ПОЛОТНО ИЗ ЦЕЛЛЮЛОЗНОГО ВОЛОКНА, СОДЕРЖАЩЕЕ АКТИВНЫЙ АГЕНТ, И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛОТНА ИЗ ЦЕЛЛЮЛОЗНОГО ВОЛОКНА, СОДЕРЖАЩЕГО АКТИВНЫЙ АГЕНТ
CELLULOSE FIBER WEB, CONTAINING ACTIVE AGENT, AND METHOD FOR WEB MANUFACTURE FROM CELLULOSE FIBER CONTAINING ACTIVE AGENT

Область технического применения
Настоящее изобретение относится к полотну, содержащему целлюлозное волокно, в частности к полотну абсорбирующей бумаги. Изобретение относится к нанесению активного агента, например противомикробного, противобактериального или противогрибкового агента на полотно, на котором его удерживают с помощью пленкообразующего агента.
Уровень техники
Для некоторых видов применения пытаются изготовить тонкую бумагу или, вообще, волокнистое полотно с противомикробными свойствами, особенно – с противобактериальными свойствами. К этим изделиям относятся тонкая бумага или протирочные средства, например бумажные полотенца, полотенца для рук, носовые платки, бумажные салфетки для лица, туалетная бумага, пеленки, мягкие прокладки из хлопка, мягкие прокладки для младенцев.
Существуют некоторые противомикробные виды бумаги, из которых часть противомикробного агента высвобождается при увлажнении бумаги, как это раскрыто в документе WO 201 1/0854499. После высвобождения противомикробный агент может убивать патогенные микроорганизмы. Этот вид бумаги эффективен в области его применения, однако, должны быть предприняты меры предосторожности, связанные с ограничением воздействия высвобождающихся химических веществ, и особенно - в настоящее время, когда люди сильно озабочены проблемами аллергии, восприимчивости, токсичности и загрязнения окружающей среды.
Согласно другому документу US 2012/0164206, для исключения высвобождения химических веществ другой вид тонкой бумаги снабжен положительно заряженной бактериостатической композицией, которая привлекает и удерживает отрицательно заряженные бактерии, но не может их убивать. Хотя эти виды тонкой бумаги пригодны для использования в определенных условиях, в некоторых случаях действительно необходимо убивать все патогенные микроорганизмы и быть уверенными в том, что нет никакой возможности загрязнения окружающей среды.
Таким образом, существует отчетливая потребность в полотне, посредством которого можно убивать патогенные микроорганизмы без высвобождения активного агента. Существует также потребность в способе нанесения активного агента на полотно для получения такого продукта.
Раскрытие изобретения
Согласно изобретению одну цель достигают посредством использования полотна, содержащего целлюлозное волокно, имеющего две стороны и содержащего добавочную композицию, находящуюся, по меньшей мере, на одной стороне полотна, отличающегося тем, что добавочная композиция содержит, по меньшей мере, один пленкообразующий агент и, по меньшей мере, один активный агент, где пленкообразующий агент закреплен на полотне, а активный агент удерживается на полотне посредством пленкообразующего агента, и где активный агент является противомикробным агентом.
Более точно, согласно изобретению, активный агент захватывается на полотне и не высвобождается от полотна, где высвобождение измеряют согласно стандарту NF EN ISO 1104 (ISO – Международная организация по стандартизации. – Примечание переводчика).
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения количество пленкообразующего агента, находящегося на готовом продукте, составляет от 0,01 масс. % до 2,0 масс. %, предпочтительно - от 0,01 масс. % до 1,0 масс. %, а количество активного агента, находящегося на готовом продукте, составляет от 0,005 масс. % до 2,0 масс. %, предпочтительно – от 0,01 масс. % до 1,0 масс. %, а наиболее предпочтительно - от 0,02 масс. % до 0,05 масс. %.
Согласно изобретению пленкообразующий агент является агентом, обладающим хорошим сродством с волокнами полотна, чем обеспечивается возможность его закрепления на них, и он претерпевает изменение его состояния при переходе из жидкого состояния в твердое при достижении достаточной температуры, например, в результате действия механизма образования поперечных связей или в результате выпаривания растворителя. Таким образом, активный агент захватывается структурой и не может высвобождаться при нормальном использовании, хотя остается эффективным. Считается, что не происходит высвобождения, если при осуществлении испытаний согласно стандарту NF EN ISO 1104, не наблюдается невооруженным глазом подавление вокруг образца полотна. Отсутствие высвобождения активного агента является главным преимуществом таких продуктов. Действительно, благодаря этому исключается перенос химических веществ и уменьшается риск возникновения аллергии, восприимчивости, токсичности или загрязнения окружающей среды. Кроме того, так как они не являются биоцидами, то их применение не подлежит специальному регулированию.
Следует отметить, что получаемая в результате пленка представляет собой молекулярный слой на целлюлозных волокнах, расположенных, по меньшей мере, на одной стороне полотна. Другими словами, толщина этой пленки очень мала, в диапазоне единиц ангстрем, и расположена на поверхности целлюлозных волокон, находящихся на поверхности полотна.
Пленкообразующий агент является полимером или сополимером, или смесью, посредством которых обеспечивается возможность удерживания активного агента на полотне. В частности, он может содержать нерастворимый в воде полимер или нерастворимый в воде сополимер. Перечень таких полимеров и сополимеров подробно рассмотрен ниже.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения пленкообразующий агент содержит от 30% до 100% нерастворимого в воде полимера, сополимера или их смеси и от 0% до 30% растворимого в воде полимера, сополимера или их смеси. Перечень таких растворимых в воде полимеров и сополимеров подробно рассмотрен ниже.
Согласно изобретению (без указания четкого выбора) активный агент может быть противомикробным агентом, предпочтительно - противобактериальным или противогрибковым агентом, или каким-либо их сочетанием. Согласно настоящему изобретению противомикробный агент является агентом, который может убивать микроорганизмы, например, бактерии (т.е. может быть противобактериальным) и грибки (т.е. может быть противогрибковым). Перечень таких агентов подробно рассмотрен ниже.
Если активный агент является противобактериальным или противогрибковым агентом, то эффективность готового продукта составляет, по меньшей мере, около 60% через один час, предпочтительно, по меньшей мере, 80%. Эффективность измеряют согласно методике, описанной ниже в примерах.
Действительно, интересно отметить, что очень высокая эффективность сохраняется даже при нанесении небольших количеств добавочной композиции и, следовательно, небольших количеств активного агента. Действительно, даже если активный агент захвачен посредством пленкообразующего агента и использован в небольшом количестве, то активный агент все еще остается очень эффективным. В случае использования противобактериального или противогрибкового агента эффективность полотна составляет больше 80%. Кроме того, предполагается, что полотно, изготовленное согласно изобретению, должно оставаться эффективным в течение продолжительного периода времени. Измеряли эффективность противобактериальной обработки полотна, изготовленного 1,5 года тому назад, и было установлено, что она оставалась выше 60%. Таким образом, существенным преимуществом является возможность использования такого небольшого количества добавочной композиции и получения при этом полотна, остающегося очень эффективным и через небольшой, и через продолжительный период времени. Эта эффективность более определенно оценена в приведенных ниже примерах.
2
2
Полотно согласно изобретению содержит целлюлозные волокна. Это полотно может быть нетканым полотном или бумажным полотном, сформированным аэродинамическим способом, или бумажным полотном, сформированным по мокрому способу, и оно обладает поверхностной плотностью в диапазоне от 10 г/м до 200 г/м. Полотно предпочтительно содержит, по меньшей мере, 50% целлюлозного волокна, натурального или искусственного, другие волокна, где соответствующие волокна являются синтетическими.
2
2
Бумажное полотно, сформированное аэродинамическим способом, является бумажным полотном, изготовленным посредством применения бумагоделательного процесса с использованием сухих волокон, пригодных для изготовления бумаги, которые скрепляют посредством использования термопластичных связующих, например латекса (сополимера этилена и винилацетата) или термоплавких волокон, тогда как бумажное полотно, сформированное по мокрому способу, является бумажным полотном, изготовленным посредством применения бумагоделательного процесса с использованием волокон, пригодных для изготовления бумаги, взвешенных в воде, где процесс является либо обычным мокрым процессом (ОМП), либо процессом сушки с просасыванием горячего воздуха (СПГВ). Полотно может представлять собой тонкое бумажное полотно с поверхностной плотностью в диапазоне от 10 г/м до 80 г/м. Полотно может быть однослойным или многослойным, и его можно использовать в качестве продуктов, потребляемых вне дома или в качестве потребительских продуктов, которые (без указания четкого выбора) включают: носовые платки, бумажные салфетки для лица, бумажные полотенца, туалетную бумагу, пеленки, мягкие прокладки из хлопка или компоненты гигиенических продуктов (детские пеленки и женские гигиенические продукты).
Другую цель достигают посредством использования способа изготовления полотна согласно изобретению. Согласно настоящему изобретению способ включает этапы:
- нанесение упомянутой добавочной композиции на полотно из целлюлозного волокна, где упомянутая добавочная композиция содержит, по меньшей мере, один пленкообразующий агент и, по меньшей мере, один активный агент, и где упомянутая добавочная композиция находится в суспензии, в растворителе, которым предпочтительно является вода;
- нагрев полотна до достаточной температуры для закрепления упомянутого пленкообразующего агента на полотне, где упомянутый активный агент удерживается на полотне посредством упомянутого пленкообразующего агента.
Добавочную композицию предпочтительно наносят в виде суспензии в растворителе, которым предпочтительно является вода. Согласно изобретению упомянутая добавочная композиция находится в суспензии, в воде, при этом суспензия содержит, по меньшей мере, 5% воды, от 0,1 масс. % до 20,0 масс. % каждого пленкообразующего агента и от 0,15 масс. % до 50,0 масс. % каждого активного агента; соотношение между пленкообразующим агентом и активным агентом находится в диапазоне от 1 до 10.
Согласно изобретению добавочная композиция может быть нанесена на полуготовое полотно или на каком-либо из этапов изготовления полотна, выше по потоку от упомянутого этапа нагрева.
Согласно изобретению температура на этапе нагрева должна быть достаточной для обеспечения перехода состояния пленкообразующего агента из жидкой фазы в твердую фазу предпочтительно посредством механизма образования поперечных связей или, например, посредством выпаривания растворителя. Благодаря этому изменению состояния обеспечивают возможность захвата активного агента, который после этого не высвобождается.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения диапазон температур составляет от 50°C до 200°C, а предпочтительно - от 80°C до 120°C.
Согласно изобретению полотно нагревают, по меньшей мере, на одном нагревательном цилиндре или посредством использования металлической плиты, или посредством использования инфракрасного излучения, или посредством использования сушилки с прососом горячего воздуха, или посредством использования микроволн, или посредством использования какой-либо другой подходящей системы нагрева. Нагревательный цилиндр можно нагревать посредством использования индукции, пара, масла. Этот этап нагрева пояснен более подробно ниже.
Согласно предпочтительному варианту осуществления способа согласно изобретению полотно является тонким бумажным полотном, и добавочную композицию наносят непосредственно или опосредованно на упомянутое тонкое бумажное полотно, когда полотно находится в бумагоделательной машине, где упомянутая машина содержит барабан «Янки» для сушки полотна, на которое наносят добавочную композицию следующим образом:
- непосредственно на полотно выше по потоку от барабана «Янки»;
- и/или на поверхность барабана «Янки», где добавочная композиция переносится затем на полотно, и последнее сушат на поверхности барабана «Янки»;
- и/или непосредственно на бумажное полотно, приклеенное к поверхности барабана «Янки»;
- и/или непосредственно на бумажное полотно ниже по потоку от барабана «Янки».
Нанесение добавочной композиции выше по потоку от барабана «Янки» или в зоне барабана «Янки» обладает преимуществом, заключающимся в сочетании этапов сушки полотна и нагрева полотна для обеспечения изменения состояния пленкообразующего агента, для удерживания активного агента на полотне.
В случае нанесения добавочной композиции ниже по потоку от барабана «Янки» необходим дополнительный этап нагрева полотна для закрепления добавочной композиции на полотне.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения количество добавочной композиции находится в диапазоне от 0,05% до 3,0% от сухой массы продукта, а предпочтительно - в диапазоне от 0,1% до 1,0% от сухой массы продукта.
В этом варианте осуществления, в котором тонкое бумажное полотно приклеено к поверхности барабана «Янки» с помощью покрывной композиции, добавочную композицию благоприятным образом вводят в покрывную композицию, которую наносят распылением на барабан «Янки». Покрывная композиция содержит адгезивные агенты, посредством которых обеспечивают возможность приклеивания полотна к барабану, и высвобождающие агенты, посредством которых обеспечивают возможность отслаивания и гофрирования полотна. Применение этого решения позволяет исключить использование дополнительного количества воды для образования суспензии добавочной композиции, разбавления добавочной композиции, являющейся той же композицией, что и покрывная композиция.
Согласно другому варианту осуществления добавочную композицию также наносят на барабан отдельно от покрывной композиции.
Согласно другому варианту осуществления добавочную композицию наносят на барабан распылением.
Другим предметом изобретения является продукт, содержащий, по меньшей мере, один слой, изготовленный из полотна, как это описано выше.
Краткое описание чертежей
Способ согласно изобретению описан подробно ниже со ссылками на чертежи, на которых одинаковыми номерами позиций обозначены сходные части и на которых показаны:
на фиг. 1a - схематическая диаграмма бумагоделательной машины для осуществления обычного мокрого процесса, пригодной для практического применения процесса согласно настоящему изобретению;
на фиг. 1b - схематическая диаграмма бумагоделательной машины для осуществления процесса сушки с просасыванием горячего воздуха, пригодной для практического осуществления процесса согласно настоящему изобретению;
на фиг. 2 - схематическая диаграмма секции первой бумагоделательной машины, пригодной для практического осуществления процесса согласно настоящему изобретению, на которой представлен вариант осуществления для нанесения добавочной композиции на полотно выше по потоку от барабана «Янки»;
на фиг. 3 - схематическая диаграмма секции первой бумагоделательной машины, пригодной для практического осуществления процесса согласно настоящему изобретению, на которой представлен вариант осуществления для нанесения добавочной композиции на полотно, находящееся на барабане «Янки»;
на фиг. 4, которая включает фиг. 4a и 4b, показаны схематические диаграммы секции первой бумагоделательной машины, пригодной для практического осуществления процесса согласно настоящему изобретению, на которой представлен вариант осуществления для нанесения добавочной композиции на барабан «Янки»:
на фиг. 4a - вариант осуществления, в котором добавочная композиция введена в покрывную композицию;
на фиг. 4b - вариант осуществления, в котором добавочную композицию и покрывную композицию наносят раздельно;
на фиг. 5 - схематическая диаграмма секции первой бумагоделательной машины, пригодной для практического осуществления процесса согласно настоящему изобретению, на которой представлен вариант осуществления для нанесения добавочной композиции на полотно, находящееся на барабане «Янки»;
на фиг. 6 - схематическая диаграмма секции первой бумагоделательной машины, пригодной для практического осуществления процесса согласно настоящему изобретению, на которой представлен вариант осуществления с использованием двух устройств для нанесения добавочной композиции на полотно, находящееся на барабане «Янки»;
на фиг. 7 - схематическая диаграмма секции первой бумагоделательной машины, пригодной для практического осуществления процесса согласно настоящему изобретению, на которой представлен вариант осуществления для нанесения добавочной композиции на полотно ниже по потоку от барабана «Янки».
Подробное описание способа согласно изобретению
На фиг. 1a показана схематическая диаграмма бумагоделательной машины 10 для осуществления обычного мокрого процесса (ОМП), содержащей: секцию формирования 12, включающую обычные, сдвоенные, сетчатые транспортеры или отсасывающий грудной вал, или серповидное холстоформирующее устройство; суконный транспортер 14, тканый гофрирующий транспортер 18 и сушилку «Янки» 20, пригодную для практического осуществления настоящего изобретения.
Другими опциями являются: промежуточный этап с башмачным прессом; этапы сушки с просасыванием горячего воздуха (ПГВ) (обычно с одним или двумя барабанами с ПГВ (см. фиг. 1b), технология ATMOS), аэродинамическая холстоформирующая машина.
Секция формирования 12 содержит пару сетчатых, транспортерных лент 22, 24, поддерживаемых посредством множества валов 26, 28, 30, 32, 34, 36 и формирующего барабана 38. Посредством напорного ящика 40 обеспечивают подачу бумажной волокнистой массы, выпускаемой из него в виде потока в продольном направлении в зону контакта 42 между формирующим барабаном 38, валом 26 и транспортерными лентами. Из бумажной волокнистой массы получают свежесформированное полотно 44, которое обезвоживают между транспортерными лентами с использованием вакуума, например, посредством использования вакуум-камеры 46.
Свежесформированное полотно перемещают к бумагоделательному сукну 48, поддерживаемому посредством множества валов 50, 52, 54, 55, и сукно находится в контакте с башмачным прессовым валом 56. Полотно обладает низкой поверхностной плотностью при его переносе на сукно. Переносу можно способствовать посредством использования вакуума; например, вал 50 может быть вакуум-валом, если это желательно, или посредством использования съемного или вакуум-башмака, известных в данной области техники. При достижении полотном башмачного прессового вала оно может обладать консистенцией, составляющей от 10% до 25%, предпочтительно - от 20% до 25% или около того при вводе его в зону контакта 58 между башмачным прессовым валом 56 и переносным валом 60. Переносный вал 60 может быть нагреваемым валом, если это желательно. Было установлено, что посредством увеличения давления пара внутри вала 60 можно способствовать продлеванию периода времени, требующегося на отделение избыточного количества адгезива от барабана сушилки «Янки» 20.
Вместо башмачного прессового вала можно использовать обычный прессовый вал 56 с отсосом. Если используют башмачный пресс, то желательно и предпочтительно, чтобы вал 54 был вакуум-валом, посредством которого можно было бы эффективно удалять воду из сукна до введения сукна в зону контакта башмачного пресса, так как вода из бумажной волокнистой массы вдавливается в сукно в зоне контакта башмачного пресса. В любом случае использование вакуум-вала 54 обычно желательно для обеспечения того, чтобы полотно находилось в контакте с сукном во время изменения направления движения, что очевидно для специалиста в данной области техники при рассмотрении диаграммы.
Полотно 44 в мокром состоянии прижимают к сукну в зоне контакта 58 с помощью прессового башмака 62. Полотно таким образом обезвоживают в зоне контакта 58, обычно до увеличения консистенции на 15% или более на этой стадии процесса. Конфигурация, показанная позицией 58, в общем, называется «башмачным прессом»; согласно настоящему изобретению барабан 60 действует как переносный барабан, действие которого заключается в перемещении полотна 44 с высокой скоростью на тканый гофрирующий транспортер.
Барабан 60 обладает гладкой поверхностью 64, на которой может быть обеспечен адгезив (такой же, как адгезивное покрытие для гофрирования, используемое на барабане «Янки») и/или высвобождающие агенты, если это требуется. Полотно 44 прилипает к переносной поверхности 64 барабана 60, вращаемого с высокой угловой скоростью, и полотно продолжает продвижение в продольном направлении, указанном стрелками 66. На барабане полотно 44 обладает, в общем, очевидным хаотическим распределением волокон.
Направление 66 называется продольным направлением (ПрН) полотна, а также продольным направлением (ПрН) бумагоделательной машины 10; а поперечным направлением (ПопН) является направление в плоскости полотна, перпендикулярное ПрН.
Полотно 44 вводят в зону контакта 58 обычно при консистенции 10-25% или около того и обезвоживают, и сушат до консистенции от около 25% до около 70% за то время, пока его переносят на тканый гофрирующий транспортер 18, как это показано на чертеже.
Транспортерную ленту 18 поддерживают, используя множество валов 68, 70, 72 и прессовый вал 74, посредством которого обеспечивают зону контакта, и с помощью транспортерной ленты 18 совместно с переносным барабаном 60 образуют зону контакта 76 для гофрирования, как это показано на чертеже.
С помощью гофрирующей транспортерной ленты образуют зону контакта для гофрирования на длине дуги, вдоль которой гофрирующая лента 18 находится в контакте с валом 60, т.е. оказывает существенное давление на бумажное полотно, находящееся на переносном барабане. С этой целью опорный (или гофрирующий) вал 70 может быть обеспечен мягким деформируемым покрытием, посредством которого увеличивают длину зоны контакта для гофрирования и увеличивают угол, охватываемый транспортерной лентой в зоне гофрирования, образуемой между транспортерной лентой и бумажным полотном, и точкой контакта, где можно в качестве вала 70 использовать башмачный прессовый вал для увеличения эффективного контакта с бумажным полотном, для создания зоны контакта 76 для гофрирования с приложением большого толчкового усилия, где бумажное полотно 44 переносят на транспортерную ленту 18 и перемещают в продольном направлении.
После гофрирования бумажное полотно продолжают перемещать в ПрН 66, где его прижимают в мокром состоянии к барабану «Янки» 80 в зоне контакта 82. Бумажное полотно можно (не обязательно) подвергать вакуумной обработке посредством использования вакуум-камеры 45.
Перенос в зоне контакта 82 производят при консистенции, обычно составляющей от около 25% до около 70%. При такой консистенции сложно достаточно прочно приклеивать бумажное полотно к поверхности 84 барабана 80 таким образом, чтобы полностью отделять его от транспортерной ленты.
С помощью покрытия содействуют достаточно прочному приклеиванию умеренно влажного полотна (консистенция которого составляет 25-70%) к барабану «Янки» для обеспечения высокой скорости действия системы и ударов струй воздуха, движущегося с высокой скоростью, для сушки и последующего отслаивания полотна от барабана «Янки».
Для этого в зоне 86 наносят по требованию соответствующую, водяную, покрывную композицию. Покрывную композицию можно наносить, используя распылительные балки.
Полотно сушат на барабане «Янки» 80, являющемся нагревательным барабаном, и посредством ударов струй воздуха, движущегося с высокой скоростью под кожухом 88 сушилки «Янки». Под кожухом 88 можно поддерживать переменную температуру. Во время действия можно вести мониторинг за температурой в «мокрой» зоне A кожуха и «сухой» зоне B кожуха, используя инфракрасный детектор или какие-либо другие пригодные средства, если это требуется. При вращении барабана полотно 44 отслаивают от барабана в зоне 89 и наматывают на приемную оправку 90. Приемную оправку 90 можно вращать быстрее, чем барабан «Янки» в стабильном режиме. Обычно используют гофрирующий шабер C и чистящий шабер D, который используют для периодического сопряжения, для удаления приклеившихся наростов. Когда наросты адгезива счищают с барабана «Янки» 80, полотно обычно отделяют от продукта на приемной оправке 90; предпочтительно его направляют в бункер для отходов (см. поз. 100) для повторной переработки в производственном процессе.
Вместо отслаивания от барабана 80 в зоне 89 во время стабильного режима действия, как это показано на чертеже, полотно можно гофрировать при отделении от сушильного барабана 80, используя гофрирующий шабер, например, гофрирующий шабер C, если это желательно.
Согласно изобретению процесс изготовления может также включать процесс СПГВ, как это показано на фиг. 1b, с использованием двух барабанов 160 и 164, на которых осуществляют процесс СПГВ, расположенных выше по потоку от барабана «Янки» 80.
Согласно изобретению добавочную композицию, содержащую, по меньшей мере, один пленкообразующий агент и, по меньшей мере, один активный агент, наносят на каком-либо этапе изготовления, за которым следует этап нагрева до достаточной температуры, при которой пленкообразующий агент удерживает активный агент на полотне. Добавочную композицию предпочтительно наносят в виде суспензии в воде, где суспензия содержит от 0,1 масс. % до 20,0 масс. % каждого пленкообразующего агента и от 0,15 масс. % до 50,0 масс. % каждого активного агента. Остальную часть составляет вода, которой должно быть, по меньшей мере, 5 масс. %. Соотношение количества пленкообразующего агента и активного агента находится в диапазоне от 1 до 10.
Согласно изобретению пленкообразующий агент является агентом, который подвергают изменению состояния при достижении достаточной температуры, т.е. подвергают переходу из жидкой фазы в твердую фазу предпочтительно посредством действия механизма образования поперечных связей или, например, посредством выпаривания растворителя. В результате этого активный агент захватывается и удерживается на полотне, но при этом сохраняет свою эффективность.
Согласно изобретению (но без указания четкого выбора) пленкообразующий агент можно выбирать из группы известных соединений, обычно используемых для этой цели. В варианте осуществления пленкообразующий агент по существу содержит нерастворимый в воде полимер или нерастворимый в воде сополимер, выбираемый из группы, состоящей из: полиакрилата, поливинилацетата, сополимера акрилата и винилацетата, сополимера полиакрилата и винилацетата, поливинилового спирта с очень высокой молекулярной массой, сополимера винилового спирта и винилацетата, полиаминамидэпихлоргидрина, а также сополимеров, содержащих мономерные элементы упомянутых полимеров. Также пригодны смеси упомянутых полимеров и сополимеров. В предпочтительном варианте осуществления пленкообразующий агент является сополимером акрилата и винилацетата или смесью полиакрилата и поливинилацетата.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения пленкообразующий агент содержит от 30% до 100% нерастворимого в воде полимера, сополимера или их смеси и от 0% до 30% растворимого в воде полимера, сополимера или их смеси.
Растворимый в воде полимер или сополимер выбирают из группы, состоящей из: поливинилпирролидона, сополимера винилпирролидона и винилацетата, водорастворимого производного целлюлозы, поливинилового спирта с низкой и средней молекулярной массой, полиэтиленимина или смеси упомянутых полимеров и сополимеров.
Согласно изобретению (и без указания четкого выбора) активный агент может быть противомикробным агентом, а предпочтительно - противобактериальным, противогрибковым агентом или каким-либо их сочетанием.
Специалист в данной области техники может оценить, что активность активного агента зависит от природы используемых агентов. В варианте осуществления активный агент является противомикробным агентом, предпочтительно - противобактериальным или противогрибковым агентом, выбираемым из группы, состоящей из: бензалконийхлорида, додецилдиметиламмонийхлорида, цетилпиридинийхлорида, гексадецилтриметиламмонийбромида, хлоргексидина, гексамидина, феноксиэтанола, триклозана, солей серебра, солей цинка или смеси упомянутых активных агентов, предпочтительно - бензалконийхлорида.
Для усиления действия против спектра микроорганизмов и создания синергитического эффекта возможно использование смеси упомянутых активных агентов.
В предпочтительном варианте осуществления активный агент является бензалконийхлоридом, и он может быть соединен с другими агентами, например, с нитратом серебра.
В другом варианте осуществления активный агент может быть феноксиэтанолом.
Предполагается, что специалист в данной области техники может выбрать один из активных агентов или создать сочетание из нескольких упомянутых активных агентов в зависимости от ожидаемой активности.
Полотно согласно изобретению имеет первую сторону и вторую сторону, а добавочную композицию наносят на одну сторону или на обе стороны полотна. При нанесении добавочной композиции только на одну сторону полотна эффективность уже является очень высокой. А если добавочная композиция также находится на второй стороне полотна в дополнение к первой стороне, то полотно эффективно с обеих сторон. При этом нет необходимости в выборе хорошей стороны полотна для достижения высокой эффективности.
Таким образом, в случае использования противобактериального или противогрибкового агента, если количество добавочной композиции, находящейся на готовом продукте, составляет от 0,05 масс. % до 3,0 масс. %, то эффективность готового продукта составляет, по меньшей мере, около 60% после 1 часа действия, предпочтительно, по меньшей мере, - 80%. Предпочтительное количество добавочной композиции, находящейся на готовом продукте, составляет от 0,1% до 1,0% от сухой массы продукта.
2
2
Согласно варианту осуществления, показанному на фиг. 1, получают нетканое полотно, содержащее целлюлозное волокно; полотно может быть однослойным или многослойным. Такое полотно используют для изготовления продуктов, потребляемых вне дома, включающих бумажные полотенца, туалетную бумагу, пеленки, бумажные салфетки для лица, протирочные материалы, предназначенные для отелей, ресторанов, офисов, промышленных предприятий, организаций здравоохранения; а также для изготовления потребительских продуктов, например, носовых платков, бумажных салфеток для лица, бумажных полотенец, туалетной бумаги, пеленок. В этих случаях поверхностная плотность бумажного полотна составляет от 10 г/мдо 80 г/м.
Другие варианты осуществления могут быть предусмотрены для получения нетканого полотна из хлопка, например, такого, которое можно использовать (без указания четкого выбора) в качестве мягких прокладок из хлопка медицинского или косметического назначения, для удаления или нанесения макияжа, или для протирания младенцев.
Такое полотно можно также использовать в качестве компонента детских пеленок и женских гигиенических продуктов.
Согласно изобретению добавочную композицию можно наносить во время этапа изготовления бумаги или во время этапа преобразования.
На фиг. 2-6 представлены варианты осуществления, где более четко показаны места нанесения добавочных агентов.
На фиг. 2 показан возможный вариант осуществления, где добавочную композицию наносят во время этапа изготовления бумаги выше по потоку от барабана «Янки» 80. Устройство 1a для нанесения добавочной композиции расположено около гофрирующего транспортера 18, выше по потоку от зоны контакта и переноса 82.
На фиг. 3-5 показаны возможные варианты осуществления, где добавочную композицию наносят во время этапа изготовления бумаги на барабан «Янки» 80.
На фиг. 3 добавочную композицию наносят на полотно ниже по потоку от зоны контакта и переноса 82 и выше по потоку от кожуха 88 сушилки «Янки». Сукно гофрирующего транспортера 18 отводят с помощью валов для обеспечения доступа к полотну, и устройство 1b для нанесения добавочной композиции располагают в этой освобожденной зоне. В этом варианте осуществления покрывную композицию наносят уже на барабан «Янки», где полотно приклеено к барабану «Янки» и где добавочную композицию наносят распылением.
На фиг. 4 добавочную композицию наносят на барабан «Янки» 80 между гофрирующим шабером C и зоной контакта 82. Ее можно наносить в виде включенной в покрывную композицию (см. фиг. 4a) или отдельно от покрывной композиции (см. фиг. 4b).
В предпочтительном варианте осуществления (см. фиг. 4a) добавочную композицию включают в покрывную композицию и наносят ее, используя распылительные балки 1c для нанесения покрывной композиции. Регулируя подачу воздуха и скорость вращения барабана «Янки», агент наносят распылением. Образующийся туман перемещается очень быстро, и композиция наносится на барабан «Янки». Затем добавочную композицию переносят с поверхности барабана «Янки» на поверхность полотна, когда полотно достигает барабана «Янки» и давление прикладывают посредством барабана (барабанов), пресса (прессов) к поверхности барабана «Янки» до захода полотна под кожух 88. Эту композицию закрепляют на полотне, на его более мягкой стороне, которая находится в контакте с барабаном «Янки». Удерживание продукта составляет в диапазоне от 20% до 100%, по меньшей мере 40%, а предпочтительно 60%.
В варианте осуществления, представленном на фиг. 4b, необходимо использовать два устройства 1d и 2d для нанесения, одно - для нанесения добавочной композиции, а другое - для нанесения покрывной композиции. Порядок нанесения не важен; композиции можно наносить в одном порядке или в другом порядке. Тем не менее, если добавочную композицию наносят второй, то полотно больше пропитывается, и не требуется, чтобы композиция была слишком концентрированной по содержанию активного и пленкообразующего агентов.
Рассматривая вопрос нанесения добавочной композиции, соединенной с покрывной композицией (совместно или раздельно), так как добавочная композиция может обладать адгезивным действием или способностью к высвобождению, специалист в данной области техники может регулировать состав смеси и баланс высвобождения и адгезии покрывной композиции. Действительно, покрывная композиция содержит адгезивные агенты для приклеивания полотна к барабану и/или агенты для высвобождения, для отслаивания и гофрирования, и поэтому может требоваться регулирование состава покрывной композиции для получения ожидаемого результата.
В этих трех описанных выше вариантах осуществления нанесение добавочной композиции осуществляют выше по потоку от кожуха 88 сушилки «Янки». Принимая во внимание то, что температура под кожухом 88 сушилки «Янки» является достаточной для изменения состояния пленкообразующего агента (т.е. может быть в диапазоне от 50°C до 200°C, а предпочтительно – от 80°C до 120°C), сушилку можно благоприятным образом использовать, одновременно производя сушку полотна и изменение состояния пленкообразующего агента.
Очевидно, можно добавить этап нагрева в дополнение к нагреву под кожухом сушилки «Янки». Возможно достижение достаточной температуры посредством использования, по меньшей мере, одного нагревательного барабана или металлической плиты, или каких-либо других способов нагрева, например, инфракрасным излучением, горячим воздухом, микроволновыми средствами. Нагревательный барабан и металлическую плиту можно нагревать посредством использования индукции, пара, масла. Возможен также этап нагрева, осуществляемый посредством просасывания горячего воздуха (ПГВ).
На фиг. 5 показан другой вариант осуществления, в котором добавочную композицию наносят с помощью устройства 1e для нанесения во время выполнения этапа изготовления бумаги на полотно, находящееся на поверхности барабана «Янки» 80, ниже по потоку от зоны контакта и переноса 82 и выше по потоку от кожуха 88 сушилки «Янки». В противоположность варианту, представленному на фиг. 3, сукно гофрирующего транспортера 18 не отводят с помощью валов. В этом варианте осуществления покрывная композиция уже нанесена на барабан «Янки», и полотно приклеено к барабану «Янки», когда наносят распылением добавочную композицию.
На фиг. 6 показан другой вариант осуществления, в котором добавочную композицию наносят, используя два устройства 1f и 2f для нанесения, на полотно, находящееся на барабане «Янки» во время этапа изготовления бумаги. Первое устройство 1f для нанесения расположено в таком же месте, как и на фиг. 3, а второе устройство 2f для нанесения расположено в таком же месте, как и на фиг. 5. В этом варианте осуществления покрывная композиция уже нанесена на барабан «Янки», и полотно уже приклеено к барабану «Янки», когда наносят распылением добавочную композицию.
На фиг. 7 показан другой вариант осуществления, в котором добавочную композицию наносят во время этапа изготовления бумаги на сухое полотно ниже по потоку от барабана «Янки» 80.
В этом варианте осуществления добавочную композицию наносят на высушенное гофрированное полотно, используя устройство 1g для нанесения. Добавочная композиция представляет собой суспензию в воде, и поэтому полотно требуется сушить, и особенно - нагревать до достаточной температуры для того, чтобы пленкообразующий агент подвергся изменению состояния и удерживал активный агент на полотне с целью недопущения его высвобождения, т.е. до температуры в диапазоне от 50°C до 200°C, а предпочтительно - от 80°C до 120°C. Сушку и нагрев можно производить на одном этапе, называемым "этапом нагрева" в варианте осуществления, представленном на фиг. 7. Эту температуру можно обеспечить посредством использования, по меньшей мере, одного нагревательного барабана или металлической плиты, или какими-либо другими способами, например, инфракрасным излучением, горячим воздухом, микроволновыми средствами. Нагревательный барабан или металлическую плиту можно нагревать посредством использования индукции, пара, масла.
В случае использования процесса СПГВ добавочную композицию можно наносить так, как это описано выше, или на барабанах 160 и 164, на которых осуществляют процесс СПГВ.
Затем полотно наматывают на приемную оправку 90, чтобы использовать позже на этапе преобразования.
В описанных ранее примерах вариантов осуществления добавочную композицию наносят посредством распыления, но согласно изобретению ее можно также наносить, используя щелевое сопло или вал для нанесения покрытия.
При нанесении добавочной композиции после окончания мокрого процесса на линии преобразования, полотно или слой можно обрабатывать до этапов тиснения и соединения в процессе преобразования. Готовый продукт, содержащий, по меньшей мере, один слой, может также быть обработан на конечном этапе процесса преобразования в продолжение этапа тиснения.
Очевидно, что добавочную композицию можно наносить в каких-либо, рассмотренных местах или в каких-либо сочетаниях этих мест, или ее можно наносить в любом месте в бумагоделательном процессе. Специалисту в данной области техники должно быть понятно, что изложенное выше описание приведено только в качестве примера, и не предназначено для ограничения объема изобретения.
Специалисту в данной области техники должно быть понятно, что этап нанесения, этап нагрева или способ нанесения могут быть приспособлены к изготовлению ожидаемого продукта и к способу, используемому для изготовления полотна.
Пример 1
Зная, что адгезивное покрытие наносят посредством распыления на поверхность барабана «Янки», при этом расход адгезивной композиции составляет 620 литров в час, из которых 600 литров - вода и 20 литров - покрытие, в адгезивную композицию вводили добавочную композицию, содержавшую противобактериальный активный агент.
Состав был следующим:
550 литров воды,
20 литров покрытия и
50 литров добавочной композиции.
Эффективность изобретения можно лучше оценить по испытаниям на полотнах, изготовленных согласно изобретению.
Полотна получали посредством нанесения распылением добавочной композиции с покрывной композицией на барабан «Янки». Активный агент добавочной композиции представлял собой бензалконийхлорид, в диапазоне от 0,5% до 1,5%, соединенный с нитратом серебра в диапазоне от 0,2% до 1,0%; пленкообразующий агент в этом испытании был из семьи сополимеров полиакрилата и поливинилацетата, в диапазоне от 0,2% до 1,5%. Затем полотна перерабатывали в бумажные салфетки для лица и носовые платки.
Bacillus subtilis
Aspergillus niger
Сравнительные испытания проводили на двух типах 4-слойной тонкой бумаги для протирки лица из полотна, изготовленного согласно изобретению (один содержал четыре обработанных слоя, а другой - два внутренних обработанных слоя), а другие противовирусные продукты (Продукты 1-3, использовавшиеся в качестве контрольных образцов) использовали для определения того, происходит или не происходит перенос активного агента. Каждый продукт испытывали на способность подавления одного вида бактерий - и одного вида грибка - , для чего их наносилина обе стороны продукта согласно стандарту NF EN ISO 1104. Определение невооруженным глазом наличия зоны подавления означало миграцию активного агента за пределы образца полотна, т.е. активный агент высвобождался из полотна. Отсутствие зоны подавления означало, что активный агент не высвобождался и что он не переносился. Результаты испытаний представлены в Таблице 1.
В случае испытаний первого продукта, подвергали испытаниям продукт со всеми его тремя слоями, а также внутренний слой отдельно. В обоих случаях, т.е. даже когда два наружных слоя не были обработаны, активный агент высвобождался из полотна, убивая микроорганизмы вокруг образца. В случае испытаний второго и третьего продуктов наблюдали высвобождение активного агента, воздействовавшего на бактерии B. subtilis.
B. subtilis
A.
Niger
Что касается 4-слойной тонкой бумаги для протирки лица, изготовленной из полотна согласно изобретению, то испытаниям подвергали два продукта. Оба были образцами из 4 слоев тонкой бумаги для протирки лица. В первом образце все слои были обработаны, тогда как во втором образце были обработаны только два внутренних слоя. Количество добавочной композиции, находившейся на тонком бумажном полотне, составляло 0,4 масс. %. Оба продукта были эффективными против бактерийи грибка ,и не наблюдали высвобождения активного агента. Таким образом, было показано, что два продукта были эффективными против бактерий и грибков, что нет необходимости при использовании настоящего изобретения обрабатывать все полотна продуктов и что продукт, в котором обработано только два слоя, сохраняет эффективность. Эти испытания также показали, что обработанный образец может находиться в непосредственном контакте с культурой, и при этом может не наблюдаться высвобождение активного агента вокруг нее. Нет необходимости в использовании необработанных наружных слоев для предотвращения высвобождения активного агента. Изменение состояния пленкообразующего агента посредством использования этапа нагрева является достаточным для достижения этого результата.
Таблица 1Сравнительные испытания противобактериальных и противогрибковых материалов
Bacillus subtilis
Aspergillus niger
На переднейстороне
На задней стороне
На переднейстороне
На задней стороне
Зона подавления
Зона подавления
Зона подавления
Зона подавления
Продукт 1(3-слойн.)
Присут.
Присут.
Присут.
Присут.
Продукт 1 (внутренний слой отдельно)
Присут.
Присут.
Присут.
Присут.
Продукт 2(3-слойн.)
Присут.
Присут.
Отсут.
Отсут.
Продукт 3 (полотенце для рук)
Присут.
Присут.
Отсут.
Отсут.
4-слойная салфетка для протирки лица с 4 обработанными слоями согласно изобретению
Отсут.
Отсут.
Отсут.
Отсут.
4-слойная салфетка для протирки лица с 2 внутренними обработанными слоями согласно изобретению
Отсут.
Отсут.
Отсут.
Отсут.
Определяли эффективность противобактериальной обработки бумажной салфетки для лица и носового платка из тонкого бумажного полотна. Количество добавочной композиции, находившейся на тонком бумажном полотне, составляло 0,5 масс. %.
Staphylococcus aureus (S. aureus)
Escherichia coli (E. coli).
Проводили испытания, используя два вида бактерий: и Испытания наэффективность проводили через 1 час и через 4 часа. Противобактериальные испытания проводили согласно стандарту NF EN ISO 20743. Эффективность противобактериальной обработки составляла, по меньшей мере, 94%. Результаты представлены в Таблице 2.
Таблица 2
<b>Эффективность противобактериальной обработки</b>
Эффективность противобактериальной обработки
Посевная культура 1,76×10<sup>5</sup>
Посевная культура 1,96×10<sup>5</sup>
S. aureus
E. coli
Раствор(масс. %)
Эффект. через 1 ч
Эффект. через 4 ч
Эффект. через 1 ч
Эффект. через 4 ч
Нос. плат.4-слоя
0,5 масс.%
94,0%
97,0%
97,6%
99,17%
Салфетка для лица3-слоя
0,5 масс.%
96,0%
98,6%
97,0%
99,96%
S
aureus
E
Coli
Эффективность действия через продолжительный период времени также была подтверждена. Испытания на эффективность противобактериальной обработки проводили на бактериях. и . ,на 4-слойном бумажном полотне для носовых платков. Полотно согласно изобретению было изготовлено 1,5 года тому назад. Количество добавочной композиции, находившейся на продукте из тонкого бумажного полотна, составляло 0,5 масс. %. Через 1,5 лет эффективность противобактериальной обработки все еще оставалась высокой, выше 60%. Результаты испытаний представлены в Таблице 3.
Таблица 3Эффективность противобактериальной обработки через продолжительный период времени, через 1,5 года
Эффективность противобактериальной обработки
Посевная культура 2,2×10<sup>7</sup>
Посевная культура 2,2×10<sup>7</sup>
S. aureus
E. coli
Раствор(масс. %)
Эффект. через 1 ч
Эффект. через18 ч
Эффект. через 1 ч
Эффект. через18 ч
Носовой платок4-слоя
0,5 масс.%
64,0%
98,0%
76,0%
99,9%
Пример 2
В этом примере эффективность противобактериальной и противогрибковой обработки определяли на 4-слойном бумажном полотне для носовых платков, изготовленном согласно изобретению. Активный агент наносили на этапе преобразования на готовый продукт, используя оборудование для распыления, после чего осуществляли этап нагрева. В качестве активного агента добавочной композиции использовали бензалконийхлорид, в диапазоне от 0,5% до 1,5%, вместе с нитратом серебра в диапазоне от 0,2% до 1,0%, или без него; пленкообразующий агент в этих испытаниях был из семьи сополимеров полиакрилата и поливинилацетата, в диапазоне от 0,2% до 1,5%.
Результаты испытаний представлены в Таблице 4 только с бензалконийхлоридом, в Таблице 5 - с бензалконийхлоридом, соединенным с нитратом серебра.
aureus
coli.,
Candida albicans
C
albicans).
Испытания проводили на двух видах бактерий: S. и E. и на дрожжевых грибках, вызывающих грибковые инфекции, (. Испытания на эффективность проводили через 1 час и через 18 часов согласно стандарту NF EN ISO 20743. Эффективность противобактериальной обработки составляла свыше 95%, а эффективность противогрибковой обработки составляла, по меньшей мере, 85%; оба показателя были получены при использовании только бензалконийхлорида (отдельно) и бензалконийхлорида, соединенного с нитратом серебра. Можно также отметить, что результаты согласовывались с результатами первого примера (см. Таблицу 2), в котором добавочную композицию наносили распылением вместе с покрывной композицией на барабан «Янки», после чего следовал этап преобразования.
Таблица 4Эффективность противобактериальной и противогрибковой обработки при использовании бензалконийхлорида
Эффективность противобактериальной обработки
Эффективность противогрибковой обработки
Посевная культура2,50×10<sup>7</sup>
Посевная культура2,50×10<sup>7</sup>
Посевная культура2,50×10<sup>7</sup>
S. aureus
E. coli
C. albicans
Раствор(мас. %)
Эффект. через1 ч
Эффект. через 18 ч
Эффект. через1 ч
Эффект. через 18 ч
Эффект. через1 ч
Эффект. через 18 ч
Нос. плат.4-слоя
0,5 мас.%
95,3%
98,8%
98,8%
100,0%
85,2%
97,4%
Таблица 5Эффективность противобактериальной и противогрибковой обработки при использовании бензалконийхлорида, соединенного с нитратом серебра
Эффективность противобактериальной обработки
Эффективность противогрибковой обработки
Посевная культура2,50×10<sup>7</sup>
Посевная культура2,50×10<sup>7</sup>
Посевная культура2,50×10<sup>7</sup>
S. aureus
E. coli
C. albicans
Раствор(мас. %)
Эффект. через1 ч
Эффект. через 18 ч
Эффект. через1 ч
Эффект. через 18 ч
Эффект. через1 ч
Эффект. через 18 ч
Нос.плат.4-слоя
0,5 мас.%
95,6%
99,1%
99,6%
100,0%
85,0%
98,8%