Филаменты и волокнистые структуры, их содержащие
FILAMENTS AND FIBROUS STRUCTURES EMPLOYING SAME

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к филаментам и, более конкретно, к филаментам, содержащим сополимер винилацетата и винилового спирта (частично гидролизованный поливиниловый спирт), и волокнистым структурам, содержащим такие филаменты, и к способам их получения.
Уровень техники
Частично гидролизованные поливиниловые спирты (сополимеры винилацетата и винилового спирта) характеризуются различной степенью гидролиза. Например, сополимеры винилацетата и винилового спирта с высокой степенью гидролиза характеризуются средней степенью гидролиза 87 мол. % или более (87 мол. % или более спиртовых звеньев) (обычно называют «% гидролизованного») и сополимеры винилацетата и винилового спирта с низкой степенью гидролиза характеризуются средней степенью гидролиза не более, чем 84 мол. %, и/или менее, чем 84 мол. %, и/или менее, чем 82 мол. % (84 мол. %, и/или менее, чем 84 мол. %, и/или менее, чем 82 мол. % спиртовых звеньев) (также обычно называют «% гидролизованного»).
Филаменты, содержащие сополимеры винилацетата и винилового спирта с высокой степенью гидролиза, такие как Selvol™ 523 (87-89% гидролизованные, Mw 100000 г/моль), коммерчески доступные от Sekisui Specialty Chemicals, и волокнистые структуры, полученные из них, известны в данной области техники. Тем не менее, одной из проблем с такими известными филаментами и/или волокнистыми структурами является тот факт, что сополимеры винилацетата и винилового спирта с высокой степенью гидролиза характеризуются проблемами растворения, такими как блокирование геля при растворении, например, во время использования потребителем. Иными словами, при условии растворения, например, в контакте с избытком воды, вязкость сополимера винилацетата и винилового спирта с высокой степенью гидролиза из растворяющихся филаментов и/или волокнистых структур значительно увеличивается. На самом деле, вязкость часто возрастает до точки блокирования геля, препятствуя таким образом полному растворению филаментов и/или волокнистых структур. В дополнение к проблемам растворения сополимеры винилацетата и винилового спирта с высокой степенью гидролиза также характеризуются проблемами, когда присутствуют в высокотвердых системах, таких, как более, чем 25% и/или более, чем 30% по массе твердых веществ, таких как филаменты, которые содержат более, чем 25% и/или более, чем 30% по массе одного или более активных агентов, которые способны высвобождаться из филаментов, подвергаясь условиям целевого использования, например, если подвергаются воздействию избытка воды.
Соответственно, существует потребность в филаментах, содержащих сополимеры винилацетата и винилового спирта (частично гидролизованные поливиниловые спирты), которые преодолевают проблемы, описанные выше, и в волокнистых структурах, полученных из них, и в способах их получения.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение удовлетворяет потребности, описанные выше, путем обеспечения новых филаментов и волокнистых структур, полученных из них, и способов их получения.
Одним из решений проблемы, описанной выше, является филамент, содержащий сополимер винилацетата и винилового спирта с низкой степенью гидролиза (84% или менее гидролиза), таким образом, что филаменты и/или волокнистая структура, полученная из них, характеризуются улучшенным растворением по сравнению с известными филаментами, содержащими сополимеры винилацетата и винилового спирта, как измерено в соответствии с Методом определения растворения вручную и/или Методом определения растворения, описанными в данной заявке. Неожиданно было обнаружено, что сополимеры винилацетата и винилового спирта, которые характеризуются средней степенью гидролиза 84 мол. % или менее (84 мол. % или менее спиртовых звеньев) характеризуются свойствами, существенно отличными от сополимеров винилацетата и винилового спирта, которые характеризуются средней степенью гидролиза 87 мол. % (87 мол. % или более спиртовых звеньев), особенно в отношении растворения, например растворения филаментов, содержащих такие сополимеры винилацетата и винилового спирта, и/или волокнистых структур, полученных из них.
В одном примере настоящего изобретения обеспечен филамент, содержащий один или более филаментобразующих материалов, содержащих один или более сополимеров винилацетата и винилового спирта, при этом, по меньшей мере, один из сополимеров винилацетата и винилового спирта содержит 84 мол. % или менее, и/или 82 мол. % или менее, и/или 80 мол. % или менее, и/или более, чем 60 мол. % или более, и/или более, чем 70 мол. % или более спиртовых звеньев.
В другом примере настоящего изобретения обеспечен филамент, содержащий один или более филаментобразующих материалов, содержащих один или более сополимеров винилацетата и винилового спирта с низкой степенью гидролиза.
В другом примере настоящего изобретения обеспечен филамент, содержащий один или более филаментобразующих материалов, содержащих один или более сополимеров винилацетата и винилового спирта с низкой степенью гидролиза и не содержащих сополимеров винилацетата и винилового спирта с высокой степенью гидролиза (например, менее, чем 10%, и/или менее, чем 5%, и/или менее, чем 3%, и/или менее, чем 1%, и/или 0% по массе сополимеров винилацетата и винилового спирта с высокой степенью гидролиза).
В другом примере настоящего изобретения обеспечен филамент, содержащий один или более филаментобразующих материалов, содержащих один или более сополимеров винилацетата и винилового спирта с низкой степенью гидролиза и один или более активных агентов, например более, чем 10%, и/или более, чем 20%, и/или более, чем 40%, и/или более, чем 50%, и/или более, чем 60%, и/или более, чем 80% по массе в пересчете на сухой филамент, присутствующих в филаменте.
В другом примере настоящего изобретения обеспечен филамент, содержащий один или более филаментобразующих материалов, содержащих один или более сополимеров винилацетата и винилового спирта, при этом, по меньшей мере, один из сополимеров винилацетата и винилового спирта содержит 84 мол. % или менее, и/или 82 мол. % или менее, и/или 80 мол. % или менее, и/или более, чем 60 мол. % или более, и/или более, чем 70 мол. % или более спиртовых звеньев и один или более активных агентов, например более, чем 10%, и/или более, чем 20%, и/или более, чем 40%, и/или более, чем 50%, и/или более, чем 60%, и/или более, чем 80% по массе в пересчете на сухой филамент, присутствующих в филаменте.
В другом примере настоящего изобретения обеспечена филаментобразующая композиция, приемлемая для получения филаментов в соответствии с настоящим изобретением, например, с помощью процесса прядения, при этом филаментобразующая композиция содержит от приблизительно 5% до приблизительно 70% по массе одного или более филаментобразующих материалов, содержащих один или более сополимеров винилацетата и винилового спирта с низкой степенью гидролиза и от приблизительно 95% до приблизительно 30% по массе одного или более полярных растворителей (например, воды).
В другом примере настоящего изобретения обеспечена филаментобразующая композиция, приемлемая для получения филаментов в соответствии с настоящим изобретением, например, с помощью процесса прядения, при этом филаментобразующая композиция содержит от приблизительно 5% до приблизительно 70% по массе одного или более филаментобразующих материалов, содержащих один или более сополимеров винилацетата и винилового спирта, причем, по меньшей мере, один из сополимеров винилацетата и винилового спирта содержит 84 мол. % или менее, и/или 82 мол. % или менее, и/или 80 мол. % или менее, и/или более, чем 60 мол. % или более, и/или более, чем 70 мол. % или более спиртовых звеньев и от приблизительно 95% до приблизительно 30% по массе одного или более полярных растворителей (например, воды).
В еще одном примере настоящего изобретения обеспечена филаментобразующая композиция, приемлемая для получения филаментов в соответствии с настоящим изобретением, например, с помощью процесса прядения, при этом филаментобразующая композиция содержит от приблизительно 5% до приблизительно 70% по массе одного или более филаментобразующих материалов, содержащих один или более сополимеров винилацетата и винилового спирта с низкой степенью гидролиза, от приблизительно 5% до приблизительно 70% по массе одного или более активных агентов, и от приблизительно 30% до приблизительно 70% по массе одного или более полярных растворителей (например, воды).
В еще одном примере настоящего изобретения обеспечена филаментобразующая композиция, приемлемая для получения филаментов в соответствии с настоящим изобретением, например, с помощью процесса прядения, при этом филаментобразующая композиция содержит от приблизительно 5% до приблизительно 70% по массе одного или более филаментобразующих материалов, содержащих один или более сополимеров винилацетата и винилового спирта, причем, по меньшей мере, один из сополимеров винилацетата и винилового спирта содержит 84 мол. % или менее, и/или 82 мол. % или менее, и/или 80 мол. % или менее, и/или более, чем 60 мол. % или более, и/или более, чем 70 мол. % или более спиртовых звеньев, от приблизительно 5% до приблизительно 70% по массе одного или более активных агентов, и от приблизительно 30% до приблизительно 70% по массе одного или более полярных растворителей (например, воды).
В еще одном примере настоящего изобретения обеспечена филаментобразующая композиция, приемлемая для получения филаментов в соответствии с настоящим изобретением, например, с помощью процесса прядения, при этом филаментобразующая композиция содержит общее количество одного или более филаментобразующий материалов, содержащих один или более сополимеров винилацетата и винилового спирта с низкой степенью гидролиза, общее количество одного или более активных агентов, и один или более полярных растворителей (например, воду), таким образом, что филамент, полученный из филаментобразующей композиции, содержит 90% или менее, и/или 80% или менее, и/или 60% или менее, и/или 50% или менее, и/или 40% или менее, и/или 20% или менее, по массе в пересчете на сухой филамент, одного или более филаментобразующих материалов и 10% или более, и/или 20% или более, и/или 40% или более, и/или 50% или более, и/или 60% или более, и/или 80% или более, по массе в пересчете на сухой филамент, одного или более активных агентов и, необязательно, менее, чем 20% по массе полярных растворителей (например, воды). В одном примере, один или более филаментобразующих материалов и один или более активных агентов присутствуют в филаменте в массовом отношении филаментобразующего материала к активным агентам 1,85 или менее.
В еще одном примере настоящего изобретения обеспечена филаментобразующфиламентобразующая композиция, приемлемая для получения филаментов в соответствии с настоящим изобретением, например, с помощью процесса прядения, при этом филаментобразующфиламентобразующая композиция содержит общее количество одного или более филаментобразующих материалов, содержащих один или более сополимеров винилацетата и винилового спирта, причем, по меньшей мере, один из сополимеров винилацетата и винилового спирта содержит 84 мол. % или менее, и/или 82 мол. % или менее, и/или 80 мол. % или менее, и/или более, чем 60 мол. % или более, и/или более, чем 70 мол. % или более спиртовых звеньев, общее количество одного или более активных агентов, и один или более полярных растворителей (например, воду), таким образом, что филамент, полученный из филаментобразующей композиции, содержит 90% или менее, и/или 80% или менее, и/или 60% или менее, и/или 50% или менее, и/или 40% или менее, и/или 20% или менее, по массе в пересчете на сухой филамент, одного или более филаментобразующих материалов и 10% или более, и/или 20% или более, и/или 40% или более, и/или 50% или более, и/или 60% или более, и/или 80% или более, по массе в пересчете на сухой филамент, одного или более активных агентов и, необязательно, менее, чем 20% по массе полярных растворителей (например, воды). В одном примере, один или более филаментобразующих материалов и один или более активных агентов присутствуют в филаменте в массовом соотношении филаментобразующего материала к активным агентам 1,85 или менее.
В еще одном примере настоящего изобретения обеспечен филамент, содержащий один или более филаментобразующих материалов, содержащих один или более сополимеров винилацетата и винилового спирта с низкой степенью гидролиза, и один или более активных агентов, например, смесь одного или более филаментобразующих материалов и одного или более активных агентов, при этом один или более активных агентов способны высвобождаться из филамента при воздействии условий целевого использования, при этом общее количество одного или более филаментобразующих материалов, присутствующих в филаменте, составляет 90% или менее, и/или 80% или менее, и/или 60% или менее, и/или 50% или менее, и/или 40% или менее, и/или 20% или менее, по массе в пересчете на сухой филамент, одного или более филаментобразующих материалов и общее количество одного или более активных агентов, присутствующих в филаменте, составляет 10% или более, и/или 20% или более, и/или 40% или более, и/или 50% или более, и/или 60% или более, и/или 80% или более, по массе в пересчете на сухой филамент, одного или более активных агентов, причем активные агенты содержат одно или более поверхностно-активных веществ, один или более ферментов, один или более подавителей пенообразования и/или одну или более отдушек.
В еще одном примере настоящего изобретения обеспечен филамент, содержащий один или более филаментобразующих материалов, содержащих один или более сополимеров винилацетата и винилового спирта, при этом, по меньшей мере, один из сополимеров винилацетата и винилового спирта содержит 84 мол. % или менее, и/или 82 мол. % или менее, и/или 80 мол. % или менее, и/или более, чем 60 мол. % или более, и/или более, чем 70 мол. % или более спиртовых звеньев, и один или более активных агентов, например, смесь одного или более филаментобразующих материалов и одного или более активных агентов, при этом один или более активных агентов способны высвобождаться из филамента при воздействии условий целевого использования, причем общее количество одного или более филаментобразующих материалов, присутствующих в филаменте, составляет 90% или менее, и/или 80% или менее, и/или 60% или менее, и/или 50% или менее, и/или 40% или менее, и/или 20% или менее по массе в пересчете на сухой филамент, одного или более филаментобразующих материалов, и общее количество одного или более активных агентов, присутствующих в филаменте, составляет 10% или более, и/или 20% или более, и/или 40% или более, и/или 50% или более, и/или 60% или более, и/или 80% или более по массе в пересчете на сухой филамент, одного или более активных агентов, причем активные агенты содержат одно или более поверхностно-активных веществ, один или более ферментов, один или более подавителей пенообразования и/или одну или более отдушек.
В еще одном примере настоящего изобретения обеспечена волокнистая структура (волокнистая структура), содержащая один или более филаментов, например, множество взаимозапутанных филаментов, в соответствии с настоящим изобретением.
В еще одном примере настоящего изобретения обеспечен способ получения филамента, при этом способ включает стадии, на которых:
a. обеспечивают филаментобразующую композицию, содержащую один или более филаментобразующих материалов, содержащих один или более сополимеров винилацетата и винилового спирта с низкой степенью гидролиза, и один или более активных агентов, и, необязательно, один или более полярных растворителей (например, воду);
b. прядут филаментобразующую композицию в один или более филаментов, содержащих один или более филаментобразующих материалов и один или более активных агентов, например которые способны высвобождаться и/или высвобождаются из филамента при воздействии условий целевого использования филамента, при этом общее количество филаментобразующих материалов, присутствующих в филаменте, составляет 90% или менее, и/или 80% или менее, и/или 60% или менее, и/или 50% или менее, и/или 40% или менее, и/или 20% или менее, по массе в пересчете на сухой филамент, одного или более филаментобразующих материалов и общее количество активных агентов, присутствующих в филаменте, составляет 10% или более, и/или 20% или более, и/или 40% или более, и/или 50% или более, и/или 60% или более, и/или 80% или более, по массе в пересчете на сухой филамент, одного или более активных агентов.
В еще одном примере настоящего изобретения обеспечен способ получения филамента, при этом способ включает стадии, на которых:
a. обеспечивают филаментобразующую композицию, содержащую один или более филаментобразующих материалов, содержащих один или более сополимеров винилацетата и винилового спирта, при этом, по меньшей мере, один из сополимеров винилацетата и винилового спирта содержит 84 мол. % или менее, и/или 82 мол. % или менее, и/или 80 мол. % или менее, и/или более, чем 60 мол. % или более, и/или более, чем 70 мол. % или более спиртовых звеньев, и один или более активных агентов, и, необязательно, один или более полярных растворителей (например, воду);
b. прядут филаментобразующую композицию в один или более филаментов, содержащих один или более филаментобразующих материалов и один или более активных агентов, например, которые способны высвобождаться и/или высвобождаются из филамента при воздействии условий целевого использования филамента, при этом общее количество филаментобразующих материалов, присутствующих в филаменте, составляет 90% или менее, и/или 80% или менее, и/или 60% или менее, и/или 50% или менее, и/или 40% или менее, и/или 20% или менее, по массе в пересчете на сухой филамент, одного или более филаментобразующих материалов и общее количество активных агентов, присутствующих в филаменте, составляет 10% или более, и/или 20% или более, и/или 40% или более, и/или 50% или более, и/или 60% или более, и/или 80% или более, по массе в пересчете на сухой филамент, одного или более активных агентов.
Хотя примеры, приведенные в данной заявке, относятся к одному или более филаментам, волокна, полученные из филаментов в соответствии с настоящим изобретением, например, путем разрезания филамента в соответствии с настоящим изобретением на волокна, и волокнистые структуры, содержащие такие волокна, отдельно или в комбинации с одним или более филаментами в соответствии с настоящим изобретением, также входят в объем настоящего изобретения.
Соответственно, настоящее изобретение обеспечивает филаменты и/или волокна, содержащие один или более филаментобразующих материалов, содержащих один или более сополимеров винилацетата и винилового спирта с низкой степенью гидролиза и/или один или более сополимеров винилацетата и винилового спирта, при этом, по меньшей мере, один из сополимеров винилацетата и винилового спирта содержит 84 мол. % или менее, и/или 82 мол. % или менее, и/или 80 мол. % или менее, и/или более, чем 60 мол. % или более, и/или более, чем 70 мол. % или более спиртовых звеньев, таких как активные агенты, волокнистые структуры, содержащие такие филаменты и/или волокна, и способ получения таких филаментов и/или волокон.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение примера филамента в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг. 2 представляет собой схематическое изображение примера волокнистой структуры в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг. 3 представляет собой схематическое изображение устройства, приемлемого для получения филамента в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг. 4 представляет собой схематическое изображение головки, приемлемой для прядения филамента в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг. 5 представляет собой вид спереди установки для Метода определения растворения;
Фиг. 6 представляет собой частичный вид сверху Фиг. 5; и
Фиг. 7 представляет собой вертикальную боковую проекцию Фиг. 5.
Подробное описание изобретения
Определения
«Филамент», как используют в данной заявке, означает удлиненную частицу, имеющую длину, значительно превышающую ее диаметр, т.е. соотношение длины и диаметра составляет, по меньшей мере, приблизительно 10.
Филаменты в соответствии с настоящим изобретением могут быть спрядены из филаментобразующих композиций с помощью приемлемых процессов прядения, таких как аэродинамическое прядение из расплава и/или скрепление прядением.
Филаменты в соответствии с настоящим изобретением могут быть однокомпонентными и/или многокомпонентными. Например, филаменты могут содержать двухкомпонентные филаменты. Двухкомпонентные филаменты могут быть в любой форме, такой как бок-о-бок, ядро и оболочка, острова-в-море и тому подобное.
Филаменты в соответствии с настоящим изобретением 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 (которые имеют менее, чем 5,08 см в длину). 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 (например, менее, чем 5,08 см в длину). Так, в одном примере, настоящее изобретение также включает волокно, полученное из филамента в соответствии с настоящим изобретением, такое как волокно, содержащее один или более филаментобразующих 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, полученные 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.
«Филаментобразующая композиция», как используют в данной заявке, означает композицию, которая приемлема для получения филамента в соответствии с настоящим изобретением, например аэродинамическим прядением из расплава и/или скреплением прядением. Филаментобразующая композиция содержит один или более филаментобразующих материалов, которые характеризуются свойствами, которые делают их приемлемыми для прядения в филамент. В одном примере, филаментобразующий материал содержит полимер. В дополнение к одному или более филаментобразующим материалам, филаментобразующая композиция может содержать одну или более добавок, например, один или более активных агентов. Дополнительно, филаментобразующая композиция может содержать один или более полярных растворителей, например воду, в которых один или более, например, все, филаментобразующие материалы и/или один или более, например, все, активные агенты растворены и/или диспергированы.
В одном примере, как показано на Фиг. 1, филамент 10 в соответствии с настоящим изобретением, полученный из филаментобразующей композиции в соответствии с настоящим изобретением, является таким, что одна или более добавок 12, например, один или более активных агентов, могут присутствовать в филаменте, а не на филаменте. Общее количество филаментобразующих материалов и общее количество активных агентов, присутствующих в филаментобразующей композиции, может быть любым приемлемым количеством до тех пор, пока филаменты в соответствии с настоящим изобретением получают из нее.
В одном примере, одна или более добавок, таких как активные агенты, могут присутствовать в филаменте, и одна или более дополнительных добавок, таких как активные агенты, могут присутствовать на поверхности филамента. В другом примере, филамент в соответствии с настоящим изобретением может содержать одну или более добавок, таких как активные агенты, которые присутствуют в филаменте, когда он получен изначально, но затем «цветут» на поверхности филамента до и/или при воздействии условий целевого использования филамента.
«Филаментобразующий материал», как используют в данной заявке, означает материал, такой как полимер или мономеры, способные производить полимер, который характеризуется свойствами, приемлемыми для получения филамента. В одном примере, филаментобразующий материал содержит один или более сополимеров винилацета и винилового спирта с низкой степенью гидролиза (например, 84% или менее гидролиза). В дополнение к одному или более сополимерам винилацета и винилового спирта с низкой степенью гидролиза, филаментобразующий материал может дополнительно содержать один или более замещенных полимеров, таких как анионный, катионный, цвиттерионный и/или неионный полимер. В другом примере, полимер может содержать гидроксильный полимер, такой как 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, филаментобразующий материал является материалом, растворимым в полярном растворителе. В еще одном примере, филаментобразующий материал может содержать два или более различных филаментобразующих материала.
Как используют в данной заявке, «сополимер винилацетата и винилового спирта» относится к полимеру следующей структуры (I):
В структуре (I), m и n означают целые числа, такие, что сополимер имеет степень полимеризации и характеристики процентов спирта, описанные в данной заявке. Для большей ясности, это использование термина «сополимер» предназначено для передачи того, что частично гидролизованный поливинилацетат в соответствии с настоящим изобретением содержит звенья винилового спирта и винилацетата. Как будет описано ниже, сополимер обычно получают полимеризацией мономера винилацетата с последующим гидролизом некоторых ацетатных групп в спиртовые группы, в противоположность полимеризации мономерных звеньев винилацетата и винилового спирта (из-за, в частности, нестабильности винилового спирта).
Филаменты и/или волокнистые структуры в соответствии с настоящим изобретением содержат, по меньшей мере, один сополимер винилацетата и винилового спирта, содержащий звенья винилацетата и винилового спирта, при этом сополимер винилацетата и винилового спирта содержит не более, чем приблизительно 84% спиртовых звеньев. В то время как сополимеры винилацетата и винилового спирта, состоящие из звеньев винилацетата и винилового спирта, использовались в прошлом, чтобы получить растворимые структуры с хорошей производительностью (например, US 8,466,099 и US 8,461,090), такие сополимеры винилацетата и винилового спирта имели более высокую степень содержания винилового спирта (то есть, более высокую степень гидролиза поливинилацетатного исходного полимера) - как правило, приблизительно 88% - по сравнению с сополимерами винилацетата и винилового спирта в соответствии с настоящим изобретением. Одним из важных преимуществ является то, что сополимеры винилацетата и винилового спирта с низким содержанием спирта позволяют использование значительно меньшего количества воды во время получения филаментов и/или волокнистых структур в соответствии с настоящим изобретением. Помимо всего прочего, это позволяет более высокие скорости производства в результате введения меньшего количества воды на предварительном этапе процесса и сокращение времени сушки и энергии после формирования филамента и/или волокнистой структуры. Эти преимущества описаны в разделе Примеры ниже.
В одном примере, сополимер винилацетата и винилового спирта содержит не более, чем приблизительно 82,5 мол. % спиртовых звеньев, а в другом примере не более, чем приблизительно 81 мол. % спиртовых звеньев. В одном примере сополимер винилацетата и винилового спирта содержит от приблизительно 60 мол. % до приблизительно 84 мол. % спиртовых звеньев, в другом примере от приблизительно 65 мол. % до приблизительно 82,5 мол. % спиртовых звеньев, а еще одном примере от приблизительно 70 мол. % до приблизительно 81 мол. % спиртовых звеньев. Процентное содержание спиртовых звеньев (то есть, степень гидролиза) может быть определено с использованием стандартных химических методов титрования. Одна такая процедура описана в ISO 15023-2:2003.
w
w
w
Степень полимеризации (средневесовую молекулярную массу) филаментобразующего материала, например, сополимера винилацетата и винилового спирта измеряют с помощью гельпроникающей хроматографии (GPC). Эта форма хроматографии использует гель-проникновение. Разделение происходит через колонку, заполненную пористыми шариками. Анализируемые вещества меньшего размера проводят больше времени в порах и таким образом проходят через колонку медленнее. Датчик измеряет количество полимера в растворителе для элюирования, по мере того, как он элюируется. В данной заявке ссылка на молекулярную массу сополимера представляет собой средневесовую молекулярную массу («M»). M филаментобразующего материала, например, сополимера винилацетата и винилового спирта, может изменяться в широких пределах, но в одном примере филаментобразующий материал, например сополимер винилацетата и винилового спирта, характеризуется M более, чем 10000 г/моль и/или от приблизительно 20000 г/моль до приблизительно 500000 г/моль, в другом примере от приблизительно 40000 г/моль до приблизительно 400000 г/моль, в еще одном примере от приблизительно 60000 г/моль до приблизительно 300000 г/моль, а в еще одном примере от приблизительно 70000 г/моль до приблизительно 200000 г/моль.
В одном примере, филаменты и/или волокнистые структуры в соответствии с настоящим изобретением могут быть получены путем объединения двух или более сополимеров винилацетата и винилового спирта, описанных в данной заявке, при этом сополимеры винилацетата и винилового спирта различаются в отношении любой из двух или обеих их степеней полимеризации и/или их степеней гидролиза.
Определенные преимущества могут быть достигнуты с помощью одного сополимера винилацетата и винилового спирта, описанного в данной заявке, или можно использовать два различных сополимера винилацетата и винилового спирта.
В одном примере, филаменты и/или волокнистые структуры в соответствии с настоящим изобретением могут быть получены путем объединения сополимера винилацетата и винилового спирта, описанного в данной заявке, с поливиниловым спиртом/поливинилацетатом, имеющим более высокую степень гидролиза (например, приблизительно 88% гидролизованного; «поливиниловый спирт с высокой степенью гидролиза»). В таких случаях, соотношение (мас : мас) сополимера винилацетата и винилового спирта и поливинилового спирта с высокой степенью гидролиза, как правило, будет составлять от приблизительно 5:1 до приблизительно 1:5. В другом примере, филаменты и/или волокнистые структуры в соответствии с настоящим изобретением могут не содержать («не содержать» означает менее, чем 10%, и/или менее, чем 5%, и/или менее, чем 3%, и/или менее, чем 1%, и/или 0% по массе) сополимеры винилацетата и винилового спирта с высокой степенью гидролиза.
Сополимеры винилацетата и винилового спирта и поливинилового спирта, используемые в настоящем изобретении, могут быть легко получены с использованием хорошо известных химических методов. Один из таких методов представляет собой гидролиз исходного поливинилового сложного эфира (поливинилацетата, образованного путем полимеризации винилацетатных мономерных звеньев) желаемой степени полимеризации с абсолютными спиртами (например, метанолом) в присутствии каталитических количеств щелочи (например, метоксида натрия). В результате гидролиза поливинилацетата в сополимер винилацетата и винилового спирта, продукты с различным содержанием спиртовых групп могут быть получены в зависимости от условий получения. Условия гидролиза влияют на структуру образованного сополимера винилацетата и винилового спирта. Изменяя концентрацию катализатора, температуру реакции и время реакции, содержание остаточных ацетильных групп (т.е. негидролизованных ацетильных групп) может быть скорректировано в установленном порядке. См., например, Polyvinyl Compounds, Others, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. 29, p. 605-609 (2000). Сополимеры винилацетата и винилового спирта также доступны коммерчески, например, от Kuraray Europe GmbH.
«Добавка», как используют в данной заявке, означает любой материал, который присутствует в филаменте в соответствии с настоящим изобретением, который не является филаментобразующим материалом. В одном примере, добавка содержит активный агент. В другом примере, добавка содержит технологическую добавку, например, вспомогательное средство для придания объема. В другом примере, добавка содержит вспомогательное средство для растворения. В еще одном примере, добавка содержит наполнитель. В одном примере, добавка содержит любой материал, присутствующий в филаменте, таким образом, что его отсутствие в филаменте не приведет к потере филаментом структуры филамента, иными словами, его отсутствие не приводит к тому, что филамент теряет свою твердую форму. В другом примере, добавка, например, активный агент, содержит неполимерный материал.
В другом примере, добавка содержит пластификатор для филамента. Не ограничивающие примеры приемлемых пластификаторов для настоящего изобретения включают полиолы, сополиолы, поликарбоновые кислоты, сложные полиэфиры и диметикон сополиолы. Примеры полезных полиолов включают, но не ограничиваясь 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 филаментобразующих материалов, присутствующих в филаментах 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 филаментобразующей композиции и/или филаменте в соответствии с настоящим изобретением для того, чтобы регулировать растворимость филамента 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 ограничиваясь приведенным, полиакриламид, полиуретаны и полиакрилаты, которые могут быть использованы в филаментах 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 филаменты в соответствии с настоящим изобретением для обеспечения визуального сигнала, когда филаменты подвергаются воздействию условий целевого использования и/или когда активный агент высвобождается из филаментов и/или когда морфология филамента 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 филамент, иными словами, после того, как филамент сформирован. В одном примере, один или более агентов высвобождения/смазочных материалов наносят на филамент до сбора филаментов на сборочном устройстве для формирования волокнистой структуры. В другом примере, один или более агентов высвобождения/смазочных материалов наносят на волокнистую структуру, сформированную из филаментов в соответствии с настоящим изобретением, до контактирования с одной или более волокнистыми структурами, такими, как стопка волокнистых структур. В еще одном примере, один или более агентов высвобождения/смазочных материалов наносят на филамент в соответствии с настоящим изобретением и/или волокнистую структуру, содержащую филамент, до контактирования филамента и/или волокнистой структуры с поверхностью, например, поверхностью оборудования, используемого при обработке системы таким образом, чтобы облегчить удаление филамента и/или волокнистой структуры и/или избежать прилипания друг к другу слоев филаментов и/или волокнистых структур в соответствии с настоящим изобретением, даже непреднамеренного. В одном примере агенты высвобождения/смазочные материалы содержат твердые 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, диоксид кремния, оксиды металлов, карбонат кальция, тальк, слюду и их смеси.
«Условия целевого использования», как используют в данной заявке, означают температуру, физические, химические и/или механические условия, которым филамент в соответствии с настоящим изобретением подвергается, когда филамент используют для одного или более целевых назначений. Например, если филамент и/или волокнистая структура, содержащая филамент, 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 промывную воду, во время операции стирки белья. В другом примере, если филамент и/или волокнистая структура, содержащая филамент, 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 филамент и/или волокнистая структура, содержащая филамент, 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 используют в данной заявке, означает добавку, которая дает желаемый эффект в условиях, внешних по отношению к филаменту и/или волокнистой структуре, содержащей данный филамент, например, когда филамент подвергается воздействию условий целевого использования филамента и/или волокнистой структуры, содержащей филамент. 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, придает благоухание воздуху). В одном примере, активный агент образуется in situ, например, при формировании филамента, содержащего активный агент, например, филамент 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 используют 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 из тканевых изделий, таких как одежда, полотенца, постельное белье и/или твердых поверхностей, таких как столешницы и/или посуда, в том числе кастрюли и сковородки.
«Активный агент для личной гигиены», как используют в данной заявке, означает активные агент, который может быть применен к ороговевшим тканям млекопитающих без излишних нежелательных эффектов.
«Ороговевшие ткани», как используют в данной заявке, означает кератинсодержащие слои, расположенные в качестве внешнего защитного покрытия млекопитающих и включает, но не ограничиваясь приведенным, кожу, волосы, волосистую часть головы и ногти.
«Полезный эффект красоты», как используют в данной заявке при ссылке на ороговевшие ткани млекопитающих включает, но не ограничиваясь приведенным, чистку, ингибирование выработки кожного сала, уменьшение жирного и/или блестящего внешнего вида кожи и/или волос, уменьшение сухости, зуда и/или шелушения, уменьшение размера пор кожи, пилинг, шелушение, улучшение внешнего вида ороговевших тканей, кондиционирование, разглаживание, дезодорирование кожи и/или обеспечение антиперспирантных полезных эффектов и т.д.
«Активный агент для полезного эффекта красоты», как используют в данной заявке, относится к активному агенту, который может обеспечить один или более полезных эффектов красоты.
«Активный агент по уходу за кожей», как используют 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 используют 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.
«Активный агент по уходу за тканью», как используют 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 используют в данной заявке, означает активный агент, который при нанесении на посуду, стеклянную посуду, кастрюли, сковородки, кухонную утварь и/или бумагу для выпечки обеспечивает полезные эффекты и/или улучшение посуды, стеклянной посуды, кастрюль, сковородок и/или бумаги для выпечки. Неограничивающие примеры полезных эффектов и/или улучшений посуды, стеклянной посуды, 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, блескообразование и полировку.
«Активный агент для твердых поверхностей», как используют в данной заявке, означает активный агент, который при нанесении на полы, столешницы, раковины, окна, зеркала, душевые кабины, ванны и/или туалеты обеспечивает полезные эффекты 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, удаление жира, удаление пятен воды и/или профилактику появления пятен воды, блескообразование и полировку.
«Сельскохозяйственный активный агент», как используют в данной заявке, означает активный агент, который при нанесении на сельскохозяйственные культуры и/или растения обеспечивает полезный эффект и/или улучшение сельскохозяйственных культур и/или растений. Например, инсектициды, гербициды, удобрения, агенты устойчивости к засухе, представляют собой неограничивающие примеры приемлемых сельскохозяйственных активных агентов, которые могут присутствовать в филаментах в соответствии с настоящим изобретением.
«Активный агент для приема внутрь», как используют в данной заявке, означает активный агент, который подходит для приема внутрь и/или потребления животными, например млекопитающими, такими, как человек, через рот, нос, глаза, уши, поры кожи, прямую кишку, влагалище, или другие отверстия или раны (например, доставка активного агента перевязочным материалом) в животное. Неограничивающие примеры активных агентов для приема внутрь включают активные агенты для женской гигиены, активные агенты для ухода за ребенком, активные агенты для ухода за полостью рта, лекарственные активные агенты, витамины, пищевые активные агенты (например, которые доставляются в новой пищевой форме), активные агенты для ухода за домашними животными и их смеси.
«Активный агент для обработки жидкостей», как используют в данной заявке, означает активный агент, который при применении к жидкости, такой как вода и/или спирт, обеспечивает полезный эффект и/или улучшение жидкости. Например, хлор и/или другие химические вещества для бассейнов являются неограничивающими примерами приемлемых активных агентов для обработки жидкостей. В другом примере, активные агенты для очищения воды и/или активные агенты для дезинфекции воды, такие, которые используются в коммерческой фильтрации воды и/или технологии обработки воды, такие как PUR, представляют собой неограничивающие примеры приемлемых активных агентов для обработки жидкостей, которые могут присутствовать в филаментах в соответствии с настоящим изобретением. Дополнительно, диспергаторы масла и/или улавливающие агенты масла представляют собой неограничивающие примеры других приемлемых активных агентов для обработки жидкостей.
«Промышленный активный агент», как используют в данной заявке, означает активный агент, который обеспечивает полезный эффект в готовом изделии. Например, клей и/или адгезив, который обеспечивает связывание между двумя объектами, инсектициды, которые включены в изоляцию, такую, как изоляцию жилья, активные агенты, улавливающие кислород, которые включены в упаковку для продуктов питания и/или скоропортящихся товаров, репелленты против насекомых, которые включены в изделия, которые используются людьми для того, чтобы отогнать насекомых, и уловители влаги, которые включены в осушители, являются неограничивающими примерами промышленных активных агентов, которые могут присутствовать в филаментах в соответствии с настоящим изобретением.
«Массовое отношение» в данной заявке означает массу филаментобразующего материала (г или %) в пересчете на сухую массу в филаменте к массе добавки, такой как активный агент(ы) (г или %) в пересчете на сухую массу в филаменте.
«Гидроксильный полимер», как используют в данной заявке, включает любой гидроксилсодержащий полимер, который может быть включен в филамент в соответствии с настоящим изобретением, например, в качестве филаментобразующего 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 используют в данной заявке, означает, в отношении материала, такого, как филамент в целом и/или полимера в филаменте, такого, как филаментобразующий материал, что филамент 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 филаментов и/или полимеров превращаются в углекислый газ через 30 дней, как измеряют в соответствии с OECD (1992) Guideline for the Testing of Chemicals 301B; Ready Biodegradability - CO Evolution (Modified Sturm Test) Test, которые включены в данную заявку путем ссылки.
2
«Небиоразлагаемый», как используют в данной заявке, означает, в отношении материала, такого как филамент в целом и/или полимера в филаменте, такого, как филаментобразующий материал, что филамент 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 филамента и/или полимера превращается в углекислый газ через 30 дней, как измеряют в соответствии с OECD (1992) Guideline for the Testing of Chemicals 301B; Ready Biodegradability - CO Evolution (Modified Sturm Test) Test, которые включены в данную заявку путем ссылки.
«Нетермопластичный», как используют в данной заявке, означает, в отношении материала, такого как филамент в целом и/или полимера в филаменте, такого, как филаментобразующий материал, что филамент 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 филамент», как используют в данной заявке, означает филамент, который характеризуется свойствами биоразлагаемости и нетермопластичности, как определено выше.
«Нетермопластичный, небиоразлагаемый филамент», как используют в данной заявке, означает филамент, который характеризуется свойствами небиоразлагаемости и нетермопластичности, как определено выше.
«Термопластичный», как используют в данной заявке, означает, в отношении материала, такого как филамент в целом и/или полимера в филаменте, такого, как филаментобразующий материал, что филамент и/или полимер характеризуется температурой плавления и/или температурой размягчения при определенной температуре, которая позволяет ему течь под давлением, в отсутствие пластификатора.
«Термопластичный, биоразлагаемый филамент», как используют в данной заявке, означает филамент, который характеризуется свойствами биоразлагаемости и термопластичности, как определено выше.
«Термопластичный, небиоразлагаемый филамент», как используют в данной заявке, означает филамент, который характеризуется свойствами небиоразлагаемости и термопластичности, как определено выше.
«Несодержащий целлюлозу», как используют 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 филаменте. 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 филаменте.
«Материл, растворимый в полярном растворителе», как используют 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 используют 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.
«Материал, растворимый в воде», как используют 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 используют 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 используют в данной заявке, означают 73°F±4°F (приблизительно 23°C±2,2°C) и относительную влажность 50%±10%.
«Длина», как используют в данной заявке, по отношению к филаменту, означает длину вдоль наиболее длинной оси филамента от одного конца до другого конца. Если филамент имеет излом, извив или кривые в нем, то длина представляет собой длину вдоль всего пути филамента.
«Диаметр», как используют в данной заявке, по отношению к филаменту, измеряют в соответствии с Методом определения диаметра, описанным в данной заявке. В одном примере, филамент 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 используют в данной заявке, в одном примере означает что-то, например, действие или событие, которое служит стимулом и инициирует или ускоряет изменения в филаменте, такие как потеря или изменение физической структуры филамента и/или высвобождение добавки, такой как активный агент. В другом примере, условие запуска может присутствовать в окружающей среде, такой как вода, когда филамент и/или волокнистую структуру в соответствии с настоящим изобретением добавляют в воду. Иными словами, ничего не изменяется в воде, за исключением того, что филамент и/или волокнистую структуру в соответствии с настоящим изобретением добавляют в воду.
«Изменения морфологии», как используют в данной заявке по отношению к изменению морфологии филамента, означает, что филамент испытывает изменения в своей физической структуре. Неограничивающие примеры изменений морфологии филамента в соответствии с настоящим изобретением включают растворение, плавление, набухание, сокращение, разрыв на части, взрывание, удлинение, укорочение, а также их комбинации. Филаменты в соответствии с настоящим изобретением могут полностью или по существу терять физическую структуру филамента или они могут иметь измененную морфологию, или они могут сохранить или по существу сохраняют физическую структуру филамента, если они подвергаются воздействию условий целевого использования.
«По массе в пересчете на сухой филамент» означает, что массу филамента измеряют немедленно после того, как филамент был кондиционирован в комнате с кондиционированием воздуха при температуре 73°F±4°F (приблизительно 23°C±2,2°C) и относительной влажности 50%±10% течение 2 часов. В одном примере, «по массе в пересчете на сухой филамент» означает, что филамент 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 филамента влаги, такой как вода, например, свободная вода, измеренная в соответствии с Методом определения содержания воды, описанным в данной заявке.
«Общее количество», как используют в данной заявке, например, по отношению к общему количеству одного или более активных агентов, присутствующих в филаменте, означает сумму масс или массовый процент всех рассматриваемых материалов, например активных агентов. Иными словами, филамент может содержать 25% по массе в пересчете на сухой филамент анионного поверхностно-активного вещества, 15% по массе в пересчете на сухой филамент неионного поверхностно-активного вещества, 10% по массе хелатирующего агента, и 5% отдушки, так что общее количество активных агентов, присутствующих в филаменте, составляет более, чем 50%, а именно 55% по массе в пересчете на сухой филамент.
«Полотно», как используют в данной заявке, означает набор сформированных волокон и/или филаментов, таких как имеющие волокнистую структуру, и/или лист, 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 лист, который формируется с помощью процесса прядения, а не процесса литья.
«Волокнистая структура» для целей настоящего изобретения, как используют в данной заявке и как это определено в общем в European Disposables and Nonwovens Association (EDANA), означает лист из волокон и/или филаментов, таких как непрерывные филаменты, любого характера или происхождения, которые были сформированы в полотно любыми средствами, и могут быть соединены друг с другом с помощью любых средств, за исключением ткачества или вязания. Войлок, полученный путем мокрого помола, не представляет собой волокнистые структуры. В одном примере, волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением означает упорядоченное расположение филаментов в структуре для выполнения функции. В одном примере, волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением представляет собой расположение, содержащее множество из двух или более и/или трех или более филаментов, которые являются взаимозапутанными или иным образом связанными друг с другом для формирования волокнистой структуры. В одном примере, волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением может содержать, в дополнение к филаментам в соответствии с настоящим изобретением, одну или более твердых добавок, таких как частицы и/или волокна.
«Частицы», как используют в данной заявке, означает гранулированные вещества и/или порошки.
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.
Филамент
Филамент в соответствии с настоящим изобретением содержит один или более филаментобразующих материалов и один или более активных агентов, например, смесь из одного или более филаментобразующих материалов и одного или более активных агентов, причем один или более активных агентов способны высвобождаться из филамента, например, когда филамент подвергается воздействию условий целевого использования, при этом общее количество одного или более филаментобразующих материалов, присутствующих в филаменте, составляет 90% или менее, и/или 80% или менее, и/или 60% или менее, и/или 50% или менее, и/или 40% или менее, и/или 20% или менее по массе в пересчете на сухой филамент, и общее количество одного или более активных агентов, присутствующих в филаменте, составляет более, чем 10%, и/или более, чем 20%, и/или более, чем 40%, и/или более, чем 50%, и/или более, чем 60%, и/или более, чем 80% по массе в пересчете на сухой филамент.
Филамент, который формируют из одного или более филаментобразующих материалов, с или без одной или более добавок (добавок не активных агентов), а затем покрывают или приводят в контакт с одним или более активных агентов, не входит в объем настоящего изобретения. Тем не менее, филамент, который формируется из одного или более филаментобразующих материалов и одного или более активных агентов, например, смесь (например, филаментобразующей композиции в соответствии с настоящим изобретением) из одного или более филаментобразующих материалов и одного или более активных агентов, с или без одной или более добавок не активного агента, при этом филамент затем покрывают одним или более активными агентами, входит в объем настоящего изобретения.
В одном примере, филамент в соответствии с настоящим изобретением содержит один или более филаментобразующих материалов и один или более активных агентов, при этом общее количество филаментобразующих материалов, присутствующих в филаменте, составляет от приблизительно 5% до менее, чем 80% по массе в пересчете на сухой филамент и общее количество активных агентов, присутствующих в филаменте, составляет от более, чем 20% до приблизительно 95% по массе в пересчете на сухой филамент.
В одном примере, филамент 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 80%, и/или менее, чем 70%, 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 филамент, филаментобразующих материалов и более, чем 20%, и/или более, чем 30%, и/или 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 филамент активных агентов. В одном примере, филамент в соответствии с настоящим изобретением содержит более, чем 80% по массе в пересчете на сухой филамент активных агентов.
В другом примере, один или более филаментобразующих материалов и один или более активных агентов присутствуют в филаменте в массовом отношении общего количества филаментобразующих материалов к активны агентам 1,85 или менее, и/или 1,5 или менее, и/или 1,25 или менее, и/или 1 или менее, и/или 0,9 или менее, и/или 0,8 или менее, 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 до менее, чем 1 и/или до менее, чем 0,7.
В другом примере, один или более филаментобразующих материалов и один или более активных агентов присутствуют в филаменте в массовом отношении общего количества филаментобразующих материалов к активным агентам 1 или менее, и/или 0,9 или менее, и/или 0,8 или менее, 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 до менее, чем 1 и/или до менее, чем 0,7.
В еще одном примере, филамент в соответствии с настоящим изобретением содержит от приблизительно 5% до менее, чем 50% по массе в пересчете на сухой филамент филаментобразующего материала, такого как сополимер винилацетата и винилового спирта с низкой степенью гидролиза (например, 84% или менее гидролиза), и от более, чем 50% до приблизительно 95% по массе в пересчете на сухой филамент добавки, такой как активный агент, например, поверхностно-активное вещество, такое как анионное поверхностно-активное вещество. Филамент может дополнительно содержать пластификатор, такой как глицерин и/или агенты, регулирующие pH, такие как лимонная кислота.
В еще одном примере, филамент в соответствии с настоящим изобретением содержит от приблизительно 5% до менее, чем 50% по массе в пересчете на сухой филамент филаментобразующего материала, такого как сополимер винилацетата и винилового спирта с низкой степенью гидролиза (например, 84% или менее гидролиза), и от более, чем 50% до приблизительно 95% по массе в пересчете на сухой филамент добавки, такой как активный агент, например, поверхностно-активное вещество, такое как анионное поверхностно-активное вещество, при этом массовое отношение филаментобразующего материала к добавке составляет менее, чем 1. Филамент может дополнительно содержать пластификатор, такой как глицерин и/или агенты, регулирующие pH, такие как лимонная кислота.
В еще одном примере настоящего изобретения, филамент в соответствии с настоящим изобретением содержит от 0% до приблизительно 20%, и/или от 0% до менее, чем 20%, и/или от 0% до менее, чем 15%, и/или от более, чем 0% до менее, чем 15%, и/или от более, чем 0% до менее, чем 12%, и/или от более, чем 2% до менее, чем 10%, и/или от более, чем 4% до менее, чем 8% по массе воды, как измеряют в соответствии с Методом определения содержания воды, описанным в данной заявке. В одном примере, филамент в соответствии с настоящим изобретением содержит от приблизительно 5% до приблизительно 10%, и/или от приблизительно 7% до приблизительно 10% по массе воды, как измеряют в соответствии с Методом определения содержания воды, описанным в данной заявке.
В еще одном примере настоящего изобретения, филамент в соответствии с настоящим изобретением характеризуется содержанием воды от 0% до приблизительно 20%, и/или от 0% до менее, чем 20%, и/или от 0% до менее, чем 15%, и/или от более, чем 0% до менее, чем 15%, и/или от более, чем 0% до менее, чем 12%, и/или от более, чем 2% до менее, чем 10%, и/или от более, чем 4% до менее, чем 8% по массе воды, как измерено в соответствии с Методом определения содержания воды, описанным в данной заявке. В одном примере, филамент в соответствии с настоящим изобретением содержит от приблизительно 5% до приблизительно 10% и/или от приблизительно 7% до приблизительно 10% по массе воды, как измерено в соответствии Методом определения содержания воды, описанным в данной заявке.
В еще одном примере настоящего изобретения, филамент содержит один или более филаментобразующих материалов и один или более активных агентов, выбранных из группы, состоящей из поверхностно-активных веществ, отдушек, ферментов, отбеливающих агентов, добавок для повышения моющего действия, хелатирующих агентов, подавителей пенообразования, усилителей пенообразования, добавок, воспринимаемых органами чувств, диспергаторов и их смесей, которые способны высвобождаться и/или высвобождаются, когда филамент подвергается воздействию условий целевого использования. В одном примере, филамент содержит общее количество филаментобразующих 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 филамент и общее количество активных агентов, выбранных из группы, состоящей из поверхностно-активных веществ, отдушек, ферментов, отбеливающих агентов, добавок для повышения моющего действия, хелатирующих агентов, подавителей пенообразования, усилителей пенообразования, добавок, воспринимаемых органами чувств, диспергаторов 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 филамент. 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 настоящего изобретения, филаменты 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, филамент может быть использован для ингибирования попадания в воздух ферментов в филаменте.
В одном примере, филаменты в соответствии с настоящим изобретением могут быть филаментами, полученными аэродинамическим прядением из расплава. В другом примере, филаменты в соответствии с настоящим изобретением могут быть филаментами, полученными скреплением прядением. В другом примере, филаменты могут быть полыми филаментами до и/или после высвобождения одного или более их активных агентов.
Филаменты в соответствии с настоящим изобретением могут быть гидрофильными или гидрофобными. Филаменты могут быть с обработанной поверхностью и/или внутренне обработанными, чтобы изменить внутренние гидрофильные или гидрофобные свойства филамента.
В одном примере, филамент 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 Методом определения диаметра, описанным в данной заявке. В другом примере, филамент в соответствии с настоящим изобретением характеризуется диаметром более, чем 1 мкм, как измерено в соответствии с Методом определения диаметра, описанным в данной заявке. Диаметр филамента в соответствии с настоящим изобретением может быть использован для контроля скорости высвобождения одного или более активных агентов, присутствующих в филаменте и/или скорости потери и/или изменения физической структуры филамента.
Филамент может содержать два или более различных активных агента. В одном примере, филамент содержит два или более различных активных агента, при этом два или более различных активных агента совместимы друг с другом. В другом примере, филамент содержит два или более различных активных агента, при этом два или более различных активных агента несовместимы друг с другом.
В одном примере, филамент может содержать активный агент в филаменте и активный агент на внешней поверхности филамента, такой как композиция покрытия на филаменте и/или волокнистой структуре, содержащей такие филаменты. Активный агент на внешней поверхности филамента может быть одинаковым или отличаться от активного агента, который присутствует в филаменте. Если они разные, активные агенты могут быть совместимыми или несовместимыми друг с другом.
В одном примере, филамент в соответствии с настоящим изобретением является свободным от консерванта, что означает для целей настоящего изобретения, что он содержит менее, чем 2%, и/или менее, чем 1%, и/или менее, чем 0,5%, и/или менее, чем 0,25%, и/или 0% по массе в пересчете на сухой филамент консерванта.
В одном примере, один или более активных агентов могут быть равномерно распределены или по существу равномерно распределены по всему филаменту. В другом примере, один или более активных агентов могут быть распределены в виде отдельных участков в филаменте. В еще одном примере, по меньшей мере, один активный агент распределен равномерно или по существу равномерно по всему филаменту и, по меньшей мере, один активный агент распределен в виде одного или более отдельных участков в филаменте. В еще одном примере, по меньшей мере, один активный агент распределен в виде одного или более отдельных участков в филаменте и, по меньшей мере, другой активный агент, который распределен в виде одного или более отдельных участков, отличается от первых отдельных участков в филаменте.
Филаменты могут быть использованы как отдельные изделия. В одном примере, филаменты могут быть нанесены и/или осаждены на несущую подложку, например, салфетку, бумажное полотенце, банное полотенце, полотенце для лица, гигиеническую салфетку, тампон, подгузник, изделие для взрослых с недержанием, мочалку, салфетки, добавляемые при сушке, салфетку для стирки, хозяйственное мыло, салфетку для сухой очистки, сетку, фильтровальную бумагу, ткани, одежду, нижнее белье и тому подобное.
Филаментобразующий материал
По меньшей мере, один из филаментобразующих материалов, присутствующих в филаментах в соответствии с настоящим изобретением, содержит сополимер винилацетата и винилового спирта с низкой степенью гидролиза и/или сополимер винилацетата и винилового спирта, при этом сополимер винилацетата и винилового спирта содержит 84 мол. % или менее, и/или 82 мол. % или менее, и/или 80 мол. % или менее, и/или 60 мол. % или более, и/или 70% или более спиртовых звеньев. Дополнительные филаментобразующие материалы могут присутствовать в филаментах в соответствии с настоящим изобретением, такие как полимеры или мономеры, способные образовывать полимер, который характеризуется свойствами, приемлемыми для получения филамента, например, с помощью процесса прядения. Неограничивающие примеры других приемлемых филаментобразующих материалов раскрыты в публикации заявки на патент США №2012/0052036, описание которой включено в данную заявку путем ссылки.
В одном примере, в дополнение к сополимеру(ам) винилацетата и винилового спирта в соответствии с настоящим изобретением, филаментобразующие материалы могут дополнительно содержать материал, растворимый в полярном растворителе, такой как растворимый в спирте материал и/или материал, растворимый в воде.
В другом примере, в дополнение к сополимеру(ам) винилацетата и винилового спирта в соответствии с настоящим изобретением, филаментобразующие материалы могут дополнительно содержать материал, растворимый в неполярном растворителе.
В еще одном примере, в дополнение к сополимеру(ам) винилацетата и винилового спирта в соответствии с настоящим изобретением, филаментобразующие материалы могут дополнительно 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 филамент) материалов, растворимых в неполярном растворителе.
В еще одном примере, филаментобразующие материалы могут быть синтетическими или природного происхождения, и они могут быть химически, ферментативно и/или физически модифицированы.
В еще одном примере настоящего изобретения, в дополнение к сополимеру(ам) винилацетата и винилового спирта в соответствии с настоящим изобретением, филаментобразующий материал может дополнительно содержать полимер, выбранный из группы, состоящей из полимеров, полученных из акриловых мономеров, таких как этиленненасыщенные карбоновые мономеры и этиленненасыщенные мономеры, других поливиниловых спиртов, полиакрилатов, полиметакрилатов, сополимеров акриловой кислоты и метилакрилата, поливинилпирролидонов, полиалкиленоксидов, крахмала и производных крахмала, пуллулана, желатина, гидроксипропилметилцеллюлоз, метилцеллюлоз и карбоксиметилцеллюлоз.
В еще одном примере, в дополнение к сополимеру(ам) винилацетата и винилового спирта в соответствии с настоящим изобретением, филаментобразующий материал может содержать полимер, выбранный из группы, состоящей из: других поливиниловых спиртов, производных других поливиниловых спиртов, крахмала, производных крахмала, производных целлюлозы, гемицеллюлозы, производных гемицеллюлозы, белков, альгината натрия, гидроксипропилметилцеллюлозы, хитозана, производных хитозана, полиэтиленгликоля, тетраметилен гликолевого эфира, поливинилпирролидона, гидроксиметилцеллюлозы, гидроксиэтилцеллюлозы и их смесей.
В другом примере, в дополнение к сополимеру(ам) винилацетата и винилового спирта в соответствии с настоящим изобретением, филаментобразующий материал может дополнительно содержать 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, других поливиниловых спиртов, крахмала, производных крахмала, гемицеллюлозы, производных гемицеллюлозы, белков, хитозана, производных хитозана, полиэтиленгликоля, тетраметилен гликолевого эфира, гидроксиметилцеллюлозы и их смесей.
Активные агенты
Активные агенты относятся к классу добавок, которые разработаны и предназначены для предоставления полезных эффектов, других, чем имеет сам филамент, например, предоставления полезного эффекта для окружающей среды вне филамента. Активные агенты могут быть любой приемлемой добавкой, которая дает желаемый эффект при условиях целевого использования филамента. 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, агенты, высвобождающие загрязнения, диспергаторы, подавители пенообразования, усилители пенообразования, противопенные агенты, и освежители тканей; средств для ухода за твердыми поверхностями и/или агентов кондиционирования, таких как жидкие и/или порошкообразные агенты для мытья посуды (для ручного мытья посуды и/или применений в автоматических посудомоечных машинах) и полирующие средства; других агентов очистки и/или кондиционирования, таких как антимикробные агенты, отдушка, отбеливающие агенты (такие как кислородные отбеливающие агенты, перекись водорода, перкарбонатные отбеливающие агенты, перборатные отбеливающие агенты, хлорные отбеливающие агенты), отбеливающие средства активации, 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 смягчения воды, агенты для придания воде жесткости, агенты, регулирующие pH, 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. В одном примере, по меньшей мере, один из активных агентов выбирают из группы, состоящей из: полезных агентов для кожи, лекарственных средств, лосьонов, агентов по уходу за тканью, агентов для мытья посуды, средств по уходу за коврами, средств для ухода за поверхностями, агентов по уходу за волосами, средств по уходу за воздухом, 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 филамента и/или волокнистой структуры, полученной из него.
Например, если филамент в соответствии с настоящим изобретением и/или волокнистая структура, полученная из него, 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 филамента и/или волокнистой структуры, включающей филамент.
В одном примере, если филамент в соответствии с настоящим изобретением и/или волокнистая структура, полученная из него, 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 филамента и/или волокнистой структуры, включающей филамент. В другом примере, если филамент в соответствии с настоящим изобретением и/или волокнистая структура, полученная из него, разработаны для использования для стирки одежды в операции стирки и/или мытья посуды в операции мытья посуды, то филамент может содержать композицию моющего средства для стирки или композицию моющего средства для мытья посуды.
В одном примере, активный агент содержит неароматизированный активный агент. В другом примере, активный агент содержит активный агент, не являющийся поверхностно-активным веществом. В еще одном примере, активный агент содержит активный агент, не предназначенный для приема внутрь, иными словами, активный агент, отличный от активного агента для приема внутрь.
Поверхностно-активные вещества
Неограничивающие примеры приемлемых поверхностно-активных веществ включают анионные поверхностно-активные вещества, катионные поверхностно-активные вещества, неионные поверхностно-активные вещества, цвиттерионные поверхностно-активные вещества, амфотерные поверхностно-активные вещества и их смеси. Вторичные поверхностно-активные вещества также могут быть включены в филаменты. Для филаментов, разработанных для использования в качестве моющих средств для стирки и/или моющих средств для мытья посуды, общее количество поверхностно-активных веществ должно быть достаточным для обеспечения очистки, в том числе удаления пятен и/или запаха, и обычно находится в диапазоне от приблизительно 0,5% до приблизительно 95%. Дополнительно, системы поверхностно-активных веществ, содержащие два или более поверхностно-активных веществ, которые предназначены для использования в филаментах для моющих средств для стирки и/или моющих средств для мытья посуды, могут включать все системы анионных поверхностно-активных веществ, системы поверхностно-активных веществ смешанного типа, содержащие смеси анионных - неионных поверхностно-активных веществ, или смеси неионных - катионных поверхностно-активных веществ.
Поверхностно-активные вещества в данной заявке могут быть неразветвленными или разветвленными. В одном примере, приемлемые неразветвленные поверхностно-активные вещества включают полученные из агрохимических масел, таких как кокосовое масло, пальмовое масло, соевое масло или другие растительные масла.
Неограничивающие примеры других приемлемых активных агентов описаны в публикации заявки на патент США №2012/0052036, описание которой включено в данную заявку путем ссылки.
Другие неограничивающие примеры поверхностно-активных веществ, приемлемых для включения в филаменты и/или волокнистые структуры в соответствии с настоящим изобретением, описаны ниже.
Филаменты и/или волокнистые структуры в соответствии с настоящим изобретением могут содержать одно или более поверхностно-активных веществ, приемлемых для нанесения на волосы или кожу. Поверхностно-активные вещества, приемлемые для использования в филаментах и/или волокнистых структурах в соответствии с настоящим изобретением, включают анионные поверхностно-активные вещества, неионные поверхностно-активные вещества, катионные поверхностно-активные вещества, цвиттерионные поверхностно-активные вещества, амфотерные поверхностно-активные вещества, полимерные поверхностно-активные вещества или их комбинации. Несмотря на то, что в данной заявке описаны репрезентативные поверхностно-активные вещества, специалисту в данной области техники будет понятно, что другие поверхностно-активные вещества могут быть легко заменены, и аналогичные полезные эффекты могут быть получены в результате использования сополимеров винилацетата и винилового спирта, описанных в данной заявке. Каждый патент, описанный в данной заявке, включен в данную заявку путем ссылки в той степени, что каждый из них представляет собой руководство в отношении поверхностно-активных веществ, приемлемых для включения в филаменты и/или волокнистые структуры в соответствии с настоящим изобретением.
В одном примере, филаменты и/или волокнистые структуры в соответствии с настоящим изобретением могут представлять собой пенообразующий продукт для личной гигиены (высушенный) и могут содержать от приблизительно 23 мас. % до приблизительно 75 мас. % поверхностно-активного вещества, в другом примере от приблизительно 30 мас. % до приблизительно 70 мас. % поверхностно-активного вещества, в еще одном примере от приблизительно 40 мас. % до приблизительно 65 мас. % поверхностно-активного вещества.
Приемлемые анионные поверхностно-активные вещества включают алкил и алкилэфирсульфаты. Другие приемлемые анионные поверхностно-активные вещества представляют собой водорастворимые соли продуктов реакции органических веществ и серной кислоты. Еще одни приемлемые анионные поверхностно-активные вещества являются продуктами реакции жирных кислот, эстерифицированных изетионовой кислотой и нейтрализованных гидроксидом натрия. Другие подобные анионные поверхностно-активные вещества описаны в патентах США №№2,486,921; 2,486,922; и 2,396,278, полное содержание которых включено в данную заявку путем ссылки.
Иллюстративные анионные поверхностно-активные вещества включают лаурилсульфат аммония, лауретсульфат аммония, триэтиламин лаурилсульфат, триэтиламин лауретсульфат, триэтаноламин лаурилсульфат, триэтаноламин лауретсульфат, моноэтаноламин лаурилсульфат, моноэтаноламин лауретсульфат, диэтаноламин лаурилсульфат, диэтаноламин лауретсульфат, лауриловый моноглицерид натрий сульфат, лаурилсульфат натрия, лауретсульфат натрия, лаурилсульфат калия, лауретсульфат калия, лаурилсаркозинат натрия, лауроилсаркозинат натрия, лаурилсаркозин, кокоилсаркозин, кокоилсульфат аммония, лауроилсульфат аммония, кокоилсульфат натрия, лауроилсульфат натрия, кокоилсульфат калия, лаурилсульфат калия, триэтаноламин лаурилсульфат, триэтаноламин лаурилсульфат, моноэтаноламин кокоилсульфат, моноэтаноламин лаурилсульфат, тридецилбензолсульфонат натрия, додецилбензолсульфонат натрия, кокоилизетионат натрия и их комбинации. В одном варианте осуществления, анионное поверхностно-активное вещество представляет собой лаурилсульфат натрия или лауретсульфат натрия.
3
2
z
2
2
y
3
3
1
2
1
2
1
2
В одном примере, анионное поверхностно-активное вещество содержит, по меньшей мере, один разветвленный сульфат, имеющий формулу CH-(CH)-CH(R)-CH-O-(CHCH(R)O)-SOM; где z означает от приблизительно 3 до приблизительно 14; R представляет собой H или углеводородный радикал, содержащий от 1 до 4 атомов углерода, R представляет собой H или CH; R и R оба не являются Н; у означает от 0 до приблизительно 7; среднее значение у составляет приблизительно 1, когда у не = 0; и М представляет собой одновалентный или двухвалентный, положительно заряженный катион. Примеры одновалентных положительно заряженных катионов включают катион аммония, натрия, калия, триэтаноламина, и примеры двухвалентных положительно заряженных катионов включают магний. Для указанных выше разветвленных сульфатов, «среднее значение» означает, что в то время как композиция может содержать молекулы, имеющие значение у, отличное от 1, среднее значение у всех молекул в композиции составляет приблизительно 1.
Приемлемые амфотерные или цвиттерионные поверхностно-активные вещества включают те, которые известны для использования в шампуне или других очищающих продуктах. Неограничивающие примеры приемлемых цвиттерионных или амфотерных поверхностно-активных веществ описаны в патентах США №№5,104,646 и 5,106,609, полное содержание которых включено в данную заявку путем ссылки.
Приемлемые амфотерные поверхностно-активные вещества включают те поверхностно-активные вещества, которые широко описаны как производные алифатических вторичных и третичных аминов, в которых алифатический радикал может быть неразветвленной или разветвленной цепью и при этом один из алифатических заместителей содержит от приблизительно 8 до приблизительно 18 атомов углерода, и другой содержит анионную группу, такую как карбокси, сульфонат, сульфат, фосфат или фосфонат. Иллюстративные амфотерные моющие поверхностно-активные вещества включают кокоамфоацетат, кокоамфодиацетат, лауроамфоацетат, лауроамфодиацетат и их смеси.
Приемлемые цвиттерионные поверхностно-активные вещества включают те поверхностно-активные вещества, которые широко описаны как производные алифатических четвертичных аммониевых, фосфониевых и сульфониевых соединений, в которых алифатические радикалы могут быть неразветвленной или разветвленной цепью и при этом один из алифатических заместителей содержит от приблизительно 8 до приблизительно 18 атомов углерода, и другой содержит анионную группу, такую, как карбокси, сульфонат, сульфат, фосфат или фосфонат. В другом варианте осуществления, выбраны цвиттерионные поверхностно-активные вещества, такие как бетаины.
Неограничивающие примеры других анионных, цвиттерионных, амфотерных или необязательных дополнительных поверхностно-активных веществ, приемлемых для использования в композициях, описаны в McCutcheon's, Emulsifiers and Detergents, 1989 Annual, published by M.C. Publishing Co., и патентах США №№3,929,678, 2,658,072; 2,438,091; 2,528,378, полное содержание которых включено в данную заявку путем ссылки.
В другом примере, филаменты и/или волокнистые структуры в соответствии с настоящим изобретением могут быть, по существу, непенообразующим продуктом для личной гигиены и содержат: а) от приблизительно 0 мас. % до приблизительно 10 мас. % ионного (анионного, цвиттерионного, катионного и их смесей) поверхностно-активного вещества, в другом примере от приблизительно 0 мас. % до приблизительно 5 мас. % ионного поверхностно-активного вещества, и в еще одном примере от приблизительно 0 мас. % до приблизительно 2,5 мас. % анионного поверхностно-активного вещества, и b) от приблизительно 1 мас. % до приблизительно 50 мас. % неионного или полимерного поверхностно-активного вещества, в другом примере от приблизительно 5 мас. % до приблизительно 45 мас. % неионного или полимерного поверхностно-активного вещества, и в еще одном примере от приблизительно 10 мас. % до приблизительно 40 мас. % неионного или полимерного поверхностно-активного вещества, а также их комбинации.
Приемлемые неионные поверхностно-активные вещества для использования в настоящем изобретении включают те, которые описаны в McCutcheon's Detergents and Emulsifiers, North American edition (2010), Allured Publishing Corp., и McCutcheon's Functional Materials, North American edition (2010). Приемлемые неионные поверхностно-активные вещества для использования в филаментах и/или волокнистых структурах в соответствии с настоящим изобретением, включают, но не ограничиваются приведенным, полиоксиэтиленированные алкилфенолы, полиоксиэтиленированные спирты, полиоксиэтиленированные полиоксипропиленгликоли, глицериловые сложные эфиры алкановых кислот, полиглицериловые сложные эфиры алкановых кислот, пропиленгликолевые сложные эфиры алкановых кислот, сложные эфиры сорбита и алкановых кислот, полиоксиэтиленированные сложные эфиры сорбита и алкановых кислот, полиоксиэтиленгликолевые сложные эфиры алкановых кислот, полиоксиэтиленированные алкановые кислоты, алканоламиды, N-алкилпирролидоны, алкилгликозиды, алкилполиглюкозиды, алкиламиноксиды и полиоксиэтиленированные силиконы.
В другом примере, неионное поверхностно-активное вещество может быть выбрано из сложных эфиров сорбита и алкоксилированных производных сложных эфиров сорбита, включая сорбит монолаурат (SPAN 20), сорбит монопальмитат (SPAN 40), сорбит моностеарат (SPAN 60), сорбит тристеарат (SPAN 65), сорбит моноолеат (SPAN 80), сорбит триолеат (SPAN 85), сорбит изостеарат, полиоксиэтилен (20) сорбит монолаурат (Tween 20), полиоксиэтилен (20) сорбит монопальмитат (Tween 40), полиоксиэтилен (20) сорбит моностеарат (Tween 60), полиоксиэтилен (20) сорбит моноолеат (Tween 80), полиоксиэтилен (4) сорбит монолаурат (Tween 21), полиоксиэтилен (4) сорбит моностеарат (Tween 61), полиоксиэтилен (5) сорбит моноолеат (Tween 81), все доступны от Uniqema, а также их комбинаций.
Приемлемые полимерные поверхностно-активные вещества включают, но не ограничиваются приведенным, блок-сополимеры этиленоксида и жирных алкильных остатков, блок-сополимеры этиленоксида и пропиленоксида, гидрофобно модифицированные полиакрилаты, гидрофобно модифицированные целлюлозы, силиконовые полиэфиры, силиконовые сополиольные сложные эфиры, дичетвертичные полидиметилсилоксаны и совместно модифицированные амино/полиэфирные силиконы.
Высвобождение активного агента
Один или более активных агентов могут быть высвобождены из филамента, если филамент подвергается условиям запуска. В одном примере, один или более активных агентов могут быть высвобождены из филамента или части филамента, если филамент или часть филамента теряет свою идентичность, другими словами, теряет свою физическую структуру. Например, филамент теряет свою физическую структуру, если филаментобразующий материал растворяется, плавится или претерпевает некоторые другие преобразующие стадии таким образом, что структура филамента теряется. В одном примере, один или более активных агентов высвобождаются из филамента, если изменяется морфология филамента.
В другом примере один или более активных агентов могут быть высвобождены из филамента или части филамента, если филамент или часть филамента изменяет свою идентичность, иными словами, изменяет свою физическую структуру, а не теряет свою физическую структуру. Например, филамент меняет свою физическую структуру, когда филаментобразующий материал набухает, сжимается, удлиняется и/или сокращается, но сохраняет свои филаментобразующие свойства.
В другом примере один или более активных агентов могут быть высвобождены из филамента без изменения морфологии филамента (не теряя или изменяя его физическую структуру).
В одном примере, филамент может высвобождать активный агент после того, как филамент подвергается воздействию условий запуска, которые приводят к высвобождению активного агента, например, вызывая потерю или изменение филаментом его идентичности, как описано выше. Неограничивающие примеры условий запуска включают воздействие на филамент растворителем, полярным растворителем, таким, как спирт и/или вода, и/или неполярным растворителем, что может быть последовательными, в зависимости от того, содержит ли филаментобразующий материал, растворимый в полярном растворителе, и/или материал, нерастворимый в полярном растворителе; воздействие на филамент 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 филамент холода, такого, как до температуры менее, чем 40°F, и/или менее, чем 32°F, и/или менее, чем 0°F; воздействие на филамент силы, такой как сила растяжения, приложенная потребителем с помощью филамента; и/или воздействие на филамент химической реакции; воздействие на филамент условия, которое приводит к изменению фазы; воздействие на филамент изменения pH и/или изменения давления и/или изменения температуры; воздействие на филамент одного или более химических веществ, которые приводят к высвобождению из филамента одного или более активных агентов; воздействие на филамент ультразвука; воздействие на филамент света и/или определенных длин волн; воздействие на филамент другой ионной силы и/или воздействие на филамент, чтобы активный агент высвобождался из другого филамента.
В одном примере, один или более активных агентов могут быть высвобождены из филаментов в соответствии с настоящим изобретением, если волокнистую структуру, содержащую филаменты, подвергают стадии запуска, выбранной из группы, состоящей из: предварительной обработки пятен на изделии из ткани из волокнистой структуры; образования моющего раствора путем контактирования волокнистой структуры с водой; помещения волокнистой структуры в сушильное устройство; нагревания волокнистой структуры в сушильном устройстве, и их комбинаций.
Филаментобразующая композиция
Филаменты в соответствии с настоящим изобретением получены из филаментобразующей композиции в соответствии с настоящим изобретением. Филаментобразующая композиция может представлять собой композицию на основе полярного растворителя. В одном примере, филаментобразующая композиция представляет собой водную композицию, содержащую один или более филаментобразующих материалов, по меньшей мере один из которых является сополимером винилацетата и винилового спирта с низкой степенью гидролиза и/или сополимером винилацетата и винилового спирта, при этом сополимер винилацетата и винилового спирта содержит 84% или менее по массе спиртовых звеньев, и, необязательно, один или более активных агентов (таких как поверхностно-активное вещество) и, необязательно, полярный растворитель (например, воду).
-1
Филаментобразующая композиция в соответствии с настоящим изобретением может иметь вязкость сдвига, как измерено в соответствии с Методом определения вязкости сдвига, описанным в данной заявке, от приблизительно 1 Паскаль⋅секунда до приблизительно 25 Паскаль⋅секунда, и/или от приблизительно 2 Паскаль⋅секунда до приблизительно 20 Паскаль⋅секунда, и/или от приблизительно 3 Паскаль⋅секунда до приблизительно 10 Паскаль⋅секунда, как измерено при скорости сдвига 3000 сек и при температуре обработки (от 50°C до 100°C).
Филаментобразующая композиция может быть обработана при температуре от приблизительно 50°C до приблизительно 100°C, и/или от приблизительно 65°C до приблизительно 95°C, и/или от приблизительно 70°C до приблизительно 90°C при получении филаментов из филаментобразующей композиции.
В одном примере, филаментобразующая 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 филаментобразующих материалов, одного или более активных агентов и их смеси. Филаментобразующая композиция может содержать от приблизительно 10% до приблизительно 80% по массе полярного растворителя, например, воды.
Филаментобразующая композиция может характеризоваться капиллярным числом, по меньшей мере, 1, и/или, по меньшей мере, 3, и/или, по меньшей мере, 5, таким образом, что филаментобразующую композицию можно эффективно обрабатывать полимерами в гидроксильное полимерное волокно.
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 процессе прядения волокна, филаменты должны иметь начальную стабильность, когда они покидают головку. Капиллярное число используется для характеристики этого критерия начальной стабильности. В условиях головки, капиллярное число должно быть более, чем 1 и/или более, чем 4.
В одном примере, филаментобразующая композиция характеризуется капиллярным числом от, по меньшей мере, 1 до приблизительно 50, и/или от, по меньшей мере, 3 до приблизительно 50, и/или от, по меньшей мере, 5 до приблизительно 30.
-1
Филаментобразующая композиция в соответствии с настоящим изобретением может иметь вязкость сдвига, от приблизительно 1 Паскаль⋅секунда до приблизительно 25 Паскаль⋅секунда, и/или от приблизительно 2 Паскаль⋅секунда до приблизительно 20 Паскаль⋅секунда, и/или от приблизительно 3 Паскаль⋅секунда до приблизительно 10 Паскаль⋅секунда, как измерено при скорости сдвига 3000 сек и при температуре обработки (от 50°C до 100°C).
Филаментобразующая композиция может быть обработана при температуре от приблизительно 50°C до приблизительно 100°C, и/или от приблизительно 65°C до приблизительно 95°C, и/или от приблизительно 70°C до приблизительно 90°C при получении волокон из филаментобразующей композиции.
В одном примере, нелетучие компоненты прядильной композиции могут содержать 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%. Нелетучие компоненты могут состоять из филаментобразующих материалов, таких как каркасные полимеры, активные вещества и их комбинации. Летучий компонент прядильной композиции будет содержать оставшееся процентное содержание и находиться в диапазоне от 10% до 80%.
В одном примере, филаментобразующая 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, филаментобразующая 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, диоксид кремния, оксиды металлов, карбонат кальция, тальк и слюду.
Активные агенты в соответствии с настоящим изобретением могут быть добавлены к филаментобразующей композиции до и/или во время формирования филамента и/или могут быть добавлены к филаменту после формирования филамента. Например, активный агент отдушки может быть нанесен на филамент и/или волокнистую структуру, содержащую филамент, после формирования филамента и/или волокнистой структуры в соответствии с настоящим изобретением. В другом примере, ферментный активный агент может быть нанесен на филамент и/или волокнистую структуру, содержащую филамент, после формирования филамента и/или волокнистой структуры в соответствии с настоящим изобретением. В еще одном примере, один или более активных агентов в виде частиц, таких как один или более активных агентов для приема внутрь, таких как висмут субсалицилат, которые могут быть не приемлемыми для прохождения процесса прядения для получения филамента, могут быть нанесены на филамент и/или волокнистую структуру, содержащую филамент, после формирования филамента и/или волокнистой структуры в соответствии с настоящим изобретением.
Вспомогательные средства для придания объема
В одном примере, филамент 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 г/моль. В другом примере, средневесовая молекулярная масса вспомогательного средства для придания объема составляет от приблизительно 500000 г/моль до приблизительно 25000000 г/моль, в другом примере от приблизительно 800000 г/моль до приблизительно 22000000 г/моль, в еще одном примере от приблизительно 1000000 г/моль до приблизительно 20000000 г/моль, а в другом примере от приблизительно 2000000 г/моль до приблизительно 15000000 г/моль. Высокомолекулярные вспомогательные средства для придания объема являются предпочтительными 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 в процессе прядения, таким образом, что по существу непрерывные волокна, имеющие относительно стабильный диаметр, могут быть спрядены из расплава. Независимо от процесса, который используют для получения филаментов, вспомогательные средства для придания объема, если они используются, могут присутствовать от приблизительно 0,001% до приблизительно 10%, по массе в пересчете на сухой филамент, в одном примере, а в другом примере от приблизительно 0,005 до приблизительно 5%, по массе в пересчете на сухой филамент, в еще одном примере от приблизительно 0,01 до приблизительно 1%, по массе в пересчете на сухой филамент, а в другом примере от приблизительно 0,05% до приблизительно 0,5%, по массе в пересчете на сухой филамент.
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 карбоксилом полиакриламид, полиакриловую кислоту, полиметакриловую кислоту, поливиниловый спирт, поливинилацетат, поливинилпирролидон, полиэтилен винилацетат, полиэтиленимин, полиамиды, полиалкиленоксиды, в том числе полиэтиленоксид, полипропиленоксид, полиэтиленпропиленоксид и их смеси.
Способ получения филаментов
Филаменты в соответствии с настоящим изобретением могут быть получены любым приемлемым способом. Неограничивающий пример приемлемого способа получения филаментов описан в данной заявке ниже.
В одном примере, способ получения филамента в соответствии с настоящим изобретением включает стадии, на которых:
a. обеспечивают филаментобразующую композицию, содержащую один или более филаментобразующих материалов и один или более активных агентов, и
b. прядут филаментобразующую композицию в один или более филаментов, содержащих один или более филаментобразующих материалов и один или более активных агентов, которые способны высвобождаться из филамента при воздействии условий целевого использования, при этом общее количество одного или более филаментобразующих материалов, присутствующих в филаменте, составляет 50% или менее по массе в пересчете на сухой филамент и общее количество одного или более активных агентов, присутствующих в филаменте, составляет 50% или более по массе в пересчете на сухой филамент.
В одном примере, во время стадии прядения удаляется любой летучий растворитель, такой как вода, присутствующий в филаментобразующей композиции, например, посредством сушки, после формирования филамента. В одном примере, более, чем 30%, и/или более, чем 40%, и/или более, чем 50% по массе летучего растворителя филаментобразующей композиции, такого, как вода, удаляется во время стадии прядения, например, посредством сушки, при получении филамента.
Филаментобразующая композиция может содержать любое приемлемое общее количество филаментобразующих материалов и любое приемлемое количество активных агентов до тех пор, пока филамент, который получают из филаментобразующей композиции, содержит общее количество филаментобразующих материалов в филаменте от приблизительно 5% до 50% или менее по массе в пересчете на сухой филамент и общее количество активных агентов в филаменте от 50% до приблизительно 95% по массе в пересчете на сухой филамент.
В одном примере, филаментобразующая композиция может содержать любое приемлемое общее количество филаментобразующих материалов и любое приемлемое количество активных агентов до тех пор, пока филамент, который получают из филаментобразующей композиции, содержит общее количество филаментобразующих материалов в филаменте от приблизительно 5% до 50% или менее по массе в пересчете на сухой филамент и общее количество активных агентов в филаменте от 50% до приблизительно 95% по массе в пересчете на сухой филамент, при этом массовое соотношение филаментобразующего материала к добавке составляет 1 или менее.
В одном примере, филаментобразующая 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 филаментобразующей композиции филаментобразующих 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 филаментобразующей 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 филаментобразующей композиции летучего растворителя, например, воды. Филаментобразующая 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 филаментобразующей композиции пластификаторов, агентов, регулирующих pH, и других активных агентов.
Филаментобразующую композицию прядут в один или более филаментов с помощью любого приемлемого способа прядения, такого как аэродинамическое прядение из расплава и/или скрепление прядением. В одном примере, филаментобразующую композицию прядут во множество филаментов путем аэродинамического прядения из расплава. Например, филаментобразующая композиция может быть прокачана из экструдера в фильеры для аэродинамического прядения из расплава. При выходе одного или более филаментобразующих отверстий в фильеру, филаментобразующая композиция ослабляется воздухом для создания одного или более филаментов. Филаменты могут быть затем высушены для удаления любого остаточного растворителя, используемого для прядения, например, воды.
Филаменты в соответствии с настоящим изобретением могут быть собраны на ленте, такой как узорная лента для формирования волокнистой структуры, содержащей филаменты.
Волокнистая структура
Один или более, и/или множество филаментов в соответствии с настоящим изобретением могут образовать волокнистую структуру любым приемлемым способом, известным в данной области техники. Волокнистая структура может быть использована для доставки активных агентов из филаментов в соответствии с настоящим изобретением, если волокнистая структура подвергается воздействию условий целевого использования филаментов и/или волокнистой структуры.
Несмотря на то, что филамент и/или волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением находятся в твердой форме, филаментобразующая композиция, которую используют для получения филаментов в соответствии с настоящим изобретением, может быть в виде жидкости.
В одном примере, волокнистая структура содержит множество идентичных или по существу идентичных с композиционной точки зрения филаментов в соответствии с настоящим изобретением. В другом примере, волокнистая структура может содержать два или более различных филаментов в соответствии с настоящим изобретением. Неограничивающими примерами различий в филаментах могут быть физические различия, такие как различия в диаметре, длине, текстуре, форме, жесткости, упругости, и тому подобное; химические различия, такие как уровень поперечной сшивки, растворимость, температура плавления, Tg, активный агент, филаментобразующий материал, цвет, количество активного агента, количество филаментобразующего материала, присутствие любой композиции покрытия на филаменте, биоразлагаемый он или нет, гидрофобный он или нет, угол контакта, и тому подобное; различия, состоящие в том, теряет ли филамент свою физическую структуру, когда филамент подвергается воздействию условий целевого использования; различия, состоящие в том, изменяется ли морфология филамента, когда филамент подвергается воздействию условий целевого использования, а также различия в скорости, с которой филамент высвобождает один или более активных агентов, когда филамент подвергается воздействию условий целевого использования. В одном примере, два или более филаментов в волокнистой структуре могут содержать тот же самый филаментобразующий материал, но имеют разные 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, волокнистая структура 20 может содержать два или более различных слоев 22, 24 (в z-направлении волокнистой структуры 20) филаментов 10 в соответствии с настоящим изобретением, которые образуют волокнистую структуру 20. Филаменты 10 в слое 22 могут быть одинаковыми или отличаться от филаментов 10 слоя 24. Каждый слой 22, 24 может содержать множество идентичных или по существу идентичных или различных филаментов. Например, филаменты, которые могут высвобождать их активные агенты быстрее, чем другие, в волокнистой структуре могут быть расположены на внешней поверхности волокнистой структуры.
В другом примере, волокнистая структура может характеризоваться различными участками, такими как различные участки с основной массой, плотностью и/или толщиной. В еще одном примере, волокнистая структура может содержать текстуру на одной или более ее поверхностях. Поверхность волокнистой структуры может содержать узор, такой как неслучайный, повторяющийся узор. Волокнистая структура может быть выдавлена узором тиснения. В другом примере, волокнистая структура может содержать отверстия. Отверстия могут быть расположены в неслучайном, повторяющемся узоре.
В одном примере, волокнистая структура может содержать отдельные участки филаментов, которые отличаются от других частей волокнистой структуры.
Неограничивающие примеры использования волокнистой структуры в соответствии с настоящим изобретением, включают, но не ограничиваясь приведенным, подложку сиккатива для стирки, подложку стиральной машины, мочалки, подложку для очистки твердой поверхности и/или полирующую подложку, подложку для очистки пола и/или полирующую подложку, компонент в батарее, детские салфетки, салфетки для взрослых, салфетки для женской гигиены, банные салфетки, подложки 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 обертывания, 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 чистки ковров, и другие приемлемые использования активных агентов в соответствии с настоящим изобретением.
Волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением может быть использована как есть или может быть покрыта одним или более активными агентами.
В другом примере, волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением может быть спрессована в пленку, например, путем применения силы сжатия и/или нагревания волокнистой структуры, чтобы преобразовать волокнистую структуру в пленку. Пленка будет содержать активные агенты, которые присутствуют в филаментах в соответствии с настоящим изобретением. Волокнистая структура может быть полностью преобразована в пленку или части волокнистой структуры могут оставаться в пленке после частичного преобразования волокнистой структуры в пленку. Пленки могут быть использованы для любых приемлемых целей, и активные вещества могут быть использованы, включая, но не ограничиваясь приведенным, примеры использования для волокнистой структуры.
В одном примере, волокнистая структура, содержащая такие филаменты, 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 1,5 с или менее, как измерено в соответствии с Методом определения растворения, описанным в данной заявке.
В одном примере, волокнистая структура, содержащая такие филаменты, 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, как измерено в соответствии с Методом определения растворения, описанным в данной заявке.
2
2
2
2
2
2
2
2
В одном примере, волокнистая структура, содержащая такие филаменты, 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 Методом определения растворения, описанным в данной заявке.
2
2
2
2
2
2
2
2
В одном примере, волокнистая структура, содержащая такие филаменты, 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 Методом определения растворения, описанным в данной заявке.
В одном примере, 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 Метода определения толщины, описанного в данной заявке.
Способы применения
В одном примере, волокнистые структуры в соответствии с настоящим изобретением могут быть использованы для обработки/очистки 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 волокнистой структуры с водой; (с) приведения в контакт изделия из ткани с волокнистой структурой в сушильном устройстве, (d) высушивания изделия из ткани в присутствии волокнистой структуры в сушильном устройстве, а также (е) их комбинаций.
В некоторых осуществлениях, способ может дополнительно включать стадию, на которой предварительного увлажняют волокнистую структуру до ее контактирования с изделием из ткани, которое должно быть предварительно обработано. Например, волокнистая структура 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 расположено на или приклеено к ней. В некоторых осуществлениях, способ может дополнительно включать стадию, на которой выбирают только часть волокнистой структуры для применения при обработке изделия из ткани. Например, если только одно изделие из ткани должно быть обработано, часть волокнистой структуры 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 волокнистой структуры 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, волокнистые структуры в соответствии с настоящим изобретением могут быть использованы для обработки/очистки волос. Например, способ обработки волос может включать, стадию, на которой приводят в контакт волосы с моющим раствором, образованным путем контактирования волокнистой структуры с водой.
Неограничивающие примеры волокнистых структур
Пример способа получения филамента и волокнистой структуры
Филаменты в соответствии с настоящим изобретением получают с помощью небольшого устройства 26, схематическое изображение которого показано на Фиг. 3 и 4. Резервуар под давлением 28, который приемлем для пакетных операций, заполняют филаментобразующей композицией 30, например филаментобразующей композицией, которая приемлема для получения филаментов, используемых в качестве композиций для ухода за тканью и/или композиций для мытья посуды.
Насос 32 (например, Zenith, тип II PEP насос с емкостью 5,0 кубических сантиметров на оборот (куб.см./об.), выпускаемый Parker Hannifin Corporation, Zenith Pumps division, of Sanford, N.C., USA) используют для перекачки филаментобразующей композиции 30 в головку 34. Поток материала филаментобразующей композиции в» головку 34 регулируют, изменяя количество оборотов в минуту (RPM) насоса 32. Трубки 36 подключены к резервуару 28, насосу 32 и головке 34 для транспортировки (как показано стрелками) филаментобразующей композиции 30 из резервуара 28 в насос 32 и в головку 34. Головка 34, как показано на Фиг. 4, имеет два или более рядов филаментобразующих отверстий 37, которые включают круговые форсунки экструзии 38, расположенные друг от друга на шаг P приблизительно 1,524 миллиметра (приблизительно 0,060 дюйма). Форсунки 38 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 38 окружена кольцевым и в разных направлениях раскатанным отверстием 40 для подачи разбавляющего воздуха для каждой отдельной форсунки 38. Филаментобразующая композиция 30, которая экструдируется через форсунки 38, окружена и ослаблена в общем цилиндрическими, увлажненными потоками воздуха, подаваемого через отверстия 40, окружающие форсунки 38 для получения филаментов 10. Разбавляющий воздух обеспечивается 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 к разбавляющему воздуху для насыщения или почти насыщения нагретого воздуха при условиях электроподогреваемой, термостатически контролируемой подающей трубки. Конденсат удаляется электроподогреваемым, термостатически контролируемым сепаратором. Филаменты 10 сушат высушивающим потоком воздуха, имеющим температуру от приблизительно 149°C (приблизительно 300°F) до приблизительно 315°C (приблизительно 600°F) с помощью нагревателя с электрическим сопротивлением (не показан), где воздух подается через форсунки сушильного устройства (не показаны) и выпускается под углом приблизительно 90° по отношению к общему направлению филаментов 10, которые прядут.
Филаменты собирают на собирающем устройстве с формированием волокнистой структуры (волокнистой структуры) взаимозапутанных филаментов, например, неслучайного повторяющегося узора по волокнистой структуре, которая формируется в результате сбора филаментов на ленте или ткани.
Пример 1: Волокнистая структура с сополимером винилацетата и винилового спирта с низкой степенью гидролиза
В Таблице 1 ниже приведен в качестве неограничивающего примера премикс (филаментобразующая композиция) в соответствии с настоящим изобретением для получения филаментов и/или волокнистой структуры (волокнистой структуры) в соответствии с настоящим изобретением, с помощью способа получения волокнистой структуры, описанного непосредственно выше.
В очищенный сосуд подходящего размера добавляют дистиллированную воду при перемешивании со скоростью 100-150 оборотов в минуту. Катионный полимер (катионную целлюлозу) затем медленно добавляют при постоянном перемешивании до получения однородной смеси. Порошки смолы на основе сополимера винилацетата и винилового спирта с низкой степенью гидролиза (PVA403 и PVA420H) взвешивают в приемлемом контейнере и медленно добавляют к основной смеси небольшими порциями с помощью шпателя, продолжая перемешивание, избегая образования видимых комков. Скорость перемешивания регулируют, чтобы минимизировать образование пены. Затем смесь медленно нагревают до 75°C в течение 2-х часов, после чего добавляют лауретсульфат натрия и лаурил гидроксисултаин. Смесь затем нагревают до 75°C, продолжая перемешивание в течение 45 минут и затем дают ей остыть до комнатной температуры с образованием премикса. Этот премикс затем готов к прядению в филаменты и в конечном счете к получению волокнистой структуры из них.
Сравнительный пример А - Следующая сравнительная волокнистая структура не входит в объем настоящего изобретения и включена только для целей сравнения. Филаменты и полученную в результате волокнистую структуру получают из премикса, описанного выше в Таблице 1, за исключением того, что общее количество порошков смолы на основе сополимера винилацетата и винилового спирта (PVA403 и PVA420H) заменяют тем же общим количеством порошка смолы на основе сополимера винилацетата и винилового спирта с высокой средневесовой молекулярной массой (100000 г/моль), с высокой степенью гидролиза (Selvol™ 523 (87-89% гидролизованный), доступный от Sekisui Specialty Chemicals).
В очищенный сосуд подходящего размера добавляют дистиллированную воду при перемешивании со скоростью 100-150 оборотов в минуту. Катионный полимер (катионную целлюлозу) затем медленно добавляют при постоянном перемешивании до получения однородной смеси. Порошок смолы на основе сополимера винилацетата и винилового спирта с высокой средневесовой молекулярной массой, с высокой степенью гидролиза (Selvol™ 523) взвешивают в приемлемом контейнере и медленно добавляют к основной смеси небольшими порциями с помощью шпателя, продолжая перемешивание, избегая образования видимых комков. Скорость перемешивания регулируют, чтобы минимизировать образование пены. Затем смесь медленно нагревают до 75°C в течение 2-х часов, после чего добавляют лаурет-1 сульфат натрия и лаурил гидроксисултаин. Смесь затем нагревают до 75°C, продолжая перемешивание в течение 45 минут и затем дают ей остыть до комнатной температуры с образованием премикса. Этот премикс затем готов к прядению в филаменты и в конечном счете к получению волокнистой структуры из них.
Сравнение производительности - Для тестирования производительности, образцы волокнистой структуры (Пример 1 и Сравнительный пример А) каждый разрезают ножницами на образцы по 1,25 грамма, на весы с точностью до четвертого знака после запятой и помещают на отдельные пластиковые блюдца весов. Диметикон со средней вязкостью 346000 сП при 25°C (CF330M от Momentive Performance Materials, Albany, New York) наносят на каждый фрагмент при целевом количестве 0,054 грамма на приемлемые весы с точностью до четвертого знака после запятой на поверхность при помощи аппликатора небольшой косметической кисти. Если целевая масса превышена, избыток диметикона немедленно удаляют посредством аппликатора небольшой косметической губки. Образцы хранят в пакетах в течение ночи для того, чтобы нанесенный силикон был распределен в образец до тестирования. Количество диметикона, по оценкам, составляет приблизительно 4,3% по массе полученного в результате образца (0,054 грамма диметикона на 1,25 грамма образца).
Образцы тестируют в соответствии с Методом определения растворения вручную, который описан в данной заявке, чтобы определить их скорости растворения. Из Таблицы 2 ниже видно, что в то время как Пример 1 в соответствии с настоящим изобретением (с использованием сополимера винилацетата и винилового спирта с низкой степенью гидролиза) демонстрирует превосходное растворение, Сравнительный пример А (с использованием сополимера винилацетата и винилового спирта с высокой степенью гидролиза) его не демонстрирует.
Пример 2 - Волокнистая структура с сополимером винилацетата и винилового спирта с низкой степенью гидролиза
В Таблице 3 ниже приведен в качестве неограничивающего примера премикс (филаментобразующая композиция) в соответствии с настоящим изобретением для получения филаментов и/или волокнистой структуры (волокнистой структуры) в соответствии с настоящим изобретением, с помощью способа получения волокнистой структуры, описанного непосредственно выше.
В очищенный сосуд подходящего размера добавляют дистиллированную воду при перемешивании со скоростью 100-150 оборотов в минуту. Катионный полимер (катионную целлюлозу), если присутствует, затем медленно добавляют при постоянном перемешивании до получения однородной смеси. Порошки смолы на основе PVOH с низкой степенью гидролиза (PVA403 и PVA420H) взвешивают в приемлемом контейнере и медленно добавляют к основной смеси небольшими порциями с помощью шпателя, продолжая перемешивание, избегая образования видимых комков. Скорость перемешивания регулируют, чтобы минимизировать образование пены. Затем смесь медленно нагревают до 75°C в течение 2-х часов, после чего добавляют C11.8 NaLAS и N67HSAS. Смесь затем нагревают до 75°C, продолжая перемешивание в течение 45 минут и затем дают ей остыть до комнатной температуры. Конечное значение pH составляет 7,5-9,0 и его регулируют с помощью лимонной кислоты или разбавленного гидроксида натрия при необходимости. Этот премикс затем готов к прядению в филаменты и в конечном счете к получению волокнистой структуры из них.
Сравнительный пример В - Следующая сравнительная волокнистая структура не входит в объем настоящего изобретения, и включена только для целей сравнения. Филаменты и полученную в результате волокнистую структуру получают из премикса, описанного выше в Таблице 3, за исключением того, что общее количество порошков смолы на основе сополимера винилацетата и винилового спирта (PVA403 и PVA420H) заменено тем же общим количеством порошка смолы на основе сополимера винилацетата и винилового спирта с высокой средневесовой молекулярной массой (100000 г/моль), с высокой степенью гидролиза (Selvol™ 523 (87-89% гидролизованный), доступный от Sekisui Specialty Chemicals).
В очищенный сосуд подходящего размера добавляют дистиллированную воду при перемешивании со скоростью 100-150 оборотов в минуту. Порошки смолы Selvol™ 523 взвешивают в приемлемом контейнере и медленно добавляют к основной смеси небольшими порциями с помощью шпателя, продолжая перемешивание, избегая образования видимых комков. Скорость перемешивания регулируют, чтобы минимизировать образование пены. Затем смесь медленно нагревают до 75°C в течение 2-х часов, после чего добавляют поверхностно-активные вещества. Смесь затем нагревают до 75°C, продолжая перемешивание в течение 45 минут и затем дают ей остыть до комнатной температуры. Конечное значение pH составляет 7,5-9,0 и его регулируют с помощью лимонной кислоты или разбавленного гидроксида натрия при необходимости. Этот премикс затем готов к прядению в филаменты и в конечном счете к получению волокнистой структуры из него.
Сравнение производительности
Продукты тестируют в соответствии с Методом определения растворения, описанным в данной заявке, чтобы определить их скорости растворения. Из Таблицы 4 видно, что Пример 2 в соответствии с настоящим изобретением (с использованием сополимера винилацетата и винилового спирта с низкой степенью гидролиза) демонстрирует значительно лучшую скорость растворения, чем Сравнительный пример В (с использованием сополимера винилацетата и винилового спирта с высокой степенью гидролиза).
Пример 3 - Волокнистая структура с сополимером винилацетата и винилового спирта с низкой степенью гидролиза
В Таблице 5 ниже приведен в качестве неограничивающего примера премикс (филаментобразующая композиция) в соответствии с настоящим изобретением для получения филаментов и/или волокнистой структуры (волокнистой структуры) в соответствии с настоящим изобретением, с помощью способа получения волокнистой структуры, описанного непосредственно выше.
В очищенный сосуд подходящего размера добавляют дистиллированную воду при перемешивании со скоростью 100-150 оборотов в минуту. Катионный полимер (катионную целлюлозу), если присутствует, затем медленно добавляют при постоянном перемешивании до получения однородной смеси. Порошки смолы на основе сополимера винилацетата и винилового спирта с низкой степенью гидролиза (PVA403 и PVA420H) взвешивают в приемлемом контейнере и медленно добавляют к основной смеси небольшими порциями с помощью шпателя, продолжая перемешивание, избегая образования видимых комков. Скорость перемешивания регулируют, чтобы минимизировать образование пены. Затем смесь медленно нагревают до 75°C в течение 2-х часов, после чего добавляют поверхностно-активные вещества и другие очищающие активные вещества. Смесь затем нагревают до 75°C, продолжая перемешивание в течение 45 минут и затем дают ей остыть до комнатной температуры. Конечное значение pH составляет 7,5-9,0 и его регулируют с помощью лимонной кислоты или разбавленного гидроксида натрия при необходимости. Этот премикс затем готов к прядению в филаменты и в конечном счете к получению волокнистой структуры из них.
Сравнительный пример C - Приведенная ниже сравнительная волокнистая структура не входит в объем настоящего изобретения и включена только для целей сравнения. Филаменты и полученную в результате волокнистую структуру получают из премикса, описанного выше в Таблице 4, за исключением того, что общее количество порошков смолы на основе сополимера винилацетата и винилового спирта (PVA403 и PVA420H) заменено тем же общим количеством порошка смолы на основе сополимера винилацетата и винилового спирта с высокой средневесовой молекулярной массой (100000 г/моль), с высокой степенью гидролиза (Selvol™ 523 (87-89% гидролизованный), доступный от Sekisui Specialty Chemicals).
В очищенный сосуд подходящего размера добавляют дистиллированную воду при перемешивании со скоростью 100-150 оборотов в минуту. Катионный полимер (катионную целлюлозу), если присутствует, затем медленно добавляют при постоянном перемешивании до получения однородной смеси. Порошки смолы Selvol™ 523 взвешивают в приемлемом контейнере и медленно добавляют к основной смеси небольшими порциями с помощью шпателя, продолжая перемешивание, избегая образования видимых комков. Скорость перемешивания регулируют, чтобы минимизировать образование пены. Затем смесь медленно нагревают до 75°C в течение 2-х часов, после чего добавляют поверхностно-активные вещества и другие очищающие активные вещества. Смесь затем нагревают до 75°C, продолжая перемешивание в течение 45 минут и затем дают ей остыть до комнатной температуры. Окончательное значение pH составляет 7,5-9,0 и его регулируют с помощью лимонной кислоты или разбавленного гидроксида натрия при необходимости. Этот премикс затем готов к прядению в филаменты и в конечном счете к получению волокнистой структуры из них.
Пример 4 - Волокнистая структура с сополимером винилацетата и винилового спирта с низкой степенью гидролиза
В Таблице 6 ниже представлен в качестве неограничивающего примера премикс (филаментобразующая композиция) в соответствии с настоящим изобретением для получения филаментов и/или волокнистой структуры (волокнистой структуры) в соответствии с настоящим изобретением с помощью способа получения волокнистой структуры, описанного непосредственно выше.
В очищенный сосуд подходящего размера добавляют дистиллированную воду при перемешивании со скоростью 100-150 оборотов в минуту. Катионный полимер (катионную целлюлозу), если присутствует, затем медленно добавляют при постоянном перемешивании до получения однородной смеси. Порошки смолы на основе сополимера винилацетата и винилового спирта с низкой степенью гидролиза (PVA403 и PVA420H) взвешивают в приемлемом контейнере и медленно добавляют к основной смеси небольшими порциями с помощью шпателя, продолжая перемешивание, избегая образования видимых комков. Скорость перемешивания регулируют, чтобы минимизировать образование пены. Затем смесь медленно нагревают до 75°C в течение 2-х часов, после чего добавляют C11.8 NaLAS и N67HSAS. Смесь затем нагревают до 75°C, продолжая перемешивание в течение 45 минут и затем дают ей остыть до комнатной температуры. Окончательное значение pH составляет 7,5-9,0 и его регулируют с помощью лимонной кислоты или разбавленного гидроксида натрия при необходимости. Этот премикс затем готов к прядению в филаменты и в конечном счете к получению волокнистой структуры из них.
Сравнительный пример D - Приведенная ниже сравнительная волокнистая структура не входит в объем настоящего изобретения и включена только для целей сравнения. Филаменты и полученную в результате волокнистую структуру получают из премикса, описанного выше в Таблице 4, за исключением того, что общее количество порошков смолы на основе сополимера винилацетата и винилового спирта (PVA403 и PVA420H) заменено тем же общим количеством порошка смолы на основе сополимера винилацетата и винилового спирта с высокой средневесовой молекулярной массой (100000 г/моль), с высокой степенью гидролиза (Selvol™ 523 (87-89% гидролизованный), доступный от Sekisui Specialty Chemicals).
В очищенный сосуд подходящего размера добавляют дистиллированную воду при перемешивании со скоростью 100-150 оборотов в минуту. Катионный полимер (катионную целлюлозу) затем медленно добавляют при постоянном перемешивании до получения однородной смеси. Порошок смолы на основе сополимера винилацетата и винилового спирта с высокой средневесовой молекулярной массой, с высокой степенью гидролиза (Selvol™ 523) взвешивают в приемлемом контейнере и медленно добавляют к основной смеси небольшими порциями с помощью шпателя, продолжая перемешивание, избегая образования видимых комков. Скорость перемешивания регулируют, чтобы минимизировать образование пены. Затем смесь медленно нагревают до 75°C в течение 2-х часов, после чего добавляют поверхностно-активные вещества и другие очищающие активные вещества. Смесь затем нагревают до 75°C, продолжая перемешивание в течение 45 минут и затем дают ей остыть до комнатной температуры с образованием премикса. Этот премикс затем готов к прядению в филаменты и в конечном счете к получению волокнистой структуры из них.
Методы определения
Если не указано иное, все тестирования, 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°C±1,0°C и относительной влажности 50%±2% в течение минимум 2 часов до начала тестирования. Протестированные образцы представляют собой «используемые единицы». «Используемые единицы», как используют в данной заявке, означает листы, плоские поверхности после катания, предварительно преобразованные плоские поверхности, лист и/или продукты с одним или несколькими отделениями. Все тестирования проводили при тех же самых условиях окружающей среды и в такой же комнате с кондиционированием воздуха. Не тестируйте образцы, которые имеют дефекты, такие как складки, потертости, отверстия, и т.д. Образцы, кондиционированные так, как описано в данной заявке, считаются сухими образцами (например, «сухие филаменты») для целей тестирования. Все приборы калибровали в соответствии с указаниями производителя.
Метод определения основной массы
Основную массу волокнистой структуры измеряют на стопках из двенадцати используемых единиц с использованием аналитических весов с верхней загрузкой с разрешением ± 0,001 г. Весы защищены от потоков воздуха и других нарушений с использованием защитного кожуха. Штанцевый нож с высокой точностью, измеряющий 3,500 дюйма ± 0,0035 дюйма на 3,500 дюйма ± 0,0035 дюйма, используют для получения всех образцов.
При помощи штанцевого ножа с высокой точностью, разрежьте образцы на квадраты. Объедините нарезанные квадраты, чтобы сформировать стопку из двенадцати образцов. Измерьте массу стопки образцов и зарегистрируйте результат с точностью до 0,001 г.
2
2
Основная масса рассчитывается в фунт/3000 фт или г/м следующим образом:
Основная масса=(масса стопки)/[(площадь 1 квадрата в стопке)×(количество квадратов в стопке)]
Например,
2
2
2
2
Основная масса (фунт/3000 фт)=[[масса стопки (г)/453,6 (г/фунт)]/[12,25 (дюйм)/144 (дюйм/фт)×12]]×3000
или
2
2
2
2
Основная масса (г/м)=масса стопки (г)/[79,032 (см)/10000 (см/м)×12]
2
2
Сообщите результат с точностью до 0,1 фунт/3000 фт или 0,1 г/м. Размеры образцов могут быть изменены или могут варьироваться с помощью аналогичного точного ножа, как упоминалось выше, таким образом, что, по меньшей мере, 100 квадратных дюймов площади образца находятся в стопке.
Метод определения содержания воды
Содержание воды (влаги), которая присутствует в филаменте и/или волокнистой структуре, измеряют с использованием следующего Метода определения содержания воды. Филамент и/или волокнистую структуру, или их часть, в виде предварительно вырезанного листа («образец») помещают в комнату с кондиционированием воздуха при температуре 23°C±1,0°C и относительной влажности 50%±2%, по меньшей мере, за 24 часа до тестирования. Каждый образец волокнистой структуры имеет площадь, по меньшей мере, 4 квадратных дюйма, но достаточно мал по размеру, чтобы соответствовать блюдцу весов. В условиях температуры и влажности, указанных выше, с использованием весов с точностью, по меньшей мере, четыре знака после запятой, массу образца регистрируют через каждые пять минут, пока изменение менее, чем 0,5% от предыдущей массы не будет обнаружено в течение 10-минутного периода. Конечную массу регистрируют как «равновесную массу». В течение 10 минут образцы помещают в печь с принудительной подачей воздуха на верхней части из фольги в течение 24 часов при температуре 70°C±2°C при относительной влажности 4%±2% для сушки. После 24 часов сушки образец извлекают и взвешивают в течение 15 секунд. Эту массу обозначают как «сухую массу» образца.
Содержание воды (влаги) образца рассчитывают следующим образом:
% Воды (влаги) в образце для 3 повторений усредняли для получения зарегистрированного % воды (влаги) в образце. Сообщают результаты с точностью до 0,1%.
Метод определения растворения вручную
3
Человек (испытатель) надевает нитриловые перчатки на обе руки. Образец волокнистой структуры, разрезанный, если это необходимо, чтобы размеры составляли приблизительно 43 мм×43 мм×4-6 мм, помещают в ладонь одной из рук испытателя. 7,5 см водопроводной воды с температурой от приблизительно 30°C до приблизительно 35°C быстро наносят на образец в ладони руки с помощью шприца. Ипытатель затем помещает другую руку поверх образца таким образом, что образец расположен между ладонями обеих рук. Используя круговые движения, ладони рук испытателя соприкасаются вместе 2 взмаха за период времени, пока не происходит растворение (до 30 взмахов). Значение ручного растворения сообщают в виде количества взмахов, которое требуется для полного растворения (без видимых фрагментов образца на ладони руки) или 30 взмахов, как максимум.
Метод определения растворения
Устройство и материалы:
Со ссылкой на Фиг. 5-7:
Стеклянный стакан на 600 мл 50
Магнитная мешалка 52 (Labline, Melrose Park, IL, Model №1250 или эквивалент)
Магнитный перемешивающий стержень 54 (2 дюйма длиной на 3/8 дюйма в диаметре, покрыт тефлоном)
Термометр (от 1 до 100°C+/-1°C)
Зажим для бумаги 1,25 дюйма
Зажим типа крокодил (приблизительно один дюйм длиной) 56
Стержень регулировки глубины 58 и держатель 60 с основой 62
Таймер (0-3600 секунд с точностью до, по меньшей мере, 0,1 секунды)
Деионизированная вода (уравновешена при 15°C±1°C)
Штанцевый нож - штанцевый нож из нержавеющей стали с размерами 3,8 см × 3,2 см
35 мм рамка диапозитива Polaroid (коммерчески доступна от Polaroid Corporation или эквивалент) держатель 35 мм рамки диапозитива (или эквивалент) 64.
Подготовка образцов:
Уравновесьте образцы волокнистых структур при постоянной температуре и влажности окружающей среды при температуре 23°C±1°C и 50%±2% относительной влажности в течение, по меньшей мере, 24 часов перед тестированием. Тестирование растворения проводят при условии этой температуры, а также относительной влажности.
Измерьте основную массу образцов с использованием Метода определения основной массы, описанного в данной заявке.
Вырежьте три тестовых пробы для растворения из образца волокнистой структуры для тестирования с использованием штанцевого ножа (3,8 см × 3,2 см), так чтобы они соответствовали 35 мм рамке диапозитива 64, которая имеет размеры открытой площади 24×36 мм.
Зафиксируйте каждую пробу в отдельной 35 мм рамке диапозитива 64.
Установка оборудования:
Как показано на Фиг. 5-7, магнитный перемешивающий стержень 54 помещают в нижней части стеклянного стакана на 600 мл 50 и стакан 50 затем заполняют 500±5 мл деионизированной воды и помещают на верхнюю часть магнитной мешалки 52. Скорость перемешивания регулируют таким образом, что устойчивый вихрь развивается в центре стакана 50 с нижней частью вихря на отметке 400 мл.
Пробный запуск может быть необходим, чтобы обеспечить правильные настройки стержня регулировки глубины. Закрепите 35 мм рамку диапозитива 64 в зажиме типа крокодил 56 держателя 35 мм рамки диапозитива 64 таким образом, что длинная сторона рамки диапозитива 64 параллелен поверхности воды. Зажим типа крокодил 56 должен быть расположен в середине длинной стороны рамки диапозитива 64. Зажим типа крокодил 56 приваривают к концу стержня регулировки глубины 58. Стержень регулировки глубины 58 устанавливают таким образом, что когда зажим для бумаги опускается в воду, вся проба волокнистой структуры полностью погружается в воду в центре стакана 50, верхняя часть пробы волокнистой структуры находится в нижней части вихря, а нижняя часть рамки диапозитива/держателя рамки диапозитива 64 не находится в непосредственном контакте с перемешивающим стержнем 54. Стержень регулировки глубины 58 и зажим типа крокодил 56 должны быть установлены таким образом, чтобы положение поверхности пробы волокнистой структуры было перпендикулярно потоку воды.
Одним движением, опустите закрепленную рамку диапозитива/держатель рамки диапозитива 64 и зажим типа крокодил 56 в воду и запустите таймер. Пробу волокнистой структуры опустите таким образом, чтобы проба волокнистой структуры находилась в центре стакана. Распад происходит, когда проба волокнистой структуры разрушается. Зарегистрируйте это как время распада. Когда вся видимая проба волокнистой структуры высвобождается из рамки диапозитива 64, поднимите рамку диапозитива 64 из воды, продолжая контролировать раствор на предмет наличия нерастворенных фрагментов пробы волокнистой структуры. Растворение происходит, когда все фрагменты пробы волокнистой структуры больше не видны. Зарегистрируйте это как время растворения.
Три повтора каждой пробы волокнистой структуры запускают и средние времена распада и растворения сообщают с точностью до +/-0,1 секунды. Средние времена распада и растворения представлены в единицах секунд.
2
2
Средние времена распада и растворения нормализуют для основной массы путем деления каждого на их соответствующую основную массу пробы волокнистой структуры, как определено с помощью Метода определения основной массы, определенного в данной заявке. Нормализованные по основной массе средние времена растворения приведены в единицах секунды/г/м образца (с/(г/м)).
Метод определения прочности при растяжении: удлинение, прочность на разрыв, TEA и модуль
Удлинение, прочность на разрыв, TEA и касательный модуль упругости измеряют при постоянной скорости прибора для тестирования на растяжение с компьютерным интерфейсом (приемлемым прибором является EJA Vantage от Thwing-Albert Instrument Co. Wet Berlin, NJ) 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 гладкими обращенными друг к другу зажимами из нержавеющей стали, 25,4 мм в высоту и шире, чем ширина тестовой пробы. Давление воздуха приблизительно 60 фунтов на квадратный дюйм подают к тискам.
Восемь используемых единиц волокнистой структуры разделены на две стопки из четырех образцов каждая. Образцы 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 нож с точностью один дюйм (Thwing Albert JDC-1-10 или аналогичный) вырежьте 4 MD полоски из одной стопки и 4 CD полоски из другой, с размерами 1,00 дюйм±0,01 дюйм в ширину на 3,0-4,0 дюйма в длину. Каждую полоску толщиной в одну используемую единицу будут обрабатывать как единую пробу для тестирования.
Запрограммируйте прибор для тестирования на растяжение, чтобы провести тестирование на растяжение, собирая данные о силе и растяжении при скорости сбора данных 20 Гц, по мере того, как ползунок поднимается со скоростью 2,00 дюйма/мин (5,08 см/мин), пока проба не разорвется. 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 1,00 дюйм. Обнулите ползунок и датчик нагрузки. Вставьте, по меньшей мере, 1,0 дюйм единой пробы в верхний зажим, выравнивая ее по вертикали в пределах верхних и нижних тисков и закройте верхние зажимы. Вставьте единую пробу в нижние зажимы и закройте. Единая проба должна находиться под достаточным натяжением, чтобы устранить провисание, но менее, чем 5,0 г силы на датчике нагрузки. Запустите прибор для тестирования на растяжение и начните сбор данных. Повторяйте тестирование подобным образом для всех четырех CD и четырех MD единых проб.
Запрограммируйте программное обеспечение для расчета следующих данных из построенной кривой силы (г) относительно растяжения (дюйм):
Прочность на разрыв является максимальной пиковой силой (г), деленной на ширину образца (дюйм) и сообщена, как г/дюйм с точностью до 1 г/дюйм.
Скорректированная расчетная длина рассчитывается как растяжения, измеренное при 3,0 г силы (дюйм), добавленное к первоначальной расчетной длине (дюйм).
Удлинение рассчитывается как растяжение при максимальной пиковой силе (дюйм), деленное на скорректированную расчетную длину (дюйм), 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*дюйм), деленная на произведение скорректированной расчетной длины (дюйм) и ширины пробы (дюйм) и сообщена с точностью до 1 г*дюйм/дюйм.
Повторно нанесите на график кривую силы (г) относительно растяжения (дюйм) в виде кривой силы (г) относительно деформации. Деформация в данной заявке определяется как растяжение (дюйм), деленное на скорректированную расчетную длину (дюйм).
Запрограммируйте программное обеспечение для расчета следующих данных из построенной кривой силы (г) относительно деформации:
Касательный модуль упругости рассчитывается как наклон линейной линии, проведенной между двумя точками данных на кривой силы (г) относительно деформации, где одна из используемых точек данных является первой точкой данных, зарегистрированной после 28 г силы, а другая используемая точка данных является первой точкой данных, зарегистрированной после 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/дюйм), удлинение (%), общая энергия (г*дюйм/дюйм) и касательный модуль упругости (г/см) рассчитываются для четырех CD единых проб и четырех MD единых проб. Рассчитайте среднее значение для каждого параметра отдельно для CD и MD проб.
Расчеты:
Среднее геометрическое растяжение = Корень квадратный [MD прочность на разрыв (г/дюйм) × CD прочность на разрыв (г/дюйм)]
Геометрическое среднее пиковое удлинение = Корень квадратный [MD удлинение (%) × CD удлинение (%)]
2
2
Геометрическая средняя TEA = Корень квадратный [MD TEA (г*дюйм/дюйм) × CD TEA (г*дюйм/дюйм)]
Геометрический средний модуль = Корень квадратный [MD модуль (г/см) × CD модуль (г/см)]
Общая сухая прочность на разрыв (TDT) = MD прочность на разрыв (г/дюйм) + CD прочность на разрыв (г/дюйм)
2
2
Общая TEA = MD TEA (г*дюйм/дюйм) + CD TEA (г*дюйм/дюйм)
Общий модуль = MD модуль (г/см) + CD модуль (г/см)
Соотношение растяжения = MD прочность на разрыв (г/дюйм) / CD прочность на разрыв (г/дюйм)
Метод определения диаметра
Диаметр отдельного филамента или филамента в волокнистой структуре 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 филаменты приемлемо увеличены для измерения. При использовании SEM, образцы обрызгиваются соединением золота или палладия, чтобы избежать электрического заряда и вибраций филамента в электронном пучке. Используют ручную процедуру для определения диаметров филаментов из изображения (на экране монитора), взятого из SEM или оптического микроскопа. Используя инструменты мышь и курсор, берут край случайно выбранного филамента, а затем измеряют по всей его ширине (т.е. перпендикулярно направлению филамента в этой точке) до другого края филамента. Инструмент масштабированного и калиброванного анализа изображения обеспечивает масштабирование, чтобы получить фактическое значение в мкм. Для филаментов в волокнистой структуре, несколько филаментов выбирают случайным образом в образце волокнистой структуры с помощью SEM или оптического микроскопа. По меньшей мере, две части волокнистой структуры 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 филаментов, стандартного отклонения диаметров филаментов и медиан диаметров филаментов.
Еще одной полезной статистикой является расчет количества группы филаментов, которая находится ниже определенного верхнего предела. Чтобы определить эту статистику, запрограммировано программное обеспечение для подсчета количества результатов диаметров филаментов, 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 филамента как di.
В случае, если филаменты имеют некруглые поперечные сечения, измерение диаметра филамента определяется как и устанавливается равным гидравлическому диаметру, который в четыре раза превышает площадь поперечного сечения филамента, разделенную на периметр поперечного сечения филамента (внешний периметр в случае полых филаментов). Среднечисленный диаметр, в качестве альтернативы среднему диаметру, рассчитывают как:
Метод определения толщины
2
2
Толщину волокнистой структуры измеряют путем вырезания 5 образцов из образца волокнистой структуры 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 вязкости сдвига
-1
n-1
-1
Вязкость сдвига филаментобразующей композиции в соответствии с настоящим изобретением измеряют с помощью капиллярного реометра, Goettfert Rheograph 6000, произведенного Goettfert USA, Rock Hill SC, USA. Измерения проводят с использованием капиллярной головки, имеющей диаметр D 1,0 мм и длину L 30 мм (например, L/D=30). Головку крепят к нижнему концу камеры на 20 мм реометра, которую выдерживают при тестовой температуре головки 75°C. Предварительно нагретый до тестовой температуры головки 60 грамм образец филаментобразующей композиции загружают в отдел камеры реометра. Освободите образец от любого захваченного воздуха. Протолкните образец из камеры через капиллярную головку при наборе выбранных скоростей 1000-10000 секунд. Кажущаяся вязкость сдвига может быть рассчитана с помощью программного обеспечения реометра из перепада давления образца при его прохождении из камеры через капиллярную головку и скорости потока образца через капиллярную головку. Логарифм (кажущаяся вязкость сдвига) может быть нанесен на график относительно логарифма (скорость сдвига) и график может быть построен по степенному закону, в соответствии с формулой η=Kγ, где K является постоянной вязкости материала, n является индексом истончения материала и γ является скоростью сдвига. Сообщенная кажущаяся вязкость сдвига филаментобразующей композиции в данной заявке рассчитывается по интерполяции скорости сдвига 3000 сек с помощью соотношения степенного закона.
Средневесовая молекулярная масса
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°C 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 К5 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°C. 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°C 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 состава филамента
В целях подготовки филаментов для определения состава филамента, филаменты должны быть кондиционированы путем удаления любой композиции покрытия и/или материалов, присутствующих на внешних поверхностях филаментов, которые являются удаляемыми. Примером такого способа является промывание филаментов 3 раза приемлемым растворителем, который будет удалять внешнюю композицию покрытия, оставляя филаменты неизмененными. Филаменты затем сушат на воздухе при 23°C±1°C, пока филаменты не будут содержать менее, чем 10% влаги. Химический анализ кондиционированных филаментов затем проводят для определения композиционного состава филаментов по отношению к филаментобразующим материалам и активным агентам и количества филаментобразующих материалов и активных агентов, присутствующих в филаментах.
Композиционный состав филаментов по отношению к филаментобразующим материалам и активным агентам также может быть определен путем выполнения анализа поперечного сечения с использованием TOF-SIMs или SEM. Еще один метод определения композиционного состава филаментов использует флуоресцентный краситель в качестве маркера. Дополнительно, как всегда, производитель филаментов должен знать композиции своих филаментов.
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, 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.