ПРИГОДНАЯ ДЛЯ СМЫВАНИЯ В КАНАЛИЗАЦИЮ ГИДРОСПЛЕТЕННАЯ ВЛАЖНАЯ ОЧИЩАЮЩАЯ САЛФЕТКА ИЛИ ГИГИЕНИЧЕСКАЯ БУМАГА
FLUSHABLE HYDROENTANGLED MOIST WIPE OR HYGIENE TISSUE

Область техники
Согласно настоящему изобретению, предлагается пригодная для смывания в канализацию гидросплетенная очищающая салфетка или гигиеническая бумага, пропитанная смачивающей композицией, в которой нетканый материал включает волокна целлюлозной пульпы и/или искусственные штапельные волокна.
Уровень техники
Предварительно увлажненные очищающие салфетки или гигиеническая бумага, обычно используются для очищения различных частей тела человек. Примерные конкретные приложения представляют собой детские гигиенические средства, очищающие салфетки для рук, женские гигиенические средства, а также туалетная бумага или дополнение к туалетной бумаге.
Поскольку часто проходит продолжительный период времени от момента изготовления предварительно увлажненных гигиенических салфеток до момента их использования, в течение данного периода они должны сохранять достаточную структурную целостность для выполнения их заданной очищающей функции. Добавление придающего прочность во влажном состоянии вещества в очищающую салфетку будет обеспечивать такую целостность во влажном состоянии. Однако, когда они используются, в частности, в качестве туалетной бумаги, существует сильное желание того, чтобы очищающая салфетка или гигиеническая бумага могла смываться в канализацию, не вызывая проблемы закупоривания труб и фильтров. Очищающая салфетка или гигиеническая бумага, которая имеет высокую прочность во влажном состоянии, не будет подвергаться дезинтеграции или разрушению и при смывании в традиционные бытовые канализационные системы образовывать мелкие волокнистые комки, который могли бы вызывать закупоривание системы стока.
Пригодные для смывания в канализацию предварительно увлажненные гигиенические бумажные изделия, которые присутствовали на рынке в прошлом, были пригодными для смывания в канализацию вследствие своего небольшого размера. Они могли перемещаться вдоль сточных и канализационных труб, но не могли легко диспергироваться, и таким образом, вызывали проблемы, закупоривая трубы и фильтры. В настоящее время являются доступными дезинтегрирующиеся материалы, которые используются в пригодных для смывания в канализацию очищающих салфетках и гигиенических бумажных изделиях.
Патент США № US 4755421 описывает гидросплетенное дезинтегрирующееся нетканое полотно, используемое в качестве пригодной для смывания в канализацию влажной очищающей салфетки. Данное полотно включает смесь, которую составляют волокна целлюлозной пульпы и штапельные регенерированные волокна целлюлозной пульпы. Никакое связующее вещество не добавляется.
Патентная заявка США № US 2004/0013859 описывает гидросплетенное нетканое полотно, используемое в качестве влажной очищающей салфетки, которая дезинтегрируется в процессе медленного перемешивания в воде. Нетканое полотно включает натуральные волокна целлюлозной пульпы и имеющие высокую степень кристалличности волокна целлюлозной пульпы, предпочтительно лиоцелловые волокна. Связующее вещество также добавляется, например, в форме связующих волокон. Указанное нетканое полотно имеет высокую прочность при растяжении во влажном состоянии, но дезинтегрируется или диспергируется в процессе медленного перемешивания в воде, что делает его пригодным для смывания в канализацию в канализацию.
Международная патентная заявка № WO 2013/015735 описывает гидросплетенную влажную очищающую салфетку, которая является пригодной для смывания в канализацию. Материал очищающая салфетка включает волокна целлюлозной пульпы и волокна полимолочной кислоты, у которых длина составляет о 8 до 20 мм. В данной очищающей салфетке отсутствуют добавляемые связующие вещества и придающие прочность во влажном состоянии вещества.
Японский патент № JP 2008073357 описывает гидросплетенный материал очищающей салфетки, который имеет свойства растворимости в воде. Этот материал очищающей салфетки включает гидрофильные волокна и имеющие модифицированное поперечное сечение волокна.
Японский патент № JP 2012057289 описывает плоское полое вискозное волокно со складками, которые образуются на наружной поверхности. Это плоское вискозное волокно может использоваться в изделиях различных типов, причем диспергируемые в воде листы в качестве одного примера таких изделий.
Однако по-прежнему существует потребность во влажной очищающей салфетке или гигиенической бумаге, которая имеет достаточную структурную целостность для ее заданной очищающей функции, но которая легко дезинтегрируется при смывании в канализацию.
Сущность изобретения
2
Таким образом, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить влажную очищающую салфетку или гигиеническую бумагу, которая имеет достаточную прочность во влажном состоянии для ее заданного использования, но которая дезинтегрируется при смывании в канализацию. Эта задача согласно настоящему изобретению была решена благодаря тому, что влажная очищающая салфетка или гигиеническая бумага включает гидросплетенный нетканый материал, пропитанный смачивающей композицией, причем указанный нетканый материал содержит волокна целлюлозной пульпы и/или искусственные штапельные волокна, и этот нетканый материал также включает дезинтегрирующие элементы, у которых площадь поверхности проекции составляет от 2 до 50 мм, и соотношение размеров составляет от 1 до 10.
Эти дезинтегрирующие элементы будут создавать в нетканом материале области, которые ослабляют материал, и в результате этого получается материал, который дезинтегрируется или диспергируется в воде в процессе медленного перемешивания, такого как процесс, присутствующий в стандартной канализации.
Пригодная для смывания в канализацию очищающая салфетка или гигиеническая бумага может включать от 0,5 до 2,5 мас.% указанных дезинтегрирующих элементов в расчете на сухую массу очищающей салфетки или гигиенической бумаги.
Указанные дезинтегрирующие элементы могут быть изготовлены из материала, который имеет продолжительность дезинтеграции, измеряемую согласно французскому стандарту NF Q 34-020, по которой он отличается от нетканого материала.
Указанные дезинтегрирующие элементы могут быть изготовлены из материала, который имеет меньшую продолжительность дезинтеграции, измеряемую согласно французскому стандарту NF Q 34-020, чем нетканый материал.
Дезинтегрирующие элементы могут быть изготовлены из материала, выбранного из следующей группы: растительные элементы, бумага, содержащая придающее прочность во влажном состоянии вещество, нетканый материал, пленочный материал
Дезинтегрирующие элементы могут иметь соотношение размеров, составляющее от 1 до 7.
Толщина дезинтегрирующих элементов может составлять от 50 мкм до толщины нетканого материала, предпочтительно составляя менее чем 1 мм.
Дезинтегрирующие элементы могут быть окружены волокнами в нетканом материале.
Дезинтегрирующие элементы могут иметь иной цвет или оттенок, чем остальной нетканый материал.
Дезинтегрирующие элементы могут иметь декоративную и/или информативную форму, такую как символы, знаки, логотипы и т. п.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - схематическое изображение гидросплетенного материала, включающего дезинтегрирующие элементы согласно настоящему изобретению.
Фиг. 2a-h - схематические изображения дезинтегрирующих элементов, имеющих различные формы, иллюстрируют способ измерения соотношения размеров.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
Предварительно увлажненная очищающая салфетка или гигиеническая бумага согласно настоящему изобретению включает гидросплетенная нетканый материал, пропитанный смачивающей композицией. Смачивающая композиция может содержать воду и другие основные ингредиенты в пропорции, которая зависит от заданного использования. Смачивающие композиции, пригодные для использования во влажных очищающих салфетках и гигиенической бумаге, являются хорошо известными в технике.
Гидравлическое сплетение нетканого материала или гидросплетение представляет собой технологию изготовления нетканого полотна, которая была предложена в 1970-е годы, см. например, канадский патент № CA 841938. Способ включает изготовление полотна из волокон, которые укладываются в сухом или влажном состоянии, и после этого волокна сплетаются посредством очень тонких водяных струй под высоким давлением. Несколько рядов водяных струй направляются на волокнистое полотно, которое поддерживает подвижная опора, такая как перфорированная сетка или перфорированный барабан. В этом процессе волокна сплетаются друг с другом, придавая волокнистому полотну достаточную прочность соединения без использования химических связующих веществ. Сплетенное волокнистое полотно затем высушивается. Волокна, которые используются в данном материале, могут представлять собой натуральные волокна, в частности, волокна целлюлозной пульпы, искусственные штапельные волокна, а также смеси волокон целлюлозной пульпы и штапельных волокон. Могут изготавливаться гидросплетенные материалы высокого качества по разумной себестоимости, которые обладают высокой абсорбционной способностью.
Очищающая салфетка или гигиеническая бумага согласно настоящему изобретению может включать смесь, содержащую волокна целлюлозной пульпы и искусственные волокна, предпочтительно биоразлагающиеся искусственные волокна, такие как регенерированные волокна целлюлозной пульпы, например, вискоза, искусственный шелк и лиоцелл, и/или волокна на основе полимолочной кислоты. Длина этих искусственных волокон может находиться в интервале от 4 до 20 мм. В волокнистое полотно могут также включаться и другие натуральные волокна, не представляющие собой волокна целлюлозной пульпы, такие как хлопковые волокна, сизаль (мексиканская агава), пенька (конопля), рами (китайская крапива), лен и т. д. Эти натуральные волокна обычно имеют длину, составляющую более чем 4 мм.
В качестве целлюлозы для волокон целлюлозной пульпы могут быть выбраны любые типы целлюлозы и их смеси. Предпочтительно целлюлоза представляет собой полностью натуральные волокна целлюлозной пульпы и может включать древесные волокна, а также хлопок. Предпочтительные волокна целлюлозной пульпы составляет хвойная целлюлоза, используемая для изготовления бумаги, хотя могут также использоваться лиственная целлюлоза и недревесная целлюлоза, такая как пенька и сизаль. Длина волокон целлюлозной пульпы может изменяться от менее чем 1 мм для лиственной целлюлозы и регенерированной целлюлозы вплоть до 6 мм для хвойной целлюлозы определенных типов. Волокна целлюлозной пульпы являются предпочтительными для использования, поскольку они являются дешевыми, легкодоступными и абсорбирующими.
2
2
Подходящее количество волокон целлюлозной пульпы в нетканом материале, из которого изготавливается влажная очищающая салфетка или гигиеническая бумага, может составлять от 0 до 95% по отношению к массе волокон целлюлозной пульпы, предпочтительно от 50 до 95% по отношению к массе волокон целлюлозной пульпы и предпочтительнее от 70 до 95% по отношению к массе волокон целлюлозной пульпы. Подходящее количество искусственных волокон в нетканом материале, из которого изготавливается влажная очищающая салфетка или гигиеническая бумага, может составлять от 5 до 100% по отношению к массе искусственных волокон, предпочтительно от 5 до 50% по отношению к массе искусственных волокон и предпочтительнее от 5 до 30% по отношению к массе искусственных волокон. Очищающая салфетка или гигиеническая бумага может иметь поверхностную плотность в интервале от 30 до 100 г/м, предпочтительно от 40 до 80 г/м по отношению к сухой массе материала.
Волокна, из которых изготавливается нетканый материал согласно настоящему изобретению, могут укладываться во влажном состоянии, и в таком случае суспензия, включающая волокна, укладывается во влажном состоянии на подвижную формовочную сетку посредством напорного бака, используемого в традиционном оборудовании для изготовления бумаги. Особый вариант укладки во влажном состоянии или влажного формования представляет собой пенное формование, в процессе которого волокна диспергируются во вспененной жидкости, содержащей воду и поверхностно-активное вещество. В качестве альтернативы, волокна могут укладываться в сухом состоянии на подвижную формовочную сетку, образуя уложенное в сухом состоянии волокнистое полотно, которое подвергается последующему гидросплетению.
2
2
Помимо волокон, нетканый материал 1 включает дезинтегрирующие элементы 2 в форме хлопьев, у которых площадь поверхности проекции составляет от 2 мм до 50 мм, и соотношение размеров L/D составляет от 1 до 10, предпочтительно от 1 до 7. Площадь поверхности проекции может измеряться методом анализа изображений.
Соотношение размеров определяется как соотношение длины L и ширина D дезинтегрирующего элемента 2. Длина L определяется как наиболее длинная прямая линия, которая может быть проведена/найдена в элементе. Ширина D определяется как наиболее длинная прямая линия, которая может быть проведена/найдена в указанном элементе в направлении, перпендикулярном по отношению к линии L. Никакие части линий L и D не должны пересекать края элемента, т. е. полная длина линий L и D должна находиться внутри элемента. В тех случаях, где могут быть обнаружены две или более линий, имеющих одинаковую длину (L1=L2=… Lx), должна использоваться длина L, которой соответствует наиболее длинная линия D, т. е. которая обеспечивает минимальное соотношение L/D.
Фиг. 2a-h иллюстрируют способ измерения соотношения размеров L/D для дезинтегрирующих элементов 2, имеющих различные формы.
Дезинтегрирующие элементы 2 смешиваются с волокнами, например, в суспензии, используемой в процессе влажного формования.
Дезинтегрирующие элементы 2 в форме хлопьев, имеющих указанные пропорции, отличаются от волокон и не могут легко сплетаться с волокнами в процессе гидросплетения. Напротив, в нетканом материале они образуют области, которые ослабляют материал, предпочтительно в поперечном направлении CD, и, таким образом, делают его легче дезинтегрирующимся при смывании в канализацию.
Дезинтегрирующие элементы 2 могут содержаться в нетканом материале 1 в количестве, составляющем от 0,5 мас.% и 2,5 мас.% в расчете на сухую массу нетканого материала, т. е. исключая смачивающую композицию. Дезинтегрирующие элементы 2 предпочтительно распределяются по всей площади нетканого материала 1.
Дезинтегрирующие элементы 2 могут быть изготовлены из материала, в качестве которого выбираются следующие: растительные элементы, прочная во влажном состоянии бумага, т. е. бумага, содержащая придающее прочность во влажном состоянии вещество, нетканый материал, пленочный материал. Предпочтительно дезинтегрирующие элементы 2 изготавливаются из биоразлагающегося материала. Кроме того, они должны быть изготовлены из материала, который имеет продолжительность дезинтеграции, которая измеряется согласно французскому стандарту NF Q 34-020 и отличается от продолжительности дезинтеграции собственно нетканого материала, например, такую продолжительность дезинтеграции, которая является, по меньшей мере, на 10% больше, чем продолжительность дезинтеграции нетканого материала. Это будет обеспечивать, что данные элементы будут сохранять свой эффект ослабления нетканого материала до тех пор, пока он не дезинтегрируется. Толщина дезинтегрирующих элементов должна составлять, по меньшей мере, 50 мкм и не более чем толщина нетканого материала, предпочтительно менее чем 1 мм.
Примерные растительные элементы, подходящие для использования в качестве дезинтегрирующих элементов, представляют собой лепестки, например, лепестки календулы, лаванды или аналогичных цветковых растений. Такие растительные элементы могут иметь цвет или оттенок, по которому они отличаются от собственно нетканого материала. Они могут также иметь аромат и/или производить эффект лечения кожи.
Дезинтегрирующие элементы 2 могут быть изготовлены из нарезанных кусочков листового материала, такого как, например, прочная во влажном состоянии бумага, нетканый или пленочный материал. Эти кусочки могут иметь цвет или оттенок, который отличает их от остального нетканого материала. Они могут также содержать декоративные и/или информативные формы, такие как символы, знаки, логотипы и т. п.
Описание метода исследования
Метод исследования в целях измерения продолжительности дезинтеграции определяет французский стандарт NF Q 34-020 (август 1998 г.). Помимо измерения продолжительности дезинтеграции, авторы также измеряли массу оставшихся комков волокон (если они присутствовали) в резервуаре для исследования. Исследование осуществляли следующим образом:
- выдерживали высушенный образец в климатической камере в условиях температуры 23°C и относительной влажности 50% в течение минимум 4 часов;
- взвешивали образец перед началом исследования;
2
- останавливали таймер, когда образец дезинтегрировался на кусочки мельче 1 см и записывали продолжительность дезинтеграции;
- вариант 1: начинали дополнительное перемешивание, которое продолжалось до истечения 10 минут (включая продолжительность первоначальной дезинтеграции);
- вариант 2: исключали стадию дополнительного перемешивания до истечения 10 минут;
- извлекали оставшийся комок с помощью пинцета;
- помещали комок в лабораторный стакан объемом 900 мл, наполненный водой до 300 мл, и выдерживали комок в течение 5 секунд;
- извлекали комок с помощью пинцета, сливали избыток воды, и выдерживали комок в течение 5 секунд;
- помещали комок во второй лабораторный стакан объемом 900 мл, наполненный водой до 300 мл, и выдерживали комок в течение 5 секунд;
- извлекали комок с помощью пинцета, сливали избыток воды, и выдерживали комок в течение 5 секунд;
- помещали комок на гигиеническую бумагу для высушивания избытка воды;
- выдерживали комок в климатической камере в течение 2 часов при 80°C до высыхания;
- выдерживали высушенный комок в климатической камере в условиях температуры 23°C и относительной влажности 50% в течение минимум 4 часов;
- взвешивали комок;
- вычисляли остаточную массу высушенного комка в процентах по отношению к первоначальной массе сухого образца (масса сухого остаточного комка/масса сухого образца) × 100 (%).
Примеры
Были проведены испытания гидросплетенных нетканых материалов, содержащих дезинтегрирующие элементы в форме лепестков календулы согласно настоящему изобретению, и сравнительного образца, в котором отсутствовали дезинтегрирующие элементы. Образцы имели следующие составы.
2
Сравнительный образец: 80 мас.% волокон целлюлозной пульпы+10 мас.% лиоцелловых волокон (12 мм)+10 мас.% волокон на основе полимолочной кислоты PLA (12 мм). Поверхностная плотность составляла 60 г/м, и материал подвергали гидросплетению с помощью трех распределителей/полосковых эжекторов на каждой стороне полотна под давлением 60 бар (6 МПа), используя сопла для сплетения, имеющие отверстия диаметром 115 мкм с шагом 0,8 мм между отверстиями. Размер образца и число складок соответствовали представленным ниже образцам 1-4.
2
Образец 1: 79 мас.% волокон целлюлозной пульпы+10 мас.% лиоцелловых волокон (12 мм)+10 мас.% волокон на основе полимолочной кислоты PLA (12 мм)+1 мас.% лепестков календулы. Поверхностная плотность составляла 60 г/м, и материал подвергали гидросплетению с помощью трех распределителей/полосковых эжекторов на каждой стороне полотна под давлением 60 бар (6 МПа), используя сопла для сплетения. Образец имел размеры 10 × 25 см и две складки в продольном направлении.
2
Образец 2: 79 мас.% волокон целлюлозной пульпы+10 мас.% лиоцелловых волокон (12 мм)+10 мас.% волокон на основе полимолочной кислоты PLA (12 мм)+1 мас.% лепестков календулы. Поверхностная плотность составляла 60 г/м, и материал подвергали гидросплетению с помощью трех распределителей/полосковых эжекторов на каждой стороне полотна под давлением 60 бар (6 МПа), используя сопла для сплетения. Образец имел размеры 10 × 25 см и одну складку в продольном направлении.
2
Образец 3: (a) 79 мас.% волокон целлюлозной пульпы+10 мас.% лиоцелловых волокон (12 мм)+10 мас.% волокон на основе полимолочной кислоты PLA (12 мм)+1 мас.% лепестков календулы; (b) 77 мас.% волокон целлюлозной пульпы+10 мас.% лиоцелловых волокон (12 мм)+10 мас.% волокон на основе полимолочной кислоты PLA (12 мм)+3 мас.% лепестков календулы. Поверхностная плотность составляла 60 г/м, и материалы подвергали гидросплетению с помощью трех распределителей/полосковых эжекторов на каждой стороне полотна под давлением 60 бар (6 МПа), используя сопла для сплетения. Образец имел размеры 10 × 10 см без складок.
2
Образец 4: 77 мас.% волокон целлюлозной пульпы+10 мас.% лиоцелловых волокон (12 мм)+10 мас.% волокон на основе полимолочной кислоты PLA (12 мм)+3 мас.% лепестков календулы. Поверхностная плотность составляла 60 г/м, и материал подвергали гидросплетению с помощью трех распределителей/полосковых эжекторов на каждой стороне полотна под давлением 60 бар (6 МПа), используя сопла для сплетения. Образец имел размеры 10 × 25 см и одну складку в продольном направлении.
Прочность во влажном состоянии в воде в поперечном направлении измеряли согласно стандарту SS-EN ISO 12625-5:2005 для различных образцов, а также измеряли продолжительность дезинтеграции и массу оставшегося комка. Были получены следующие результаты.
Образец 1
Прочность при растяжении во влажном состоянии в поперечном направлении<sup>1</sup> (Н/м)
Поверхностная плотность<sup>2</sup> (г/м<sup>2</sup>)
Продолжительность дезинтеграции<sup>3</sup> (с)
Комок (мас.%)
Сравнительный образец
24,5
62,0
163
Небольшой, не измеренный
1% календулы
24,4
63,4
139
Небольшой, не измеренный
Разность со сравнительным образцом (1% календулы)
-0,2%
-14,7%
1
Среднее значение для 10 образцов
2
Среднее значение для 15 образцов
3
Среднее значение для 8 образцов
Образец 2
Прочность при растяжении во влажном состоянии в поперечном направлении<sup>1</sup> (Н/м)
Поверхностная плотность<sup>2</sup> (г/м<sup>2</sup>)
Продолжительность дезинтеграции<sup>2</sup> (с)
Комок через 10 минут (вариант 1) (мас.%)
Сравнительный образец
24,5
61,4
156
9,8
1% календулы
24,4
63,8
124
4,8
Разность со сравнительным образцом (1% календулы)
-0,2%
-20,5%
1
Среднее значение для 10 образцов
2
Среднее значение для 9 образцов
Образец 3
Прочность при растяжении во влажном состоянии в поперечном направлении<sup>1</sup> (Н/м)
Поверхностная плотность<sup>1</sup> (г/м<sup>2</sup>)
Продолжительность дезинтеграции<sup>1</sup> (с)
Комок при продолжительность дезинтеграции<sup>1</sup> (вариант 2) (мас.%)
Сравнительный образец
-
64,1
107
9,5
1% календулы
-
64,1
80
4,1
3% календулы
-
64,2
119
19,9
Разность со сравнительным образцом (1% календулы)
-24,8%
Разность со сравнительным образцом (3% календулы)
+12,0%
1
Среднее значение для 5 образцов
Образец 4
Прочность при растяжении во влажном состоянии в поперечном направлении<sup>1</sup> (Н/м)
Поверхностная плотность (г/м<sup>2</sup>)
Продолжительность дезинтеграции (сек)
Комок через 10 минут (вариант 1) (мас.%)
Сравнительный образец
35,3
64,6<sup>2</sup>
151<sup>2</sup>
2,1<sup>2</sup>
3% календулы
26,9
63,9<sup>3</sup>
146<sup>3</sup>
3,9<sup>3</sup>
Разность со сравнительным образцом (3% календулы)
-23,9%
-2,8%
1
Среднее значение для 5 образцов
2
Среднее значение для 4 образцов
3
Среднее значение для 9 образцов
Интересно отметить, что в результате добавления 1% лепестков календулы получается значительно меньшая продолжительность дезинтеграции, а также образование комков, чем в случае сравнительного образца, в то время как сохраняется прочность в поперечном направлении во влажном состоянии. Однако в результате добавления 3 лепестков календулы 3% увеличивается продолжительность дезинтеграции и образование комков, и уменьшается прочность в поперечном направлении во влажном состоянии.