие примеры изменений морфологии волокнистого элемента в соответствии с настоящим изобретением включают растворение, плавление, набухание, сокращение, разрыв на части, взрывание, удлинение, укорочение, а также их комбинации. Волокнистые элементы в соответствии с настоящим изобретением могут полностью или по существу терять физическую структуру волокнистого элемента или они могут иметь измененную морфологию, или они могут сохранить или по существу сохраняют физическую структуру волокнистого элемента, если они подвергаются воздействию условий целевого использования.
«По массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую растворимую волокнистую структуру» означает, что массу волокнистого элемента и/или растворимой волокнистой структуры измеряют немедленно после того, как волокнистый элемент и/или растворимая волокнистая структура были кондиционированы в комнате с кондиционированием воздуха при температуре 23°С±1°С и относительной влажности 50%±2% течение 2 часов. В одном примере, «по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую растворимую волокнистую структуру» означает, что волокнистый элемент и/или растворимая волокнистая структура содержит менее, чем 20%, и/или менее, чем 15%, и/или менее, чем 10%, и/или менее, чем 7%, и/или менее, чем 5%, и/или менее, чем 3%, и/или до 0%, и/или более, чем 0% в пересчете на массу волокнистого элемента и/или растворимой волокнистой структуры влаги, такой как вода, например, несвязанная вода, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения содержания воды.
«Общее количество», как используется в данной заявке, например, по отношению к общему количеству одного или более активных агентов, присутствующих в волокнистом элементе и/или растворимой волокнистой структуре, означает сумму масс или массовый процент всех рассматриваемых материалов, например, активных агентов. Иными словами, волокнистый элемент и/или растворимая волокнистая структура может содержать 25% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую растворимую волокнистую структуру анионного поверхностно-активного вещества, 15% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую растворимую волокнистую структуру неионного поверхностно-активного вещества, 10% по массе хелатирующего агента, и 5% отдушки, так что общее количество активных агентов, присутствующих в волокнистом элементе, составляет более, чем 50%, а именно 55% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую растворимую волокнистую структуру.
«Продукт моющего средства», как используется в данной заявке, означает твердую форму, например, прямоугольное твердое вещество, иногда называемое листом, которое содержит один или более активных агентов, например, активный агент по уходу за тканью, активный агент для мытья посуды, активный агент для твердых поверхностей и их смеси. В одном примере, продукт моющего средства в соответствии с настоящим изобретением содержит одно или более поверхностно-активных веществ, один или более ферментов, одну или более отдушек и/или один или более подавителей пенообразования. В другом примере, продукт моющего средства в соответствии с настоящим изобретением содержит добавку для повышения моющего действия и/или хелатирующий агент. В другом примере, продукт моющего средства в соответствии с настоящим изобретением содержит отбеливающий агент.
В одном примере, продукт моющего средства содержит полотно, например, растворимую волокнистую структуру.
«Полотно», как используется в данной заявке, означает набор сформированных волокнистых элементов (волокон и/или филаментов), таких как волокнистая структура, и/или продукт моющего средства, сформированный из волокон и/или филаментов, таких как непрерывные филаменты, любого характера или происхождения, которые связаны друг с другом. В одном примере, полотно представляет собой прямоугольное твердое вещество, содержащее волокна и/или филаменты, которое формируется с помощью процесса прядения, а не процесса литья.
«Частицы», как используется в данной заявке, означает гранулированные вещества и/или порошки. В одном примере, филаменты и/или волокна могут быть преобразованы в порошки.
«Отличающийся от» или «различный», как используется в данной заявке, означает в отношении материала, такого как волокнистый элемент в целом и/или формирующий волокнистый элемент материал в волокнистом элементе и/или активный агент в волокнистом элементе, что один материал, такой как волокнистый элемент и/или формирующий волокнистый элемент материал и/или активный агент, химически, физически и/или структурно отличается от другого материала, такого как волокнистый элемент и/или формирующий волокнистый элемент материал и/или активный агент. Например, формирующий волокнистый элемент материал в форме филамента отличается от такого же формирующего волокнистый элемент материала в форме волокна. Точно так же крахмал отличается от целлюлозы. Однако, различные молекулярные массы одного и того же материала, например, различные молекулярные массы крахмала, не являются отличающимися друг от друга материалами для целей настоящего изобретения.
«Случайная смесь полимеров», как используется в данной заявке, означает, что два или более различных формирующих волокнистый элемент материалов комбинируются случайным образом с образованием волокнистого элемента. Соответственно, два или более различных формирующих волокнистый элемент материалов, которые упорядочение скомбинированы с образованием волокнистого элемента, такого как двухкомпонентный волокнистый элемент сердцевины и оболочки, не являются случайной смесью различных формирующих волокнистый элемент материалов для целей настоящего изобретения.
«Связывать», «связанный», «связывание» и/или «связывающий», как используется в данной заявке в отношении волокнистых элементов и/или частицы, означает комбинирование, или при непосредственном контакте или при опосредованном контакте, волокнистых элементов и/или частиц, таким образом, что формируется волокнистая структура. В одном примере, связанные волокнистые элементы и/или частицы могут быть соединены вместе, например, с помощью адгезивов и/или тепловых связей. В другом примере, волокнистые элементы и/или частицы могут быть связаны друг с другом путем нанесения на одну и ту же образующую волокнистую структуру ленту и/или узорную ленту.
Как используют в данной заявке, единственное число при использовании в данной заявке, например, «анионное поверхностно-активное вещество» или «волокно» понимают для обозначения одного или более материалов, которые заявлены или описаны.
Все процентные содержания и соотношения рассчитывают по массе, если не указано иное. Все процентные содержания и соотношения рассчитывают на основе всей композиции, если не указано иное.
Если не указано иное, все количества компонента или композиции приведены со ссылкой на активное количество этого компонента или композиции, и не включая примеси, например, остаточные растворители или побочные продукты, которые могут присутствовать в коммерчески доступных источниках.
Растворимая волокнистая структура
Растворимая волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением содержит множество волокнистых элементов, например, множество филаментов. В одном примере, множество волокнистых элементов взаимозапутаны с формированием растворимой волокнистой структуры.
В одном примере настоящего изобретения, растворимая волокнистая структура представляет собой водорастворимую волокнистую структуру.
В другом примере настоящего изобретения, растворимая волокнистая структура представляет собой перфорированную волокнистую структуру.
Хотя волокнистый элемент и/или растворимая волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением находятся в твердой форме, формирующая волокнистый элемент композиция, использованная для изготовления волокнистых элементов в соответствии с настоящим изобретением, может находиться в форме жидкости.
В одном примере, растворимая волокнистая структура содержит множество идентичных или, по существу, идентичных с композиционной точки зрения волокнистых элементов в соответствии с настоящим изобретением. В другом примере, растворимая волокнистая структура может содержать два или более различных волокнистых элемента в соответствии с настоящим изобретением. Неограничивающие примеры различий в волокнистых элементах могут быть физическими различиями, такими как различия в диаметре, длине, текстуре, форме, жесткости, упругости и т.п.; химическими различиями, такими как степень поперечной сшивки, растворимость, температура плавления, Tg, активный агент, формирующий волокнистый элемент материал, цвет, количество активного агента, основная масса, количество формирующего волокнистый элемент материала, присутствие любого покрытия на волокнистом элементе, биоразлагаемый или нет, гидрофобный или нет, контактный угол и т.п.; различиями в том, теряет ли волокнистый элемент свою физическую структуру, когда волокнистый элемент подвергается воздействию условий целевого использования; различиями в том, изменяется ли морфология волокнистого элемента, когда волокнистый элемент подвергается воздействию условий целевого использования; и различиями в скорости, с которой волокнистый элемент высвобождает один или более его активных агентов, когда волокнистый элемент подвергается воздействию условий целевого использования. В одном примере, два или более волокнистых элементов и/или частиц в растворимой волокнистой структуре могут содержать различные активные агенты. Это может быть случай, когда различные активные агенты могут быть несовместимы друг с другом, например, анионное поверхностно-активное вещество (например, активный агент шампуни) и катионное поверхностно-активное вещество (например, активный агент кондиционера для волос).
В другом примере, растворимая волокнистая структура может характеризоваться различными участками, такими как различные участки основной массы, плотности и/или толщины. В еще одном примере, растворимая волокнистая структура может содержать текстуру на одной или более ее поверхностях. Поверхность растворимой волокнистой структуры может содержать узор, такой как случайный, повторяющийся узор. Растворимая волокнистая структура может быть выдавлена узором тиснения.
В одном примере, водорастворимая растворимая волокнистая структура представляет собой водорастворимую волокнистую структуру, содержащую множество перфораций. Перфорации могут быть расположены в виде случайного, повторяющегося узора.
Перфорации в перфорированной, водорастворимой волокнистой структуре могут иметь практически любую форму и размер. В одном примере, перфорации в перфорированных, водорастворимых волокнистых структурах, как правило, имеют круглую или продолговатую форму, с правильным узором расположенных на расстоянии друг от друга отверстий. Каждая перфорация может иметь диаметр от приблизительно 0,1 до приблизительно 2 мм и/или от приблизительно 0,5 до приблизительно 1 мм. Перфорации могут образовывать открытую область в перфорированной водорастворимой волокнистой структуре от приблизительно 0,5% до приблизительно 25%, и/или от приблизительно 1% до приблизительно 20%, и/или от приблизительно 2% до приблизительно 10%. Считается, что полезные эффекты в соответствии с настоящим изобретением могут быть реализованы с неповторяющимися и/или неправильными узорами перфораций, имеющих различные формы и размеры.
В другом примере, волокнистая структура может содержать перфорации. Перфорации могут быть расположены в виде случайного, повторяющегося узора. Перфорирование волокнистых структур, например, водорастворимых волокнистых структур, может быть осуществлено с использованием любого количества методов. Например, перфорирование может быть осуществлено с использованием различных способов, включающих соединение и растяжение, таких как те, которые описаны в патентах США №№3,949,127 и 5,873,868. В одном варианте осуществления, перфорации могут быть образованы путем формирования множества расположенных на расстоянии, стабилизированных в расплаве участков, и затем раската полотна для растяжения полотна и образования перфораций в стабилизированных в расплаве участках, как описано в патентах США №№5,628,097 и 5,916,661, оба из которых включены в данную заявку путем ссылки. В другом варианте осуществления, перфорации могут быть образованы в конфигурации многослойной волокнистой структуры с помощью способа, описанного в патентах США №№6,830,800 и 6,863,960, которые включены настоящим в данную заявку путем ссылки. Еще один способ перфорирования полотен описан в патенте США №. 8,241,543 с названием «Method And Apparatus For Making An Apertured Web», который включен настоящим в данную заявку путем ссылки.
В одном примере, растворимая волокнистая структура может содержать отдельные участки волокнистых элементов, которые отличаются от других частей растворимой волокнистой структуры.
Растворимая волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением может быть использована как таковая, или может быть покрыта одним или более активными агентами.
В одном примере, растворимая волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением характеризуется толщиной более, чем 0,01 мм, и/или более, чем 0,05 мм, и/или более, чем 0,1 мм, и/или до приблизительно 100 мм, и/или до приблизительно 50 мм, и/или до приблизительно 20 мм, и/или до приблизительно 10 мм, и/или до приблизительно 5 мм, и/или до приблизительно 2 мм, и/или до приблизительно 0,5 мм, и/или до приблизительно 0,3 мм, как измерено с помощью описанного в данной заявке Метода определения толщины.
В другом примере, растворимая волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением характеризуется средним геометрическим (GM) прочности на разрыв приблизительно 200 г/см или более, и/или приблизительно 500 г/см или более, и/или приблизительно 1000 г/см или более, и/или приблизительно 1500 г/см или более, и/или приблизительно 2000 г/см или более, и/или менее, чем 5000 г/см, и/или менее, чем 4000 г/см, и/или менее, чем 3000 г/см, и/или менее, чем 2500 г/см, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения прочности при растяжении.
В другом примере, растворимая волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением характеризуется средним геометрическим (GM) пикового удлинения менее, чем 1000%, и/или менее, чем 800%, и/или менее, чем 650%, и/или менее, чем 550%, и/или менее, чем 500%, и/или менее, чем 250%, и/или менее, чем 100%, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения прочности при растяжении.
В другом примере, растворимая волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением характеризуется средним геометрическим (GM) тангенциального модуля менее, чем 5000 г/см, и/или менее, чем 3000 г/см, и/или более, чем 100 г/см, и/или более, чем 500 г/см, и/или более, чем 1000 г/см, и/или более, чем 1500 г/см, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения прочности при растяжении.
В другом примере, растворимая волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением характеризуется средним геометрическим (GM) секущего модуля менее, чем 5000 г/см, и/или менее, чем 3000 г/см, и/или менее, чем 2500 г/см, и/или менее, чем 2000 г/см, и/или менее, чем 1500 г/см, и/или более, чем 100 г/см, и/или более, чем 300 г/см, и/или более, чем 500 г/см, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения прочности при растяжении.
Один или более и/или множество волокнистых элементов в соответствии с настоящим изобретением могут образовывать растворимую волокнистую структуру с помощью любого приемлемого способа, известного в данной области техники. Растворимую волокнистую структуру могут использовать для доставки активных агентов из волокнистых элементов в соответствии с настоящим изобретением, когда растворимая волокнистая структура подвергается воздействию условий целевого использования волокнистых элементов и/или растворимой волокнистой структуры.
В одном примере, растворимая волокнистая структура содержит множество идентичных или, по существу, идентичных с композиционной точки зрения волокнистых элементов в соответствии с настоящим изобретением. В другом примере, растворимая волокнистая структура может содержать два или более различных волокнистых элемента в соответствии с настоящим изобретением. Неограничивающие примеры различий в волокнистых элементах могут быть физическими различиями, такими как различия в диаметре, длине, текстурее, форме, жесткости, упругости и т.п.; химическими различиями, такими как степень поперечной сшивки, растворимость, температура плавления, Tg, активный агент, формирующий волокнистый элемент материал, цвет, количество активного агента, количество формирующего волокнистый элемент материала, присутствие любого покрытия на волокнистом элементе, биоразлагаемый или нет, гидрофобный или нет, контактный угол и т.п.; различиями в том, теряет ли волокнистый элемент свою физическую структуру, когда волокнистый элемент подвергается воздействию условий целевого использования; различиями в том, изменяется ли морфология волокнистого элемента, когда волокнистый элемент подвергается воздействию условий целевого использования; и различиями в скорости, с которой волокнистый элемент высвобождает один или более его активных агентов, когда волокнистый элемент подвергается воздействию условий целевого использования. В одном примере, два или более волокнистых элемента в растворимой волокнистой структуре могут содержать одинаковый формирующий волокнистый элемент материал, но имеют различные активные агенты. Это может быть случай, когда различные активные агенты могут быть несовместимы друг с другом, например, анионное поверхностно-активное вещество (например, активный агент шампуни) и катионное поверхностно-активное вещество (например, активный агент кондиционера для волос).
В другом примере, как показано на Фиг. 2, растворимая волокнистая структура 14 в соответствии с настоящим изобретением может содержать два или более различных слоя 16, 18 (в z-направлении растворимой волокнистой структуры 14) волокнистых элементов 10, например, филаментов, в соответствии с настоящим изобретением, которые формируют растворимую волокнистую структуру 14. Волокнистые элементы 10 в слое 16 могут быть одинаковыми или отличаться от волокнистых элементов 10 слоя 18. Каждый слой 16, 18 может содержать множество идентичных или, по существу, идентичных или различных волокнистых элементов 10. Например, волокнистые элементы 10, которые могут высвобождать их активные агенты быстрее, чем другие в растворимой волокнистой структуре 14, могут быть расположены на внешней поверхности растворимой волокнистой структуры 14.
В другом примере, растворимая волокнистая структура может характеризоваться различными участками, такими как различные участки основной массы, плотности и/или толщины. В еще одном примере, растворимая волокнистая структура может содержать текстуру на одной или более ее поверхностях. Поверхность растворимой волокнистой структуры может содержать узор, такой как неслучайный, повторяющийся узор. Растворимая волокнистая структура может быть выдавлена узором тиснения. В другом примере, растворимая волокнистая структура может содержать перфорации. Перфорации могут быть расположены в виде неслучайного, повторяющегося узора.
В одном примере, растворимая волокнистая структура может содержать отдельные участки волокнистых элементов, которые отличаются от других частей растворимой волокнистой структуры. Неограничивающие примеры различных участков в растворимых волокнистых структурах описаны в опубликованных заявках на патент США №№2013/017421 и 2013/0167305, включенных в данную заявку путем ссылки.
Неограничивающие примеры использования растворимой волокнистой структуры в соответствии с настоящим изобретением, включают, но не ограничиваются приведенным, подложку осушителя для стирки, подложку стиральной машины, мочалки, подложку для очистки и/или полировки твердой поверхности, подложку для очистки и/или полировки пола, как компонент в батарее, детские салфетки, салфетки для взрослых, салфетки для женской гигиены, банные салфетки, подложки для мытья окон, подложки для масляных загрязнений и/или улавливающие подложки, репеллентные подложки для насекомых, химические подложки для бассейна, пищевые добавки, освежитель дыхания, дезодорант, пакет для удаления отходов, упаковочную пленку и/или обмотку, перевязочный материал, доставку медикаментов, изоляцию зданий, подложки для сельскохозяйственных культур и/или растительного покрова и/или бороздовой дренаж, клеевую подложку, подложку для ухода за кожей, подложку для ухода за волосами, подложку для обработки воздуха, подложку для обработки воды и/или фильтр, подложку для очистки унитаза, подложку для конфет, корма для домашних животных, подстилки для скота, подложки для отбеливания зубов, подложки для очистки ковров, и другие приемлемые использования активных агентов в соответствии с настоящим изобретением.
Растворимая волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением может быть использована как есть или может быть покрыта одним или более активными агентами.
В другом примере, растворимая волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением может быть спрессована в пленку, например, путем применения силы сжатия и/или нагревания растворимой волокнистой структуры, чтобы преобразовать растворимую волокнистую структуру в пленку. Пленка будет содержать активные агенты, которые присутствуют в волокнистых элементах в соответствии с настоящим изобретением. Растворимая волокнистая структура может быть полностью преобразована в пленку или части растворимой волокнистой структуры могут оставаться в пленке после частичного преобразования растворимой волокнистой структуры в пленку. Пленки могут быть использованы для любых приемлемых целей, и активные агенты могут быть использованы, включая, но не ограничиваясь приведенным, примеры использования для растворимой волокнистой структуры.
В одном примере, растворимая волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением может характеризоваться средним временем распада приблизительно 60 секунд (с) или менее, и/или приблизительно 30 с или менее, и/или приблизительно 10 с или менее, и/или приблизительно 5 с или менее, и/или приблизительно 2,0 с или менее, и/или приблизительно 1,5 с или менее, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения растворения.
В одном примере, растворимая волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением может характеризоваться средним временем растворения приблизительно 600 секунд (с) или менее, и/или приблизительно 400 с или менее, и/или приблизительно 300 с или менее, и/или приблизительно 200 с или менее, и/или приблизительно 175 с или менее и/или приблизительно 100 или менее, и/или приблизительно 50 или менее, и/или более, чем 1, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения растворения.
2
2
2
2
2
2
2
2
В одном примере, растворимая волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением может характеризоваться средним временем распада на г/м образца приблизительно 1,0 секунда/г/м (с/г/м) или менее, и/или приблизительно 0,5 с/г/м или менее, и/или приблизительно 0,2 с/г/м или менее, и/или приблизительно 0,1 с/г/м или менее, и/или приблизительно 0,05 с/г/м или менее, и/или приблизительно 0,03 с/г/м или менее, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения растворения.
2
2
2
2
2
2
2
2
В одном примере, растворимая волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением, имеющая такие волокнистые элементы, может характеризоваться средним временем растворения на г/м образца приблизительно 10 секунд/г/м (с/г/м) или менее, и/или приблизительно 5,0 с/г/м или менее, и/или приблизительно 3,0 с/г/м или менее, и/или приблизительно 2,0 с/г/м или менее, и/или приблизительно 1,8 с/г/м или менее, и/или приблизительно 1,5 с/г/м или менее, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения растворения.
В одном примере, растворимая волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением характеризуется толщиной более, чем 0,01 мм, и/или более, чем 0,05 мм, и/или более, чем 0,1 мм, и/или до приблизительно 20 мм, и/или до приблизительно 10 мм, и/или до приблизительно 5 мм, и/или до приблизительно 2 мм, и/или до приблизительно 0,5 мм, и/или до приблизительно 0,3 мм, как измерено с помощью описанного в данной заявке Метода определения толщины.
В определенных вариантах осуществления, приемлемые волокнистые структуры могут иметь содержание воды (% влаги) от 0% до приблизительно 20%; в определенных вариантах осуществления, волокнистые структуры могут иметь содержание воды от приблизительно 1% до приблизительно 15%; и в определенных вариантах осуществления, волокнистые структуры могут иметь содержание воды от приблизительно 5% до приблизительно 10%, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения содержания воды.
-4
-4
-3
-3
-3
-2
-2
-2
В одном примере, растворимая волокнистая структура характеризуется начальной скоростью распространения воды более, чем приблизительно 5,0×10 м/с, и/или более, чем приблизительно 7,75×10 м/с, и/или более, чем приблизительно 1,0×10 м/с, и/или более, чем приблизительно 2,0×10 м/с, и/или более, чем приблизительно 5,0×10 м/с, и/или более, чем приблизительно 1,0×10 м/с, и/или более, чем приблизительно 2,0×10 м/с, и/или более, чем приблизительно 3,5×10 м/с, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения начальной скорости распространения воды.
Волокнистые элементы
Волокнистый элемент, такой как филамент и/или волокно, в соответствии с настоящим изобретением содержит один или более формирующих волокнистый элемент материалов. В дополнение к формирующим волокнистый элемент материалам, волокнистый элемент может дополнительно содержать один или более активных агентов, присутствующих в волокнистом элементе, которые могут высвобождаться из волокнистого элемента, например, филамента, например, когда волокнистый элемент и/или растворимая волокнистая структура, содержащая волокнистый элемент, подвергается воздействию условий целевого использования. В одном примере, общее количество одного или более формирующих волокнистый элемент материалов, присутствующих в волокнистом элементе, составляет менее, чем 80% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую растворимую волокнистую структуру, и общее количество одного или более активных агентов, присутствующих в волокнистом элементе, составляет более, чем 20% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую растворимую волокнистую структуру.
В одном примере, волокнистый элемент в соответствии с настоящим изобретением содержит приблизительно 100%, и/или более, чем 95%, и/или более, чем 90%, и/или более, чем 85%, и/или более, чем 75%, и/или более, чем 50% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую растворимую волокнистую структуру одного или более формирующих волокнистый элемент материалов. Например, формирующий волокнистый элемент материал может содержать поливиниловый спирт, крахмал, карбоксиметилцеллюлозу и другие приемлемые полимеры, в особенности гидроксильные полимеры.
В другом примере, волокнистый элемент в соответствии с настоящим изобретением содержит один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, при этом общее количество формирующих волокнистый элемент материалов, присутствующих в волокнистом элементе, составляет от приблизительно 5% до менее, чем 80% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую растворимую волокнистую структуру, и общее количество активных агентов, присутствующих в волокнистом элементе, составляет от более, чем 20% до приблизительно 95% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую растворимую волокнистую структуру.
В одном примере, волокнистый элемент в соответствии с настоящим изобретением содержит, по меньшей мере, 10%, и/или, по меньшей мере, 15%, и/или, по меньшей мере, 20%, и/или менее, чем 80%, и/или менее, чем 75%, и/или менее, чем 65%, и/или менее, чем 60%, и/или менее, чем 55%, и/или менее, чем 50%, и/или менее, чем 45%, и/или менее, чем 40% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую растворимую волокнистую структуру формирующих волокнистый элемент материалов, и более, чем 20%, и/или, по меньшей мере, 35%, и/или, по меньшей мере, 40%, и/или, по меньшей мере, 45%, и/или, по меньшей мере, 50%, и/или, по меньшей мере, 60%, и/или менее, чем 95%, и/или менее, чем 90%, и/или менее, чем 85%, и/или менее, чем 80%, и/или менее, чем 75% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую растворимую волокнистую структуру активных агентов.
В одном примере, волокнистый элемент в соответствии с настоящим изобретением содержит, по меньшей мере, 5%, и/или, по меньшей мере, 10%, и/или, по меньшей мере, 15%, и/или, по меньшей мере, 20%, и/или менее, чем 50%, и/или менее, чем 45%, и/или менее, чем 40%, и/или менее, чем 35%, и/или менее, чем 30%, и/или менее, чем 25% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую растворимую волокнистую структуру, формирующих волокнистый элемент материалов, и более, чем 50%, и/или, по меньшей мере, 55%, и/или, по меньшей мере, 60%, и/или, по меньшей мере, 65%, и/или, по меньшей мере, 70%, и/или менее, чем 95%, и/или менее, чем 90%, и/или менее, чем 85%, и/или менее, чем 80%, и/или менее, чем 75% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую растворимую волокнистую структуру активных агентов. В одном примере, волокнистый элемент в соответствии с настоящим изобретением содержит более, чем 80% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую растворимую волокнистую структуру активных агентов.
В другом примере, один или более формирующих волокнистый элемент материалов и активных агентов присутствуют в волокнистом элементе в массовом соотношении общего количества формирующих волокнистый элемент материалов и активных агентов 4,0 или менее, и/или 3,5 или менее, и/или 3,0 или менее, и/или 2,5 или менее, и/или 2,0 или менее, и/или 1,85 или менее, чем 1,7, и/или менее, чем 1,6, и/или менее, чем 1,5, и/или менее, чем 1,3, и/или менее, чем 1,2, и/или менее, чем 1, и/или менее, чем 0,7, и/или менее, чем 0,5, и/или менее, чем 0,4, и/или менее, чем 0,3, и/или более, чем 0,1, и/или более, чем 0,15, и/или более, чем 0,2.
В еще одном примере, волокнистый элемент в соответствии с настоящим изобретением содержит от приблизительно 10% и/или от приблизительно 15% до менее, чем 80% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую растворимую волокнистую структуру формирующего волокнистый элемент материала, такого как полимер поливинилового спирта, полимер крахмала и/или полимер карбоксиметилцеллюлозы, и от более, чем 20% до приблизительно 90% и/или до приблизительно 85% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую растворимую волокнистую структуру активного агента. Волокнистый элемент может дополнительно содержать пластификатор, такой как глицерин и/или агенты, регулирующие рН, такие как лимонная кислота.
В еще одном примере, волокнистый элемент в соответствии с настоящим изобретением содержит от приблизительно 10% и/или от приблизительно 15% до менее, чем 80% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую растворимую волокнистую структуру формирующего волокнистый элемент материала, такого как полимер поливинилового спирта, полимер крахмала и/или полимер карбоксиметилцеллюлозы, и от более, чем 20% до приблизительно 90% и/или до приблизительно 85% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую растворимую волокнистую структуру активного агента, при этом массовое соотношение формирующего волокнистый элемент материала и активного агента составляет 4,0 или менее. Волокнистый элемент может дополнительно содержать пластификатор, такой как глицерин и/или агенты, регулирующие рН, такие как лимонная кислота.
В еще одном примере настоящего изобретения, волокнистый элемент содержит один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, выбранных из группы, состоящей из: ферментов, отбеливающих агентов, добавки для повышения моющего действия, хелатирующих агентов, добавок, воспринимаемых органами чувств, диспергаторов и их смесей, которые способны высвобождаться и/или высвобождаются, когда волокнистый элемент и/или растворимая волокнистая структура, содержащая волокнистый элемент, подвергается воздействию условий целевого использования. В одном примере, волокнистый элемент содержит общее количество формирующих волокнистый элемент материалов менее, чем 95%, и/или менее, чем 90%, и/или менее, чем 80%, и/или менее, чем 50%, и/или менее, чем 35%, и/или до приблизительно 5%, и/или до приблизительно 10%, и/или до приблизительно 20% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую растворимую волокнистую структуру, и общее количество активных агентов, выбранных из группы, состоящей из: ферментов, отбеливающих агентов, добавки для повышения моющего действия, хелатирующих агентов, отдушек, противомикробных средств, антибактериальных средств, противогрибковых средств и их смесей, более, чем 5%, и/или более, чем 10%, и/или более, чем 20%, и/или более, чем 35%, и/или более, чем 50%, и/или более, чем 65%, и/или до приблизительно 95%, и/или до приблизительно 90%, и/или до приблизительно 80% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую растворимую волокнистую структуру. В одном примере, активный агент содержит один или более ферментов. В другом примере, активный агент содержит один или более отбеливающих агентов. В еще одном примере, активный агент содержит одну или более добавок для повышения моющего действия. В еще одном примере, активный агент содержит один или более хелатирующих агентов. В еще одном примере, активный агент содержит одну или более отдушек. В еще одном примере, активный агент содержит одно или более противомикробных средств, антибактериальных средств и/или противогрибковых средств.
В еще одном примере настоящего изобретения, волокнистые элементы в соответствии с настоящим изобретением могут содержать активные агенты, которые могут создать проблемы со здоровьем и/или проблемы безопасности, если они попадают в воздух. Например, волокнистый элемент может быть использован для ингибирования попадания в воздух ферментов в волокнистом элементе.
В одном примере, волокнистые элементы в соответствии с настоящим изобретением могут быть волокнистыми элементами, полученными аэродинамическим прядением из расплава. В другом примере, волокнистые элементы в соответствии с настоящим изобретением могут быть волокнистыми элементами, полученными скреплением прядением. В другом примере, волокнистые элементы могут быть полыми волокнистыми элементами до и/или после высвобождения одного или более их активных агентов.
Волокнистые элементы в соответствии с настоящим изобретением могут быть гидрофильными или гидрофобными. Волокнистые элементы могут быть с обработанной поверхностью и/или внутренне обработанными, чтобы изменить внутренние гидрофильные или гидрофобные свойства волокнистого элемента.
В одном примере, волокнистый элемент характеризуется диаметром менее, чем 100 мкм, и/или менее, чем 75 мкм, и/или менее, чем 50 мкм, и/или менее, чем 25 мкм, и/или менее, чем 10 мкм, и/или менее, чем 5 мкм, и/или менее, чем 1 мкм, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения диаметра. В другом примере, волокнистый элемент в соответствии с настоящим изобретением характеризуется диаметром более, чем 1 мкм, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения диаметра. Диаметр волокнистого элемента в соответствии с настоящим изобретением может быть использован для контроля скорости высвобождения одного или более активных агентов, присутствующих в волокнистом элементе и/или скорости потери и/или изменения физической структуры волокнистого элемента.
Волокнистый элемент может содержать два или более различных активных агента. В одном примере, волокнистый элемент содержит два или более различных активных агента, при этом два или более различных активных агента совместимы друг с другом. В другом примере, волокнистый элемент содержит два или более различных активных агента, при этом два или более различных активных агента несовместимы друг с другом.
В одном примере, волокнистый элемент может содержать активный агент в волокнистом элементе и активный агент на внешней поверхности волокнистого элемента, такой как активный агент покрытия на волокнистом элементе. Активный агент на внешней поверхности волокнистого элемента может быть одинаковым или отличаться от активного агента, который присутствует в волокнистом элементе. Если они разные, активные агенты могут быть совместимыми или несовместимыми друг с другом.
В одном примере, один или более активных агентов могут быть равномерно распределены или, по существу, равномерно распределены по всему волокнистому элементу. В другом примере, один или более активных агентов могут быть распределены в виде отдельных участков в волокнистом элементе. В еще одном примере, по меньшей мере, один активный агент распределен равномерно или, по существу, равномерно по всему волокнистому элементу и, по меньшей мере, один активный агент распределен в виде одного или более отдельных участков в волокнистом элементе. В еще одном примере, по меньшей мере, один активный агент распределен в виде одного или более отдельных участков в волокнистом элементе и, по меньшей мере, другой активный агент распределен в виде одного или более отдельных участков, отличающихся от первых отдельных участков в волокнистом элементе.
-5
1/2
-5
1/2
-4
1/2
-4
1/2
-4
1/2
1/2
-1
1/2
В одном примере, один или более волокнистых элементов растворимой волокнистой структуры в соответствии с настоящим изобретением характеризуется степенью гидратации более, чем приблизительно 7,75×10 м/с, и/или более, чем приблизительно 9,0×10 м/с, и/или более, чем приблизительно 1,0×10 м/с, и/или более, чем приблизительно 1,25×10 м/с, и/или более, чем приблизительно 1,5×10 м/с, и/или менее, чем приблизительно 1,0 м/с, и/или менее, чем приблизительно 1,0×10 м/с, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения степени гидратации.
В другом примере, один или более волокнистых элементов растворимой волокнистой структуры в соответствии с настоящим изобретением характеризуется степенью набухания менее, чем приблизительно 2,05, и/или менее, чем приблизительно 2,0, и/или менее, чем приблизительно 1,8, и/или менее, чем приблизительно 1,7, и/или менее, чем приблизительно 1,5, и/или более, чем приблизительно 0,5, и/или более, чем приблизительно 0,75, и/или более, чем приблизительно 1,0, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения скорости набухания.
В еще одном примере, один или более волокнистых элементов растворимой волокнистой структуры в соответствии с настоящим изобретением характеризуется значением вязкости менее, чем приблизительно 100 Па⋅с, и/или менее, чем приблизительно 80 Па⋅с, и/или менее, чем приблизительно 60 Па⋅с, и/или менее, чем приблизительно 40 Па⋅с, и/или менее, чем приблизительно 20 Па⋅с, и/или менее, чем приблизительно 10 Па⋅с, и/или менее, чем приблизительно 5 Па⋅с, и/или менее, чем приблизительно 2 Па⋅с, и/или менее, чем приблизительно 1 Па⋅с, и/или более, чем 0 Па⋅с, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения значения вязкости.
Формирующий волокнистый элемент материал
Формирующий волокнистый элемент материал может представлять собой любой материал, такой как полимер или мономеры, способные образовывать полимер, который характеризуется свойствами, приемлемыми для изготовления волокнистого элемента, например, с помощью процесса прядения.
В одном примере, формирующий волокнистый элемент материал может содержать материал, растворимый в полярном растворителе, такой как растворимый в спирте материал и/или водорастворимый материал.
В другом примере, формирующий волокнистый элемент материал может содержать материал, растворимый в неполярном растворителе.
В еще одном примере, формирующий филамент материал может содержать материал, растворимый в полярном растворителе и быть свободными от (менее, чем 5%, и/или менее, чем 3%, и/или менее, чем 1%, и/или 0% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую растворимую волокнистую структуру) материалов, растворимых в неполярном растворителе.
В еще одном примере, формирующий волокнистый элемент материал может представлять собой пленкообразующий материал. В еще одном примере, формирующий волокнистый элемент материал может быть синтетическим или природного происхождения, и он может быть химически, ферментативно и/или физически модифицирован.
В еще одном примере настоящего изобретения, формирующий волокнистый элемент материал может содержать полимер, выбранный из группы, состоящей из: полимеров, полученных из акриловых мономеров, таких как этиленненасыщенные карбоновые мономеры и этиленненасыщенные мономеры, поливинилового спирта, полиакрилатов, полиметакрилатов, сополимеров акриловой кислоты и метилакрилата, поливинилпирролидонов, полиалкиленоксидов, крахмала и производных крахмала, пуллулана, желатина, гидроксипропилметилцеллюлоз, метилцеллюлоз и карбоксиметилцеллюлоз.
В еще одном примере, формирующий волокнистый элемент материал может содержать полимер, выбранный из группы, состоящей из: поливинилового спирта, производных поливинилового спирта, крахмала, производных крахмала, производных целлюлозы, гемицеллюлозы, производных гемицеллюлозы, белков, альгината натрия, гидроксипропилметилцеллюлозы, хитозана, производных хитозана, полиэтиленгликоля, тетраметиленгликолевого эфира, поливинилпирролидона, гидроксиметилцеллюлозы, гидроксиэтилцеллюлозы и их смесей.
В другом примере, формирующий волокнистый элемент материал содержит полимер, выбранный из группы, состоящей из: пуллулана, гидроксипропилметилцеллюлозы, гидроксиэтилцеллюлозы, гидроксипропилцеллюлозы, поливинилпирролидона, карбоксиметилцеллюлозы, альгината натрия, ксантановой камеди, трагакантовой камеди, гуаровой камеди, аравийской камеди, гуммиарабика, полиакриловой кислоты, метилметакрилатного сополимера, карбоксивинилового полимера, декстрина, пектина, хитина, левана, эльсинана, коллагена, желатина, зеина, глютена, соевого белка, казеина, поливинилового спирта, крахмала, производных крахмала, гемицеллюлозы, производных гемицеллюлозы, белков, хитозана, производных хитозана, полиэтиленгликоля, тетраметиленгликолевого эфира, гидроксиметилцеллюлозы и их смесей.
Материалы, растворимые в полярном растворителе
Неограничивающие примеры материалов, растворимых в полярном растворителе, включают полимеры, растворимые в полярном растворителе. Полимеры, растворимые в полярном растворителе, могут быть синтетическими или природного происхождения и могут быть химически и/или физически модифицированы. В одном примере, полимеры, растворимые в полярном растворителе, характеризуются средневесовой молекулярной массой, по меньшей мере, 10000 г/моль, и/или, по меньшей мере, 20000 г/моль, и/или, по меньшей мере, 40000 г/моль, и/или, по меньшей мере, 80000 г/моль, и/или, по меньшей мере, 100000 г/моль, и/или, по меньшей мере, 1000000 г/моль, и/или, по меньшей мере, 3000000 г/моль, и/или, по меньшей мере, 10000000 г/моль, и/или, по меньшей мере, 20000000 г/моль, и/или до приблизительно 40000000 г/моль, и/или до приблизительно 30000000 г/моль.
В одном примере, полимеры, растворимые в полярном растворителе, выбраны из группы, состоящей из: растворимых в спирте полимеров, водорастворимых полимеров и их смесей. Неограничивающие примеры водорастворимых полимеров включают водорастворимые гидроксильные полимеры, водорастворимые термопластичные полимеры, водорастворимые биоразлагаемые полимеры, водорастворимые небиоразлагаемые полимеры и их смеси. В одном примере, водорастворимый полимер содержит поливиниловый спирт. В другом примере, водорастворимый полимер содержит крахмал. В еще одном примере, водорастворимый полимер содержит поливиниловый спирт и крахмал.
а. Водорастворимые гидроксильные полимеры - Неограничивающие примеры водорастворимых гидроксильных полимеров в соответствии с настоящим изобретением включают полиолы, такие как поливиниловый спирт, производные поливинилового спирта, сополимеры поливинилового спирта, крахмал, производные крахмала, сополимеры крахмала, хитозан, производные хитозана, сополимеры хитозана, производные целлюлозы, такие как производные простого эфира и сложного эфира целлюлозы, сополимеры целлюлозы, гемицеллюлозу, производные гемицеллюлозы, сополимеры гемицеллюлозы, камеди, арабинаны, галактаны, белки и различные другие полисахариды и их смеси.
В одном примере, водорастворимый гидроксильный полимер в соответствии с настоящим изобретением содержит полисахарид.
«Полисахариды», как используется в данной заявке, означает природные полисахариды и производные полисахаридов, и/или модифицированные полисахариды. Приемлемые водорастворимые полисахариды включают, но не ограничиваются приведенным, крахмалы, производные крахмала, хитозан, производные хитозана, производные целлюлозы, гемицеллюлозу, производные гемицеллюлозы, камеди, арабинаны, галактаны и их смеси. Водорастворимый полисахарид может характеризоваться средневесовой молекулярной массой от приблизительно 10000 до приблизительно 40000000 г/моль, и/или более, чем 100000 г/моль, и/или более, чем 1000000 г/моль, и/или более, чем 3000000 г/моль, и/или более, чем 3000000 до приблизительно 40000000 г/моль.
Водорастворимые полисахариды могут содержать нецеллюлозу и/или нецеллюлозные производные и/или нецеллюлозные сополимерные водорастворимые полисахариды. Такие нецеллюлозные водорастворимые полисахариды могут быть выбраны из группы, состоящей из: крахмалов, производных крахмала, хитозана, производных хитозана, гемицеллюлозы, производных гемицеллюлозы, камедей, арабинанов, галактанов и их смесей.
В другом примере, водорастворимый гидроксильный полимер в соответствии с настоящим изобретением содержит нетермопластичный полимер.
Водорастворимый гидроксильный полимер может иметь средневесовую молекулярную массу от приблизительно 10000 г/моль до приблизительно 40000000 г/моль, и/или более, чем 100000 г/моль, и/или более, чем 1000000 г/моль, и/или более, чем 3000000 г/моль, и/или более, чем 3000000 г/моль до приблизительно 40000000 г/моль. Водорастворимые гидроксильные полимеры с более высокой и более низкой молекулярной массой могут использоваться в комбинации с гидроксильными полимерами, имеющими определенную желаемую средневесовую молекулярную массу.
Хорошо известные модификации водорастворимых гидроксильных полимеров, таких как природные крахмалы, включают химические модификации и/или ферментативные модификации. Например, природный крахмал может быть разбавленным кислотой, гидроксиэтилированным, гидроксипропилированным и/или окисленным. Кроме того, водорастворимый гидроксильный полимер может содержать крахмал зубовидной кукурузы.
Крахмал природного происхождения обычно представляет собой смесь линейной амилозы и разветвленного полимера амилопектина со звеньями D-глюкозы. Амилоза представляет собой, по существу, линейный полимер из звеньев D-глюкозы, соединенных (1,4)-α-D связями. Амилопектин представляет собой высоко разветвленный полимер из звеньев D-глюкозы, соединенных (1,4)-α-D связями и (1,6)-α-D связями в точках разветвления. Крахмал природного происхождения обычно содержит относительно высокие количества амилопектина, например, крахмал кукурузы (64-80% амилопектина), воскообразной кукурузы (93-100% амилопектина), риса (83-84%) амилопектина), картофеля (приблизительно 78% амилопектина) и пшеницы (73-83%) амилопектина). Хотя все крахмалы являются потенциально используемыми в данной заявке, настоящее изобретение наиболее часто осуществляется на практике с природными крахмалами с высоким содержанием амилопектина, полученными из сельскохозяйственных источников, которые обладают преимуществами касательно избытка в снабжении, легкого пополнения и недороговизны.
Как используется в данной заявке, «крахмал» включает любые природного происхождения немодифицированные крахмалы, модифицированные крахмалы, синтетические крахмалы и их смеси, а также смеси фракций амилозы или амилопектина; крахмал может быть модифицированным с использованием физических, химических или биологических способов, или их комбинаций. Выбор немодифицированного или модифицированного крахмала для настоящего изобретения может зависеть от желаемого конечного продукта. В одном варианте осуществления настоящего изобретения, крахмал или смесь крахмалов, используемые в настоящем изобретении, имеют содержание амилопектина от приблизительно 20% до приблизительно 100%, более типично от приблизительно 40% до приблизительно 90%, даже более типично от приблизительно 60% до приблизительно 85% по массе крахмала или их смеси.
Приемлемые крахмалы природного происхождения могут включать, но не ограничиваются приведенным, кукурузный крахмал, картофельный крахмал, крахмал из сладкого картофеля, пшеничный крахмал, крахмал из саговой пальмы, крахмал тапиоки, рисовый крахмал, соевый крахмал, крахмал из корней маранта, крахмал амиоки, крахмал папоротника, крахмал лотоса, крахмал воскообразной кукурузы, и кукурузный крахмал с высоким содержанием амилозы. Крахмалы природного происхождения, в частности, кукурузный крахмал и пшеничный крахмал, являются предпочтительными полимерами крахмала благодаря их экономичности и доступности.
Поливиниловые спирты в данной заявке могут быть привиты другими мономерами для модификации их свойств. Широкий диапазон мономеров успешно прививается к поливиниловому спирту. Неограничивающие примеры таких мономеров включают винилацетат, стирол, акриламид, акриловую кислоту, 2-гидроксиэтилметакрилат, акрилонитрил, 1,3-бутадиен, метилметакрилат, метакриловую кислоту, малеиновую кислоту, итаконовую кислоту, винилсульфонат натрия, аллилсульфонат натрия, метилаллилсульфонат натрия, фенилаллиловый эфир сульфоната натрия, фенилметаллиловый эфир сульфоната натрия, 2-акриламидометилпропансульфоновую кислоту (АМР), винилиденхлорид, винилхлорид, виниламин и различные акрилатные сложные эфиры.

В одном примере, водорастворимый гидроксильный полимер выбран из группы, состоящей из: поливиниловых спиртов, гидроксиметилцеллюлоз, гидроксиэтилцеллюлоз, гидроксипропилметилцеллюлоз и их смесей. Неограничивающий пример приемлемого поливинилового спирта включает тот, который коммерчески доступен от Sekisui Specialty Chemicals America, LLC (Dallas, TX) под торговым названием CELVOL. Неограничивающий пример приемлемой гидроксипропилметилцеллюлозы включает ту, которая коммерчески доступна от Dow Chemical Company (Midland, MI) под торговым названием METHOCEL, включая комбинации с указанными выше гидроксипропилметилцеллюлозами.
b. Водорастворимые термопластичные полимеры - Неограничивающие примеры приемлемых водорастворимых термопластичных полимеров включают термопластичный крахмал и/или производные крахмала, полимолочную кислоту, полигидроксиалканоат, поликапролактон, сложные полиэфирамиды и определенные сложные полиэфиры, и их смеси.
Водорастворимые термопластичные полимеры в соответствии с настоящим изобретением могут быть гидрофильными или гидрофобными. Водорастворимые термопластичные полимеры могут быть с обработанной поверхностью и/или внутренне обработанными, чтобы изменить присущие гидрофильные или гидрофобные свойства термопластичного полимера.
Водорастворимые термопластичные полимеры могут содержать биоразлагаемые полимеры.
Могут быть использованы термопластичные полимеры с любой приемлемой средневесовой молекулярной массой. Например, средневесовая молекулярная масса термопластичного полимера в соответствии с настоящим изобретением составляет более, чем приблизительно 10000 г/моль, и/или более, чем приблизительно 40000 г/моль, и/или более, чем приблизительно 50000 г/моль, и/или менее, чем приблизительно 500000 г/моль, и/или менее, чем приблизительно 400000 г/моль, и/или менее, чем приблизительно 200000 г/моль.
Материалы, растворимые в неполярном растворителе
Неограничивающие примеры материалов, растворимых в неполярном растворителе, включают полимеры, растворимые в неполярном растворителе. Неограничивающие примеры приемлемых материалов, растворимых в неполярном растворителе, включают целлюлозу, хитин, производные хитина, полиолефины, сложные полиэфиры, их сополимеры, и их смеси. Неограничивающие примеры полиолефинов включают полипропилен, полиэтилен и их смеси. Неограничивающий пример сложного полиэфира включает полиэтилентерефталат.
Материалы, растворимые в неполярном растворителе, могут содержать небиоразлагаемый полимер, такой как полипропилен, полиэтилен и определенные сложные полиэфиры.
Могут быть использованы термопластичные полимеры с любой приемлемой средневесовой молекулярной массой. Например, средневесовая молекулярная масса термопластичного полимера в соответствии с настоящим изобретением составляет более, чем приблизительно 10000 г/моль, и/или более, чем приблизительно 40000 г/моль, и/или более, чем приблизительно 50000 г/моль, и/или менее, чем приблизительно 500000 г/моль, и/или менее, чем приблизительно 400000 г/моль, и/или менее, чем приблизительно 200000 г/моль.
Активные агенты
Активные агенты относятся к классу добавок, которые разработаны и предназначены для предоставления полезных эффектов, других, чем имеет сам волокнистый элемент и/или частица и/или растворимая волокнистая структура, например, предоставления полезного эффекта для окружающей среды вне волокнистого элемента и/или частицы и/или растворимой волокнистой структуры. Активные агенты могут быть любой приемлемой добавкой, которая дает желаемый эффект при условиях целевого использования волокнистого элемента. Например, активный агент может быть выбран из группы, состоящей из агентов личной очистки и/или кондиционирования, таких как агенты по уходу за волосами, таких как шампуни и/или краски для волос, агенты для кондиционирования волос, средства по уходу за кожей, солнцезащитные средства, и агенты кондиционирования кожи; агентов для стирки и/или кондиционирования, таких как агенты по уходу за тканями, агенты для кондиционирования тканей, агенты для смягчения тканей, агенты против сминания тканей, агенты по уходу за тканями-антистатики, агенты по уходу за тканями для удаления пятен, грязеотталкивающие агенты, диспергаторы. подавители пенообразования, усилители пенообразования, противопенные агенты, и освежители тканей; жидких и/или порошкообразных агентов для мытья посуды (для ручного мытья посуды и/или применений в автоматизированных посудомоечных машинах), средств по уходу за твердыми поверхностями и/или агентов кондиционирования и/или полирующих средств; других агентов очистки и/или кондиционирования, таких как противомикробные агенты, антибактериальные агенты, противогрибковые агенты, окрашивающие средства для тканей, отдушка, отбеливающие агенты (такие как кислородные отбеливающие агенты, перекись водорода, перкарбонатные отбеливающие агенты, перборатные отбеливающие агенты, хлорные отбеливающие агенты), агенты активации отбеливания, хелатирующие агенты, добавки для повышения моющего действия, лосьоны, блескообразователи, средства по уходу за воздухом, средства по уходу за коврами, агенты, ингибирующие перенос красителя, агенты для удаления глинистых загрязнений, агенты, препятствующие повторному осаждению, полимерные грязеотталкивающие агенты, полимерные диспергаторы, алкоксилированные полиаминные полимеры, алкоксилированные поликарбоксилатные полимеры, амфифильные привитые сополимеры, вспомогательные средства для растворения, буферные системы, агенты для смягчения воды, агенты для придания воде жесткости, агенты, регулирующие рН, ферменты, флокулянты, шипучие агенты, консерванты, косметические средства, агенты для снятия макияжа, намыливающие агенты, агенты способствующие осаждению, коацерват-образующие агенты, глины, загустители, латексы, кремнеземы, высушивающие агенты, агенты контроля запаха, антиперспирантные агенты, охлаждающие агенты, агенты нагревания, абсорбирующие гелевые агенты, противовоспалительные средства, красители, пигменты, кислоты и основания; активных агентов для обработки жидкостей; сельскохозяйственных активных агентов; промышленных активных агентов; активных агентов для приема внутрь, таких как лекарственные средства, агенты для отбеливания зубов, агенты по уходу за зубами, агенты для полоскания рта, агенты для ухода при пародонтозе десен, пищевые агенты, диетические добавки, витамины, минералы; агентов для обработки воды, таких как очищающие воду агенты и/или дезинфицирующие воду агенты, а также их смесей.
Неограничивающие примеры приемлемых косметических средств, средств по уходу за кожей, агентов для кондиционирования кожи, агентов по уходу за волосами и агентов для кондиционирования волос, описаны в CTFA Cosmetic Ingredient Handbook, Second Edition, The Cosmetic, Toiletries, and Fragrance Association, Inc. 1988, 1992.
Один или более классов химических веществ может быть полезным для одного или более активных агентов, перечисленных выше. Например, поверхностно-активные вещества могут быть использованы для любого количества активных агентов, описанных выше. Аналогично, отбеливающие агенты могут быть использованы для ухода за тканью, очистки твердых поверхностей, мытья посуды и даже отбеливания зубов. Поэтому специалисту в данной области техники будет понятно, что активные агенты будут выбраны, исходя из желаемого целевого использования волокнистого элемента и/или частицы и/или растворимой волокнистой структуры, изготовленной из них.
Например, если волокнистый элемент и/или частица и/или растворимая волокнистая структура, изготовленная из них, будут использоваться для ухода за волосами и/или кондиционирования, то одно или более приемлемых поверхностно-активных веществ, таких как намыливающее поверхностно-активное вещество может быть выбрано, чтобы обеспечить желаемый полезный эффект для потребителя при воздействии условий целевого использования волокнистого элемента и/или частицы и/или растворимой волокнистой структуры, включающей волокнистый элемент и/или частицу.
В одном примере, если волокнистый элемент и/или частица и/или растворимая волокнистая структура, изготовленная из них, разработаны или предназначены для использования для стирки одежды в операции стирки, то один или более приемлемых поверхностно-активных веществ и/или ферментов и/или добавок для повышения моющего действия и/или отдушек и/или подавителей пенообразования и/или отбеливающих агентов могут быть выбраны, чтобы обеспечить желаемый полезный эффект для потребителя при воздействии условий целевого использования волокнистого элемента и/или частицы и/или растворимой волокнистой структуры, включающей волокнистый элемент и/или частицу. В другом примере, если волокнистый элемент и/или частица и/или растворимая волокнистая структура, изготовленная из них, разработаны для использования для стирки одежды в операции стирки и/или мытья посуды в операции мытья посуды, то волокнистый элемент и/или частица и/или растворимая волокнистая структура может содержать композицию моющего средства для стирки или композицию моющего средства для мытья посуды или активные агенты, используемые в таких композициях. В еще одном примере, если волокнистый элемент и/или частица и/или растворимая волокнистая структура, изготовленная из них, разработаны для использования для очистки и/или дезинфекции унитаза, то волокнистый элемент и/или частица и/или растворимая волокнистая структура, изготовленная из них, может содержать композицию и/или шипучую композицию для очистки унитаза и/или активные агенты, используемые в таких композициях.
В одном примере, активный агент выбран из группы, состоящей из: поверхностно-активных веществ, отбеливающих агентов, ферментов, подавителей пенообразования, усилителей пенообразования, агентов для смягчения ткани, агентов для очистки зубных протезов, агентов для очистки волос, агентов по уходу за волосами, агентов для личной гигиены, оттеночных агентов и их смесей.
Высвобождение активного агента
Один или более активных агентов могут быть высвобождены из волокнистого элемента и/или частицы и/или растворимой волокнистой структуры, если волокнистый элемент и/или частица и/или растворимая волокнистая структура подвергается условию запуска. В одном примере, один или более активных агентов могут быть высвобождены из волокнистого элемента и/или частицы и/или растворимой волокнистой структуры или их части, если волокнистый элемент и/или частица и/или растворимая волокнистая структура или их часть теряет свою идентичность, другими словами, теряет свою физическую структуру. Например, волокнистый элемент и/или частица и/или растворимая волокнистая структура теряет свою физическую структуру, если формирующий волокнистый элемент материал растворяется, плавится или претерпевает некоторые другие преобразующие стадии таким образом, что его структура теряется. В одном примере, один или более активных агентов высвобождаются из волокнистого элемента и/или частицы и/или растворимой волокнистой структуры, если изменяется морфология волокнистого элемента и/или частицы и/или растворимой волокнистой структуры.
В другом примере один или более активных агентов могут быть высвобождены из волокнистого элемента и/или частицы и/или растворимой волокнистой структуры или их части, если волокнистый элемент и/или частица и/или растворимая волокнистая структура или их часть изменяет свою идентичность, иными словами, изменяет свою физическую структуру, а не теряет свою физическую структуру. Например, волокнистый элемент и/или частица и/или растворимая волокнистая структура изменяет свою физическую структуру, когда формирующий волокнистый элемент материал набухает, сжимается, удлиняется и/или сокращается, но сохраняет свои формирующие волокнистый элемент свойства.
В другом примере один или более активных агентов могут быть высвобождены из волокнистого элемента и/или частицы и/или растворимой волокнистой структуры без изменения их морфологии (не теряя или изменяя их физическую структуру).
В одном примере, волокнистый элемент и/или частица и/или растворимая волокнистая структура может высвобождать активный агент после того, как волокнистый элемент и/или частица и/или растворимая волокнистая структура подвергается воздействию условий запуска, которые приводят к высвобождению активного агента, например, вызывая потерю или изменение волокнистым элементом и/или частицей и/или растворимой волокнистой структурой их идентичности, как описано выше. Неограничивающие примеры условий запуска включают воздействие на волокнистый элемент и/или частицу и/или растворимую волокнистую структуру растворителем, полярным растворителем, таким, как спирт и/или вода, и/или неполярным растворителем, что может быть последовательными, в зависимости от того, содержит ли формирующий волокнистый элемент материал, растворимый в полярном растворителе, и/или материал, нерастворимый в полярном растворителе; воздействие на волокнистый элемент и/или частицу и/или растворимую волокнистую структуру тепла, таким образом, чтобы температура составляла более, чем 75°F, и/или более, чем 100°F, и/или более, чем 150°F, и/или более, чем 200°F, и/или более, чем 212°F; воздействие на волокнистый элемент и/или частицу и/или растворимую волокнистую структуру холода, такого, как до температуры менее, чем 40°F, и/или менее, чем 32°F, и/или менее, чем 0°F; воздействие на волокнистый элемент и/или частицу и/или растворимую волокнистую структуру силы, такой как сила растяжения, приложенная потребителем с помощью волокнистого элемента и/или частицы и/или растворимой волокнистой структуры; и/или воздействие на волокнистый элемент и/или частицу и/или растворимую волокнистую структуру химической реакции; воздействие на волокнистый элемент и/или частицу и/или растворимую волокнистую структуру условия, которое приводит к изменению фазы; воздействие на волокнистый элемент и/или частицу и/или растворимую волокнистую структуру изменения рН и/или изменения давления и/или изменения температуры; воздействие на волокнистый элемент и/или частицу и/или растворимую волокнистую структуру одного или более химических веществ, которые приводят к высвобождению из волокнистого элемента и/или частицы и/или растворимой волокнистой структуры одного или более активных агентов; воздействие на волокнистый элемент и/или частицу и/или растворимую волокнистую структуру ультразвука; воздействие на волокнистый элемент и/или частицу и/или растворимую волокнистую структуру света и/или определенных длин волн; воздействие на волокнистый элемент и/или частицу и/или растворимую волокнистую структуру другой ионной силы и/или воздействие на волокнистый элемент и/или частицу и/или растворимую волокнистую структуру, чтобы активный агент высвобождался из другого волокнистого элемента и/или частицы и/или растворимой волокнистой структуры.
В одном примере, один или более активных агентов могут быть высвобождены из волокнистых элементов и/или частиц в соответствии с настоящим изобретением, если растворимую волокнистую структуру, содержащую волокнистые элементы и/или частицы, подвергают стадии запуска, выбранной из группы, состоящей из: предварительной обработки пятен на изделии из ткани с помощью растворимой волокнистой структуры; образования моющего раствора путем контактирования растворимой волокнистой структуры с водой; помещения растворимой волокнистой структуры в сушильное устройство; нагревания растворимой волокнистой структуры в сушильном устройстве, и их комбинаций.
Формирующая волокнистый элемент композиция
Волокнистые элементы в соответствии с настоящим изобретением изготовлены из формирующей волокнистый элемент композиции. Формирующая волокнистый элемент композиция может представлять собой композицию на основе полярного растворителя. В одном примере, формирующая волокнистый элемент композиция представляет собой водную композицию, содержащую один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов.
Формирующая волокнистый элемент композиция может быть обработана при температуре от приблизительно 20°С до приблизительно 100°С, и/или от приблизительно 30°С до приблизительно 90°С, и/или от приблизительно 35°С до приблизительно 70°С, и/или от приблизительно 40°С до приблизительно 60°С, при изготовлении волокнистых элементов из формирующей волокнистый элемент композиции.
В одном примере, формирующая волокнистый элемент композиция может содержать от, по меньшей мере, 20%, и/или, по меньшей мере, 30%, и/или, по меньшей мере, 40%, и/или, по меньшей мере, 45%, и/или, по меньшей мере, 50% до приблизительно 90%, и/или до приблизительно 85%, и/или до приблизительно 80%, и/или до приблизительно 75% по массе одного или более формирующих волокнистый элемент материалов, одного или более активных агентов и их смеси. Формирующая волокнистый элемент композиция может содержать от приблизительно 10% до приблизительно 80% по массе полярного растворителя, например, воды.
В одном примере, нелетучие компоненты формирующей волокнистый элемент композиции могут составлять от приблизительно 20%, и/или 30%, и/или 40%, и/или 45%, и/или 50% до приблизительно 75%, и/или 80%, и/или 85%, и/или 90% по массе, исходя из общей массы формирующей волокнистый элемент композиции. Нелетучие компоненты могут состоять из формирующих волокнистый элемент материалов, таких как каркасные полимеры, активных агентов и их комбинаций. Летучие компоненты формирующей волокнистый элемент композиции будут составлять оставшийся процент и в диапазоне от 10% до 80% по массе, исходя из общей массы формирующей волокнистый элемент композиции.
В процессе прядения волокнистых элементов, волокнистые элементы должны иметь начальную стабильность, когда они покидают прядильную головку. Для характеристики этого критерия начальной стабильности используется капиллярное число. В условиях головки, капиллярное число может составлять, по меньшей мере, 1, и/или, по меньшей мере, 3, и/или, по меньшей мере, 4, и/или, по меньшей мере, 5.
В одном примере, формирующая волокнистый элемент композиция характеризуется капиллярным числом, по меньшей мере, от приблизительно 1 до приблизительно 50, и/или, по меньшей мере, от приблизительно 3 до приблизительно 50, и/или, по меньшей мере, от приблизительно 5 до приблизительно 30, таким образом, что формирующая волокнистый элемент композиция может представлять собой полимер, эффективно обработанный в волокнистый элемент.
«Обработка полимеров», как используется в данной заявке, означает любую операцию прядения и/или процесс прядения, с помощью которого волокнистый элемент, содержащий обработанный формирующий волокнистый элемент материал, формируется из формирующей волокнистый элемент композиции. Операция и/или процесс прядения могут включать операции/способы скрепления прядением, аэродинамического прядения из расплава, электропрядения, вращательного прядения, непрерывного изготовления филамента и/или изготовления жгутового волокна. «Обработанный формирующий волокнистый элемент материал», как используется в данной заявке, означает любой формирующий волокнистый элемент материал, который подвергался операции обработки в расплаве и последующей операции обработки полимера, приводящей в результате к получению волокнистого элемента.
Капиллярное число представляет собой безразмерное число, которое используют для характеристики вероятности разрушения данной капельки. Большее значение капиллярного числа указывает на большую стабильность жидкости при выходе из головки. Капиллярное число определяется следующим образом:
V представляет собой скорость жидкости при выходе из головки (единицы длины на время),
η является вязкостью жидкости в условиях головки (единицы массы на единицу длины * время),
2
σ является поверхностным натяжением жидкости (единицы массы на время). Если скорость, вязкость и поверхностное натяжение выражают в наборе последовательных единиц, полученное в результате капиллярное число не будет иметь своих собственных единиц; отдельные единицы будут взаимосокращаться.
Капиллярное число определяется для условий на выходе из головки. Скорость жидкости представляет собой среднюю скорость движения жидкости, проходящей через отверстие головки. Средняя скорость определяется следующим образом:
3
Vol' = волюметрическая скорость потока (единицы длины на время),
2
Площадь = площадь поперечного сечения выхода из головки (единицы длины).
Когда отверстие головки является круглым отверстием, то скорость жидкости может быть определена как
R является радиусом круглого отверстия (единицы длины).
Вязкость жидкости будет зависеть от температуры и может зависеть от скорости сдвига. Определение жидкости, снижающей сдвиг, включает зависимость от скорости сдвига. Поверхностное натяжение будет зависеть от состава жидкости и температуры жидкости.
В одном примере, формирующая волокнистый элемент композиция может содержать один или более агентов высвобождения и/или смазочных материалов. Неограничивающие примеры приемлемых агентов высвобождения и/или смазочных материалов включают жирные кислоты, соли жирных кислот, жирные спирты, жирные сложные эфиры, сульфонированные жирные сложные эфиры, жирные аминацетаты и жирные амиды, силиконы, аминосиликоны, фторполимеры и их смеси.
В одном примере, формирующая волокнистый элемент композиция может содержать один или более антиблокировочных агентов и/или агентов для уменьшения клейкости. Неограничивающие примеры приемлемых антиблокировочных агентов и/или агентов для уменьшения клейкости включают крахмалы, модифицированные крахмалы, поперечносшитый поливинилпирролидон, поперечносшитую целлюлозу, микрокристаллическую целлюлозу, кремнезем, оксиды металлов, карбонат кальция, тальк и слюду.
Активные агенты в соответствии с настоящим изобретением могут быть добавлены к формирующей волокнистый элемент композиции до и/или во время формирования волокнистого элемента и/или могут быть добавлены к волокнистому элементу после формирования волокнистого элемента. Например, активный агент отдушки может быть нанесен на волокнистый элемент и/или растворимую волокнистую структуру, содержащую волокнистый элемент, после формирования волокнистого элемента и/или растворимой волокнистой структуры в соответствии с настоящим изобретением. В другом примере, ферментный активный агент может быть нанесен на волокнистый элемент и/или растворимую волокнистую структуру, содержащую волокнистый элемент, после формирования волокнистого элемента и/или растворимой волокнистой структуры в соответствии с настоящим изобретением. В еще одном примере, одна или более частиц, которые могут быть не приемлемыми для прохождения процесса прядения для изготовления волокнистого элемента, могут быть нанесены на волокнистый элемент и/или растворимую волокнистую структуру, содержащую волокнистый элемент, после формирования волокнистого элемента и/или растворимой волокнистой структуры в соответствии с настоящим изобретением.
В одном примере, формирующая волокнистый элемент композиция в соответствии с настоящим изобретением характеризуется значением вязкости менее, чем приблизительно 100 Па⋅с, и/или менее, чем приблизительно 80 Па⋅с, и/или менее, чем приблизительно 60 Па⋅с, и/или менее, чем приблизительно 40 Па⋅с, и/или менее, чем приблизительно 20 Па⋅с, и/или менее, чем приблизительно 10 Па⋅с, и/или менее, чем приблизительно 5 Па⋅с, и/или менее, чем приблизительно 2 Па⋅с, и/или менее, чем приблизительно 1 Па⋅с, и/или более, чем 0 Па⋅с, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения значения вязкости.
Вспомогательные средства для придания объема
В одном примере, волокнистый элемент содержит вспомогательное средство для придания объема. Неограничивающие примеры вспомогательных средств для придания объема могут включать полимеры, другие вспомогательные средства для придания объема и их комбинации.
В одном примере, вспомогательные средства для придания объема, имеют средневесовую молекулярную массу, по меньшей мере, приблизительно 500000 Да. В другом примере, средневесовая молекулярная масса вспомогательного средства для придания объема составляет от приблизительно 500000 до приблизительно 25000000, в другом примере от приблизительно 800000 до приблизительно 22000000, в еще одном примере от приблизительно 1000000 до приблизительно 20000000, а в другом примере от приблизительно 2000000 до приблизительно 15000000. Высокомолекулярные вспомогательные средства для придания объема являются особенно приемлемыми в некоторых примерах настоящего изобретения в связи с возможностью увеличения объемной вязкости расплава и снижения разрушения расплава.
Вспомогательное средство для придания объема, при использовании в процессе аэродинамического прядения из расплава, добавляют в композицию в соответствии с настоящим изобретением в количестве, достаточном, чтобы заметно уменьшить разрушение расплава и капиллярную поломку волокон во время процесса прядения, таким образом, что по существу непрерывные волокна, имеющие относительно стабильный диаметр, могут быть спрядены из расплава. Независимо от процесса, который используют для получения волокнистых элементов и/или частиц, вспомогательные средства для придания объема, если они используются, могут присутствовать от приблизительно 0,001% до приблизительно 10%, по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую частицу и/или в пересчете на сухую растворимую волокнистую структуру, в одном примере, а в другом примере от приблизительно 0,005 до приблизительно 5%, по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую частицу и/или в пересчете на сухую растворимую волокнистую структуру, в еще одном примере от приблизительно 0,01 до приблизительно 1%, по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую частицу и/или в пересчете на сухую растворимую волокнистую структуру, а в другом примере от приблизительно 0,05% до приблизительно 0,5%, по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую частицу и/или в пересчете на сухую растворимую волокнистую структуру.
Неограничивающие примеры полимеров, которые могут быть использованы в качестве вспомогательных средств для придания объема, могут включать альгинаты, каррагенаны, пектин, хитин, гуаровую камедь, ксантановую камедь, агар, гуммиарабик, камедь карайи, трагакантовую камедь, камедь рожкового дерева, алкилцеллюлозу, гидроксиалкилцеллюлозу, карбоксиалкилцеллюлозу и их смеси.
Неограничивающие примеры других вспомогательных средств для придания объема могут включать модифицированный и немодифицированный полиакриламид, полиакриловую кислоту, полиметакриловую кислоту, поливиниловый спирт, поливинилацетат, поливинилпирролидон, полиэтилен винилацетат, полиэтиленимин, полиамиды, полиалкиленоксиды, в том числе полиэтиленоксид, полипропиленоксид, полиэтиленпропиленоксид и их смеси.
Вспомогательные средства для растворения
Волокнистые элементы в соответствии с настоящим изобретением могут включать вспомогательные средства для растворения, чтобы ускорить растворение, когда волокнистый элемент содержит более, чем 40% поверхностно-активного вещества, чтобы смягчить образование нерастворимых или плохо растворимых агрегатов поверхностно-активных веществ, которые иногда могут образовываться, или, когда композиции поверхностно-активных веществ используются в холодной воде. Неограничивающие примеры вспомогательных средств для растворения включают хлорид натрия, сульфат натрия, хлорид калия, сульфат калия, хлорид магния и сульфат магния.
Буферная система
Волокнистые элементы в соответствии с настоящим изобретением могут быть составлены таким образом, что во время использования в операции водной очистки, например, стирки одежды или мытья посуды и/или мытья волос, моющая вода будет иметь значение рН от приблизительно 5,0 до приблизительно 12 и/или от приблизительно 7,0 до 10,5. В случае операции мытья посуды, значение рН моющей воды, как правило, составляет от приблизительно 6,8 до приблизительно 9,0. В случае стирки одежды, значение рН воды, как правило, составляет от 7 до 11. Методы для регулирования значения рН при рекомендуемых количествах использования включают использование буферов, щелочей, кислот и т.д., и хорошо известны специалистам в данной области техники. Они включают использование карбоната натрия, лимонной кислоты или цитрата натрия, моноэтаноламина или других аминов, борной кислоты или боратов и других соединений, регулирующих рН, хорошо известных в данной области техники.
Волокнистые элементы и/или растворимые волокнистые структуры, используемые в качестве композиций моющего средства с «низким значением рН», включены в настоящее изобретение и являются особенно приемлемыми для систем поверхностно-активных веществ в соответствии с настоящим изобретением и могут обеспечивать значения рН при использовании менее, чем 8,5, и/или менее, чем 8,0, и/или менее, чем 7,0, и/или менее, чем 5,5, и/или до приблизительно 5,0.
В настоящее изобретение включены волокнистые элементы с динамическим рН профилем при мытье. Такие волокнистые элементы могут использовать частицы лимонной кислоты, покрытые воском, в сочетании с другими агентами регулирования рН, таким образом, что (i) через 3 минуты после контакта с водой значение рН моющего раствора составляет более, чем 10; (ii) через 10 минут после контакта с водой значение рН моющего раствора составляет менее, чем 9,5; (iii) через 20 минут после контакта с водой значение рН моющего раствора составляет менее, чем 9,0; и (iv) необязательно, при этом равновесное значение рН моющего раствора находится в диапазоне от выше 7,0 до 8,5.
Неограничивающий пример способа изготовления волокнистых элементов
Волокнистые элементы, например, филаменты, в соответствии с настоящим изобретением могут быть изготовлены, как показано на Фиг. 3 и 4. Как показано на Фиг. 3 и 4, способ 20 изготовления волокнистого элемента 10, например, филамента, в соответствии с настоящим изобретением включает стадии, на которых:
a. обеспечивают формирующую волокнистый элемент композицию 22, например, из резервуара 24, содержащую один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов; и
b. прядут формирующую волокнистый элемент композицию 22, например, с помощью прядильной головки 26, в один или более волокнистых элементов 10, таких как филаменты, содержащих один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов.
Формирующая волокнистый элемент композиция может транспортироваться через приемлемую трубку 28, с или без насоса 30, между резервуаром 24 и прядильной головкой 26. В одном примере, резервуар под давлением 24, приемлемый для пакетной операции, заполняется приемлемой формирующей волокнистый элемент композицией 22 для прядения. Насос 30, такой как Zenith типа PEP II, с емкостью 5,0 кубических сантиметров на оборот (куб.см/об.), произведенный Colfax Corporation, Zenith Pumps Division, Monroe, N.C., USA, может быть использован для облегчения транспортировки формирующей волокнистый элемент композиции 22 в прядильную головку 26. Поток формирующей волокнистый элемент композиции 22 из резервуара под давлением 24 в прядильную головку 26 может регулироваться путем изменения количества оборотов в минуту (об./мин.) насоса 30. Трубки 28 используются для соединения резервуара под давлением 24, насоса 30 и прядильной головки 26 для транспортировки (как показано стрелками) формирующей волокнистый элемент композиции 22 из резервуара 24 в насос 30 и в головку 26.
Общее количество одного или более формирующих волокнистый элемент материалов, присутствующих в волокнистом элементе 10, когда активные вещества присутствуют в нем, может составлять менее, чем 80%, и/или менее, чем 70%, и/или менее, чем 65%, и/или 50% или менее по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую растворимую волокнистую структуру, и общее количество одного или более активных агентов, когда они присутствуют в волокнистом элементе, может составлять более, чем 20%, и/или более, чем 35%, и/или 50% или более, или 65% или более, и/или 80% или более по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую растворимую волокнистую структуру.
Как показано на Фиг. 3 и 4, прядильная головка 26 может содержать множество отверстий для формирования волокнистых элементов 32, которые включают капилляр расплава 34, окруженный концентрическим отверстием для ослабления жидкости 36, через которое проходит текучая среда, такая как воздух, для облегчения ослабления формирующей волокнистый элемент композиции 22 в волокнистый элемент 10, когда она выходит из отверстия для формирования волокнистых элементов 32.
В одном примере, прядильная головка 26, показанная на Фиг. 4, имеет два или больше рядов круговых форсунок экструзии (отверстий для формирования волокнистых элементов 32), расположенных на расстоянии друг от друга на шаг Р приблизительно 1,524 миллиметра (приблизительно 0,060 дюйма). Форсунки имеют индивидуальные внутренние диаметры приблизительно 0,305 миллиметра (приблизительно 0,012 дюйма) и индивидуальные внешние диаметры приблизительно 0,813 миллиметра (приблизительно 0,032 дюйма). Каждая отдельная форсунка содержит капилляр расплава 34, окруженный кольцевым и дивергентно расширяющимся отверстием (концентрическим отверстием для ослабления жидкости 36) для подачи разбавляющего воздуха в каждый отдельный капилляр расплава 34. Формирующая волокнистый элемент композиция 22, экструдированная через форсунки, окружена и ослаблена в общем цилиндрическими, увлажненными потоками воздуха, подаваемого через отверстия, с получением волокнистых элементов 10.
Разбавляющий воздух может быть обеспечен путем нагревания сжатого воздуха от источника нагревателя с электрическим сопротивлением, например, нагревателя производства Chromalox, Division of Emerson Electric, Pittsburgh, Pa., USA. Соответствующее количество пара добавляют для насыщения или почти насыщения нагретого воздуха при условиях электроподогреваемой, термостатически контролируемой подающей трубки. Конденсат удаляется электроподогреваемым, термостатически контролируемым сепаратором.
Зародышевые волокнистые элементы сушат высушивающим потоком воздуха, имеющим температуру от приблизительно 149°С (приблизительно 300°F) до приблизительно 315°С (приблизительно 600°F) с помощью нагревателя с электрическим сопротивлением (не показан), который подается через форсунки высушивания и выпускается под углом приблизительно 90° по отношению к общему расположению зародышевых волокнистых элементов, которые прядут. Высушенные волокнистые элементы могут быть собраны на сборочном устройстве, таком как лента или ткань, в одном примере лента или ткань, способные придать узор, например, неслучайный повторяющийся узор, растворимой волокнистой структуре, сформированной в результате сбора волокнистых элементов на ленте или ткани. Добавление источника вакуума непосредственно под зону формирования может использоваться для облегчения сбора волокнистых элементов на сборочном устройстве. Прядение и сбор волокнистых элементов образуют растворимую волокнистую структуру, содержащую взаимозапутанные волокнистые элементы, например, филаменты.
В одном примере, во время стадии прядения удаляется любой летучий растворитель, такой как вода, присутствующий в формирующей волокнистый элемент композиции 22, например, посредством сушки, после формирования волокнистого элемента 10. В одном примере, более, чем 30%, и/или более, чем 40%, и/или более, чем 50% по массе летучего растворителя формирующей волокнистый элемент композиции, такого, как вода, удаляется во время стадии прядения, например, посредством сушки, при получении волокнистого элемента 10.
Формирующая волокнистый элемент композиция может содержать любое приемлемое общее количество формирующих волокнистый элемент материалов и любое приемлемое количество активных агентов до тех пор, пока волокнистый элемент, который получают из формирующей волокнистый элемент композиции, содержит общее количество формирующих волокнистый элемент материалов в волокнистом элементе от приблизительно 5% до 50% или менее по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую частицу и/или в пересчете на сухую растворимую волокнистую структуру, и общее количество активных агентов в волокнистом элементе от 50% до приблизительно 95% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую частицу и/или в пересчете на сухую растворимую волокнистую структуру.
В одном примере, формирующая волокнистый элемент композиция может содержать любое приемлемое общее количество формирующих волокнистый элемент материалов и любое приемлемое количество активных агентов до тех пор, пока волокнистый элемент, который получают из формирующей волокнистый элемент композиции, содержит общее количество формирующих волокнистый элемент материалов в волокнистом элементе и/или частице от приблизительно 5% до 50% или менее по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую частицу и/или в пересчете на сухую растворимую волокнистую структуру, и общее количество активных агентов в волокнистом элементе и/или частице от 50% до приблизительно 95% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую частицу и/или в пересчете на сухую растворимую волокнистую структуру, при этом массовое соотношение формирующего волокнистый элемент материала и общего количества активных агентов составляет 1 или менее.
В одном примере, формирующая волокнистый элемент композиция содержит от приблизительно 1%, и/или от приблизительно 5%, и/или от приблизительно 10% до приблизительно 50%, и/или до приблизительно 40%, и/или до приблизительно 30%, и/или до приблизительно 20%, по массе формирующей волокнистый элемент композиции, формирующих волокнистый элемент материалов; от приблизительно 1%, и/или от приблизительно 5%, и/или от приблизительно 10% до приблизительно 50%, и/или до приблизительно 40%, и/или до приблизительно 30%, и/или до приблизительно 20%, по массе формирующей волокнистый элемент композиции, активных агентов; и от приблизительно 20%, и/или от приблизительно 25%, и/или от приблизительно 30%, и/или от приблизительно 40% и/или до приблизительно 80%, и/или до приблизительно 70%, и/или до приблизительно 60%, и/или до приблизительно 50%, по массе формирующей волокнистый элемент композиции, летучего растворителя, например, воды. Формирующая волокнистый элемент композиция может содержать незначительные количества других активных агентов, например, менее, чем 10%, и/или менее, чем 5%, и/или менее, чем 3%, и/или менее, чем 1%, по массе формирующей волокнистый элемент композиции, пластификаторов, агентов, регулирующих рН, и других активных агентов.
Формирующую волокнистый элемент композицию прядут в один или более волокнистых элементов с помощью любого приемлемого способа прядения, такого как аэродинамическое прядение из расплава, скрепление прядением, электропрядение и/или вращательное прядение. В одном примере, формирующую волокнистый элемент композицию прядут во множество волокнистых элементов и/или частиц путем аэродинамического прядения из расплава. Например, формирующая волокнистый элемент композиция может быть прокачана из резервуара в фильеры для аэродинамического прядения из расплава. При выходе одного или более отверстий для формирования волокнистых элементов в фильеру, формирующая волокнистый элемент композиция ослабляется воздухом для создания одного или более волокнистых элементов и/или частиц. Волокнистые элементы и/или частицы могут быть затем высушены для удаления любого остаточного растворителя, используемого для прядения, например, воды.
Волокнистые элементы и/или частицы в соответствии с настоящим изобретением могут быть собраны на ленте (не показано), такой как узорная лента, например, взаимозапутанным образом, так, чтобы сформировалась растворимая волокнистая структура, содержащая волокнистые элементы и/или частицы.
Способ изготовления пленки
Растворимая волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением может быть преобразована в пленку. Пример способа изготовления пленки из растворимой волокнистой структуры в соответствии с настоящим изобретением включает стадии, на которых:
a. обеспечивают растворимую волокнистую структуру, содержащую множество волокнистых элементов, содержащих формирующий волокнистый элемент материал, например, формирующий волокнистый элемент материал, растворимый в полярном растворителе; и
b. преобразовывают растворимую волокнистую структуру в пленку.
В одном примере настоящего изобретения, способ изготовления пленки из растворимой волокнистой структуры включает стадии, на которых обеспечивают растворимую волокнистую структуру и преобразовывают растворимую волокнистую структуру в пленку.
Стадия преобразования растворимой волокнистой структуры в пленку может включать стадию, на которой воздействуют на растворимую волокнистую структуру силой. Сила может включать силу сжатия. Сила сжатия может применять от приблизительно 0,2 МПа, и/или от приблизительно 0,4 МПа, и/или от приблизительно 1 МПа и/или до приблизительно 10 МПа, и/или до приблизительно 8 МПа, и/или до приблизительно 6 МПа давления к растворимой волокнистой структуре.
Растворимая волокнистая структура может быть подвергнута воздействию силы в течение, по меньшей мере, 20 миллисекунд, и/или, по меньшей мере, 50 миллисекунд, и/или, по меньшей мере, 100 миллисекунд, и/или до приблизительно 800 миллисекунд, и/или до приблизительно 600 миллисекунд, и/или до приблизительно 400 миллисекунд, и/или до приблизительно 200 миллисекунд. В одном примере, растворимая волокнистая структура подвергается воздействию силы в течение периода времени от приблизительно 400 миллисекунд до приблизительно 800 миллисекунд.
Растворимая волокнистая структура может быть подвергнута воздействию силы при температуре, по меньшей мере, 50°С, и/или, по меньшей мере, 100°С, и/или, по меньшей мере, 140°С, и/или, по меньшей мере, 150°С, и/или, по меньшей мере, 180°С, и/или до приблизительно 200°С. В одном примере, растворимая волокнистая структура подвергается воздействию силы при температуре от приблизительно 140°С до приблизительно 200°С.
Растворимая волокнистая структура может подаваться из рулона растворимой волокнистой структуры. Полученную в результате пленку могут сматывать в рулон пленки.
Способы применения
В одном примере, растворимые волокнистые структуры или пленки, содержащие один или более активных агентов по уходу за тканью в соответствии с настоящим изобретением, могут быть использованы в способе обработки изделия из ткани. Например, способ обработки изделия из ткани может включать одну или более стадий, выбранных из группы, состоящей из: (а) предварительной обработки изделия из ткани до стирки изделия из ткани; (b) приведения в контакт изделия из ткани с моющим раствором, который образуется при контактировании растворимой волокнистой структуры или пленки с водой; (с) приведения в контакт изделия из ткани с растворимой волокнистой структурой или пленкой в сушильном устройстве, (d) высушивания изделия из ткани в присутствии растворимой волокнистой структуры или пленки в сушильном устройстве, а также (е) их комбинаций.
В некоторых вариантах осуществления, способ может дополнительно включать стадию, на которой предварительного увлажняют растворимую волокнистую структуру или пленку до ее контактирования с изделием из ткани, которое должно быть предварительно обработано. Например, растворимая волокнистая структура или пленка может быть предварительно увлажнена водой, а затем приклеена к части ткани, содержащей пятно, которое должно быть предварительно обработано. Альтернативно, ткань может быть увлажнена и полотно или пленка расположены на или приклеены к ней. В некоторых вариантах осуществления, способ может дополнительно включать стадию, на которой выбирают только часть растворимой волокнистой структуры или пленки для применения при обработке изделия из ткани. Например, если только одно изделие из ткани должно быть обработано, часть растворимой волокнистой структуры или пленки может быть отрезана и/или оторвана и либо размещена на или приклеена к ткани или помещена в воду, чтобы сформировать относительно небольшое количество моющего раствора, который затем используется для предварительной обработки ткани. Таким образом, пользователь может настроить способ обработки ткани в соответствии с текущей задачей. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, часть растворимой волокнистой структуры или пленки может быть нанесена на ткань, подлежащую обработке с помощью устройства. Иллюстративные устройства включают, но не ограничиваются приведенным, щетки и губки. Любая одна или более из вышеупомянутых стадий могут быть повторены для достижения желаемого полезного эффекта обработки ткани.
В другом примере, растворимые волокнистые структуры или пленки, содержащие один или более активных агентов по уходу за волосами в соответствии с настоящим изобретением, могут быть использованы в способе обработки волос. Способ обработки волос может включать одну или более стадий, выбранных из группы, состоящей из: (а) предварительной обработки волос до мытья волос; (b) приведения в контакт волос с моющим раствором, который образуется при контактировании растворимой волокнистой структуры или пленки с водой; (с) последующей обработки волос после мытья волос; (d) приведения в контакт волос с кондиционирующей жидкостью, которая образуется при контактировании растворимой волокнистой структуры или пленки с водой; а также (е) их комбинаций.
Способы изготовления капсулы
Капсула, содержащая растворимую волокнистую структуру в соответствии с настоящим изобретением, может быть изготовлена с помощью любого приемлемого способа, известного в данной области техники, при условии, что растворимая волокнистая структура, например, водорастворимая волокнистая структура, в соответствии с настоящим изобретением, используется для формирования, по меньшей мере, части капсулы.
В одном примере, капсула в соответствии с настоящим изобретением может быть изготовлена с использованием любого приемлемого оборудования и способа, известного в данной области техники. Например, капсулы с одним отделением могут быть изготовлены с использованием вертикального и/или горизонтального методов заполнения формы, обычно известных в данной области техники. Неограничивающие примеры приемлемых способов изготовления водорастворимых капсул, хотя и с пленочными материалами стенок, описаны в ЕР 1504994, ЕР 2258820 и WO 02/40351 (все присвоены компании Procter & Gamble Company), которые включены в данную заявку путем ссылки.
В другом примере, способ изготовления капсул в соответствии с настоящим изобретением может включать стадию, на которой формуют капсулы из волокнистой структуры в серии пресс-форм, причем пресс-формы расположены сцепленными друг с другом. Под формованием, как правило, подразумевается, что волокнистая структура размещается на и в пресс-формах, например, волокнистая структура может быть вакуумно втянута в пресс-формы, таким образом, что волокнистая структура находится на уровне с внутренними стенками пресс-форм. Это обычно известно, как вакуумное формование. Другим способом является термоформование, которое позволяет волокнистой структуре принять форму пресс-формы.
Термоформование, как правило, включает стадию, на которой формируют открытую капсулу в пресс-форме при применении тепла, что позволяет использовать волокнистую структуру для изготовления капсул, которые принимают форму пресс-форм.
Вакуумное формование, как правило, включает стадию, на которой применяют (частичный) вакуум (пониженное давление) к пресс-форме, который втягивает волокнистую структуру в пресс-форму и позволяет волокнистой структуре принять форму пресс-формы. Способ формирования капсулы может быть также выполнен сначала путем нагревания волокнистой структуры, а затем применения пониженного давления, например, (частичного) вакуума.
4
-2
6
-2
Волокнистую структуру, как правило, герметично скрепляют с использованием любых средств герметичного скрепления. Например, с использованием термосварки, влагонепроницаемого уплотнения или путем герметизации под давлением. В одном примере, источник герметичного скрепления контактирует с волокнистой структурой, и к волокнистой структуре применяют тепло или давление, и волокнистая структура герметично скрепляется. Источник герметичного скрепления может представлять собой твердый объект, например, металлический, пластмассовый или деревянный объект. Если к волокнистой структуре применяют тепло во время процесса герметичного скрепления, то указанный источник герметичного скрепления, как правило, нагревают до температуры от приблизительно 40°С до приблизительно 200°С. Если к волокнистой структуре применяют давление во время процесса герметичного скрепления, то источник герметичного скрепления, как правило, применяет к волокнистой структуре давление от приблизительно 1×10 Нм до приблизительно 1×10 Нм.
В другом примере, один и тот же кусок волокнистой структуры может складываться и герметично скрепляться с образованием капсул. Как правило, в процессе используют более, чем один кусок волокнистой структуры. Например, первый кусок волокнистой структуры может быть втянут вакуумом в пресс-формы таким образом, что волокнистая структура находится на уровне с внутренними стенками пресс-форм. Второй кусок волокнистой структуры может быть расположен таким образом, что он, по меньшей мере, частично перекрывается и/или полностью перекрывается с первым куском волокнистой структуры. Первый кусок волокнистой структуры и второй кусок волокнистой структуры герметично скрепляют вместе. Первый кусок волокнистой структуры и второй кусок волокнистой структуры могут быть одинаковыми или различными.
В другом примере изготовления капсул в соответствии с настоящим изобретением, первый кусок волокнистой структуры может быть втянут вакуумом в пресс-формы таким образом, что волокнистая структура находится на уровне с внутренними стенками пресс-форм. Композиция, такая как один или более активных агентов, и/или композиция моющего средства, может быть добавлена, например, помещена, в открытые капсулы в пресс-формах, и второй кусок волокнистой структуры может быть размещен поверх активных агентов и/или композиции моющего средства и в контакте с первым куском волокнистой структуры, и первый кусок волокнистой структуры и второй кусок волокнистой структуры герметично скрепляют вместе с формированием капсул, как правило, таким образом, чтобы, по меньшей мере, частично закрывать и/или полностью закрывать их внутренний объем и активные агенты и/или композицию моющего средства внутри их внутреннего объема.
В другом примере, способ изготовления капсулы может использоваться для получения капсул, которые имеют внутренний объем, который разделен на более, чем одно отделение, как правило, известных как капсулы с несколькими отделениями. В способе изготовления капсулы с несколькими отделениями, волокнистую структуру складывают, по меньшей мере, дважды, или, по меньшей мере, используют три куска материалов стенок капсулы (по меньшей мере, один из которых представляет собой волокнистый материал стенок капсулы, например, водорастворимый волокнистый материал стенок капсулы), или используют, по меньшей мере, два куска материалов стенок капсулы (по меньшей мере, один из которых представляет собой волокнистый материал стенок капсулы, например, водорастворимый волокнистый материал стенок капсулы), при этом, по меньшей мере, один кусок материала стенок капсулы складывается, по меньшей мере, один раз. Третий кусок материала стенок капсулы, когда он присутствует, или сложенный кусок материала стенок капсулы, когда он присутствует, создает барьерный слой, который при герметичном скреплении капсулы делит внутренний объем указанной капсулы, по меньшей мере, на два отделения.
В другом примере, способ изготовления капсулы с несколькими отделениями включает подгонку первого куска волокнистой структуры в серии пресс-форм, например, первый кусок волокнистой структуры может втягиваться вакуумом в пресс-формы таким образом, что материал стенки капсулы находится на уровне с внутренними стенками пресс-форм. Активные агенты, как правило, помещают в открытую капсулу, сформированную первым куском волокнистой структуры в пресс-формах. Предварительно герметично скрепленное отделение, изготовленное из материала стенок капсулы, затем может быть размещено поверх пресс-форм, содержащих композицию. Данные предварительно герметично скрепленные отделения и указанный первый кусок волокнистой структуры могут быть герметично скреплены вместе с формированием капсул с несколькими отделениями, например, капсул с двумя отделениями.
Капсулы, полученные в способах в соответствии с настоящим изобретением, являются водорастворимыми. Капсулы, как правило, представляют собой закрытые структуры, изготовленные из волокнистой структуры, описанной в данной заявке, как правило, заключающей внутренний объем, который может содержать активные вещества и/или композицию моющего средства. Волокнистые структуры приемлемы для удержания активных агентов, например, не допуская высвобождения активных агентов из капсулы до контакта капсулы с водой. Точное выполнение капсулы будет зависеть, например, от типа и количества активного агента в капсуле, количества отделений в капсуле, характеристик, требуемых от капсулы для того, чтобы удерживать, защищать и доставлять или высвобождать активные агенты.
Для капсул с несколькими отделениями, активные агенты и/или композиции, содержащиеся в разных отделениях, могут быть одинаковыми или различными. Например, несовместимые ингредиенты могут содержаться в разных отделениях.
Капсулы в соответствии с настоящим изобретением могут быть такого размера, что они удобно содержат или количество единичной дозы активных веществ в них, приемлемое для требуемой операции, например, одного мытья, или только частичную дозу, чтобы позволить потребителю большую гибкость в варьировании используемого количества, например, в зависимости от размера и/или степени загрязнения загрузки для мытья. Форма и размер капсулы, как правило, определяются, по меньшей мере, в некоторой степени, формой и размером пресс-формы.
Капсулы с несколькими отделениями в соответствии с настоящим изобретением могут быть дополнительно упакованы во внешнюю упаковку. Такая внешняя упаковка может быть прозрачным или частично прозрачным контейнером, например, прозрачным или полупрозрачным пакетом, тубом, картонной коробкой или бутылкой. Упаковка может быть изготовлена из пластика или любого другого приемлемого материала при условии, что материал достаточно прочен, чтобы защитить капсулы во время транспортировки. Данный вид упаковки также очень полезен, поскольку пользователю нет необходимости открывать упаковку для того, чтобы увидеть, сколько капсул осталось в упаковке. Альтернативно, упаковка может иметь непрозрачную внешнюю упаковку, возможно с обозначением или изображением, представляющим визуально различимое содержимое упаковки.
Неограничивающий пример изготовления капсулы
Пример капсулы в соответствии с настоящим изобретением может быть изготовлен следующим образом. Вырежьте два слоя из растворимых волокнистых структур в соответствии с настоящим изобретением, по меньшей мере, в два раза большего размера, чем размер капсулы, предназначенной для изготовления. Например, если размер готовой капсулы имеет двухмерный контур приблизительно 2 дюйма × 2 дюйма, то материалы стенок капсулы вырезают размером 5 дюймов × 5 дюймов. Затем наложите оба слоя друг на друга на нагревательный элемент импульсного герметизатора (Impulse Sealer модель TISH-300 от TEW Electric Heating Equipment CO., LTD, 7F, №140, Sec. 2, Nan Kang Road, Taipei, Taiwan). Расположение слоев на нагревательном элементе должно быть там, где должен быть создан боковой закрывающий шов. Закройте уплотнительный рычаг на 1 секунду, чтобы герметично скрепить два слоя вместе. Аналогичным образом, герметично скрепите еще две стороны, чтобы создать два дополнительных боковых закрывающих шва. С помощью герметично скрепленных трех сторон два материала стенок капсулы образуют карман. Затем добавьте соответствующее количество порошка в карман, а затем герметично скрепите последнюю сторону, чтобы создать последний боковой закрывающий шов. Теперь капсула сформирована. Для большинства волокнистых структур, которые имеют толщину менее, чем 0,2 мм, используется установка нагревательного диска 4 и время нагревания 1 секунда. В зависимости от волокнистых структур, для реализации желаемого шва, возможно, следует регулировать температуру нагревания и время нагревания. Если температура слишком низкая или время нагревания недостаточно длительное, волокнистая структура не может достаточно расплавиться, и два слоя легко разъединяются; если температура слишком высокая или слишком длительное время нагревания, на герметично скрепленном крае могут образовываться штифтовые отверстия. Условия оборудования для герметичного скрепления должны быть отрегулированы таким образом, чтобы слои плавились и образовывали шов, но не вводили отрицательные элементы, такие как штифтовые отверстия на краю шва. После того, как сформирована соединенная капсула, используют ножницы для обрезки избыточного материала и оставляют край 1-2 мм на внешней стороне соединенной капсулы.
Способы применения
Капсулы в соответствии с настоящим изобретением, содержащие один или более активных агентов, например, один или более активных агентов по уходу за тканью в соответствии с настоящим изобретением, могут быть применены в способе обработки изделия из ткани. Способ обработки изделия из ткани может включать одну или более стадий, выбранных из группы, состоящей из: (а) предварительной обработки изделия из ткани перед стиркой изделия из ткани; (b) приведения в контакт изделия из ткани с моющим раствором, образованным при контакте капсулы с водой; (с) приведения в контакт изделия из ткани с капсулой в сушильном устройстве; (d) высушивания изделия из ткани в присутствии капсулы в сушильном устройстве; а также (е) их комбинаций.
В некоторых вариантах осуществления, способ может дополнительно включать стадию, на которой предварительно увлажняют капсулу до ее контактирования с изделием из ткани, которое должно быть предварительно обработано. Например, капсула может быть предварительно увлажнена водой, а затем приклеена к части изделия из ткани, содержащего пятно, которое должно быть предварительно обработано. Альтернативно, изделие из ткани может быть увлажнено, и капсула расположена на или приклеена к нему. В некоторых вариантах осуществления, способ может дополнительно включать стадию, на которой выбирают только часть капсулы для применения при обработке изделия из ткани. Например, если только одно изделие из ткани должно быть обработано, часть капсулы может быть отрезана и/или оторвана и либо размещена на или приклеена к изделию из ткани, либо помещена в воду, чтобы сформировать относительно небольшое количество моющего раствора, который затем используется для предварительной обработки изделия из ткани. Таким образом, пользователь может настроить способ обработки ткани в соответствии с текущей задачей. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, часть капсулы может быть применена к изделию из ткани, которое должно быть обработано с помощью устройства. Иллюстративные устройства включают, но не ограничиваются приведенным, щетки, губки и ленты. В еще одном варианте осуществления, капсула может быть применена непосредственно к поверхности изделия из ткани. Любая одна или более вышеупомянутых стадий могут быть повторены для достижения желаемого полезного эффекта обработки ткани для изделия из ткани.
Сравнительный пример 1 - Сравнительная формирующая волокнистый элемент композиция в соответствии с Таблицей 1, приведенной ниже, была использована для изготовления сравнительных волокнистых элементов и, в конечном счете, сравнительной растворимой волокнистой структуры, как описано выше в данной заявке на Фиг. 3 и 4. Начальная скорость распространения воды, степень гидратации, степень набухания и значение вязкости, связанные с волокнистой структурой, изготовленной из этой формирующей волокнистый элемент композиции, представлены в Таблице 10 ниже.
Сравнительный пример 2 - Сравнительная формирующая волокнистый элемент композиция в соответствии с Таблицей 2, приведенной ниже, используется для изготовления сравнительных волокнистых элементов и, в конечном счете, сравнительной растворимой волокнистой структуры, как описано выше в данной заявке на Фиг. 3 и 4. Начальная скорость распространения воды, степень гидратации, степень набухания и значение вязкости, связанные с этой сравнительной растворимой волокнистой структурой, представлены в Таблице 10 ниже.
Сравнительный пример 3 - Сравнительная формирующая волокнистый элемент композиция в соответствии с Таблицей 3, приведенной ниже, используется для изготовления сравнительных волокнистых элементов и, в конечном счете, сравнительной растворимой волокнистой структуры, как описано выше в данной заявке на Фиг. 3 и 4. Начальная скорость распространения воды, степень гидратации, степень набухания и значение вязкости, связанные с этой сравнительной растворимой волокнистой структурой, представлены в Таблице 10 ниже.
Сравнительный пример 4 - Сравнительная формирующая волокнистый элемент композиция в соответствии с Таблицей 4, приведенной ниже, используется для изготовления сравнительных волокнистых элементов и, в конечном счете, сравнительной растворимой волокнистой структуры, как описано выше в данной заявке на Фиг. 3 и 4. Начальная скорость распространения воды, степень гидратации, степень набухания и значение вязкости, связанные с этой сравнительной растворимой волокнистой структурой, представлены в Таблице 10 ниже.
Пример 1 в соответствии с настоящим изобретением - Формирующая волокнистый элемент композиция в соответствии с настоящим изобретением, представленная в Таблице 5 ниже, используется для изготовления волокнистых элементов и, в конечном счете, растворимой волокнистой структуры в соответствии с настоящим изобретением, как описано выше в данной заявке на Фиг. 3 и 4. Начальная скорость распространения воды, степень гидратации, степень набухания и значение вязкости, связанные с этой растворимой волокнистой структурой, представлены в Таблице 10 ниже.
1
w
PVA420H, M 75000 г/моль, 78-82% гидролизованный, доступный от Kuraray America, Inc.
2
w
PVA403, M 30000 г/моль, 78-82% гидролизованный, доступный от Kuraray America, Inc.
Пример 2 в соответствии с настоящим изобретением - Формирующая волокнистый элемент композиция в соответствии с настоящим изобретением, представленная в Таблице 6 ниже, используется для изготовления волокнистых элементов и, в конечном счете, растворимой волокнистой структуры, как описано выше в данной заявке на Фиг. 3 и 4. Начальная скорость распространения воды, степень гидратации, степень набухания и значение вязкости, связанные с этой растворимой волокнистой структурой, представлены в Таблице 10 ниже.
1
w
PVA420H, M 75000 г/моль, 78-82% гидролизованный, доступный от Kuraray America, Inc.
2
w
PVA403, M 30000 г/моль, 78-82% гидролизованный, доступный от Kuraray America, Inc.
Пример 3 в соответствии с настоящим изобретением - Формирующая волокнистый элемент композиция в соответствии с настоящим изобретением, представленная в, Таблице 7 ниже, используется для изготовления волокнистых элементов и, в конечном счете, растворимой волокнистой структуры, как описано выше в данной заявке на Фиг. 3 и 4. Начальная скорость распространения воды, степень гидратации, степень набухания и значение вязкости, связанные с этой растворимой волокнистой структурой, представлены в Таблице 10 ниже.
Пример 4 в соответствии с настоящим изобретением - Формирующая волокнистый элемент композиция в соответствии с настоящим изобретением, представленная в Таблице 8 ниже, используется для изготовления волокнистых элементов и, в конечном счете, растворимой волокнистой структуры, как описано выше в данной заявке на Фиг. 3 и 4. Начальная скорость распространения воды, степень гидратации, степень набухания и значение вязкости, связанные с этой растворимой волокнистой структурой, представлены в Таблице 10 ниже.
1
w
PVA420H, M 75000 г/моль, 78-82% гидролизованный, доступный от Kuraray America, Inc.
2
w
PVA403, M 30000 г/моль, 78-82% гидролизованный, доступный от Kuraray America, Inc.
Пример 5 в соответствии с настоящим изобретением - Формирующая волокнистый элемент композиция в соответствии с настоящим изобретением, представленная в Таблице 9 ниже, используется для изготовления волокнистых элементов и, в конечном счете, растворимой волокнистой структуры, как описано выше в данной заявке на Фиг. 3 и 4. Начальная скорость распространения воды, степень гидратации, степень набухания и значение вязкости, связанные с этой растворимой волокнистой структурой, представлены в Таблице 10 ниже.
1
w
PVA420H, M 75000 г/моль, 78-82% гидролизованный, доступный от Kuraray America, Inc.
2
w
PVA403, M 30000 г/моль, 78-82% гидролизованный, доступный от Kuraray America, Inc.
Методы определения
Если не указано иное, все определения, описанные в данной заявке, в том числе описанные в разделе Определения и следующие методы определения, проводили на образцах, которые были кондиционированы в комнате с кондиционированием воздуха при температуре 23°С±1°С и относительной влажности 50%±2% в течение 2 часов до начала тестирования, если не указано иное. Образцы, кондиционированные так, как описано в данной заявке, считаются сухими образцами (например, «сухие волокнистые элементы») для целей настоящего изобретения. Кроме того, все тестирования проводят в такой комнате с кондиционированием воздуха.
Метод определения содержания воды
Содержание воды (влаги), которая присутствует в филаменте и/или волокне и/или растворимой волокнистой структуре, измеряют с использованием следующего Метода определения содержания воды.
Филамент и/или растворимую волокнистую структуру, или их часть («образец») помещают в комнату с кондиционированием воздуха при температуре 23°С±1°С и относительной влажности 50%±2%, по меньшей мере, за 24 часа до тестирования. Массу образца регистрируют, когда не обнаруживается дополнительного изменения массы в течение периода, по меньшей мере, 5 минут. Зарегистрируйте эту массу как «равновесную массу» образца. Затем поместите образец в сушильную печь в течение 24 часов при температуре 70°С при относительной влажности приблизительно 4% для сушки образца. После 24 часов сушки немедленно взвесьте образец. Зарегистрируйте эту массу как «сухую массу» образца.
Содержание воды (влаги) образца рассчитывают следующим образом:
% Воды (влаги) в образце для 3 повторений усредняют для получения зарегистрированного % воды (влаги) в образце.
Метод определения растворения
Устройство и материалы (Фиг. 5-7):
Стакан на 600 мл 38
Магнитная мешалка 40 (Labline Model №1250 или эквивалент) Магнитный перемешивающий стержень 42 (5 см)
Термометр (от 1 до 100°С +/- 1°С)
Штанцевый нож - штанцевый нож из нержавеющей стали с размерами 3,8 см × 3,2 см
Таймер (0-3600 секунд или 1 час), с точностью до ближайшей секунды. Используемый таймер должен иметь достаточный диапазон измерения полного времени, если образец характеризуется временем растворения более, чем 3600 секунд. Однако таймер должен иметь точность до ближайшей секунды.
35 мм рамка диапозитива Polaroid 44 (коммерчески доступна от Polaroid Corporation или эквивалент)
Держатель 35 мм рамки диапозитива 46 (или эквивалент).
3
Вода города Цинциннати или ее эквивалент, имеющая следующие свойства: общая жесткость = 155 мг/л в виде СаСО; содержание кальция = 33,2 мг/л; содержание магния = 17,5 мг/л; содержание фосфатов = 0,0462.
Протокол тестирования
Уравновесьте образцы при постоянной температуре и влажности окружающей среды при температуре 23°С±1°С и 50%±2% относительной влажности в течение, по меньшей мере, 2 часов.
Измерьте основную массу материалов образцов с использованием описанного в данной заявке Метода определения основной массы.
Вырежьте три пробы для определения растворения из образца растворимой волокнистой структуры с использованием штанцевого ножа (3,8 см × 3,2 см), так чтобы они соответствовали 35 мм рамке диапозитива 44, которая имеет размеры открытой площади 24 × 36 мм.
Зафиксируйте каждую пробу в отдельной 35 мм рамке диапозитива 44.
Поместите магнитный перемешивающий стержень 42 в стакан на 600 мл 38.
Включите поток городской воды из водопровода (или эквивалент) и измерьте температуру воды с помощью термометра и, при необходимости, отрегулируйте горячую или холодную воду, чтобы поддерживать ее при температуре тестирования. Температура воды при тестировании составляет 15°С±1°С. После определения температуры тестирования, заполните стакан 240 500 мл±5 мл городской воды температуры 15°С±1°С.
Поместите полный стакан 38 на магнитную мешалку 40, включите мешалку 40 и отрегулируйте скорость перемешивания до тех пор, пока не образуется вихрь, и нижняя часть вихря находится на отметке 400 мл на стакане 38.
Закрепите 35 мм рамку диапозитива 44 в зажиме типа крокодил 48 держателя 35 мм рамки диапозитива 46 таким образом, что длинная сторона 50 рамки диапозитива 44 параллельна поверхности воды. Зажим типа крокодил 48 должен быть расположен в середине длинной стороны 50 рамки диапозитива 44. Регулятор глубины 52 держателя 46 должен быть установлен таким образом, что расстояние между нижней частью регулятора глубины 52 и нижней частью зажима типа крокодил 48 составляет 11±0,125 дюйма. Эта установка располагает поверхность образца перпендикулярно потоку воды. Несколько модифицированный пример расположения 35 мм рамки диапозитива и держателя рамки диапозитива показан на Фиг. 1-3 патента США №6,787,512.
Одним движением опустите закрепленную рамку и зажим в воду и запустите таймер. Образец опустите таким образом, чтобы образец находился в центре стакана. Распад происходит, когда растворимая волокнистая структура разрушается. Зарегистрируйте это как время распада. Когда вся видимая растворимая волокнистая структура высвобождается из рамки диапозитива, поднимите рамку из воды, продолжая контролировать раствор на предмет наличия нерастворенных фрагментов растворимой волокнистой структуры. Растворение происходит, когда все фрагменты растворимой волокнистой структуры больше не видны. Зарегистрируйте это как время растворения.
Три повтора каждого образца запускают и регистрируют средние времена распада и растворения. Средние времена распада и растворения представлены в единицах секунд.
2
2
Средние времена распада и растворения нормализуют для основной массы путем деления каждого на основную массу образца, как определено с помощью Метода определения основной массы, определенного в данной заявке. Нормализованные для основной массы средние времена растворения приведены в единицах секунды/г/м образца (с/(г/м)).
Метод определения диаметра
Диаметр отдельного волокнистого элемента или волокнистого элемента в растворимой волокнистой структуре или пленке определяют с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM) или оптического микроскопа и программного обеспечения для анализа изображений. Увеличение от 200 до 10000 раз выбрано так, что волокнистые элементы приемлемо увеличены для измерения. При использовании SEM, образцы обрызгиваются соединением золота или палладия, чтобы избежать электрического заряда и вибраций волокнистого элемента в электронном пучке. Используют ручную процедуру для определения диаметров волокнистых элементов из изображения (на экране монитора), взятого из SEM или оптического микроскопа. Используя инструменты мышь и курсор, берут край случайно выбранного волокнистого элемента, а затем измеряют по всей его ширине (т.е. перпендикулярно направлению волокнистого элемента в этой точке) до другого края волокнистого элемента. Инструмент масштабированного и калиброванного анализа изображения обеспечивает масштабирование, чтобы получить фактическое значение в мкм. Для волокнистых элементов в растворимой волокнистой структуре или пленке, несколько волокнистых элементов выбирают случайным образом в образце растворимой волокнистой структуры или пленки с помощью SEM или оптического микроскопа. По меньшей мере, две части растворимой волокнистой структуры или пленки (или полотна внутри продукта) вырезают и тестируют таким образом. Всего, по меньшей мере, 100 таких измерений проводят и затем все данные регистрируют для статистического анализа. Зарегистрированные данные используют для расчета средних (срединных) диаметров волокнистых элементов, стандартного отклонения диаметров волокнистых элементов и медиан диаметров волокнистых элементов.
Еще одной полезной статистикой является расчет количества группы волокнистых элементов, которая находится ниже определенного верхнего предела. Чтобы определить эту статистику, запрограммировано программное обеспечение для подсчета количества результатов диаметров волокнистых элементов, которые находятся ниже верхнего предела, и это количество (разделенное на общее количество данных и умноженное на 100%), сообщено в процентах как процент ниже верхнего предела, например, процент ниже диаметра 1 микрометр или %-субмикрон, например. Мы обозначаем измеренный диаметр (в мкм) отдельного кругового волокнистого элемента как di.
В случае, если волокнистые элементы имеют некруглые поперечные сечения, измерение диаметра волокнистого элемента определяется как и устанавливается равным гидравлическому диаметру, который в четыре раза превышает площадь поперечного сечения волокнистого элемента, разделенную на периметр поперечного сечения волокнистого элемента (внешний периметр в случае полых волокнистых элементов). Среднечисленный диаметр, в качестве альтернативы среднему диаметру, рассчитывают как:
Метод определения толщины
2
2
Толщину растворимой волокнистой структуры или пленки измеряют путем вырезания 5 образцов из образца растворимой волокнистой структуры или пленки таким образом, что каждый вырезанный образец больше по размеру, чем нагрузка нагружающей поверхности VIR Electronic Thickness Tester Model II, доступного от Thwing-Albert Instrument Company, Philadelphia, PA. Типично, нагрузка нагружающей поверхности имеет круглую площадь поверхности приблизительно 3,14 дюйм. Образец заключают между горизонтальной плоской поверхностью и нагрузкой нагружающей поверхности. Нагрузка нагружающей поверхности относится к всестороннему давлению на образец 15,5 г/см. Толщина каждого образца представляет собой возникший в результате зазор между плоской поверхностью и нагрузкой нагружающей поверхности. Толщину рассчитывают как среднюю толщину пяти образцов. Результат сообщают в миллиметрах (мм).
Метод определения основной массы
Основную массу образца волокнистой структуры измеряют путем выбора двенадцати (12) отдельных образцов волокнистой структуры и составления двух стопок из шести отдельных образцов каждая. Если отдельные образцы соединены друг с другом посредством линий перфорации, линии перфорации должны быть выровнены по той же стороне при укладке в стопки отдельных образцов. Прецизионный резак используют для разрезания каждой стопки на квадраты точно 3,5 дюйма × 3,5 дюйма. Две стопки нарезанных квадратов объединяют вместе, чтобы создать подушку для определения основой массы из 12 квадратов толщиной. Затем подушку для определения основой массы взвешивают на весах с верхней загрузкой с минимальным разрешением 0,01 г. Весы с верхней загрузкой должны быть защищены от потоков воздуха и других нарушений с помощью защитного кожуха. Массы регистрируют, когда показания на весах с верхней загрузкой становятся постоянными. Основную массу рассчитывают следующим образом:
Если образец волокнистой структуры меньше, чем 3,5 дюйма × 3,5 дюйма, то могут использоваться меньшие площади отбора образцов для определения основной массы с соответствующими изменениями в расчетах.
Метод определения средневесовой молекулярной массы
Средневесовая молекулярная масса (Mw) материала, такого как полимер, определяется с помощью гельпроникающей хроматографии (GPC) с использованием колонки со смешанной подложкой. Используют высокоэффективный жидкостной хроматограф (HPLC), имеющий следующие компоненты: Millenium, насос модель 600Е, системный контроллер и контроллер программного обеспечения Version 3.2, автоматический пробозаборник модель 717 Plus и нагреватель колонки СНМ-009246, все производства Waters Corporation, Milford, MA, USA. Колонка представляет собой PL гель 20 мкм колонку А со смешанной подложкой (молекулярная масса геля в диапазоне от 1000 г/моль до 40000000 г/моль), имеющей длину 600 мм и внутренний диаметр 7,5 мм и защитная колонка представляет собой PL гель 20 мкм, длина 50 мм, 7,5 мм ID. Температура колонки составляет 55°С и объем впрыска составляет 200 мкл. Датчик представляет собой DAWN Enhanced Optical System (EOS), включая Astra программное обеспечение, программное обеспечение датчика версия 4.73.04, производства Wyatt Technology, Santa Barbara, USA, лазерный датчик рассеяния света с K5 ячейкой и 690 нм лазер. Коэффициент усиления нечетно пронумерованных датчиков был установлен на 101. Коэффициент усиления четко пронумерованных датчиков был установлен на 20,9. Wyatt Technology Optilab дифференциальный рефрактометр был установлен на 50°С. Коэффициент усиления был установлен на 10. В качестве подвижной фазы для ВЭЖХ используют диметилсульфоксид с 0,1% мас/об. LiBr и скорость потока подвижной фазы составляет 1 мл/мин, изократически. Время пропускания составляет 30 минут.
Образец готовят путем растворения материала в подвижной фазе при номинально 3 мг материала/1 мл подвижной фазы. Образец закрывают и затем перемешивают в течение приблизительно 5 минут с помощью магнитной мешалки. Затем образец помещают в 85°С конвекционную печь в течение 60 минут. Затем образец охлаждают нетронутым до комнатной температуры. Затем образец фильтруют через 5 мкм нейлоновую мембрану, типа Spartan-25, производства Schleicher & Schuell, Keene, NH, USA, в виалы на 5 миллилитров (мл) автоматического пробозаборника шприцем на 5 мл.
Для каждой серии измеренных образцов (3 или более образцов материала), холостой образец растворителя впрыскивают в колонку. Затем контрольный образец готовят аналогично образцам, описанным выше. Контрольный образец содержит 2 мг/мл пуллулана (Polymer Laboratories), имеющего средневесовую молекулярную массу 47300 г/моль. Контрольный образец анализируют до анализа каждого набора образцов. Тестирования холостого образца, контрольного образца и тестовых образцов материалов проводят дважды. Окончательное пропускание представляет собой пропускание холостого образца. Датчик рассеяния света и дифференциальный рефрактометр функционируют в соответствии с «Dawn EOS Light Scattering Instrument Hardware Manual» и «Optilab(R) DSP Interferometric Refractometer Hardware Manual», оба производства Wyatt Technology Corp., Santa Barbara, CA, USA, и оба включены в данную заявку путем ссылки.
Средневесовую молекулярную массу образца рассчитывают с использованием датчика программного обеспечения. Используют значение dn/dc (дифференциальное изменение показателя преломления при изменении концентрации) 0,066. Исходные данные для датчиков лазерного света и датчика показателя преломления исправляют, чтобы удалить вклады от датчика темного тока и рассеяния растворителя. Если сигнал датчика лазерного света является насыщенным или показывает чрезмерный шум, то его не используют в расчетах молекулярной массы. Участки характеристик молекулярной массы выбирают таким образом, что оба сигнала для 90° датчика для рассеяния лазерного света и показателя преломления превышают в 3 раза их соответствующие фоновые уровни шума. Типично, сторона высокой молекулярной массы хроматограммы ограничена сигналом показателя преломления и сторона низкой молекулярной массы ограничена сигналом лазерного света.
Средневесовая молекулярная масса может быть рассчитана с использованием «графика Зимма первого порядка», как это определено в программном обеспечении датчика. Если средневесовая молекулярная масса образца больше, чем 1000000 г/моль, то графики Зимма как первого, так и второго порядка рассчитывают, и результат с наименьшей ошибкой регрессии используют для расчета молекулярной массы. Сообщенная средневесовая молекулярная масса является средней из двух пропусканий образца тестируемого материала.
Метод определения прочности при растяжении: удлинение, прочность на разрыв, TEA и модуль
Удлинение, прочность на разрыв, TEA, секущий модуль и тангенциальный модуль измеряют при постоянной скорости прибора для тестирования на растяжение с компьютерным интерфейсом (приемлемым прибором является MTS Insight с использованием программного обеспечения Testworks 4.0, доступным от MTS Systems Corp., Eden Prairie, MN) с помощью датчика нагрузки, для которого измеренные силы находятся в пределах от 10% до 90% от предела датчика. Как подвижные (верхние), так и стационарные (нижние) пневматические тиски снабжены резиновыми зажимами, высотой 25,4 мм и шире, чем ширина тестируемой пробы. Давление воздуха приблизительно 80 фунтов на квадратный дюйм подают к тискам. Все тестирования проводят в комнате с кондиционированием воздуха, поддерживаемой при температуре приблизительно 23°С±1°С и относительной влажности приблизительно 50%±2%. Образцы кондиционируют в тех же условиях в течение 2 часов перед тестированием.
Восемь проб растворимой волокнистой структуры и/или растворяющейся волокнистой структуры разделяют на две стопки по четыре пробы каждая. Пробы в каждой стопке последовательно направлены в продольном направлении (MD) и в поперечном направлении (CD). Одна из стопок предназначена для тестирования в MD, а другая для CD. Используя однодюймовый точный резак (Thwing Albert JDC-1-10 или аналогичный) вырежьте четыре MD полоски из одной стопки и четыре CD полоски из другой, с размерами 2,54 см±0,02 см в ширину на, по меньшей мере, 50 мм в длину.
Запрограммируйте прибор для тестирования на растяжение, чтобы провести тестирование на растяжение, собирая данные о силе и растяжении при скорости сбора данных 100 Гц. Вначале опустите ползунок 6 мм со скоростью 5,08 см/мин, чтобы ввести провисание в пробе, затем поднимите ползунок со скоростью 5,08 см/мин до разрыва пробы. Чувствительность к разрыву установлена на 80%, т.е., тестирование прекращают, когда измеренная сила падает до 20% от максимальной пиковой силы, после чего ползунок возвращают в исходное положение.
Установите расчетную длину 2,54 см. Обнулите ползунок. Вставьте пробу в верхний зажим, выравнивая ее по вертикали в пределах верхних и нижних тисков, и закройте верхние зажимы. Если образец висит на верхних зажимах, обнулите датчик нагрузки. Вставьте пробу в нижние зажимы и закройте. При закрытых зажимах проба должна находиться под достаточным натяжением, чтобы устранить какое-либо провисание, но характеризуется силой на датчике нагрузки менее, чем 3,0 г. Запустите прибор для тестирования на растяжение и сбор данных. Повторяйте тестирование подобным образом для всех четырех CD и четырех MD проб.
Запрограммируйте программное обеспечение для расчета следующих данных из построенной кривой силы (г) относительно растяжения (см):
Прочность на разрыв является максимальной пиковой силой (г), деленной на ширину пробы (см) и сообщена, как г/см с точностью до 1 г/см.
Скорректированная расчетная длина рассчитывается как растяжение, измеренное при 3,0 г силы (см), добавленное к первоначальной расчетной длине (см).
Удлинение рассчитывается как растяжение при максимальной пиковой силе (см), деленное на скорректированную расчетную длину (см), умноженное на 100 и сообщено, как % с точностью до 0,1%.
2
Общая энергия (TEA) рассчитывается как площадь под кривой силы, интегрированной от нулевого растяжения до растяжения при максимальной пиковой силе (г*см), деленная на произведение скорректированной расчетной длины (см) и ширины пробы (см) и сообщена с точностью до 1 г*см/см.
Повторно нанесите на график кривую силы (г) относительно растяжения (см) в виде кривой силы (г) относительно деформации (%). Деформация в данной заявке определяется как растяжение (см), деленное на скорректированную расчетную длину (см) × 100.
Запрограммируйте программное обеспечение для расчета следующих данных из построенной кривой силы (г) относительно деформации (%):
Секущий модуль рассчитывается по способу наименьших квадратов для линейного приближения крутизны наклона на кривой силы относительно деформации, с использованием корда, который имеет подъем, по меньшей мере, на 20% от пиковой силы. Этот наклон затем делят на ширину пробы (2,54 см) и сообщают с точностью до 1 г/см.
Тангенциальный модуль рассчитывается как наклон линии, проведенной между двумя точками данных на кривой силы (г) относительно деформации (%). Первая используемая точка данных является точкой, зарегистрированной при 28 г силы, а вторая используемая точка данных является точкой, зарегистрированной при 48 г силы. Этот наклон затем делят на ширину пробы (2,54 см) и сообщают с точностью до 1 г/см.
2
Прочность на разрыв (г/см), удлинение (%), общая энергия (г*см/см), секущий модуль (г/см) и тангенциальный модуль (г/см) рассчитываются для четырех CD проб и четырех MD проб. Рассчитайте среднее значение для каждого параметра отдельно для CD и MD проб.
Расчеты:
Общая сухая прочность на разрыв (TDT) = MD прочность на разрыв (г/см) + CD прочность на разрыв (г/см)
Среднее геометрическое растяжения = Корень квадратный [MD прочность на разрыв (г/см) × CD прочность на разрыв (г/см)]
Соотношение растяжения = MD прочность на разрыв (г/см) / CD прочность на разрыв (г/см)
Среднее геометрическое пикового удлинения = Корень квадратный [MD удлинение (%) × CD удлинение (%)]
2
2
Общая TEA = MD TEA (г*см/см) + CD TEA (г*см/см)
2
2
Среднее геометрическое TEA = Корень квадратный [MD TEA (г*см/см) × CD TEA (г*см/см)]
Среднее геометрическое тангенциального модуля = Корень квадратный [MD тангенциальный модуль (г/см) × CD тангенциальный модуль (г/см)]
Общий тангенциальный модуль = MD тангенциальный модуль (г/см) + CD тангенциальный модуль (г/см)
Среднее геометрическое секущего модуля = Корень квадратный [MD секущий модуль (г/см) × CD секущий модуль (г/см)]
Общий секущий модуль = MD секущий модуль (г/см) + CD секущий модуль (г/см)
Метод определения жесткости пластины
Как используется в данной заявке, тестирование «жесткости пластины» является измерением жесткости плоского образца, поскольку он деформируется вниз в отверстие под образцом. Для тестирования, образец моделируется как бесконечная пластина с толщиной «t», которая находится на плоской поверхности, где он центрируется над отверстием с радиусом «R». Центральная сила «F», приложенная к ткани непосредственно над центром отверстия, отклоняет ткань вниз в отверстие на расстояние «w». Для линейного упругого материала, отклонение может быть предсказано с помощью:
где «Е» представляет собой эффективный линейный модуль упругости, «v» представляет собой коэффициент Пуассона, «R» представляет собой радиус отверстия, и «t» представляет собой толщину ткани, взятую в качестве толщины в миллиметрах, измеренной на стопке из 5 тканей под нагрузкой приблизительно 0,29 фунта на квадратный дюйм. Принимая коэффициент Пуассона как 0,1 (решение не очень чувствительно к этому параметру, поэтому погрешность, обусловленная принятым значением, вероятно, будет незначительной), предыдущее уравнение может быть переписано для «w», чтобы оценить эффективный модуль как функцию результатов тестирования гибкости:
Результаты тестирования выполняются с использованием оборудования для тестирования MTS Alliance RT/1 (MTS Systems Corp., Eden Prairie, Minn.) с датчиком нагрузки 100 H. Поскольку стопку из пяти листов ткани размером квадрата, по меньшей мере, 2,5 дюйма отцентрировали над отверстием радиусом 15,75 мм на опорной пластине, тупой зонд с радиусом 3,15 мм опускается со скоростью 20 мм/мин. Когда наконечник зонда опускается на 1 мм ниже плоскости опорной пластины, тестирование прекращается. Регистрируют максимальный наклон в граммах силы/мм по любому шагу 0,5 мм во время тестирования (этот максимальный наклон обычно возникает в конце хода). Датчик силы контролирует приложенную силу, и также контролируется положение наконечника зонда относительно плоскости опорной пластины. Регистрируют пиковую нагрузку, и оценивают «Е» с использованием указанного выше уравнения.
Жесткость пластины «S» на единицу ширины может быть рассчитана следующим образом:
и выражается в единицах Ньютон-миллиметр. Программа Testworks использует следующую формулу для расчета жесткости:
где «F/w» представляет собой максимальный наклон (сила, деленная на отклонение), «v» представляет собой коэффициент Пуассона, принимаемый за 0,1, и «R» представляет собой радиус кольца.
Метод тестирования композиции волокнистого элемента
В целях подготовки волокнистых элементов для измерения композиции волокнистого элемента, волокнистые элементы должны быть кондиционированы путем удаления любой композиции покрытия и/или материалов, присутствующих на внешних поверхностях волокнистых элементов, которые являются удаляемыми. Химический анализ кондиционированных волокнистых элементов затем проводят для определения композиционного состава волокнистых элементов по отношению к формирующим волокнистый элемент материалам и активным агентам и количества формирующих волокнистый элемент материалов и активных агентов, присутствующих в волокнистых элементах.
Композиционный состав волокнистых элементов по отношению к формирующему волокнистый элемент материалу и активным агентам также может быть определен путем выполнения анализа поперечного сечения с использованием TOF-SIMs или SEM. Еще один метод определения композиционного состава волокнистых элементов использует флуоресцентный краситель в качестве маркера. Дополнительно, как всегда, производитель волокнистых элементов должен знать композиции своих волокнистых элементов.
Метод определения медианного размера частиц
Данный метод определения должен использоваться для определения медианного размера частиц.
Тестирование медианного размера частиц проводят для определения медианного размера частиц затравочного материала с использованием ASTM D 502 - 89, «Standart Test Method for Particle Size of Soaps and Other Detergents)), утвержденный 26 мая 1989 года, с дополнительной спецификацией для размеров сит, используемых в анализе. Следующий раздел 7, «Procedure using machine-sieving method)), набор чистых сухих сит, содержащий стандарт США (ASTM Е 11) сит №8 (2360 мкм), №12 (1700 мкм), №16 (1180 мкм), №20 (850 мкм), №30 (600 мкм), №40 (425 мкм), №50 (300 мкм), №70 (212 мкм), №100 (150 мкм), является необходимым. Предписанный метод машинного просеивания использует указанный выше набор сит. В качестве образца используют затравочный материал. Приемлемую машину для встряхивания сит можно получить от W.S. Tyler Company, Mentor, Ohio, U.S.A.
50
Данные наносят на полулогарифмический график с помощью микронного размера отверстия каждого сита, нанесенного на график по логарифмической оси абсцисс, и совокупного массового процента (Q3), нанесенного на график по линейной оси ординат. Пример приведенного выше представления данных приведен в ISO 9276-1:1998, «Representation of results of particle size analysis - Part 1: Graphical Representation)), фигура A.4. Медианный размер частиц затравочного материала (D) для целей настоящего изобретения определяется как значение абсциссы в точке, где совокупный массовый процент равен 50 процентам, и рассчитывается путем прямой линейной интерполяции между точками данных, непосредственно выше (а50) и ниже (b50), значения 50%, используя следующее уравнение:
a50
b50
a50
b50
где Q и Q представляют собой совокупные массовые значения процентиля данных непосредственно выше и ниже 50-го процентиля, соответственно; и D и D представляют собой величины размера сита в микронах, соответствующие этим данным.
В случае, когда значение 50-го процентиля попадает ниже наименьшего размера сита (150 мкм) или выше самого крупного размера сита (2360 мкм), то дополнительные сита должны быть добавлены к набору в следующей геометрической прогрессии не более, чем 1,5, до тех пор, пока медиана не попадает между двумя измеренными размерами сита.
Шаг распределения затравочного материала является мерой ширины распределения размера затравочного материала относительно медианы. Он рассчитывается по следующей формуле:
84
50
50
16
Шаг = (D/D + D/D)/2,
50
84
16
где D представляет собой медианный размер частиц, и D и D представляют собой размеры частиц в шестнадцатом и восемьдесят четвертом процентилях на совокупном массовом проценте сохраненного графика, соответственно.
16
В случае, когда значение D попадает ниже наименьшего размера сита (150 мкм), то шаг рассчитывается в соответствии со следующей формулой:
84
50
Шаг = (D/D).
84
В случае, когда значение D попадает выше самого крупного размера сита (2360 мкм), то шаг рассчитывается в соответствии со следующей формулой:
50
16
Шаг = (D/D).
16
84
В случае, когда значение D попадает ниже наименьшего размера сита (150 мкм), а значение D попадает выше самого крупного размера сита (2360 мкм), то шаг распределения принимается равным максимальному значению 5,7.
Дополнительные методы тестирования растворимой волокнистой структуры Следующие методы определения (определения начальной скорости распространения воды, степени гидратации, степени набухания и значения вязкости) проводят на образцах, которые были кондиционированы при температуре 23°С±2,0°С и относительной влажности 45%±10% в течение, по меньшей мере, 12 часов перед тестированием. За исключением случаев, когда отмечено, что все тестирования проводят в такой комнате с кондиционированием воздуха, и все тестирования проводят в одинаковых условиях окружающей среды. Любой поврежденный продукт отбрасывается. Образцы, которые имеют дефекты, такие как складки, разрывы, отверстия, и подобные, не тестируются. Все приборы калибруются в соответствии с техническими условиями производителя. Образцы, кондиционированные, как описано в данной заявке, считаются сухими образцами для целей настоящего изобретения. По меньшей мере, три образца измеряются для любого тестируемого материала, и результаты этих трех или более повторов усредняются, чтобы дать окончательное сообщенное значение для этого материала в этом тестировании. При проведении тестирований одного волокнистого элемента на материалах, содержащих более одного типа волокнистого элемента (отличаются размером, формой, цветом, плотностью, кристалличностью, химическим составов или другими различимыми характеристиками волокнистого элемента), по меньшей мере, три повтора образца тестируют для каждого типа волокнистого элемента, и результаты сообщают как среднее значение для каждого типа волокнистого элемента.
Метод определения начальной скорости распространения воды
Специалист в данной области техники понимает, что получение приемлемого образца из волокнистого изделия может включать в себя несколько стадий подготовки, которые могут включать удаление лосьонов или жидкостей, покрывающих изделие и/или волокнистый материал, или отделение различных компонентов друг от друга и от других компонентов готового изделия. Кроме того, специалист в данной области техники понимает, что важно убедиться, что стадии подготовки для тестирования волокнистого образца не повредили образец, подлежащий тестированию, или не изменили характеристики, которые должны быть измерены. Чистый сухой волокнистый образец является предполагаемой исходной точкой измерения.
-1
Начальную скорость распространения воды (υ(0)) определяют путем тестирования образца волокнистой структуры, например, растворимой волокнистой структуры, ткани или нетканого материала. Тестирование проводят с использованием лабораторного светового микроскопа с вертикальным перемещением, такого как Nikon Eclipse LV100POL (Nikon Instruments Inc., Melville, New York, U.S.A.) или эквивалента. Микроскоп оснащен длинным рабочим расстоянием, линзами объектива с коррекцией плоского поля с увеличением 10х или 20х, такими как Nikon CF Plan EPI EL WD (Nikon Instruments Inc., Melville, New York, U.S.A.) или эквивалентом. Микроскоп также оснащен высокоскоростной видеокамерой, способной записывать, по меньшей мере, 200 кадров с в течение 12,5 секунд с разрешением, по меньшей мере, 1024×512 пикселей на кадр, при этом записанные изображения имеют минимальное пространственное разрешение 1,5 мкм на пиксель или более высокое разрешение (то есть более высокое разрешение соответствует меньшему расстоянию на пиксель). Приемлемые камеры включают Phantom V310 (Vision Research Inc., Wayne, New Jersey, U.S.A.) или эквивалент. Микроскоп выравнивают по освещению Кехлера и пространственные измерения в плоскости изображения х-y калибруют с использованием каскадного микрометра. Получают изображения образцов и измеряют либо в режиме передачи в ярком поле, либо в режиме подсветки в ярком поле. Компьютерное программное обеспечение может использоваться для управления видеокамерой и для содействия в записи и анализе пространственного измерения изображений. Приемлемое программное обеспечение включает 64-битный Image-Pro Premier, версии 9.0.4 (Media Cybernetics Inc., Rockville, Maryland, U.S.A.) или эквивалент).
Тестируемые образцы получают путем разрезания сухого волокнистого материала, растворимой волокнистой структуры, полотна или нетканого материала, подлежащих тестированию, чтобы получить кусок образца прямоугольной формы 5 мм × 10 мм. Для резки каждого образца используют новое острое бритвенное лезвие, и следят за тем, чтобы не сжимать края образца. Образец укладывают плоско на стандартное предметное стекло микроскопа 25 мм × 75 мм, таким образом, чтобы длинная ось образца была перпендикулярна длинной оси предметного стекла.
Образец наблюдают под микроскопом с использованием освещения в режиме передачи в ярком поле. Если наблюдают свет, проходящий через образец, то изображения образца получают при освещении в режиме передачи в ярком поле. Если свет не проходит через образец при наблюдении в режиме передачи, то изображения образца получают с использованием режима подсветки в ярком поле.
Создают канал с неглубоким потоком с водонепроницаемыми боковыми стенками, проходящий через предметное стекло микроскопа, при этом образец центрируется по ширине и длине канала. Канал имеет ширину от 6 до 7 мм и длину от 15 до 25 мм. Стороны канала могут быть созданы из чувствительной к давлению клейкой офисной ленты, такой как невидимая Scotch Magic Office Таре (3М Company, Saint Paul, Minnesota, U.S.A.), прочно устанавливая полоски ленты на предметное стекло так, чтобы каждая полоска была прилежащей и параллельной к длинной стороне образца. Лента будет очень близка к образцу, но не будет касаться образца. Стороны канала делают выше, повторно устанавливая дополнительные слои ленты поверх предыдущих слоев. Конечная высота двух боковых стенок канала приблизительно на 0,5 мм больше, чем толщина образца полотна. Покровное стекло (число толщины 1,5) размещают над обеими боковыми стенками канала таким образом, чтобы оно соединялось по всему каналу с образованием потолка над образцом. Покровное стекло закрепляют на месте клейкой лентой так, чтобы оно обеспечивало беспрепятственное микроскопическое наблюдение образца через покровное стекло. Предметное стекло с установленным в канале образцом помещается на предметный столик микроскопа, образец фокусируется и размещается таким образом, что изображение, записанное видеокамерой, в основном заполнено материалом образца. Кроме того, образец размещается таким образом, что длинная ось изображения параллельна длинной оси образца, и край короткой стороны полотна можно четко наблюдаться внутри записанного изображения.
Запись микрофотографического видеоизображения с привязкой ко времени размещенного образца начинается в то же самое время, когда отфильтрованная деионизированная (DI) вода лабораторного класса начинает очень медленно распределяться в канал из шприца объемом 1 мл, заполненного DI водой с температурой 23°С±2°С. DI вода распределяется между предметным стеклом и покровным стеклом в открытый конец канала, который находится ближе всего к краю образца, изображение которого необходимо получить. Следят за тем, чтобы убедиться, что объем и давление распределяемой воды были достаточно низкими, чтобы создать фронт воды, который продвигается вверх по каналу и осторожно касается ближайшего короткого края полотна, а затем втягивается в полотно посредством капиллярных и впитывающих сил, но не подталкивается в полотно под давлением или не заливается под полотно таким образом, чтобы образец плавал или перемещался. После первоначального контакта на коротком крае полотна фронт воды продвигается по длине образца полотна. Перемещение фронта воды и его проникновение внутрь полотна записывается на микрофотографических видеоизображениях, и расстояние, пройденное фронтом, измеряется с течением времени. Распространяющийся фронт воды определяется как вертикальная водно-воздушная граница, продвигающаяся в поперечном направлении в полотне в данный момент времени, как визуально наблюдалось на микрофотографических изображениях. Определение положения распространяющегося фронта воды можно облегчить, заметив визуальное изменение непрозрачности или белизны полотна, которое возникает при смачивании материала. Запись видеоизображений продолжается до тех пор, пока не будет выполнено одно из следующих условий, а именно: фронт воды проникает по всему образцу, наблюдаемому в поле зрения, или был записан период времени 12,5 секунд. Изменение в местоположении фронта воды в полотне измеряется как расстояние, пройденное с течением времени, и используется для расчета скорости, с которой вода распространяется через полотно с течением времени.
Линейные пространственные измерения вдоль длины образца производятся из временной серии изображений, которые являются подмножеством кадров изображения в записанном видео. Каждая временная серия охватывает промежуток времени от момента, когда продвигающийся фронт воды впервые, как наблюдается, контактирует с краем полотна, до тех пор, пока фронт воды не распространится по всему образцу полотна в поле зрения. Чтобы создать временную серию изображений из записанного видео, идентифицируют кадр видео, на котором продвигающийся фронт воды впервые, как наблюдается, контактирует с краем полотна, и регистрируют в качестве первого кадра временной серии. Значение отметки времени, зарегистрированное во время записи для этого первого изображения во временной серии, определяется как нулевое время (t=0) для этой временной серии и регистрируется. Временная серия затем расширяется путем добавления дополнительных кадров из того же видео, начиная от изображения с нулевым временем до последующих изображений в том порядке, в котором они были записаны. Для данного изображения, записанного после нулевого времени, истекшее время (t) в секундах определяется как абсолютная разница во времени между нулевым временем для этой временной серии и временем записи для данного изображения. Данные дополнительные изображения выбирают таким образом, что их времена записи представляют собой разнесенные по времени, разделенные интервалами приблизительно 0,05 секунды. Этот процесс добавления изображений во временную серию продолжается до тех пор, пока не будет добавлено изображение, время записи которого составляет, по меньшей мере, 1 секунда после нулевого времени. После достижения этой 1 секунды истекшего времени дополнительные изображения выбирают из видео с временным промежутком 0,5 секунды, и эти изображения продолжают добавлять, пока временная серия не охватывают период от нулевого времени до выполнения одного из следующих условий, а именно: фронт воды распространяется по всему полю зрения или истекшее время составляет, по меньшей мере, 12,5 секунды.
В пределах данной временной серии местоположение видимого края образца в момент нулевого времени определяется как точка отсчета, от которой измеряется расстояние распространения для каждого изображения в этой временной серии. Точка отсчета преобразовывается как прямая линия на каждом изображении во временной серии. Для данного изображения расстояние распространения (L) определяется как абсолютное расстояние между преобразованной точкой отсчета и местоположением фронта воды на данном изображении, при измерении как прямолинейного расстояния в направлении распространения. Для каждого изображения во временной серии визуально определяется положение фронта воды, и измеряется и регистрируется расстояние распространения. Для каждого изображения во временной серии рассчитывается истекшее время для данного изображения и регистрируется вместе с соответствующим расстоянием распространения, измеренным на данном изображении. Все измеренные расстояния измеряются в микрометрах.
Во время процесса смачивания, если местоположение основной части образца перемещается (например, плавает и скользит) относительно линии точки отсчета, то изображения в этой временной серии не подходят для обеспечения точных измерений и отбрасываются. Локализованное перемещение некоторой части материала образца из-за растворения является приемлемым и не требует отбрасывания временной серии. Данные могут быть измерены на изображениях во временной серии, в которой распространяющийся фронт воды приблизительно параллелен краю образца, видимого в поле зрения в момент нулевого времени, и сохраняет это приблизительное расположение по мере продвижения фронта. Данные также могут быть измерены на изображениях, где водный фронт не является полностью прямым и параллельным видимому краю полотна, в этом случае местоположение фронта считается прямолинейным, параллельным краю образца, и расположенным по приблизительно среднему расстоянию между фронтом воды и краем образца, как усреднено по длине фронта, видимого в поле зрения. Для каждого материала, подлежащего тестированию, требуется измерить приемлемые видеоизображения, по меньшей мере, из трех повторов образца.
Все измеренные значения расстояния (L) преобразуются в метры. Для каждого измерения расстояния истекшее время (t) в секундах определяется как разница во времени между временем записи для измеренного изображения и нулевым временем для этой временной серии изображений. Данные временной серии наносят на график для отображения расстояния (L) в метрах (как ордината оси у) и истекшего времени (t) в секундах (как абсцисса оси х). Кривая затем аппроксимируется с нанесенными данными с использованием программного обеспечения, такого как SigmaPlot версия 11 (SYSTAT Software Inc., San Jose, California, U.S.A.) или эквивалента. Кривая, аппроксимированная к данным расстояния в зависимости от времени, представляет собой одиночную двухпараметрическую экспоненциальную кривую «рост до максимума», выраженную следующим уравнением:
в котором:
α и β представляют собой два параметра аппроксимации кривой;
L представляет собой линейное расстояние распространения, пройденное фронтом воды за данный момент времени от нулевого времени, в метрах; и
t представляет собой истекшее время от нулевого времени до данного момента времени, в секундах.
Начальная скорость распространения воды (υ(0)) представляет собой характерную скорость распространения до растворения полотна и определяется как производная по времени кривой, аппроксимированной к данным расстояния в зависимости от времени, рассчитанную для момента времени t=0, используя следующее уравнение:
в которой:
α и β представляют собой два параметра аппроксимации кривой;
Начальная скорость распространения воды (υ(0)), сообщаемая для материала, подлежащего тестированию, представляет собой среднее значение (υ(0)) в метрах в секунду, рассчитанное как среднее значение, определенное, по меньшей мере, из трех повторов образца.
Метод определения степени гидратации
Специалист в данной области техники понимает, что получение приемлемого образца из волокнистого изделия может включать в себя несколько стадий подготовки, которые могут включать удаление лосьонов или жидкостей, покрывающих изделие и/или волокнистый материал, и отделение различных компонентов друг от друга и от других компонентов готового изделия. Кроме того, специалист в данной области техники понимает, что важно убедиться, что стадии подготовки для тестирования волокнистого образца не повредили образец, подлежащий тестированию, или не изменили характеристики, которые должны быть измерены. Чистый волокнистый образец является предполагаемой исходной точкой измерения.
-1
Степень гидратации волокнистых элементов определяют по тестированию одиночных волокнистых элементов. Данное тестирование одиночного волокнистого элемента проводят с использованием лабораторного светового микроскопа с вертикальным перемещением, такого как Nikon Eclipse LV100POL (Nikon Instruments Inc., Melville, New York, U.S.A.) или эквивалента. Микроскоп оснащен длинным рабочим расстоянием, линзами объектива с коррекцией плоского поля с увеличением 10х или 20х, такими как Nikon CF Plan EPI EL WD (Nikon Instruments Inc., Melville, New York, U.S.A.) или эквивалентом. Микроскоп также оснащен высокоскоростной видеокамерой, способной записывать, по меньшей мере, 200 кадров с в течение 12,5 секунд с разрешением, по меньшей мере, 1024×512 пикселей на кадр, при этом записанные изображения имеют минимальное пространственное разрешение 1,5 мкм на пиксель или более высокое разрешение (то есть более высокое разрешение соответствует меньшему расстоянию на пиксель). Приемлемые камеры включают Phantom V310 (Vision Research Inc., Wayne, New Jersey, U.S.A.) или эквивалент. Микроскоп выравнивают и пространственные измерения в плоскости изображения х-у калибруют с использованием каскадного микрометра. Получают изображения образцов волокнистых элементов и измеряют в режиме передачи в ярком поле. Компьютерное программное обеспечение может использоваться для управления видеокамерой и для содействия в записи и анализе пространственного измерения изображений. Приемлемое программное обеспечение включает Image-Pro Premier (64-бит, версия 9.0.4 или эквивалент) (Media Cybernetics Inc., Rockville, Maryland, U.S.A.).
Образцы одиночных волокнистых элементов получают из полотна с помощью пинцета с тонким наконечником или аналогичных инструментов для выделения одиночных волокнистых элементов. Выделенный волокнистый элемент является приемлемым для анализа только в том случае, если он представляет собой одиночное волокно или композитный пучок из приблизительно параллельных фибрилл, не связанный с другими волокнистыми элементами, имеет длину, которая, по меньшей мере, в 50 раз превышает среднюю ширину элемента, и ни один из концов волокнистого элемента не является изношенным или распущенным. Волокнистые элементы можно осторожно распутать отдельно от других волокнистых элементов с помощью пинцета, и их можно обрезать на концах с помощью нового острого бритвенного лезвия. В течение всего времени следят за тем, чтобы волокнистый элемент не сплющивался, перекручивался, ущемлялся, не повреждался. Приемлемый выделенный волокнистый элемент помещают в продольном направлении на стандартное предметное стекло микроскопа с волокнистым элементом, расположенным по длине, параллельно длинной оси предметного стекла. Следят за тем, чтобы не прикладывать никакого дополнительного давления на волокнистый элемент, покровное стекло микроскопа (число толщины 1,5) осторожно опускают до тех пор, пока оно не окажется над волокнистым элементом. Волокнистый элемент, установленный на предметном стекле, помещают на предметный столик микроскопа с пробой, и его изображение фокусируется линзами объектива с увеличением 10х или 20х.
При записи с привязкой ко времени микрофотографических видеоизображений установленного одиночного волокнистого элемента, медленно распределяют отфильтрованную деионизированную (DI) воду лабораторного класса на предметное стекло с использованием шприца объемом 1 мл, заполненного DI водой с температурой 23°С±2°С. Вода распределяется по краю покровного стекла, которое расположено перпендикулярно длинной оси волокнистого элемента. Вода распределяется таким образом, что она впитывается под покровным стеклом, пока фронт воды не соприкасается осторожно с одним концом волокнистого элемента, не вызывая плавания и скольжения покровного стекла. В то же время следят за тем, чтобы не выбить волокнистый элемент или покровное стекло, вода распределяется достаточно быстро, так что воздушное пространство под покровным стеклом заливается водой в течение 5 секунд. Перемещение фронта воды и его контакт с волокнистым элементом записывают на микрофотографических видеоизображениях. Запись видеоизображений продолжается, по меньшей мере, до тех пор, пока волокнистый элемент полностью не гидратируется для того, чтобы наблюдать процесс набухания волокнистого элемента во время гидратации. После первоначального контакта на конце волокнистого элемента фронт воды продвигается вдоль длины волокнистого элемента. Данные измеряются из видеоизображений, на которых продвижение фронта воды перпендикулярно длинной оси волокнистого элемента во время начального контакта и поддерживает это расположение приблизительно равномерно по обеим сторонам волокнистого элемента по мере продвижения фронта. Местоположение измерения является неприемлемым для обеспечения точных данных, если продвижение фронта воды не контактирует с обеими сторонами волокнистого элемента одновременно в том местоположении измерения. Поэтому местоположение измерения отбрасывается, если разница между моментами времени, в которых каждая сторона волокнистого элемента контактирует с водой, составляет разницу более, чем 0,01 секунды в таком местоположении.
Для определения степени гидратации линейные пространственные измерения по всему диаметру волокнистого элемента производятся из временных серий изображений, извлеченных из записанных видео. Каждая временная серия охватывает промежуток времени от непосредственно перед наблюдением воды в поле зрения, до тех пор, пока волокнистый элемент на изображении полностью не гидратирован. Вода проникает в волокнистый элемент одновременно с обеих сторон внутрь к сердцевине, создавая два фронта гидратации по мере проникновения воды. Положения фронтов гидратации внутри волокнистого элемента идентифицируются визуальным наблюдением записанных изображений. Обнаружение положений фронтов гидратации облегчается путем наблюдения за изменением непрозрачности или белизны, которое происходит, когда материал гидратируется. Полная гидратация в данном местоположении измерения определяется как встречающаяся, когда противоположные фронты гидратации, проникающие внутрь волокнистого элемента, встречаются, и, следовательно, диаметр негидратированной сердцевины в этом местоположении равен нулю.
Из записанного видео, первый кадр, на котором наблюдается водный фронт, извлекается и сохраняется как первый кадр временной серии. Затем временная серия расширяется путем добавления последующих кадров из видео, которые разнесены по времени приблизительно каждый по 0,05 секунды. Дополнительные изображения извлекаются с указанным выше временным интервалом и добавляются к временной серии, пока временные серии не охватывают период от первого наблюдения воды до полной гидратации волокнистого элемента.
По меньшей мере, два местоположения измерения выбраны вдоль длины длинной оси волокнистого элемента в пределах первого изображения в каждой временной серии извлеченных изображений. Одинаковые два или более выбранных местоположения измерения преобразовываются на каждое последующее изображение в данной временной серии. Каждое выбранное местоположение измерения должно быть отделено от прилежащих местоположений измерения и от физического конца одиночного волокнистого элемента на расстояние, по меньшей мере, в десять раз превышающее среднюю ширину этого одиночного волокнистого элемента. Местоположения являются неприемлемыми для выбора, если ширина волокнистого элемента в этом местоположении отличается от средней ширины элемента в этом поле зрения более, чем на +/- 30%. Для каждого типа волокнистого элемента измеряют, по меньшей мере, шесть местоположений в целом, расположенных, по меньшей мере, на трех повторах образца одиночного волокнистого элемента. Каждое местоположение измерения имеет свое собственное независимое нулевое время, которое определяется как время записи, связанное с кадром изображения, на котором фронт гидратации впервые видится внутри волокна в этом местоположении измерения. Для местоположения измерения на данном изображении, истекшее время (t) в секундах определяется как разница во времени между временем записи для данного изображения и нулевым временем для такого местоположения измерения.
В каждой временной серии изображений измеряют два разных диаметра в каждом выбранном местоположении измерения. Все измеренные диаметры измеряются в микрометрах. Первым измеренным диаметром является начальный диаметр (называемый «начальным диаметром») сухого волокнистого элемента до его контакта с водой. Данный начальный диаметр измеряют только один раз для любого данного местоположения в любой данной временной серии, и это измерение проводят на первом изображении временной серии. Вторым измеренным диаметром (называемый «диаметром негидратированной сердцевины») является диаметр негидратированной сердцевины, расположенной между фронтами гидратации, проникающими в волокнистый элемент в данный момент времени после контакта с водой. Данный диаметр негидратированной сердцевины измеряют на каждом изображении временной серии после нулевого времени. Диаметр негидратированный сердцевины определяется местоположением фронтов воды, проникающих в волокнистый элемент от боковых краев элемента. Полная гидратация определяется, когда протовоположные проникающие фронты гидратации встречаются внутри волокнистого элемента, и, следовательно, диаметр негидратированной сердцевины равен нулю.
Следующее уравнение используют для расчета степени гидратации (h) для каждого местоположения измерения на каждом изображении временной серии после нулевого времени:
где, в данном местоположении измерения на данном изображении из временной серии:
Диаметр негидратированной сердцевины = диаметр негидратированной сердцевины, расположенной между проникающими фронтами гидратации внутри волокнистого элемента;
Начальный диаметр = диаметр того же волокнистого элемента в том же местоположении измерения до контакта с водой.
1/2
Для каждого выбранного местоположения измерения в пределах временной серии после нулевого времени все рассчитанные степени гидратации (h) преобразуются в метры и наносятся на график (как ордината оси y) по отношению к квадратному корню из истекшего времени (t) в секундах (как абсцисса оси х). Затем рассчитывают единую степень гидратации в м/с для каждого местоположения измерения и определяют как наклон прямой линии, полученный в результате простого линейного регрессионного анализа (наименьших квадратов) построенных данных. Степень гидратации, сообщенная для каждого типа волокнистого элемента, представляет собой среднее значение степеней гидратации, определенных в местоположениях измерения, по меньшей мере, по трем повторам образца этого типа волокнистого элемента.
Метод определения степени набухания
Специалист в данной области техники понимает, что получение приемлемого образца из волокнистого изделия может включать в себя несколько стадий подготовки, которые могут включать удаление лосьонов или жидкостей, покрывающих изделие и/или волокнистый материал, и отделение различных компонентов друг от друга и от других компонентов готового изделия. Кроме того, специалист в данной области техники понимает, что важно убедиться, что стадии подготовки для тестирования волокнистого образца не повредили образец, подлежащий тестированию, или не изменили характеристики, которые должны быть измерены. Чистый волокнистый образец является предполагаемой исходной точкой измерения.
-1
Степень набухания волокнистых элементов определяют по тестированию одиночных волокнистых элементов. Данное тестирование одиночного волокнистого элемента проводят с использованием лабораторного светового микроскопа с вертикальным перемещением, такого как Nikon Eclipse LV100POL (Nikon Instruments Inc., Melville, New York, U.S.A.) или эквивалента. Микроскоп оснащен длинным рабочим расстоянием, линзами объектива с коррекцией плоского поля с увеличением 10х или 20х, такими как Nikon CF Plan EPI ELWD (Nikon Instruments Inc., Melville, New York, U.S.A.) или эквивалентом. Микроскоп также оснащен высокоскоростной видеокамерой, способной записывать, по меньшей мере, 200 кадров с в течение 12,5 секунд с разрешением, по меньшей мере, 1024×512 пикселей на кадр, при этом записанные изображения имеют минимальное пространственное разрешение 1,5 мкм на пиксель или более высокое разрешение (то есть более высокое разрешение соответствует меньшему расстоянию на пиксель). Приемлемые камеры включают Phantom V310 (Vision Research Inc., Wayne, New Jersey, U.S.A.) или эквивалент. Микроскоп выравнивают по освещению Кехлера и пространственные измерения в плоскости изображения х-y калибруют с использованием каскадного микрометра. Получают изображения образцов волокнистых элементов и измеряют при освещении в режиме передачи в ярком поле. Компьютерное программное обеспечение может использоваться для управления видеокамерой и для содействия в записи и анализе пространственного измерения изображений. Приемлемое программное обеспечение включает 64-битный Image-Pro Premier, версии 9.0.4 (Media Cybernetics Inc., Rockville, Maryland, U.S.A.) или эквивалент).
Образцы одиночных волокнистых элементов получают из полотна с помощью пинцета с тонким наконечником или аналогичных инструментов для выделения одиночных волокнистых элементов из полотна. Волокнистые элементы можно осторожно распутать отдельно от других волокнистых элементов с помощью пинцета, и их можно обрезать на концах с помощью нового острого бритвенного лезвия. Выделенный волокнистый элемент является приемлемым для анализа только в том случае, если он представляет собой одиночное волокно или композитный пучок из приблизительно параллельных фибрилл, не связанный с другими волокнистыми элементами, имеет длину, которая, по меньшей мере, в 50 раз превышает среднюю ширину элемента, и ни один из концов волокнистого элемента не является изношенным или распущенным. В течение всего времени следят за тем, чтобы волокнистый элемент не сплющивался, перекручивался, ущемлялся, не повреждался. Приемлемый выделенный волокнистый элемент помещают в продольном направлении на стандартное предметное стекло микроскопа с волокнистым элементом, расположенным по длине, параллельно длинной оси предметного стекла. Следят за тем, чтобы не прикладывать никакого дополнительного давления на волокнистый элемент, покровное стекло микроскопа (число толщины 1,5) осторожно опускают до тех пор, пока оно не окажется над волокнистым элементом. Волокнистый элемент, установленный на предметном стекле, помещают на предметный столик микроскопа, и его изображение фокусируется линзами объектива с увеличением 10х или 20х.
При записи с привязкой ко времени микрофотографических видеоизображений установленного одиночного волокнистого элемента, медленно распределяют отфильтрованную деионизированную (DI) воду лабораторного класса на предметное стекло с использованием шприца объемом 1 мл, заполненного DI водой с температурой 23°С±2°С. Вода распределяется по краю покровного стекла, которое расположено перпендикулярно длинной оси волокнистого элемента. Вода распределяется таким образом, что она впитывается под покровным стеклом и фронт воды осторожно соприкасается с одним концом волокнистого элемента, не вызывая плавания и скольжения покровного стекла. В то же время следят за тем, чтобы не выбить волокнистый элемент или покровное стекло, вода распределяется достаточно быстро, так что воздушное пространство под покровным стеклом заливается водой в течение 5 секунд. Перемещение фронта воды и его контакт с волокнистым элементом записывают на микрофотографических видеоизображениях. Запись видеоизображений продолжается, по меньшей мере, до тех пор, пока волокнистый элемент полностью не гидратируется для того, чтобы наблюдать процесс набухания волокнистого элемента во время гидратации. После первоначального контакта на конце волокнистого элемента фронт воды продвигается вдоль длины волокнистого элемента. Данные измеряются из видеоизображений, на которых продвижение фронта воды перпендикулярно длинной оси волокнистого элемента во время начального контакта и поддерживает это расположение приблизительно равномерно по обеим сторонам волокнистого элемента по мере продвижения фронта воды. Местоположение измерения является неприемлемым для обеспечения точных данных, если продвижение фронта воды не контактирует с обеими сторонами волокнистого элемента одновременно в том местоположении измерения. Поэтому местоположение измерения отбрасывается, если разница между моментами времени, в которых каждая сторона волокнистого элемента контактирует с водой, составляет разницу более, чем 0,01 секунды в таком местоположении.
Для определения степени набухания линейные пространственные измерения по всему диаметру волокнистого элемента производятся из временных серий изображений, извлеченных из записанных видео. Каждая временная серия охватывает промежуток времени от непосредственно перед наблюдением воды в поле зрения, до тех пор, пока волокнистый элемент на изображении полностью не гидратирован. Вода проникает в волокнистый элемент одновременно с обеих сторон внутрь к сердцевине, создавая два фронта гидратации по мере проникновения воды. Положения фронтов гидратации внутри волокнистого элемента идентифицируются визуальным наблюдением записанных изображений. Обнаружение положений фронтов гидратации облегчается путем наблюдения за изменением непрозрачности или белизны, которое происходит, когда материал гидратируется. Полная гидратация в данном местоположении измерения определяется как встречающаяся, когда противоположные фронты гидратации, проникающие внутрь волокнистого элемента, встречаются, и, следовательно, диаметр негидратированной сердцевины в этом местоположении равен нулю.
Из записанного видео, первый кадр, на котором наблюдается водный фронт, извлекается и сохраняется как первый кадр временной серии. Затем временная серия расширяется путем добавления последующих кадров из видео, которые разнесены по времени приблизительно каждый по 0,05 секунды. Дополнительные изображения извлекаются с указанным выше временным интервалом и добавляются к временной серии, пока временные серии не охватывают период от первого наблюдения воды до полной гидратации волокнистого элемента.
По меньшей мере, два местоположения измерения выбраны вдоль длины длинной оси волокнистого элемента в пределах первого изображения в каждой временной серии извлеченных изображений. Одинаковые два или более выбранных местоположения измерения преобразовываются на каждое последующее изображение в данной временной серии. Каждое выбранное местоположение измерения должно быть отделено от прилежащих местоположений измерения и от физического конца одиночного волокнистого элемента на расстояние, по меньшей мере, в десять раз превышающее среднюю ширину этого одиночного волокнистого элемента. Местоположения являются неприемлемыми для выбора, если ширина волокнистого элемента в этом местоположении отличается от средней ширины элемента в этом поле зрения более, чем на +/- 30%. Для каждого типа волокнистого элемента измеряют, по меньшей мере, шесть местоположений в целом, расположенных, по меньшей мере, на трех повторах образца одиночного волокнистого элемента. Момент времени, когда продвигающийся фронт воды сначала контактирует с краями волокнистого элемента в местоположении измерения, считается нулевым временем для этого местоположения измерения.
В каждой временной серии изображений измеряют три разных диаметра в каждом выбранном местоположении измерения. Все измеренные диаметры измеряются в микрометрах. Два из данных диаметров повторно измеряются на разных изображениях временных серий (то есть в разные моменты времени). Первым измеренным диаметром является начальный диаметр (называемый «начальным диаметром») сухого волокнистого элемента до его контакта с водой. Данный начальный диаметр измеряют только один раз для любого данного местоположения в любой данной временной серии, и это измерение проводят на первом изображении временной серии.
Вторым измеренным диаметром (называемый «мокрым диаметром») является диаметр волокнистого элемента в данный момент времени после контакта с водой. Данный мокрый диаметр измеряется на каждом изображении временных серий после нулевого времени (то есть на каждом изображении после момента времени, когда вода контактировала с местоположением измерения).
Третьим измеренным диаметром (называемый «диаметром негидратированной сердцевины») является диаметр негидратированной сердцевины, расположенной между фронтами гидратации, проникающими в волокнистый элемент в данный момент времени после контакта с водой. Данный диаметр негидратированной сердцевины измеряют на каждом изображении временной серии после нулевого времени (то есть на каждом изображении после момента времени, когда вода контактировала с местоположением измерения). Диаметр негидратированный сердцевины определяется местоположением фронтов воды, проникающих в волокнистый элемент от боковых краев элемента. Определение положения фронтов гидратации облегчается визуальным наблюдением изменения непрозрачности или белизны волокнистого материала, которое возникает при гидратации материала. Полная гидратация определяется, когда протовоположные проникающие фронты гидратации встречаются внутри волокнистого элемента, и, следовательно, диаметр негидратированной сердцевины равен нулю.
Следующее уравнение используют для расчета степени набухания (л) для каждого местоположения измерения на каждом изображении временной серии после нулевого времени:
где, в данном местоположении измерения на данном изображении из временной серии:
Диаметр в мокром состоянии = диаметр волокнистого элемента после контакта с водой;
Диаметр негидратированной сердцевины = диаметр негидратированной сердцевины, расположенной между проникающими фронтами гидратации внутри волокнистого элемента;
Начальный диаметр = диаметр того же волокнистого элемента в том же местоположении измерения до контакта с водой.
Степень набухания (S), сообщаемая для каждого типа волокнистого элемента, представляет собой среднее значение всех степеней набухания (s), рассчитанных из всех повторов образца, местоположений измерений и временных серий такого типа волокнистого элемента.
Метод определения значения вязкости
От двух до 3 граммов материала образца, подлежащего тестированию, взвешивают в смесительной емкости (боросиликатное стекло с крышкой с резьбой диаметром приблизительно 30 мм, высотой приблизительно 60 мм, объемом приблизительно 15 мл и пластиковой крышкой с резьбой).
Когда материал образца представляет собой предварительно сформированное полотно или другую сухую форму материала, в смесительную емкость с образцом отмеряют отфильтрованную, деионизированную воду (DI воду) достаточного лабораторного класса, таким образом, что масса воды является в три раза больше массы полотна или образца сухой формы (то есть, чтобы получить конечную концентрацию воды 75% (мас./мас.)).
Когда материал образца представляет собой жидкую предварительную смесь или другую влажную форму материала, достаточное количество DI воды отмеряют в смесительную емкость таким образом, что полученный в результате водный раствор имеет конечную концентрацию воды 75% (мас./мас). Образец влажной формы, который имеет содержание воды, которое уже превышает 75% (мас./мас), сначала сушат воздухом в вакуумном эксикаторе до тех пор, пока концентрация воды не опустится ниже 75%, и затем регулируют достаточным количеством DI воды, что в результате приводит к конечной концентрации воды 75% (мас./мас). Концентрации воды могут быть определены с помощью приборов для титрования по Карлу Фишеру.
Для тщательного смешивания и растворения материала образца в растворе, в смесительную емкость, содержащую образец и воду, помещают мешалку, после чего емкость закрывают крышкой, а затем устанавливают на смеситель орбитального шейкера, такой как VWR Model 3500, катал. №89032-092 (VWR, Radnor, Pennsylvania, U.S.A.). Емкость и раствор в ней затем встряхивают в течение 24 часов при заданной скорости, которая обеспечивает приблизительно 85 оборотов/мин. Через 24 часа образец визуально проверяют, чтобы определить, является ли он хорошо перемешанный, на что указывает отсутствие каких-либо крупных несмешанных кусков или остаточных материалов вдоль горлышка емкости. Хорошо перемешенные растворы образца затем тестируют для того, чтобы определить значение вязкости. Растворы образцов, которые еще недостаточно хорошо перемешаны, возвращаются в смеситель и встряхиваются в течение еще 24 часов встряхивания.
Для данного хорошо перемешанного образца, полученного, как указано выше, сообщенная вязкость представляет собой значение вязкости, измеренное следующим способом, который обычно представляет вязкость при нулевом сдвиге (или вязкость при нулевой скорости). Измерения вязкости производят с помощью гибридного реометра ТА Discovery HR-2 Hybrid Rheometer (ТА Instruments, New Castle, Delaware, U.S.A.) и сопутствующего программного обеспечения TRIOS версии 3.0.2.3156. Прибор снабжен параллельной пластиной из нержавеющей стали 40 мм (ТА Instruments катал. №511400.901) и пластиной Пельтье (ТА Instruments катал. №533230.901). Калибровку выполняют в соответствии с рекомендациями производителя. На пластину Пельтье закрепляют охлажденную, циркулирующую водяную баню с температурой 25°С.
-1
-1
-1
Измерения выполняют на приборе, следуя выбранным процедурам и настройкам: Стадия кондиционирования (предварительное кондиционирование образца) под надписью «Настройки», начальная температура: 25°С, предварительный сдвиг при 5,0 с в течение 1 минуты, уравновешивание в течение 2 минут; Стадия процедуры (измерение вязкости) под надписью «Тест», Тип теста: «Стационарный поток», Линейное изменение: «скорость сдвига 1/с» от 0,001 с до 1000 с, режим «Log», Количество точек анализа: 15, температура: 25°С, Процент допустимого отклонения: 5, Последовательный с допуском: 3, Максимальный момент времени: 45 с, Зазор установлен на 500 микрометров, Стадия напряжение-развертка не проверяется; Стадия после эксперимента под надписью «Настройки»; Установленная температура: 25°С.
Более 1.25 мл хорошо перемешанного раствора тестируемого образца, подлежащего измерению, дозируют через пипетку в центр пластины Пельтье. 40 мм пластина медленно опускается до 550 микрометров, и избыточный образец обрезается от края пластины с помощью инструмента для обрезки резиновым скребком или эквивалента. Затем пластина опускается до 500 микрометров (установка зазора) для сбора данные.
Точки данных, которые были собраны с приложенным крутящим моментом ротора менее, чем 1 микро-Н⋅м (то есть меньше десятикратного минимального значения крутящего момента), отбрасываются. Точки данных, которые имеют измеренную деформацию менее, чем 3, также отбрасываются. Оставшиеся точки данных используются для создания графика измеренных значений вязкости в зависимости от скорости сдвига по логарифмической шкале. Эти нанесенные точки данных анализируются одним из трех способов определения значения вязкости раствора образца, как указано ниже:
Во-первых, если график указывает, что образец является ньютоновским, при этом все значения вязкости падают на плато в пределах +/- 20% от значения вязкости, измеренного ближе всего к 1 микро-Н⋅м, тогда вязкость определяется выбором вкладки «Анализ», выбором опции «Ньютоновский», нажатием кнопки «Совместить», выбором пределов в соответствии с приведенными выше характеристиками крутящего момента и деформации и нажатием «Старт».
Во-вторых, если на графике обнаружено плато, в котором значения вязкости не изменяются, по меньшей мере, на +/- 20% при низких скоростях сдвига, и обнаруживается резкое почти линейное уменьшение значений вязкости, превышающее +/- 20% при более высоких скоростях сдвига, тогда вязкость определяется выбором вкладки «Анализ», выбором опции «Наилучший подходящий поток (вязкость по отношению к скорости)», выбором пределов в соответствии с приведенными выше характеристиками крутящего момента и деформации и нажатием кнопки «Старт».
В-третьих, если на графике указывается, что образец является только псевдопластичностью, при этом наблюдается только резкое, почти линейное уменьшение значений вязкости, тогда материал характеризуется значением вязкости, которое принимается за наибольшую вязкость в построенных на графике данных, обычно это будет значение вязкости, измеренное близко к 1 микро-Н⋅м, приложенного крутящего момента.
Сообщаемое значение вязкости представляет собой среднее значение полученных повторов образцов, выраженное в единицах Па⋅с.
Размеры и значения, раскрытые в данной заявке, не следует понимать как строго ограниченные точными числовыми значениями. Вместо этого, если не указано иное, каждый такой размер должен обозначать как указанное значение, так и функционально эквивалентный диапазон, окружающий это значение. Например, размер, раскрытый как «40 мм» предназначен для обозначения «приблизительно 40 мм».
Каждый документ, процитированный в данной заявке, включая любой перекрестно упоминаемый или родственный патент или заявку или заявку и любую заявку на патент или патент, по которому данная заявка испрашивает приоритет или выгоду от него, настоящим включен в данную заявку путем ссылки в полном объеме, если иное не исключено или иным образом не ограничено. Цитирование любого документа не является признанием того, что он является известным уровнем техники по отношению к любому изобретению, раскрытому или заявленному в данной заявке, или что он, взятый отдельно, или в любой комбинации с любой другой ссылкой или ссылками, учит, предлагает или раскрывает любое такое изобретение. Кроме того, в той степени, в которой любое значение или определение термина в данной заявке противоречит любому значению или определению того же термина в документе, включенном в нее путем ссылки, значение или определение, назначенное этому термину в данной заявке, будет превалировать.
В то время как конкретные варианты осуществления настоящего изобретения были проиллюстрированы и описаны, специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что различные другие изменения и модификации могут быть выполнены без отступления от сущности и объема настоящего изобретения. Поэтому прилагаемая формула изобретения предназначена для охвата всех таких изменений и модификаций, которые входят в пределы объема настоящего изобретения.