Настоящее изобретение относится к волокнистому композиту, содержащему или состоящему из натуральных и/или синтетических волокон, отличающемуся тем, что, по меньшей мере, некоторые из волокон композита имеют плоское поперечное сечение, и волокнистый композит легко разлагается или растворяется в воде или другой жидкости.

 

(57) Реферат / Формула:
изобретение относится к волокнистому композиту, содержащему или состоящему из натуральных и/или синтетических волокон, отличающемуся тем, что, по меньшей мере, некоторые из волокон композита имеют плоское поперечное сечение, и волокнистый композит легко разлагается или растворяется в воде или другой жидкости.

 

---

2420-148256ЕА/017 ВОЛОКНИСТЫЙ КОМПОЗИТ, РАСТВОРИМЫЙ ИЛИ РАЗЛАГАЕМЫЙ В ВОДЕ, И
ИЗДЕЛИЯ, ПОЛУЧЕННЫЕ ИЗ НЕГО
Настоящее изобретение относится к волокнистому композиту, содержащему или состоящему из натуральных и/или синтетических волокон, в котором, по меньшей мере, некоторые из волокон композита имеют плоское поперечное сечение, и волокнистый композит, легко разлагается или растворяется в воде и другой жидкости. Изобретение также относится к изделиям, изготовленным из упомянутого волокнистого композита или содержащим упомянутый волокнистый композит, а также - к способу получения такого волокнистого композита. Изобретение, в частности, также относится к применению волокон с плоским поперечным сечением с целью повышения способности к разложению или растворению в воде или другой жидкости волокнистого композита, содержащего эти волокна.
Известный уровень техники
Изделия, не используемые повторно, или изделия одноразового использования, например, увлажненные салфетки для ухода за ребенком или предметы личной гигиены, детские подгузники, изделия для женской гигиены и т.д., характеризуются, в общем, мягкой и, часто, абсорбирующей поверхностью, а также высокой эластичностью и прочностью и, кроме того, структурной целостностью, даже в присутствии влаги, так, что могут отвечать их назначению без нарушения их целостности в процессе использования. Например, волокнисто-композитные ткани (ворсовые ткани), которые содержат химические волокна из сложного полиэфира или полипропилена и вискозы, могут обладать этими свойствами.
Однако известные полимерные материалы такого типа обладают недостатком, заключающимся в том, что композитные структуры, изготовленные из них, не разлагаются в воде или не разлагаются в существенной степени в воде. Следовательно, их нельзя выбрасывать в обычные домашние отходы и нельзя спускать в обычную домашнюю канализационную систему, например, спускать в унитаз. Особенно в странах, в которых проложены трубопроводы
малого диаметра, например, в Италии, где закупорка труб из-за попадания в систему нерастворимых материалов или не достаточно растворимых материалов создает большие проблемы.
Существует потребность в упрощенном удалении через канализационную систему, а также потребность в общем повышении способности к биологическому разложению полимерных материалов, которые можно использовать, в частности, для изготозления изделий для личной гигиены, например, ворсовых салфеток или других нетканых структур. Структуры волокнисто-композитных материалов должны разлагаться или растворяться уже в канализационных трубах в такой степени, чтобы их нельзя было больше различить на предприятии по переработке отходов.
Известны публикации, в которых описаны композиции материалов, чувствительные к повышенной температуре или к воздействию ионов, пригодные к диспергированию или к смыванию их водой. Например, в DE 10291388 Т1 описаны полимеры, диспергируемые в воде, способы их получения и изделия, в которых их используют. В упомянутом документе также описана проблематичная природа возможности удаления изделий одноразового использования, например, подгузников, обтирочных салфеток во влажном состоянии и т.д. Предложена композиция, для достижения желаемой способности к диспергированию изделий в холодной воде, содержащая полиакрилат натрия и стирольную эмульсию.
Способ удаления ворсовых структур через канализационную систему без каких-либо проблем, описанный в ЕР 1138823 В1, состоит в использовании смеси волокон с определенным распределением волокон по длине. Смеси волокон состоят по существу из волокон с максимальной длиной 10 мм, а также из определенной доли микроволокон с максимальной длиной волокна 1 мм. В результате растворения микроволокон в присутствии воды ворсовая структура разлагается.
В ЕР 104 4104 В1 сформулированную цель достигают путем использования полимера, разлагающегося в воде или разлагаемого биологически и перестающего составлять целую часть ворсовой структуры. В результате растворения этого конкретного
полимерного слоя в системе удаления отходов ворс разлагается на более мелкие компоненты. Однако для многих конечных применений эта композиция не обладает желаемыми свойствами с точки зрения поглощения воды, прочности, способности к разложению, способности к биологическому разложению и т.п. Задача изобретения
Задача настоящего изобретения заключается в создании волокнистого композита и, в частности, полимерного материала или полимерной смеси в филаментной форме или в ворсовой форме, где волокнистый композит в существенной степени растворяется в воде, особенно - в проточной воде, и, следовательно, приспособлен к смыванию водой, но в то же время обладает прочностью и эластичностью, необходимыми для предназначенного использования, даже в присутствии влаги.
Задачу решают с помощью волокнистого композита, содержащего или состоящего из натуральных и/или синтетических волокон, отличающегося тем, что, по меньшей мере, некоторые из волокон композита имеют плоское поперечное сечение, и волокнистый композит легко разлагается или растворяется в воде или другой жидкости.
Под термином "волокнистый композит" в контексте данной заявки следует понимать композит из нескольких одиночных волокон. В соответствии с этим волокнистый композит может состоять из одиночных волокон более чем одного типа того же самого волокнистого материала (например, из плоских волокон и круглых волокон) и/или из волокон, изготовленных из различных волокнистых материалов. В противоположность, например, текстильным структурам, обладающим регулярными волокнистыми структурами, волокнистый композит предпочтительно не обладает регулярной структурой. Под термином "плоские волокна" в контексте данной заявки следует понимать волокна, поперечное сечение которых, перпендикулярное продольной оси
соответствующего волокна, обладает отношением длины к диаметру, составляющим, по меньшей мере, 1:2.
Под выражением "легко разлагаются или растворяются в воде или другой жидкости" в контексте данной заявки следует понимать
волокнистый композит, в котором проявляются макроскопически различимые, четкие явления растворения после следующего количества поворотов в "испытаниях на смываемость", описанных ниже (по этому вопросу см. также Фиг.2) : 12 поворотов, предпочтительно - 10 поворотов, кроме того, в каждом случае -предпочтительно 9, 8, 7 и б поворотов, и, особенно предпочтительно, - 5 поворотов. В "испытаниях на смываемость" для оценки способности к разложению или растворению волокнистого композита имитируют механическую нагрузку в проточной системе. С этой целью пластиковую трубку, герметически закрытую с одного конца, с внутренним диаметром 100 мм и длиной 1000 мм, заполняли водой таким образом, чтобы столб воды составлял 330 мм. Готовили образец волокнистого композита, подлежавший испытаниям, с размерами в продольном направлении 220 мм и поперечном направлении 110 мм и помещали в трубку, заполненную водой. Пластиковую трубку герметически закрывали завинчиваемой крышкой и устанавливали с возможностью вращения вокруг оси. Поворачиванием трубки приблизительно на 180° в каждом цикле имитировали процесс смывания в унитазе. Повороты выполняли до тех пор, когда можно было разглядеть четкий проем в волокнистом холсте с частичным образованием
проемов и отверстий (см. Фиг.2). Количеством поворотов на 180° определяли результат измерений.
Это испытание предпочтительно использовали для определения способности к разложению нетканых структур.
Волокнистый материал волокнистого композита согласно изобретению, в частности, представляет собой полимерный материал, содержащий натуральные и/или синтетические волокна, предпочтительно - вискозные волокна. В особенно предпочтительном варианте исполнения, некоторая часть волокнистого материала сама по себе является растворимой в воде.
Вискозные волокна или полимерные волокна, которые обычно используют, имеют приблизительно круглую форму в поперечном сечении. В противоположность этому, волокна, используемые
согласно настоящему изобретению, имеют измененное поперечное сечение, в частности, - плоское, предпочтительно - в значительной степени прямоугольное и/или трапецеидальное поперечное сечение, перпендикулярное продольной оси волокна. Отдельные волокна, следовательно, имеют лентообразную форму.
Плоские волокна, используемые согласно изобретению, могут предпочтительно дополнительно обладать зубчатой
(зубчатообразной) поверхностью. При структуре поверхности такого типа увеличивается площадь поверхности волокон и интенсифицируется способность волокон к поглощению влаги. Абсорбирующая способность готовых изделий, таким образом, увеличивается в сравнении с волокном, обладающим гладкой поверхностью. Плоские волокна являются предпочтительно целлюлозными волокнами, особенно предпочтительно - вискозными волокнами.
Технический результат, выявленный в ходе использования плоских волокон в волокнистом композите согласно изобретению, заключается в значительно повышенной способности к растворению или разложению волокнистого композита в воде или других жидкостях, результатом чего на практике является то, что волокнистые композиты такого типа или изделия, изготовленные из них, можно использовать в качестве универсальных средств для чистки и ухода за поверхностью тела, которые можно выводить из обихода, без существенных ограничений, через обычные домашние канализационные системы. Это явление называют здесь "смываемостью" (см. выше), так как ворсовые ткани можно спускать в унитаз и не вызывать при этом ни закупорки, ни каких-либо других проблем в канализационных системах и на предприятиях по переработке отходов. Вследствие ослабления сцепления плоских волокон друг с другом и с круглыми волокнами, дополнительно содержащимися в ворсовом материале, и/или вследствие использования более разреженного волокнистого композита, волокнистый композит растворяется в жидкости явно быстрее и разлагается в ней за существенно более короткий промежуток времени на существенно более мелкие части композита.
Волокнистый композит согласно изобретению предпочтительно
представляет собой нетканый ворсовый материал или нить. Особенно предпочтительной в этой связи является волокнистый композит согласно изобретению, отличающийся тем, что он содержит смесь волокнистых материалов.
Волокна волокнистого композита согласно изобретению, которые, в частности, могут содержать полимерные волокна, волокна из сложного полиэфира, полипропиленовые волокна, вискозные волокна и/или целлюлозные волокна, можно перерабатывать, смешивать с другими волокнами, например, с волокнами из сложного полиэфира и/или полиэтиленовыми волокнами в варьируемых соотношениях в смеси таким образом, чтобы формировать известные структуры. В частности, смеси материалов такого типа можно перерабатывать в ткани из волокнистого композита. Как таковые, они находят применение, в сухом состоянии или во влажном состоянии, в изделиях для ухода за детьми или для личной гигиены, в домашнем хозяйстве или для других целей. Применимость материалов такого типа согласно изобретению в области гигиены или медицины (например, для гигиены при менструальных циклах, для повязок на раны и т.д.) так же достижима. Применимость в промышленности таких тканей из волокнистых композитов также является успешной.
На практике доля плоских волокон относительно всей массы волокнистого материала может, в принципе, составлять ме:жду 1 масс.% и приблизительно 100 масс.%, при этом доля плоских волокон составляет обычно между 10 масс.% и 90 масс.%. Хорошие свойства могут быть достигнуты, в частности, при доле плоских волокон между 20 масс.% и 80 масс.%, предпочтительно - между 30 масс.% и 70 масс.%.
Особенно полезными свойствами обладает волокнистый композит согласно изобретению, являющийся полимерной смесью, состоящей из плоских волокон из сложного полиэфира, в частности, из полиэтилентерефталата (ПЭТ), составляющих до 40 масс.%, и из вискозных плоских волокон, составляющих до 60 масс.%. Вискозные волокна придают волокнистой структуре мягкость и абсорбирующую способность, тогда как посредством плоских волокон из сложного полиэфира обеспечивают, в
частности, необходимую прочность.
Линейная плотность плоских волокон, используемых в волокнистых композитах, особенно - в ворсовых, может обычно составлять между 0,9 дтекс и 9,0 дтекс, при этом линейная плотность в случае ворсовых материалов согласно изобретению предпочтительно составляет между 1,5 дтекс и 3,0 дтекс.
Штапельная длина плоских волокон, используемых в волокнистом композите согласно изобретению, может обычно составлять между 4 мм и 7 5 мм, в соответствие с чем штапельная длина в случае ворсовой ткани согласно изобретению может предпочтительно составлять между 20 мм и 50 мм.
Удельная плотность волокнистого композита согласно изобретению или плоских волокон, используемых в упомянутом волокнистом композите, может обычно составлять между 10 г/м2 и 500 г/м2, в соответствии с чем удельная плотность в случае волокнистого композита согласно изобретению, особенно в форме ворсового материала, предпочтительно составляет между 40 г/м2 и 150 г/м2. Особенно предпочтительно в этой связи удельная плотность составляет между 50 г/м2 и 150 г/м2.
В лабораторных испытаниях нетканая структура, или структура, изготовленная по так называемому бумажному способу, содержавшая или представлявшая собой волокнистый композит согласно изобретению, обладала определенно более высокой скоростью растворения в воде, чем эталонные структуры, содержавшие обычные вискозные волокна с круглым поперечным сечением. В то же время ни в сухом состоянии, ни в мокром состоянии невозможно было заметить значительное снижение структурной прочности в сравнении с обычными эталонными структурами. Вискозные волокна, или плоские волокна согласно изобретению, или ткани из волокнистого композита, содержащего вискозные волокна, или плоские волокна, согласно изобретению, обладают более высокой гибкостью и мягкостью, в сравнении с круглыми вискозными волокнами или с тканями из волокнистого композита, содержащего круглые вискозные волокна.
Плоские волокна согласно изобретению, которые используют, как известный вид волокон, обладают очень высокими
показателями, характеризующими их поведение во влажном состоянии и их абсорбирующую способность, являющимися важными показателями при ряде применений, особенно - при применении в смеси с другими волокнами.
В зависимости от типа и доли пигмента волокна могут выглядеть глянцевыми, матированными или окрашенными.
Способ получения волокнистых композитов согласно изобретению, содержащих вискозные волокна или плоские волокна, соответствует известному способу изготовления волокнистых композитов и волокно-композитных тканей, содержащих обычные круглые вискозные волокна. Обычными технологиями являются (но данным перечнем не ограничиваются), например:
гидроперепутывание, аэродинамическое формование или
иглопрокалывание ворсового материала. Технология известна и подтверждена на практике, так что изготовление новых волокнистых композитов согласно изобретению и изделий, сформированных из него, значительно упрощено.
Волокно-композитный материал согласно изобретению полностью биологически разлагается и может быть сертифицирован согласно Стадии 1 стандарта Okotex в той мере, что использование ограничено исключительно целлюлозными волокнами, в частности, вискозными волокнами.
Кроме того, часть изобретения относится к изготовлению изделий (полуфабрикатов или готовых изделий) для определенных применений из волокнистых композитов согласно изобретению или к использованию волокнистых композитов. Эти применения включают: ворсовые ткани и волокнистые подложки; протирочные салфетки, пригодные для использования в домашнем хозяйстве и/или для чистки; абсорбирующие ворсовые салфетки, гигиенические салфетки или салфетки для ухода за детьми и/или салфетки для личной гигиены. Волокнистый композит согласно изобретению можно также использовать для изготовления изделий для технического применения или применять в качестве технических изделий. Такие изделия включают, например: техническую ворсовую ткань или технический ворсовый материал и фильтровальную ткань или фильтровальный материал.
Особенно предпочтительным изделием согласно изобретению является материал для различных применений, содержащий, по меньшей мере, два слоя, где один из слоев состоит по существу из волокнистого композита согласно изобретению. Таким образом, для определенных применений имеется, например, особенно легко растворяющийся слой, тогда как другой слой - если это желательно - является менее легко растворяющимся или разлагающимся, чем волокнистый композит согласно изобретению. Однако предпочтительно, чтобы дополнительные слои были также легко разлагающимися или растворяющимися, по меньшей мере, с точки зрения их структуры. В этом контексте совершенно особенно предпочтительно чтобы, по меньшей мере, один дополнительный слой состоял из целлюлозной волокнистой массы.
Сочетание слоя, изготовленного из волокнистого композита согласно изобретению, и дополнительного слоя, изготовленного из целлюлозной волокнистой массы, при формировании материалов в результате обеспечивает возможность получения материалов, отличающихся хорошей смываемостью (т.е. их структуры из волокнистых композитов в существенной степени и хорошо растворяются в канализационных системах). В то же время такие материалы обладают шероховатой стороной (где находится целлюлозная волокнистая масса) с соответствующими протирочными и всасывающими свойствами и мягкой стороной со свойствами, отличающимися от свойств шероховатой стороны. Таким образом, шероховатую сторону можно использовать, например, в случае, когда материал применяют в качестве средства для ухода за поверхностью тела ребенка, для поглощения грубых загрязняющих веществ, тогда как мягкую сторону, содержащую волокнистый композит согласно изобретению, можно использовать для окончательной чистки при большом контакте с кожей.
Составляющей частью изобретения является также использование волокон с плоским поперечным сечением для улучшения способности волокнистого композита, содержащего эти волокна, к разложению или растворению в воде или другой жидкости.
Возможно также использование согласно изобретению плоских
волокон, в частности, вискозных плоских волокон, в текстильной промышленности, а также в сочетании с другими, отличными от указанных здесь, материалами и в других структурах (например, в пряже, ткани, трикотажном материале и т.д.).
Составляющей частью изобретения является также способ получения волокнистого композита согласно изобретению, включающий следующие стадии:
a) получение плоских волокон;
b) возможно, получение дополнительных волокон; и
c) соединение волокон для формирования волокнистого композита таким образом, чтобы композит легко разлагался или растворялся в воде или другой жидкости.
Примеры осуществления изобретения
Изобретение можно более полно оценить после ознакомления с предпочтительными примерами осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи.
На Фиг.1 показано в увеличенном масштабе поперечное сечение структуры волокна в волокнистом композите согласно изобретению. Здесь видны отдельные вискозные волокна или плоские волокна, и становится очевидным, что они простираются в виде лент. Их поперечное сечение, перпендикулярное продольной оси волокна, является плоским. Поверхности отдельных вискозных волокон содержат продолговатые канавки, в каждом случае расположенные в продольном направлении таким образом, что поперечное сечение отдельного волокна не имеет гладкого контура края, а скорее имеет зубчатый (зубчатообразный) контур края.
На Фиг.2 показано начало разложения структуры волокнистого композита, в данном случае - ворсовой структуры.
Пример 1
Из плоского вискозного волокна с линейной плотностью 2,4 дтекс и штапельной длиной 38 мм готовили ворсовую структуру с поверхностной плотностью 50 г/м2 с использованием установки для гидроиглопробивания, соответствующей уровню техники в данной области, при давлении воды 50 бар и при скорости транспортирования 7 0 м/мин. В ходе испытаний на смываемость, проводившихся согласно описанию, разложение ворсового материала
наблюдали только после 7 поворотов. Прочность при растяжении в продольном направлении в сухом состоянии составляла 41,8 Н/5 см, а в поперечном направлении в сухом состоянии - 12,9 Н/5 см. При испытании сравнимой ворсовой структуры, изготовленной из вискозного волокна с приблизительно круглым поперечным сечением, содержавшего волокна с линейной плотностью 1,7 дтекс и штапельной длиной 38 мм, с поверхностной плотностью холста 50 г/м2, полученной с использованием установки для
гидроиглопробивания, соответствующей уровню техники в данной области, при давлении воды 50 бар и при скорости транспортирования 50 м/мин; первые признаки разложения ворсового материала наблюдали только после 12 поворотов. Пример 2
Плоское вискозное волокно с линейной плотностью 2,4 дтекс и штапельной длиной 38 мм перерабатывали так же, как это описано в Примере 1, при давлении воды 50 бар и при скорости транспортирования 100 м/мин таким образом, чтобы формировать ворсовую структуру с поверхностной плотностью 50 г/м2. Первые признаки разложения ворсового материала, при испытаниях на смываемость по методике, описанной выше, наблюдали уже после 5 поворотов.
Пример 3
В случае ворсовой структуры, изготовленной по способу, сравнимому с применявшемся в Примерах 1 и 2, с использованием плоского вискозного волокна с линейной плотностью 2,4 дтекс и штапельной длиной 38 мм в смеси с вискозным волокном с приблизительно круглым поперечным сечением, с линейной плотностью 1,7 дтекс и штапельной длиной 38 мм, в соотношении 50%/50%, первые признаки разложения ворсового материала, при испытаниях на смываемость по методике, описанной выше, наблюдали после 7 поворотов.
Пример 4
При испытаниях по методике, описанной выше, ворсовая структура, состоящая из плоского вискозного волокна, описанного в Пример 1, с массовой долей 65% относительно общей массы ворсового материала, в виде первого слоя, и с целлюлозной
волокнистой массой с массовой долей 35%, относительно общей массы ворсового материала, в виде второго слоя, первые признаки разложения ворсового материала наблюдали после 10 поворотов. Слои были соединены гидроперепутыванием.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Волокнистый композит, содержащий или состоящий из натуральных и/или синтетических волокон, отличающийся тем, что,
по меньшей мере, некоторые из волокон композита имеют плоское поперечное сечение, а волокнистый композит легко разлагается или растворяется в воде или другой жидкости.
2. Волокнистый композит по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, некоторые из его волокон имеют прямоугольное и/или трапецеидальное поперечное сечение.
3. Волокнистый композит по п. 1 или 2, содержащий или состоящий из вискозных волокон и/или целлюлозных волокон.
4. Волокнистый композит по одному из предыдущих пунктов, содержащий или состоящий из полимерных волокон, в частности, из волокон из сложного полиэфира и/или из полипропиленовых волокон.
5. Волокнистый композит по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что он является нетканым ворсовым материалом или нитью.
6. Волокнистый композит по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что содержит смесь различных волокнистых материалов.
7. Волокнистый композит по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что линейная плотность плоских волокон составляет между 0,9 дтекс и 9,0 дтекс, предпочтительно - между 1,5 дтекс и 3,0 дтекс.
8. Волокнистый композит по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что штапельная длина плоских волокон составляет между 4 мм и 75 мм, предпочтительно - между 20 мм и 50 мм.
9. Волокнистый композит по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что отношение ширины к длине боковых краев поперечного сечения плоских волокон составляет между 1:2 и 1:20, предпочтительно - между 1:4 и 1:8.
10. Волокнистый композит по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что его удельная плотность составляет между 10 г/м2 и 500 г/м2, предпочтительно - между 40 г/м2 и 150 г/м2.
11. Волокнистый композит по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что доля плоских волокон составляет между 1 масс.% и 100 масс.%, предпочтительно - между 10 масс.% и 90 масс.%.
12. Ворсовый материал или волокнистая подложка, состоящая из или содержащая волокнистый композит по одному из предыдущих пунктов.
13. Протирочная салфетка, приспособленная к использованию в домашнем хозяйстве и/или для чистки, абсорбирующая ворсовая салфетка, гигиеническая салфетка или салфетка для ухода за детьми и/или салфетка для личной гигиены, состоящая из или содержащая волокнистый композит по одному из п.п.1-11.
14. Техническая ворсовая ткань или технический ворсовый материал, или фильтровальная ткань, или фильтровальный материал, состоящий из или содержащий волокнистый композит по одному из п.п.1-11.
15. Салфетка по п.13, содержащая, по меньшей мере, два слоя, где один из слоев состоит по существу из волокнистого композита по одному из п.п.1-11.
16. Салфетка по п.15, в которой дополнительный слой или дополнительные слои так же легко разлагаются или растворяются.
17. Салфетка по п.16, в которой, по меньшей мере, один дополнительный слой волокнистой массы состоит из целлюлозных волокон.
18. Применение волокон с плоским поперечным сечением для повышения способности к разложению или растворению в воде или другой жидкости волокнистого композита, содержащего эти волокна.
19. Способ получения волокнистого композита по одному из п.п.1-11, включающий следующие стадии:
a) получение плоских волокон;
b) возможно, получение дополнительных волокон; и
c) соединение волокон для формирования волокнистого композита таким образом, чтобы композит легко разлагался или растворялся в воде или другой жидкости.
По доверенности
1/1
148256ЕА
ФИГ.1
ФИГ.2