МЕШКИ, СОДЕРЖАЩИЕ ВОДОРАСТВОРИМУЮ ПЛЕНКУ, ИЗГОТОВЛЕННУЮ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ СМЕСЕЙ ПОЛИВИНИЛОВЫХ СПИРТОВ
BAGS CONTAINING WATER-SOLUBLE FILM MADE FROM POLYMER MIXTURES OF POLYVINYL ALCOHOLS

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее описание относится к мешкам, содержащим водорастворимую пленку и композицию, по меньшей мере частично заключенную водорастворимой пленкой в по меньшей мере одном отделении, причем водорастворимая пленка включает в себя смесь смол поливиниловых спиртов (ПВС). Настоящее изобретение дополнительно относится к способам получения и применения таких мешков.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Водорастворимые полимерные пленки часто используются в качестве упаковочных материалов для упрощения рассыпания, наливания, растворения и дозирования материала, подлежащего доставке. Например, пакеты, изготовленные из водорастворимой пленки, обычно используются для упаковки композиций для бытового применения, например мешки, содержащие моющее средство для стирки или мойки посуды. Потребитель может непосредственно помещать мешок в контейнер для смешивания, например в ведро, раковину или в стиральную машину. Преимуществом является то, что это обеспечивает точное дозирование, при этом устраняя для потребителя необходимость отмеривать композицию. Мешок также может уменьшать загрязнения, возникающие при подаче такой композиции из контейнера, например проливание моющего средства для стирки из бутыли. Пакет также изолирует внутри себя композицию, предотвращая контакт с руками пользователя. В целом растворимые полимерные пленочные пакеты, содержащие предварительно отмеренное количество агентов, обеспечивают удобство использования для потребителя в различных областях применения.
Некоторые водорастворимые полимерные пленки, которые используются для изготовления мешков, не полностью растворяются при цикле стирки, оставляя остатки пленки на элементах внутри стиральной машины. Такие проблемы могут возникать при применении мешка в жестких условиях стирки, например, при использовании мешка в холодной воде (всего 5°C и/или до 10°C или 15°C), при коротком цикле стирки и/или при цикле стирки с малым количеством воды (например, при количестве моющего раствора от около 3 л до около 20 л). Примечательно, что экологические проблемы и затраты на электроэнергию заставляют потребителя стремиться использовать для стирки более холодную воду и более короткие циклы стирки.
Кроме того, пакет должен обладать достаточной прочностью, как сразу после изготовления, так и при хранении, чтобы противостоять силам, которые могут применяться во время упаковки, транспортировки, хранения и использования. Адекватная прочность может быть особенно предпочтительна, когда мешки содержат жидкие композиции, например моющего средства для стирки, во избежание случайного разрыва и/или утечки.
Сохраняется потребность в водорастворимых пленках и соответствующих изделиях, таких как мешки, обладающих желательными характеристиками хорошей растворимости в воде (например, растворимости в холодной воде), надлежащей прочностью мешка, химической стойкостью, химической и физической совместимостью с активными веществами для стирки и другими композициями, контактирующими с пленкой или сформированным из нее мешком, и/или желательными механическими свойствами, такими как деформируемость при термоформовании и/или надлежащей герметизации.
ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к мешкам, которые включают в себя водорастворимую пленку и композицию, по меньшей мере частично заключенную водорастворимой пленкой. Водорастворимая пленка содержит предпочтительную смесь смол поливиниловых спиртов (ПВС), описанную в настоящем документе. Настоящее изобретение также относится к способам получения и применения таких мешков.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Представленные в настоящем документе фигуры являются по своей сути иллюстративными и не имеют ограничительного характера.
На ФИГ. 1 представлен вид мешка сбоку в поперечном сечении.
На ФИГ. 2 показан мешок с несколькими отделениями.
На ФИГ. 3 показана схематическая иллюстрация части прибора, используемого в методе испытания прочности мешков.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к мешкам, изготовленным из водорастворимой пленки, причем водорастворимая пленка по меньшей мере частично заключает в себя композицию в по меньшей мере одном отделении и при этом пленка содержит смесь смол ПВС.
Конкретно предусмотренные примеры настоящего изобретения описаны в следующих пронумерованных пунктах. Эти примеры по своей сути предназначены для иллюстрации, а не для ограничения.
1. Мешок, содержащий водорастворимую пленку и композицию для бытового применения, по меньшей мере частично заключенную водорастворимой пленкой в по меньшей мере одном отделении, причем водорастворимая пленка содержит смесь смол поливиниловых спиртов (ПВС), содержащую: первый ПВС-полимер, содержащий карбоксилированные анионные мономерные звенья, мономерные звенья винилового спирта и необязательно мономерные звенья винилацетата, при этом карбоксилированное анионное мономерное звено присутствует в первом ПВС-полимере в количестве от около 3 мол. % до около 6 мол. %, второй ПВС-полимер, состоящий по существу из мономерных звеньев винилового спирта и необязательно мономерных звеньев винилацетата, причем первый ПВС-полимер присутствует в количестве в диапазоне от около 10% мас. до около 70% мас. от общего количества ПВС-полимеров в пленке.
2. Мешок по п. 1, в котором смесь смол ПВС присутствует в водорастворимой пленке в количестве в диапазоне от около 50% мас. до около 95% мас. или от около 50% до около 80%, более предпочтительно от около 60% до около 75% от массы пленки.
3. Мешок по любому из пп. 1–2, в котором карбоксилированное анионное мономерное звено получено из члена, выбранного из группы, состоящей из винилуксусной кислоты, малеиновой кислоты, моноалкилмалеата, диалкилмалеата, малеинового ангидрида, фумаровой кислоты, моноалкилфумарата, диалкилфумарата, монометилфумарата, диметилфумарата, фумарового ангидрида, итаконовой кислоты, монометилитаконата, диметилитаконата, итаконового ангидрида, солей щелочных металлов и вышеуказанных соединений, сложных эфиров вышеуказанных соединений и их комбинаций.
4. Мешок по любому из пп. 1–3, в котором карбоксилированное анионное мономерное звено получено из члена, выбранного из малеиновой кислоты, моноалкилмалеата, диалкилмалеата, малеинового ангидрида и их комбинаций.
5. Мешок по любому из пп. 1–4, в котором карбоксилированное анионное мономерное звено получено из моноалкилмалеатного звена, выбранного из группы, состоящей из монометилмалеата, солей, предпочтительно соответствующих солей щелочных металлов, и их комбинаций.
6. Мешок по любому из пп. 1–5, в котором карбоксилированное анионное мономерное звено присутствует в первом ПВС-полимере в количестве от около 3 мол. % до около 5 мол. %, или от около 3,5 мол. % до около 4,5 мол. %, или от около 4 мол. % до около 4,5 мол. %.
7. Мешок по любому из пп. 1–6, в котором карбоксилированный анионный мономер присутствует в количестве в диапазоне от около 0,5 мол. % до около 3 мол. % от общего содержания ПВС-полимера в пленке.
8. Мешок по любому из пп. 1–7, в котором первый ПВС-полимер присутствует в количестве в диапазоне от около 10% мас. до около 60% мас., предпочтительно от около 20% мас. до около 50% мас., более предпочтительно от около 30% мас. до около 40% мас. от общего содержания ПВС-полимеров в пленке.
9. Мешок по любому из пп. 1–8, в котором первый ПВС-полимер характеризуется вязкостью 4% раствора при 20°C (µ1) от около 10 сП до около 40 сП, или от около 10 сП до около 30 сП, или от около 12 сП до около 25 сП, или от около 14 сП до около 20 сП.
10. Мешок по любому из пп. 1–9, в котором первый ПВС-полимер характеризуется степенью гидролиза от 60% до около 99%, предпочтительно от около 80% до около 98%, предпочтительно от около 83% до около 95%, предпочтительно от около 85% до около 92%.
11. Мешок по любому из пп. 1–10, в котором второй ПВС-полимер характеризуется степенью гидролиза от около 60% до около 99%, предпочтительно от около 80% до около 98%, предпочтительно от около 85% до около 95%, предпочтительно от около 87% до около 92%.
12. Мешок по любому из пп. 1–11, в котором второй ПВС-полимер характеризуется вязкостью 4% раствора при 20°C (µ2) от около 3,0 сП до около 40 сП или до около 30 сП, или от около 7 до около 40 сП, или до около 30 сП, от 10 сП до около 40 сП, или от около 10 сП до около 30 сП, или от около 12 сП до около 25 сП.
2
1
13. Мешок по любому из пп. 1–12, в котором первый ПВС-полимер характеризуется вязкостью 4% раствора при 20°C (µ1), и причем абсолютная разность вязкостей |µ - µ| первого ПВС-полимера и второго ПВС-полимера находится в диапазоне от 0 сП до около 10 сП.
14. Мешок по любому из пп. 1–13, в котором второй ПВС-полимер присутствует в количестве в диапазоне от около 30% мас. до около 90% мас. от общего содержания ПВС-полимеров в пленке, или от около 40% мас. до около 90% мас., или от около 50% мас. до около 90% мас., или от около 50% мас. до около 80% мас., или от около 60% мас. до около 70% мас.
15. Мешок по любому из пп. 1–14, в котором смесь смол ПВС содержит третий ПВС-полимер.
16. Мешок по любому из пп. 1–15, в котором водорастворимая пленка дополнительно содержит по меньшей мере третий водорастворимый полимер, отличный от ПВС-полимера.
17. Мешок по любому из пп. 1–16, в котором третий водорастворимый полимер выбран из группы, состоящей из полиэтилениминов, поливинилпирролидонов, полиалкиленоксидов, полиакриламидов, простых эфиров целлюлозы, сложных эфиров целлюлозы, амидов целлюлозы, поливинилацетатов, полиамидов, желатинов, метилцеллюлоз, карбоксиметилцеллюлоз и их солей, декстринов, этилцеллюлоз, гидроксиэтилцеллюлоз, гидроксипропилметилцеллюлоз, мальтодекстринов, крахмалов, модифицированных крахмалов, гуаровой камеди, акациевой камеди, ксантановой камеди, каррагинана, полиакрилатов и их солей, их сополимеров, их смесей и их комбинаций.
18. Мешок по любому из пп. 1–17, в котором водорастворимая пленка дополнительно содержит один или более компонентов, выбранных из группы, состоящей из пластификаторов, веществ, улучшающих сочетаемость пластификаторов, смазывающих веществ, разделительных агентов, наполнителей, удешевляющих добавок, поперечно-сшивающих агентов, агентов, препятствующих слипанию, антиоксидантов, снижающих липкость агентов, противовспенивающих агентов, наночастиц, отбеливающих агентов, поверхностно-активных веществ, и их комбинаций.
19. Мешок по любому из пп. 1–18, в котором водорастворимая пленка дополнительно содержит один или более пластификаторов в количестве в диапазоне от около 1% мас. до около 40% мас. от пленки.
20. Мешок по любому из пп. 1–19, в котором пленка содержит вызывающий отвращение агент, предпочтительно создающий горькость агент, более предпочтительно бензоат денатония и/или его производное.
21. Мешок по любому из пп. 1–20, в котором пленка имеет толщину в недеформированном состоянии от около 5 до около 200 мкм, или от около 20 до около 100 мкм, или от около 40 до около 85 мкм, или около 76 мкм.
22. Мешок по любому из пп. 1–21, дополнительно содержащий по меньшей мере два отделения или по меньшей мере три отделения.
23. Мешок по любому из пп. 1–22, в котором второе отделение наложено поверх первого отделения.
24. Мешок по любому из пп. 1–23, в котором композиция для бытового применения выбрана из группы, состоящей из жидких моющих композиций от легких загрязнений, жидких моющих композиций от сильных загрязнений, композиций для чистки твердых поверхностей, гелевых моющих средств для стирки, отбеливающих композиций, добавок для стирки, композиций улучшителей свойств ткани, шампуней, средств для мытья тела, других композиций для личной гигиены и их смесей.
25. Мешок по любому из пп. 1–24, в котором композиция имеет форму жидкости.
26. Мешок, содержащий водорастворимую пленку и композицию для бытового применения, по меньшей мере частично заключенную водорастворимой пленкой в по меньшей мере одном отделении, причем водорастворимая пленка содержит смесь смол поливиниловых спиртов (ПВС), содержащую: первый ПВС-полимер, содержащий карбоксилированные анионные мономерные звенья, мономерные звенья винилового спирта и необязательно мономерные звенья винилацетата, при этом первый ПВС-полимер присутствует в количестве в диапазоне от около 10% мас. до около 50% мас. от общего содержания ПВС-полимеров в пленке, причем карбоксилированное анионное мономерное звено присутствует в пленке в количестве в диапазоне от около 0,5 мол. % до около 3 мол. % от общего содержания ПВС-полимера в пленке, а также второй ПВС-полимер, состоящий по существу из мономерных звеньев винилового спирта и необязательно мономерных звеньев винилацетата.
27. Мешок по п. 26, в котором карбоксилированное анионное мономерное звено получено из члена, выбранного из группы, состоящей из винилуксусной кислоты, малеиновой кислоты, моноалкилмалеата, диалкилмалеата, малеинового ангидрида, фумаровой кислоты, моноалкилфумарата, диалкилфумарата, монометилфумарата, диметилфумарата, фумарового ангидрида, итаконовой кислоты, монометилитаконата, диметилитаконата, итаконового ангидрида, солей щелочных металлов и вышеуказанных соединений, сложных эфиров вышеуказанных соединений и их комбинаций.
29. Мешок по любому из пп. 26–28, в котором композиция является жидкой.
30. Мешок по любому из пп. 26–29, в котором композиция для бытового применения выбрана из группы, состоящей из жидких моющих композиций от легких загрязнений, жидких моющих композиций от сильных загрязнений, композиций для чистки твердых поверхностей, гелевых моющих средств для стирки, обычно используемых для стирки, отбеливающих композиций, добавок для стирки, композиций улучшителей свойств ткани, шампуней, средств для мытья тела, других композиций для личной гигиены и их смесей.
31. Способ формирования мешка по любому из пп. 1–30, включающий в себя этапы, на которых: получают водорастворимую пленку; придают пленке форму с образованием открытого отделения; подают композицию в открытое отделение; герметизируют открытое отделение, необязательно при помощи второй пленки, с образованием мешка, имеющего герметизированное отделение, содержащее в себе композицию.
32. Способ по п. 31, в котором открытое отделение герметизируют при помощи по меньшей мере второго герметизированного отделения, так чтобы сформированный этим способом мешок представлял собой мешок с несколькими отделениями, наложенными друг на друга.
33. Способ обработки основы, включающий в себя этап введения субстрата в контакт с композицией мешка по любому из пп. 1–30 в присутствии воды.
34. Способ по п. 33, включающий в себя этапы соединения мешка и воды, обеспечивая растворение по меньшей мере части пленки мешка в присутствии воды, разбавление содержащейся в нем композиции в 300–800 раз с образованием моющего раствора и/или введение субстрата, предпочтительно ткани, в контакт с моющим раствором; субстрат, предпочтительно обрабатываемая ткань, может содержать одно или более загрязнений.
35. Использование пленки по любому из пп. 1–33 для получения мешка, содержащего бытовую композицию, причем мешок проявляет улучшенную растворимость в холодной воде.
Мешки, пленки, композиции, способы и применения описываются ниже более подробно.
Некоторые водорастворимые полимерные пленки, которые используются для изготовления изделий, таких как мешки (например, которые могут содержать в себе композицию для бытового применения), будут не полностью растворяться в воде во время обычного использования, например, во время цикла стирки для пакетов, содержащих стиральную композицию (например, при этом оставляя остаток пленки на предметах внутри стиральной машины).
Характеристики растворимости водорастворимых полимерных пленок на основе ПВС могут изменяться. Специалистам в данной области известно, что ацетатная группа в сополимере винилацетата и винилового спирта может гидролизоваться в процессе кислотного или щелочного гидролиза. По мере увеличения степени гидролиза повышается механическая прочность полимерной композиции, полученной из смолы ПВС-гомополимера, но уменьшается растворимость при более низких температурах (например, для полного растворения потребуется температура горячей воды). Соответственно, воздействие на смолу ПВС-гомополимера щелочной среды (например, под действием стиральной отбеливающей добавки) может превращать смолу из такой, которая растворяется быстро и полностью в данной водной среде (например, в холодной водной среде), в такую, которая растворяется в водной среде медленно и/или не полностью, что потенциально приводит к образованию нерастворенного полимерного остатка в конце цикла стирки. Это недостаток, присущий применению пленок на основе только сополимера винилацетата/винилового спирта, типичным примером которого являются коммерческие смолы ПВС-гомополимера.
Смолы ПВС-сополимера с боковыми карбоксильными группами, такие как смолы винилового спирта/гидролизованной натриевой соли метилакрилата, могут образовывать лактонные кольца между соседними боковыми карбоксильными и спиртовыми группами, таким образом уменьшая растворимость смолы ПВС-сополимера в воде. В присутствии сильного основания, такого как отбеливающая добавка для стирки, лактонные кольца могут раскрываться в течение нескольких недель при относительно теплой (окружающей) температуре в условиях высокой влажности (например, в результате реакций раскрытия лактонного кольца с образованием соответствующих боковых карбоксильных и спиртовых групп с повышением растворимости в воде). Таким образом, в отличие от эффекта, наблюдаемого с пленками из ПВС-гомополимера, считается, что такая пленка из ПВС-сополимера может становиться более растворимой вследствие химических взаимодействий между пленкой и щелочной композицией внутри мешка во время хранения. Следовательно, по мере старения пакеты становятся все более склонны к преждевременному растворению при хранении в сырых или влажных условиях, или при случайном воздействии воды, что приводит к уменьшению прочности мешка и/или к снижению эффективности некоторых активных веществ для стирки из-за присутствия отбеливающего агента и связанного с ним влияния на pH. В альтернативном варианте осуществления при контакте пленки с составом, имеющим приблизительной нейтральный pH, например pH от 7 до 8, количество лактоновых колец может увеличиваться, потенциально делая мешок относительно нерастворимым.
Кроме этого, желательно, чтобы водорастворимые ПВС, из которых формируют мешки, имели достаточную пластичность, чтобы обеспечивать хорошую деформируемость при термоформовке и возможность герметизации, но также и достаточную кристалличность, чтобы гарантировать высокую прочность мешка. Желательно найти хороший баланс между этими кажущимися противоположными характеристиками.
По меньшей мере некоторые или все из проблем, описанных в настоящем документе, могут решаться путем предоставления мешков, которые содержат пленки, включающие в себя тщательно подобранную смесь смол ПВС. В частности, было обнаружено, что тщательный подбор природы и количества анионного мономерного звена в анионном сополимере, а также общего количества анионного сополимера в смеси смол ПВС от общей массы ПВС-смолы в пленке, позволяет получать пленки и мешки, обладающие практически желательными характеристиками.
Настоящее описание относится к мешкам, содержащим водорастворимую пленку, включающую в себя смесь смол поливинилового спирта (ПВС) и необязательно один или более дополнительных компонентов, таких как пластификаторы, наполнители, поверхностно-активные вещества и другие добавки, более подробно описанные ниже. Мешки могут содержать, например, композицию, такую как композиция для бытового применения. Компоненты композиций и процессов настоящего изобретения описываются ниже более подробно.
Определения
В настоящем документе термины в единственном числе, при использовании в пункте формулы изобретения, следует понимать как обозначающие один или более из заявленных или описанных объектов. При использовании в настоящем документе термины «включать в себя», «включает в себя» и «включающий в себя» считаются не имеющими ограничительного характера. Композиции настоящего описания могут содержать, по существу состоять из или состоять из компонентов настоящего описания.
В настоящем документе могут использоваться термины «по существу свободный от» или «по существу не содержащий». Это означает, что указанный материал, как минимум, специально не добавлялся в композицию, чтобы стать ее частью, или предпочтительно не присутствует в обнаруживаемых аналитическими методами количествах. Подразумевается, что включены композиции, в которых указанный материал присутствует только в качестве примеси в одном из других материалов, которые включены преднамеренно. Указанный материал может присутствовать, если он вообще присутствует, в концентрации менее чем 1% или менее чем 0,1%, или менее чем 0,01%, или даже 0% по массе композиции.
Мешки настоящего описания могут содержать композицию, например композицию для бытового применения. Композиция может быть выбрана из жидкости, твердого вещества или их комбинации. В настоящем документе термин «жидкость» включает в себя свободнотекучие жидкости, а также пасты, гели, пены и муссы. Не имеющие ограничительного характера примеры жидкостей включают в себя жидкие моющие композиции от легких загрязнений и жидкие моющие композиции от сильных загрязнений, улучшители свойств ткани, моющие гели, обычно используемые для стирки, добавки для отбеливания и стирки. Жидкости могут содержать газы, например взвешенные пузырьки, или твердые вещества, например частицы. В настоящем документе термин «твердое вещество» включает в себя, без ограничений, порошки, агломераты и их смеси. Не имеющие ограничительного характера примеры твердых веществ включают в себя: гранулы, микрокапсулы, микросферы, нити и перламутровые шарики. Твердые композиции могут обеспечивать техническое преимущество, включая, без ограничений, преимущества во время стирки, преимущества предварительной обработки и/или эстетические эффекты.
При использовании в настоящем документе термин «гомополимер» по существу охватывает полимеры, имеющие один тип повторяющихся мономерных звеньев (например, полимерная цепь, состоящая или по существу состоящая из одного повторяющегося мономерного звена). Для конкретного случая ПВС, термин «гомополимер» (или «ПВС-гомополимер», или «ПВС-полимер») дополнительно включает в себя сополимеры, имеющие некоторое распределение мономерных звеньев винилового спирта и винилацетата в зависимости от степени гидролиза (например, полимерная цепь, состоящая или по существу состоящая из мономерных звеньев винилового спирта и винилацетата). В ограниченном случае 100% гидролиза ПВС-гомополимер может включать в себя истинный гомополимер, содержащий только звенья винилового спирта.
В настоящем документе термин «сополимер» по существу включает в себя полимеры, имеющие два или более типов повторяющихся мономерных звеньев (например, полимерная цепь, состоящая из или состоящая по существу из двух или более различных повторяющихся мономерных звеньев независимо от их типа — статистических сополимеров, блок-сополимеров и т.д.). Для конкретного случая ПВС термин «сополимер» (или «ПВС-сополимер») дополнительно включает в себя сополимеры, имеющие распределение мономерных звеньев винилового спирта и мономерных звеньев винилацетата в зависимости от степени гидролиза, а также по меньшей мере с еще одним повторяющимся мономерным звеном другого типа (например, тройная (или более) полимерная цепь, состоящая из или состоящая по существу из мономерных звеньев винилового спирта, мономерных звеньев винилацетата и одного или более других мономерных звеньев, например анионных мономерных звеньев). В предельном случае 100% гидролиза ПВС-сополимер может включать в себя сополимер, имеющий звенья винилового спирта и одно или более других мономерных звеньев, но не звенья винилацетата.
При использовании в настоящем документе и при отсутствии особых указаний, термины «массовый %» и «% мас.» предназначены означать композицию указанного компонента в «сухих» (без учета воды) частях от массы всей пленки (где применимо) или в частях от массы всей композиции, заключенной в мешок (где применимо). При использовании в настоящем документе и при отсутствии особых указаний термин «с.д.» предназначен означать композицию указанного компонента в частях на сотню частей водорастворимого полимера (или смолы; либо ПВС, либо другой) в водорастворимой пленке.
Если не указано иное, все концентрации компонентов или композиций относятся к активной части этого компонента или композиции и исключают примеси, например остаточные растворители или побочные продукты, которые могут присутствовать в доступных в продаже источниках таких компонентов или композиций.
Если не указано иное, все температуры в настоящем документе приведены в градусах Цельсия (°C). Если не указано иное, все измерения в настоящем документе проводят при 20°C и при атмосферном давлении.
В настоящем описании все процентные значения приведены по массе от общей массы композиции, если конкретно не указано иное. Все соотношения являются массовыми соотношениями, если конкретно не указано иное.
Следует понимать, что каждое максимальное числовое ограничение, встречающееся в данном описании, включает в себя также каждое меньшее числовое ограничение, как если бы такие меньшие числовые ограничения были явно указаны в настоящем документе. Каждое минимальное числовое ограничение, встречающееся в данном описании, будет включать в себя каждое большее числовое ограничение, как если бы такие большие числовые ограничения были явно указаны в настоящем документе. Каждый числовой диапазон, встречающийся в настоящем описании, будет включать каждый более узкий числовой диапазон, который находится в пределах такого более широкого числового диапазона, как если бы все такие более узкие числовые диапазоны были явно указаны в настоящем документе.
Мешки
Настоящее изобретение относится к мешкам. Мешки могут содержать водорастворимые пленки, описанные в настоящем документе. Пленка может образовывать отделение, которое может по меньшей мере частично или полностью заключать композицию.
Мешки, как правило, включают в себя по меньшей мере одно запечатанное отделение. Мешки могут содержать одно отделение или множество отделений, например по меньшей мере два отделения или по меньшей мере три отделения.
На ФИГ. 1 представлено изделие, в котором водорастворимый мешок 100 сформирован из водорастворимых полимерных пленок 10, 20, запечатанных на границе контакта 30. Одна или обе пленки 10, 20 содержат смесь смол ПВС первого ПВС-полимера и второго ПВС-полимера, в соответствии с настоящим изобретением. Пленки 10, 20 определяют внутренний объем 40 емкости мешка, в котором содержится любая желательная композиция 50 для высвобождения в водную среду. Композиция 50 конкретно не ограничена и может включать в себя, например, любую из разнообразных чистящих композиций, описанных ниже.
В примерах, имеющих несколько отделений, отделения могут содержать одинаковые и/или разные композиции. В свою очередь, композиции могут иметь любую приемлемую форму, включая, без ограничений, жидкость, твердое вещество и их комбинации (например, твердое вещество, взвешенное в жидкости). Мешки могут содержать первое, второе и третье отделение, каждое из которых соответственно содержит разные первую, вторую и третью композиции.
Отделения мешков с несколькими отделениями могут быть одинакового или разного размера(-ов) и/или объема(-ов). Отделения настоящих мешков с несколькими отделениями могут быть отдельными или могут быть соединены любым приемлемым образом. Второе и/или третье и/или последующие отделения могут быть наложены на первое отделение. Третье отделение может быть наложено на второе отделение, которое, в свою очередь, может быть наложено на первое отделение в виде многослойной конфигурации. В альтернативном варианте осуществления второе и третье отделения могут быть наложены на первое отделение. Однако также в равной степени предусмотрено, что первое, второе и необязательно третье и последующие отделения могут быть прикреплены друг к другу бок о бок. Отделения могут быть упакованы в виде цепочки, причем каждое отделение можно по отдельности отделять по линии перфорации. Таким образом, конечный пользователь может по отдельности отрывать каждое отделение от остальной части цепочки, например, для предварительной или последующей обработки ткани композицией из отделения. Первое отделение может быть окружено по меньшей мере вторым отделением, например, в конфигурации «шина и обод» или в конфигурации «мешок в мешке».
Мешки с несколькими отделениями могут содержать три отделения, состоящих из большого первого отделения и двух отделений меньшего размера. Второе и третье отделения меньшего размера наложены на первое отделение большего размера. Размер и геометрия отделений выбираются таким образом, чтобы такая конфигурация была достижимой. Геометрия отделений может быть одинаковой или может различаться. Каждое из второго и необязательно третьего отделения может иметь другую геометрию и форму по сравнению с первым отделением. Второе и необязательно третье отделения могут быть расположены на первом отделении по схеме. Схема может быть декоративной, образовательной или иллюстративной, например для иллюстрации концепции или инструкции и/или для указания на происхождение продукта. Первое отделение может быть самым большим отделением, имеющим две большие стороны, запечатанные по периметру, а второе отделение имеет меньший размер, занимая менее чем около 75% или менее чем около 50% площади поверхности одной стороны первого отделения. Если имеется третье отделение, то вышеупомянутая структура может быть такой же, но второе и третье отделения занимают менее чем около 60% или менее чем около 50%, или менее чем около 45% площади поверхности одной стороны первого отделения.
На ФИГ. 2 проиллюстрировано изделие, в котором водорастворимый мешок 1 с несколькими отделениями образован из водорастворимой пленки 5. Пакет 1 имеет три отделения; два отделения 3, 4 меньшего размера наложены на нижнее отделение 2 большего размера.
Изделия, мешки и/или пакеты настоящего описания могут содержать одну или более разных пленок. Например, когда мешок содержит одно отделение, мешок может быть изготовлен из одной стенки, которая загибается на себя и запечатывается по краям или, в альтернативном варианте осуществления, двух стенок, которые запечатываются вместе по краям. Когда мешок содержит множество отделений, мешок может быть изготовлен из одной или более пленок, так что любое конкретное отделение пакета может содержать стенки, изготовленные из одной пленки или из множества пленок, имеющих разные композиции. Мешок с несколькими отделениями может содержать по меньшей мере три стенки: наружную верхнюю стенку, наружную нижнюю стенку и разделительную стенку. Наружная верхняя стенка и наружная нижняя стенка по существу расположены напротив друг друга и образуют наружную поверхность мешка. Разделительная стенка является внутренней для мешка и прикреплена к обычно противоположным наружным стенкам вдоль линии запечатывания. Разделительная стенка разделяет внутреннюю часть мешка с несколькими отделениями на по меньшей мере первое отделение и второе отделение.
Такие изделия, как мешки и пакеты, могут быть изготовлены с помощью любого приемлемого оборудования и способа. Например, мешки с одним отделением могут быть изготовлены с использованием технологий вертикального заполнения формы, горизонтального заполнения формы или заполнения с помощью вращающегося барабана, которые широко известны в данной области. Такие процессы могут быть непрерывными или периодическими. Пленку можно увлажнять и/или нагревать для повышения ее пластичности. Способ может также включать в себя использование вакуума для затягивания пленки в приемлемую форму. Вакуум, затягивающий пленку в форму, может прикладываться в течение времени от около 0,2 до около 5 секунд, или от около 0,3 до около 3 секунд, или от около 0,5 до около 1,5 секунд после того, как пленка оказывается на горизонтальной части поверхности. Этот вакуум может быть таким, чтобы обеспечивать пониженное давление, например, в диапазоне от 1 кПа до 100 кПа (от 10 мбар до 1000 мбар) или в диапазоне от 10 кПа до 60 кПа (от 100 мбар до 600 мбар).
Формы, в которых могут быть изготовлены такие изделия, как пакеты, могут иметь любую форму, длину, ширину и глубину в зависимости от требуемых размеров мешков. Также при необходимости формы могут различаться друг от друга по размеру и геометрической форме. Например, объем готовых мешков может составлять от около 5 мл до около 300 мл, или от около 10 мл до около 150 мл, или от около 20 мл до около 100 мл, и размеры формы регулируют соответствующим образом.
Мешок может содержать первое и второе запечатанные отделения. Второе отделение может быть по существу наложенным поверх первого запечатанного отделения, так что второе запечатанное отделение и первое запечатанное отделение имеют общую разделительную стенку, которая является внутренней для мешка.
Мешок может содержать первое и второе отделения и дополнительно содержит третье запечатанное отделение. Третье запечатанное отделение может быть по существу наложенным поверх первого запечатанного отделения, так что третье запечатанное отделение и первое запечатанное отделение имеют общую разделительную стенку, которая является внутренней для мешка.
Первая композиция и вторая композиция могут быть выбраны из одной из следующих комбинаций: жидкость, жидкость; жидкость, порошок; порошок, порошок и порошок, жидкость. Первая, вторая и третья композиции могут быть выбраны из одной из следующих комбинаций: твердое вещество, жидкость, жидкость; жидкость, жидкость, жидкость; жидкость, твердое вещество, жидкость; твердое вещество, твердое вещество, жидкость; твердое вещество, твердое вещество, твердое вещество.
Композицию может содержать одно отделение или множество запечатанных отделений. Каждое из множества отделений может содержать одинаковую или разные композиции. Композиция может иметь форму, выбранную из жидкости, твердого вещества или их комбинации. Композиция может иметь форму жидкости, твердого вещества, порошка, микросфер или их смеси.
Композиция может представлять собой композицию для бытового применения, например композицию для бытового применения, которая выбрана из группы, состоящей из жидких моющих композиций от легких загрязнений, жидких моющих композиций от сильных загрязнений, композиций для чистки твердых поверхностей, включая композиции для ручной мойки посуды и автоматических посудомоечных машин, гелевых моющих средств, часто применяемых при стирке, отбеливающих композиций, добавок для стирки, композиций улучшителей свойств ткани, шампуней, средств для мытья тела, других композиций для личной гигиены и их смесей.
Водорастворимая пленка
Мешки настоящего описания содержат водорастворимую пленку. Водорастворимая пленка включает в себя смесь смол поливиниловых спиртов (ПВС). Смесь смол ПВС содержит два или более ПВС-полимеров, предпочтительно два ПВС-полимера. Компоненты пленки обсуждаются ниже более подробно.
Полимеры поливинилового спирта
Водорастворимая пленка содержит полимеры поливиниловых спиртов (ПВС). Более конкретно, пленки настоящего описания включают в себя ПВС-гомополимеры (например, содержащие по существу только звенья винилового спирта и необязательно мономерные звенья винилацетата) и ПВС-сополимеры (например, содержащие одно или более других мономерных звеньев в дополнение к звеньям винилового спирта и необязательно винилацетата).
ПВС представляет собой синтетическую смолу, которую по существу получают путем алкоголиза, обычно называемого гидролизом или омылением поливинилацетата. Полностью гидролизованный ПВС, в котором практически все ацетатные группы преобразованы в спиртовые группы, представляет собой высококристаллический полимер с сильными водородными связями, который растворяется только в горячей воде — более чем около 60°С (140°F). Если после гидролиза поливинилацетата может оставаться достаточное количество ацетатных групп, тогда ПВС-полимер называется частично гидролизованным, он более слабо связан водородными связями, является менее кристаллическим и растворим в холодной воде — при температуре ниже чем около 10°C (50°F). Промежуточная пленка, растворимая в холодной или горячей воде, может включать в себя, например, промежуточный частично гидролизованный ПВС (например, со степенями гидролиза от около 94% до около 98%) и легко растворяется только в теплой воде, например происходит ее быстрое растворение при температурах около 40°C и выше. Как полностью, так и частично гидролизованные типы ПВС обычно называют ПВС-гомополимерами, хотя частично гидролизованный тип технически представляет собой сополимер винилового спирта и винилацетата.
Степень гидролиза (DH) ПВС-полимеров, входящих в состав водорастворимых пленок настоящего описания, может находиться в диапазоне от около 75% до около 99% (например, от около 79% до около 92%, от около 86,5% до около 89% или около 88%, например, для композиций, растворимых в холодной воде; от около 90% до около 99%, от около 92% до около 99% или от около 95% до около 99%). По мере уменьшения степени гидролиза механическая прочность изготовленной из смолы пленки уменьшается, но при этом при температурах ниже около 20°C ускоряется ее растворимость. При увеличении степени гидролиза пленка, изготовленная из полимера, будет приобретать большую механическую прочность, а термоформуемость и растворимость, в особенности при более низких температурах стирки, будет снижаться.
Степень гидролиза ПВС можно выбирать таким образом, чтобы растворимость полимера в воде зависела от температуры, и таким образом также влиять на растворимость пленки, изготовленной из полимера, любого улучшающего совместимость полимера и дополнительных ингредиентов. В одном варианте пленка растворима в холодной воде. Растворимая в холодной воде пленка, которая растворима в воде при температуре ниже 10°C, может содержать ПВС со степенью гидролиза в диапазоне от около 75% до около 90% или в диапазоне от около 80% до около 90%, или в диапазоне от около 85% до около 90%, или в диапазоне от около 87% до около 90%. В другом варианте пленка растворима в горячей воде. Растворимая в горячей воде пленка, которая растворима в воде при температуре по меньшей мере около 60°C, может включать в себя ПВС со степенью гидролиза по меньшей мере около 98%.
Водорастворимые полимеры (например, только смесь смол ПВС или в комбинации с другими водорастворимыми полимерами) могут содержаться в пленке в количестве в диапазоне от около 50% мас. или около 60% мас., и/или до около 70% мас. или около 80% мас., или около 90% мас., или около 95% мас. Например, смесь смол ПВС может присутствовать в водорастворимой пленке в количестве в диапазоне от около 50% мас., около 60% мас. и/или до около 70% мас., или около 80% мас., или около 90% мас., или около 95% мас. от массы пленки. Предпочтительно смесь смол присутствует в составе пленки в количестве от около 50% до около 80%, более предпочтительно от около 60% до около 75%.
Массовое соотношение количества водорастворимых полимеров к объединенному количеству всех пластификаторов (включая воду), улучшающих совместимость агентов и дополнительных добавок может находиться, например, в диапазоне от около 0,5 до около 18, от около 0,5 до около 15, от около 0,5 до около 9, от около 0,5 до около 5, от около 1 до 3 или от около 1 до 2. Предпочтительно это соотношение составляет от около 1 до около 3, более предпочтительно от около 1,3 до около 2,5. Конкретные количества пластификаторов и других неполимерных компонентов можно выбирать в конкретном варианте осуществления на основании предполагаемого применения водорастворимой пленки для регулирования эластичности пленки и придания технологических преимуществ с учетом желательных механических свойств пленки.
Смесь смол ПВС включает в себя первую смолу ПВС, представляющую собой первый ПВС-полимер («первый ПВС-полимер»), содержащий один или более типов анионных мономерных звеньев (например, ПВС тер- (или с более высокой степенью со-) полимер), предпочтительно с одним типом анионного мономерного звена. Смесь смол ПВС содержит вторую смолу ПВС, представляющую собой ПВС-полимер («второй ПВС-полимер»), состоящий по существу из мономерных звеньев винилового спирта и (необязательно) мономерных звеньев винилацетата (например, ПВС-гомополимер, который является либо полностью гидролизованным поливиниловым спиртом, либо частично гидролизованной комбинацией сополимера винилового спирта и винилацетата). Предпочтительно смесь смол ПВС содержит только первый ПВС-сополимер и второй ПВС-полимер (например, бинарную смесь двух полимеров). Альтернативно или дополнительно смесь смол ПВС и/или водорастворимая пленка могут характеризоваться отсутствием или по существу отсутствием других полимеров (например, других водорастворимых полимеров вообще и/или других полимеров на основе ПВС в частности). Водорастворимая пленка может содержать один или более дополнительных водорастворимых полимеров. Например, смесь смол ПВС может содержать третий ПВС-полимер, четвертый ПВС-полимер, пятый ПВС-полимер и т.д. (например, один или более дополнительных ПВС-гомополимеров или ПВС-сополимеров с анионными мономерными звеньями или без них). Например, водорастворимая пленка может содержать по меньшей мере третий (или четвертый, пятый и т.д.) водорастворимый полимер, отличный от ПВС-полимера (например, отличный от ПВС-гомополимеров или ПВС-сополимеров с анионными мономерными звеньями или без них).
Смесь смол ПВС содержит первый ПВС-полимер. Первый ПВС-полимер содержит анионное мономерное звено. Первый ПВС-полимер может представлять собой тройной ПВС-сополимер, содержащий мономерные звенья винилового спирта, мономерные звенья винилацетата (т.е. в случае неполного гидролиза) и один тип анионного мономерного звена (например, где один тип мономерного звена может включать в себя эквивалентные кислотные формы, солевые формы и необязательно остаточные сложноэфирные формы анионного мономерного звена). ПВС-сополимер может включать в себя два или более типов анионных мономерных звеньев. Предпочтительно ПВС-сополимер содержит один тип анионного мономерного звена.
Анионное мономерное звено в первом ПВС-полимере может быть получено из карбоксилированного анионного мономерного звена. В настоящем документе «карбоксилированное анионное мономерное звено» включает в себя виниловые полимеризационные звенья, соответствующие виниловым мономерам монокарбоновых кислот, их сложным эфирам и ангидридам, дикарбоновые мономеры, имеющие полимеризуемую двойную связь, их сложные эфиры и ангидриды, а также соли, предпочтительно соли щелочных металлов любого из вышеуказанных соединений.
Неожиданно было обнаружено, что анионные полимеры, содержащие карбоксилированные мономеры, такие как мономалеатные звенья, позволяют получать конкретные преимущества по сравнению с другими анионными полимерами, например, содержащими сульфонированные мономеры, такие как акриламидометилпропансульфонат. Без ограничений, накладываемых теорией, считается, что карбоксилированные мономеры, такие как мономалеатные звенья, обеспечивают верный баланс достаточного разъединения укладки полимера и, следовательно, уменьшения кристалличности пленки, для обеспечения хорошего растворения пленки, но при этом без чрезмерного нарушения укладки полимера и получаемой кристалличности пленки для сохранения достаточно высокой прочности мешка.
К примерам подходящих анионных мономерных звеньев относятся виниловые полимеризационные звенья, соответствующие виниловым анионным мономерам, включая винилуксусную кислоту, малеиновую кислоту, моноалкилмалеат, диалкилмалеат, малеиновый ангидрид, фумаровую кислоту, моноалкилфумарат, диалкилфумарат, монометилфумарат, диметилфумарат, фумаровый ангидрид, итаконовую кислоту, монометилитаконат, диметилитаконат, итаконовый ангидрид, соли щелочных металлов вышеуказанных соединений (например, натрия, калия или соли других щелочных металлов), сложные эфиры вышеуказанных соединений (например, метиловые, этиловые или другие C1–C4 или C6 алкиловые сложные эфиры) и их комбинации (например, множество типов анионных мономеров или эквивалентных форм одного и того же анионного мономера). Карбоксилированное анионное мономерное звено может быть выбрано из малеиновой кислоты, моноалкилмалеата, диалкилмалеата, малеинового ангидрида и их комбинаций. Предпочтительно карбоксилированное анионное мономерное звено представляет собой моноалкилмалеатное мономерное звено. Моноалкилмалеатное мономерное звено предпочтительно выбирают из группы, состоящей из монометилмалеата, его солей щелочных металлов (например, натриевых солей) и их комбинаций. Предпочтительно моноалкилмалеатный мономер представляет собой монометилмалеат.
Одно или более анионных мономерных звеньев может быть включено в первый ПВС-полимер или может присутствовать в нем в заданном количестве. Как правило, по мере увеличения содержания анионного мономера растет и растворимость смолы ПВС-полимера, смесей смол и/или пленок, изготовленных из таких смол или смесей смол. Пленки, которые включают в себя ПВС-полимеры, имеющие более высокое содержание анионного мономера, также могут иметь относительно большую липкость, что может свидетельствовать о большей способности к герметизации. Однако водорастворимая пленка, у которой относительная липкость слишком высока, может быть нежелательна вследствие проблем, связанных с преобразованием липких пленок в мешки.
Количество анионных мономерных звеньев можно охарактеризовать по молярному содержанию (выраженному, например, в виде мол. %) анионных мономерных звеньев в первом ПВС-полимере. Одно или более анионных мономерных звеньев могут присутствовать в первом ПВС-полимере в количестве в диапазоне от около 3 мол. % до около 6 мол. %, или от около 3 мол. % до около 5 мол. %, или от около 3,5 мол. % до около 4,5 мол. %, или от около 4 мол. % до около 4,5 мол. %, по отдельности или в совокупности. Анионное(-ые) мономерное(-ые) звено (звенья) может (могут) присутствовать в первом ПВС-полимере в количестве по меньшей мере около 3,0; 3,5; 4,0 мол. % и/или до около 6,0; 5,5; 5,0 или 4,5 мол. %.
Альтернативно или дополнительно анионное(-ые) мономерное(-ые) звено (звенья) можно охарактеризовать в контексте присутствия анионных мономерных звеньев в пленке ПВС, например, по молярному содержанию (мол. %) анионных мономерных звеньев от общего количества ПВС-полимера в пленке (например, от общего количества ПВС-полимера, включая гомополимер(-ы) и сополимер(-ы) в смеси смол ПВС). Анионное(-ые) мономерное(-ые) звено (звенья) может (могут) присутствовать в водорастворимой пленке в количестве в диапазоне от около 0,5 мол. % до около 3 мол. % от общего количества ПВС-полимера в пленке. Анионное(-ые) мономерное(-ые) звено (звенья) может (могут) присутствовать в пленке в количестве по меньшей мере около 0,5; 0,75; 1,0 или 1,2 мол. %, и/или до около 3,0; 2,5; 2,0 или 1,7 мол. % от общего содержания ПВС-полимера в пленке. Например, первый ПВС-полимер, содержащий (карбоксилированные) анионные мономерные звенья, может быть смешан со вторым ПВС-полимером, например гомополимером, в смесь от 20% мас./80% мас. до около 80% мас./20% мас. с получением среднего содержания анионного мономерного звена в смеси от около 0,5 мол. % до около 3 мол. % от общего ПВС-полимера. Вышеуказанное содержание анионного мономерного звена может также альтернативно или дополнительно применяться относительно общего содержания водорастворимого полимера в пленке, ПВС или другого материала.
Растворителем для омыления поливинилацетата в поливиниловый спирт, как правило, является метанол, который может оставаться в получаемом порошке ПВС даже после высушивания. При растворении ПВС метанол высвобождается в атмосферу. Таким образом, желательным является уменьшение содержания метанола, остающегося в порошке ПВС, до менее 3% мас. или даже менее 1% мас. К способам удаления летучих органических соединений относятся подача содержащего воду газа на этапе сушки с целью вытеснения из ПВС-полимеров летучих органических соединений водой. Однако ПВС, модифицированные сложными моноэфирами, диэфирами или ангидридами этиленненасыщенных дикарбоновых кислот, имеют высокую аффинность к воде, и использование содержащего воду газа приводит к растворению поверхности частиц порошка и агломерации частиц, что затрудняет обработку ПВС. В альтернативном варианте осуществления для удаления остаточного метанола используют длительное нагревание при высоких температурах. Однако такие высокие температуры способствуют поперечному сшиванию между гидроксильными группами ПВС и звеньями сложного моноэфира, диэфира и/или ангидрида с образованием нерастворимых компонентов.
Для уменьшения количества остаточного метанола в ПВС-сополимерах омыленный полимер промывают в смеси метанол/метилацетат, имеющей содержание метилацетата от около 45 об.% или более, 60 об.% или более, или 70 об.% или более. Например, ПВС-гель, полученный после этапа омыления, можно растирать со смесью метанол/метилацетат в соотношении 15/85 (об./об.).
Дополнительно для уменьшения количества метанола, размер частиц готовой ПВС-смолы можно уменьшать так, чтобы более 95% мас. проходили через сито с размером ячеек 1,0 мм или более 30% проходили через сито с размером ячеек 500 микрон, или более 45% проходили через сито с размером ячеек 500 микрон. Если размер частиц готовой смолы ПВС слишком велик, улетучивание метанола усложняется.
В случае ПВС-сополимера, содержащего сложные моноэфиры, диэфиры и ангидриды этиленненасыщенной дикарбоновой кислоты, количество нерастворимых компонентов можно уменьшать, контролируя соотношение формирования лактоновых колец и модификации сополимера путем частичного омыления. Соотношение формирования лактоновых колец и модификации сополимера можно описать уравнением (Q):
0,05 ≤ Y/X < 0,98
(Q),
где X — модификация сополимера, а Y — формирование лактоновых колец. Чтобы уменьшить количество нерастворимых материалов, соотношение Y/X должно составлять около 0,80 или менее, около 0,60 или менее, или 0,40 или менее.
Смесь смол ПВС содержит второй ПВС-полимер. Второй ПВС-полимер состоит по существу из мономерных звеньев винилового спирта и необязательно мономерных звеньев винилацетата (например, ПВС-гомополимер).
Водорастворимая пленка может содержать по меньшей мере около 50% мас., 55% мас., 60% мас., 65% мас., 70% мас., 75% мас., 80% мас., 85% мас. или 90% мас., и/или до около 60% мас., 70% мас., 80% мас., 90% мас., 95% мас. или 99% мас. смеси смол ПВС. Предпочтительно смесь смол присутствует в составе пленки в количестве от около 50% до около 80%, более предпочтительно от около 60% до около 75%.
Первый ПВС-полимер может присутствовать в водорастворимой пленке в количестве в диапазоне от около 10% мас. до около 70% мас., или от около 10% мас. до около 60% мас., или от около 20% мас. до около 50% мас., или от около 30% мас. до около 40% мас. от общего содержания ПВС-полимеров в пленке (т.е. от массы смеси смол ПВС). Например, первый ПВС-полимер может присутствовать в количестве по меньшей мере около 10% мас., 20% мас., 30% мас., 40% мас., 50% мас., 60% мас. и/или до около 70% мас., 60% мас., 50% мас., 40% мас., 30% мас., 20% мас. или 10% мас. от общего содержания ПВС-полимеров в пленке, предпочтительно по меньшей мере около 30% мас. и/или до около 40% мас. Вышеуказанные концентрации первого ПВС-сополимера альтернативно или дополнительно могут быть указаны от общего содержания водорастворимого полимера в пленке, ПВС или другого материала.
Второй ПВС-полимер может присутствовать в количестве в диапазоне от около 30% мас. до около 90% мас., или от около 40% мас. до около 90% мас., или от около 50% мас. до около 80% мас., или от около 60% мас. до около 70% мас. от общего содержания ПВС-полимеров в пленке (т. е. от массы смеси смол ПВС). Например, второй ПВС-полимер может присутствовать в количестве по меньшей мере 30% мас., 40% мас., 50% мас. или 60% мас. и/или до около 90% мас., 80% мас., 70% мас., 60% мас., 50% мас. или 40% мас. от общего содержания ПВС-полимеров в пленке, предпочтительно по меньшей мере около 60% мас. и/или до около 70% мас. Вышеуказанные концентрации второго ПВС-полимера альтернативно или дополнительно могут быть выражены относительно общего содержания водорастворимых полимеров в пленке, ПВС или другого материала.
1
2
Как более подробно описано ниже, ПВС-полимеры можно охарактеризовать с точки зрения их значений вязкости (величины которых по существу коррелируют с молекулярными массами полимеров). Вязкость полимера определяют измерением свойств свежеприготовленного раствора с помощью вискозиметра типа Brookfield LV с адаптером UL, как описано в британском стандарте EN ISO 15023-2:2006, приложение Е, метод испытания по Брукфильду. Согласно международной практике вязкость 4% водных растворов поливинилового спирта устанавливают при 20°C. Значения вязкости полимеров, указанные в настоящем документе в сП, следует понимать как относящиеся к вязкости 4% водного раствора водорастворимого полимера при 20°C, если не указано иное. Для справки, первый ПВС-полимер может быть обозначен как имеющий первую вязкость 4% раствора при 20°C (µ), а второй ПВС-полимер может быть обозначен как имеющий вторую вязкость 4% раствора при 20°C (µ).
1
1
2
2
2
1
Первый ПВС-полимер может характеризоваться вязкостью 4% раствора при 20°C (µ) от около 10 сП до около 40 сП, или от около 10 сП до около 30 сП, или от около 12 сП до около 25 сП, или от 14 сП до 20 сП. Первая вязкость µ может находиться в диапазоне от около 4 сП до около 24 сП (например, по меньшей мере от около 4, 8, 10 или 12 сП и/или до около 12, 16, 20 или 24 сП, например, от около 10 сП до около 16 сП или от около 10 сП до около 20 сП). Второй ПВС-полимер может характеризоваться вязкостью 4% раствора при 20°C (µ) от около 3,0 сП до около 40 сП, или от около 7 сП до около 40 сП, от около 10 сП до около 40 сП, или от около 10 сП до около 30 сП, или от около 12 сП до около 25 сП. Вторая вязкость µ2 может находиться в диапазоне от около 4 сП до около 24 сП (например, по меньшей мере от около 4, 8, 10 или 12 сП и/или до около 12, 16, 20 или 24 сП, например, от около 10 сП до около 16 сП или от около 10 сП до около 20 сП). Второй ПВС-полимер может иметь вторую вязкость 4% раствора при 20°C (µ) около 20 сП или менее (например, по меньшей мере от около 4, 8, 10 или 12 сП и/или до около 12, 16 или 20 сП). Абсолютная разность вязкостей |µ - µ| для первого ПВС-полимера и второго ПВС-полимера может находиться в диапазоне от 0 сП до около 10 сП или составлять по меньшей мере около 0; 0,5; 1 или 2 сП и/или до около 8, 9 или 10 сП, например от около 0 сП до около 10 сП, или от около 2 сП до около 8 сП.
В данной области хорошо известно, что вязкость водорастворимого полимера (ПВС или другого материала) коррелирует со средневесовой молекулярной массой  того же полимера, и часто вязкость используют вместо показателя . Таким образом, средневесовая молекулярная масса водорастворимых полимеров, включая первый ПВС-сополимер и второй ПВС-полимер, может находиться, например, в диапазоне от около 30 000 до около 175 000, или от около 30 000 до около 100 000, или от около 55 000 до около 85 000.
Когда смесь смол ПВС включает в себя три или более смол ПВС, выбранных из смол ПВС-полимеров или ПВС-сополимеров, вышеуказанные значения вязкости могут относиться к каждому ПВС-полимеру или ПВС-сополимеру в отдельности, а вышеуказанные разности вязкости могут относиться к каждой паре ПВС-полимера/ПВС-сополимера в смеси смол ПВС и в полученной водорастворимой пленке.
Как описано выше, ПВС-полимеры могут характеризоваться степенью гидролиза. Первый ПВС-полимер может характеризоваться степенью гидролиза от 60% до около 99%, предпочтительно от около 80% до около 98%, предпочтительно от около 83% до около 95%, предпочтительно от около 85% до около 92%. Второй ПВС-полимер может характеризоваться степенью гидролиза от около 60% до около 99%, предпочтительно от около 80% до около 98%, предпочтительно от около 85% до около 95%, предпочтительно от около 87% до около 92%.
Другие компоненты и/или характеристики пленки
В дополнение к описанным выше полимерам поливинилового спирта водорастворимые пленки настоящего описания могут содержать и другие компоненты.
Пленки настоящего описания могут содержать другие водорастворимые полимеры. Другие водорастворимые полимеры для использования в смеси в дополнение к ПВС-полимерам и ПВС-сополимерам могут включать в себя, без ограничений, модифицированные поливиниловые спирты, полиакрилаты, водорастворимые сополимеры акрилата, поливинилпирролидон, полиэтиленимин, пуллулан, водорастворимые природные полимеры, включая, без ограничений, гуаровую камедь, акациевую камедь, ксантановую камедь, каррагинан и крахмал, производные водорастворимых полимеров, включая, без ограничений, модифицированные крахмалы, этоксилированный крахмал и гидроксипропилированный крахмал, сополимеры вышеуказанных соединений и комбинации любых из вышеуказанных соединений. Другие водорастворимые полимеры могут включать в себя полиалкиленоксиды, полиакриламиды, полиакриловые кислоты и их соли, целлюлозы, простые эфиры целлюлозы, сложные эфиры целлюлозы, амиды целлюлозы, поливинилацетаты, поликарбоновые кислоты и их соли, полиаминокислоты, полиамиды, желатины, метилцеллюлозы, карбоксиметилцеллюлозы и их соли, декстрины, этилцеллюлозы, гидроксиэтилцеллюлозы, гидроксипропилметилцеллюлозы, мальтодекстрины и полиметакрилаты. Такие водорастворимые полимеры, ПВС или другие, доступны в продаже из разнообразных источников. По существу для применения в качестве пленкообразующих полимеров могут быть пригодны любые вышеуказанные водорастворимые полимеры. Как правило, водорастворимая пленка может содержать сополимеры и/или смеси вышеуказанных смол.
Водорастворимые полимеры (например, смесь смол ПВС в комбинации с другими водорастворимыми полимерами) могут содержаться в пленке в количестве в диапазоне, например, от около 30% мас. или 50% мас. до около 90% мас. или 95% мас. Массовое соотношение количества водорастворимых полимеров к объединенному количеству всех пластификаторов, улучшающих совместимость агентов и дополнительных добавок может находиться, например, в диапазоне от около 0,5 до около 18, от около 0,5 до около 15, от около 0,5 до около 9, от около 0,5 до около 5, от около 1 до 3 или от около 1 до 2. Предпочтительно это соотношение составляет от около 1 до около 3, более предпочтительно от около 1,3 до около 2,5. Конкретные количества пластификаторов и других неполимерных компонентов можно выбирать в конкретном варианте осуществления на основании предполагаемого применения водорастворимой пленки для регулирования эластичности пленки и придания технологических преимуществ с учетом желательных механических свойств пленки.
Водорастворимые полимеры для использования в пленке, описанные в настоящем документе (включая, без ограничений, ПВС-полимеры и ПВС-сополимеры), могут характеризоваться вязкостью, например, в диапазоне от около 3,0 до около 40 сП или до около 30 сП, или до около 27,0 сП, от около 4,0 до около 24,0 сП, от около 4,0 до около 23,0 сП, от около 4,0 сП до около 15 сП или от около 6,0 до около 10,0 сП. Вязкость полимера определяют измерением свойств свежеприготовленного раствора с помощью вискозиметра типа Brookfield LV с адаптером UL, как описано в британском стандарте EN ISO 15023-2:2006, приложение Е, метод испытания по Брукфильду. Согласно международной практике вязкость 4% водных растворов поливинилового спирта устанавливают при 20°C. Значения вязкости полимеров, указанные в настоящем документе в сП, следует понимать как относящиеся к вязкости 4% водного раствора водорастворимого полимера при 20°C, если не указано иное.
В данной области хорошо известно, что вязкость водорастворимого полимера (ПВС или другого) коррелирует со средневесовой молекулярной массой  этого же полимера, и вязкость часто используется в качестве заменителя для . Таким образом, средневесовая молекулярная масса водорастворимых полимеров, включая первый ПВС-сополимер и второй ПВС-полимер, может находиться, например, в диапазоне от около 30 000 до около 175 000, или от около 30 000 до около 100 000, или от около 55 000 до около 85 000.
Водорастворимая пленка может содержать другие вспомогательные агенты и технологические агенты, такие как, без ограничений, пластификаторы, вещества, улучшающие сочетаемость пластификаторов, поверхностно-активные вещества (ПАВ), смазывающие вещества, разделительные агенты, наполнители, удешевляющие добавки, поперечно-сшивающие агенты, агенты, препятствующие слипанию, антиоксиданты, снижающие липкость агенты, противовспенивающие агенты, наночастицы, такие как слоистые силикатные наноглины (например, натриевый монтмориллонит), отбеливающие агенты (например, метабисульфит натрия, бисульфит натрия или другие), вызывающие отвращение агенты, такие как придающие горечь вещества (например, соли денатония, такие как бензоат денатония, сахарид денатония и хлорид денатония; октаацетат сахарозы; хинин; флавоноиды, такие как кверцетин и наринген; и квассиноиды, такие как квассин и бруцин) и жгучие вещества (например, капсаицин, пиперин, аллилизотиоцианат, аллилизотиоцианат и резинифератоксин), а также другие функциональные ингредиенты в количествах, приемлемых для предусмотренных целей. Пленки, содержащие пластификаторы, имеют преимущества. Количество таких агентов может составлять до около 50% мас., 20% мас., 15% мас., 10% мас., 5% мас., 4% мас. и/или по меньшей мере 0,01% мас., 0,1% мас., 1% мас. или 5% мас. по отдельности или совместно. Предпочтительно общее количество таких вспомогательных агентов и технологических добавок в пленке составляет от около 20% до около 50%, более предпочтительно от около 25% до около 40%.
Пластификаторы могут включать в себя, без ограничений, глицерин, диглицерин, сорбит, этиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, дипропиленгликоль, тетраэтиленгликоль, пропиленгликоль, полиэтиленгликоли с MМ до 400, неопентилгликоль, триметилолпропан, полимеры простых эфиров полиолов, сорбит, 2-метил-1,3-пропандиол, этаноламины и их смеси. Предпочтительными пластификаторами являются глицерин, сорбит, триэтиленгликоль, пропиленгликоль, дипропиленгликоль, 2-метил-1,3-пропандиол, триметилолпропан или их комбинация. Общее количество пластификатора может находиться в диапазоне от около 1% мас. до около 40% мас., или от 10% мас. до около 40% мас., или от около 15% мас. до около 35% мас., или от около 20% мас. до около 30% мас., например около 25% мас., в расчете на общую массу пленки. Можно использовать комбинации глицерина, дипропиленгликоля и сорбита. В альтернативном варианте осуществления могут использоваться комбинации глицерина, триметилолпропана и сорбита. Необязательно глицерин можно использовать в количестве от около 5% мас. до около 30% мас. или от 5% мас. до около 20% мас., например около 13% мас. Необязательно дипропиленгликоль или триметилолпропан можно использовать в количестве от около 1% мас. до около 20% мас. или от около 3% мас. до около 10% мас., например 6% мас. Необязательно сорбит можно использовать в количестве от около 1% мас. до около 20% мас. или от около 2% мас. до около 10% мас., например около 5% мас. Конкретные количества пластификаторов можно выбрать в конкретном варианте осуществления на основании желательных характеристик эластичности и пригодности для обработки водорастворимой пленки. При низких концентрациях пластификаторов пленки могут становиться хрупкими, труднообрабатываемыми или склонными к разрыву. При повышенных концентрациях пластификаторов пленки могут быть слишком мягкими, непрочными или труднообрабатываемыми для желательного использования.
Приемлемые поверхностно-активные вещества могут включать в себя классы неионогенных, катионных, анионных и цвиттерионных ПАВ. Приемлемые ПАВ включают в себя, без ограничений, полиоксиэтилированные полиоксипропиленгликоли, этоксилаты спиртов, алкилфенолэтоксилаты, третичные ацетиленовые гликоли и алканоламиды (неионогенные), полиоксиэтилированные амины, четвертичные аммониевые соли и кватернизованные полиоксиэтилированные амины (катионные), а также оксиды аминов, N-алкилбетаины и сульфобетаины (цвиттерионные). Другие приемлемые ПАВ включают в себя диоктилсульфосукцинат натрия, лактилированные глицериновые и пропиленгликолевые эфиры жирных кислот, лактиловые сложные эфиры жирных кислот, алкилсульфаты натрия, полисорбат 20, полисорбат 60, полисорбат 65, полисорбат 80, лецитин, ацетилированные глицериновые и пропиленгликолевые эфиры жирных кислот и ацетилированные сложные эфиры жирных кислот, а также их комбинации. Количество ПАВ в водорастворимой пленке может находиться в диапазоне от около 0,1% мас. до 2,5% мас., необязательно от около 1,0% мас. до 2,0% мас.
Приемлемые смазывающие вещества/разделительные агенты могут включать в себя, без ограничений, жирные кислоты и их соли, жирные спирты, сложные жирные эфиры, жирные амины, жирные аминоацетаты и жирные амиды. Предпочтительными смазывающими веществами/разделительными агентами являются жирные кислоты, соли жирных кислот и жирные аминоацетаты. Количество смазывающего вещества/разделительного агента в водорастворимой пленке может находиться в диапазоне от около 0,02% мас. до около 1,5% мас., необязательно от около 0,1% мас. до около 1% мас.
Пленка может содержать вызывающий отвращение агент, такой как придающий горечь агент, например бензоат денатония и/или его производное. Вызывающий отвращение агент можно смешивать с полимерным материалом и/или другими добавками до изготовления пленки (например, до отливки или экструзии пленки). Альтернативно или дополнительно вызывающий отвращение агент можно добавлять к пленке или к мешку после формования, например добавлять путем присыпки, печати, обрызгивания или нанесения покрытия иным образом.
Приемлемые наполнители/удешевляющие добавки/агенты, препятствующие слипанию/снижающие липкость агенты включают в себя, без ограничений, крахмалы, модифицированные крахмалы, сшитый поливинилпирролидон, сшитую целлюлозу, микрокристаллическую целлюлозу, диоксид кремния, оксиды металлов, карбонат кальция, тальк и слюду. Предпочтительными материалами являются крахмалы, модифицированные крахмалы и диоксид кремния. Количество наполнителя/удешевляющей добавки/агента, препятствующего слипанию/снижающего липкость агента в водорастворимой пленке может находиться в диапазоне от около 0,1% мас. до около 25% мас., или от около 1% мас. до около 10% мас., или от около 2% мас. до около 8% мас., или от около 3% мас. до около 5% мас. В отсутствие крахмала предпочтительным диапазоном для приемлемого наполнителя/удешевляющей добавки/агента, препятствующего слипанию/снижающего липкость агента является от около 0,1% мас., или от 1% мас. до около 4% мас., или 6% мас., или от около 1% мас. до около 4% мас., или от около 1% мас. до около 2,5% мас.
Водорастворимая пленка может дополнительно иметь содержание остаточной влаги по меньшей мере 4% мас., предпочтительно в диапазоне от около 4% мас. до около 10% мас. при измерении титрованием по методу Карла Фишера.
Пленка может быть непрозрачной, прозрачной или полупрозрачной. Пленка может содержать печатную область. Область печати может охватывать непрерывный участок пленки или она может охватывать части пленки. Область печати может содержать краски, пигменты, красители, подсинивающие агенты или их смеси. Область печати может содержать один цвет или может содержать множество цветов, даже три цвета. Печать может присутствовать в виде слоя на поверхности пленки или может по меньшей мере частично проникать в пленку. Пленка имеет первую сторону и вторую сторону. Область печати может быть запечатана с применением стандартных технологий, таких как флексографическая печать или струйная печать. Область печати может присутствовать на одной из сторон или на обеих сторонах пленки. В альтернативном варианте осуществления краска или пигмент могут наноситься во время изготовления пленки таким образом, чтобы была окрашена вся пленка или по меньшей мере ее часть.
Способ изготовления пленки
Водорастворимая пленка может быть образована, например, путем смешивания, совместной отливки или сварки первого ПВС-сополимера и второго ПВС-полимера в соответствии с типами или количествами, описанными в настоящем документе, вместе с предпочтительными и необязательными вторичными добавками, описанными в настоящем документе. Если полимеры сначала смешивают, то водорастворимую пленку предпочтительно формируют путем отливки полученной смеси (например, вместе с другими пластификаторами и другими добавками) с образованием пленки. Если полимеры сваривают, то водорастворимая пленка может быть образована, например, путем сварки растворителем или термической сварки. Водорастворимую пленку можно формовать путем экструзии, например экструзии с раздувом.
Пленка может иметь любую приемлемую толщину. Например, пленка может иметь толщину в диапазоне от около 5 до около 200 мкм, или в диапазоне от около 20 до около 100 мкм, или от около 35 мкм до около 100 мкм, или от около 40 до около 85 мкм, например 76 мкм. При изготовлении мешка, например, путем термоформования, как описано ниже, пленку можно деформировать, получая в результате различные значения толщины пленки в мешке. Таким образом, толщину недеформированной пленки можно определять до деформации и/или формования мешка.
Необязательно водорастворимая пленка может представлять собой отдельную пленку, состоящую из одного слоя или множества аналогичных слоев.
Пленку, описанную в настоящем документе, можно также использовать для изготовления изделия, такого как пакет с двумя или более отделениями, изготовленными из одной и той же пленки или в комбинации с пленками из других полимерных материалов. Дополнительные пленки могут быть, например, получены путем литья, формования с раздувом, экструзии или экструзии с раздувом того же или другого полимерного материала, как известно в данной области. Полимеры, сополимеры или их производные, приемлемые для использования в качестве дополнительной пленки, могут быть выбраны из поливиниловых спиртов, поливинилпирролидона, полиалкиленоксидов, полиакриловой кислоты, целлюлозы, простых эфиров целлюлозы, сложных эфиров целлюлозы, амидов целлюлозы, поливинилацетатов, поликарбоновых кислот и их солей, полиаминокислот или пептидов, полиамидов, полиакриламида, сополимеров малеиновой и акриловой кислот, полисахаридов, включая крахмал и желатин, природных камедей, таких как ксантановая камедь, и каррагинанов. Например, полимеры могут выбирать из полиакрилатов и водорастворимых акрилатных сополимеров, метилцеллюлозы, натрий-карбоксиметилцеллюлозы, декстрина, этилцеллюлозы, гидроксиэтилцеллюлозы, гидроксипропилметилцеллюлозы, мальтодекстрина, полиметакрилатов и их комбинаций, либо выбирают из поливиниловых спиртов, сополимеров поливинилового спирта и гидроксипропилметилцеллюлозы (ГПМЦ) и их комбинаций. Один рассматриваемый класс пленок характеризуется концентрацией содержания полимера в материале мешка, например описанной выше смеси смол ПВС, которая составляет по меньшей мере 60%. Как описано выше, на пленку может быть нанесена печать.
Применение пленки
Настоящее изобретение дополнительно относится к использованию пленки, описанной в настоящем документе, для получения мешка, проявляющего улучшенную растворимость в холодной воде. Предпочтительно мешок содержит композицию для бытового применения, например моющее средство для стирки. Мешок может проявлять улучшенную растворимость в воде при температуре от около 1°C до около 30°C или от около 5°C до около 20°C.
Композиция
Настоящие изделия (например, в форме мешков или пакетов) могут содержать различные композиции, например композиции для бытового применения. Мешок с несколькими отделениями может содержать одну и ту же или разные композиции в каждом индивидуальном отделении. Композиция находится около водорастворимой пленки. Композиция может находиться на расстоянии менее чем около 10 см или менее чем около 5 см, или менее чем около 1 см от пленки. Как правило, композиция примыкает к пленке или контактирует с ней. Пленка может иметь форму мешка или отделения, внутри которого содержится композиция.
Как описано выше, пленка и мешок обеспечивают особое преимущество для упаковки (например, при непосредственном контакте) материалов, содержащих обменные ионы водорода, например композиций, характеризующихся кислотно/щелочным равновесием, например амино-жирнокислотным равновесием и/или равновесием амина и анионного кислотного поверхностно-активного вещества.
Мешки с несколькими отделениями могут использоваться для обеспечения физического разделения или отделения друг от друга композиций, содержащих несовместимые ингредиенты (например, отбеливатели и ферменты). Считается, что такое разделение может увеличивать срок годности и/или уменьшать физическую нестабильность таких ингредиентов. Дополнительно или альтернативно такое разделение может обеспечивать эстетические преимущества.
К не имеющим ограничительного характера примерам пригодных для использования композиций (например, композиций для бытового применения) относятся жидкие моющие композиции от легких и сильных загрязнений, композиции для чистки твердых поверхностей, моющие гели, часто применяемые при стирке, отбеливатели и добавки для стирки, композиции улучшителей свойств ткани (например, смягчители ткани), шампуни, средства для мытья тела и другие композиции для личной гигиены. Композиции для применения в мешках настоящего изобретения, могут иметь вид жидкости, твердого вещества или порошка. Жидкие композиции могут содержать твердое вещество. Твердые вещества могут включать в себя порошок или агломераты, такие как микрокапсулы, полимерные гранулы, нити или же один или более перламутровых шариков или их смеси. Такой твердый элемент может обеспечивать техническое преимущество за счет вымывания или предварительной обработки, замедления или последовательного высвобождения компонента. Дополнительно или альтернативно он может обеспечивать эстетический эффект.
-1
-1
-1
-1
-1
Композиции, инкапсулированные в пленки, описанные в настоящем документе, могут иметь любую приемлемую вязкость в зависимости от таких факторов, как ингредиенты состава и назначение композиции. Композиция может иметь высокую вязкость при сдвиге при скорости сдвига 20 с и температуре 20°C: от 100 до 3000 сП, альтернативно от 300 до 2000 сП, альтернативно от 500 до 1000 сП, и низкую вязкость при сдвиге при скорости сдвига 1 с и температуре 20°C: от 500 до 100 000 сП, альтернативно от 1000 до 10 000 сП, альтернативно от 1300 до 5000 сП. Способы измерения вязкости известны в данной области. В соответствии с настоящим описанием измерения вязкости осуществляются с использованием ротационного реометра, например, AR550 компании TA Instruments. Прибор имеет конусный фиксатор 40 мм, 2° или 1°, с зазором около 50–60 мкм для изотропных жидкостей, или плоскую стальную пластину 40 мм с зазором 1000 мкм для жидкостей, содержащих частицы. Измерение проводят с использованием поточной процедуры, которая содержит этап кондиционирования, этап удержания пикового значения и этап непрерывного линейного изменения. Этап кондиционирования включает в себя установку температуры измерения 20°C, предварительный сдвиг в течение 10 секунд при скорости сдвига 10 с и уравновешивание в течение 60 секунд при фиксированной температуре. Удержание пикового значения включает в себя приложение скорости сдвига 0,05 с при 20°C в течение 3 мин с проведением измерений каждые 10 с. Этап непрерывного линейного изменения осуществляют при скорости сдвига от 0,1 до 1200 с в течение 3 мин при 20°C для получения полного профиля потока.
В мешках и других изделиях, содержащих композиции для стирки, добавки для стирки и/или композиции улучшителей свойств ткани, композиции могут содержать один или более из следующего не имеющего ограничительного характера перечня ингредиентов: полезный агент для ухода за тканью; моющий фермент; добавку для облегчения осаждения; реологический модификатор; моющий компонент; отбеливатель; отбеливающий агент; предшественник отбеливателя; усилитель отбеливателя; катализатор отбеливателя; отдушку и/или микрокапсулы с отдушкой; цеолит, содержащий отдушку; сочетание отдушек, инкапсулированное в крахмале; сложные эфиры полиглицерина; белящий агент; перламутровый агент; системы стабилизации ферментов; поглощающие агенты, включая закрепляющие агенты для анионных красителей, комплексообразующие агенты для анионных ПАВ и их смеси; оптические осветлители или флуоресцирующие вещества; полимер, включая, без ограничений, грязеотталкивающий полимер и/или полимер для суспендирования загрязнений; диспергирующие вещества; противовспенивающие агенты; неводный растворитель; жирную кислоту; подавители пенообразования, например силиконовые подавители пенообразования; катионные крахмалы; вещества для диспергирования пены; прямые красители; красители для придания оттенка; красящие вещества; замутнитель; антиоксидант; гидротропы, такие как толуолсульфонаты, кумолсульфонаты и нафталинсульфонаты; цветовые вкрапления; окрашенные микросферы, сферы или экструдаты; смягчающие агенты на основе глины; антибактериальные агенты. Дополнительно или альтернативно композиции могут содержать ПАВ, четвертичные аммониевые соединения и/или системы растворителей. Четвертичные аммониевые соединения могут присутствовать в композициях улучшителей свойств ткани, таких как смягчители ткани, и содержат четвертичные аммониевые катионы, которые представляют собой положительно заряженные полиатомные ионы, имеющие структуру NR4+, где R представляет собой алкильную группу или арильную группу.
Поверхностно-активные вещества
Моющие композиции могут содержать от около 1% до 80% по массе поверхностно-активного вещества (ПАВ). ПАВ является особенно предпочтительным в качестве компонента первой композиции. Предпочтительно первая композиция содержит от около 5% до 50% по массе ПАВ. Вторая и третья композиции могут содержать ПАВ в концентрациях от 0,1 до 99,9%.
Используемые детергентные ПАВ могут относиться к анионному, неионогенному, цвиттерионному, амфолитическому или катионному типу, или могут содержать совместимые смеси этих типов. Более предпочтительно ПАВ выбирают из группы, состоящей из анионных, неионогенных, катионных ПАВ и их смесей. Предпочтительно композиции по существу не содержат бетаиновых ПАВ. Предпочтительными являются анионные и неионогенные ПАВ.
Пригодные для использования анионные ПАВ сами могут относиться к нескольким разным типам. Например, водорастворимые соли высших жирных кислот, т.е. «мыла», представляют собой анионные ПАВ, пригодные для использования в композициях, описанных в настоящем документе. Сюда относятся мыла щелочных металлов, такие как натриевые, калиевые, аммониевые и алкиламмониевые соли высших жирных кислот, содержащих от около 8 до около 24 атомов углерода и предпочтительно от около 12 до около 18 атомов углерода. Мыла могут быть получены путем прямого омыления жиров и масел или путем нейтрализации свободных жирных кислот. Особенно пригодными для использования являются натриевые и калиевые соли смесей жирных кислот, производных от кокосового масла и твердого животного жира, т.е. натриевое или калиевое мыло из твердого животного жира или кокосовое мыло.
К дополнительным немыловым анионным ПАВ, пригодным для использования в настоящем документе, относятся водорастворимые соли, предпочтительно щелочных металлов, а также аммониевые соли органических продуктов реакций сульфирования, имеющих в своей молекулярной структуре алкильную группу, содержащую от около 10 до около 20 атомов углерода и группу сульфоновой кислоты или сложноэфирную группу серной кислоты. (В термин «алкил» входит алкильная часть ацильных групп). К примерам таких синтетических ПАВ относятся: a) алкилсульфаты натрия, калия и аммония, в особенности полученные путем сульфатирования высших спиртов (C8–C18), например полученных при восстановлении глицеридов твердого животного жира или кокосового масла; b) алкилполиэтоксилатсульфаты натрия, калия и аммония, в особенности те, в которых алкильная группа содержит от 10 до 22, предпочтительно от 12 до 18 атомов углерода и в которых полиэтоксиатная цепь содержит от 1 до 15, предпочтительно от 1 до 6, этоксилатных групп; и c) алкилбензолсульфонаты натрия и калия, в которых алкильная группа содержит от около 9 до около 15 атомов углерода, имеющих конфигурацию прямой или разветвленной цепи. В частности, полезными являются алкилбензолсульфонаты с линейной прямой цепью, в которых среднее число атомов углерода в алкильной группе составляет от около 11 до 13, которые сокращаются как C11–C13 LAS.
Анионные ПАВ настоящего описания и вспомогательные анионные совместно используемые ПАВ (со-ПАВ) могут существовать в форме кислоты, а указанную форму кислоты можно нейтрализовать с образованием соли ПАВ, применение которой желательно в настоящих моющих композициях. К типичным нейтрализующим агентам относятся основания с противоионом металла, например гидроксиды, такие как NaOH или KOH. К дополнительным предпочтительным агентам для нейтрализации анионных ПАВ настоящего описания и вспомогательных анионных ПАВ и со-ПАВ в кислотных формах относятся аммиак, амины или алканоламины. Предпочтительными являются алканоламины. К подходящим не имеющим ограничительного характера примерам относятся моноэтаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин и другие линейные или разветвленные алканоламины, известные в данной области; например, к особенно предпочтительным алканоламинам относятся 2-амино-1-пропанол, 1-аминопропанол, моноизопропаноламин или 1-амино-3-пропанол. Нейтрализация аминами может быть полной или частичной, например часть смеси анионных ПАВ может быть нейтрализована натрием или калием, а часть смеси анионных ПАВ может быть нейтрализована аминами или алканоламинами.
К предпочтительным неионогенным ПАВ относятся соединения формулы R1(OC2H4)nOH, где R1 представляет собой C10–C16 алькильную группу или C8–C12 алкилфенильную группу, а n составляет от 3 до около 80. Особенно предпочтительными являются продукты конденсации C12–C15 спиртов с количеством от около 5 до около 20 молей этиленоксида на моль спирта, например C12–C13 спирта, конденсированного с около 6,5 молями этиленоксида на моль спирта.
Композиция может содержать от 5% до 60%, или от около 15% до около 50%, или от около 20% до около 45% ПАВ. Композиция может содержать ПАВ, причем ПАВ содержит анионное ПАВ и неионогенное ПАВ в массовом соотношении от около 20 : 1 до около 1 : 3, или от около 15 : 1 до около 1 : 2, или от около 12 : 1 до около 3 : 1, причем анионное ПАВ состоит из одного или более из следующих соединений: жирные кислоты, простые алкилсульфаты, алкилбензолсульфонаты или их комбинации.
Система растворителей
Система растворителей в настоящих композициях может представлять собой систему растворителей, содержащую только воду или смеси органических растворителей с водой. К предпочтительным органическим растворителям относятся глицерин, этиленгликоль, 1,3-пропандиол, 1,2-пропандиол, тетраметиленгликоль, пентаметиленгликоль, гексаметиленгликоль, 2,3-бутандиол, 1,3-бутандиол, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, полиэтиленгликоль, глицеринформальдипропиленгликоль, полипропиленгликоль, дипропиленгликоль, н-бутиловый эфир и их смеси, более предпочтительно 1,2-пропандиол, этанол, глицерин, дипропиленгликоль, метилпропандиол и их смеси. Также можно использовать другие низшие спирты, C1–C4 алканоламины, такие как моноэтаноламин и триэтаноламин. Системы растворителей могут отсутствовать, например в безводных твердых вариантах осуществления настоящего описания, но более привычно присутствуют в концентрациях в диапазоне от около 0,1% до около 98%, предпочтительно по меньшей мере от около 1% до около 50%, более обычно от около 5% до около 25% от массы композиции. Как правило, настоящие композиции, в особенности в жидкой форме, содержат менее 50% воды, предпочтительно от около 0,1% до около 20% воды, или более предпочтительно от около 0,5% до около 15%, или от около 5% до около 12% воды от массы композиции. Для форм, содержащих жидкости, предпочтительные диапазоны содержания растворителей составляют от около 5% до около 60%, предпочтительно от около 10% до около 50%, более предпочтительно от около 20% до около 45% от массы композиции. Системы растворителей предпочтительно содержат смесь воды и гликолей, причем гликоль может быть выбран из группы, содержащей глицерин, 1,2 пропандиол, 1.3 пропандиол и дипропиленгликоль. Глицерин может присутствовать в количестве менее чем около 15%, предпочтительно менее чем около 10% от общей массы композиции. Общее суммарное количество воды и глицерина может составлять от около 3% до около 20%, предпочтительно от около 5% до около 15% от массы композиции.
Выбор типа и концентрации растворителей используют для управления качеством готового мешка, включая фазовую стабильность жидких ингредиентов, плотности/мягкости мешка, прочности мешка, а также для управления диффузией химического вещества сквозь пленку. Без ограничений, накладываемых теорией, считается, что предпочтительные системы растворителей (описанные выше) обеспечивают хороший баланс пластификации пленки. Если система содержит слишком много воды и глицерина, то мешки становятся слишком мягкими, а при слишком низкой их концентрации мешки становятся слишком хрупкими.
Композиции настоящего документа можно по существу готовить путем смешивания ингредиентов друг с другом. Если используется материал, создающий перламутровый эффект, его следует добавлять на поздних стадиях смешивания. Если используется модификатор вязкости, предпочтительно сначала формировать предварительную смесь с модификатором вязкости, диспергированным в части воды и необязательно другими ингредиентами, которые в конечном счете составляют композиции. Эту предварительную смесь формируют так, чтобы образовывалась структурированная жидкость. К этой структурированной предварительной смеси далее можно добавлять, при перемешивании предварительной смеси, ПАВ и важные вспомогательные материалы для стирки, а также воду и все используемые дополнительные добавки в моющую композицию.
Значение pH пригодных для использования композиций может составлять от около 2 до около 12, от около 4 до около 12, от около 5,5 до около 9,5; от около 6 до около 8,5 или от около 6,5 до около 8,2. Композиции моющего средства для стирки могут иметь pH от около 6 до около 10, от около 6,5 до около 8,5, от около 7 до около 7,5 или от около 8 до около 10. Композиции для посудомоечных машин могут иметь pH от около 8 до около 12. Композиции добавок для стирки могут иметь pH от около 4 до около 8. Улучшители свойств ткани могут иметь pH от около 2 или 4 до около 8, или от около 2 до около 4, или от около 2,5 до около 3,5, или от около 2,7 до около 3,3.
Значение pH моющего средства определяется как pH водного 10% (масса/объем) раствора моющего средства при 20 ± 2°C; для твердого и порошкового моющего средства pH определяется как pH водного 1% (масса/объем) раствора моющего средства при 20 ± 2°C. Пригоден любой измерительный прибор, способный измерять pH с точностью ± 0,01 pH. Пригодными приборами являются приборы Orion (Thermo Scientific, Clintinpark-Keppekouter, Ninovesteenweg 198, 9320 Erembodegem-Aalst, Бельгия) или эквивалентные. Измеритель pH должен быть оснащен подходящим стеклянным электродом с каломельным или серебряным/хлорсеребряным эталонным электродом. Примером является Mettler DB 115. Электрод должен храниться в рекомендованном производителем растворе электролита.
Готовят 10% водный раствор моющего средства в соответствии со следующей процедурой. Взвешивают образец 10 ± 0,05 грамм на весах, обеспечивающих точность измерения ± 0,02 грамм. Образец переносят в мерную колбу на 100 мл, разводят до объема очищенной водой (подходят деионизированная и/или дистиллированная вода, если проводимость воды составляет < 5 мкСм/см) и тщательно перемешивают. Около 50 мл полученного раствора наливают в стакан, температуру доводят до 20 ± 2°C и измеряют pH в соответствии со стандартной процедурой, указанной производителем pH-метра (очень важно соблюдать инструкции производителя по настройке и калибровке измеряющего pH прибора).
Для твердых и порошковых моющих средств 1% водный раствор моющего средства готовят в соответствии со следующей процедурой. Взвешивают образец 10 ± 0,05 грамм на весах, обеспечивающих точность измерения ± 0,02 грамм. Образец переносят в мерную колбу на 1000 мл, доводят до объема очищенной водой (подходят деионизированная и/или дистиллированная вода, если проводимость воды составляет < 5 мкСм/см) и тщательно перемешивают. Около 50 мл полученного раствора наливают в стакан, температуру доводят до 20 ± 2°C и измеряют pH в соответствии со стандартной процедурой, указанной производителем pH-метра (очень важно соблюдать инструкции производителя по настройке и калибровке измеряющего pH прибора).
Отбеливатели
Подходящими чистящими средствами для использования в настоящем документе являются органические и неорганические отбеливатели. К неорганическим отбеливателям относятся пергидратные соли, такие как перборатные, перкарбонатные, перфосфатные, персульфатные и персиликатные соли. Неорганические пергидратные соли обычно представляют собой соли щелочных металлов. Неорганическая пегидратная соль может быть включена в виде кристаллического твердого вещества без дополнительной защиты. В альтернативном варианте осуществления на соль может быть нанесено покрытие, как известно в данной области.
2
4
2
3
2
2
2
Перкарбонаты щелочных металлов, в частности перкарбонат натрия, являются предпочтительными пергидратами для применения в моющей композиции, описанной в настоящем документе. Перкарбонат наиболее предпочтительно включают в продукты в форме с покрытием, которая обеспечивает стабильность в составе готового продукта. Подходящий материал покрытия, обеспечивающего стабильность продукта, содержит смешанную водорастворимую соль сульфата и карбоната щелочного металла. Массовое соотношение материала покрытия из смешанной соли и перкарбоната находится в диапазоне от 1 : 99 до 1 : 9 и предпочтительно от 1 : 49 до 1 : 19. Предпочтительно смешанная соль, представляющая сульфат натрия и карбонат натрия, имеет общую формулу NaSO + n + NaCO, где n составляет от 0,1 до 3, предпочтительно от 0,3 до 1,0 и более предпочтительно от 0,2 до 0,5. Другой подходящий материал покрытия, обеспечивающий стабильность продукта, содержит силикат натрия с соотношением SiO: NaO от 1,8 : 1 до 3,0 : 1, предпочтительно от 1,8 : 1 до 2,4 : 1, и/или метасиликат натрия, предпочтительно применяемый в концентрации от 2% до 10%, (типично от 3% до 5%) SiO от массы неорганической пергидратной соли, такой как пероксимоноперсульфат калия. Также преимущественным может быть использование других покрытий, содержащих силикат магния, силикатные и боратные соли, кремниевую и борную кислоты, воски, масла и жирные мыла.
К органическим отбеливателям могут относиться органические пероксикислоты, включая диацил- и тетраацилпероксиды, в особенности дипероксидодекандиовая кислота, диперокситетрадекандиовая кислота и дипероксигексадекандиовая кислота. Предпочтительной для настоящего документа пероксикислотой является дибензоилпероксид. Диацилпероксид, в особенности дибензоилпероксид, предпочтительно может присутствовать в форме частиц, имеющих среднемассовый диаметр от около 0,1 до около 100 микрон, предпочтительно от около 0,5 до около 30 микрон, более предпочтительно от около 1 до около 10 микрон. Предпочтительно по меньшей мере от 25% до 100%, более предпочтительно по меньшей мере около 50%, еще более предпочтительно по меньшей мере около 75%, наиболее предпочтительно по меньшей мере около 90% частиц имеют размер менее 10 микрон, предпочтительно менее 6 микрон.
К другим органическим отбеливателям относятся пероксикислоты, конкретными примерами которых являются алкилпероксикислоты и арилпероксикислоты. Предпочтительными представителями которых являются: (a) пероксибензойная кислота и ее производные с заместителями в кольце, например алкилпероксибензойные кислоты, но также перокси-α-нафтойная кислота и моноперфталат магния; (b) алифатические или замещенные алифатические пероксикислоты, такие как пероксилауриновая кислота, пероксистеариновая кислота, ε-фталимидопероксикапроновая кислота[фталоиминопероксигексановая кислота (PAP)], o-карбоксибензамидопероксикапроновая кислота, N-нонениламидоперадипиновая кислота и N-нонениламидоперсукцинаты; и (c) алифатические и аралифатические пероксидикарбоновые кислоты, такие как 1,12-дипероксикарбоновая кислота, 1,9-дипероксиазелаиновая кислота, дипероксисебациновая кислота, дипероксибрассиловая кислота, дипероксифталевые кислоты, 2-децилдипероксибутан-1,4-диовая кислота, N,N-терефталоилди(6-аминоперкапроновая кислота).
Активаторы отбеливания могут включать в себя органические предшественники перкислот, которые усиливают отбеливающее действие в ходе очистки при температурах 60°C и ниже. К активаторам отбеливания, подходящим для использования в настоящем документе, относятся соединения, которые в условиях пергидролиза дают алифатические пероксикарбоновые кислоты, имеющие предпочтительно от 1 до 10 атомов углерода, в частности от 2 до 4 атомов углерода, и/или необязательно замещенную пербензойную кислоту. Подходящие вещества несут O-ацильные и/или N-ацильные группы с указанным числом атомов углерода и/или необязательно замещенные бензоильные группы. Предпочтение отдается полиацилированным алкилендиаминам, в частности тетраацетилэтилендиамину (TAED), ацилированным производным триазина, в частности 1,5-диацетил-2,4-диоксогексагидро-1,3,5-триазину (DADHT), ацилированным гликольурилам, в частности тетраацетилгликольурилу (TAGU), N-ацилимидам, в частности N-нонаноилсукцинимиду (NOSI), ацилированным фенолсульфонатам, в частности н-нонаноил- или изононаноилоксибензолсульфонату (н- или изо-NOBS), ангидридам карбоновых кислот, в частности фталевому ангидриду, ацилированным многоатомным спиртам, в частности триацетину, этиленгликольдиацетату и 2,5-диацетокси-2,5-дигидрофурану, а также триэтилацетилцитрату (TEAC).
К катализаторам отбеливания, предпочтительным для использования в описанной в настоящем документе моющей композиции, относятся триазациклононан-марганец и родственные комплексы; биспиридиламины Co, Cu, Mn и Fe и родственные комплексы; и пентаминацетат кобальта (III) и родственные комплексы.
Агенты для мытья посуды
Предпочтительными ПАВ для применения в моющих средствах для автоматического мытья посуды, являются агенты, образующие мало пены, сами по себе или в комбинации с другими компонентами (например, подавителями пенообразования). Предпочтительными для использования в настоящем документе являются неионогенные ПАВ с низкой и высокой температурой помутнения и их смеси, включая неионогенные алкоксилированные ПАВ (в частности, этоксилаты, производные от первичных C6–C18 спиртов), этоксилированные-пропоксилированные спирты (например, Poly-Tergent SLF18 от Olin Corporation), полиоксиалкилированные спирты с эпоксидными концевыми группами (например, Poly-Tergent SLF18B от Olin Corporation, см. WO-A-94/22800), ПАВ из полиоксиалкилированных спиртов с простыми эфирными концевыми группами и блочные полимерные соединения полиоксиэтилена-полиоксипропилена, такие как PLURONIC, REVERSED PLURONIC и TETRONIC производства BASF-Wyandotte Corp., Wyandotte, г. Мичиган, США; амфотерные ПАВ, такие как C12–C20 алкиламиноксиды (к предпочтительным аминоксидам для использования в настоящем документе относятся лаурилдиметиламиноксид и гексадецилдиметиламиноксид), а также алкиламфокарбоновые ПАВ, такие как Miranol™ C2M; и цвиттерионные ПАВ, такие как бетаины и султаины; и их смеси. ПАВ могут присутствовать в концентрации от около 0,2% до около 30% по массе, более предпочтительно от около 0,5% до около 10% по массе, наиболее предпочтительно от около 1% до около 5% от массы моющей композиции.
Другие композиции и добавки
К моющим компонентам, подходящим для использования в моющей композиции, описанной в настоящем документе, относятся водорастворимые моющие компоненты, такие как цитраты, карбонаты, силикаты и полифосфаты, например триполифосфат натрия и триполифосфат гексагидрат натрия, триполифосфат калия и смесь триполифосфатных солей натрия и калия.
Потребительские продукты могут содержать один или более ферментов, обеспечивающих эффективность очистки и/или благоприятные эффекты по уходу за тканью. К примерам подходящих ферментов относятся, без ограничений, гемицеллюлазы, пероксидазы, протеазы, целлюлазы, ксиланазы, липазы, фосфолипазы, эстеразы, кутиназы, пектиназы, манназы, пектатлиазы, кератиназы, редуктазы, оксидазы, фенолоксидазы, липоксигеназы, лигниназы, пуллуланазы, танназы, пентозаназы, маланазы, β-глюканазы, арабинозидазы, гиалуронидаза, хондроитиназа, лакказа и амилазы или их смеси. Типичная комбинация представляет собой смесь ферментов, которая может содержать, например, протеазу и липазу в сочетании с амилазой. При наличии их в потребительском продукте, вышеупомянутые дополнительные ферменты могут присутствовать в концентрациях от около 0,00001% до около 2%, от около 0,0001% до около 1% или даже от около 0,001% до около 0,5% белка фермента от массы потребительского продукта.
К ферментам может относиться протеаза. Подходящие протеазы включают в себя металлопротеазы и сериновые протеазы, включая нейтральные или щелочные микробные сериновые протеазы, такие как субтилизины (EC 3.4.21.62). К подходящим протеазам относятся протеазы животного, растительного или микробного происхождения. В одном аспекте такая подходящая протеаза может иметь микробное происхождение. Подходящие протеазы включают в себя химически или генетически модифицированных мутантов перечисленных выше подходящих протеаз. Подходящей протеазой может быть сериновая протеаза, например щелочная микробная протеаза и/или протеаза типа трипсина. Примеры подходящих нейтральных или щелочных протеаз включают субтилизины и металлопротеазы.
К предпочтительным протеазам относятся протеазы, полученные из Bacillus gibsonii или Bacillus Lentus, или Bacillus amyloliquefaciens, и к ним относятся протеазы, полученные из каркасов BPN’, GG36 и TY145.
К подходящим доступным в продаже протеазным ферментам относятся продаваемые под торговыми наименованиями Alcalase, Savinase, Primase, Durazym, Polarzyme, Kannase, Liquanase, Liquanase Ultra, Savinase Ultra, Ovozyme, Neutrase, Blaze, Everlase и Esperase производства Novozymes A/S (Дания), которые продаются под торговым наименованием Maxatase, Maxacal, Maxapem, Properase, Purafect, Purafect Prime, Purafect Ox, FN3, FN4, Excellase, Ultimase, Purafect OXP, и серия Preferenz P производства DuPont International Biosciences.
Подходящие альфа-амилазы включают ферменты бактериального или грибкового происхождения. Они включают химически или генетически модифицированных мутантов (варианты). Предпочтительную щелочную альфа-амилазу получают из штамма бактерий рода Bacillus, такого как Bacillus licheniformis, Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus stearothermophilus, Bacillus subtilis или другого вида бактерий рода Bacillus, например видов Bacillus NCIB 12289, NCIB 12512, NCIB 12513, DSM 9375, DSM 12368, DSMZ № 12649, KSM AP1378, KSM K36 или KSM K38. К предпочтительным амилазам относятся производные от каркасов AA560, sp722, TS23, AmyE и sp707, и предпочтительно указанные амилазы содержат мутации относительно родительского каркаса и демонстрируют по меньшей мере 70%, а предпочтительно 80% или 85%, или 90%, или 95%, или 98%, или 99%, или 100% идентичность с этими каркасами.
Подходящие коммерчески доступные альфа-амилазы включают DURAMYL, LIQUEZYME, TERMAMYL, TERMAMYL ULTRA, NATALASE, SUPRAMYL, STAINZYME, STAINZYME PLUS, FUNGAMYL и BAN (Novozymes A/S, г. Багсвэрд, Дания), KEMZYM AT 9000 Biozym Biotech Trading GmbH Wehlistrasse 27b A-1200, г. Вена, Австрия, RAPIDASE, PURASTAR, ENZYSIZE, OPTISIZE HT PLUS, POWERASE и PURASTAR OXAM, серию PREFERENZ S, в том числе PREFERENZ S1000 и PREFERENZ S110 (DuPont Industrial Biosciences, г. Пало-Альто, штат Калифорния, США) и KAM (Kao, 14-10 Nihonbashi Kayabacho, 1-chome, Chuo-ku г. Токио 103-8210, Япония). В одном аспекте подходящие амилазы включают NATALASE, EVEREST, PREFERENZ S1000, PREFERENZ S2000, STAINZYME и STAINZYME PLUS и их смеси.
К ферментам могут относиться липазы, включая «липазы первого цикла», например описанные в патенте США 6,939,702 B1 и публикации US PA 2009/0217464. Липаза может включать липазу первой отмывки, предпочтительно вариант липазы дикого типа из Thermomyces lanuginosus, содержащей одну или более мутаций T231R и N233R. Последовательность дикого типа состоит из 269 аминокислот (аминокислоты 23–291) с учетным номером в базе данных Swissprot: Swiss-Prot O59952 (получена из Thermomyces lanuginosus (Humicola lanuginosa)). Предпочтительные липазы будут включать липазы, продаваемые под торговыми наименованиями Lipex, Lipoclean, Lipex Evity, Calipso и Lipolex.
Другие предпочтительные ферменты включают грибковые и микробные эндоглюканазы, обладающие активностью эндо-бета-1,4-глюканазы (E.C. 3.2.1.4). Подходящие эндоглюконазы доступны в продаже под торговыми наименованиями Celluclean, Celluclean Classic, Carezyme Premium, Carezyme, Celluzyme, Carezyme Premium и Whitezyme (Novozymes A/S, г. Багсвэрд, Дания) или под торговыми наименованиями Puradax™ и/или Revitalenz™ (DuPont).
Другие предпочтительные ферменты включают пектатлиазы, продаваемые под торговыми наименованиями Pectawash, Pectaway, Xpect, и маннаназы, продаваемые под торговыми наименованиями Mannaway (все производства компании Novozymes A/S, г. Багсвэрд, Дания), а также Preferenz F и Purabrite (DuPont International Biosciences, г. Пало-Альто, штат Калифорния, США).
К подходящим смесям ферментов относятся смеси, продаваемые под торговыми наименованиями Preferenz™, Smartenz™, Sharpenz™, Excellenz™, Marvellenz™, Renewenz™, Revitalenz™, а также линейки Effectenz™, и линейка Medley (Novozymes A/S).
Ферменты, предназначенные для использования в композициях для бытового применения, можно стабилизировать различными методиками. Ферменты, используемые в настоящем документе, можно стабилизировать путем введения в готовые продукты для ухода за тканью и продукты для бытового применения водорастворимых источников ионов кальция и/или магния, которые обеспечивают ферменты этими ионами. В случае потребительских продуктов на водной основе, содержащих протеазу, для дополнительного повышения стабильности можно добавлять обратимый ингибитор протеаз, например пептидные альдегиды или соединения бора, включая борат, 4-формилфенилборную кислоту, фенилборную кислоту и их производные, или такие соединения, как формиат кальция, формиат натрия и 1,2-пропандиол.
Композиция может содержать агент для придания оттенка ткани. К подходящим агентам для придания оттенка ткани относятся красители, конъюгаты красителя с глиной и пигменты. К подходящим красителям относятся низкомолекулярные красители и полимерные красители. К подходящим низкомолекулярным красителям относятся низкомолекулярные красители, выбранные из группы, состоящей из красителей, попадающих в классификации показателя цвета (C.I.) прямой синий, прямой красный, прямой фиолетовый, кислотный синий, кислотный красный, кислотный фиолетовый, основной синий, основной фиолетовый и основной красный или их смеси. К предпочтительным красителям относятся алкоксилированные азотиофены, растворимый фиолетовый 13, кислотный фиолетовый 50 и прямой фиолетовый 9.
Композиция может содержать капсулу. В одном аспекте капсула содержит сердцевину, оболочку, имеющую наружную и внутреннюю поверхность, причем указанная оболочка заключает в себя указанную сердцевину. Сердцевина может содержать отдушку. Оболочка может содержать меламинформальдегид и/или поперечносшитый меламинформальдегид. Оболочка может содержать полиакрилатный полимер.
Подходящие капсулы могут содержать материал сердцевины и оболочку, причем указанная оболочка по меньшей мере частично окружает указанный материал сердцевины. По меньшей мере 75%, 85% или даже 90% указанных капсул могут иметь трещиностойкость от около 0,2 МПа до около 10 МПа, от около 0,4 МПа до около 5 МПа, от около 0,6 МПа до около 3,5 МПа или даже от около 0,7 МПа до около 3 МПа; и утечку полезного агента от 0% до около 30%, от 0% до около 20% или даже от 0% до около 5%. В одном аспекте по меньшей мере 75%, 85% или даже 90% указанных капсул могут иметь размер частицы от около 1 микрона до около 80 микрон, от около 5 микрон до 60 микрон, от около 10 микрон до около 50 микрон или даже от около 15 микрон до около 40 микрон. В одном аспекте по меньшей мере 75%, 85% или даже 90% указанных капсул могут иметь толщину стенки частицы от около 30 нм до около 250 нм, от около 80 нм до около 180 нм или даже от около 100 нм до около 160 нм.
В одном аспекте указанный материал сердцевины капсул может содержать материал, выбранный из группы, состоящей из исходного материала отдушки и/или необязательно материала, выбранного из группы, состоящей из растительного масла, включая чистые и/или смешанные растительные масла, в том числе касторовое масло, кокосовое масло, хлопковое масло, виноградное масло, рапсовое масло, соевое масло, кукурузное масло, пальмовое масло, льняное масло, сафлоровое масло, оливковое масло, арахисовое масло, кокосовое масло, пальмоядровое масло, касторовое масло, лимонное масло и их смеси; сложные эфиры растительных масел, сложные эфиры, включая дибутиладипат, дибутилфталат, бутилбензиладипат, бензилоктиладипат, трикрезилфосфат, триоктилфосфат и их смеси; углеводороды с прямой и разветвленной цепью, включая углеводороды с прямой и разветвленной цепью, имеющие температуру кипения более чем около 80°C; частично гидрогенизированные терфенилы, диалкилфталаты, алкилбифенилы, включая моноизопропилбифенил, алкилированный нафталин, включая дипропилнафталин, петролейные эфиры, включая керосин, минеральное масло и их смеси; ароматические растворители, включая бензол, толуол и их смеси; силиконовые масла; и их смеси.
Композиция также может содержать добавку для облегчения осаждения, предпочтительно состоящую из группы, содержащей катионные или неионогенные полимеры. К подходящим полимерам относятся катионные крахмалы, катионная гидроксиэтилцеллюлоза, поливинилформальдегид, камедь бобов рожкового дерева, маннаны, ксилоглюканы, тамариндовая камедь, полиэтилентерефталат и полимеры, содержащие диметиламиноэтилметакрилат необязательно с одним или мономеров, выбранных из группы, содержащей акриловую кислоту и акриламид.
К подавителям пенообразования, пригодным для использования в моющей композиции, описанной в настоящем документе, относятся неионогенные ПАВ, имеющие низкую температуру помутнения. «Температура помутнения», при использовании в настоящем документе, представляет собой хорошо известное свойство неионогенных ПАВ, являющееся результатом того, что ПАВ становится менее растворимым при увеличении температуры, и температура, при которой наблюдается появление второй фазы называется «температурой помутнения». При использовании в настоящем документе неионогенное ПАВ с «низкой температурой помутнения» определяется как являющееся ингредиентом системы неионогенное ПАВ, имеющее температуру помутнения менее 30°C, предпочтительно менее чем около 20°C и еще более предпочтительно менее чем около 10°C, и наиболее предпочтительно менее чем около 7,5°C. К неионогенным ПАВ с низкой температурой помутнения могут относиться неионогенные алкоксилированные ПАВ, в особенности этоксилаты, производные от первичного спирта, и реверсивные блок-сополимеры полиоксипропилена/полиоксиэтилена/полиоксипропилена (PO/EO/PO). Также к таким неионогенным ПАВ с низкой температурой помутнения могут относиться, например, этоксилированный-пропоксилированный спирт (например, BASF POLY-TERGENT SLF18) и полиоксиалкилированные спирты с эпоксидными концевыми группами (например, серия неионогенных соединений BASF POLY-TERGENT SLF18B).
К другим компонентам, подходящим для использования в композиции для бытового применения, описанной в настоящем документе, относятся чистящие полимеры, имеющие препятствующие повторному осаждению свойства, грязеотталкивающие свойства и другие детергентные свойства. К полимерам, препятствующим повторному осаждению, для использования в настоящем документе, относятся такие содержащие акриловую кислоту полимеры, как SOKALAN PA30, PA20, PA15, PA10 и SOKALAN CP10 (BASF GmbH), ACUSOL 45N, 480N, 460N (Rohm and Haas), сополимеры акриловой и малеиновой кислот, такие как SOKALAN CP5, и акрилово-метакриловые сополимеры. Композиция для бытового применения может содержать амфифильные алкоксилированные очищающие загрязнения полимеры, имеющие сбалансированные гидрофильные и гидрофобные свойства, такие чтобы они удаляли частицы загрязнений с тканей и поверхностей. Амфифильные алкоксилированные очищающие загрязнения полимеры настоящего описания могут иметь сердцевинную структуру и множество алкоксилатных групп, связанных с этой сердцевинной структурой. К подходящим полимерам относятся полимеры на аминной основе, такие как алкоксилированные полиалкиленимины (например, PEI600 EO20 и/или четвертичные соли этоксисульфатированного гексаметилендиаминдиметила), которые необязательно могут быть кватернизованы. К другим полимерам относятся алкоксилированные полиалкиленимины, имеющие внутренний полиэтиленоксидный блок и наружный полипропиленоксидный блок. К грязеотталкивающим полимерам для использования в настоящем документе относятся алкил- и гидроксиалкилцеллюлозы, полиоксиэтилены, полиоксипропилены и их сополимеры, а также неионогенные и анионные полимеры, основанные на терефталатных сложных эфирах этиленгликоля, пропиленгликоля и их смеси.
Структурированные жидкости могут быть внутренне структурированы, где структура формируется основными ингредиентами (например, ПАВ-материалом), и/или внешне структурированы, путем формирования трехмерной матричной структуры с использованием вспомогательных ингредиентов (например, полимеров, глины и/или силикатного материала). Композиция может содержать структурообразующий компонент, предпочтительно в количестве от 0,01% мас. до 5% мас., от 0,1% мас. до 2,0% мас. Структурообразующий компонент обычно выбирают из группы, состоящей из диглицеридов и триглицеридов, этиленгликольдистеарата, микрокристаллической целлюлозы, материалов на целлюлозной основе, микроволокнистой целлюлозы, гидрофобно-модифицированных набухающих в щелочах эмульсий, таких как Polygel W30 (3VSigma), биополимеров, ксантановой камеди, геллановой камеди и их смесей. К подходящим структурообразующим компонентам относятся гидрогенизированное касторовое масло и его неэтоксилированные производные. Такие структурообразующие компоненты имеют нитевидную структурную систему с некоторым диапазоном соотношений сторон.
Связывающие тяжелые металлы вещества и ингибиторы роста кристаллов также пригодны для использования в моющем средстве, например диэтилентриамин пента(метиленфосфонат), этилендиамин тетра(метиленфосфонат), гексаметилендиамин тетра(метиленфосфонат), этилендифосфонат, гидрокси-этилен-1,1-дифосфонат, нитрилотриацетат, этилендиаминотетраацетат, этилендиамин-N,N’-дисукцинат в форме соли или свободной кислоты.
Для использования в моющей композиции, описанной в настоящем документе, также пригоден ингибитор коррозии, например покрывающие агенты с органическим соединением серебра (в особенности, парафины, такие как WINOG 70, продаваемые компанией Wintershall, г. Зальцберген, Германия), азотсодержащие ингибирующие коррозию соединения (например, бензотриазол и бензимидазол, и соединения Mn(II), в особенности соли Mn(II) и органических лигандов.
К другим компонентам, подходящим для использования в моющей композиции, описанной в настоящем документе, относятся стабилизаторы ферментов, например ион кальция, борная кислота и пропиленгликоль.
В данной области известны подходящие добавки для полоскания. Коммерческие добавки для полоскания при мытье посуды, как правило, представляют собой имеющие низкое пенообразование смеси простых эфиров жирных спиртов с полиэтилен/полипропиленгликолем, солюбилизаторов (например, кумолсульфоната), органических кислот (например, лимонной кислоты) и растворителей (например, этанола). Назначение таких добавок для полоскания состоит в том, чтобы влиять на поверхностное натяжение воды таким образом, чтобы она могла стекать с ополаскиваемых поверхностей в форме тонкой адгезивной пленки, чтобы после последующего процесса сушки не оставались никакие капли, брызги или пленки. Добавки для полоскания в качестве ПАВ могут содержать смеси простых эфиров. Такие добавки для полоскания, как смягчители ткани и т.п., также предусмотрены и пригодны для заключения в пленку, соответствующую описанию настоящего изобретения.
Способы получения мешков
Настоящее изобретение относится к способам получения или формирования мешков. По существу, способ включает в себя следующие этапы, на которых: получают водорастворимую пленку, описанную в настоящем документе; придают пленке форму с образованием открытого отделения; подают композицию в открытое отделение; и герметизируют открытое отделение с образованием мешка, имеющего герметизированное отделение, содержащее в себе композицию. Открытое отделение можно запечатывать по меньшей мере вторым герметичным отделением, тем самым формируя мешок с наложенными друг на друга отделениями. Данные этапы более подробно описаны ниже.
Способы формования мешков, описанных в настоящем документе, могут включать в себя термоформование пленки. Следовательно, пленки могут характеризоваться хорошей термоформуемостью водорастворимой пленки, полученной, как описано в настоящем документе. Термоформуемой пленке можно придавать форму путем применения нагрева и усилия.
Термоформование пленки представляет собой процесс нагревания пленки, формования ее в литьевой форме, а затем предоставление пленке возможности охладиться, в результате чего пленка будет сохранять конфигурацию литьевой формы. Нагревание можно применять, используя любой подходящий способ. Например, пленку можно нагревать непосредственно пропуская ее под нагревательным элементом или посредством горячего воздуха до подачи ее на поверхность или уже на поверхности. В альтернативном варианте осуществления пленку можно нагревать опосредованно, например путем нагревания поверхности или наложения горячего элемента на пленку. Пленку можно нагревать с использованием инфракрасного излучения. Пленку можно нагревать до температуры от около 50 до около 150°C, от около 50 до около 120°C, от около 60 до около 130°C, от около 70 до около 120°C или от около 60 до около 90°C. Термоформование можно выполнять при помощи любого одного или нескольких следующих процессов: ручное настилание термически размягченной пленки на форму или формование давлением размягченной пленки на форме (например, вакуумное формование) или автоматическое высокоскоростное шаговое перемещение свежеэкструдированного листа, имеющего точно известную температуру, в станцию формовки и резки, или формование пленки с автоматическим размещением, вставкой и/или пневматическим растягиванием и прижатием.
В альтернативном варианте осуществления пленку можно увлажнять любым подходящим способом, например, непосредственно путем распыления увлажняющего агента (включающего воду, раствор композиции пленки, пластификатор для композиции пленки или любую комбинацию вышеуказанного) на пленку перед подачей ее на поверхность или уже на поверхности, или опосредованно путем накладывания влажного элемента на пленку.
После того, как пленка была нагрета и/или увлажнена, ее можно втягивать в соответствующую форму, предпочтительно вакуумированием, в результате чего образуется открытое отделение. Композицию, например композицию для бытового применения, можно подавать в открытое отделение, например, при помощи подходящего наполнительного сопла. Заполнение формованной пленки можно осуществлять применяя любой подходящий способ. Наиболее предпочтительный способ будет зависеть от формы продукта и требуемой скорости заполнения. Формованную пленку можно заполнять технологиями конвейерного заполнения. После заполнения открытые отделения запечатывают с получением мешков, имеющих герметичные отделения с заключенной в них композицией, с использованием любого подходящего способа, например с использованием второй пленки. Это можно осуществлять в горизонтальном положении и при непрерывном, постоянном движении. Закрывание можно выполнять путем непрерывной подачи второй пленки, предпочтительно водорастворимой пленки, поверх и на открытые пакеты, а затем предпочтительно скрепления первой и второй пленки друг с другом, как правило, в зоне между формами и, следовательно, между пакетами.
Можно использовать любой подходящий способ герметизации пакета и/или индивидуальных отделений. Не имеющие ограничительного характера примеры таких способов включают запечатывание нагревом, сварку с применением растворителя, запечатывание с применением растворителя или влажное запечатывание и их комбинации. Как правило, действию нагрева или растворителя подвергают только ту область, где образуется соединение. Нагрев или растворитель могут быть применены любым способом, как правило, на укупорочном материале и, как правило, только на областях, применяемых для образования соединения. Если используется герметизация растворителем или влажная герметизация, или сварка, то может быть также предпочтительным применение нагрева. Предпочтительные способы герметизации/сварки с применением влаги или растворителя включают избирательное нанесение растворителя на область между формами или на укупоривающий материал, например, путем распыления или печати на этих областях, а затем приложения давления к этим областям для образования соединения. Например, можно применять герметизирующие ролики и ремни, как описано выше (необязательно также обеспечивают нагревание).
Затем формованные мешки можно резать с помощью режущего устройства. Резание можно выполнять с применением любого известного способа. Может быть предпочтительно, чтобы резка также осуществлялась непрерывно и предпочтительно с постоянной скоростью, а также предпочтительно в горизонтальном положении. Режущее устройство может, например, представлять собой острый предмет или горячий предмет, или лазер, причем в последний случаях горячий предмет или лазер «прижигает» пленку/область герметизации.
Различные отделения мешков с несколькими отделениями могут быть выполнены вместе в конфигурации «бок о бок», причем полученные соединенные мешки можно разделять или можно не разделять путем резки. В альтернативном варианте осуществления отделения могут быть изготовлены отдельно.
Мешки могут быть изготовлены в соответствии с процессом, включающим этапы, на которых: а) формируют первое отделение (как описано выше); b) образуют углубление внутри некоторых или во всех закрытых отделениях, образованных на этапе (а), для создания второго формованного отделения, наложенного поверх первого отделения; c) заполняют и закрывают вторые отделения при помощи третьей пленки; d) запечатывают первую, вторую и третью пленки; и e) режут пленки для получения мешка с несколькими отделениями. Углубление, образуемое на этапе (b), может быть получено путем приложения вакуума к отделению, полученному на этапе (a).
Второе и/или третье отделение(-я) могут быть изготовлены в ходе отдельного этапа, а затем могут соединяться с первым отделением.
Мешки могут быть изготовлены в соответствии с процессом, содержащим этапы, на которых: а) формируют первое отделение, необязательно с использованием нагрева и/или вакуума, с помощью первой пленки на первой формующей машине; b) заполняют первое отделение первой композицией; c) на второй формующей машине деформируют вторую пленку, необязательно с использованием нагрева и вакуума, для создания второго и необязательно третьего формованного отделения; d) заполняют второе и необязательно третье отделения; e) запечатывают второе и необязательно третье отделения с помощью третьей пленки; f) помещают запечатанные второе и необязательно третье отделения на первое отделение; g) запечатывают первое, второе и необязательно третье отделения; и h) режут пленки для получения мешка с несколькими отделениями.
Первую и вторую формующие машины можно выбирать на основании их пригодности для выполнения вышеописанного процесса. Первой формующей машиной может быть горизонтальная формующая машина, а второй формующей машиной может быть формующая машина с вращающимся барабаном, например, расположенная над первой формующей машиной.
Следует понимать, что при использовании соответствующих станций подачи появляется возможность изготавливать мешки с несколькими отделениями, содержащими ряд разных или отличающихся композиций и/или разных или отличающихся жидких, гелевых или пастообразных композиций.
Пленку и/или мешок можно обрызгивать или посыпать приемлемым материалом, таким как активный агент, смазывающее вещество, вызывающий отвращение агент или их смеси. На пленку и/или мешок можно наносить печать, например, с помощью печатной краски и/или активного агента.
Способы применения
Настоящее изобретение дополнительно относится к способам использования мешков, описанных в настоящем документе. Например, настоящее изобретение относится способу обработки субстрата, например ткани.
Мешки, описанные в настоящем документе, а также содержащиеся в них композиции, можно использовать в способах обработки субстрата, например ткани или твердой поверхности, например, путем приведения субстрата в контакт с пленкой, изделием и/или содержащейся в нем композицией. Способ может включать в себя этапы соединения мешка и воды, так чтобы обеспечивать возможность растворения по меньшей мере части пленки мешка в присутствии воды, с разбавлением водой содержащейся в нем композиции в 300–800 раз с образованием моющего раствора, и/или введение субстрата, предпочтительно ткани, в контакт с моющим раствором; субстрат, предпочтительно обрабатываемая ткань, может содержать одно или более загрязнений.
Этап контакта может осуществляться вручную или в автоматической машине, например в автоматической стиральной машине (с верхней или фронтальной загрузкой) или в автоматической посудомоечной машине. Этап контакта может осуществляться в присутствии воды, которая может иметь температуру до около 80°C или до около 60°C, или до около 40°C, или до около 30°C, или до около 20°C, или до около 15°C, или до около 10°C, или до около 5°C. Как отмечалось выше, настоящие пленки и изготовленные из них изделия особенно подходят для растворения в холодной воде и, следовательно, обеспечивают преимущества при стирке в холодной воде (например, от около 1°C до около 30°C, или от около 5°C до около 20°C). За этапом введения в контакт может следовать цикл из нескольких полосканий или даже цикл с одним полосканием. Учитывая, что пленка имеет хорошие параметры растворения, для растворения пленки и/или высвобождения ее содержимого требуется меньше воды. Мешки, соответствующие изобретению, также можно использовать для реализации коротких или быстрых циклов стирки или даже «умных» циклов, когда стиральная машина адаптирует цикл стирки к реальным обнаруженным условиям стирки.
МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ
Для определения некоторых из конкретных характеристик, описанных в настоящем документе, используют следующие методы испытаний.
Испытание на наличие остатка в камере растворения
Водорастворимую пленку, характеризующуюся образованием нерастворимого остатка или подлежащую испытанию для определения нерастворимого остатка в соответствии с методикой испытания в камере растворения (DC), анализируют следующим образом с использованием следующих материалов:
1. Стакан (4000 мл).
2. Шайбы из нержавеющей стали (наруж. диам. 88,9 мм (3,5 дюйма), внутр. диам. 47,6 мм (1,875 дюйма), толщина 3,18 мм (0,125 дюйма)).
3. Прокладки из стиролбутадиенового каучука (наруж. диам. 85,7 мм (3,375 дюйма), внутр. диам. 48,5 мм(1,91 дюйма), толщина 3,18 мм(0,125 дюйма)).
4. Сита из нержавеющей стали (наруж. диам. 76,2 мм (3,0 дюйма), сетка 200 × 200, наруж. диам. проволоки 0,053 мм (0,0021 дюйма), проволочная сетка из нержавеющей стали марки 304SS).
5. Термометр (от 0°C до 100°C, точность +/-1°C).
6. Пробойник (диаметр 38,1 мм (1,5 дюйма)).
7. Таймер (с округлением до ближайшей секунды).
8. Вода, очищенная обратным осмосом (RO).
9. Соединительные зажимы (размер № 5 или эквивалентные).
10. Алюминиевые поддоны (наруж. диам. 50,8 мм (2,0 дюйма)).
11. Ультразвуковой аппарат.
Для каждой испытываемой пленки с помощью пробойника вырезают три образца для испытаний из выбранной для испытания пленки толщиной 76,2 ± 2,5 мкм (или 3,0 ± 0,10 мил). Если образцы вырезают из полотна пленки, то образцы следует вырезать из областей, расположенных на равном расстоянии друг от друга в поперечном направлении полотна. Затем каждый образец для испытаний анализируют в следующем порядке:
1. Взвешивают образец пленки и следят за образцом на протяжении всего испытания. Фиксируют начальную массу пленки (Fo).
2. Взвешивают для каждого образца набор из двух обработанным ультразвуком чистых и сухих сит и следят за ними на протяжении всего испытания. Фиксируют начальные массы сит (So для двух сит в совокупности).
3. Собирают камеру растворения образца, помещая образец пленки плоско между центрами двух сит, после чего накладывают две резиновые прокладки (одна прокладка на каждой стороне между ситом и шайбой) и затем две шайбы.
4. Закрепляют камеру растворения в сборе четырьмя соединительными зажимами, расположенными с равными интервалами вокруг шайб, и отгибают зажимы назад.
5. Заполняют стакан 1500 мл обратноосмотической воды при комнатной температуре лаборатории (22 +/- 2°C (72 +/- 3°F)) и записывают комнатную температуру.
6. Устанавливают таймер на заданное время погружения 5 минут.
7. Помещают камеру растворения в сборе в стакан и немедленно включают таймер, вводя камеру растворения в сборе под углом входа в поверхность воды приблизительно 45 градусов. Такой угол входа способствует удалению пузырьков воздуха из камеры. Камера растворения в сборе находится на дне стакана, при этом образец пленки для испытания расположен горизонтально на расстоянии около 10 мм от дна. Четыре отогнутых назад соединительных зажима камеры растворения в сборе необходимы для поддержания зазора около 10 мм между пленкой и дном стакана, однако можно использовать любые другие эквивалентные средства опоры.
8. По истечении заданного времени погружения 5 минут медленно вынимают камеру растворения в сборе из стакана под углом приблизительно 45 градусов.
9. Удерживают камеру растворения в сборе горизонтально над алюминиевым поддоном для улавливания любых капель, падающих с сит, и аккуратно снимают соединительные зажимы, шайбы и прокладки. Многослойные сита раскрывать не нужно.
10. Помещают многослойные сита (т.е. сито/остаточная нерастворенная пленка/сито) на алюминиевый поддон и ставят в сушильный шкаф при 100°C на 30 минут для высушивания.
11. Взвешивают высушенный набор многослойных сит, включая все остаточное количество нерастворенной пленки в них. Измеряют и прибавляют к этой массе высушенных сит высушенные капли пленки, уловленные в поддон и извлеченные из него (например, путем соскабливания) при первом извлечении камеры растворения в сборе из стакана и во время сушки. Записывают конечную массу многослойных сит (в совокупности Sf, включая высушенные капли пленки).
12. Вычисляют % остатка («остаток DC»), оставшегося от образца пленки: % остатка DC = 100 * ((Sf - So) / Fo).
13. Очищают многослойные сита путем их замачивания в стакане с обратноосмотической водой в течение около 20 минут. Затем разделяют сита и выполняют окончательное ополаскивание в ультразвуковом аппарате (включенном и наполненном обратноосмотической водой) в течение по меньшей мере 5 минут или до видимого исчезновения остатка на ситах.
Приемлемые свойства водорастворимых пленок в соответствии с описанием характеризуются значениями остатка DC около 45% мас. или менее, или около 48% мас. или менее при измерении в ходе испытания в камере растворения (DC). Водорастворимая пленка может иметь значение остатка DC от по меньшей мере 1, 2, 5, 10 или 20% мас. и/или до 15, 20, 30, 40, 45% мас. или 48% мас. (например, от около 5% мас. до около 48% мас., от около 10% мас. до около 45% мас., от около 20% мас. до около 45% мас. или от около 30% мас. до около 40% мас.).
Испытание на растяжение и испытание на модуль жесткости
Водорастворимую пленку, характеризующуюся прочностью на растяжение и модулем жесткости и подлежащую испытанию на растяжение в соответствии с методикой испытания на растяжение (TS) и испытанию для определения модуля жесткости (или напряжения растяжения) в соответствии с методикой испытания на модуль жесткости (MOD), анализируют следующим образом. Процедура включает в себя определение прочности на растяжение и определение модуля жесткости при удлинении на 100% в соответствии с ASTM D 882 (стандартный метод испытаний на растяжение для тонких пластмассовых покрытий) или эквивалентным методом. Для сбора данных о пленке используют прибор для испытаний на растяжение компании INSTRON (модель 5544 или эквивалентная). Минимум три образца для испытаний, каждый из которых вырезают с помощью надежного режущего инструмента, для обеспечения постоянства и воспроизводимости размеров, испытывают в направлении обработки при изготовлении (MD) (в применимых случаях) для каждого измерения. Испытания проводят в стандартной лабораторной атмосфере при температуре 23 ± 2,0°C и относительной влажности 35 ± 5%. Для определения прочности на растяжение и модуля жесткости готовят образцы одного листа пленки шириной 2,54 см (1 дюйм) и толщиной 76,2 ± 3,8 мкм (или 3,0 ± 0,15 мил). Затем образец переносят в прибор для испытаний на растяжение компании INSTRON для проведения испытания, при котором сводят к минимуму воздействие окружающей среды с относительной влажностью 35%. Прибор для испытаний на растяжение готовят в соответствии с инструкциями изготовителя, оснащают датчиком нагрузки на 500 Н и калибруют. Устанавливают соответствующие зажимы и рабочие поверхности (зажимы INSTRON с рабочими поверхностями модели № 2702-032 с резиновым покрытием и шириной 25 мм или эквивалентные). Пробы устанавливают в прибор для испытаний на растяжение, удлиняют и анализируют для определения 100% модуля жесткости (т.е. напряжения, требуемого для достижения 100% удлинения пленки) и прочности на растяжение (т.е. напряжения, требуемого для разрыва пленки).
Необязательно пленки могут характеризоваться определенными механическими свойствами, которые делают пленки подходящими для переработки в изделия, например пленочные мешки.
Водорастворимые пленки в соответствии с описанием могут характеризоваться значениями прочности на растяжение (TS) по меньшей мере около 24 МПа или около 28 МПа при измерении в ходе испытания на растяжение. Как правило, желательными являются более высокие значения TS, поскольку они соответствуют лучшей герметизации мешков, когда пленка является ограничивающим или самым слабым элементом герметизации. Водорастворимая пленка может иметь значение TS от по меньшей мере около 24, 26, 28, 30, 33 или 35 МПа и/или до около 32, 34, 40, 45 или 50 МПа (например, от около 24 МПа до около 36 МПа или от около 28 МПа до около 32 МПа). Альтернативно или дополнительно верхней границей приемлемого диапазона значений TS может быть значение TS для соответствующей водорастворимой пленки, содержащей только один ПВС-полимер или ПВС-сополимер из ПВС-полимеров и ПВС-сополимеров в смеси смол ПВС (например, соответствующая пленка на основе одной смолы, имеющая более высокое значение TS).
2
2
2
2
2
2
2
2
Водорастворимые пленки в соответствии с описанием могут характеризоваться значениями модуля жесткости (MOD) по меньшей мере около 11 Н/мм или около 12 Н/мм при измерении в ходе испытания на MOD. Как правило, желательными являются более высокие значения MOD, поскольку они соответствуют мешкам с большей жесткостью и меньшей вероятностью деформации и слипания при укладывании поверх друг друга в процессе производства или в конечной потребительской упаковке. Водорастворимая пленка может иметь значение MOD от по меньшей мере около 11, 12 или 13 Н/мм и/или до около 13, 14, 15 или 16 Н/мм(например, от около 11 Н/мм до около 15 Н/мм или от около 12 Н/мм до около 14 Н/мм). Альтернативно или дополнительно верхней границей приемлемого диапазона значений MOD может быть значение MOD для соответствующей водорастворимой пленки, содержащей только один ПВС-полимер или ПВС-сополимер из ПВС-полимеров и ПВС-сополимеров в смеси смол ПВС (например, соответствующая пленка на основе одной смолы, имеющая более высокое значение MOD).
Метод испытания прочности мешков
Данный метод испытания прочности описывает практику определения прочности мешков с использованием прибора Instron Universal Materials Testing instrument (Instron Industrial Products, 825 University Ave., г. Норвуд, штат Массачусетс, США 02062-2643) с максимумом для датчика нагрузки 100 кН (килоНьютонов). Посредством сжатия мешка данный способ определяет общую прочность мешка (в Ньютонах), прикладывая давление к пленке и местам запечатывания. Прочность мешка (в Ньютонах) определяется как максимальная нагрузка, которую может выдержать мешок, прежде чем порвется.
Прочность мешка измеряют не ранее чем через один час после производства мешка, чтобы пленка/мешки имели возможность затвердеть после преобразований. Метод выполняют при комнатных условиях, при относительной влажности (RH) 40–50% и 22–24°C. Пакетам, находящимся на хранении, дают возможность достигнуть равновесия со средой комнаты для испытаний в течение одного часа перед тестированием.
На ФИГ. 3 показана схематическая иллюстрация основной конфигурации метода испытания мешков на прочность. Для измерения прочности мешка, мешок 510 помещают в пластиковый деаэрированный пакет 500 (150 мм на 124 мм с застежкой, толщина 60 микрон, например Raja grip RGP6B) для предотвращения загрязнения рабочей среды при разрыве мешка. После закрывания пакета мешок 510 располагают по центру между двумя компрессионными пластинами 520, 530 прибора. Мешок 510 размещают в вертикальном положении, так чтобы сторона 540 со швом вдоль ширины (43 мм у реальных испытуемых мешков) располагалась между компрессионными пластинами и чтобы нагрузка приходилась на шов вдоль ширины. Для сжатия устанавливают скорость пластин 520, 530 в 60 мм/мин. При разрыве мешка прибор автоматически регистрирует величину прочности мешка (т.е. усилие, при котором мешок рвется). На каждом типе испытаний выполняют десять повторов и регистрируют средние данные по прочности мешка.
Мешки, соответствующие настоящему описанию, могут маркироваться по средним значениям прочности мешка по меньшей мере около 200 Н или по меньшей мере около 250 Н при измерении в одном или нескольких следующих условиях: (a) через один час после изготовления (исходные значения; хранение при 40–50% RH и 22–24°C); (b) после хранения в течение четырех недель при 20°C (40–50% RH); и/или (c) при хранении в течение четырех недель при 32°C (80% RH). Набор мешков, соответствующих настоящему описанию, может включать в себя не более чем 1% или не более чем 5%, или не более чем 10%, или не более чем 20%, или не более чем 25%, или не более чем 40%, или не более чем 50% набора, в котором прочность мешков составляет менее чем около 200 Н или менее чем около 250 Н при измерении прочности мешков при одном или более из следующих условий: (a) через один час после изготовления (исходные значения; хранение при 40–50% RH и 22–24°C); (b) после хранения в течение четырех недель при 20°C (40–50% RH); и/или (c) при хранении в течение четырех недель при 32°C (80% RH).
ПРИМЕРЫ
Представленные ниже примеры предназначены по своей сути для иллюстрации и не имеют ограничительного характера.
Пример 1. Данные о прочности мешков
Данные о прочности мешков были получены в соответствии с методом испытания прочности мешков, описанным выше. Конкретные мешки, композиции для бытового применения и пленки более детально описаны ниже.
Водорастворимые мешки
Имеющие несколько отделений водорастворимые мешки одинаковой формы, например изделие Ariel 3-in-1 Pods производства The Procter & Gamble Company, продаваемые в Великобритании в апреле 2016 г., были изготовлены на однополосном конвертере при помощи термовакуумного формования, которое включало в себя предварительный нагрев первой водорастворимой пленки (описанной ниже) до 120°C, с последующим втягиванием первой пленки в полость при помощи вакуума (22 кПа (220 мбар)). Нижние отделения были заполнены жидким моющим средством, описанным ниже, и заполненные отделения последовательно запечатывали при помощи запайки растворителем путем нанесения воды на нижнюю пленку отдельно приготовленных верхних отделений. Верхние отделения получали на вращающемся барабане путем втягивания предварительно нагретой (120°C) второй водорастворимой пленки в полость вакуумированием (22 кПа (220 мбар)), заполняли отделения и закрывали заполненные открытые верхние отделения третьей водорастворимой пленкой путем спайки растворителем с использованием воды. Третья водорастворимая пленка в итоге оказывается средней пленкой в готовом мешке с несколькими наложенными отделениями. Предварительное кондиционирование материала (по меньшей мере 1 час) и изготовление мешков выполняли в комнатных условиях при 35% RH и 22–24°C.
Для формирования мешков с использованием пленки 1 и пленки 2 использовали разные формирующие мешки полости, как описано соответственно ниже. Полость, используемая для термоформования пленки 1, имела глубину около 20 мм, а полость, используемая для термоформования пленки 2, имела глубину около 15 мм. Контактные площади соответствующих мешков были одинаковыми (41 x 43 мм). Учитывая различия в глубине полостей, объемы нижних отделений полученных мешков были разными. Около 25 мл жидкого моющего средства добавляли в мешок, изготовленный из пленки 1, и около 15 мл жидкого моющего средства добавляли в нижнее отделение мешка, изготовленное из пленки 2.
Композиция для бытового применения
Отделения заполняли типичной жидкой композицией моющего средства для стирки с использованием разовой дозы в нескольких отделениях, как у доступного в продаже продукта Ariel 3-in-1 Pods производства The Procter & Gamble Company, продаваемого в Великобритании в апреле 2016 г.
Водорастворимая пленка
Тестировали две разные водорастворимые пленки, описанные в таблице A. Каждая пленка включала в себя смесь смол ПВС, причем смесь содержала анионный ПВС-сополимер и ПВС-гомополимер, описанные ниже. Пленки дополнительно содержали добавки к пленкам, такие как пластификаторы. «Вязкость 4% раствора» определяли, как описано в настоящем документе и соотносили с молекулярной массой полимера. «DH» означает степень гидролиза, описанную в настоящем документе.
Таблица A
* Сомономер акриламидометилпропансульфоновая кислота (натриевая соль).
Результаты испытаний
Прочность мешков тестировали на мешках, изготовленных из пленки 1 и пленки 2 со следующими интервалами: (a) через один час после изготовления (исходные значения; хранение при 40–50% RH и 22–24°C); (b) после хранения в течение четырех недель при 20°C (40–50% RH); и (c) при хранении в течение четырех недель при 32°C (80% RH). В таблице B показана средняя прочность мешков при каждом из условий. В таблице C показана относительная процентная доля мешков, демонстрирующих прочность мешка менее 200 Н после хранения в течение четырех недель при 32°C (80% RH); прочность мешка ниже 200 Н считается неприемлемой.
Таблица B
Таблица С
Данные показывают, что мешки, изготовленные из пленки 1, содержавшей карбоксилированный анионный ПВС-сополимер в смеси смол ПВС, лучше сохраняют прочность при старении по сравнению с мешками, изготовленными из пленки 2 (пленка для сравнения), содержавшей сульфонированный анионный ПВС-сополимер в смеси смол ПВС. Например, в случае мешков, изготовленных из пленки 1, при старении не было отмечено мешков, не соответствующих порогу прочности 200 Н, установленному из соображений сохранения целостности мешков при типичных условиях, воздействующих на продаваемые мешки.
Как описано выше, мешки из пленок, содержащих карбоксилатные и сульфонатные группы, отличались по глубине нижнего отделения. Однако следует отметить, без накладываемых теорией ограничений, что большей прочности следовало ожидать от мешков, изготовленных из пленки на сульфонатной основе (т.е. сравнительной пленки 2) из-за меньшей деформации пленки и, следовательно, меньшего истончения пленки, возникающего в процессе изготовления мешков. Следовательно, предполагается, что продемонстрированные различия в прочности мешков между двумя типами анионных химических групп могли быть еще больше, если бы были выбраны одинаковые глубины полостей.
Пример 2. Примеры смесей смол и изготовленных из них пленок и мешков
В таблице 1 перечислено несколько примеров ПВС-полимерных смол (A–J), которые можно использовать для получения пленок ПВС.
Таблица 1
* Натриевая соль.
В таблице 2 показаны различные смеси ПВС-полимеров (№ 1–20), которые могут быть получены из полимеров, перечисленных в таблице 1. Смеси перечислены по относительной массе (%) каждого полимера в каждой смеси ПВС. Для получения водорастворимых пленок смеси смол ПВС можно применять с другими добавками к пленке (пластификаторами и т.п.). Такие пленки можно использовать для формирования мешка, который содержит композицию для бытового применения, такую как моющее средство для стирки. Мешки могут иметь одно или несколько отделений.
Таблица 2
Пример 3. Мешки, содержащие композиции для бытового применения
Мешки с одним отделением и/или мешки с несколькими отделениями можно изготавливать из любой из пленок, описанных в примере 2 (например, из пленок, содержащих любые из смесей ПВС 1–20). Мешки могут содержать композиции для бытового применения в соответствии с представленными ниже составами.
Отбеливающая дополнительная композиция может содержать ингредиенты, представленные в таблице 3.
Таблица 3
1 Тетраацетилэтилендиамин
Гранулированные моющие средства для стирки могут содержать ингредиенты, представленные в таблице 4.
Таблица 4
Жидкие моющие средства для стирки могут содержать ингредиенты, представленные в таблице 5.
Таблица 5
1 Предпочтительные LAS также содержат алкильную группу, содержащую от около 9 до около 15 атомов углерода с прямой конфигурацией цепи.
Моющие средства могут иметь состав, представленный в таблице 6.
Таблица 6
Композиция для бытового применения может содержать любой из составов, представленных в таблице 7.
Таблица 7
1 - Ди(ацилоксиэтил)(2-гидроксиэтил)метиламмония метилсульфат, в котором ацильная группа происходит от частично гидрогенизированной жирной кислоты канолы.
2 - Частично гидрогенизированная жирная кислота канолы.
3 - 2,2,4-Триметил-1,3-пентандиол
4 - ПЭГ-6 кокамид, полиэтиленгликольамид жирной кислоты кокосового ореха.
5 - Натриевая соль гидроксиэтандифосфоновой кислоты
6 - Материал, включенный производителем в активное вещество смягчителя.
Мешки с несколькими отделениями могут содержать множество полезных агентов. В качестве не имеющего ограничительного характера примера, мешок с двумя или тремя отделениями может содержать составы, представленные в таблице 8, в отдельных отсеках, причем дозировка представляет собой количество состава в соответствующем отсеке.
Таблица 8
1 Серной кислоты моно-[2-(3,4-дигидро-изохинолин-2-ил)-1-(2-этил-гексилоксиметил)-этиловый] сложный эфир, описанный в публикации US7169744;
2 PAP = фталоил-амино-пероксикапроновая кислота, в виде влажного осадка с 70% содержанием активного вещества;
3 Полиэтиленимин (MМ = 600) с 20 этоксилатными группами на группу –NH;
4 Этоксилированный тиофен, EO (R1 + R2) = 5;
5 RA = запас щелочности (г NaOH/дозу).
В другом варианте осуществления многокомпонентых мешков соответствующие отсеки могут быть заполнены жидкими и твердыми полезными агентами. Не имеющие ограничительного характера примеры мешков с двумя отделениями, в которых одно отделение заполнено жидкостью, а другое — твердым веществом, включают в себя комбинации составов, представленных в таблицах 9A и 9B.
Таблица 9A
1. - Линейная C11–13 алкилбензолсульфоновая кислота;
2
5
2
4
3
2
3
2
5
2
4
2. - (Бис(CHO)(CHO)n)(CH)–N+–CxHx–N+–(CH)–бис((CHO)(CHO)n), в котором n°= от 15 до 30, и x°= от 3 до 8.
3.
Статистический привитой сополимер представляет собой привитый поливинилацетатом полиэтиленоксидный сополимер, имеющий полиэтиленоксидный каркас и множество поливинилацетатных боковых цепей. Молекулярная масса полиэтиленоксидного каркаса составляет около 6000, а массовое соотношение полиэтиленоксида к поливинилацетату составляет от около 40 до 60, при не более чем 1° точке прививания на 50 этиленоксидных звеньев.
Таблица 9B
Композиция для чистки твердых поверхностей, которая может использоваться специалистами, может иметь состав, представленный в таблице 10.
Таблица 10
Размеры и значения, описанные в настоящем документе, не следует понимать как строго ограниченные перечисленными точными числовыми значениями. Напротив, если не указано иное, каждый такой размер подразумевает как указанное значение, так и функционально эквивалентный диапазон, в который входит это значение. Например, размер, описанный как «40 мм», подразумевает «около 40 мм».
Каждый документ, упомянутый в настоящем описании, включая любой патент или заявку, на которые осуществляется перекрестная ссылка, или любой родственный патент или заявку и любую заявку на патент или патент, приоритет или преимущество по которым испрашивает данная заявка, полностью включен в настоящий документ путем ссылки, если какой-либо из документов явно не исключен или не ограничен иным образом. Упоминание любого документа не является признанием того, что он представляет собой предшествующий уровень техники в отношении любого изобретения, описанного или заявленного в настоящем документе, или что в нем самом или в любой комбинации с любой другой ссылкой или ссылками представлено, предложено или описано любое такое изобретение. Дополнительно, в случае если какое-либо значение или определение термина в этом документе противоречит какому-либо значению или определению этого же термина в документе, включенном в настоящий документ путем ссылки, приоритетным является значение или определение, закрепленное за этим термином в настоящем документе.
Несмотря на то что в настоящем описании показаны и описаны конкретные варианты осуществления настоящего изобретения, специалистам в данной области будет понятно, что допустимы и другие различные изменения и модификации без отступления от сущности и объема данного описания. Таким образом, предполагается, что прилагаемая формула изобретения охватывает все такие изменения и модификации в пределах объема данного описания.