Многокомпонентные волокна и нетканые материалы, разрушающиеся под действием воды - RU2143018C1
Код документа: RU2143018C1
Чертежи
Описание
Изобретение относится к многокомпонентным волокнам. Конкретнее, настоящее изобретение касается многокомпонентных волокон, включая двухкомпонентные волокна, которые имеют, по меньшей мере один компонент, который позволит связывать волокна между собой и с волокнами других видов, и в которых тот же самый компонент, кроме того, разрушается в водной среде. Такие волокна можно использовать для образования волокнистых нетканых материалов и можно применять в качестве составных частей готовых изделий, включая, но не ограничиваясь ими, предметы медико-санитарного назначения, полотенца и впитывающие изделия личной гигиены, как например, пеленки, тренировочные рейтузы, предметы одежды, используемые при недержании мочи, гигиенические салфетки, перевязочный материал и т.п.
Удаление твердых отходов становится все более острой проблемой во всем мире. По мере того как продолжается заполнение свалок, существует насущная потребность в уменьшении доли материала в удаляемых изделиях, введении в удаляемые изделия больше компонентов, пригодных для переработки с целью повторного использования, и создании изделий, которые можно было бы удалять другими способами, чем направление в места для удаления твердых отходов, как например, на свалки.
Одним из видов изделий, на который было обращено особое внимание в отношении удаления твердых отходов, являются пеленки однократного использования. В Соединенных Штатах большинство пеленок выбрасывают на свалки. В число других предложенных способов удаления относится изготовление пеленок целиком или частично таким образом, чтобы их можно было смывать в коммунальные канализационные системы, и/или изготовление их составных частей более совместимыми с развиваемыми методами приготовления компостов и биологической обработки.
Пеленки и почти все предметы личной гигиены по своей структуре состоят из обращенной к телу обкладки, впитывающей сердцевины и наружной обкладки некоторого типа для предохранения от загрязнения одежды лица, носящего одежду. Обращенные к телу обкладки и наружные обкладки в большинстве случаев изготавливают из волокнистых нетканых материалов и/или из пленок, которые сделаны из термопластичных полимеров, например из полиолефинов или полиэфиров.
Известно многокомпонентное волокно, содержащее первый компонент и, по меньшей мере, второй компонент, содержащий термопластичный полимер, причем первый компонент образует открытую поверхность на, по меньшей мере, части волокна и содержит термически связываемый полимер и, кроме того, диспергируемый в воде полимер (патент США 4966808, кл. D 02 G 3/02, 1990 г.).
Из того же патента известен нетканый материал, содержащий множество многокомпонентных волокон, содержащих первый компонент и, по меньшей мере, второй компонент, содержащий термопластичный полимер, причем первый компонент образует открытую поверхность на, по меньшей мере, части волокна и содержит термически связываемый полимер и полимер, диспергируемый в воде.
Известны впитывающие изделия личной гигиены, содержащие впитывающий элемент из нетканого волокнистого материала, содержащего сопряженные волокна, состоящие из двух частей, отличающихся друг от друга, при этом волокна второй части перекрывают, по меньшей мере, частично волокна первой части (патент DE 4004729, кл. A 61 F 13/15, 16.08.90).
Известно полотенце, содержащее нетканый материал из объемных волокон (патент EP 0484101, кл. B 32 B 5/26, 06.05.92).
Известен также ряд изделий-пеленок, содержащих нетканый материал (патент DE 3822527, кл. A 61 F 13/13, 1990).
Известны тренировочные рейтузы из волокнистого материала (патент США N 5119644, кл. A 41 D 1/08, 1992).
Из патента США N 4938753, кл. A 61 F 13/16, 1990 известен предмет одежды из нетканого материала (трусы).
Известна гигиеническая салфетка, содержащая впитывающий слой из нетканого материала (патент США N 4341207, кл. A 61 F 13/13, 1982).
Известна прокладка, содержащая нетканый материал (патент США N 5013309, кл. A 61 F 13/15, 1991 г.).
Известен также перевязочный материал, содержащий нетканый материал (патент EP 0094755, кл. A 61 L 15/06, 23.11.83).
Однако эти изделия, особенно пеленки, обычно должны иметь довольно высокую степень целостности, чтобы они оставались неповрежденными во время их использования. Однако эта же самая целостность делает их удаление, например смыванием в туалет, как раз намного более трудным.
Технической задачей изобретений является создание материалов, компонентах и структурах изделий, которые делали бы такие предметы однократного использования, например, впитывающие изделия личной гигиены, более совместимыми с альтернативными методами удаления, например, смывания в туалете, приготовление компостов и биологической обработки.
Поставленная задача достигается тем, что в многокомпонентном волокне, содержащем первый компонент и, по меньшей мере, второй компонент, содержащий термопластичный полимер, причем первый компонент образует открытую поверхность на, по меньшей мере, части волокна и содержит термически связываемый полимер и, кроме того, диспергируемый в воде полимер, диспергируемый в воде полимер первого компонента является устойчивым в присутствии растворов с высокой концентрацией катионов и диспергируется в растворах с низкой концентрацией катионов.
Многокомпонентное волокно может иметь форму поперечного сечения с оболочкой и сердцевиной, при этом первый компонент образует оболочку.
Многокомпонентное волокно может также иметь форму поперечного сечения с расположением бок о бок.
Вторым компонентом может являться термопластичный волокнообразующий полимер, а термопластичным волокнообразующим полимером может являться полиолефин, либо сложный полиэфир.
Вышеуказанная задача достигается также за счет того, что в нетканом материале, содержащем множество волокон, по меньшей мере, частью волокон являются волокна, содержащие первый компонент и, по меньшей мере, второй компонент, содержащий термопластичный полимер, причем первый компонент образует открытую поверхность на, по меньшей мере, части волокна и содержит термически связываемый полимер и, кроме того, диспергируемый в воде полимер, причем диспергируемый в воде полимер первого компонента является устойчивым в присутствии растворов с высокой концентрацией катионов и диспергируется в растворах с низкой концентрацией катионов.
Кроме того, во впитывающем изделии личной гигиены, содержащем нетканый материал, использован нетканый материал, содержащий множество волокон, и, по меньшей мере, частью волокон являются волокна, содержащие первый компонент, и, по меньшей мере, второй компонент, содержащий термопластичный полимер, причем первый компонент образует открытую поверхность на, по меньшей мере, части волокна и содержит термически связываемый полимер и, кроме того, диспергируемый в воде полимер, причем диспергируемый в воде полимер первого компонента является устойчивым в присутствии растворов с высокой концентрацией катионов и диспергируется в растворах с низкой концентрацией катионов.
Далее, в полотенце, содержащем нетканый материал, использован нетканый материал, содержащий множество волокон, и, по меньшей мере, частью волокон являются волокна, содержащие первый компонент и, по меньшей мере, второй компонент, содержащий термопластичный полимер, причем первый компонент образует открытую поверхность на, по меньшей мере, части волокна и содержит термически связываемый полимер и, кроме того, диспергируемый в воде полимер, причем диспергируемый в воде полимер первого компонента является устойчивым в присутствии растворов с высокой концентрацией катионов и диспергируется в растворах с низкой концентрацией катионов.
Также в пеленке, содержащей нетканый материал, использован нетканый материал, содержащий множество волокон, и, по меньшей мере, частью волокон являются волокна, содержащие первый компонент и, по меньшей мере, второй компонент, содержащий термопластичный полимер, причем первый компонент образует открытую поверхность на, по меньшей мере, части волокна и содержит термически связываемый полимер и, кроме того, диспергируемый в воде полимер, причем диспергируемый в воде полимер первого компонента является устойчивым в присутствии растворов с высокой концентрацией катионов и диспергируется в растворах с низкой концентрацией катионов.
Далее, в тренировочных рейтузах из волокнистого материала, волокнистый материал содержит нетканый материал, содержащий множество волокон, и, по меньшей мере, частью волокон являются волокна, содержащие первый компонент и, по меньшей мере, второй компонент, содержащий термопластичный полимер, причем первый компонент образует открытую поверхность на, по меньшей мере, части волокна и содержит термически связываемый полимер и, кроме того, диспергируемый в воде полимер, причем диспергируемый в воде полимер первого компонента является устойчивым в присутствии растворов с высокой концентрацией катионов и диспергируется в растворах с низкой концентрацией катионов.
Далее, предмет одежды из нетканого материала, для использования при недержании мочи содержит нетканый материал, содержащий множество волокон и, по меньшей мере, частью волокон являются волокна, содержащие первый компонент, и, по меньшей мере, второй компонент, содержащий термопластичный полимер, причем первый компонент образует открытую поверхность на, по меньшей мере, части волокна и содержит термически связываемый полимер и, кроме того, диспергируемый в воде полимер, причем диспергируемый в воде полимер первого компонента является устойчивым в присутствии растворов с высокой концентрацией катионов и диспергируется в растворах с низкой концентрацией катионов.
Кроме того, в гигиенической салфетке, содержащей нетканый материал, использован нетканый материал, содержащий множество волокон, и, по меньшей мере, частью волокон являются волокна, содержащие первый компонент и, по меньшей мере, второй компонент, содержащий термопластичный полимер, причем первый компонент образует открытую поверхность на, по меньшей мере, части волокна и содержит термически связываемый полимер и, кроме того, диспергируемый в воде полимер, причем диспергируемый в воде полимер первого компонента является устойчивым в присутствии растворов с высокой концентрацией катионов и диспергируется в растворах с низкой концентрацией катионов.
Далее, в прокладке, содержащей нетканый материал, использован нетканый материал, содержащий множество волокон, и, по меньшей мере, частью волокон являются волокна, содержащие первый компонент и, по меньшей мере, второй компонент, содержащий термопластичный полимер, причем первый компонент образует открытую поверхность на, по меньшей мере, части волокна и содержит термически связываемый полимер и, кроме того, диспергируемый в воде полимер, причем диспергируемый в воде полимер первого компонента является устойчивым в присутствии растворов с высокой концентрацией катионов и диспергируется в растворах с низкой концентрацией катионов.
Далее, в перевязочном материале, содержащем нетканый материал, использован нетканый материал, содержащий множество волокон, и, по меньшей мере, частью волокон являются волокна, содержащие первый компонент, и, по меньшей мере, второй компонент, содержащий термопластичный полимер, причем первый компонент образует открытую поверхность на, по меньшей мере, части волокна и содержит термически связываемый полимер и, кроме того, диспергируемый в воде полимер, диспергируемый в воде полимер первого компонента является устойчивым в присутствии растворов с высокой концентрацией катионов и диспергируется в растворах с низкой концентрацией катионов.
Краткое описание чертежей.
Фиг. 1 - вид в поперечном сечении двухкомпонентного волокна с концентричным расположением оболочки и сердцевины согласно настоящему изобретению.
Фиг. 2 - вид в поперечном сечении двухкомпонентного волокна с эксцентричным расположением оболочки и сердцевины согласно настоящему изобретению.
Фиг. 3 - вид в поперечном сечении двухкомпонентного волокна с расположением бок о бок согласно настоящему изобретению.
Изобретение относится к многокомпонентному волокну, как например, двухкомпонентному волокну, содержащему первый компонент и второй компонент. Только в иллюстративных целях настоящее изобретение будет описано в отношении двухкомпонентного волокна. Однако, следует учесть, что пределы изобретения подразумевают охватывающие волокна с двумя или большим числом компонентов и, таким образом, "многокомпонентные" волокна. Первый компонент выполняет, по меньшей мере, две функции. Во-первых, он создает открытую часть на поверхности двухкомпонентного волокна, которая будет обеспечивать термическое связывание волокна с другими волокнами, которые могут быть одинаковыми с волокнами по настоящему изобретению или отличаться от них. Во-вторых, первый компонент двухкомпонентного волокна согласно настоящему изобретению должен быть способен разрушаться при помещении в водную среду. В результате двухкомпонентное волокно по настоящему изобретению может быть использовано для образования термически связанных волокнистых нетканых материалов. Кроме того, когда материал подвергается воздействию водной среды, например, воды в чаше унитаза, связи между волокнами, создаваемые первым компонентом, будут разрушаться в степени, достаточной для разрыва этих связей и, следовательно, для потери волокнистым нетканым материалом своей целостности и распада на меньшие части или на отдельные волокна.
Второй компонент является другим волокнообразующим полимером, который способен разрушаться в водной среде в меньшей степени, чем первый компонент, или совершенно не подвергаться разрушению. В общем, назначением второго компонента будет придание жесткости волокну и, следовательно, получаемому в результате нетканому материалу.
На фиг. 1 - 3 показаны двухкомпонентные волокна 10 согласно настоящему изобретению, которые могут иметь два или большее число компонентов, включая первый компонент 12 и второй компонент 14, из которых первый компонент является "водоразрушающимся". Это означает, что когда первый компонент 12 двухкомпонентного волокна 10 будет подвергаться воздействию водной жидкости, включая обыкновенную воду, например, имеющуюся в чаше унитаза, или водной смеси, в которую может быть добавлен буфер, щелочные или кислые компоненты или комплексообразователи, связь, образованная между волокнами первым компонентом, будет достаточно ослабляться, так чтобы волокна начали разделяться друг от друга сами или, если требуется, при перемешивании. Для возможности связывания волокон первый компонент 12 имеет температуру плавления или размягчения ниже, чем температура плавления или размягчения второго компонента. Кроме того, как показано на фиг. 1 - 3, первый компонент образует, по меньшей мере, часть открытой поверхности волокна 10, обычно вдоль продольной оси волокна 10. К числу форм поперечного сечения волокон, которые обеспечивают такую открытую поверхность для первого компонента, относятся, но не ограничиваются ими, форма с концентричным расположением оболочки и сердцевины, например, показанная на фиг. 1, форма с эксцентричным расположением оболочки и сердцевины, например, показанная на фиг. 2, и форма с расположением бок о бок, например, показанная на фиг. 3. В результате первый компонент служит в качестве связующего средства для связывания вместе волокон, в то время как второй компонент обеспечивает структурную жесткость волокна и получаемого в результате нетканого материала.
Вторым компонентом 14 является полимер, который имеет более высокую температуру плавления или размягчения, чем первый компонент 12, с тем чтобы при термическом связывании вместе двухкомпонентных волокон первый компонент 12 служил бы главным средством для образования связи между волокнами. Для осуществления этого обычно желательно, чтобы второй компонент имел температуру плавления/размягчения, которая, по меньшей мере, на 10oC выше температуры плавления/размягчения первого компонента 12. Полимер или смеси полимеров, которые по своей природе являются относительно кристаллическими, будут иметь или определенную температуру плавления, или очень узкий интервал температур плавления. Другие полимеры - более аморфные и будут расплавляться или размягчаться в более широком интервале температур. Для полимеров, которые являются относительно кристаллическими, температуру плавления можно определить, используя дифференциальную сканирующую калориметрию (ДСК) согласно методу испытания Е-794-85 Американского общества по испытанию материалов. Для полимеров, которые являются более аморфными, температуру или интервал температур плавления для конкретного полимера, сополимера или смеси полимеров можно определить, используя метод испытания Д-1525 (1993) Американского общества по испытанию материалов. Таким образом, при выборе полимеров для получения первого и второго компонентов самый верхний предел интервала температур плавления или размягчения первого компонента 12 должен быть, по меньшей мере, на 10oC ниже самого нижнего предела интервала температур плавления или размягчения второго компонента 14. В результате при связывании двухкомпонентных волокон между собой большинство межволоконных связей будет образовываться первым компонентом, а не вторым компонентом, при условии, что температура/условия связывания не находится в интервале температур плавления второго компонента. К примерам полимеров, которые обычно используют в качестве сердцевины или второго компонента, относятся, но не ограничиваются ими, сложные полиэфиры и полиолефины, как например, полиэтилен и полипропилен. При выборе второго компонента другим фактором является то, чтобы он был достаточно совместим с первым компонентом с точки зрения адгезии, во избежание нежелательного разделения двух компонентов один от другого в образованном волокне 10. Это особенно верно в отношении волокна с расположением компонентов бок о бок, где имеет место незначительное или полное отсутствие заделки одного компонента в другой, как в случае волокон с эксцентричным и концентричным расположением оболочки и сердцевины.
Материал, выбираемый для образования первого компонента 12, обычно будет более дорогостоящим, чем второй компонент 14. Следовательно, для уменьшения затрат вообще желательно при образовании волокна использовать как можно меньше первого компонента. Для дальнейшего снижения затрат может оказаться желательным использование других, менее дорогих волокон в волокнистом нетканом материале, содержащем двухкомпонентные волокна согласно настоящему изобретению. Следовательно, при смешивании волокон волокна следует выбирать такими, чтобы среди всех полимеров волокон, используемых в нетканом материале, первый компонент двухкомпонентного волокна согласно настоящему изобретению имел бы самую низкую температуру плавления/размягчения.
Как упоминалось ранее, первый компонент должен быть материалом, который способен термически связываться с возможностью образования волокнистых нетканых материалов. Первый компонент, как описывалось ранее, должен также обладать способностью разрушаться под действием воды. Многие полимеры способны разрушаться в по существу обыкновенной воде, например, в водопроводной воде, которая обычно имеет pH в интервале от около 6,5 до около 8,5. Таким образом, если волокнистые нетканые материалы будут изготовлены с использованием разрушаемых под действием воды двухкомпонентных волокон согласно настоящему изобретению, то тогда они весьма вероятно окажутся пригодными для случаев применения, в которых они будут подвергаться действию очень небольших количеств воды или находиться при полном ее отсутствии. В таких случаях они после использования могут быть помещены в воду, чтобы были возможны разрушение оболочек и разделение волокнистого нетканого материала. В других случаях применения волокнистые нетканые материалы, в которых используются разрушаемые под действием воды двухкомпонентные волокна согласно настоящему изобретению, могут во время их применения подвергаться действию значительных количеств водных жидкостей, так что первый компонент начал бы преждевременно разрушаться и отделяться. Примерами таких изделий, которые могут подвергаться такому воздействию, являются впитывающие изделия личной гигиены, как например, пеленки, предметы одежды для использования при недержании мочи, тренировочные рейтузы и полотенца. Для решения или смягчения этой проблемы для первого компонента можно выбирать полимеры, которые склонны к разрушению или становятся разрушающимися в результате изменения pH, изменения концентрации растворимых ионов и/или изменения температуры в водной среде.
Как подробнее описывается ниже, определенные полимеры первого компонента являются разрушаемыми водой только тогда, когда они подвергаются действию достаточных количеств воды в определенном интервале pH. За пределами этого интервала они не будут разрушаться. Таким образом, можно выбирать чувствительный к pH полимер первого компонента, который будет неразрушающимся в водной жидкости или жидкостях в одном интервале pH, например, pH 3-5, но который становится разрушающимся в интервале pH обычной водопроводной воды. Смотри, например, патент США N 5102668 на имя Эйчеля и др., который включен в качестве ссылки.
Другим механизмом, который может быть использован для возникновения разрушаемости под действием воды, является чувствительность к ионам. Определенные полимеры содержат компоненты на основе кислоты (R-COO), которые удерживаются вместе водородными связями. В сухом состоянии эти полимеры остаются твердыми. В водном растворе, который имеет сравнительно высокую концентрацию катионов, например, в моче, полимер по-прежнему будет оставаться сравнительно целым. Однако, если тот же самый полимер позже подвергнуть действию большего количества воды с пониженным содержанием ионов, например, той, которая будет иметься в чаше унитаза, концентрация катионов будет уменьшаться и водородные связи начнут разрываться. Если это случится, то сам полимер станет разрушаться в воде. Смотри, например, патент США N 4419403 на имя Вейрона, включенный в качестве ссылки.
Еще одним средством придания полимеру способности разрушаться в воде является изменение температуры. Определенные полимеры имеют температуру помутнения. В результате эти полимеры будут осаждаться из раствора при определенной температуре - температуре помутнения. Эти полимеры можно использовать для образования волокон, которые нерастворимы в воде выше определенной температуры, но которые становятся растворимыми и, следовательно, разрушающимися в воде при более низкой температуре. В результате этого можно выбирать или примешивать полимер, который не будет разрушаться в выделяемых организмом жидкостях, например, моче при температуре тела (37oC) или при близкой к ней температуре, но который будет разрушаться при помещении в воду с температурами, равными комнатной температуре (23oC) или температуре ниже ее. Примером такого полимера является простой поливинилметиловый эфир, который имеет температуру помутнения, равную 34oC. Когда этот полимер будет подвергаться действию выделяемых организмом жидкостей, например, мочи при температуре 37oC, он не будет разрушаться, так как эта температура выше его температуры помутнения (34o C). Однако, если полимер будет помещен в воду с комнатной температурой (23oC), полимер будет переходить обратно в раствор, так как теперь он будет подвергаться действию воды с температурой ниже его температуры помутнения. Следовательно, полимер начнет разрушаться.
Полимеры для первого компонента могут быть классифицированы по механизму, благодаря которому они оказываются устойчивыми в определенных жидких средах. Этими окружающими условиями являются: вода или выделяемые организмом жидкости в небольшом объеме, регулируемые условия pH (например, имеющиеся в растворах для хранения мокрых тряпок или системах с буферной добавкой), растворы с высокой концентрацией катионов (моча детей или взрослых людей и менструальная жидкость) и изменчивые температурные условия (например, от температуры тела к комнатной температуре или более холодной водопроводной воде).
Отсылаем к таблице 1, где примерами полимеров для первого компонента, устойчивых в средах с небольшим объемом водного раствора (например, прокладки, изделия для использования при небольшом недержании мочи и полотенца для детей или взрослых) могли быть полиамиды марок NP2068, NP2074 или NP2120, поставляемые фирмой "X. Б. Фуллер Компани", Вэднейс Хейтс, шт. Миннесота, США. Материалы производства фирмы "Фуллер" - это алифатические полиамиды, которые полностью растворяются в холодной воде и по формованию в волокно очень похожи на полиэтилен высокого давления. Другими полимерами, способными разрушаться в водных смесях или в воде в уборных, являются привитые сополимеры поливинилового спирта, поставляемые фирмой "Ниппон Синтетик Кэмикл Компани, Лтд. ", Осака, Япония под обозначениями "Экомати" AX2000, AX10000 и AX-300G. Полимеры производства фирмы "Ниппон" растворяются в холодной воде, но с несколько меньшей скоростью, чем полимеры производства фирмы "Фуллер". Еще одним полимером для первого компонента мог бы быть амидный блок-сополимер простого полиэфира с обозначением "Пебэкс" MX1074, поставляемый фирмой "Атокем" (США), находящейся в Филадельфии, шт. Пенсильвания. Полимер "Пебэкс" MX1074 состоит из эпсилонкапролактамового ("Найлон 12") и тетраметиленгликолевого мономеров. Эти мономеры полимеризуются с образованием ряда амидных блок-сополимеров простого полиэфира. Полимер "Пебэкс" не растворяется в воде, но набухает в ней и поэтому мог бы также хорошо применяться в среде при большем объеме воды.
Полимеры "Фуллер" могут сочетаться с полимером для второго компонента (сердцевины), имеющим температуру размягчения или плавления выше, по меньшей мере, на 10oC, как, например, в случае с полипропиленом. Полимеры "Ниппон" или "Атокем" могут сочетаться с полимером для второго компонента с более высоким интервалом температур плавления, как например, с полипропиленом или полибутилентерефталатом.
Полимерами для первого компонента, которые устойчивы в определенном интервале pH, например, от pH 3-5, могли быть сополимеры эфира акриловой кислоты/акриловой или метакриловой кислоты и смеси с обозначением N-10, Н-10 или X-10, поставляемые фирмой "Файндлей Эдхезив, Инк.", Милуоки, шт. Висконсин, США. Материалы "Файндлей" устойчивы при условиях pH организма (или когда содержат буфер против выделяемых организмом жидкостей), но будут разрушаться в воде в уборных во время процесса смывания (избыточная вода), увеличивающего, таким образом, pH до нейтральной величины. Полимеры "Файндлей" могут сочетаться с полимером для второго компонента, имеющим интервал более высоких температур плавления, как например, с полиэтиленом или полипропиленом.
Полимерами для первого компонента, которые устойчивы в среде растворов с высокой концентрацией катионов (например, моче детей или взрослых и менструальных жидкостях) могли быть сложные сульфированные полиэфиры с обозначениями AQ29, AQ38 или AQ55, поставляемые фирмой "Истман Кэмикл Компани", Кинг-спорт, шт. Теннеси, США. Полимер "Истман" AQ38 получают из 89 мольных процентов изофталевой кислоты, 11 мольных процентов сульфоизофталата натрия, 78 мольных процентов диэтиленгликоля и 22 мольных процентов 1, 4-циклогександиметанола. Он имеет номинальную молекулярную массу, равную 14000 дальтон, кислотное число менее двух, гидроксильное число менее 10 и температуру стеклования 38oC. Другими примерами могли быть смеси из поливинилового спирта или сополимеров поливинилового спирта с полиакриловой или метакриловой кислотой либо смеси простого поливинилметилового эфира с полиакриловой или метакриловой кислотой. Полимеры "Истман" устойчивы в средах из растворов с высокой концентрацией катионов, но будут быстро разрушаться в воде в уборных во время процесса смывания (избыточная вода), понижающего, таким образом, концентрацию катионов. Полимеры "Истман" могут сочетаться с полимером для второго компонента, имеющим интервал более высоких температур плавления, например, с полиэтиленом.
Полимером для первого компонента, который устойчив при условиях температуры тела (т.е. при температуре 37oC), мог быть любой полимер, который имеет "температуру помутнения" при температуре тела или при близкой к ней температуре. Эта температура помутнения или температура инверсии растворимости является полезным свойством для "приведения в действие" изменения в физическом состоянии, например, растворимости в воде. Например, простой поливинилметиловый эфир имеет температуру помутнения, равную 34oC, выше которой он больше не является водорастворимым, но при комнатной температуре (около 23oC) он способен полностью разрушаться под действием воды. Смеси из простого поливинилметилового эфира могут рассматриваться как хорошие. Простой поливинилметиловый эфир может сочетаться с полимерами для второго компонента, имеющими интервал с более высокими температурами плавления, как например, с полиэтиленом.
Способы изготовления двухкомпонентных волокон хорошо известны и не требуют здесь подробного описания. В общем, для формования двухкомпонентного волокна раздельно экструдируют два полимера и подают их в систему распределения полимеров, где полимеры вводят в сегментную фильеру. Полимеры отдельными путями следуют к фильере и объединяются в фильере, которая содержит либо два концентричных круглых отверстия, обеспечивающих, таким образом, образование волокна с оболочкой и сердцевиной, либо одно круглое отверстие, разделенное по диаметру на две части для образования волокна с расположением компонентов бок о бок. Объединенное полимерное волокно затем охлаждают, отверждают, вытягивают (обычно механическим роликовым устройством) до промежуточного диаметра волокна и собирают. В дальнейшем волокно подвергают "холодной вытяжке" при температуре ниже его температуры размягчения до желаемого окончательного диаметра волокна, придают извитость (текстурируют и режут на желаемые отрезки). Двухкомпонентные волокна могут быть разрезаны на сравнительно короткие отрезки, например, на штапельное волокно, которое обычно имеет отрезки в пределах 25 - 51 миллиметров (мм), и на короткие отрезки, которые даже короче и имеют длину менее 18 миллиметров. Смотри, например, патент США N 4789592 на имя Танигучи и др. и патент США N 5336552 на имя Стрэка и др., которые оба включены в качестве ссылки.
Волокнистые нетканые материалы могут быть изготовлены полностью из волокон согласно настоящему изобретению или из смеси этих волокон с другими волокнами. Длина волокон будет зависеть от конкретного конечного назначения. Если волокна предназначены для разрушения в воде, например, в уборной, то полезно иметь отрезки волокон длиной около 15 миллиметров (мм) или меньше.
Двухкомпонентные волокна, согласно настоящему изобретению, способные разрушаться под действием воды, можно использовать для образования волокнистых нетканых материалов для ряда случаев применения. Поэтому приведенные здесь примеры не следует истолковывать как ограничение пределов настоящего изобретения.
В число впитывающих изделий личной гигиены входят такие предметы, как пеленки, тренировочные рейтузы, изделия для женской гигиены, как например, гигиенические салфетки, прокладки и тампоны, предметы одежды и средства для использования при недержании мочи, перевязочные материалы и т.п. Наиболее распространенная структура всех таких изделий включает в себя обращенную к телу обкладку, наружную обкладку и расположенную между ними впитывающую сердцевину. Обращенная к телу обкладка и наружная обкладка обычно уплотнены по их периферии для заделки впитывающей сердцевины и, следовательно, делают возможным захватывание и удерживание любых жидкостей, содержащихся во впитывающей сердцевине. В зависимости от структуры конкретного впитывающего изделия личной гигиены в нее могут быть также включены другие составные части. Таким образом, изделие может содержать такие детали, как упругие боковые полоски, крылышки для сдерживания жидкости, крепежные средства и другие слои материалов для передачи или удерживания жидкости. В случае их пригодности волокнистые нетканые материалы из двухкомпонентных волокон, разрушающихся под действием воды, можно использовать для образования полностью или частично вышеуказанных деталей.
К другим возможным случаям применения волокон и нетканых материалов согласно настоящему изобретению относятся, но не ограничиваются ими, салфетки для мокрой и сухой чистки, предметы одежды и любые другие нетканые или композиционные материалы, в отношении которых могла быть полезной способность разрушения под действием воды.
Обладая описанными таким образом различными параметрами настоящего изобретения, изготовили несколько образцов двухкомпонентных волокон и нетканых материалов, разрушающихся под действием воды.
Пример 1.
В примере 1 двухкомпонентное волокно с оболочкой и сердцевиной, разрушающееся под действием воды, изготавливали, используя сердцевину из полиэтилена низкого давления и оболочку из сложного сульфированного полиэфира в весовом соотношении 50/50. Полимером сердцевины был полиэтилен низкого давления NCPE 1961 от "Несте Ой", Эспоо, Финляндия, с интервалом температур плавления 140 - 150oC. Полимером оболочки был сложный сульфированный полиэфир AQ38S от фирмы "Истман Кэмикл Компани", Кингспорт, шт. Теннеси, США с интервалом температур плавления 120 - 130oC. Волокна изготавливали, используя линию для производства двухкомпонентных волокон, при первоначальном диаметре волокон в 6 децитекс (дтекс) и затем подвергали холодной вытяжке при температуре между 50 и 60oC до окончательного диаметра в 4 дтекс. Волокна подвергали механической обработке для придания им извитости, используя камеру для придания волокнам извитости, и разрезали на отрезки длиной 6 мм. Использовали также аппретуру из чистого изопропилового миристата.
После того как были образованы волокна, их затем укладывали воздушным способом при весовом соотношении 50/50, основываясь на полном весе материала, при этом волокнистый нетканый материал имел основной вес 25 - 30 грамм на квадратный метр (г/м2) в сочетании с одним из трех других видов волокон диаметром 1,7 дтекс и длиной 6 мм. Этими тремя другими видами волокон были полиэфирное волокно от "Дюпон Файбер Компани", Уилмингтон, шт. Делавэр, США, полиэфирное волокно от "ЕМС Грилон", Домат/Эмс, Швейцария, и штапельное волокно от "Коуртолдс, Лтд.", Ковентри, Англия. Во всех трех материалах волокна связывали между собой, используя двухстадийный процесс связывания. На первой стадии производства материала из смеси штапельного волокна и разрушающегося под действием воды двухкомпонентного волокна волокна связывали при пропускании в потоке воздуха при температуре 132oC, после чего осуществляли точечное связывание при температуре 90oC, используя два рифленых связывающих валка с площадью поверхности связывания около 15 процентов. Связывание волокон в материалах из смеси полиэфирных волокон и волокон, разрушающихся под действием воды, осуществляли при аналогичных температурах, но связывание волокон в материале, содержащем полиэфирные волокна "Дюпон", не могло быть проведено ввиду чрезмерной усадки полиэфирных волокон. Волокна двух других материалов, которые не были связаны, образовывали межволоконные связи благодаря компоненту оболочки из сложного сульфированного полиэфира. Когда материалы помещали в воду с комнатной температурой, связи между волокнами разрушались и материалы распадались.
Пример 2.
В примере 2 образовывали второе волокно с оболочкой и сердцевиной, которое способно было разрушаться под действием воды и в котором сердцевина была изготовлена из полимера полибутилентерефталата "Вестодур 1000" от "Хуллс, ГмбХ" - филиала "Веба АГ", Дюссельдорф, Германия. Этот полимер имел температуру плавления, равную 250oC. Оболочка, способная разрушаться под действием воды, была изготовлена из поливинилового спирта "AX2000" от "Ниппон Синтетик Кэмикл Компани, Лтд.", Осака, Япония, который имел температуру плавления, равную 225oC. Как и в примере 1, весовое соотношение полимеров в оболочке и сердцевине равнялось 50/50. Волокна вначале вытягивали до 14 дтекс и затем подвергали холодной вытяжке до 5 дтекс при температуре 130oC. После образования волокон их подвергали механической обработке для придания им извитости и разрезали на отрезки длиной 6 мм. На волокнах использовали ту же самую аппретуру из изопропилового миристата.
Разрушающиеся под действием воды двухкомпонентные волокна с оболочкой и сердцевиной вновь смешивали с полиэфирными волокнами "Эмс Грилон" и штапельными волокнами "Куортолдс", аналогичными применявшимися в примере 1, с образованием 50/50 вес.%-ных смесей полиэфирных волокон с двухкомпонентными волокнами и штапельных волокон с двухкомпонентными волокнами. Два материала, уложенные воздушным способом, имели основные веса между 25 и 30 г/м2. Связывание волокон в двух материалах оказалось неудачным из-за ограничений со стороны оборудования. Несмотря на это, оболочки двухкомпонентных волокон, выполненные из поливинилового спирта, при помещении в воду разрушались и становились слизистыми.
Понятно, что, имея такое подробное описание изобретения, можно сделать различные модификации и изменения в настоящем изобретении, не отклоняющиеся от его сущности и не выходящие за пределы нижеследующей формулы изобретения.
Реферат
Описываются многокомпонентные волокна, в которых, по меньшей мере, один компонент будет обеспечивать связывание волокон между собой и с другими видами волокон и в котором этот первый компонент способен также разрушаться в водной среде. Такие волокна могут быть использованы для образования волокнистых нетканых материалов, которые могут применяться в качестве составных частей в таких готовых изделиях, как предметы медико-санитарного назначения, полотенца и впитывающие изделия личной гигиены. Технический результат: возможность удаления изделий после использования альтернативными существующими методами. 10 с. и 5 з.п.ф-лы, 3 ил., 1 табл.
