Предусматривается создание волокна, имитирующего природное растительное волокно, способа его получения и изготовление из него ткани. Способ изготовления включает следующие этапы: перемешивание и измельчение в двухшнековом экструдере смеси, состоящей из крошки первого полиолефина, стойкого термопластичного эластомера и нескольких микрокапсул, внутри которых содержится эфирное масло, экстрагированное из растительного сырья, для получения маточной смеси; расплавление и перемешивание маточной смеси и второго полиолефина, аналогичного первому, для получения композитного материала, в котором окончательное содержание микрокапсул составляет 1-32 вес.%; и изготовление волокон путем формирования из расплава, охлаждения, горячей вытяжки и горячей фиксации. Волокно и изготовленная из него ткань обладают стойким природным ароматом растений.

[0001] Способ изготовления волокна, имитирующего растительное природное волокно, который включает следующие этапы:

[0002] Способ по п.1, в котором на этапе (d) из композитного материала формируют волокно путем вытягивания из расплава, подвергают его охлаждению, горячей вытяжке и горячей фиксации с формованием волокна.

[0003] Способ по п.2, в котором температура формования волокна из расплава находится в пределах от 200 до 300 °C, температура горячей вытяжки составляет 100 или 130-160 °C и температура термофиксации составляет 70-100 °C.

[0004] Способ по п.1, в котором используют эфирное масло растений, которое экстрагируют из природного растительного сырья.

[0005] Способ по п.4, в котором природное растительное сырье выбрано из группы, включающей, по меньшей мере, лаванду, лимон, кипарисовик туполистный, розмарин, эвкалипт, чайное дерево, сандаловое дерево, бергамотовое дерево, ананас, жасмин, розу, ромашку, канангу душистую, базилик, герань, ниаули, кардамон, просвирник мускусный, мирру, коричное дерево, фенхель, ладанное дерево, цитрусовое растение, мяту перечную, кедровое дерево, пачули, пальмарозу, гвоздику, грейпфрут, бензойное дерево, имбирь, цитронеллу и майоран.

[0006] Способ по п.1, в котором на этапе (а) количество эластомерного сополимера превышает количество первой полиолефиновой крошки.

[0007] Способ по п.4, в котором на этапе (а) количество эластомерного сополимера составляет 30 вес.%, количество крошки первого полиолефина составляет 20 вес.% и количество микрокапсул составляет 50 вес.%.

[0008] Волокно, изготовленное способом по п.1, диаметром от 0,005 до ~5 мм, которое включает микрокапсулы, внутри каждой из микрокапсул содержится эфирное масло из растительного сырья.

[0009] Ткань, изготовленная из волокна по п.8, которая включает волокна в направлении основы, взаимопереплетенные с волокнами в направлении утка.

[0010] Ткань по п.9, выбранная из тканей для фильтров, стелек для обуви, шляп, оконных экранов, занавесок, масок, матрасов, подголовников, спинок сидений и телевизионных очков.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в целом относится к волокну, имитирующему природное растительное волокно, к способу его изготовления, а также к изготовлению ткани из волокна. В частности, настоящее изобретение относится к компаундированию микрокапсул, инкапсулирующих экстрагированные из растительного сырья эфирные масла, термопластичного эластомера и полиолефина, к прядению для формирования волокна и к переплетению волокна для формирования ткани таким образом, чтобы волокно или изготовленная из него ткань имели стойкий природный аромат растений.

Уровень техники

Еще 5000 лет тому назад древние цивилизации открыли магическую силу аромата, и в исторических летописях "Четыре великие цивилизации древности" содержатся сведения об его использовании при стремлении достичь душевного спокойствия и психического и физического здоровья и даже в косметологии. Способы экстрагирования и вещества, полученные экстракцией из растительного сырья, использовавшиеся древними цивилизациями, несколько отличаются от современных способов и веществ. В древности при проведении ароматерапии в качестве эфирных масел использовали незначительное количество эфирных масел растительного происхождения, в то время как широко использовались смолы, эссенции, концентрированные жидкости и бальзамы, кроме того, растения использовали в специях, благовониях, лекарственных средствах и для проведения религиозных обрядов. Древние египтяне даже использовали эфирные масла и смолы ладанного дерева для мумифицирования с целью сохранения тел умерших.

За счет использования волокон с наномикрокапсулами, содержащими природные эфирные масла из растительного сырья, обеспечивается достижение эффективного замедления окисления продуктов и для компенсации дефицита природных элементов в атмосферном воздухе, что позволяет достичь дополнительного эффекта повышения эмоционального состояния и настроения.

Известные технологии предусматривают введение благовоний в продукты с эфирными маслами и/или введение искусственных добавок, таких как изопропанол, способствующих испарению эфирных масел в воздух; тем не менее, существует риск потери оригинального эффекта эфирных масел. Инкапсулирование эфирных масел в микрокапсулы обеспечивает испарение эфирных масел при эффективном контроле, что не только повышает безопасность, но также позволяет эффективно контролировать окисление эфирных масел. Ткани являются незаменимыми для жизнедеятельности человека, и они используются повсеместно; например, такие ткани, как воздушные фильтры, экраны для окон, шапки, подушки для сидений, матрасы, шлепанцы и шторы, изготавливают тканьем из волокна. Ввиду того что ткани находят широкое применение в жизнедеятельности людей и от них зависит здоровье человека, был разработан широкий диапазон функциональных тканей; например, ряд технологий предусматривает изготовление тканей, обладающих антибактериальным и дезодорирующим эффектом с целью поддержания здоровья человека и комфортного состояния, в то время как ряд других технологий использовали для изготовления тканей, обладающих эффектом растительного аромата с целью повышения комфортности изделий.

Однако, несмотря на то что известны ткани с антибактериальными и дезодорирующими свойствами или ткани со свойствами растительного аромата, обычно большинство из них изготавливали путем нанесения слоя антибактериальных и дезодорирующих веществ или ароматических веществ на ткань. Ввиду быстрого испарения нанесенного материала на начальном этапе антибактериальный и дезодорирующий эффект или ароматический эффект является ощутимым. Однако в течение короткого периода времени ткани теряют свои свойства ввиду быстрого испарения нанесенных веществ. Кроме того, несмотря на наличие технологий, предусматривающих включение антибактериальных веществ в волокно, обычно антибактериальные свойства не проявляются, так как антибактериальные вещества погружены в волокно. В частности, среди известных технологий до сих пор отсутствует более эффективная технология, предусматривающая включение растительных экстрагированных эфирных масел в волокно и поддержание высвобождения аромата в течение длительного периода времени. Таким образом, на основе многолетнего опыта в области разработки волокон и тканей дополнительно к волокнам и тканям, обеспечивающим большой экономический эффект, способным генерировать отрицательные ионы и обладающим антибактериальными и дезодорирующими функциями, изобретатели настоящего изобретения также проводили активную работу по созданию волокон с длительным ароматом растений. После того как разработки позволили достичь определенных результатов, в 2004 году была подана заявка на патент Тайваня № 93129156 по созданию волокон, способных генерировать отрицательные ионы и обладающих антибактериальными и дезодорирующими свойствами, на которую был выдан патент. Кроме того, на основе многочисленных экспериментов и усовершенствований был разработан новый способ, на который была подана патентная заявка US № 11/416155. В последнее время на основе постоянно ведущихся исследований и экспериментов были достигнуты результаты по созданию нового способа для имитации природных растительных волокон, и в связи с этим была подана настоящая заявка.

В данной области техники существуют способы, относящиеся к созданию термопластичного эластомера, содержащего эфирные масла из растительного сырья.

Например, в патенте US № 6673857 приведено описание научных исследований в области создания компонентов термопластичного эластомера, в котором термопластичный эластомер используют для производства таких изделий, как игрушки. Тем не менее, известный уровень техники, о котором упоминалось выше, отличается от настоящего изобретения в плане технических особенностей. Настоящее изобретение основано на результатах, достигнутых изобретателем путем проведения постоянных исследований, и на основе его производственного опыта, и указанное изобретение подтверждено экспериментальными доказательствами в том, что оно обладает практическим эффектом и соответствует требованиям на выдачу патента.

Таким образом, патентная заявка подана для защиты результатов исследований и разработок изобретателей.

Сущность изобретения

Целью настоящего изобретения является создание способа для изготовления волокон, имитирующих природные растительные волокна. Способ отличается тем, что в нем используют микрокапсулы, содержащие экстрагированные из растительного сырья эфирные масла, термопластичный эластомер и полиолефин, смешивают их в предпочтительном отношении и формируют волокно путем вытягивания из расплава таким образом, чтобы волокно обеспечивало высвобождение аромата растительного материала.

Вторая цель настоящего изобретения заключается в создании волокна, способного испускать стойкий растительный аромат. Волокно отличается тем, что в него включен термопластичный эластомер и что оно включает несколько микрокапсул, внутри микрокапсулы содержатся эфирные масла, экстрагированные из растительного сырья. Высвобождение эфирных масел соответствующим образом контролируется термопластичным эластомером для достижения цели поддержания ароматических свойств волокна в течение длительного периода времени.

Подробное описание изобретения

I. Основные технические особенности настоящего изобретения.

В настоящем изобретении внимание уделяется исследованию и испытанию функциональных волокон. Основные особенности способа заключаются в том, что волокна в соответствии с настоящим изобретением изготавливают путем компаундирования (смешивания) функциональных частиц, термопластичного эластомера и полиолефина таким образом, чтобы волокна обладали специальными функциями и могли быть использованы для изготовления ткани. Ткань может представлять собой воздушный фильтр, либо стельку, либо шляпу, либо оконную сетку, либо занавеску, либо телевизионные очки.

В настоящем изобретении основное внимание уделено исследованию и испытанию волокон, имитирующих природный растительный аромат. Основная техническая особенность заключается в том, что волокна в соответствии с настоящим изобретением изготавливают путем компаундирования материалов, включающих микрокапсулы с заключенными в них экстрагированными из растительного сырья эфирными маслами, термопластичный эластомер и полиолефин с целью придания волокнам функций высвобождения растительного аромата в течение длительного периода времени и переплетения волокон для получения многих видов тканей, при этом из тканей могут быть изготовлены воздушные фильтры, либо стельки, либо шляпы, либо оконные экраны, либо маски, либо матрасы, либо подголовники, либо спинки сидений, либо занавески, либо телевизионные очки.

II. Волокна согласно настоящему изобретению.

Волокна согласно настоящему изобретению в основном изготавливают путем смешивания микрокапсул, в которых заключены экстрагированные из растительного сырья эфирные масла, заданное количество термопластичного эластомера и заданное количество полиолефина (например, полипропилена или полиэтилена) и путем вытягивания и формирования прядением волокон из расплава. Благодаря свойствам термопластичного эластомера волокна согласно настоящему изобретению способны стабильно высвобождать аромат растений в течение длительного периода времени, в результате чего ткани, выполненные из волокон, обладают практическими функциями.

В первом примере осуществления настоящего изобретения диаметр изготовленных волокон составляет от 0,005 до ~5 мм (наиболее предпочтительно от 0,01 до ~3 мм). Количество добавляемых микрокапсул находится в пределах от 1 до 32 вес.% от общего веса волокна.

Способ изготовления для имитирования растительного природного волокна в соответствии с настоящим изобретением включает следующие этапы:

(a) подготовку нижеуказанных материалов;

(a1) крошку первого полиолефина (10-80 вес.%) в качестве субстрата, при этом первый полиолефин является крошкой полипропилена с молекулярным весом 3,15 ×10 ⁵ г/моль или крошкой полиэтилена с молекулярным весом 1,5~2,5 ×10 ⁵ г/моль (в примерах осуществления настоящего изобретения пояснение нижеприведенных испытаний дано на основе полипропилена);

(а2) несколько микрокапсул (5-50 вес.%), при этом в каждой из микрокапсул содержатся эфирные масла из растительного сырья, при этом предпочтительно эфирные масла экстрагируют из природного растительного материала;

(а3) термопластичный эластомер (ТРЕ или EPDM) (1-80 вес.%);

(b) компаундирование крошки первого полиолефина, нескольких микрокапсул и заданного количества термопластичного эластомера с целью формирования маточной смеси с помощью двухшнекового экструдера;

(c) изготовление маточной смеси и крошки второго полиолефина, при этом второй полиолефин формируют из материала, аналогичного материалу первого полиолефина, расплавление и перемешивание маточной смеси и крошки второго полиолефина с целью формирования композитного материала таким образом, чтобы содержание микрокапсул составляло 1-32 вес.% от веса композитного материала;

(d) формирование из композитного материала волокна вытягиванием из расплава, его охлаждение, горячая вытяжка и горячая фиксация с целью формования волокна.

Температура формования нити из расплава находится в пределах от 200 до ~300 °C (в фактических примерах осуществления настоящего изобретения температура формования нити из расплава для полипропилена составляет 200~250 °C и для полиэтилена 250~300 °C), коэффициент вытягивания составляет 3~8 раз (в фактических примерах осуществления настоящего изобретения коэффициент вытягивания составляет 6 раз), температура горячей вытяжки составляет 130~160 °C (в фактических примерах осуществления настоящего изобретения для горячей вытяжки используют воду с температурой 100 °C), и температура горячей фиксации составляет 70~100 °C.

Вышеупомянутое формование волокна из расплава осуществляют путем нагрева и расплавления композитного материала и путем экструдирования расплавленного материала через фильеры наружу при постоянном охлаждении воздухом, путем намотки при постоянной скорости и путем отверждения при утончении расплавленного композитного материала, далее сформованное в результате этого процесса волокно подвергают горячей вытяжке с целью повышения его механических свойств. Во время процесса формования волокна из расплава формуемые полимеры, полученные в процессе полимеризации при температуре, превышающей температуру их плавления, экструдируют из фильер в фильерной пластине, далее охлаждают, обрабатывают до получения блестящей твердой нити и производят ее намотку.

III. Примеры изготовления микрокапсул и эфирных масел, экстрагированных из растительного материала, в соответствии с настоящим изобретением.

С целью обеспечения генерирования стойкого аромата растений волокнами в настоящем изобретении предусматривается использование микрокапсул с заключенными в них экстрагированными из растительного сырья эфирными маслами, при этом микрокапсулы изготавливают из одного или нескольких материалов, выбранных из группы, включающей хитин, полиуретановый эластомер, термопластичный эластомер и турмалин. С помощью способа, обеспечивающего интегрирование микрокапсул с заключенными в них эфирными маслами из растительного сырья и термопластичного эластомера, настоящее изобретение позволяет достичь эффекта генерирования стойкого аромата, и, исходя из нижеприведенных результатов испытаний, настоящее изобретение фактически обеспечивает эффект генерирования стойкого аромата. В предпочтительном примере осуществления настоящего изобретения каждая из микрокапсул может содержать более двух видов эфирных масел растений, и за счет взаимодействия двух различных видов эфирных масел растений достигается эффект более стойкого и длительного высвобождения ароматических веществ.

В настоящем изобретении эфирное масло растений экстрагируют из природного растительного материала, который выбирают из группы, включающей лаванду, лимон, кипарисовик туполистный, розмарин, эвкалипт, чайное дерево, сандаловое дерево, бергамотовое дерево, ананас, жасмин, розу, ромашку, канангу душистую, базилик, герань, ниаули, кардамон, просвирник мускусный, мирру, коричное дерево, фенхель, ладанное дерево, цитрусовое растение, мяту перечную, кедровое дерево, пачули, пальмарозу, гвоздику, грейпфрут, бензойное дерево, имбирь, цитронеллу и майоран.

IV. Примеры испытаний в соответствии с настоящим изобретением.

В примерах испытаний в соответствии с настоящим изобретением крошку полипропилена с молекулярным весом 3,15 ×10 ⁵ г/моль используют в качестве субстрата. Количество крошки полипропилена составляет 20 вес.% от общего веса. Количество изготовленных микрокапсул составляет 50 вес.% от общего веса, и эфирные масла растений, заключенные в каждой из микрокапсул, экстрагированы из природного растительного материала. Подготовленный термопластичный эластомер составляет 30 вес.% от общего веса. В указанном примере испытаний техническая особенность настоящего изобретения заключается в том, что количество термопластичного эластомера (30%) превышает количество полипропилена (20%) таким образом, чтобы обеспечивалось быстрое предварительное перемешивание микрокапсул с полипропиленом и термопластичным эластомером.

В процессе изготовления крошку полипропилена, составляющую 20 вес.%, микрокапсулы, составляющие 50 вес.%, и термопластичный эластомер, составляющий 30 вес.%, компаундируют и гранулируют с помощью двухшнекового экструдера для формирования маточной смеси. Далее подают маточную смесь и дополнительное количество крошки полипропилена и производят компаундирование маточной смеси и дополнительного количества крошки полипропилена для формирования композитного материала, при этом окончательное содержание микрокапсул составляет 20 вес.% от общего веса композитного материла. Наконец, из композитного материала формируют волокно вытягиванием из расплава, осуществляют его охлаждение, горячую вытяжку и горячую фиксацию с целью формования волокна. В вышеописанном процессе температура формования волокна из расплава составляет около 240 °C, коэффициент вытягивания составляет 6 раз, и температура горячей вытяжки составляет 100 °C.

С целью проведения конкретных испытаний волокна настоящего изобретения далее переплетали для изготовления ткани, т.е. несколько волокон в направлении основы, и несколько волокон в направлении утка переплетали для изготовления ткани.

Результаты испытаний очищающей способности и ароматической стойкости тканей, содержащих волокна, имитирующие природные растительные волокна в соответствии с настоящим изобретением, приведены ниже.

(i) Анализ очищающей способности.

Размер образца для проведения указанного испытания составляет 101,6 ×203,2 мм (4 ×8 дюймов), количество волокон в направлении основы, распределенное на единицу длины, составляет 42 полосы на дюйм, и количество волокон в направлении утка, распределенное на единицу длины, составляет 34 полосы на дюйм. Из табл. 1 видно, что полотно в соответствии с настоящим изобретением проявляет высокую очищающую способность природных эфирных масел.

Таблица 1

(ii) Тест на выстаивание.

В соответствии с настоящим изобретением было проведено 8 анализов на динамическое окисление, и полученные результаты испытаний продемонстрировали, что настоящее изобретение обеспечивает длительную устойчивость аромата. В соответствии с методом испытаний испытуемые образцы (размер: 23,5 ×36,5 см) помещают в воздухоочиститель (скорость потока воздуха: 3.3 м ³ /мин), затем включают очиститель, в заданный момент в процессе проведения эксперимента отрезают соответствующую часть полотна в соответствии с настоящим изобретением и помещают в газосборный мешок, после стабилизации в течение 6 ч производят сбор воздуха и анализируют образец с помощью термодесорбционного устройства, подсоединенного к газовому хроматографу и масс-спектрометру (ГХ-МС).

(1) Результаты теста на выстаивание в течение 0 ч.

(2) Результаты теста на выстаивание в течение 600 ч.

(3) Результаты теста на выстаивание в течение 800 ч.

(4) Результаты теста на выстаивание в течение 1200 ч.

(5) Результаты теста на выстаивание в течение 2500 ч.

(6) Результаты теста на выстаивание в течение 3000 ч.

(7) Результаты теста на выстаивание в течение 3500 ч.

(8) Результаты теста на выстаивание в течение 4500 ч.

(iii) Тест на выстаивание (сохранение запаха).

На основе результатов, приведенных в табл. 2, настоящее изобретение обеспечивает стойкий ароматический эффект при проведения испытаний образцов в условиях окружающей среды в течение двух лет, что в достаточной степени подтверждает, что метод изготовления и волокна, изготовленные в соответствии с настоящим способом, обеспечивают стойкость аромата эфирных масел, содержащихся в микрокапсулах.

Таблица 2

Испытание ароматической стойкости микрокапсул с содержащимися в них эфирными маслами.

(iv) Анализ физических условий ткани в соответствии с настоящим изобретением.

Результаты анализа

V. Выводы.

В соответствии с настоящим изобретением к микрокапсулам, содержащим эфирные масла, одновременно добавляют термопластичный эластомер, за счет свойств которого предотвращается быстрое испарение эфирных масел. Таким образом, обеспечивается высвобождение почти постоянного количества эфирных масел, благодаря чему предотвращается неэкономное расходование эфирных масел и повышается стойкость аромата. Кроме того, регулировка соотношений каждого компонента в смеси и процесс вторичного компаундирования позволяют практически реализовать настоящее изобретение и фактически достичь ожидаемых эффектов.

Вышеприведенные примеры являются исключительно иллюстративными примерами настоящего изобретения, не ограничивающими его объем. Все изменения и эквиваленты, выполнение на основе содержания, особенности и сущность прилагаемой формулы не выходят за объем настоящего изобретения.