Перфорированные волокнистые структуры и способы их изготовления Российский патент 2018 года по МПК D01F1/10 D04H13/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к перфорированным волокнистым структурам и, более конкретно, к перфорированным волокнистым структурам, которые содержат один или более волокнистых элементов, например, филаментов, содержащих один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, которые способны высвобождаться из волокнистого элемента при воздействии условий целевого использования, и способам их изготовления, характеризуясь при этом приемлемыми для потребителя физическими свойствами, такими как прочность, мягкость, удлинение и модуль.

Уровень техники

Волокнистые структуры, которые содержат множество филаментов, содержащих один или более филамент-формирующих материалов и один или более активных агентов, которые способны высвобождаться из волокнистого элемента при воздействии условий целевого использования, известны в данной области техники.

Одна из проблем, связанная с известными волокнистыми структурами, заключается в том, что известные волокнистые структуры страдали, по меньшей мере, от восприятия, если нет проблемы фактического растворения, когда потребители воспринимали или ощущали, что такие волокнистые структуры характеризуются свойствами растворения, которые неприемлемы для потребителей. Многократное изготовление волокнистой структуры более воспринимаемой, как легко растворимой, делает волокнистую структуру слишком жесткой и/или неэластичной и/или слишком слабой, что является неприемлемым для потребителя.

Соответственно, существует потребность в волокнистой структуре, содержащей один или более филамент-формирующих материалов и один или более активных агентов, которые способны высвобождаться из волокнистого элемента при воздействии условий целевого использования, которая не воспринимается и/или не характеризуется свойствами растворения, неприемлемыми для потребителей, и способах изготовления таких волокнистых структур, которые еще обладают достаточной прочностью, гибкостью и мягкостью, которые потребители ожидают от высококачественной растворяющейся волокнистой структуры.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение удовлетворяет потребностям, описанным выше, путем обеспечения новых волокнистых структур, например, растворимых волокнистых структур, содержащих множество волокнистых элементов, например, филаментов, один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, которые способны высвобождаться из волокнистого элемента при воздействии условий целевого использования, которые содержат одну или более перфораций, и способов их изготовления.

Одним из решений проблемы, описанной выше, является волокнистая структура, например, растворимая волокнистая структура, которая содержит множество волокнистых элементов, например, филаментов, содержащих один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, которые способны высвобождаться из волокнистого элемента при воздействии условий целевого использования, при этом волокнистая структура дополнительно содержит одну или более перфораций, таким образом, что волокнистая структура (перфорированная волокнистая структура), например, растворимая волокнистая структура, характеризуется одним или более из следующих свойств: 1) коэффициент индекса основной массы (BWIR) менее чем 1, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения параметров перфорации; 2) коэффициент перехода по индексу основной массы (BWITR) более чем 1, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения параметров перфорации; 3) коэффициент индекса направления волокон (FOIR) более чем 1, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения параметров перфорации; 4) средний эквивалентный диаметр перфорации (AAED) более чем 0,15 мм, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения параметров перфорации; 5) средняя фракционная открытая площадь (AFOA) от приблизительно 0,005% до приблизительно 80%, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения параметров перфорации; 6) средняя площадь перфорации более чем 0,02 мм², как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения параметров перфорации; 7) наклон области стенки от более чем 0,0005 до менее чем 0,08, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения параметров перфорации; и 8) наклон области перехода от более чем 0,0001 до менее чем 0,1, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения параметров перфорации; и/или 9) оптический круговой диаметр перфорации от приблизительно 0,1 мм до приблизительно 10 мм, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения оптических характеристик перфорации; 10) оптическая круговая площадь перфорации от приблизительно 0,02 мм² до приблизительно 75 мм², как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения оптических характеристик перфорации; и 11) оптический круговой процент перфорации от приблизительно 0,005% до приблизительно 80%, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения оптических характеристик перфорации; и способы изготовления таких волокнистых структур.

Неожиданно было обнаружено, что волокнистые структуры, например, растворимые волокнистые структуры, в соответствии с настоящим изобретением, которые содержат один или более волокнистых элементов, например, филаментов, содержащих один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, которые способны высвобождаться из волокнистого элемента при воздействии условий целевого использования, которые дополнительно содержат одну или более перфораций, таким образом, что волокнистые структуры, например, растворимые волокнистые структуры, как минимум, воспринимаются потребителями как характеризующиеся улучшенными свойствами растворения и/или фактически характеризуются улучшенными свойствами растворения, чем известные волокнистые структуры, которые содержат филаменты, содержащие филамент-формирующие материалы и активные агенты. В дополнение к улучшенным свойствам растворения, перфорации в волокнистых структурах в соответствии с настоящим изобретением могут обеспечивать соединительные функции для соединения двух или более слоев волокнистой структуры вместе. Кроме того, настоящее изобретение предлагает возможность придать привлекательную визуальную и тактильную эстетику, улучшенную мягкость, более низкий модуль, более гибкое потребительское восприятие и более высокие степени удлинения волокнистым структурам. Кроме того, обнаружено, что перфорации, обеспеченные в волокнистой структуре, обеспечивают средства для изменения механических свойств волокнистой структуры. В частности, модуль волокнистой структуры может быть уменьшен; что приводит к созданию более гибкой волокнистой структуры, приемлемой для взаимодействия с устройствами дозирования продукта, и, кроме того, конечный пользователь может воспринимать, что имеет улучшенный продукт касательно обработки и мягкости.

В одном примере настоящего изобретения, обеспечена волокнистая структура, например, растворимая волокнистая структура, содержащая множество волокнистых элементов, например, филаментов, при этом, по меньшей мере, один из волокнистых элементов содержит один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, которые способны высвобождаться из волокнистого элемента при воздействии условий целевого использования, причем волокнистая структура дополнительно содержит одну или более перфораций, таким образом, что волокнистая структура характеризуется коэффициентом индекса основной массы менее чем 1, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения параметров перфорации.

В другом примере настоящего изобретения, обеспечена волокнистая структура, например, растворимая волокнистая структура, содержащая множество волокнистых элементов, например, филаментов, при этом, по меньшей мере, один из волокнистых элементов содержит один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, которые способны высвобождаться из волокнистого элемента при воздействии условий целевого использования, причем волокнистая структура дополнительно содержит одну или более перфораций, таким образом, что волокнистая структура характеризуется коэффициентом перехода по индексу основной массы более чем 1, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения параметров перфорации.

В другом примере настоящего изобретения, обеспечена волокнистая структура, например, растворимая волокнистая структура, содержащая множество волокнистых элементов, например, филаментов, при этом, по меньшей мере, один из волокнистых элементов содержит один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, которые способны высвобождаться из волокнистого элемента при воздействии условий целевого использования, причем волокнистая структура дополнительно содержит одну или более перфораций, таким образом, что волокнистая структура характеризуется коэффициентом индекса направления волокон более чем 1, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения параметров перфорации.

В еще одном примере настоящего изобретения, обеспечена волокнистая структура, например, растворимая волокнистая структура, содержащая множество волокнистых элементов, например, филаментов, при этом, по меньшей мере, один из волокнистых элементов содержит один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, которые способны высвобождаться из волокнистого элемента при воздействии условий целевого использования, причем волокнистая структура дополнительно содержит одну или более перфораций, таким образом, что волокнистая структура характеризуется средним эквивалентным диаметром перфорации более чем 0,15 мм, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения параметров перфорации.

В еще одном примере настоящего изобретения, обеспечена волокнистая структура, например, растворимая волокнистая структура, содержащая множество волокнистых элементов, например, филаментов, при этом, по меньшей мере, один из волокнистых элементов содержит один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, которые способны высвобождаться из волокнистого элемента при воздействии условий целевого использования, причем волокнистая структура дополнительно содержит одну или более перфораций, таким образом, что волокнистая структура характеризуется средней фракционной открытой площадью от приблизительно 0,005% до приблизительно 80%, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения параметров перфорации.

В еще одном примере настоящего изобретения, обеспечена волокнистая структура, например, растворимая волокнистая структура, содержащая множество волокнистых элементов, например, филаментов, при этом, по меньшей мере, один из волокнистых элементов содержит один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, которые способны высвобождаться из волокнистого элемента при воздействии условий целевого использования, причем волокнистая структура дополнительно содержит одну или более перфораций, таким образом, что волокнистая структура характеризуется средней площадью перфорации более чем 0,02 мм², как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения параметров перфорации.

В еще одном примере настоящего изобретения, обеспечена волокнистая структура, например, растворимая волокнистая структура, содержащая множество волокнистых элементов, например, филаментов, при этом, по меньшей мере, один из волокнистых элементов содержит один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, которые способны высвобождаться из волокнистого элемента при воздействии условий целевого использования, причем волокнистая структура дополнительно содержит одну или более перфораций, таким образом, что волокнистая структура характеризуется наклоном области стенки от более чем 0,0005 до менее чем 0,08, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения параметров перфорации.

В еще одном примере настоящего изобретения, обеспечена волокнистая структура, например, растворимая волокнистая структура, содержащая множество волокнистых элементов, например, филаментов, при этом, по меньшей мере, один из волокнистых элементов содержит один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, которые способны высвобождаться из волокнистого элемента при воздействии условий целевого использования, причем волокнистая структура дополнительно содержит одну или более перфораций, таким образом, что волокнистая структура характеризуется наклоном области перехода от более чем 0,0001 до менее чем 0,1, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения параметров перфорации.

В еще одном примере настоящего изобретения, обеспечена волокнистая структура, например, растворимая волокнистая структура, содержащая множество волокнистых элементов, например, филаментов, при этом, по меньшей мере, один из волокнистых элементов содержит один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, которые способны высвобождаться из волокнистого элемента при воздействии условий целевого использования, причем волокнистая структура дополнительно содержит одну или более перфораций, таким образом, что волокнистая структура характеризуется оптическим круговым диаметром перфорации от приблизительно 0,1 мм до приблизительно 10 мм, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения оптических характеристик перфорации.

В еще одном примере настоящего изобретения, обеспечена волокнистая структура, например, растворимая волокнистая структура, содержащая множество волокнистых элементов, например, филаментов, при этом, по меньшей мере, один из волокнистых элементов содержит один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, которые способны высвобождаться из волокнистого элемента при воздействии условий целевого использования, причем волокнистая структура дополнительно содержит одну или более перфораций, таким образом, что волокнистая структура характеризуется оптической круговой площадью перфорации от приблизительно 0,02 мм² до приблизительно 75 мм², как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения оптических характеристик перфорации.

В еще одном примере настоящего изобретения, обеспечена волокнистая структура, например, растворимая волокнистая структура, содержащая множество волокнистых элементов, например, филаментов, при этом, по меньшей мере, один из волокнистых элементов содержит один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, которые способны высвобождаться из волокнистого элемента при воздействии условий целевого использования, причем волокнистая структура дополнительно содержит одну или более перфораций, таким образом, что волокнистая структура характеризуется оптическим круговым процентом перфорации от приблизительно 0,005% до приблизительно 80%, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения оптических характеристик перфорации.

В одном примере настоящего изобретения, обеспечена волокнистая структура, например, растворимая волокнистая структура, содержащая множество волокнистых элементов, например, филаментов, при этом, по меньшей мере, один из волокнистых элементов содержит один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, которые способны высвобождаться из волокнистого элемента при воздействии условий целевого использования, причем волокнистая структура дополнительно содержит одну или более перфораций, таким образом, что волокнистая структура характеризуется двумя или более, и/или тремя или более, и/или четырьмя или более, и/или всеми пятью из следующих свойств:

a. коэффициент индекса основной массы менее чем 1, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения параметров перфорации;

b. коэффициент перехода по индексу основной массы более чем 1, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения параметров перфорации;

c. коэффициент индекса направления волокон более чем 1, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения параметров перфорации;

d. средний эквивалентный диаметр перфорации более чем 0,15 мм, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения параметров перфорации; и

e. средняя фракционная открытая площадь от приблизительно 0,005% до приблизительно 80%, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения параметров перфорации.

В одном примере настоящего изобретения, обеспечена волокнистая структура, например, растворимая волокнистая структура, содержащая множество волокнистых элементов, например, филаментов, при этом, по меньшей мере, один из волокнистых элементов содержит один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, которые способны высвобождаться из волокнистого элемента при воздействии условий целевого использования, причем волокнистая структура дополнительно содержит одну или более перфораций, таким образом, что волокнистая структура характеризуется двумя или более и/или всеми тремя из следующих свойств:

a. оптический круговой диаметр перфорации от приблизительно 0,1 мм до приблизительно 10 мм, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения оптических характеристик перфорации;

b. оптическая круговая площадь перфорации от приблизительно 0,02 мм² до приблизительно 75 мм², как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения оптических характеристик перфорации; и

c. оптический круговой процент перфорации от приблизительно 0,005% до приблизительно 80%, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения оптических характеристик перфорации.

В еще одном примере настоящего изобретения, обеспечен способ изготовления волокнистой структуры, включающий стадии, на которых:

a. обеспечивают волокнистую структуру, например, растворимую волокнистую структуру, содержащую множество волокнистых элементов, например, филаментов, при этом, по меньшей мере, один из волокнистых элементов содержит один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, которые способны высвобождаться из волокнистого элемента при воздействии условий целевого использования; и

b. наносят одну или более перфораций на волокнистую структуру, таким образом, что волокнистая структура характеризуется коэффициентом индекса основной массы менее чем 1, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения параметров перфорации.

В еще одном примере настоящего изобретения, обеспечен способ изготовления волокнистой структуры, включающий стадии, на которых:

a. обеспечивают волокнистую структуру, например, растворимую волокнистую структуру, содержащую множество волокнистых элементов, например, филаментов, при этом, по меньшей мере, один из волокнистых элементов содержит один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, которые способны высвобождаться из волокнистого элемента при воздействии условий целевого использования; и

b. наносят одну или более перфораций на волокнистую структуру, таким образом, что волокнистая структура характеризуется коэффициентом перехода по индексу основной массы более чем 1, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения параметров перфорации.

В еще одном примере настоящего изобретения, обеспечен способ изготовления волокнистой структуры, включающий стадии, на которых:

a. обеспечивают волокнистую структуру, например, растворимую волокнистую структуру, содержащую множество волокнистых элементов, например, филаментов, при этом, по меньшей мере, один из волокнистых элементов содержит один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, которые способны высвобождаться из волокнистого элемента при воздействии условий целевого использования; и

b. наносят одну или более перфораций на волокнистую структуру, таким образом, что волокнистая структура характеризуется коэффициентом индекса направления волокон более чем 1, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения параметров перфорации.

В еще одном примере настоящего изобретения, обеспечен способ изготовления волокнистой структуры, включающий стадии, на которых:

a. обеспечивают волокнистую структуру, например, растворимую волокнистую структуру, содержащую множество волокнистых элементов, например, филаментов, при этом, по меньшей мере, один из волокнистых элементов содержит один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, которые способны высвобождаться из волокнистого элемента при воздействии условий целевого использования; и

b. наносят одну или более перфораций на волокнистую структуру, таким образом, что волокнистая структура характеризуется средним эквивалентным диаметром перфорации более чем 0,15 мм, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения параметров перфорации.

В еще одном примере настоящего изобретения, обеспечен способ изготовления волокнистой структуры, включающий стадии, на которых:

a. обеспечивают волокнистую структуру, например, растворимую волокнистую структуру, содержащую множество волокнистых элементов, например, филаментов, при этом, по меньшей мере, один из волокнистых элементов содержит один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, которые способны высвобождаться из волокнистого элемента при воздействии условий целевого использования; и

b. наносят одну или более перфораций на волокнистую структуру, таким образом, что волокнистая структура характеризуется средней фракционной открытой площадью от приблизительно 0,005% до приблизительно 80%, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения параметров перфорации.

В еще одном примере настоящего изобретения, обеспечен способ изготовления волокнистой структуры, включающий стадии, на которых:

a. обеспечивают волокнистую структуру, например, растворимую волокнистую структуру, содержащую множество волокнистых элементов, например, филаментов, при этом, по меньшей мере, один из волокнистых элементов содержит один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, которые способны высвобождаться из волокнистого элемента при воздействии условий целевого использования; и

b. наносят одну или более перфораций на волокнистую структуру, таким образом, что волокнистая структура характеризуется оптическим круговым диаметром перфорации от приблизительно 0,1 мм до приблизительно 10 мм, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения оптических характеристик перфорации.

В еще одном примере настоящего изобретения, обеспечен способ изготовления волокнистой структуры, включающий стадии, на которых:

a. обеспечивают волокнистую структуру, например, растворимую волокнистую структуру, содержащую множество волокнистых элементов, например, филаментов, при этом, по меньшей мере, один из волокнистых элементов содержит один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, которые способны высвобождаться из волокнистого элемента при воздействии условий целевого использования; и

b. наносят одну или более перфораций на волокнистую структуру, таким образом, что волокнистая структура характеризуется оптической круговой площадью перфорации от приблизительно 0,02 мм² до приблизительно 75 мм², как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения оптических характеристик перфорации.

В еще одном примере настоящего изобретения, обеспечен способ изготовления волокнистой структуры, включающий стадии, на которых:

a. обеспечивают волокнистую структуру, например, растворимую волокнистую структуру, содержащую множество волокнистых элементов, например, филаментов, при этом, по меньшей мере, один из волокнистых элементов содержит один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, которые способны высвобождаться из волокнистого элемента при воздействии условий целевого использования; и

b. наносят одну или более перфораций на волокнистую структуру, таким образом, что волокнистая структура характеризуется оптическим круговым процентом перфорации от приблизительно 0,005% до приблизительно 80%, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения оптических характеристик перфорации.

В еще одном примере настоящего изобретения, обеспечен способ изготовления волокнистой структуры, включающий стадии, на которых:

a. обеспечивают волокнистую структуру, например, растворимую волокнистую структуру, содержащую множество волокнистых элементов, например, филаментов, при этом, по меньшей мере, один из волокнистых элементов содержит один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, которые способны высвобождаться из волокнистого элемента при воздействии условий целевого использования; и

b. наносят одну или более перфораций на волокнистую структуру, таким образом, что волокнистая структура характеризуется одним или более, и/или двумя или более, и/или тремя или более, и/или четырьмя или более, и/или всеми пятью из следующих свойств:

i. коэффициент индекса основной массы менее чем 1, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения параметров перфорации;

ii. коэффициент перехода по индексу основной массы более чем 1, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения параметров перфорации;

iii. коэффициент индекса направления волокон более чем 1, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения параметров перфорации;

iv. средний эквивалентный диаметр перфорации более чем 0,15 мм, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения параметров перфорации; и

v. средняя фракционная открытая площадь от приблизительно 0,005% до приблизительно 80%, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения параметров перфорации.

В еще одном примере настоящего изобретения, обеспечен способ изготовления волокнистой структуры, включающий стадии, на которых:

a. обеспечивают волокнистую структуру, например, растворимую волокнистую структуру, содержащую множество волокнистых элементов, например, филаментов, при этом, по меньшей мере, один из волокнистых элементов содержит один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, которые способны высвобождаться из волокнистого элемента при воздействии условий целевого использования; и

b. наносят одну или более перфораций на волокнистую структуру, таким образом, что волокнистая структура характеризуется одним или более, и/или двумя или более, и/или всеми тремя из следующих свойств:

i. оптический круговой диаметр перфорации от приблизительно 0,1 мм до приблизительно 10 мм, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения оптических характеристик перфорации;

ii. оптическая круговая площадь перфорации от приблизительно 0,02 мм² до приблизительно 75 мм², как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения оптических характеристик перфорации; и

iii. оптический круговой процент перфорации от приблизительно 0,005% до приблизительно 80%, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения оптических характеристик перфорации.

Как показано выше, настоящие изобретение обеспечивает волокнистые структуры, например, растворимые волокнистые структуры, содержащие одну или более перфораций и множество волокнистых элементов, содержащих активные агенты, таким образом, что волокнистые структуры преодолевают отрицательные проявления, связанные с известными волокнистыми структурами, содержащими волокнистые элементы, содержащие активные агенты, описанные выше.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение примера волокнистого элемента в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 2 представляет собой схематическое изображение примера волокнистой структуры в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 3А представляет собой микроСТ изображение примера волокнистой структуры, содержащей перфорации, в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 3В представляет собой частичный вид в перспективе изображения Фиг. 3А;

Фиг. 3С представляет собой поперечное сечение изображения Фиг. 3В;

Фиг. 4 представляет собой микроСТ изображение другого примера волокнистой структуры, содержащей перфорации, в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 5 представляет собой микроСТ изображение другого примера волокнистой структуры, содержащей перфорации, в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 6 представляет собой микроСТ изображение другого примера волокнистой структуры, содержащей перфорации, в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 7 представляет собой схематическое изображение примера способа изготовления волокнистых элементов в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 8 представляет собой схематическое изображение примера головки с увеличенным видом, используемой в способе Фиг. 7;

Фиг.9 представляет собой схематическое изображение способа перфорирования в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 10А представляет собой вид в перспективе примера части устройства для перфорирования вращающимся дисковым ножом;

Фиг. 10В представляет собой вид сверху части Фиг. 10А;

Фиг. 10С представляет собой вид спереди Фиг. 10А;

Фиг. 10D представляет собой боковую проекцию Фиг. 10А;

Фиг. 11A представляет собой вид в перспективе примера устройства для штифтового перфорирования;

Фиг. 11В представляет собой вид сверху Фиг. 11А;

Фиг. 11С представляет собой боковую проекцию Фиг. 11А;

Фиг. 12 представляет собой вид спереди примера установки оборудования, используемого для измерения растворения в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 13 представляет собой боковую проекцию Фиг. 12;

Фиг. 14 представляет собой частичный вид сверху Фиг. 12.

Фиг. 15 представляет собой пример графика профиля индекса основной массы, не имеющего переходной области. Ось x представляет собой расстояние от ближайшего пикселя области пустоты перфорации (в мкм). Ось y представляет собой значение индекса основной массы (в 8-битной интенсивности уровня серого);

Фиг. 16 представляет собой пример графика профиля индекса основной массы, содержащей переходную область. Ось x представляет собой расстояние от ближайшего пикселя области пусты перфорации (в мкм). Ось y представляет собой значение индекса основной массы (в 8-битной интенсивности уровня серого); и

Фиг. 17 представляет собой пример графика профиля индекса направления волокон. Ось X представляет собой расстояние от ближайшего пикселя области пусты перфорации (в мкм). Ось y представляет собой значение индекса направления волокон (в 8-битной интенсивности уровня серого).

Подробное описание изобретения

Определения

«Волокнистая структура», как используется в данной заявке, означает структуру, которая содержит один или более волокнистых элементов. В одном примере, волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением означает объединение волокнистых элементов и частиц, которые вместе образуют структуру, такую как единая структура, способную выполнять функцию.

Волокнистые структуры в соответствии с настоящим изобретением могут быть однородными или могут быть слоистыми. Если слоистые, волокнистые структуры могут содержать, по меньшей мере, два и/или, по меньшей мере, три и/или, по меньшей мере, четыре и/или, по меньшей мере, пять слоев, например, один или более слоев волокнистых элементов, один или более слоев частиц и/или один или более слоев смеси волокнистого элемента/частиц. В одном примере, в многослойной волокнистой структуре один или более слоев могут быть сформированы и/или нанесены непосредственно на существующий слой с формированием волокнистой структуры, тогда как в составной волокнистой структуре с несколькими слоями один или более существующих слоев волокнистой структуры могут быть объединены, например, посредством термоскрепления, склеивания, тиснения, армирования, перфорирования вращающимся дисковым ножом, резания штампованием, пробивания штампованием, иглопробивания, накатывания, пневматического формования, гидравлического формования, разрезания лазером, тафтинга и/или другого механического процесса объединения, с одним или более другими существующими слоями волокнистой структуры с формированием составной волокнистой структуры с несколькими слоями.

В одном примере, волокнистая структура представляет собой составную волокнистую структуру с несколькими слоями, которая характеризуется основной массой менее чем 10000 г/м², как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения основной массы.

В одном примере, волокнистая структура представляет собой лист волокнистых элементов (волокон и/или филаментов, таких как непрерывные филаменты), любой природы или происхождения, которые были сформованы в полотно любым способом, и могут быть соединены вместе любым способом, за исключением ткачества или вязания. Войлок, полученный мокрым измельчением, не представляет собой растворимые волокнистые структуры. В одном примере, волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением означает упорядоченное расположение волокнистых элементов в структуре для того, чтобы выполнять функцию. В другом примере, волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением представляет собой расположение, содержащее множество из двух или более и/или трех или более волокнистых элементов, которые взаимозапутаны или иным образом связаны друг с другом с формированием волокнистой структуры. В еще одном примере, волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением может содержать, в добавок к волокнистым элементам в соответствии с настоящим изобретением, одну или более твердых добавок, таких как частицы и/или волокна.

В одном примере, волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением представляет собой «единую волокнистую структуру».

«Единая волокнистая структура», как используется в данной заявке, представляет собой расположение, содержащие множество из двух или более и/или трех или более волокнистых элементов, которые взаимозапутаны или иным образом связаны друг с другом с формированием волокнистой структуры. Единая волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением может представлять собой один или более слоев в составной волокнистой структуре с несколькими слоями. В одном примере, единая волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением может содержать три или более различных волокнистых элементов. В другом примере, единая волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением может содержать два различных волокнистых элемента, например, совместно сформированная волокнистая структура, на которую наносят различные волокнистые элементы с формированием волокнистой структуры, содержащей три или более различных волокнистых элементов. В одном примере, волокнистая структура может содержать растворимые, например, водорастворимые, волокнистые элементы и нерастворимые, например, нерастворимые в воде, волокнистые элементы.

«Растворимая волокнистая структура», как используется в данной заявке, означает волокнистую структуру и/или ее компоненты, например, в которой более чем 0,5%, и/или более чем 1%, и/или более чем 5%, и/или более чем 10%, и/или более чем 25%, и/или более чем 50%, и/или более чем 75%, и/или более чем 90%, и/или более чем 95%, и/или приблизительно 100% по массе волокнистой структуры являются растворимыми, например, растворимыми в полярном растворителе, такими как водорастворимыми. В одном примере, растворимая волокнистая структура содержит волокнистые элементы, при этом, по меньшей мере, 50%, и/или более чем 75%, и/или более чем 90%, и/или более чем 95%, и/или приблизительно 100% по массе волокнистых элементов в растворимой волокнистой структуре являются растворимыми.

Растворимая волокнистая структура содержит множество волокнистых элементов. В одном примере, растворимая волокнистая структура содержит два или более и/или три или более различных волокнистых элементов.

Растворимая волокнистая структура и/или ее волокнистые элементы, например, филаменты, составляющие растворимую волокнистую структуру, могут содержать один или более активных агентов, например, активный агент по уходу за тканями, активный агент для мытья посуды, активный агент для твердой поверхности, активный агент по уходу за волосами, активный агент по уходу за полом, активный агент по уходу за кожей, активный агент по уходу за полостью рта, лекарственный активный агент и их смеси. В одном примере, растворимая волокнистая структура и/или ее волокнистые элементы в соответствии с настоящим изобретением, содержит одно или более поверхностно-активных веществ, один или более ферментов (например, в форме ферментной гранулы), одну или более отдушек и/или один или более подавителей пенообразования. В другом примере, растворимая волокнистая структура и/или ее волокнистые элементы в соответствии с настоящим изобретением содержит добавку для повышения моющего действия и/или хелатирующий агент. В другом примере, растворимая волокнистая структура и/или ее волокнистые элементы в соответствии с настоящим изобретением содержит отбеливающий агент (такой как инкапсулированный отбеливающий агент). В еще одном примере, растворимая волокнистая структура и/или ее волокнистые элементы в соответствии с настоящим изобретением содержит одно или более поверхностно-активных веществ и, необязательно, одну или более отдушек.

В одном примере, растворимая волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением представляет собой водорастворимую волокнистую структуру.

В одном примере, растворимая волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением характеризуется основной массой менее чем 10000 г/м², и/или менее чем 5000 г/м², и/или менее чем 4000 г/м², и/или менее чем 2000 г/м², и/или менее чем 1000 г/м², и/или менее чем 500 г/м², как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения основной массы.

«Волокнистый элемент», как используется в данной заявке, означает удлиненную частицу, имеющую длину, значительно превышающую ее средний диаметр, т.е. соотношение длины и среднего диаметра составляет, по меньшей мере, приблизительно 10. Волокнистый элемент может представлять собой филамент или волокно. В одном примере, волокнистый элемент представляет собой скорее одиночный волокнистый элемент, чем пряжу, содержащую множество волокнистых элементов.

Волокнистые элементы в соответствии с настоящим изобретением могут быть спрядены из формирующих волокнистый элемент композиций, также называемых как формирующие волокнистый элемент композиции, с помощью приемлемых способов прядения, таких как аэродинамическое прядение из расплава, скрепление прядением, электропрядение и/или вращательное прядение.

Волокнистые элементы в соответствии с настоящим изобретением могут быть однокомпонентными и/или многокомпонентными. Например, волокнистые элементы могут содержать двухкомпонентные волокна и/или филаменты. Двухкомпонентные волокна и/или филаменты могут быть в любой форме, такой как бок-о-бок, сердцевина и оболочка, острова-в-море и тому подобное.

В одном примере, волокнистый элемент, который может представлять собой филамент и/или волокно и/или филамент, который был разрезан на меньшие фрагменты (волокна) филамента, может характеризоваться длиной более или равной 0,254 см (0,1 дюйма), и/или более или равной 1,27 см (0,5 дюйма), и/или более или равной 2,54 см (1,0 дюйм), и/или более или равной 5,08 см (2 дюйма), и/или более или равной 7,62 см (3 дюйма), и/или более или равной 10,16 см (4 дюйма), и/или более или равной 15,24 см (6 дюймов). В одном примере, волокно в соответствии с настоящим изобретением характеризуется длиной менее чем 5,08 см (2 дюйма).

«Филамент», как используется в данной заявке, означает удлиненную частицу, как описано выше. В одном примере, филаменты характеризуются длиной более или равной 5,08 см (2 дюйма), и/или более или равной 7,62 см (3 дюйма), и/или более или равной 10,16 см (4 дюйма), и/или более или равной 15,24 см (6 дюймов).

Филаменты, как правило, считают имеющими непрерывный или по существу непрерывный характер. Филаменты относительно длиннее, чем волокна. Неограничивающие примеры филаментов включают филаменты, полученные аэродинамическим прядением из расплава и/или филаменты, скрепленные прядением.

В одном примере, одно или более волокон могут быть сформированы из филамента в соответствии с настоящим изобретением, например, когда филаменты разрезают на более короткие куски. Так, в одном примере, настоящее изобретение также включает волокно, изготовленное из филамента в соответствии с настоящим изобретением, такое как волокно, содержащее один или более формирующих волокнистый элемент материалов и одну или более добавок, таких как активные агенты. Таким образом, ссылки на филамент и/или филаменты в соответствии с настоящим изобретением в данной заявке также включают волокна, изготовленные из такого филамента и/или филаментов, если не указано иное. Волокна, как правило, считаются имеющими прерывный характер по отношению к филаментам, которые считаются имеющими непрерывный характер.

Неограничивающие примеры волокнистых элементов включают волокнистые элементы, полученные аэродинамическим прядением из расплава и/или волокнистые элементы, скрепленные прядением. Неограничивающие примеры полимеров, которые быть спрядены в волокнистые элементы включают природные полимеры, такие как крахмал, производные крахмала, целлюлозу, такую как вискоза и/или лиоцелл, производные целлюлозы, гемицеллюлозу, производные гемицеллюлозы, и синтетические полимеры, включая, но не ограничиваясь приведенным, термопластичные полимерные филаменты, такие как сложные полиэфиры, нейлоны, полиолефины, такие как полипропиленовые филаменты, полиэтиленовые филаменты, и биоразлагаемые термопластичные волокна, такие как филаменты на основе полимолочной кислоты, полигидроксиалканоатные филаменты, сложные полиэфирамидные филаменты и поликапролактоновые филаменты. В зависимости от полимера и/или композиции, из которой изготавливают волокнистые элементы, волокнистые элементы могут быть растворимыми или нерастворимыми.

«Формирующая волокнистый элемент композиция», как используется в данной заявке, означает композицию, которая приемлема для изготовления волокнистого элемента, например, филамента, в соответствии с настоящим изобретением, например, аэродинамическим прядением из расплава и/или скреплением прядением. Формирующая волокнистый элемент композиция содержит один или более формирующих волокнистый элемент материалов, которые характеризуются свойствами, которые делают их приемлемыми для прядения в волокнистый элемент, например, филамент. В одном примере, формирующий волокнистый элемент материал содержит полимер. В дополнение к одному или более формирующим волокнистый элемент материалам, формирующая волокнистый элемент композиция может содержать одну или более добавок, например, один или более активных агентов. Дополнительно, формирующая волокнистый элемент композиция может содержать один или более полярных растворителей, например, воду, в которых один или более, например, все, формирующие волокнистый элемент материалы и/или один или более, например, все, активные агенты растворены и/или диспергированы.

В одном примере, как показано на Фиг. 1, волокнистый элемент 10, например, филамент, в соответствии с настоящим изобретением, изготовленный из формирующей волокнистый элемент композиции в соответствии с настоящим изобретением, является таким, что одна или более добавок, например, один или более активных агентов 12, могут присутствовать в волокнистом элементе 10, например, филаменте, а не на волокнистом элементе 10, таком как покрытие. Общее количество формирующих волокнистый элемент материалов и общее количество активных агентов, присутствующих в формирующей волокнистый элемент композиции, может быть любым приемлемым количеством до тех пор, пока волокнистые элементы, например, филаменты, в соответствии с настоящим изобретением получают из нее.

В одном примере, одна или более добавок, таких как активные агенты, могут присутствовать в волокнистом элементе, и одна или более дополнительных добавок, таких как активные агенты, могут присутствовать на поверхности волокнистого элемента. В другом примере, волокнистый элемент в соответствии с настоящим изобретением может содержать одну или более добавок, таких как активные агенты, которые присутствуют в волокнистом элементе, когда он получен изначально, но затем «цветут» на поверхности волокнистого элемента до и/или при воздействии условий целевого использования волокнистого элемента.

В другом примере, как показано на Фиг. 2, растворимая волокнистая структура 14 в соответствии с настоящим изобретением может содержать два или более различных слоя 16, 18 (в z-направлении растворимой волокнистой структуры 14) волокнистых элементов 10, например, филаментов, в соответствии с настоящим изобретением, которые формируют растворимую волокнистую структуру 14. Волокнистые элементы 10 в слое 16 могут быть одинаковыми или отличаться от волокнистых элементов 10 слоя 18. Каждый слой 16, 18 может содержать множество идентичных или, по существу, идентичных или различных волокнистых элементов 10. Например, волокнистые элементы 10, которые могут высвобождать их активные агенты быстрее, чем другие в растворимой волокнистой структуре 14, могут быть расположены на внешней поверхности растворимой волокнистой структуры 14.

«Формирующий волокнистый элемент материал», как используется в данной заявке, означает материал, такой как полимер или мономеры, способные производить полимер, который характеризуется свойствами, приемлемыми для изготовления волокнистого элемента. В одном примере, формирующий волокнистый элемент материал содержит один или более замещенных полимеров, таких как анионный, катионный, цвиттерионный и/или неионный полимер. В другом примере, полимер может содержать гидроксильный полимер, такой как поливиниловый спирт («ПВС») и/или полисахарид, такой как крахмал и/или производное крахмала, такое как этоксилированный крахмал и/или разбавленный кислотой крахмал. В другом примере, полимер может содержать полиэтилены и/или терефталаты. В еще одном примере, формирующий волокнистый элемент материал является материалом, растворимым в полярном растворителе.

«Частица», как используется в данной заявке, означает твердую добавку, такую как порошок, гранула, капсула, микрокапсула и/или дробинка. В одном примере, волокнистые элементы и/или волокнистые структуры в соответствии с настоящим изобретением могут содержать одну или более частиц. Частицы могут быть внутриволокнистым элементом (внутри волокнистых элементов, как активные агенты) и/или межволокнистым элементом (между волокнистыми элементами внутри растворимой волокнистой структуры). Неограничивающие примеры волокнистых элементов и/или волокнистых структур, содержащих частицы, описаны в патенте США 2013/0172226, который включен в данную заявку путем ссылки. В одном примере, частица характеризуется медианным размером частиц 1600 мкм или менее, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения медианного размера частиц. В другом примере, частица характеризуется медианным размером частиц от приблизительно 1 мкм до приблизительно 1600 мкм, и/или от приблизительно 1 мкм до приблизительно 800 мкм, и/или от приблизительно 5 мкм до приблизительно 500 мкм, и/или от приблизительно 10 мкм до приблизительно 300 мкм, и/или от приблизительно 10 мкм до приблизительно 100 мкм, и/или от приблизительно 10 мкм до приблизительно 50 мкм, и/или от приблизительно 10 мкм до приблизительно 30 мкм, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения медианного размера частиц. Форма частицы может находиться в форме сфер, стержней, пластин, трубок, квадратов, прямоугольников, дисков, звезд, волокон или имеет правильные или неправильные случайные формы.

«Частица, содержащая активный агент», как используется в данной заявке, означает твердую добавку, содержащую один или более активных агентов. В одном примере, частица, содержащая активный агент, представляет собой активный агент в форме частицы (другими словами, частица содержит 100% активного агента(ов)). Частица, содержащая активный агент, может характеризоваться медианным размером частиц 1600 мкм или менее, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения медианного размера частиц. В другом примере, частица, содержащая активный агент, характеризуется медианным размером частиц от приблизительно 1 мкм до приблизительно 1600 мкм, и/или от приблизительно 1 мкм до приблизительно 800 мкм, и/или от приблизительно 5 мкм до приблизительно 500 мкм, и/или от приблизительно 10 мкм до приблизительно 300 мкм, и/или от приблизительно 10 мкм до приблизительно 100 мкм, и/или от приблизительно 10 мкм до приблизительно 50 мкм, и/или от приблизительно 10 мкм до приблизительно 30 мкм, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения медианного размера частиц. В одном примере, один или более активных агентов находятся в форме частицы, которая характеризуется медианным размером частиц 20 мкм или менее, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения медианного размера частиц.

В одном примере настоящего изобретения, волокнистая структура содержит множество частиц, например, частицы, содержащие активный агент, и множество волокнистых элементов в массовом соотношении частиц, например, частиц, содержащих активный агент, и волокнистых элементов 1:100 или более, и/или 1:50 или более, и/или 1:10 или более, и/или 1:3 или более, и/или 1:2 или более, и/или 1:1 или более, и/или от приблизительно 7:1 до приблизительно 1:100, и/или от приблизительно 7:1 до приблизительно 1:50, и/или от приблизительно 7:1 до приблизительно 1:10, и/или от приблизительно 7:1 до приблизительно 1:3, и/или от приблизительно 6:1 до 1:2, и/или от приблизительно 5:1 до приблизительно 1:1, и/или от приблизительно 4:1 до приблизительно 1:1, и/или от приблизительно 3:1 до приблизительно 1,5:1.

В другом примере настоящего изобретения, волокнистая структура содержит множество частиц, например, частиц, содержащих активный агент, и множество волокнистых элементов в массовом соотношении частиц, например, частиц, содержащих активный агент, и волокнистых элементов от приблизительно 7:1 до приблизительно 1:1, и/или от приблизительно 7:1 до приблизительно 1,5:1, и/или от приблизительно 7:1 до приблизительно 3:1, и/или от приблизительно 6:1 до приблизительно 3:1.

В еще одном примере настоящего изобретения, волокнистая структура содержит множество частиц, например, частиц, содержащих активный агент, и множество волокнистых элементов в массовом соотношении частиц, например, частиц, содержащих активный агент, и волокнистых элементов от приблизительно 1:1 до приблизительно 1:100, и/или от приблизительно 1:2 до приблизительно 1:50, и/или от приблизительно 1:3 до приблизительно 1:50, и/или от приблизительно 1:3 до приблизительно 1:10.

В другом примере, волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением содержит множество частиц, например, частиц, содержащих активный агент, с основной массой частицы более чем 1 г/м², и/или более чем 10 г/м², и/или более чем 20 г/м², и/или более чем 30 г/м², и/или более чем 40 г/м², и/или от приблизительно 1 г/м² до приблизительно 5000 г/м², и/или до приблизительно 3500 г/м², и/или до приблизительно 2000 г/м², и/или от приблизительно 1 г/м² до приблизительно 1000 г/м², и/или от приблизительно 10 г/м² до приблизительно 400 г/м², и/или от приблизительно 20 г/м² до приблизительно 300 г/м², и/или от приблизительно 30 г/м² до приблизительно 200 г/м², и/или от приблизительно 40 г/м² до приблизительно 100 г/м², как измерено с помощью описанного в данной заявке Метода определения основной массы.

В другом примере, волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением содержит множество волокнистых элементов с основной массой более чем 1 г/м², и/или более чем 10 г/м², и/или более чем 20 г/м², и/или более чем 30 г/м², и/или более чем 40 г/м², и/или от приблизительно 1 г/м², до приблизительно 10000 г/м², и/или от приблизительно 10 г/м² до приблизительно 5000 г/м², и/или до приблизительно 3000 г/м², и/или до приблизительно 2000 г/м², и/или от приблизительно 20 г/м² до приблизительно 2000 г/м², и/или от приблизительно 30 г/м² до приблизительно 1000 г/м², и/или от приблизительно 30 г/м² до приблизительно 500 г/м², и/или от приблизительно 30 г/м² до приблизительно 300 г/м², и/или от приблизительно 40 г/м² до приблизительно 100 г/м², и/или от приблизительно 40 г/м² до приблизительно 80 г/м², как измерено с помощью описанного в данной заявке Метода определения основной массы. В одном примере, волокнистая структура содержит два или больше слоя, при этом волокнистые элементы присутствуют в, по меньшей мере, одном из слоев с основной массой от приблизительно 1 г/м² до приблизительно 500 г/м².

«Добавка», как используется в данной заявке, означает любой материал, присутствующий в волокнистом элементе в соответствии с настоящим изобретением, который не является формирующим волокнистый элемент материалом. В одном примере, добавка содержит активный агент. В другом примере, добавка содержит технологическую добавку. В еще одном примере, добавка содержит наполнитель. В одном примере, добавка содержит любой материал, присутствующий в волокнистом элементе, таким образом, что его отсутствие в волокнистом элементе не приведет к потере волокнистым элементом структуры волокнистого элемента, иными словами, его отсутствие не приводит к тому, что волокнистый элемент теряет свою твердую форму. В другом примере, добавка, например, активный агент, содержит неполимерный материал.

В другом примере, добавка содержит пластификатор для волокнистого элемента. Неограничивающие примеры приемлемых пластификаторов для настоящего изобретения включают полиолы, сополиолы, поликарбоновые кислоты, сложные полиэфиры и диметикон сополиолы. Примеры полезных пол иолов включают, но не ограничиваются приведенным, глицерин, диглицерин, пропиленгликоль, этиленгликоль, бутиленгликоль, пентиленгликоль, циклогександиметанол, гександиол, 2,2,4-триметилпентан-1,3-диол, полиэтиленгликоль (200-600), пентаэритрит, сахарные спирты, такие как сорбит, маннит, лактит и другие моно- и многоатомные низкомолекулярные спирты (например, С2-С8 спирты); моно-, ди- и олигосахариды, такие как фруктоза, глюкоза, сахароза, мальтоза, лактоза, твердые вещества кукурузного сиропа с высоким содержанием фруктозы, и декстрины, и аскорбиновая кислота.

В одном примере, пластификатор содержит глицерин и/или пропиленгликоль и/или производные глицерина, такие как пропоксилированный глицерин. В еще одном примере, пластификатор выбран из группы, состоящей из глицерина, этиленгликоля, полиэтиленгликоля, пропиленгликоля, глицидола, мочевины, сорбита, ксилита, мальтита, сахаров, этилен бисформамида, аминокислот и их смесей.

В другом примере, добавка содержит поперечносшивающий агент, приемлемый для поперечной сшивки одного или более формирующих волокнистый элемент материалов, присутствующих в волокнистых элементах в соответствии с настоящим изобретением. В одном примере, поперечносшивающий агент содержит поперечносшивающий агент, способный поперечно сшивать гидроксильные полимеры вместе, например, с помощью гидроксильных фрагментов гидроксильных полимеров. Неограничивающие примеры приемлемых поперечносшивающих агентов включают имидазолидиноны, поликарбоновые кислоты и их смеси. В одном примере, поперечносшивающий агент содержит поперечносшивающий агент аддукт мочевины и глиоксаля, например, дигидроксиимидазолидинон, такой как дигидроксиэтилен мочевина («DHEU»). Поперечношивающий агент может присутствовать в формирующей волокнистый элемент композиции и/или волокнистом элементе в соответствии с настоящим изобретением для того, чтобы регулировать растворимость волокнистого элемента и/или растворение в растворителе, таком как полярный растворитель.

В другом примере, добавка содержит модификатор реологии, такой как модификатор сдвига и/или экстенсивный модификатор. Неограничивающие примеры модификаторов реологии включают, но не ограничиваются приведенным, полиакриламид, полиуретаны и полиакрилаты, которые могут быть использованы в волокнистых элементах в соответствии с настоящим изобретением. Неограничивающие примеры модификаторов реологии коммерчески доступны от компании Dow Chemical (Midland, MI).

В еще одном примере, добавка содержит один или более окрашивающих веществ и/или красителей, которые включены в волокнистые элементы в соответствии с настоящим изобретением для обеспечения визуального сигнала, когда волокнистые элементы подвергаются воздействию условий целевого использования и/или когда активный агент высвобождается из волокнистых элементов и/или когда морфология волокнистого элемента изменяется.

В еще одном примере, добавка содержит один или более агентов высвобождения и/или смазочных материалов. Неограничивающие примеры приемлемых агентов высвобождения и/или смазочных материалов включают жирные кислоты, соли жирных кислот, жирные спирты, сложные жирные эфиры, сульфированные сложные эфиры жирных кислот, ацетаты жирных аминов, жирные амиды, силиконы, аминосиликоны, фторполимеры и их смеси. В одном примере, агенты высвобождения и/или смазочные материалы наносят на волокнистый элемент, иными словами, после того, как волокнистый элемент сформирован. В одном примере, один или более агентов высвобождения/смазочных материалов наносят на волокнистый элемент до сбора волокнистых элементов на сборочном устройстве для формирования волокнистой структуры. В другом примере, один или более агентов высвобождения/смазочных материалов наносят на растворимую волокнистую структуру, сформированную из волокнистых элементов в соответствии с настоящим изобретением, до контактирования с одной или более растворимыми волокнистыми структурами, такими, как стопка растворимых волокнистых структур. В еще одном примере, один или более агентов высвобождения/смазочных материалов наносят на волокнистый элемент в соответствии с настоящим изобретением и/или волокнистую структуру, содержащую волокнистый элемент, до контактирования волокнистого элемента и/или волокнистой структуры с поверхностью, например, поверхностью оборудования, используемого при обработке системы таким образом, чтобы облегчить удаление волокнистого элемента и/или растворимой волокнистой структуры и/или избежать прилипания друг к другу слоев волокнистых элементов и/или растворимых волокнистых структур в соответствии с настоящим изобретением, даже непреднамеренного. В одном примере агенты высвобождения/смазочные материалы содержат частицы.

В еще одном примере, добавка содержит один или более антиблокировочных агентов и/или агентов для уменьшения клейкости. Неограничивающие примеры приемлемых антиблокировочных агентов и/или агентов для уменьшения клейкости включают крахмалы, производные крахмала, поперечносшитый поливинилпирролидон, поперечносшитую целлюлозу, микрокристаллическую целлюлозу, кремнезем, оксиды металлов, карбонат кальция, тальк, слюду и их смеси.

«Условия целевого использования», как используется в данной заявке, означают температуру, физические, химические и/или механические условия, которым волокнистый элемент в соответствии с настоящим изобретением подвергается, когда волокнистый элемент используют для одного или более целевых назначений. Например, если волокнистый элемент и/или растворимая волокнистая структура, содержащая волокнистый элемент, предназначены для использования в стиральной машине в целях стирки, условия целевого использования будут включать те температуру, химические, физические и/или механические условия, которые присутствуют в стиральной машине, включая любую моющую воду, во время операции стирки белья. В другом примере, если волокнистый элемент и/или растворимая волокнистая структура, содержащая волокнистый элемент, предназначены для использования человеком в качестве шампуня для целей ухода за волосами, условия целевого использования будут включать те температуру, химические, физические и/или механические условия, которые присутствуют во время мытья шампунем волос человека. Дополнительно, если волокнистый элемент и/или растворимая волокнистая структура, содержащая волокнистый элемент, предназначены для использования в операции мытья посуды, вручную или с помощью посудомоечной машины, условия целевого использования будет включать температуру, химические, физические и/или механические условия, которые присутствуют в воде для мытья посуды и/или посудомоечной машине, во время операции мытья посуды.

«Активный агент», как используется в данной заявке, означает добавку, которая дает желаемый эффект в условиях, внешних по отношению к волокнистому элементу и/или растворимой волокнистой структуре, содержащей волокнистый элемент в соответствии с настоящим изобретением, например, когда волокнистый элемент подвергается воздействию условий целевого использования волокнистого элемента и/или растворимой волокнистой структуры, содержащей волокнистый элемент. В одном примере активный агент содержит добавку, которая обрабатывает поверхность, такую как твердая поверхность (например, кухонные столешницы, ванны, туалеты, унитазы, раковины, полы, стены, зубы, автомобили, окна, зеркала, посуда) и/или мягкая поверхность (например, ткани, волосы, кожа, ковры, сельскохозяйственные культуры, растения). В другом примере, активный агент содержит добавку, которая создает химическую реакцию (например, вспенивание, игристость, окрашивание, нагревание, охлаждение, пенообразование, дезинфекцию и/или очищение и/или хлорирование, например, при очищении воды и/или дезинфекции воды и/или хлорировании воды). В еще одном примере, активный агент содержит добавку, которая обрабатывает окружающую среду (например, дезодорирует, очищает, ароматизирует воздух). В одном примере, активный агент образуется in situ, например, при формировании волокнистого элемента, содержащего активный агент, например, волокнистый элемент может содержать водорастворимый полимер (например, крахмал) и поверхностно-активное вещество (например, анионное поверхностно-активное вещество), которые могут создать полимерный комплекс или коацерват, который функционирует в качестве активного агента, используемого для обработки поверхностей ткани.

«Обработка», как используется в данной заявке по отношению к обработке поверхности, означает, что активный агент предоставляет полезный эффект на поверхности или для окружающей среды. Обработка включает регулирование и/или немедленное улучшение внешнего вида поверхности или окружающей среды, чистоту, запах, очистку и/или ощущение. В одном примере, обработка со ссылкой на обработку поверхности ороговевших тканей (например, кожи и/или волос) означает регулирование и/или немедленное улучшение косметического вида ороговевших тканей и/или ощущений. Например, «условие регулирования кожи, волос или ногтей (ороговевших тканей)» включает: утолщение кожи, волос или ногтей (например, наращивание эпидермиса и/или дермы и/или подкожных [например, подкожного жира или мышц] слоев кожи, где это применимо, ороговевшие слои ногтей и волосяной стержень), чтобы уменьшить атрофию кожи, волос или ногтей, увеличение извивания кожно-эпидермальной границы (также известной как эпидермальные гребни или выросты в толщу соединительной ткани), предотвращение потери кожей или волосами эластичности (утрата, повреждение и/или инактивация функционального эластина кожи), например, эластоз, провисание, потеря кожей или волосами отдачи от деформации; меланинового или не меланинового изменения окраски кожи, волос или ногтей, например, круги под глазами, пятнистость (например, неровная красная окраска вследствие, например, розацеа) (далее именуемая «красная пятнистость»), желтизна (бледный цвет), обесцвечивание, вызванное телеангиэктазией или сосудистой сеткой, и седеющие волосы.

В другом примере, обработка означает удаление пятен и/или запаха с изделий из ткани, таких как одежда, полотенца, постельное белье и/или твердых поверхностей, таких как столешницы и/или посуда, в том числе кастрюли и сковородки.

«Активный агент по уходу за тканью», как используется в данной заявке, означает активный агент, который при нанесении на ткань обеспечивает полезные эффекты и/или улучшение ткани. Неограничивающие примеры полезных эффектов и/или улучшений тканей включают очистку (например, поверхностно-активными веществами), удаление пятен, сокращение количества пятен, удаление сминаний, восстановление цвета, статический контроль, сопротивление образованию сминаний, постоянное давление, снижение износа, износостойкость, удаление сваливания, сопротивление сваливанию, удаление загрязнений, сопротивление загрязнениям (в том числе высвобождение загрязнений), сохранение формы, уменьшение усадки, мягкость, аромат, антибактериальные свойства, антивирусные свойства, сопротивление образованию запаха и удаление запаха.

«Активный агент для мытья посуды», как используется в данной заявке, означает активный агент, который при нанесении на посуду, стеклянную посуду, кастрюли, сковородки, кухонную утварь и/или бумагу для выпечки обеспечивает полезный эффект и/или улучшение посуды, стеклянной посуды, пластиковых предметов, кастрюль, сковородок и/или бумаги для выпечки. Неограничивающие примеры полезных эффектов и/или улучшений посуды, стеклянной посуды, пластиковых предметов, кастрюль, сковородок, кухонной утвари и/или бумаги для выпечки включают удаление пищи и/или загрязнений, очистку (например, поверхностно-активными веществами), удаление пятен, уменьшение пятен, удаление жира, удаление пятен воды и/или профилактику появления пятен воды, уход за стеклом и металлами, дезинфекцию, блескообразование и полировку.

«Активный агент для твердых поверхностей», как используется в данной заявке, означает активный агент, который при нанесении на полы, столешницы, раковины, окна, зеркала, душевые кабины, ванны и/или туалеты обеспечивает полезный эффект и/или улучшения полов, столешниц, раковин, окон, зеркал, душевых кабин, ванн и/или туалетов. Неограничивающие примеры полезных эффектов и/или улучшений полов, столешниц, раковин, окон, зеркал, душевых кабин, ванн, и/или туалетов включают удаление пищи и/или загрязнений, очистку (например, поверхностно-активными веществами), удаление пятен, уменьшение пятен, удаление жира, удаление пятен воды и/или профилактику появления пятен воды, удаление известкового налета, дезинфекцию, блескообразование, полировку и освежение.

«Активный агент для полезного эффекта красоты», как используется в данной заявке, относится к активному агенту, который может обеспечить один или более полезных эффектов красоты.

«Активный агент по уходу за кожей», как используется в данной заявке, означает активный агент, который при нанесении на кожу обеспечивает полезный эффект или улучшение для кожи. Следует понимать, что активные агенты по уходу за кожей полезны не только для нанесения на кожу, но и на волосы, волосистую часть головы, ногти и другие ороговевшие ткани млекопитающих.

«Активный агент по уходу за волосами», как используется в данной заявке, означает активный агент, который при нанесении на волосы млекопитающих обеспечивает полезный эффект и/или улучшение для волос. Неограничивающие примеры полезных эффектов и/или улучшений волос включают мягкость, статический контроль, восстановление волос, удаление перхоти, резистентность к перхоти, окраску волос, сохранение формы, сохранение волос и рост волос.

«Массовое соотношение», как используется в данной заявке, означает массу сухого волокнистого элемента, например, филамента, и/или сухой формирующий волокнистый элемент материал (г или %) в пересчете на сухую основную массу в волокнистом элементе, например, филаменте, к массе добавки, такой как активный агент(ы) (г или %) в пересчете на сухую массу в волокнистом элементе, например, филаменте.

«Гидроксильный полимер», как используется в данной заявке, включает любой гидроксилсодержащий полимер, который может быть включен в волокнистый элемент в соответствии с настоящим изобретением, например, в качестве формирующего волокнистый элемент материала. В одном примере, гидроксильный полимер в соответствии с настоящим изобретением содержит более чем 10%, и/или более чем 20%, и/или более чем 25% по массе гидроксильных фрагментов.

«Биоразлагаемый», как используется в данной заявке, означает, в отношении материала, такого, как волокнистый элемент в целом и/или полимера в волокнистом элементе, такого, как формирующий волокнистый элемент материал, что волокнистый элемент и/или полимер способен подвергаться и/или же претерпевать физическое, химическое, термическое и/или биологическое разложение в установках компостирования твердых бытовых отходов, таким образом, что, по меньшей мере, 5%, и/или, по меньшей мере, 7%, и/или, по меньшей мере, 10% исходных волокнистых элементов и/или полимеров превращаются в углекислый газ через 30 дней, как измерено в соответствии с OECD (1992) Guideline for the Testing of Chemicals 301B; Ready Biodegradability - CO₂ Evolution (Modified Sturm Test) Test, который включен в данную заявку путем ссылки.

«Небиоразлагаемый», как используется в данной заявке, означает, в отношении материала, такого как волокнистый элемент в целом и/или полимера в волокнистом элементе, такого, как формирующий волокнистый элемент материал, что волокнистый элемент и/или полимер не способен претерпевать физическое, химическое, термическое и/или биологическое разложение в установках компостирования твердых бытовых отходов, таким образом, что, по меньшей мере, 5% исходного волокнистого элемента и/или полимера превращается в углекислый газ через 30 дней, как измерено в соответствии с OECD (1992) Guideline for the Testing of Chemicals 301B; Ready Biodegradability - CO₂ Evolution (Modified Sturm Test) Test, который включен в данную заявку путем ссылки.

«Нетермопластичный», как используется в данной заявке, означает, в отношении материала, такого как волокнистый элемент в целом и/или полимера в волокнистом элементе, такого, как формирующий волокнистый элемент материал, что волокнистый элемент и/или полимер не характеризуется температурой плавления и/или температурой размягчения, которая позволяет ему течь под давлением, в отсутствие пластификатора, такого как вода, глицерин, сорбит, мочевина и тому подобное.

«Нетермопластичный, биоразлагаемый волокнистый элемент», как используется в данной заявке, означает волокнистый элемент, который характеризуется свойствами биоразлагаемости и нетермопластичности, как определено выше.

«Нетермопластичный, небиоразлагаемый волокнистый элемент», как используется в данной заявке, означает волокнистый элемент, который характеризуется свойствами небиоразлагаемости и нетермопластичности, как определено выше.

«Термопластичный», как используется в данной заявке, означает, в отношении материала, такого как волокнистый элемент в целом и/или полимера в волокнистом элементе, такого, как формирующий волокнистый элемент материал, что волокнистый элемент и/или полимер характеризуется температурой плавления и/или температурой размягчения при определенной температуре, которая позволяет ему течь под давлением, в отсутствие пластификатора.

«Термопластичный, биоразлагаемый волокнистый элемент», как используется в данной заявке, означает волокнистый элемент, который характеризуется свойствами биоразлагаемости и термопластичности, как определено выше.

«Термопластичный, небиоразлагаемый волокнистый элемент», как используется в данной заявке, означает волокнистый элемент, который характеризуется свойствами небиоразлагаемости и термопластичности, как определено выше.

«Несодержащий целлюлозу», как используется в данной заявке, означает, что менее чем 5%, и/или менее чем 3%, и/или менее чем 1%, и/или менее чем 0,1%, и/или 0% по массе целлюлозного полимера, целлюлозного производного полимера и/или сополимера целлюлозы присутствует в волокнистом элементе. В одном примере, «несодержащий целлюлозу» означает, что менее чем 5%, и/или менее чем 3%, и/или менее чем 1%, и/или менее чем 0,1%, и/или 0% по массе целлюлозного полимера присутствует в волокнистом элементе.

«Материл, растворимый в полярном растворителе», как используется в данной заявке, означает материал, который смешивается с полярным растворителем. В одном примере, материал, растворимый в полярном растворителе, смешивается со спиртом и/или водой. Иными словами, материал, растворимый в полярном растворителе представляет собой материал, который способен образовывать стабильный (не разделяющийся на фазы в течение более чем через 5 минут после образования однородного раствора) однородный раствор с полярным растворителем, таким как спирт и/или вода, в условиях окружающей среды.

«Растворимый в спирте материал», как используется в данной заявке, означает материал, который смешивается со спиртом. Иными словами, материал, который способен образовывать стабильный (не разделяющийся на фазы в течение более чем через 5 минут после образования однородного раствора) однородный раствор со спиртом в условиях окружающей среды.

«Водорастворимый материал», как используется в данной заявке, означает материал, который смешивается с водой. Иными словами, материал, который способен образовывать стабильный (не разделяющийся на фазы в течение более чем через 5 минут после образования однородного раствора) однородный раствор с водой в условиях окружающей среды.

«Материал, растворимый в неполярном растворителе», как используется в данной заявке, означает материал, который смешивается с неполярным растворителем. Иными словами, материал, растворимый в неполярном растворителе, представляет собой материал, который способен образовывать стабильный (не разделяющийся на фазы в течение более чем через 5 минут после образования однородного раствора) однородный раствор с неполярным растворителем.

«Условия окружающей среды», как используется в данной заявке, означают 73°F±4°F (приблизительно 23°С±2,2°С) и относительную влажность 50%±10%.

«Средневесовая молекулярная масса», как используется в данной заявке, означает средневесовую молекулярную массу, как определено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения средневесовой молекулярной массы.

«Длина», как используется в данной заявке, по отношению к волокнистому элементу, означает длину вдоль наиболее длинной оси волокнистого элемента от одного конца до другого конца. Если волокнистый элемент имеет излом, извив или изгибы в нем, то длина представляет собой длину вдоль всего пути волокнистого элемента.

«Диаметр», как используется в данной заявке, по отношению к волокнистому элементу, измеряют в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения диаметра. В одном примере, волокнистый элемент в соответствии с настоящим изобретением характеризуется диаметром менее чем 100 мкм, и/или менее чем 75 мкм, и/или менее чем 50 мкм, и/или менее чем 25 мкм, и/или менее чем 20 мкм, и/или менее чем 15 мкм, и/или менее чем 10 мкм, и/или менее чем 6 мкм, и/или более чем 1 мкм, и/или более чем 3 мкм.

«Условие запуска», как используется данной заявке, в одном примере означает что-то, например, действие или событие, которое служит стимулом и вызывает или ускоряет изменения в волокнистом элементе, такие как потеря или изменение физической структуры волокнистого элемента и/или высвобождение добавки, такой как активный агент. В другом примере, условие запуска может присутствовать в окружающей среде, такой как вода, когда волокнистый элемент и/или растворимую волокнистую структуру и/или пленку в соответствии с настоящим изобретением добавляют в воду. Иными словами, ничего не изменяется в воде, за исключением того, что волокнистый элемент и/или волокнистую структуру и/или пленку в соответствии с настоящим изобретением добавляют в воду.

«Изменения морфологии», как используется в данной заявке по отношению к изменению морфологии волокнистого элемента, означает, что волокнистый элемент испытывает изменения в своей физической структуре. Неограничивающие примеры изменений морфологии волокнистого элемента в соответствии с настоящим изобретением включают растворение, плавление, набухание, сокращение, разрыв на части, взрывание, удлинение, укорочение, а также их комбинации. Волокнистые элементы в соответствии с настоящим изобретением могут полностью или по существу терять физическую структуру волокнистого элемента или они могут иметь измененную морфологию, или они могут сохранить или по существу сохраняют физическую структуру волокнистого элемента, если они подвергаются воздействию условий целевого использования.

«По массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую волокнистую структуру» означает, что массу волокнистого элемента и/или волокнистой структуры измеряют немедленно после того, как волокнистый элемент и/или волокнистая структура были кондиционированы в комнате с кондиционированием воздуха при температуре 23°С±1°С и относительной влажности 50%±2% течение 2 часов. В одном примере, «по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую волокнистую структуру» означает, что волокнистый элемент и/или волокнистая структура содержит менее чем 20%, и/или менее чем 15%, и/или менее чем 10%, и/или менее чем 7%, и/или менее чем 5%, и/или менее чем 3%, и/или до 0%, и/или более чем 0% в пересчете на массу волокнистого элемента и/или волокнистой структуры влаги, такой как вода, например, несвязанная вода, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения содержания воды.

«Общее количество», как используется в данной заявке, например, по отношению к общему количеству одного или более активных агентов, присутствующих в волокнистом элементе и/или волокнистой структуре, означает сумму масс или массовый процент всех рассматриваемых материалов, например, активных агентов. Иными словами, волокнистый элемент и/или волокнистая структура может содержать 25% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую волокнистую структуру анионного поверхностно-активного вещества, 15% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую волокнистую структуру неионного поверхностно-активного вещества, 10% по массе хелатирующего агента, и 5% отдушки, так что общее количество активных агентов, присутствующих в волокнистом элементе, составляет более чем 50%, а именно 55% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую волокнистую структуру.

«Продукт моющего средства», как используется в данной заявке, означает твердую форму, например, прямоугольное твердое вещество, иногда называемое листом, которое содержит один или более активных агентов, например, активный агент по уходу за тканью, активный агент для мытья посуды, активный агент для твердых поверхностей и их смеси. В одном примере, продукт моющего средства в соответствии с настоящим изобретением содержит одно или более поверхностно-активных веществ, один или более ферментов, одну или более отдушек и/или один или более подавителей пенообразования. В другом примере, продукт моющего средства в соответствии с настоящим изобретением содержит добавку для повышения моющего действия и/или хелатирующий агент. В другом примере, продукт моющего средства в соответствии с настоящим изобретением содержит отбеливающий агент.

В одном примере, продукт моющего средства содержит полотно, например, волокнистую структуру.

«Полотно», как используется в данной заявке, означает набор сформированных волокнистых элементов (волокон и/или филаментов), таких как волокнистая структура, и/или продукт моющего средства, сформированный из волокон и/или филаментов, таких как непрерывные филаменты, любого характера или происхождения, которые связаны друг с другом. В одном примере, полотно представляет собой прямоугольное твердое вещество, содержащее волокна и/или филаменты, которое формируется с помощью процесса прядения, а не процесса литья.

«Частицы», как используется в данной заявке, означает гранулированные вещества и/или порошки. В одном примере, филаменты и/или волокна могут быть преобразованы в порошки.

«Отличающийся от» или «различный», как используется в данной заявке, означает в отношении материала, такого как волокнистый элемент в целом и/или формирующий волокнистый элемент материал в волокнистом элементе и/или активный агент в волокнистом элементе, что один материал, такой как волокнистый элемент и/или формирующий волокнистый элемент материал и/или активный агент, химически, физически и/или структурно отличается от другого материала, такого как волокнистый элемент и/или формирующий волокнистый элемент материал и/или активный агент. Например, формирующий волокнистый элемент материал в форме филамента отличается от такого же формирующего волокнистый элемент материала в форме волокна. Точно так же крахмал отличается от целлюлозы. Однако, различные молекулярные массы одного и того же материала, например, различные молекулярные массы крахмала, не являются отличающимися друг от друга материалами для целей настоящего изобретения.

«Случайная смесь полимеров», как используется в данной заявке, означает, что два или более различных формирующих волокнистый элемент материалов комбинируются случайным образом с образованием волокнистого элемента. Соответственно, два или более различных формирующих волокнистый элемент материалов, которые упорядочение скомбинированы с образованием волокнистого элемента, такого как двухкомпонентный волокнистый элемент сердцевины и оболочки, не являются случайной смесью различных формирующих волокнистый элемент материалов для целей настоящего изобретения.

«Связывать», «связанный», «связывание» и/или «связывающий», как используется в данной заявке в отношении волокнистых элементов и/или частицы, означает комбинирование, или при непосредственном контакте или при опосредованном контакте, волокнистых элементов и/или частиц, таким образом, что формируется волокнистая структура. В одном примере, связанные волокнистые элементы и/или частицы могут быть соединены вместе, например, с помощью адгезивов и/или тепловых связей. В другом примере, волокнистые элементы и/или частицы могут быть связаны друг с другом путем нанесения на одну и ту же образующую волокнистую структуру ленту и/или узорную ленту.

«Перфорация», как используется в данной заявке, означает отверстие, или пустоту, или углубление в волокнистой структуре, которое отличается от окружающей волокнистой структуры. В одном примере, перфорация может включать любой элемент, в котором происходит локализованное нарушение волокнистой структуры. В одном примере, перфорация может включать локальное углубление или локализованное разрушение основной массы, толщины или калибра волокнистой структуры. В другом примере, перфорация может представлять собой отверстие в волокнистой структуре, при этом отверстие проходит, по существу, или полностью через обе, как правило, плоские поверхности волокнистой структуры, через одну, как правило, плоскую поверхность волокнистой структуры, или даже через не плоскую поверхность волокнистой структуры. В другом примере, перфорация может представлять собой отверстие в волокнистой структуре, при этом существует полное отверстие, частичное отверстие или даже отсутствие видимого отверстия. В еще одном примере, перфорация может включать элемент, который представляет собой тиснение в волокнистой структуре. В еще одном примере, перфорация представляет собой внутренний элемент в волокнистой структуре и/или составной волокнистой структуре с несколькими слоями, при этом, например, элемент перфорации может присутствовать но внутреннем слое составной волокнистой структуры с несколькими слоями. В еще одном примере, перфорация включает отверстие, или пустоту, или углубление в волокнистой структуре, при этом отверстие, или пустота, или углубление представляет собой неслучайное, и/или созданное, и/или изготовленное отверстие, пустоту или углубление, а не случайную полость, которая существует между и/или среди волокнистых элементов волокнистой структуры, в результате сбора и взаимного запутывания волокнистых элементов на сборочном устройстве.

Неограничивающие примеры перфораций в волокнистых структурах в соответствии с настоящим изобретением показаны на Фиг. 3А - Фиг. 6.

Как используют в данной заявке, единственное число при использовании в данной заявке, например, «анионное поверхностно-активное вещество» или «волокно» понимают для обозначения одного или более материалов, которые заявлены или описаны.

Все процентные содержания и соотношения рассчитывают по массе, если не указано иное. Все процентные содержания и соотношения рассчитывают на основе всей композиции, если не указано иное.

Если не указано иное, все количества компонента или композиции приведены со ссылкой на активное количество этого компонента или композиции, и не включая примеси, например, остаточные растворители или побочные продукты, которые могут присутствовать в коммерчески доступных источниках.

Волокнистая структура

Волокнистая структура, например, растворимая волокнистая структура, в соответствии с настоящим изобретением содержит множество волокнистых элементов, например, множество филаментов. В одном примере, множество волокнистых элементов взаимозапутаны с формированием растворимой волокнистой структуры.

В одном примере настоящего изобретения, волокнистая структура представляет собой растворимую волокнистую структуру, например, водорастворимую волокнистую структуру.

В другом примере настоящего изобретения, волокнистая структура содержит одну или более перфораций и, таким образом, представляет собой перфорированную волокнистую структуру. В одном примере, волокнистая структура содержит множество перфораций. Перфорации могут быть расположены в виде неслучайного повторяющегося узора.

Перфорации в перфорированной волокнистой структуре в соответствии с настоящим изобретением могут иметь практически любую форму и размер. В одном примере, перфорации в перфорированных волокнистых структурах, как правило, имеют круглую или продолговатую форму, с правильным узором расположенных на расстоянии друг от друга отверстий. В одном примере, волокнистая структура содержит две или более перфорации, которые расположены друг от друга на расстоянии от приблизительно 0,2 мм до приблизительно 100 мм и/или от приблизительно 0,5 мм до приблизительно 10 мм.

Перфорирование волокнистых структур, например, растворимых волокнистых структур, может быть осуществлено с использованием любого количества методов. Например, перфорирование может быть осуществлено с использованием различных способов, включающих соединение и растяжение, таких как те, которые описаны в патентах США №№3,949,127 и 5,873,868. В одном варианте осуществления, перфорации могут быть образованы путем формирования множества расположенных на расстоянии, стабилизированных в расплаве участков, и затем раската полотна для растяжения полотна и образования перфораций в стабилизированных в расплаве участках, как описано в патентах США №№5,628,097 и 5,916,661, оба из которых включены в данную заявку путем ссылки. В другом варианте осуществления, перфорации могут быть образованы в конфигурации многослойной волокнистой структуры с помощью способа, описанного в патентах США №№6,830,800 и 6,863,960, которые включены настоящим в данную заявку путем ссылки. Еще один способ перфорирования полотен описан в патенте США №. 8,241,543 с названием «Method And Apparatus For Making An Apertured Web», который включен настоящим в данную заявку путем ссылки. Неограничивающие примеры способов нанесения перфораций на волокнистую структуру в соответствии с настоящим изобретением включают тиснение, армирование, перфорирование вращающимся дисковым ножом, штифтовое перфорирование, резание штампованием, пробивание штампованием, иглопробивание, накатывание, разрезание раздавливанием, поперечную резку, пневматическое формование, гидравлическое формование, разрезание лазером и тафтинг. В одном примере, волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением содержит перфорации, нанесенные штифтовым перфорированием. В другом примере, волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением содержит нанесенные армированием перфорации. В другом примере, волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением содержит перфорации, нанесенные перфорированием вращающимся дисковым ножом. В еще одном примере, волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением может содержать перфорации, которые наносятся на волокнистую структуру различными видами способов перфорирования.

В одном примере, перфорации могут быть нанесены на волокнистую структуру во время формирования волокнистой структуры на сборочном устройстве, таком как узорная лента, которое имеет элементы, например, впадины и/или выступы, которые наносят перфорации на волокнистую структуру при контактировании волокнистых элементов со сборочным устройством во время формирования.

Хотя волокнистый элемент и/или волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением находятся в твердой форме, формирующая волокнистый элемент композиция, использованная для изготовления волокнистых элементов в соответствии с настоящим изобретением, может находиться в форме жидкости.

В одном примере, волокнистая структура содержит множество идентичных или, по существу, идентичных с композиционной точки зрения волокнистых элементов в соответствии с настоящим изобретением. В другом примере, волокнистая структура может содержать два или более различных волокнистых элемента в соответствии с настоящим изобретением. Неограничивающие примеры различий в волокнистых элементах могут быть физическими различиями, такими как различия в диаметре, длине, текстуре, форме, жесткости, упругости и т.п.; химическими различиями, такими как степень поперечной сшивки, растворимость, температура плавления, Tg, активный агент, формирующий волокнистый элемент материал, цвет, количество активного агента, основная масса, количество формирующего волокнистый элемент материала, присутствие любого покрытия на волокнистом элементе, биоразлагаемый или нет, гидрофобный или нет, контактный угол и т.п.; различиями в том, теряет ли волокнистый элемент свою физическую структуру, когда волокнистый элемент подвергается воздействию условий целевого использования; различиями в том, изменяется ли морфология волокнистого элемента, когда волокнистый элемент подвергается воздействию условий целевого использования; и различиями в скорости, с которой волокнистый элемент высвобождает один или более его активных агентов, когда волокнистый элемент подвергается воздействию условий целевого использования. В одном примере, два или более волокнистых элемента в волокнистой структуре могут содержать один и тот же формирующий волокнистый элемент материал, но имеют различные активные агенты. Это может быть случай, когда различные активные агенты могут быть несовместимы друг с другом, например, анионное поверхностно-активное вещество (например, активный агент шампуни) и катионное поверхностно-активное вещество (например, активный агент кондиционера для волос).

Неограничивающие примеры различий в волокнистых элементах могут быть физическими различиями, такими как различия в диаметре, длине, текстуре, форме, жесткости, упругости и т.п.; химическими различиями, такими как степень поперечной сшивки, растворимость, температура плавления, Tg, активный агент, формирующий волокнистый элемент материал, цвет, количество активного агента, количество формирующего волокнистый элемент материала, присутствие любого покрытия на волокнистом элементе, биоразлагаемый или нет, гидрофобный или нет, контактный угол и т.п.; различиями в том, теряет ли волокнистый элемент свою физическую структуру, когда волокнистый элемент подвергается воздействию условий целевого использования; различиями в том, изменяется ли морфология волокнистого элемента, когда волокнистый элемент подвергается воздействию условий целевого использования; и различиями в скорости, с которой волокнистый элемент высвобождает один или более его активных агентов, когда волокнистый элемент подвергается воздействию условий целевого использования.

В другом примере, волокнистая структура может характеризоваться различными участками, такими как различные участки основной массы, плотности и/или толщины. В еще одном примере, волокнистая структура может содержать текстуру на одной или более ее поверхностях. Поверхность волокнистой структуры может содержать узор, такой как случайный, повторяющийся узор. Волокнистая структура может быть выдавлена узором тиснения.

В одном примере, волокнистая структура может содержать отдельные участки волокнистых элементов, которые отличаются от других частей волокнистой структуры.

Волокнистая структура и/или волокнистые элементы в соответствии с настоящим изобретением могут быть использованы как таковые, или могут быть покрыты одним или более активными агентами.

В одном примере, волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением характеризуется толщиной более чем 0,01 мм, и/или более чем 0,05 мм, и/или более чем 0,1 мм, и/или до приблизительно 100 мм, и/или до приблизительно 50 мм, и/или до приблизительно 20 мм, и/или до приблизительно 10 мм, и/или до приблизительно 5 мм, и/или до приблизительно 2 мм, и/или до приблизительно 0,5 мм, и/или до приблизительно 0,3 мм, как измерено с помощью описанного в данной заявке Метода определения толщины.

В другом примере, волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением характеризуется средним геометрическим (GM) прочности на разрыв приблизительно 200 г/см или более, и/или приблизительно 500 г/см или более, и/или приблизительно 1000 г/см или более, и/или приблизительно 1500 г/см или более, и/или приблизительно 2000 г/см или более, и/или менее чем 5000 г/см, и/или менее чем 4000 г/см, и/или менее чем 3000 г/см, и/или менее чем 2500 г/см, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения прочности при растяжении.

В другом примере, волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением характеризуется средним геометрическим (GM) пикового удлинения менее чем 1000%, и/или менее чем 800%, и/или менее чем 650%, и/или менее чем 550%, и/или менее чем 500%, и/или менее чем 250%, и/или менее чем 100%, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения прочности при растяжении.

В другом примере, волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением характеризуется средним геометрическим (GM) тангенциального модуля менее чем 5000 г/см, и/или менее чем 3000 г/см, и/или более чем 100 г/см, и/или более чем 500 г/см, и/или более чем 1000 г/см, и/или более чем 1500 г/см, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения прочности при растяжении.

В другом примере, волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением характеризуется средним геометрическим (GM) секущего модуля менее чем 5000 г/см, и/или менее чем 3000 г/см, и/или менее чем 2500 г/см, и/или менее чем 2000 г/см, и/или менее чем 1500 г/см, и/или более чем 100 г/см, и/или более чем 300 г/см, и/или более чем 500 г/см, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения прочности при растяжении.

Один или более и/или множество волокнистых элементов в соответствии с настоящим изобретением могут образовывать волокнистую структуру с помощью любого приемлемого способа, известного в данной области техники. Волокнистую структуру могут использовать для доставки активных агентов из волокнистых элементов в соответствии с настоящим изобретением, когда волокнистая структура подвергается воздействию условий целевого использования волокнистой структуры.

В другом примере, волокнистая структура может характеризоваться различными участками, такими как различные участки основной массы, плотности и/или толщины. В еще одном примере, волокнистая структура может содержать текстуру на одной или более ее поверхностях. Поверхность волокнистой структуры может содержать узор, такой как неслучайный, повторяющийся узор. Волокнистая структура может быть выдавлена узором тиснения. В другом примере, волокнистая структура может содержать перфорации. Перфорации могут быть расположены в виде неслучайного, повторяющегося узора.

В одном примере, волокнистая структура может содержать отдельные участки волокнистых элементов, которые отличаются от других частей волокнистой структуры. Неограничивающие примеры различных участков в волокнистых структурах описаны в опубликованных заявках на патент США №№2013/017421 и 2013/0167305, включенных в данную заявку путем ссылки.

Неограничивающие примеры использования волокнистой структуры в соответствии с настоящим изобретением, включают, но не ограничиваются приведенным, подложку осушителя для стирки, подложку стиральной машины, мочалки, подложку для очистки и/или полировки твердой поверхности, подложку для очистки и/или полировки пола, как компонент в батарее, детские салфетки, салфетки для взрослых, салфетки для женской гигиены, банные салфетки, подложки для мытья окон, подложки для масляных загрязнений и/или улавливающие подложки, репеллентные подложки для насекомых, химические подложки для бассейна, пищевые добавки, освежитель дыхания, дезодорант, пакет для удаления отходов, упаковочную пленку и/или обмотку, перевязочный материал, доставку медикаментов, изоляцию зданий, подложки для сельскохозяйственных культур и/или растительного покрова и/или бороздовой дренаж, клеевую подложку, подложку для ухода за кожей, подложку для ухода за волосами, подложку для обработки воздуха, подложку для обработки воды и/или фильтр, подложку для очистки унитаза, подложку для конфет, корма для домашних животных, подстилки для скота, подложки для отбеливания зубов, подложки для очистки ковров, и другие приемлемые использования активных агентов в соответствии с настоящим изобретением.

В одном примере, волокнистая структура, имеющая такие волокнистые элементы, может характеризоваться средним временем распада приблизительно 60 секунд (с) или менее, и/или приблизительно 30 с или менее, и/или приблизительно 10 с или менее, и/или приблизительно 5 с или менее, и/или приблизительно 2,0 с или менее, и/или 1,5 с или менее, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения растворения.

В одном примере, волокнистая структура в соответствии с настоящим изобретением может характеризоваться средним временем растворения приблизительно 600 секунд (с) или менее, и/или приблизительно 400 с или менее, и/или приблизительно 300 с или менее, и/или приблизительно 200 с или менее, и/или приблизительно 175 с или менее и/или приблизительно 100 или менее, и/или приблизительно 50 или менее, и/или более чем 1, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения растворения.

В одном примере, волокнистая структура, имеющая такие волокнистые элементы, может характеризоваться средним временем распада на г/м² образца приблизительно 1,0 секунда/г/м² (с/г/м²) или менее, и/или приблизительно 0,5 с/г/м² или менее, и/или приблизительно 0,2 с/г/м² или менее, и/или приблизительно 0,1 с/г/м² или менее, и/или приблизительно 0,05 с/г/м² или менее, и/или приблизительно 0,03 с/г/м² или менее, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения растворения.

В одном примере, волокнистая структура, имеющая такие волокнистые элементы, может характеризоваться средним временем растворения на г/м² образца приблизительно 10 секунд/г/м² (с/г/м²) или менее, и/или приблизительно 5,0 с/г/м² или менее, и/или приблизительно 3,0 с/г/м² или менее, и/или приблизительно 2,0 с/г/м² или менее, и/или приблизительно 1,8 с/г/м² или менее, и/или приблизительно 1,5 с/г/м² или менее, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения растворения.

В определенных вариантах осуществления, приемлемые волокнистые структуры могут иметь содержание воды (% влаги) от 0% до приблизительно 20%; в определенных вариантах осуществления, волокнистые структуры могут иметь содержание воды от приблизительно 1% до приблизительно 15%; и в определенных вариантах осуществления, волокнистые структуры могут иметь содержание воды от приблизительно 5% до приблизительно 10%, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения содержания воды.

В одном примере, волокнистая структура характеризуется коэффициентом индекса основной массы менее чем 1, и/или менее чем 0,9, и/или менее чем 0,8, и/или менее чем 0,7, и/или менее чем 0,6, и/или более чем 0,1, и/или более чем 0,2, и/или более чем 0,3, и/или от приблизительно 0,4 до приблизительно 0,7, и/или от приблизительно 0,45 до приблизительно 0,6, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения параметров перфорации.

В другом примере, волокнистая структура характеризуется коэффициентом перехода по индексу основной массы более чем 1, и/или более чем 1,025, и/или более чем 1,05, и/или менее чем 3, и/или менее чем 2, и/или менее чем 1,8, и/или менее чем 1,5, и/или от приблизительно 1 до приблизительно 1,5, и/или от приблизительно 1 до приблизительно 1,3, и/или от приблизительно 1,025 до приблизительно 1,1, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения параметров перфорации.

В другом примере, волокнистая структура характеризуется коэффициентом индекса направления волокон более чем 1, и/или более чем 1,03, и/или более чем 1,05, и/или более чем 1,075, и/или более чем 1,1, и/или более чем 1,125, и/или менее чем 3, и/или менее чем 2, и/или менее чем 1,8, и/или менее чем 1,5, и/или менее чем 1,3, и/или от приблизительно 1,03 до приблизительно 2, и/или от приблизительно 1,05 до приблизительно 1,5, и/или от приблизительно 1,075 до приблизительно 1,3, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения параметров перфорации.

В другом примере, волокнистая структура характеризуется средним эквивалентным диаметром перфорации более чем 0,15 мм, и/или более чем 0,3 мм, и/или более чем 0,5 мм, и/или более чем 0,75 мм, и/или менее чем 10 мм, и/или менее чем 7 мм, и/или менее чем 5 мм, и/или менее чем 3 мм, и/или менее чем 2 мм, и/или от приблизительно 0,15 мм до приблизительно 10 мм, и/или от приблизительно 0,3 мм до приблизительно 5 мм, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения параметров перфорации.

В другом примере, волокнистая структура характеризуется средней фракционной открытой площадью более чем приблизительно 0,005%, и/или более чем приблизительно 0,01%, и/или более чем приблизительно 0,5%, и/или более чем приблизительно 1%, и/или более чем приблизительно 2%, и/или более чем приблизительно 4%, и/или менее чем приблизительно 80%, и/или менее чем приблизительно 50%, и/или менее чем приблизительно 30%, и/или менее чем приблизительно 10%, и/или от приблизительно 0,005% до приблизительно 80%, и/или от приблизительно 0,01% до приблизительно 10%, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения параметров перфорации.

В другом примере, волокнистая структура характеризуется наклоном области стенки более чем 0,0005, и/или более чем 0,001, и/или более чем 0,003, и/или более чем 0,005, и/или более чем 0,007, и/или менее чем 0,08, и/или менее чем 0,07, и/или менее чем 0,05, и/или менее чем 0,03, и/или менее чем 0,01, и/или от приблизительно 0,001 до приблизительно 0,07, и/или от приблизительно 0,005 до приблизительно 0,05, и/или от приблизительно 0,007 до приблизительно 0,03, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения параметров перфорации.

В другом примере, волокнистая структура характеризуется наклоном области перехода более чем 0,0001, и/или более чем 0,0003, и/или более чем 0,0005, и/или более чем 0,0007, и/или менее чем 0,1, и/или менее чем 0,07, и/или менее чем 0,05, и/или менее чем 0,03, и/или менее чем 0,02, и/или от приблизительно 0,0001 до приблизительно 0,07, и/или от приблизительно 0,0003 до приблизительно 0,05, и/или от приблизительно 0,0005 до приблизительно 0,03, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения параметров перфорации.

В другом примере, волокнистая структура характеризуется средней площадью перфорации более чем 0,02 мм², и/или более чем 0,05 мм², и/или более чем 0,1 мм², и/или более чем 0,2 мм², и/или более чем 0,3 мм², и/или более чем 0,5 мм², и/или более чем 0,7 мм², и/или менее чем 75 мм², и/или менее чем 50 мм², и/или менее чем 25 мм², и/или менее чем 10 мм², и/или менее чем 5 мм², и/или менее чем 4 мм², и/или менее чем 3 мм², и/или менее чем 2 мм², и/или менее чем 1 мм², и/или от приблизительно 0,02 мм² до приблизительно 75 мм², и/или от приблизительно 0,1 мм² до приблизительно 50 мм², и/или от приблизительно 0,1 мм² до приблизительно 10 мм², как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения параметров перфорации.

В еще одном примере настоящего изобретения, волокнистая структура характеризуется оптическим круговым диаметром перфорации от приблизительно 0,1 мм до приблизительно 10 мм, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения оптических характеристик перфорации.

В еще одном примере настоящего изобретения, волокнистая структура характеризуется оптической круговой площадью перфорации от приблизительно 0,02 мм² до приблизительно 75 мм², как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения оптических характеристик перфорации.

В еще одном примере настоящего изобретения, волокнистая структура характеризуется оптическим круговым процентом перфорации от приблизительно 0,005% до приблизительно 80%, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения оптических характеристик перфорации.

Волокнистые элементы

Волокнистый элемент, такой как филамент и/или волокно, в соответствии с настоящим изобретением содержит один или более формирующих волокнистый элемент материалов. В дополнение к формирующим волокнистый элемент материалам, волокнистый элемент может дополнительно содержать один или более активных агентов, присутствующих в волокнистом элементе, которые могут высвобождаться из волокнистого элемента, например, филамента, например, когда волокнистый элемент и/или волокнистая структура, содержащая волокнистый элемент, подвергается воздействию условий целевого использования. В одном примере, общее количество одного или более формирующих волокнистый элемент материалов, присутствующих в волокнистом элементе, составляет менее чем 80% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую волокнистую структуру, и общее количество одного или более активных агентов, присутствующих в волокнистом элементе, составляет более чем 20% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую волокнистую структуру.

В одном примере, волокнистый элемент в соответствии с настоящим изобретением содержит приблизительно 100%, и/или более чем 95%, и/или более чем 90%, и/или более чем 85%, и/или более чем 75%, и/или более чем 50% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую волокнистую структуру одного или более формирующих волокнистый элемент материалов. Например, формирующий волокнистый элемент материал может содержать поливиниловый спирт, крахмал, карбоксиметилцеллюлозу и другие приемлемые полимеры, в особенности гидроксильные полимеры.

В другом примере, волокнистый элемент в соответствии с настоящим изобретением содержит один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, при этом общее количество формирующих волокнистый элемент материалов, присутствующих в волокнистом элементе, составляет от приблизительно 5% до менее чем 80% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую волокнистую структуру, и общее количество активных агентов, присутствующих в волокнистом элементе, составляет от более чем 20% до приблизительно 95% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую волокнистую структуру.

В одном примере, волокнистый элемент в соответствии с настоящим изобретением содержит, по меньшей мере, 10%, и/или, по меньшей мере, 15%, и/или, по меньшей мере, 20%, и/или менее чем 80%, и/или менее чем 75%, и/или менее чем 65%, и/или менее чем 60%, и/или менее чем 55%, и/или менее чем 50%, и/или менее чем 45%, и/или менее чем 40% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую волокнистую структуру формирующих волокнистый элемент материалов, и более чем 20%, и/или, по меньшей мере, 35%, и/или, по меньшей мере, 40%, и/или, по меньшей мере, 45%, и/или, по меньшей мере, 50%, и/или, по меньшей мере, 60%, и/или менее чем 95%, и/или менее чем 90%, и/или менее чем 85%, и/или менее чем 80%, и/или менее чем 75% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую волокнистую структуру активных агентов.

В одном примере, волокнистый элемент в соответствии с настоящим изобретением содержит, по меньшей мере, 5%, и/или, по меньшей мере, 10%, и/или, по меньшей мере, 15%, и/или, по меньшей мере, 20%, и/или менее чем 50%, и/или менее чем 45%, и/или менее чем 40%, и/или менее чем 35%, и/или менее чем 30%, и/или менее чем 25% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую волокнистую структуру, формирующих волокнистый элемент материалов, и более чем 50%, и/или, по меньшей мере, 55%, и/или, по меньшей мере, 60%, и/или, по меньшей мере, 65%, и/или, по меньшей мере, 70%, и/или менее чем 95%, и/или менее чем 90%, и/или менее чем 85%, и/или менее чем 80%, и/или менее чем 75% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую волокнистую структуру активных агентов. В одном примере, волокнистый элемент в соответствии с настоящим изобретением содержит более чем 80% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую волокнистую структуру активных агентов.

В другом примере, один или более формирующих волокнистый элемент материалов и активных агентов присутствуют в волокнистом элементе в массовом соотношении общего количества формирующих волокнистый элемент материалов и активных агентов 4,0 или менее, и/или 3,5 или менее, и/или 3,0 или менее, и/или 2,5 или менее, и/или 2,0 или менее, и/или 1,85 или менее чем 1,7, и/или менее чем 1,6, и/или менее чем 1,5, и/или менее чем 1,3, и/или менее чем 1,2, и/или менее чем 1, и/или менее чем 0,7, и/или менее чем 0,5, и/или менее чем 0,4, и/или менее чем 0,3, и/или более чем 0,1, и/или более чем 0,15, и/или более чем 0,2.

В еще одном примере, волокнистый элемент в соответствии с настоящим изобретением содержит от приблизительно 10% и/или от приблизительно 15% до менее чем 80% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую волокнистую структуру формирующего волокнистый элемент материала, такого как полимер поливинилового спирта, полимер крахмала и/или полимер карбоксиметилцеллюлозы, и от более чем 20% до приблизительно 90% и/или до приблизительно 85% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую волокнистую структуру активного агента. Волокнистый элемент может дополнительно содержать пластификатор, такой как глицерин и/или агенты, регулирующие pH, такие как лимонная кислота.

В еще одном примере, волокнистый элемент в соответствии с настоящим изобретением содержит от приблизительно 10% и/или от приблизительно 15% до менее чем 80% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую волокнистую структуру формирующего волокнистый элемент материала, такого как полимер поливинилового спирта, полимер крахмала и/или полимер карбоксиметилцеллюлозы, и от более чем 20% до приблизительно 90% и/или до приблизительно 85% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую волокнистую структуру активного агента, при этом массовое соотношение формирующего волокнистый элемент материала и активного агента составляет 4,0 или менее. Волокнистый элемент может дополнительно содержать пластификатор, такой как глицерин и/или агенты, регулирующие pH, такие как лимонная кислота.

В еще одном примере настоящего изобретения, волокнистый элемент содержит один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, выбранных из группы, состоящей из: ферментов, отбеливающих агентов, добавки для повышения моющего действия, хелатирующих агентов, добавок, воспринимаемых органами чувств, диспергаторов и их смесей, которые способны высвобождаться и/или высвобождаются, когда волокнистый элемент и/или волокнистая структура, содержащая волокнистый элемент, подвергается воздействию условий целевого использования. В одном примере, волокнистый элемент содержит общее количество формирующих волокнистый элемент материалов менее чем 95%, и/или менее чем 90%, и/или менее чем 80%, и/или менее чем 50%, и/или менее чем 35%, и/или до приблизительно 5%, и/или до приблизительно 10%, и/или до приблизительно 20% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую волокнистую структуру, и общее количество активных агентов, выбранных из группы, состоящей из: ферментов, отбеливающих агентов, добавки для повышения моющего действия, хелатирующих агентов, отдушек, противомикробных средств, антибактериальных средств, противогрибковых средств и их смесей, более чем 5%, и/или более чем 10%, и/или более чем 20%, и/или более чем 35%, и/или более чем 50%, и/или более чем 65%, и/или до приблизительно 95%, и/или до приблизительно 90%, и/или до приблизительно 80% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую волокнистую структуру. В одном примере, активный агент содержит один или более ферментов. В другом примере, активный агент содержит один или более отбеливающих агентов. В еще одном примере, активный агент содержит одну или более добавок для повышения моющего действия. В еще одном примере, активный агент содержит один или более хелатирующих агентов. В еще одном примере, активный агент содержит одну или более отдушек. В еще одном примере, активный агент содержит одно или более противомикробных средств, антибактериальных средств и/или противогрибковых средств.

В еще одном примере настоящего изобретения, волокнистые элементы в соответствии с настоящим изобретением могут содержать активные агенты, которые могут создать проблемы со здоровьем и/или проблемы безопасности, если они попадают в воздух. Например, волокнистый элемент может быть использован для ингибирования попадания в воздух ферментов в волокнистом элементе.

В одном примере, волокнистые элементы в соответствии с настоящим изобретением могут быть волокнистыми элементами, полученными аэродинамическим прядением из расплава. В другом примере, волокнистые элементы в соответствии с настоящим изобретением могут быть волокнистыми элементами, полученными скреплением прядением. В другом примере, волокнистые элементы могут быть полыми волокнистыми элементами до и/или после высвобождения одного или более их активных агентов.

Волокнистые элементы в соответствии с настоящим изобретением могут быть гидрофильными или гидрофобными. Волокнистые элементы могут быть с обработанной поверхностью и/или внутренне обработанными, чтобы изменить внутренние гидрофильные или гидрофобные свойства волокнистого элемента.

В одном примере, волокнистый элемент характеризуется диаметром менее чем 100 мкм, и/или менее чем 75 мкм, и/или менее чем 50 мкм, и/или менее чем 25 мкм, и/или менее чем 10 мкм, и/или менее чем 5 мкм, и/или менее чем 1 мкм, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения диаметра. В другом примере, волокнистый элемент в соответствии с настоящим изобретением характеризуется диаметром более чем 1 мкм, как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения диаметра. Диаметр волокнистого элемента в соответствии с настоящим изобретением может быть использован для контроля скорости высвобождения одного или более активных агентов, присутствующих в волокнистом элементе и/или скорости потери и/или изменения физической структуры волокнистого элемента.

Волокнистый элемент может содержать два или более различных активных агента. В одном примере, волокнистый элемент содержит два или более различных активных агента, при этом два или более различных активных агента совместимы друг с другом. В другом примере, волокнистый элемент содержит два или более различных активных агента, при этом два или более различных активных агента несовместимы друг с другом.

В одном примере, волокнистый элемент может содержать активный агент и/или добавку в волокнистом элементе и/или активный агент и/или добавку на внешней поверхности волокнистого элемента, такие как активный агент и/или добавка покрытия на волокнистом элементе. Активный агент и/или добавка на внешней поверхности волокнистого элемента могут быть одинаковыми или отличаться от активного агента и/или добавки, которые присутствует в волокнистом элементе. Если они разные, активные агенты и/или добавки могут быть совместимыми или несовместимыми друг с другом.

В одном примере, один или более активных агентов могут быть равномерно распределены или, по существу, равномерно распределены по всему волокнистому элементу. В другом примере, один или более активных агентов могут быть распределены в виде отдельных участков в волокнистом элементе. В еще одном примере, по меньшей мере, один активный агент распределен равномерно или, по существу, равномерно по всему волокнистому элементу и, по меньшей мере, один активный агент распределен в виде одного или более отдельных участков в волокнистом элементе. В еще одном примере, по меньшей мере, один активный агент распределен в виде одного или более отдельных участков в волокнистом элементе и, по меньшей мере, другой активный агент распределен в виде одного или более отдельных участков, отличающихся от первых отдельных участков в волокнистом элементе.

Формирующий волокнистый элемент материал

Формирующий волокнистый элемент материал может представлять собой любой материал, такой как полимер или мономеры, способные образовывать полимер, который характеризуется свойствами, приемлемыми для изготовления волокнистого элемента, например, с помощью процесса прядения.

В одном примере, формирующий волокнистый элемент материал может содержать материал, растворимый в полярном растворителе, такой как растворимый в спирте материал и/или водорастворимый материал.

В другом примере, формирующий волокнистый элемент материал может содержать материал, растворимый в неполярном растворителе.

В еще одном примере, формирующий волокнистый элемент материал может содержать материал, растворимый в полярном растворителе и быть свободными от (менее чем 5%, и/или менее чем 3%, и/или менее чем 1%, и/или 0% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую волокнистую структуру) материалов, растворимых в неполярном растворителе.

В еще одном примере, формирующий волокнистый элемент материал может представлять собой пленкообразующий материал. В еще одном примере, формирующий волокнистый элемент материал может быть синтетическим или природного происхождения, и он может быть химически, ферментативно и/или физически модифицирован.

В еще одном примере настоящего изобретения, формирующий волокнистый элемент материал может содержать полимер, выбранный из группы, состоящей из: полимеров, полученных из акриловых мономеров, таких как этиленненасыщенные карбоновые мономеры и этиленненасыщенные мономеры, поливинилового спирта, полиакрилатов, полиметакрилатов, сополимеров акриловой кислоты и метилакрилата, поливинилпирролидонов, полиалкиленоксидов, крахмала и производных крахмала, пуллулана, желатина, гидроксипропилметилцеллюлоз, метилцеллюлоз и карбоксиметилцеллюлоз.

В еще одном примере, формирующий волокнистый элемент материал может содержать полимер, выбранный из группы, состоящей из: поливинилового спирта, производных поливинилового спирта, крахмала, производных крахмала, производных целлюлозы, гемицеллюлозы, производных гемицеллюлозы, белков, альгината натрия, гидроксипропилметилцеллюлозы, хитозана, производных хитозана, полиэтиленгликоля, тетраметиленгликолевого эфира, поливинилпирролидона, гидроксиметилцеллюлозы, гидроксиэтилцеллюлозы и их смесей.

В другом примере, формирующий волокнистый элемент материал содержит полимер, выбранный из группы, состоящей из: пуллулана, гидроксипропилметилцеллюлозы, гидроксиэтилцеллюлозы, гидроксипропилцеллюлозы, поливинилпирролидона, карбоксиметилцеллюлозы, альгината натрия, ксантановой камеди, трагакантовой камеди, гуаровой камеди, аравийской камеди, гуммиарабика, полиакриловой кислоты, метилметакрилатного сополимера, карбоксивинилового полимера, декстрина, пектина, хитина, левана, эльсинана, коллагена, желатина, зеина, глютена, соевого белка, казеина, поливинилового спирта, крахмала, производных крахмала, гемицеллюлозы, производных гемицеллюлозы, белков, хитозана, производных хитозана, полиэтиленгликоля, тетраметиленгликолевого эфира, гидроксиметилцеллюлозы и их смесей.

Материалы, растворимые в полярном растворителе

Неограничивающие примеры материалов, растворимых в полярном растворителе, включают полимеры, растворимые в полярном растворителе. Полимеры, растворимые в полярном растворителе, могут быть синтетическими или природного происхождения и могут быть химически и/или физически модифицированы. В одном примере, полимеры, растворимые в полярном растворителе, характеризуются средневесовой молекулярной массой, по меньшей мере, 10000 г/моль, и/или, по меньшей мере, 20000 г/моль, и/или, по меньшей мере, 40000 г/моль, и/или, по меньшей мере, 80000 г/моль, и/или, по меньшей мере, 100000 г/моль, и/или, по меньшей мере, 1000000 г/моль, и/или, по меньшей мере, 3000000 г/моль, и/или, по меньшей мере, 10000000 г/моль, и/или, по меньшей мере, 20000000 г/моль, и/или до приблизительно 40000000 г/моль, и/или до приблизительно 30000000 г/моль.

В одном примере, полимеры, растворимые в полярном растворителе, выбраны из группы, состоящей из: растворимых в спирте полимеров, водорастворимых полимеров и их смесей. Неограничивающие примеры водорастворимых полимеров включают водорастворимые гидроксильные полимеры, водорастворимые термопластичные полимеры, водорастворимые биоразлагаемые полимеры, водорастворимые небиоразлагаемые полимеры и их смеси. В одном примере, водорастворимый полимер содержит поливиниловый спирт. В другом примере, водорастворимый полимер содержит крахмал. В еще одном примере, водорастворимый полимер содержит поливиниловый спирт и крахмал.

а. Водорастворимые гидроксильные полимеры - Неограничивающие примеры водорастворимых гидроксильных полимеров в соответствии с настоящим изобретением включают полиолы, такие как поливиниловый спирт, производные поливинилового спирта, сополимеры поливинилового спирта, крахмал, производные крахмала, сополимеры крахмала, хитозан, производные хитозана, сополимеры хитозана, производные целлюлозы, такие как производные простого эфира и сложного эфира целлюлозы, сополимеры целлюлозы, гемицеллюлозу, производные гемицеллюлозы, сополимеры гемицеллюлозы, камеди, арабинаны, галактаны, белки и различные другие полисахариды и их смеси.

В одном примере, водорастворимый гидроксильный полимер в соответствии с настоящим изобретением содержит полисахарид.

«Полисахариды», как используется в данной заявке, означает природные полисахариды и производные полисахаридов, и/или модифицированные полисахариды. Приемлемые водорастворимые полисахариды включают, но не ограничиваются приведенным, крахмалы, производные крахмала, хитозан, производные хитозана, производные целлюлозы, гемицеллюлозу, производные гемицеллюлозы, камеди, арабинаны, галактаны и их смеси. Водорастворимый полисахарид может характеризоваться средневесовой молекулярной массой от приблизительно 10000 до приблизительно 40000000 г/моль, и/или более чем 100000 г/моль, и/или более чем 1000000 г/моль, и/или более чем 3000000 г/моль, и/или более чем 3000000 до приблизительно 40000000 г/моль.

Водорастворимые полисахариды могут содержать нецеллюлозу и/или нецеллюлозные производные и/или нецеллюлозные сополимерные водорастворимые полисахариды. Такие нецеллюлозные водорастворимые полисахариды могут быть выбраны из группы, состоящей из: крахмалов, производных крахмала, хитозана, производных хитозана, гемицеллюлозы, производных гемицеллюлозы, камедей, арабинанов, галактанов и их смесей.

В другом примере, водорастворимый гидроксильный полимер в соответствии с настоящим изобретением содержит нетермопластичный полимер.

Водорастворимый гидроксильный полимер может иметь средневесовую молекулярную массу от приблизительно 10000 г/моль до приблизительно 40000000 г/моль, и/или более чем 100000 г/моль, и/или более чем 1000000 г/моль, и/или более чем 3000000 г/моль, и/или более чем 3000000 г/моль до приблизительно 40000000 г/моль. Водорастворимые гидроксильные полимеры с более высокой и более низкой молекулярной массой могут использоваться в комбинации с гидроксильными полимерами, имеющими определенную желаемую средневесовую молекулярную массу.

Хорошо известные модификации водорастворимых гидроксильных полимеров, таких как природные крахмалы, включают химические модификации и/или ферментативные модификации. Например, природный крахмал может быть разбавленным кислотой, гидроксиэтилированным, гидроксипропилированным и/или окисленным. Кроме того, водорастворимый гидроксильный полимер может содержать крахмал зубовидной кукурузы.

Крахмал природного происхождения обычно представляет собой смесь линейной амилозы и разветвленного полимера амилопектина со звеньями D-глюкозы. Амилоза представляет собой, по существу, линейный полимер из звеньев D-глюкозы, соединенных (1,4)-α-D связями. Амилопектин представляет собой высоко разветвленный полимер из звеньев D-глюкозы, соединенных (1,4)-α-D связями и (1,6)-α-D связями в точках разветвления. Крахмал природного происхождения обычно содержит относительно высокие количества амилопектина, например, крахмал кукурузы (64-80% амилопектина), воскообразной кукурузы (93-100% амилопектина), риса (83-84% амилопектина), картофеля (приблизительно 78% амилопектина) и пшеницы (73-83% амилопектина). Хотя все крахмалы являются потенциально используемыми в данной заявке, настоящее изобретение наиболее часто осуществляется на практике с природными крахмалами с высоким содержанием амилопектина, полученными из сельскохозяйственных источников, которые обладают преимуществами касательно избытка в снабжении, легкого пополнения и недороговизны.

Как используется в данной заявке, «крахмал» включает любые природного происхождения немодифицированные крахмалы, модифицированные крахмалы, синтетические крахмалы и их смеси, а также смеси фракций амилозы или амилопектина; крахмал может быть модифицированным с использованием физических, химических или биологических способов, или их комбинаций. Выбор немодифицированного или модифицированного крахмала для настоящего изобретения может зависеть от желаемого конечного продукта. В одном варианте осуществления настоящего изобретения, крахмал или смесь крахмалов, используемые в настоящем изобретении, имеют содержание амилопектина от приблизительно 20% до приблизительно 100%, более типично от приблизительно 40% до приблизительно 90%, даже более типично от приблизительно 60% до приблизительно 85% по массе крахмала или их смеси.

Приемлемые крахмалы природного происхождения могут включать, но не ограничиваются приведенным, кукурузный крахмал, картофельный крахмал, крахмал из сладкого картофеля, пшеничный крахмал, крахмал из саговой пальмы, крахмал тапиоки, рисовый крахмал, соевый крахмал, крахмал из корней маранта, крахмал амиоки, крахмал папоротника, крахмал лотоса, крахмал воскообразной кукурузы, и кукурузный крахмал с высоким содержанием амилозы. Крахмалы природного происхождения, в частности, кукурузный крахмал и пшеничный крахмал, являются предпочтительными полимерами крахмала благодаря их экономичности и доступности.

Поливиниловые спирты в данной заявке могут быть привиты другими мономерами для модификации их свойств. Широкий диапазон мономеров успешно прививается к поливиниловому спирту. Неограничивающие примеры таких мономеров включают винилацетат, стирол, акриламид, акриловую кислоту, 2-гидроксиэтилметакрилат, акрилонитрил, 1,3-бутадиен, метилметакрилат, метакриловую кислоту, малеиновую кислоту, итаконовую кислоту, винилсульфонат натрия, аллилсульфонат натрия, метилаллилсульфонат натрия, фенилаллиловый эфир сульфоната натрия, фенилметаллиловый эфир сульфоната натрия, 2-акриламидометилпропансульфоновую кислоту (AMP), винилиденхлорид, винилхлорид, виниламин и различные акрилатные сложные эфиры.

В одном примере, водорастворимый гидроксильный полимер выбран из группы, состоящей из: поливиниловых спиртов, гидроксиметилцеллюлоз, гидроксиэтилцеллюлоз, гидроксипропилметилцеллюлоз и их смесей. Неограничивающий пример приемлемого поливинилового спирта включает тот, который коммерчески доступен от Sekisui Specialty Chemicals America, LLC (Dallas, TX) под торговым названием CELVOL^®. Неограничивающий пример приемлемой гидроксипропилметилцеллюлозы включает ту, которая коммерчески доступна от Dow Chemical Company (Midland, MI) под торговым названием METHOCEL^®, включая комбинации с указанными выше гидроксипропилметилцеллюлозами.

b. Водорастворимые термопластичные полимеры - Неограничивающие примеры приемлемых водорастворимых термопластичных полимеров включают термопластичный крахмал и/или производные крахмала, полимолочную кислоту, полигидроксиалканоат, поликапролактон, сложные полиэфирамиды и определенные сложные полиэфиры, и их смеси.

Водорастворимые термопластичные полимеры в соответствии с настоящим изобретением могут быть гидрофильными или гидрофобными. Водорастворимые термопластичные полимеры могут быть с обработанной поверхностью и/или внутренне обработанными, чтобы изменить присущие гидрофильные или гидрофобные свойства термопластичного полимера.

Водорастворимые термопластичные полимеры могут содержать биоразлагаемые полимеры.

Могут быть использованы термопластичные полимеры с любой приемлемой средневесовой молекулярной массой. Например, средневесовая молекулярная масса термопластичного полимера в соответствии с настоящим изобретением составляет более чем приблизительно 10000 г/моль, и/или более чем приблизительно 40000 г/моль, и/или более чем приблизительно 50000 г/моль, и/или менее чем приблизительно 500000 г/моль, и/или менее чем приблизительно 400000 г/моль, и/или менее чем приблизительно 200000 г/моль.

Материалы, растворимые в неполярном растворителе

Неограничивающие примеры материалов, растворимых в неполярном растворителе, включают полимеры, растворимые в неполярном растворителе. Неограничивающие примеры приемлемых материалов, растворимых в неполярном растворителе, включают целлюлозу, хитин, производные хитина, полиолефины, сложные полиэфиры, их сополимеры, и их смеси. Неограничивающие примеры полиолефинов включают полипропилен, полиэтилен и их смеси. Неограничивающий пример сложного полиэфира включает полиэтилентерефталат.

Материалы, растворимые в неполярном растворителе, могут содержать небиоразлагаемый полимер, такой как полипропилен, полиэтилен и определенные сложные полиэфиры.

Могут быть использованы термопластичные полимеры с любой приемлемой средневесовой молекулярной массой. Например, средневесовая молекулярная масса термопластичного полимера в соответствии с настоящим изобретением составляет более чем приблизительно 10000 г/моль, и/или более чем приблизительно 40000 г/моль, и/или более чем приблизительно 50000 г/моль, и/или менее чем приблизительно 500000 г/моль, и/или менее чем приблизительно 400000 г/моль, и/или менее чем приблизительно 200000 г/моль.

Активные агенты

Активные агенты относятся к классу добавок, которые разработаны и предназначены для предоставления полезных эффектов, других, чем имеет сам волокнистый элемент и/или частица и/или волокнистая структура, например, предоставления полезного эффекта для окружающей среды вне волокнистого элемента и/или частицы и/или волокнистой структуры. Активные агенты могут быть любой приемлемой добавкой, которая дает желаемый эффект при условиях целевого использования волокнистого элемента. Например, активный агент может быть выбран из группы, состоящей из агентов личной очистки и/или кондиционирования, таких как агенты по уходу за волосами, таких как шампуни и/или краски для волос, агенты для кондиционирования волос, средства по уходу за кожей, солнцезащитные средства, и агенты кондиционирования кожи; агентов для стирки и/или кондиционирования, таких как агенты по уходу за тканями, агенты для кондиционирования тканей, агенты для смягчения тканей, агенты против сминания тканей, агенты по уходу за тканями-антистатики, агенты по уходу за тканями для удаления пятен, грязеотталкивающие агенты, диспергаторы, подавители пенообразования, усилители пенообразования, противопенные агенты, и освежители тканей; жидких и/или порошкообразных агентов для мытья посуды (для ручного мытья посуды и/или применений в автоматизированных посудомоечных машинах), средств по уходу за твердыми поверхностями и/или агентов кондиционирования и/или полирующих средств; других агентов очистки и/или кондиционирования, таких как противомикробные агенты, антибактериальные агенты, противогрибковые агенты, окрашивающие средства для тканей, отдушка, отбеливающие агенты (такие как кислородные отбеливающие агенты, перекись водорода, перкарбонатные отбеливающие агенты, перборатные отбеливающие агенты, хлорные отбеливающие агенты), агенты активации отбеливания, хелатирующие агенты, добавки для повышения моющего действия, лосьоны, блескообразователи, средства по уходу за воздухом, средства по уходу за коврами, агенты, ингибирующие перенос красителя, агенты для удаления глинистых загрязнений, агенты, препятствующие повторному осаждению, полимерные грязеотталкивающие агенты, полимерные диспергаторы, алкоксилированные полиаминные полимеры, алкоксилированные поликарбоксилатные полимеры, амфифильные привитые сополимеры, вспомогательные средства для растворения, буферные системы, агенты для смягчения воды, агенты для придания воде жесткости, агенты, регулирующие pH, ферменты, флокулянты, шипучие агенты, консерванты, косметические средства, агенты для снятия макияжа, намыливающие агенты, агенты способствующие осаждению, коацерват-образующие агенты, глины, загустители, латексы, кремнеземы, высушивающие агенты, агенты контроля запаха, антиперспирантные агенты, охлаждающие агенты, агенты нагревания, абсорбирующие гелевые агенты, противовоспалительные средства, красители, пигменты, кислоты и основания; активных агентов для обработки жидкостей; сельскохозяйственных активных агентов; промышленных активных агентов; активных агентов для приема внутрь, таких как лекарственные средства, агенты для отбеливания зубов, агенты по уходу за зубами, агенты для полоскания рта, агенты для ухода при пародонтозе десен, пищевые агенты, диетические добавки, витамины, минералы; агентов для обработки воды, таких как очищающие воду агенты и/или дезинфицирующие воду агенты, а также их смесей.

Неограничивающие примеры приемлемых косметических средств, средств по уходу за кожей, агентов для кондиционирования кожи, агентов по уходу за волосами и агентов для кондиционирования волос, описаны в CTFA Cosmetic Ingredient Handbook, Second Edition, The Cosmetic, Toiletries, and Fragrance Association, Inc. 1988, 1992.

Один или более классов химических веществ может быть полезным для одного или более активных агентов, перечисленных выше. Например, поверхностно-активные вещества могут быть использованы для любого количества активных агентов, описанных выше. Аналогично, отбеливающие агенты могут быть использованы для ухода за тканью, очистки твердых поверхностей, мытья посуды и даже отбеливания зубов. Поэтому специалисту в данной области техники будет понятно, что активные агенты будут выбраны, исходя из желаемого целевого использования волокнистого элемента и/или частицы и/или волокнистой структуры, изготовленной из них.

Например, если волокнистый элемент и/или частица и/или волокнистая структура, изготовленная из них, будут использоваться для ухода за волосами и/или кондиционирования, то одно или более приемлемых поверхностно-активных веществ, таких как намыливающее поверхностно-активное вещество может быть выбрано, чтобы обеспечить желаемый полезный эффект для потребителя при воздействии условий целевого использования волокнистого элемента и/или частицы и/или волокнистой структуры, включающей волокнистый элемент и/или частицу.

В одном примере, если волокнистый элемент и/или частица и/или волокнистая структура, изготовленная из них, разработаны или предназначены для использования для стирки одежды в операции стирки, то один или более приемлемых поверхностно-активных веществ и/или ферментов и/или добавок для повышения моющего действия и/или отдушек и/или подавителей пенообразования и/или отбеливающих агентов могут быть выбраны, чтобы обеспечить желаемый полезный эффект для потребителя при воздействии условий целевого использования волокнистого элемента и/или частицы и/или волокнистой структуры, включающей волокнистый элемент и/или частицу. В другом примере, если волокнистый элемент и/или частица и/или волокнистая структура, изготовленная из них, разработаны для использования для стирки одежды в операции стирки и/или мытья посуды в операции мытья посуды, то волокнистый элемент и/или частица и/или волокнистая структура может содержать композицию моющего средства для стирки или композицию моющего средства для мытья посуды или активные агенты, используемые в таких композициях. В еще одном примере, если волокнистый элемент и/или частица и/или волокнистая структура, изготовленная из них, разработаны для использования для очистки и/или дезинфекции унитаза, то волокнистый элемент и/или частица и/или волокнистая структура, изготовленная из них, может содержать композицию и/или шипучую композицию для очистки унитаза и/или активные агенты, используемые в таких композициях.

В одном примере, активный агент выбран из группы, состоящей из: поверхностно-активных веществ, отбеливающих агентов, ферментов, подавителей пенообразования, усилителей пенообразования, агентов для смягчения ткани, агентов для очистки зубных протезов, агентов для очистки волос, агентов по уходу за волосами, агентов для личной гигиены, таких как дифенгидрамин, оттеночных агентов и их смесей.

Высвобождение активного агента

Один или более активных агентов могут быть высвобождены из волокнистого элемента и/или частицы и/или волокнистой структуры, если волокнистый элемент и/или частица и/или волокнистая структура подвергается условию запуска. В одном примере, один или более активных агентов могут быть высвобождены из волокнистого элемента и/или частицы и/или волокнистой структуры или их части, если волокнистый элемент и/или частица и/или волокнистая структура или их часть теряет свою идентичность, другими словами, теряет свою физическую структуру. Например, волокнистый элемент и/или частица и/или волокнистая структура теряет свою физическую структуру, если формирующий волокнистый элемент материал растворяется, плавится или претерпевает некоторые другие преобразующие стадии таким образом, что его структура теряется. В одном примере, один или более активных агентов высвобождаются из волокнистого элемента и/или частицы и/или волокнистой структуры, если изменяется морфология волокнистого элемента и/или частицы и/или волокнистой структуры.

В другом примере один или более активных агентов могут быть высвобождены из волокнистого элемента и/или частицы и/или волокнистой структуры или их части, если волокнистый элемент и/или частица и/или волокнистая структура или их часть изменяет свою идентичность, иными словами, изменяет свою физическую структуру, а не теряет свою физическую структуру. Например, волокнистый элемент и/или частица и/или волокнистая структура изменяет свою физическую структуру, когда формирующий волокистый элемент материал набухает, сжимается, удлиняется и/или сокращается, но сохраняет свои формирующие волокнистый элемент свойства.

В другом примере один или более активных агентов могут быть высвобождены из волокнистого элемента и/или частицы и/или волокнистой структуры без изменения их морфологии (не теряя или изменяя их физическую структуру).

В одном примере, волокнистый элемент и/или частица и/или волокнистая структура может высвобождать активный агент после того, как волокнистый элемент и/или частица и/или волокнистая структура подвергается воздействию условий запуска, которые приводят к высвобождению активного агента, например, вызывая потерю или изменение волокнистым элементом и/или частицей и/или волокнистой структурой их идентичности, как описано выше. Неограничивающие примеры условий запуска включают воздействие на волокнистый элемент и/или частицу и/или волокнистую структуру растворителем, полярным растворителем, таким, как спирт и/или вода, и/или неполярным растворителем, что может быть последовательными, в зависимости от того, содержит ли формирующий волокнистый элемент материал, растворимый в полярном растворителе, и/или материал, нерастворимый в полярном растворителе; воздействие на волокнистый элемент и/или частицу и/или волокнистую структуру тепла, таким образом, чтобы температура составляла более чем 75°F, и/или более чем 100°F, и/или более чем 150°F, и/или более чем 200°F, и/или более чем 212°F; воздействие на волокнистый элемент и/или частицу и/или волокнистую структуру холода, такого, как до температуры менее чем 40°F, и/или менее чем 32°F, и/или менее чем 0°F; воздействие на волокнистый элемент и/или частицу и/или волокнистую структуру силы, такой как сила растяжения, приложенная потребителем с помощью волокнистого элемента и/или частицы и/или волокнистой структуры; и/или воздействие на волокнистый элемент и/или частицу и/или волокнистую структуру химической реакции; воздействие на волокнистый элемент и/или частицу и/или волокнистую структуру условия, которое приводит к изменению фазы; воздействие на волокнистый элемент и/или частицу и/или волокнистую структуру изменения pH и/или изменения давления и/или изменения температуры; воздействие на волокнистый элемент и/или частицу и/или волокнистую структуру одного или более химических веществ, которые приводят к высвобождению из волокнистого элемента и/или частицы и/или волокнистой структуры одного или более активных агентов; воздействие на волокнистый элемент и/или частицу и/или волокнистую структуру ультразвука; воздействие на волокнистый элемент и/или частицу и/или волокнистую структуру света и/или определенных длин волн; воздействие на волокнистый элемент и/или частицу и/или волокнистую структуру другой ионной силы и/или воздействие на волокнистый элемент и/или частицу и/или волокнистую структуру, чтобы активный агент высвобождался из другого волокнистого элемента и/или частицы и/или волокнистой структуры.

В одном примере, один или более активных агентов могут быть высвобождены из волокнистых элементов и/или частиц в соответствии с настоящим изобретением, если волокнистую структуру, содержащую волокнистые элементы и/или частицы, подвергают стадии запуска, выбранной из группы, состоящей из: предварительной обработки пятен на изделии из ткани с помощью волокнистой структуры; образования моющего раствора путем контактирования волокнистой структуры с водой; помещения волокнистой структуры в сушильное устройство; нагревания волокнистой структуры в сушильном устройстве, и их комбинаций.

Формирующая волокнистый элемент композиция

Волокнистые элементы в соответствии с настоящим изобретением изготовлены из формирующей волокнистый элемент композиции. Формирующая волокнистый элемент композиция может представлять собой композицию на основе полярного растворителя. В одном примере, формирующая волокнистый элемент композиция представляет собой водную композицию, содержащую один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов.

Формирующая волокнистый элемент композиция может быть обработана при температуре от приблизительно 20°С до приблизительно 100°С, и/или от приблизительно 30°С до приблизительно 90°С, и/или от приблизительно 35°С до приблизительно 70°С, и/или от приблизительно 40°С до приблизительно 60°С, при изготовлении волокнистых элементов из формирующей волокнистый элемент композиции.

В одном примере, формирующая волокнистый элемент композиция может содержать от, по меньшей мере, 20%, и/или, по меньшей мере, 30%, и/или, по меньшей мере, 40%, и/или, по меньшей мере, 45%, и/или, по меньшей мере, 50% до приблизительно 90%, и/или до приблизительно 85%, и/или до приблизительно 80%, и/или до приблизительно 75% по массе одного или более формирующих волокнистый элемент материалов, одного или более активных агентов и их смеси. Формирующая волокнистый элемент композиция может содержать от приблизительно 10% до приблизительно 80% по массе полярного растворителя, например, воды.

В одном примере, нелетучие компоненты формирующей волокнистый элемент композиции могут составлять от приблизительно 20%, и/или 30%, и/или 40%, и/или 45%, и/или 50% до приблизительно 75%, и/или 80%, и/или 85%, и/или 90% по массе, исходя из общей массы формирующей волокнистый элемент композиции. Нелетучие компоненты могут состоять из формирующих волокнистый элемент материалов, таких как каркасные полимеры, активных агентов и их комбинаций. Летучие компоненты формирующей волокнистый элемент композиции будут составлять оставшийся процент и в диапазоне от 10% до 80% по массе, исходя из общей массы формирующей волокнистый элемент композиции.

В процессе прядения волокнистых элементов, волокнистые элементы должны иметь начальную стабильность, когда они покидают прядильную головку. Для характеристики этого критерия начальной стабильности используется капиллярное число. В условиях головки, капиллярное число может составлять, по меньшей мере, 1, и/или, по меньшей мере, 3, и/или, по меньшей мере, 4, и/или, по меньшей мере, 5.

В одном примере, формирующая волокнистый элемент композиция характеризуется капиллярным числом, по меньшей мере, от приблизительно 1 до приблизительно 50, и/или, по меньшей мере, от приблизительно 3 до приблизительно 50, и/или, по меньшей мере, от приблизительно 5 до приблизительно 30, таким образом, что формирующая волокнистый элемент композиция может представлять собой полимер, эффективно обработанный в волокнистый элемент.

«Обработка полимеров», как используется в данной заявке, означает любую операцию прядения и/или процесс прядения, с помощью которого волокнистый элемент, содержащий обработанный формирующий волокнистый элемент материал, формируется из формирующей волокнистый элемент композиции. Операция и/или процесс прядения могут включать операции/способы скрепления прядением, аэродинамического прядения из расплава, электропрядения, вращательного прядения, непрерывного изготовления филамента и/или изготовления жгутового волокна. «Обработанный формирующий волокнистый элемент материал», как используется в данной заявке, означает любой формирующий волокнистый элемент материал, который подвергался операции обработки в расплаве и последующей операции обработки полимера, приводящей в результате к получению волокнистого элемента.

Капиллярное число представляет собой безразмерное число, которое используют для характеристики вероятности разрушения данной капельки. Большее значение капиллярного числа указывает на большую стабильность жидкости при выходе из головки. Капиллярное число определяется следующим образом:

V представляет собой скорость жидкости при выходе из головки (единицы длины на время),

η является вязкостью жидкости в условиях головки (единицы массы на единицу длины * время),

σ является поверхностным натяжением жидкости (единицы массы на время²). Если скорость, вязкость и поверхностное натяжение выражают в наборе последовательных единиц, полученное в результате капиллярное число не будет иметь своих собственных единиц; отдельные единицы будут взаимосокращаться.

Капиллярное число определяется для условий на выходе из головки. Скорость жидкости представляет собой среднюю скорость движения жидкости, проходящей через отверстие головки. Средняя скорость определяется следующим образом:

Vol' = волюметрическая скорость потока (единицы длины³ на время),

Площадь = площадь поперечного сечения выхода из головки (единицы длины²).

Когда отверстие головки является круглым отверстием, то скорость жидкости может быть определена как

R является радиусом круглого отверстия (единицы длины).

Вязкость жидкости будет зависеть от температуры и может зависеть от скорости сдвига. Определение жидкости, снижающей сдвиг, включает зависимость от скорости сдвига. Поверхностное натяжение будет зависеть от состава жидкости и температуры жидкости.

В одном примере, формирующая волокнистый элемент композиция может содержать один или более агентов высвобождения и/или смазочных материалов. Неограничивающие примеры приемлемых агентов высвобождения и/или смазочных материалов включают жирные кислоты, соли жирных кислот, жирные спирты, жирные сложные эфиры, сульфонированные жирные сложные эфиры, жирные аминацетаты и жирные амиды, силиконы, аминосиликоны, фторполимеры и их смеси.

В одном примере, формирующая волокнистый элемент композиция может содержать один или более антиблокировочных агентов и/или агентов для уменьшения клейкости. Неограничивающие примеры приемлемых антиблокировочных агентов и/или агентов для уменьшения клейкости включают крахмалы, модифицированные крахмалы, поперечносшитый поливинилпирролидон, поперечносшитую целлюлозу, микрокристаллическую целлюлозу, кремнезем, оксиды металлов, карбонат кальция, тальк и слюду.

Активные агенты в соответствии с настоящим изобретением могут быть добавлены к формирующей волокнистый элемент композиции до и/или во время формирования волокнистого элемента и/или могут быть добавлены к волокнистому элементу после формирования волокнистого элемента. Например, активный агент отдушки может быть нанесен на волокнистый элемент и/или волокнистую структуру, содержащую волокнистый элемент, после формирования волокнистого элемента и/или волокнистой структуры в соответствии с настоящим изобретением. В другом примере, ферментный активный агент может быть нанесен на волокнистый элемент и/или волокнистую структуру, содержащую волокнистый элемент, после формирования волокнистого элемента и/или волокнистой структуры в соответствии с настоящим изобретением. В еще одном примере, одна или более частиц, которые могут быть не приемлемыми для прохождения процесса прядения для изготовления волокнистого элемента, могут быть нанесены на волокнистый элемент и/или волокнистую структуру, содержащую волокнистый элемент, после формирования волокнистого элемента и/или волокнистой структуры в соответствии с настоящим изобретением.

Вспомогательные средства для придания объема

В одном примере, волокнистый элемент содержит вспомогательное средство для придания объема. Неограничивающие примеры вспомогательных средств для придания объема могут включать полимеры, другие вспомогательные средства для придания объема и их комбинации.

В одном примере, вспомогательные средства для придания объема, имеют средневесовую молекулярную массу, по меньшей мере, приблизительно 500000 Да. В другом примере, средневесовая молекулярная масса вспомогательного средства для придания объема составляет от приблизительно 500000 до приблизительно 25000000, в другом примере от приблизительно 800000 до приблизительно 22000000, в еще одном примере от приблизительно 1000000 до приблизительно 20000000, а в другом примере от приблизительно 2000000 до приблизительно 15000000. Высокомолекулярные вспомогательные средства для придания объема являются особенно приемлемыми в некоторых примерах настоящего изобретения в связи с возможностью увеличения объемной вязкости расплава и снижения разрушения расплава.

Вспомогательное средство для придания объема, при использовании в процессе аэродинамического прядения из расплава, добавляют в композицию в соответствии с настоящим изобретением в количестве, достаточном, чтобы заметно уменьшить разрушение расплава и капиллярную поломку волокон во время процесса прядения, таким образом, что по существу непрерывные волокна, имеющие относительно стабильный диаметр, могут быть спрядены из расплава. Независимо от процесса, который используют для получения волокнистых элементов и/или частиц, вспомогательные средства для придания объема, если они используются, могут присутствовать от приблизительно 0,001% до приблизительно 10%, по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую частицу и/или в пересчете на сухую волокнистую структуру, в одном примере, а в другом примере от приблизительно 0,005 до приблизительно 5%, по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую частицу и/или в пересчете на сухую волокнистую структуру, в еще одном примере от приблизительно 0,01 до приблизительно 1%, по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую частицу и/или в пересчете на сухую волокнистую структуру, а в другом примере от приблизительно 0,05% до приблизительно 0,5%, по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую частицу и/или в пересчете на сухую волокнистую структуру.

Неограничивающие примеры полимеров, которые могут быть использованы в качестве вспомогательных средств для придания объема, могут включать альгинаты, каррагенаны, пектин, хитин, гуаровую камедь, ксантановую камедь, агар, гуммиарабик, камедь карайи, трагакантовую камедь, камедь рожкового дерева, алкилцеллюлозу, гидроксиалкилцеллюлозу, карбоксиалкилцеллюлозу и их смеси.

Неограничивающие примеры других вспомогательных средств для придания объема могут включать модифицированный и немодифицированный полиакриламид, полиакриловую кислоту, полиметакриловую кислоту, поливиниловый спирт, поливинилацетат, поливинилпирролидон, полиэтилен винилацетат, полиэтиленимин, полиамиды, полиалкиленоксиды, в том числе полиэтиленоксид, полипропиленоксид, полиэтиленпропиленоксид и их смеси.

Вспомогательные средства для растворения

Волокнистые элементы в соответствии с настоящим изобретением могут включать вспомогательные средства для растворения, чтобы ускорить растворение, когда волокнистый элемент содержит более чем 40% поверхностно-активного вещества, чтобы смягчить образование нерастворимых или плохо растворимых агрегатов поверхностно-активных веществ, которые иногда могут образовываться, или, когда композиции поверхностно-активных веществ используются в холодной воде. Неограничивающие примеры вспомогательных средств для растворения включают хлорид натрия, сульфат натрия, хлорид калия, сульфат калия, хлорид магния и сульфат магния.

Буферная система

Волокнистые элементы в соответствии с настоящим изобретением могут быть составлены таким образом, что во время использования в операции водной очистки, например, стирки одежды или мытья посуды и/или мытья волос, моющая вода будет иметь значение pH от приблизительно 5,0 до приблизительно 12 и/или от приблизительно 7,0 до 10,5. В случае операции мытья посуды, значение pH моющей воды, как правило, составляет от приблизительно 6,8 до приблизительно 9,0. В случае стирки одежды, значение pH воды, как правило, составляет от 7 до 11. Методы для регулирования значения pH при рекомендуемых количествах использования включают использование буферов, щелочей, кислот и т.д., и хорошо известны специалистам в данной области техники. Они включают использование карбоната натрия, лимонной кислоты или цитрата натрия, моноэтаноламина или других аминов, борной кислоты или боратов и других соединений, регулирующих pH, хорошо известных в данной области техники.

Волокнистые элементы и/или волокнистые структуры, используемые в качестве композиций моющего средства с «низким значением pH», включены в настоящее изобретение и являются особенно приемлемыми для систем поверхностно-активных веществ в соответствии с настоящим изобретением и могут обеспечивать значения pH при использовании менее чем 8,5, и/или менее чем 8,0, и/или менее чем 7,0, и/или менее чем 5,5, и/или до приблизительно 5,0.

В настоящее изобретение включены волокнистые элементы с динамическим pH профилем при мытье. Такие волокнистые элементы могут использовать частицы лимонной кислоты, покрытые воском, в сочетании с другими агентами регулирования pH, таким образом, что (i) через 3 минуты после контакта с водой значение pH моющего раствора составляет более чем 10; (ii) через 10 минут после контакта с водой значение pH моющего раствора составляет менее чем 9,5; (iii) через 20 минут после контакта с водой значение pH моющего раствора составляет менее чем 9,0; и (iv) необязательно, при этом равновесное значение pH моющего раствора находится в диапазоне от выше 7,0 до 8,5.

Неограничивающий пример способа изготовления волокнистых элементов

Волокнистые элементы, например, филаменты, в соответствии с настоящим изобретением могут быть изготовлены, как показано на Фиг. 7 и 8. Как показано на Фиг. 7 и 8, способ 20 изготовления волокнистого элемента 10, например, филамента, в соответствии с настоящим изобретением включает стадии, на которых:

a. обеспечивают формирующую волокнистый элемент композицию 22, например, из резервуара 24, содержащую один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов; и

b. прядут формирующую волокнистый элемент композицию 22, например, с помощью прядильной головки 26, в один или более волокнистых элементов 10, таких как филаменты, содержащих один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов.

Формирующая волокнистый элемент композиция может транспортироваться через приемлемую трубку 28, с или без насоса 30, между резервуаром 24 и прядильной головкой 26. В одном примере, резервуар под давлением 24, приемлемый для пакетной операции, заполняется приемлемой формирующей волокнистый элемент композицией 22 для прядения. Насос 30, такой как Zenith® типа PEP II, с емкостью 5,0 кубических сантиметров на оборот (куб.см/об.), произведенный Colfax Corporation, Zenith Pumps Division, Monroe, N.C., USA, может быть использован для облегчения транспортировки формирующей волокнистый элемент композиции 22 в прядильную головку 26. Поток формирующей волокнистый элемент композиции 22 из резервуара под давлением 24 в прядильную головку 26 может регулироваться путем изменения количества оборотов в минуту (об./мин.) насоса 30. Трубки 28 используются для соединения резервуара под давлением 24, насоса 30 и прядильной головки 26 для транспортировки (как показано стрелками) формирующей волокнистый элемент композиции 22 из резервуара 24 в насос 30 и в головку 26.

Общее количество одного или более формирующих волокнистый элемент материалов, присутствующих в волокнистом элементе 10, когда активные вещества присутствуют в нем, может составлять менее чем 80%, и/или менее чем 70%, и/или менее чем 65%, и/или 50% или менее по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую волокнистую структуру, и общее количество одного или более активных агентов, когда они присутствуют в волокнистом элементе, может составлять более чем 20%, и/или более чем 35%, и/или 50% или более, или 65% или более, и/или 80% или более по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую волокнистую структуру.

Как показано на Фиг. 7 и 8, прядильная головка 26 может содержать множество отверстий для формирования волокнистых элементов 32, которые включают капилляр расплава 34, окруженный концентрическим отверстием для ослабления жидкости 36, через которое проходит текучая среда, такая как воздух, для облегчения ослабления формирующей волокнистый элемент композиции 22 в волокнистый элемент 10, когда она выходит из отверстия для формирования волокнистых элементов 32.

В одном примере, прядильная головка 26, показанная на Фиг. 8, имеет два или больше рядов круговых форсунок экструзии (отверстий для формирования волокнистых элементов 32), расположенных на расстоянии друг от друга на шаг Р приблизительно 1,524 миллиметра (приблизительно 0,060 дюйма). Форсунки имеют индивидуальные внутренние диаметры приблизительно 0,305 миллиметра (приблизительно 0,012 дюйма) и индивидуальные внешние диаметры приблизительно 0,813 миллиметра (приблизительно 0,032 дюйма). Каждая отдельная форсунка содержит капилляр расплава 34, окруженный кольцевым и дивергентно расширяющимся отверстием (концентрическим отверстием для ослабления жидкости 36) для подачи разбавляющего воздуха в каждый отдельный капилляр расплава 34. Формирующая волокнистый элемент композиция 22, экструдированная через форсунки, окружена и ослаблена в общем цилиндрическими, увлажненными потоками воздуха, подаваемого через отверстия, с получением волокнистых элементов 10.

Разбавляющий воздух может быть обеспечен путем нагревания сжатого воздуха от источника нагревателя с электрическим сопротивлением, например, нагревателя производства Chromalox, Division of Emerson Electric, Pittsburgh, Pa., USA. Соответствующее количество пара добавляют для насыщения или почти насыщения нагретого воздуха при условиях электроподогреваемой, термостатически контролируемой подающей трубки. Конденсат удаляется электроподогреваемым, термостатически контролируемым сепаратором.

Зародышевые волокнистые элементы сушат высушивающим потоком воздуха, имеющим температуру от приблизительно 149°С (приблизительно 300°F) до приблизительно 315°С (приблизительно 600°F) с помощью нагревателя с электрическим сопротивлением (не показан), который подается через форсунки высушивания и выпускается под углом приблизительно 90° по отношению к общему расположению зародышевых волокнистых элементов, которые прядут. Высушенные волокнистые элементы могут быть собраны на сборочном устройстве, таком как лента или ткань, в одном примере лента или ткань, способные придать узор, например, неслучайный повторяющийся узор, волокнистой структуре, сформированной в результате сбора волокнистых элементов на ленте или ткани. Добавление источника вакуума непосредственно под зону формирования может использоваться для облегчения сбора волокнистых элементов на сборочном устройстве. Прядение и сбор волокнистых элементов образуют волокнистую структуру, содержащую взаимозапутанные волокнистые элементы, например, филаменты.

В одном примере, во время стадии прядения удаляется любой летучий растворитель, такой как вода, присутствующий в формирующей волокнистый элемент композиции 22, например, посредством сушки, после формирования волокнистого элемента 10. В одном примере, более чем 30%, и/или более чем 40%, и/или более чем 50% по массе летучего растворителя формирующей волокнистый элемент композиции, такого, как вода, удаляется во время стадии прядения, например, посредством сушки, при получении волокнистого элемента 10.

Формирующая волокнистый элемент композиция может содержать любое приемлемое общее количество формирующих волокнистый элемент материалов и любое приемлемое количество активных агентов до тех пор, пока волокнистый элемент, который получают из формирующей волокнистый элемент композиции, содержит общее количество формирующих волокнистый элемент материалов в волокнистом элементе от приблизительно 5% до 50% или менее по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую частицу и/или в пересчете на сухую волокнистую структуру, и общее количество активных агентов в волокнистом элементе от 50% до приблизительно 95% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую частицу и/или в пересчете на сухую волокнистую структуру.

В одном примере, формирующая волокнистый элемент композиция может содержать любое приемлемое общее количество формирующих волокнистый элемент материалов и любое приемлемое количество активных агентов до тех пор, пока волокнистый элемент, который получают из формирующей волокнистый элемент композиции, содержит общее количество формирующих волокнистый элемент материалов в волокнистом элементе и/или частице от приблизительно 5% до 50% или менее по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую частицу и/или в пересчете на сухую волокнистую структуру, и общее количество активных агентов в волокнистом элементе и/или частице от 50% до приблизительно 95% по массе в пересчете на сухой волокнистый элемент и/или в пересчете на сухую частицу и/или в пересчете на сухую волокнистую структуру, при этом массовое соотношение формирующего волокнистый элемент материала и общего количества активных агентов составляет 1 или менее.

В одном примере, формирующая волокнистый элемент композиция содержит от приблизительно 1%, и/или от приблизительно 5%, и/или от приблизительно 10% до приблизительно 50%, и/или до приблизительно 40%, и/или до приблизительно 30%, и/или до приблизительно 20%, по массе формирующей волокнистый элемент композиции, формирующих волокнистый элемент материалов; от приблизительно 1%, и/или от приблизительно 5%, и/или от приблизительно 10% до приблизительно 50%, и/или до приблизительно 40%, и/или до приблизительно 30%, и/или до приблизительно 20%, по массе формирующей волокнистый элемент композиции, активных агентов; и от приблизительно 20%, и/или от приблизительно 25%, и/или от приблизительно 30%, и/или от приблизительно 40% и/или до приблизительно 80%, и/или до приблизительно 70%, и/или до приблизительно 60%, и/или до приблизительно 50%, по массе формирующей волокнистый элемент композиции, летучего растворителя, например, воды. Формирующая волокнистый элемент композиция может содержать незначительные количества других активных агентов, например, менее чем 10%, и/или менее чем 5%, и/или менее чем 3%, и/или менее чем 1%, по массе формирующей волокнистый элемент композиции, пластификаторов, агентов, регулирующих pH, и других активных агентов.

Формирующую волокнистый элемент композицию прядут в один или более волокнистых элементов с помощью любого приемлемого способа прядения, такого как аэродинамическое прядение из расплава, скрепление прядением, электропрядение и/или вращательное прядение. В одном примере, формирующую волокнистый элемент композицию прядут во множество волокнистых элементов и/или частиц путем аэродинамического прядения из расплава. Например, формирующая волокнистый элемент композиция может быть прокачана из резервуара в фильеры для аэродинамического прядения из расплава. При выходе одного или более отверстий для формирования волокнистых элементов в фильеру, формирующая волокнистый элемент композиция ослабляется воздухом для создания одного или более волокнистых элементов и/или частиц. Волокнистые элементы и/или частицы могут быть затем высушены для удаления любого остаточного растворителя, используемого для прядения, например, воды.

Волокнистые элементы и/или частицы в соответствии с настоящим изобретением могут быть собраны на ленте (не показано), такой как узорная лента, например, взаимозапутанным образом, так, чтобы сформировалась волокнистая структура, содержащая волокнистые элементы и/или частицы.

После того, как сформирована волокнистая структура-предшественник, волокнистая структура-предшественник может подвергаться способу перфорирования; а именно, способу, в ходе которого наносится одна или более перфораций на волокнистую структуру, чтобы получить перфорированную волокнистую структуру. Неограничивающие примеры таких способов перфорирования включают тиснение, армирование, перфорирование вращающимся дисковым ножом, штифтовое перфорирование, резание штампованием, пробивание штампованием, иглопробивание, накатывание, пневматическое формование, гидравлическое формование, разрезание лазером и тафтинг. Фиг. 9 иллюстрирует неограничивающий пример приемлемого способа перфорирования. Как показано на Фиг. 9, волокнистую структуру-предшественник 38 подвергают операции перфорирования (процессу перфорирования) 40, неограничивающие примеры которой описаны выше, что в результате приводит к одной или более перфорациям, которые нанесены на волокнистую структуру предшественник 38 с формированием перфорированной волокнистой структуры 42.

В одном примере, волокнистую структуру-предшественник подвергают операции перфорирования вращающимся дисковым ножом, как в общем описано в патенте США №8,679,391. В одном примере приемлемой операции перфорирования вращающимся дисковым ножом, волокнистую структуру-предшественник пропускают через зазор, который содержит зубчатый валок с шагом 100, взаимно замкнутый с кольцевым валком с шагом 100. Зубцы на зубчатом валке имеют наконечник пирамидальной формы с шестью сторонами, которые сужаются от части основания зубца к острой точке на наконечнике, как показано на Фиг. 10А-10D. Часть основания зубца имеет вертикальные передние и задние кромки и соединяется с наконечником пирамидальной формы и поверхностью зубчатого валка. Зубцы расположены так, что длинное направление проходит в MD. Зубцы расположены в шахматном узоре, с CD шагом Р 0,100 дюйма (2,5 мм) и на равномерном расстоянии между наконечниками в MD 0,223 дюйма (5,7 мм). Общая высота зубца ТН (включая пирамидальные и вертикальные части основания) составляет 0,270 дюйма (6,9 мм), угол боковой стенки на длинной стороне зубца составляет 6,8 градуса, и угол боковой стенки передней и задней кромок зубца в пирамидальной части наконечника составляет 25 градусов. Кольцевой валок с шагом 100 также имеет CD шаг Р 0,100 дюйма, высоту зубца ТН 0,270 дюйма, радиус наконечника TR 0,005 дюйма и угол боковой стенки 4,7 градуса. Валок вращающегося дискового ножа перфорирования и кольцевой валок выровнены в CD, таким образом, чтобы просветы с обеих сторон зубцов были приблизительно одинаковыми.

В другом примере, волокнистую структуру-предшественник подвергают операции штифтового перфорирования, как описано ниже. В одном примере, волокнистую структуру-предшественник пропускают через зазор, который образован между двумя противоположными штифтовыми валками, расположенными во взаимно замкнутой конфигурации таким образом, что штифты от одного валка проходят через пространство между штифтами на противоположном валке в зазоре. В типичных конфигурациях могут использоваться два валка с одинаковой конструкцией и расположением штифтов. Однако противоположный валок может иметь другую конструкцию и расположение штифтов, вместо этого он может не иметь штифтов, но другие опорные элементы волокнистой структуры, или может иметь твердую поверхность, состоящую из эластичного материала, допускающего мешающее воздействие между штифтами штифтового валка и эластичной поверхностью. Степень мешающего воздействия между виртуальными цилиндрами, описанными наконечниками штифтов, описывается как глубина зацепления. Когда волокнистая структура проходит через зазор, образованный между противоположными валками, штифты от каждого штифтового валка зацепляются с волокнистой структурой и проникают в нее до глубины, определяемой в значительной степени глубиной зацепления между валками и номинальной толщиной волокнистой структуры. Штифты, используемые в устройстве, могут быть коническими штифтами, имеющими круглое поперечное сечение с коническим наконечником, сходящимся в точку. Максимальный диаметр штифтов от поверхности валка до основания конической части составляет 0,103 дюйма. Коническая часть имеет угол стенки 9 градусов. Общая длина штифта, проходящая над поверхностью валка, составляет 0,4050 дюйма. Штифты расположены в шахматных рядах продольном направлении, причем каждый ряд штифтов имеет шаг MD (от центра к центру) 0,358 дюйма вдоль виртуального круга, который описывается наконечниками штифтов. Смежные ряды расположены на расстоянии 0,100 дюйма в поперечном направлении и смещены по окружности на половину шага MD. Противоположные валки выровнены таким образом, что соответствующие ряды MD каждого валка находятся в одной и той же плоскости и таким образом, что штифты перекрываются в виде шестерни с противоположными штифтами, проходящими вблизи центра пространства между штифтами в MD ряда штифтов противоположного валка.

Способы применения

В одном примере, волокнистые структуры, содержащие один или более активных агентов по уходу за тканью в соответствии с настоящим изобретением, могут быть использованы в способе обработки изделия из ткани. Например, способ обработки изделия из ткани может включать одну или более стадий, выбранных из группы, состоящей из: (a) предварительной обработки изделия из ткани до стирки изделия из ткани; (b) приведения в контакт изделия из ткани с моющим раствором, который образуется при контактировании волокнистой структуры или пленки с водой; (c) приведения в контакт изделия из ткани с волокнистой структурой или пленкой в сушильном устройстве, (d) высушивания изделия из ткани в присутствии волокнистой структуры или пленки в сушильном устройстве, а также (e) их комбинаций.

В некоторых вариантах осуществления, способ может дополнительно включать стадию, на которой предварительного увлажняют волокнистую структуру или пленку до ее контактирования с изделием из ткани, которое должно быть предварительно обработано. Например, волокнистая структура или пленка может быть предварительно увлажнена водой, а затем приклеена к части ткани, содержащей пятно, которое должно быть предварительно обработано. Альтернативно, ткань может быть увлажнена и волокнистая структура или пленка расположены на или приклеены к ней. В некоторых вариантах осуществления, способ может дополнительно включать стадию, на которой выбирают только часть волокнистой структуры или пленки для применения при обработке изделия из ткани. Например, если только одно изделие из ткани должно быть обработано, часть волокнистой структуры или пленки может быть отрезана и/или оторвана и либо размещена на или приклеена к ткани или помещена в воду, чтобы сформировать относительно небольшое количество моющего раствора, который затем используется для предварительной обработки ткани. Таким образом, пользователь может настроить способ обработки ткани в соответствии с текущей задачей. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, часть волокнистой структуры или пленки может быть нанесена на ткань, подлежащую обработке с помощью устройства. Иллюстративные устройства включают, но не ограничиваются приведенным, щетки и губки. Любая одна или более из вышеупомянутых стадий могут быть повторены для достижения желаемого полезного эффекта обработки ткани.

В другом примере, волокнистые структуры или пленки, содержащие один или более активных агентов по уходу за волосами в соответствии с настоящим изобретением, могут быть использованы в способе обработки волос. Способ обработки волос может включать одну или более стадий, выбранных из группы, состоящей из: (a) предварительной обработки волос до мытья волос; (b) приведения в контакт волос с моющим раствором, который образуется при контактировании волокнистой структуры или пленки с водой; (c) последующей обработки волос после мытья волос; (d) приведения в контакт волос с кондиционирующей жидкостью, которая образуется при контактировании волокнистой структуры или пленки с водой; а также (e) их комбинаций.

Неограничивающие примеры перфорированных волокнистых структур

Следующие примеры иллюстрируют перфорированные волокнистые структуры в соответствии с настоящим изобретением. Волокнистые структуры-предшественники, используемые в примерах, изготавливают, как описано выше в данной заявке, как показано на Фиг. 7 и 8.

Пример 1 (Пр. 1)

Волокнистую структуру-предшественник, которая содержит множество филаментов, содержащих один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, имеющую номинальную основную массу 280 г/м² и толщину приблизительно 1 мм, получают и наносят слоями в стопки из 3 слоев (формируя составную волокнистую структуру-предшественник с несколькими слоями, другими словами до перфорирования), шириной 100 мм, выровненной с CD волокнистой структуры-предшественника, и длиной 400 мм в MD, как описано выше.

Составную волокнистую структуру-предшественник с несколькими слоями затем перфорируют путем пропускания составной волокнистой структуры-предшественника с несколькими слоями через зазор устройства для перфорирования вращающимся дисковым ножом как показано на Фиг. 9 и 10А-10D и описывается дополнительно ниже. Составную волокнистую структуру-предшественник с несколькими слоями пропускают через зазор, который содержит зубчатый валок с шагом 100 (валок вращающегося дискового ножа перфорирования), взаимно замкнутый с кольцевым валком с шагом 100. Зубцы на зубчатом валке имеют наконечник пирамидальной формы с шестью сторонами, которые сужаются от части основания зубца к острой точке на наконечнике. Часть основания зубца имеет вертикальные передние и задние кромки и соединяется с наконечником пирамидальной формы и поверхностью зубчатого валка. Зубцы расположены так, что длинное направление проходит в MD. Зубцы расположены в шахматном узоре, с CD шагом Р 0,100 дюйма (2,5 мм) и на равномерном расстоянии между наконечниками в MD 0,223 дюйма (5,7 мм). Общая высота зубца ТН (включая пирамидальные и вертикальные части основания) составляет 0,270 дюйма (6,9 мм), угол боковой стенки на длинной стороне зубца составляет 6,8 градуса, и угол боковой стенки передней и задней кромок зубца в пирамидальной части наконечника составляет 25 градусов. Кольцевой валок с шагом 100 также имеет CD шаг Р 0,100 дюйма, высоту зубца ТН 0,270 дюйма, радиус наконечника TR 0,005 дюйма и угол боковой стенки 4,7 градуса. Зубчатый валок (валок вращающегося дискового ножа перфорирования) и кольцевой валок выровнены в CD, таким образом, чтобы просветы с обеих сторон зубцов были приблизительно одинаковыми. Глубина зацепления между зубчатым и кольцевым валками составляет приблизительно 0,130 дюйма. Составную волокнистую структуру-предшественник с несколькими слоями пропускают через зазор, по существу, с нулевым обертыванием вокруг валков как входящих, так и выходящих. Хотя это не требуется в соответствии с настоящим изобретением, через зазор между составной волокнистой структурой с несколькими слоями и зубчатым валком пропускают расходуемое полимерное полотно спанбонд, приблизительно 20 г/м² для того, чтобы обеспечить удобное средство для снятия составной волокнистой структуры с несколькими слоями с зубчатого валка. Составную волокнистую структуру с несколькими слоями пропускают через зазор со скоростью приблизительно 10 футов в минуту. Полученную в результате перфорированную составную волокнистую структуру с несколькими слоями разрезают на овалы 40 мм × 55 мм с использованием штампа из стали.

Результаты из Метода определения параметров перфорации для данной перфорированной волокнистой структуры представлены ниже в Таблице 1.

Наблюдение за перфорациями в полученной в результате перфорированной составной волокнистой структуре с несколькими слоями с использованием описанного в данной заявке Метода определения оптических характеристик перфорации, показало хорошо сформированные перфорации, имеющие удлиненную форму, причем каждая перфорация имеет большее отверстие, расположенное в направлении к одной плоской поверхности волокнистой структуры, и меньшее отверстие, расположенное в направлении к противоположной плоской поверхности. Все перфорации расположены таким образом, что большее отверстие направлено к той же, в общем, плоской поверхности, называемой поверхность «со стороны зубца». Типичная перфорация характеризуется видимой шириной малой и большой оси со стороны зубца приблизительно 0,6-1,1 мм и 2,6-3,1 мм соответственно. Типичная перфорация характеризуется видимой шириной малой и большой оси на стороне, отличной от стороны зубца, приблизительно от 0,2 до 1,9 мм. Перфорации в волокнистой структуре характеризуются средним оптическим круговым диаметром 2,0 мм и средней оптической круговой площадью 3,1 мм², как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения оптических характеристик перфорации.

Пример 2 (Пр. 2)

Волокнистую структуру-предшественник, которая содержит множество филаментов, содержащих один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, имеющую номинальную основную массу 280 г/м² и толщину приблизительно 1 мм, получают в стопках из 3 слоев (формируя составную волокнистую структуру-предшественник с несколькими слоями), шириной 100 мм, выровненной с CD волокнистой структуры-предшественника, и длиной 400 мм в MD.

Составную волокнистую структуру-предшественник с несколькими слоями затем перфорируют путем пропускания составной волокнистой структуры с несколькими слоями через зазор устройства с вращающимися штифтами, как показано на Фиг. 9 и как описано дополнительно ниже. Составную волокнистую структуру-предшественник с несколькими слоями пропускают через зазор, который образован между двумя противоположными штифтовыми валками, имеющими штифты, расположенные во взаимно замкнутой конфигурации, таким образом, что штифты от одного валка проходят через пространство между штифтами на противоположном валке в зазоре. Поскольку составная волокнистая структура-предшественник с несколькими слоями проходит через зазор, образованный между противоположными штифтовыми валками, штифты от каждого штифтового валка зацепляются с волокнистой структурой и проникают в нее до глубины, определяемой в значительной степени глубиной зацепления между валками и номинальной толщиной волокнистой структуры. Штифты штифтовых валков представляют собой конические штифты, имеющие круглое поперечное сечение с коническим наконечником, сходящимся в точке. Максимальный диаметр штифтов от поверхности валка до основания конической части составляет 0,103 дюйма. Коническая часть имеет угол стенки 9°. Общая длина штифта, проходящая над поверхностью штифтового валка, составляет 0,4050 дюйма. Штифты расположены в шахматных рядах в продольном направлении, причем каждый ряд штифтов имеет шаг MD (от центра к центру) 0,358 дюйма вдоль виртуального круга, который описывается наконечниками штифтов. Смежные ряды расположены на расстоянии 0,100 дюйма в поперечном направлении и смещены по окружности на половину шага MD. Противоположные валки выровнены таким образом, что соответствующие ряды MD каждого валка находятся в одной и той же плоскости и таким образом, что штифты перекрываются в виде шестерни с противоположными штифтами, проходящими вблизи центра пространства между штифтами в MD ряда штифтов противоположного валка. Глубина зацепления между парой взаимно замкнутых штифтовых валков составляет приблизительно 0,200 дюйма.

Хотя это не требуется в соответствии с настоящим изобретением, через зазор между составной волокнистой структурой с несколькими слоями и штифтовыми валками пропускают расходуемое полимерное полотно спанбонд, приблизительно 20 г/м² для того, чтобы обеспечить удобное средство для снятия составной волокнистой структуры с несколькими слоями со штифтовых валков.

Составную волокнистую структуру с несколькими слоями пропускают через зазор со скоростью приблизительно 10 футов в минуту. Полученную в результате перфорированную составную волокнистую структуру с несколькими слоями разрезают на овалы 40 мм × 55 мм с использованием штампа из стали.

Результаты из Метода определения параметров перфорации для данной перфорированной волокнистой структуры представлены ниже в Таблице 1.

Наблюдение за полученными в результате перфорациями в составной волокнистой структуре с несколькими слоями с использованием описанного в данной заявке Метода определения оптических характеристик перфорации показало хорошо сформированные, как правило, круглые перфорации, причем каждая перфорация имеет большее отверстие, расположенное в направлении к одной плоской поверхности волокнистой структуры, и меньшее отверстие, расположенное в направлении к противоположной плоской поверхности. Приблизительно половина перфораций расположена с большим отверстием в направлении к первой плоской поверхности, а другая приблизительно половина перфораций расположена с большим отверстием в направлении к противоположной, второй, плоской поверхности. Большие отверстия перфораций характеризуются средним оптическим круговым диаметром 1,0 мм и средней оптической круговой площадью 0,81 мм², как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения оптических характеристик перфорации. Меньшие отверстия перфораций характеризуются средним оптическим круговым диаметром 0,14 мм и средней оптической круговой площадью 0,015 мм², как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения оптических характеристик перфорации.

Пример 3 (Пр. 3)

Волокнистую структуру-предшественник, которая содержит множество филаментов, содержащих один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, имеющую номинальную основную массу 280 г/м² и толщину приблизительно 1 мм, разрезают на волокнистую структуру размером приблизительно 75 мм × 75 мм.

Волокнистую структуру-предшественник перфорируют в устройстве для штифтового перфорирования с плоской пластиной, как в общем показано на Фиг. 11А-11С и дополнительно описывается ниже, имеющем глубину зацепления 0,375 дюйма, путем прессования пластин вместе в гидравлическом прессе.

Устройство содержит пару противоположных пластин, причем каждая пластина имеет множество присоединенных к ней конических штифтов, причем каждый штифт перпендикулярен к плоскости основной пластины. Штифты расположены в шахматном расположении ряда штифтов, в которых каждый смежный ряд штифтов в продольном направлении смещен на половину шага MD штифта. Противоположные пластины расположены так, что штифты перекрываются, когда их объединяют в направлении, перпендикулярном основной пластине.

Пластины снабжены выравнивающими штифтами, которые проходят через обе пластины, чтобы обеспечить желаемое выравнивание конических штифтов.

Конические штифты имеют круглое поперечное сечение с, по существу, цилиндрической основной частью и, по существу, конической частью наконечника, сходящейся в точку. Максимальный диаметр штифтов, от основной пластины до основания конической части, составляет 0,064 дюйма. Коническая часть наконечника имеет угол стенки 7 градусов от вертикали. Общая длина штифта, проходящая над поверхностью валка, составляет 0,5 дюйма.

Конические штифты располагаются в чередующихся шахматных рядах, имеющих шаг поперечного направления 0,1 дюйма и вертикальный шаг 0,358 дюйма.

Результаты из Метода определения параметров перфорации для данной перфорированной волокнистой структуры представлены ниже в Таблице 1.

Наблюдение за полученными в результате перфорациями в волокнистой структуре с использованием описанного в данной заявке Метода определения оптических характеристик перфорации показало хорошо сформированные, как правило, круглые перфорации, причем каждая перфорация имеет большее отверстие, расположенное в направлении к одной плоской поверхности волокнистой структуры, и меньшее отверстие, расположенное в направлении к противоположной плоской поверхности. Приблизительно половина перфораций расположена с большим отверстием в направлении к первой плоской поверхности, а другая приблизительно половина перфораций расположена с большим отверстием в направлении к противоположной, второй, плоской поверхности. Большие отверстия перфораций характеризуются средним оптическим круговым диаметром 0,93 мм и средней оптической круговой площадью 0,67 мм², как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения оптических характеристик перфорации. Меньшие отверстия перфораций характеризуются средним оптическим круговым диаметром 0,44 мм и средней оптической круговой площадью 0,15 мм², как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения оптических характеристик перфорации.

Пример 4 (Пр. 4)

Волокнистую структуру-предшественник, которая содержит множество филаментов, содержащих один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, имеющую номинальную основную массу 280 г/м² и толщину приблизительно 1 мм, разрезают на волокнистую структуру размером приблизительно 75 мм × 75 мм.

Волокнистую структуру перфорируют в устройстве для штифтового перфорирования с плоской пластиной, как в общем показано на Фиг. 11А-11C и дополнительно описывается ниже, имеющем глубину зацепления 0,375 дюйма, путем прессования пластин вместе в гидравлическом прессе.

Устройство содержит пару противоположных пластин, причем каждая пластина имеет множество присоединенных к ней конических штифтов, причем каждый штифт перпендикулярен к плоскости основной пластины. Штифты расположены в шахматном расположении ряда штифтов, в которых каждый смежный ряд штифтов в продольном направлении смещен на половину шага MD штифта. Противоположные пластины расположены так, что штифты перекрываются, когда их объединяют в направлении, перпендикулярном основной пластине.

Пластины снабжены выравнивающими штифтами, которые проходят через обе пластины, чтобы обеспечить желаемое выравнивание конических штифтов.

Конические штифты имеют круглое поперечное сечение с, по существу, цилиндрической основной частью и, по существу, коническую часть наконечника, сходящуюся в точку. Максимальный диаметр конических штифтов, от основной пластины до основания конической части, составляет 0,132 дюйма. Коническая часть наконечника имеет угол стенки 7 градусов от вертикали. Общая длина штифта, проходящая над поверхностью валка, составляет 0,5 дюйма.

Конические штифты располагаются в чередующихся шахматных рядах, имеющих шаг поперечного направления 0,1 дюйма и вертикальный шаг 0,358 дюйма.

Результаты из Метода определения параметров перфорации для данной перфорированной волокнистой структуры представлены ниже в Таблице 1.

Наблюдение за полученными в результате перфорациями в перфорированной волокнистой структуре с использованием описанного в данной заявке Метода определения оптических характеристик перфорации показало перфорации неправильной формы, причем каждая перфорация имеет большее отверстие, расположенное в направлении к одной плоской поверхности волокнистой структуры, и меньшее отверстие, расположенное в направлении к противоположной плоской поверхности. Приблизительно половина перфораций расположена с большим отверстием в направлении к первой плоской поверхности, а другая приблизительно половина перфораций расположена с большим отверстием в направлении к противоположной, второй, плоской поверхности. Большие отверстия перфораций характеризуются средним оптическим круговым диаметром 1,4 мм и средней оптической круговой площадью 1,5 мм², как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения оптических характеристик перфорации. Меньшие отверстия перфораций характеризуются средним оптическим круговым диаметром 0,88 мм и средней оптической круговой площадью 0,61 мм², как измерено в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения оптических характеристик перфорации.

Пример 5 (Пр. 5)

Волокнистую структуру-предшественник, которая содержит множество филаментов, содержащих один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, имеющую номинальную основную массу 303 г/м² и толщину приблизительно 1 мм, получают путем сначала увлажнения волокнистой структуры-предшественника путем пропускания портативного устройства для образования пара над одной поверхностью волокнистой структуры-предшественника для пластификации волокнистой структуры и последующего размещения волокнистой структуры-предшественника в стопки из 3 слоев (формирование составной волокнистой структуры с несколькими слоями), шириной 90 мм, выровненной с CD волокнистой структуры-предшественника, и длиной 500 мм в MD, и последующего применения давления приблизительно 0,5 кПа по поверхности составной волокнистой структуры с несколькими слоями, чтобы привести поверхности прилежащих слоев в плотный контакт. Степень увлажнения выбирают таким образом, чтобы обеспечить улучшенную пластичность волокон на поверхности для улучшения связи между слоями волокон, не приводя к разрушению, сморщиванию или любой другой сложности для обработки волокнистой структуры. Давление выбирают таким образом, чтобы составная волокнистая структура с несколькими слоями не была легко разделена на отдельные слои во время обработки и таким образом, чтобы волокнистая структура постоянно не разрушалась.

Составную волокнистую структуру с несколькими слоями затем разрезают на две части длиной приблизительно 250 мм. Первая часть сохраняется в качестве контрольного образца для последующей характеристики, а вторую часть затем перфорируют путем пропускания составной волокнистой структуры с несколькими слоями через зазор устройства штифтового перфорирования, аналогично Примеру 2, описанному выше. Глубина зацепления между парой взаимно замкнутых штифтовых валков была установлена равной 0,133 дюйма.

Хотя это не требуется в соответствии с настоящим изобретением, через зазор между составной волокнистой структурой с несколькими слоями и штифтовыми валками пропускают расходуемое полимерное полотно спанбонд, приблизительно 20 г/м² для того, чтобы обеспечить удобное средство для снятия составной волокнистой структуры с несколькими слоями со штифтовых валков.

Составную волокнистую структуру с несколькими слоями пропускают через зазор со скоростью приблизительно 10 футов в минуту.

Полученную в результате перфорированную составную волокнистую структуру с несколькими слоями и контрольную составную волокнистую структуру с несколькими слоями (неперфорированную) измеряют в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения прочности при растяжении. Как показано в Таблице 2 ниже, наблюдается, что среднее геометрическое секущего модуля перфорированной составной волокнистой структуры с несколькими слоями уменьшается по сравнению с неперфорированной контрольной составной волокнистой структурой с несколькими слоями. Не желая быть связанными теорией, считают, что уменьшение среднего геометрического секущего модуля может соответствовать улучшенному тактильному ощущению мягкости и гибкости изделия конечного применения. Кроме того, ожидается, что уменьшение среднего геометрического секущего модуля будет соответствовать улучшенному взаимодействию с более поздними стадиями обработки, включая, но не ограничиваясь приведенным, дозирование изделия конечного применения из первичной упаковки и/или дозирующих устройств, предназначенных для удобства конечного пользователя.

Пример 6 (Пр. 6)

Волокнистую структуру-предшественник, которая содержит множество филаментов, содержащих один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, имеющую номинальную основную массу 303 г/м² и толщину приблизительно 1 мм, получают путем сначала увлажнения волокнистой структуры-предшественника путем пропускания портативного устройства для образования пара над одной поверхностью волокнистой структуры-предшественника для пластификации волокнистой структуры и последующего размещения волокнистой структуры-предшественника в стопки из 3 слоев (формирование составной волокнистой структуры с несколькими слоями), шириной 90 мм, выровненной с CD волокнистой структуры-предшественника, и длиной 500 мм в MD, и последующего применения давления приблизительно 0,5 кПа по поверхности волокнистой структуры с несколькими слоями, чтобы привести поверхности прилежащих слоев в плотный контакт. Степень увлажнения выбирают таким образом, чтобы обеспечить улучшенную пластичность волокон на поверхности для улучшения связи между слоями волокон, не приводя к разрушению, сморщиванию или любой другой сложности для обработки волокнистой структуры. Давление выбирают таким образом, чтобы составная волокнистая структура с несколькими слоями не была легко разделена на отдельные слои во время обработки и таким образом, чтобы волокнистая структура постоянно не разрушалась.

Составную волокнистую структуру с несколькими слоями затем разрезают на две части длиной приблизительно 250 мм. Первая часть сохраняется в качестве контрольного образца для последующей характеристики, а вторую часть затем перфорируют путем пропускания составной волокнистой структуры с несколькими слоями через зазор устройства штифтового перфорирования, аналогично Примеру 2, описанному выше. Глубина зацепления между парой взаимно замкнутых штифтовых валков была установлена равной 0,100 дюйма.

Хотя это не требуется в соответствии с настоящим изобретением, через зазор между составной волокнистой структурой с несколькими слоями и штифтовыми валками пропускают расходуемое полимерное полотно спанбонд, приблизительно 20 г/м² для того, чтобы обеспечить удобное средство для снятия составной волокнистой структуры с несколькими слоями со штифтовых валков.

Составную волокнистую структуру с несколькими слоями пропускают через зазор со скоростью приблизительно 10 футов в минуту.

Полученную в результате перфорированную составную волокнистую структуру с несколькими слоями и контрольную составную волокнистую структуру с несколькими слоями (неперфорированную) измеряют в соответствии с описанным в данной заявке Методом определения прочности при растяжении. Как показано в Таблице 2 ниже, наблюдается, что среднее геометрическое секущего модуля перфорированной составной волокнистой структуры с несколькими слоями уменьшается по сравнению с неперфорированной контрольной составной волокнистой структурой с несколькими слоями. Не желая быть связанными теорией, считают, что уменьшение среднего геометрического секущего модуля может соответствовать улучшенному тактильному ощущению мягкости и гибкости изделия конечного применения. Кроме того, ожидается, что уменьшение среднего геометрического секущего модуля будет соответствовать улучшенному взаимодействию с более поздними стадиями обработки, включая, но не ограничиваясь приведенным, дозирование изделия конечного применения из первичной упаковки и/или дозирующих устройств, предназначенных для удобства конечного пользователя.

Тестовые методы

Если не указано иное, все тестирования, описанные в данной заявке, в том числе описанные в разделе Определения и следующие тестовые методы проводили на образцах, которые были кондиционированы в комнате с кондиционированием воздуха при температуре 23°С±1°С и относительной влажности 50%±2% в течение 2 часов до начала тестирования, если не указано иное. Образцы, кондиционированные так, как описано в данной заявке, считаются сухими образцами (например, «сухие филаменты») для целей настоящего изобретения. Кроме того, все тестирования проводят в такой комнате с кондиционированием воздуха.

Метод определения содержания воды

Содержание воды (влаги), которая присутствует в филаменте и/или волокне и/или волокнистой структуре, измеряют с использованием следующего Метода определения содержания воды.

Филамент и/или волокнистую структуру, или их часть («образец») помещают в комнату с кондиционированием воздуха при температуре 23°С±1°С и относительной влажности 50%±2%, по меньшей мере, за 24 часа до тестирования. Массу образца регистрируют, когда не обнаруживается дополнительного изменения массы в течение периода, по меньшей мере, 5 минут. Зарегистрируйте эту массу как «равновесную массу» образца. Затем поместите образец в сушильную печь в течение 24 часов при температуре 70°С при относительной влажности приблизительно 4% для сушки образца. После 24 часов сушки немедленно взвесьте образец. Зарегистрируйте эту массу как «сухую массу» образца.

Содержание воды (влаги) образца рассчитывают следующим образом:

% Воды (влаги) в образце для 3 повторений усредняют для получения зарегистрированного % воды (влаги) в образце.

Метод определения растворения

Устройство и материалы (Фиг. 12-14):

Стакан на 600 мл 44

Магнитная мешалка 46 (Labline Model №1250 или эквивалент)

Магнитный перемешивающий стержень 48 (5 см)

Термометр (от 1 до 100°С+/-1°С)

Штанцевый нож - штанцевый нож из нержавеющей стали с размерами 3,8 см × 3,2 см

Таймер (0-3600 секунд или 1 час), с точностью до ближайшей секунды. Используемый таймер должен иметь достаточный диапазон измерения полного времени, если образец характеризуется временем растворения более чем 3600 секунд. Однако таймер должен иметь точность до ближайшей секунды.

35 мм рамка диапозитива Polaroid 50 (коммерчески доступна от Polaroid Corporation или эквивалент)

Держатель 35 мм рамки диапозитива 52 (или эквивалент).

Вода города Цинциннати или ее эквивалент, имеющая следующие свойства: общая жесткость = 155 мг/л в виде CaCO₃; содержание кальция = 33,2 мг/л; содержание магния = 17,5 мг/л; содержание фосфатов = 0,0462.

Протокол тестирования

Уравновесьте образцы при постоянной температуре и влажности окружающей среды при температуре 23°С±1°С и 50%±2% относительной влажности в течение, по меньшей мере, 2 часов.

Измерьте основную массу материалов образцов с использованием описанного в данной заявке Метода определения основной массы.

Вырежьте три тестовых пробы для растворения из образца нетканой структуры, например, образца волокнистой структуры с использованием штанцевого ножа (3,8 см × 3,2 см), так чтобы они соответствовали 35 мм рамке диапозитива 50, которая имеет размеры открытой площади 24×36 мм.

Зафиксируйте каждую пробу в отдельной 35 мм рамке диапозитива 50.

Поместите магнитный перемешивающий стержень 48 в стакан на 600 мл 44.

Включите поток городской воды из водопровода (или эквивалент) и измерьте температуру воды с помощью термометра и, при необходимости, отрегулируйте горячую или холодную воду, чтобы поддерживать ее при температуре тестирования. Температура воды при тестировании составляет 15°С±1°С. После определения температуры тестирования, заполните стакан 240 500 мл ± 5 мл городской воды температуры 15°С±1°С.

Поместите полный стакан 44 на магнитную мешалку 46, включите мешалку 46 и отрегулируйте скорость перемешивания до тех пор, пока не образуется вихрь, и нижняя часть вихря находится на отметке 400 мл на стакане 44.

Закрепите 35 мм рамку диапозитива 50 в зажиме типа крокодил 54 держателя 35 мм рамки диапозитива 52 таким образом, что длинная сторона 56 рамки диапозитива 50 параллельна поверхности воды. Зажим типа крокодил 54 должен быть расположен в середине длинной стороны 56 рамки диапозитива 50. Регулятор глубины 58 держателя 52 должен быть устанавлен таким образом, что расстояние между нижней частью регулятора глубины 58 и нижней частью зажима типа крокодил 54 составляет 11±0,125 дюйма. Эта установка разполагает поверхность образца перпендикулярно потоку воды. Несколько модифицированный пример расположения 35 мм рамки диапозитива и держателя рамки диапозитива показан на Фиг. 1-3 патента США №6,787,512.

Одним движением, опустите закрепленную рамку и зажим в воду и запустите таймер. Образец опустите таким образом, чтобы образец находился в центре стакана. Распад происходит, когда нетканая структура разрушается. Зарегистрируйте это как время распада. Когда вся видимая нетканая структура высвобождается из рамки диапозитива, поднимите рамку из воды, продолжая контролировать раствор на предмет наличия нерастворенных фрагментов нетканой структуры. Растворение происходит, когда все фрагменты нетканой структуры больше не видны. Зарегистрируйте это как время растворения.

Три повтора каждого образца запускают и регистрируют средние времена распада и растворения. Средние времена распада и растворения представлены в единицах секунд.

Средние времена распада и растворения нормализуют для основной массы путем деления каждого на основную массу образца, как определено с помощью Метода определения основной массы, определенного в данной заявке. Нормализованные для основной массы средние времена растворения приведены в единицах секунды/г/м² образца (с/(г/м²)).

Метод определения диаметра

Диаметр отдельного филамента или филамента в волокнистой структуре или пленке определяют с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM) или оптического микроскопа и программного обеспечения для анализа изображений. Увеличение от 200 до 10000 раз выбрано так, что филаменты приемлемо увеличены для измерения. При использовании SEM, образцы обрызгиваются соединением золота или палладия, чтобы избежать электрического заряда и вибраций филамента в электронном пучке. Используют ручную процедуру для определения диаметров филаментов из изображения (на экране монитора), взятого из SEM или оптического микроскопа. Используя инструменты мышь и курсор, берут край случайно выбранного филамента, а затем измеряют по всей его ширине (т.е. перпендикулярно направлению филамента в этой точке) до другого края филамента. Инструмент масштабированного и калиброванного анализа изображения обеспечивает масштабирование, чтобы получить фактическое значение в мкм. Для филаментов в волокнистой структуре или пленке, несколько филаментов выбирают случайным образом в образце волокнистой структуры или пленки с помощью SEM или оптического микроскопа. По меньшей мере, две части волокнистой структуры или пленки (или полотна внутри продукта) вырезают и тестируют таким образом. Всего, по меньшей мере, 100 таких измерений проводят и затем все данные регистрируют для статистического анализа. Зарегистрированные данные используют для расчета средних (срединных) диаметров филаментов, стандартного отклонения диаметров филаментов и медиан диаметров филаментов.

Еще одной полезной статистикой является расчет количества группы филаментов, которая находится ниже определенного верхнего предела. Чтобы определить эту статистику, запрограммировано программное обеспечение для подсчета количества результатов диаметров филаментов, которые находятся ниже верхнего предела, и это количество (разделенное на общее количество данных и умноженное на 100%), сообщено в процентах как процент ниже верхнего предела, например, процент ниже диаметра 1 микрометр или %-субмикрон, например. Мы обозначаем измеренный диаметр (в мкм) отдельного кругового филаментакак di.

В случае, если филаменты имеют некруглые поперечные сечения, измерение диаметра филамента определяется как и устанавливается равным гидравлическому диаметру, который в четыре раза превышает площадь поперечного сечения филамента, разделенную на периметр поперечного сечения филамента (внешний периметр в случае полых филаментов). Среднечисленный диаметр, в качестве альтернативы среднему диаметру, рассчитывают как:

Метод определения толщины

Толщину волокнистой структуры или пленки измеряют путем вырезания 5 образцов из образца волокнистой структуры или пленки таким образом, что каждый вырезанный образец больше по размеру, чем нагрузка нагружающей поверхности VIR Electronic Thickness Tester Model II, доступного от Thwing-Albert Instrument Company, Philadelphia, PA. Типично, нагрузка нагружающей поверхности имеет круглую площадь поверхности приблизительно 3,14 дюйм². Образец заключают между горизонтальной плоской поверхностью и нагрузкой нагружающей поверхности. Нагрузка нагружающей поверхности относится к всестороннему давлению на образец 15,5 г/см². Толщина каждого образца представляет собой возникший в результате зазор между плоской поверхностью и нагрузкой нагружающей поверхности. Толщину рассчитывают как среднюю толщину пяти образцов. Результат сообщают в миллиметрах (мм).

Метод определения основной массы

Основную массу образца волокнистой структуры измеряют путем выбора двенадцати (12) отдельных образцов волокнистой структуры и составления двух стопок из шести отдельных образцов каждая. Если отдельные образцы соединены друг с другом посредством линий перфорации, линии перфорации должны быть выровнены по той же стороне при укладке в стопки отдельных образцов. Точный резак используют для разрезания каждой стопки на квадраты точно 3,5 дюйма × 3,5 дюйма. Две стопки нарезанных квадратов объединяют вместе, чтобы создать подушку основой массы из 12 квадратов толщиной. Затем подушку основой массы взвешивают на весах с верхней загрузкой с минимальным разрешением 0,01 г. Весы с верхней загрузкой должны быть защищены от потоков воздуха и других нарушений с помощью защитного кожуха. Массы регистрируют, когда показания на весах с верхней загрузкой становятся постоянными. Основную массу рассчитывают следующим образом:

Если образец волокнистой структуры меньше, чем 3,5 дюйма × 3,5 дюйма, то могут использоваться меньшие площади отбора образцов для определения основной массы с соответствующими изменениями в расчетах.

Метод определения средневесовой молекулярной массы

Средневесовая молекулярная масса (Mw) материала, такого как полимер, определяется с помощью гельпроникающей хроматографии (GPC) с использованием колонки со смешанной подложкой. Используют высокоэффективный жидкостной хроматограф (HPLC), имеющий следующие компоненты: Millenium®, насос модель 600Е, системный контроллер и контроллер программного обеспечения Version 3.2, автоматический пробозаборник модель 717 Plus и нагреватель колонки СНМ-009246, все производства Waters Corporation, Milford, MA, USA. Колонка представляет собой PL гель 20 мкм колонку А со смешанной подложкой (молекулярная масса геля в диапазоне от 1000 г/моль до 40000000 г/моль), имеющей длину 600 мм и внутренний диаметр 7,5 мм и защитная колонка представляет собой PL гель 20 мкм, длина 50 мм, 7,5 мм ID. Температура колонки составляет 55°С и объем впрыска составляет 200 мкл. Датчик представляет собой DAWN® Enhanced Optical System (EOS), включая Astra® программное обеспечение, программное обеспечение датчика версия 4.73.04, производства Wyatt Technology, Santa Barbara, USA, лазерный датчик рассеяния света с K5 ячейкой и 690 нм лазер. Коэффициент усиления нечетно пронумерованных датчиков был установлен на 101. Коэффициент усиления четко пронумерованных датчиков был установлен на 20,9. Wyatt Technology Optilab® дифференциальный рефрактометр был установлен на 50°С. Коэффициент усиления был установлен на 10. В качестве подвижной фазы для ВЭЖХ используют диметилсульфоксид с 0,1% мас/об. LiBr и скорость потока подвижной фазы составляет 1 мл/мин, изократически. Время пропускания составляет 30 минут.

Образец готовят путем растворения материала в подвижной фазе при номинально 3 мг материала/1 мл подвижной фазы. Образец закрывают и затем перемешивают в течение приблизительно 5 минут с помощью магнитной мешалки. Затем образец помещают в 85°С конвекционную печь в течение 60 минут. Затем образец охлаждают нетронутым до комнатной температуры. Затем образец фильтруют через 5 мкм нейлоновую мембрану, типа Spartan-25, производства Schleicher & Schuell, Keene, NH, USA, в виалы на 5 миллилитров (мл) автоматического пробозаборника шприцем на 5 мл.

Для каждой серии измеренных образцов (3 или более образцов материала), холостой образец растворителя впрыскивают в колонку. Затем контрольный образец готовят аналогично образцам, описанным выше. Контрольный образец содержит 2 мг/мл пуллулана (Polymer Laboratories), имеющего средневесовую молекулярную массу 47300 г/моль. Контрольный образец анализируют до анализа каждого набора образцов. Тестирования холостого образца, контрольного образца и тестовых образцов материалов проводят дважды. Окончательное пропускание представляет собой пропускание холостого образца. Датчик рассеяния света и дифференциальный рефрактометр функционируют в соответствии с «Dawn EOS Light Scattering Instrument Hardware Manual» и «Optilab(R) DSP Interferometric Refractometer Hardware Manual», оба производства Wyatt Technology Corp., Santa Barbara, CA, USA, и оба включены в данную заявку путем ссылки.

Средневесовую молекулярную массу образца рассчитывают с использованием датчика программного обеспечения. Используют значение dn/dc (дифференциальное изменение показателя преломления при изменении концентрации) 0,066. Исходные данные для датчиков лазерного света и датчика показателя преломления исправляют, чтобы удалить вклады от датчика темного тока и рассеяния растворителя. Если сигнал датчика лазерного света является насыщенным или показывает чрезмерный шум, то его не используют в расчетах молекулярной массы. Участки характеристик молекулярной массы выбирают таким образом, что оба сигнала для 90° датчика для рассеяния лазерного света и показателя преломления превышают в 3 раза их соответствующие фоновые уровни шума. Типично, сторона высокой молекулярной массы хроматограммы ограничена сигналом показателя преломления и сторона низкой молекулярной массы ограничена сигналом лазерного света.

Средневесовая молекулярная масса может быть рассчитана с использованием «графика Зимма первого порядка», как это определено в программном обеспечении датчика. Если средневесовая молекулярная масса образца больше, чем 1000000 г/моль, то графики Зимма как первого, так и второго порядка рассчитывают, и результат с наименьшей ошибкой регрессии используют для расчета молекулярной массы. Сообщенная средневесовая молекулярная масса является средней из двух пропусканий образца тестируемого материала.

Метод определения прочности при растяжении: удлинение, прочность на разрыв, TEA и модуль

Удлинение, прочность на разрыв, TEA, секущий модуль и тангенциальный модуль измеряют при постоянной скорости прибора для тестирования на растяжение с компьютерным интерфейсом (приемлемым прибором является MTS Insight с использованием программного обеспечения Testworks 4.0, доступным от MTS Systems Corp., Eden Prairie, MN) с помощью датчика нагрузки, для которого измеренные силы находятся в пределах от 10% до 90% от предела датчика. Как подвижные (верхние), так и стационарные (нижние) пневматические тиски снабжены резиновыми зажимами, высотой 25,4 мм и шире, чем ширина тестируемой пробы. Давление воздуха приблизительно 80 фунтов на квадратный дюйм подают к тискам. Все тестирования проводят в комнате с кондиционированием воздуха, поддерживаемой при температуре приблизительно 23°С±1°С и относительной влажности приблизительно 50%±2%. Образцы кондиционируют в тех же условиях в течение 2 часов перед тестированием.

Восемь проб нетканой структуры и/или растворяющейся волокнистой структуры разделяют на две стопки по четыре пробы каждая. Пробы в каждой стопке последовательно направлены в продольном направлении (MD) и в поперечном направлении (CD). Одна из стопок предназначена для тестирования в MD, а другая для CD. Используя однодюймовый точный резак (Thwing Albert JDC-1-10 или аналогичный) вырежьте четыре MD полоски из одной стопки и четыре CD полоски из другой, с размерами 2,54 см ± 0,02 см в ширину на, по меньшей мере, 50 мм в длину.

Запрограммируйте прибор для тестирования на растяжение, чтобы провести тестирование на растяжение, собирая данные о силе и растяжении при скорости сбора данных 100 Гц. Вначале опустите ползунок 6 мм со скоростью 5,08 см/мин, чтобы ввести провисание в пробе, затем поднимите ползунок со скоростью 5,08 см/мин до разрыва пробы. Чувствительность к разрыву установлена на 80%, т.е., тестирование прекращают, когда измеренная сила падает до 20% от максимальной пиковой силы, после чего ползунок возвращают в исходное положение.

Установите расчетную длину 2,54 см. Обнулите ползунок. Вставьте пробу в верхний зажим, выравнивая ее по вертикали в пределах верхних и нижних тисков, и закройте верхние зажимы. Если образец висит на верхних зажимах, обнулите датчик нагрузки. Вставьте пробу в нижние зажимы и закройте. При закрытых зажимах проба должна находиться под достаточным натяжением, чтобы устранить какое-либо провисание, но характеризуется силой на датчике нагрузки менее чем 3,0 г. Запустите прибор для тестирования на растяжение и сбор данных. Повторяйте тестирование подобным образом для всех четырех CD и четырех MD проб.

Запрограммируйте программное обеспечение для расчета следующих данных из построенной кривой силы (г) относительно растяжения (см):

Прочность на разрыв является максимальной пиковой силой (г), деленной на ширину пробы (см) и сообщена, как г/см с точностью до 1 г/см.

Скорректированная расчетная длина рассчитывается как растяжение, измеренное при 3,0 г силы (см), добавленное к первоначальной расчетной длине (см).

Удлинение рассчитывается как растяжение при максимальной пиковой силе (см), деленное на скорректированную расчетную длину (см), умноженное на 100 и сообщено, как % с точностью до 0,1%.

Общая энергия (TEA) рассчитывается как площадь под кривой силы, интегрированной от нулевого растяжения до растяжения при максимальной пиковой силе (г*см), деленная на произведение скорректированной расчетной длины (см) и ширины пробы (см) и сообщена с точностью до 1 г*см/см².

Повторно нанесите на график кривую силы (г) относительно растяжения (см) в виде кривой силы (г) относительно деформации (%). Деформация в данной заявке определяется как растяжение (см), деленное на скорректированную расчетную длину (см) × 100.

Запрограммируйте программное обеспечение для расчета следующих данных из построенной кривой силы (г) относительно деформации (%):

Секущий модуль рассчитывается по способу наименьших квадратов для линейного приближения крутизны наклона на кривой силы относительно деформации, с использованием корда, который имеет подъем, по меньшей мере, на 20% от пиковой силы. Этот наклон затем делят на ширину пробы (2,54 см) и сообщают с точностью до 1 г/см.

Тангенциальный модуль рассчитывается как наклон линии, проведенной между двумя точками данных на кривой силы (г) относительно деформации (%). Первая используемая точка данных является точкой, зарегистрированной при 28 г силы, а вторая используемая точка данных является точкой, зарегистрированной при 48 г силы. Этот наклон затем делят на ширину пробы (2,54 см) и сообщают с точностью до 1 г/см.

Прочность на разрыв (г/см), удлинение (%), общая энергия (г*см/см²), секущий модуль (г/см) и тангенциальный модуль (г/см) рассчитываются для четырех CD проб и четырех MD проб. Рассчитайте среднее значение для каждого параметра отдельно для CD и MD проб.

Расчеты:

Общая сухая прочность на разрыв (TDT) = MD прочность на разрыв (г/см) + CD прочность на разрыв (г/см)

Среднее геометрическое растяжения = Корень квадратный [MD прочность на разрыв (г/см) × CD прочность на разрыв (г/см)]

Соотношение растяжения = MD прочность на разрыв (г/см) / CD прочность на разрыв (г/см)

Среднее геометрическое пикового удлинения = Корень квадратный [MD удлинение (%) × CD удлинение (%)]

Общая TEA = MD TEA (г*см/см²) + CD TEA (г*см/см²)

Среднее геометрическое TEA = Корень квадратный [MD TEA (г*см/см²) × CD TEA (г*см/см²)]

Среднее геометрическое тангенциального модуля = Корень квадратный [MD тангенциальный модуль (г/см) × CD тангенциальный модуль (г/см)]

Общий тангенциальный модуль = MD тангенциальный модуль (г/см) + CD тангенциальный модуль (г/см)

Среднее геометрическое секущего модуля = Корень квадратный [MD секущий модуль (г/см) × CD секущий модуль (г/см)]

Общий секущий модуль = MD секущий модуль (г/см) + CD секущий модуль (г/см)

Метод определения жесткости пластины

Как используется в данной заявке, тестирование «жесткости пластины» является измерением жесткости плоского образца, поскольку он деформируется вниз в отверстие под образцом. Для тестирования, образец моделируется как бесконечная пластина с толщиной «t», которая находится на плоской поверхности, где он центрируется над отверстием с радиусом «R». Центральная сила «F», приложенная к ткани непосредственно над центром отверстия, отклоняет ткань вниз в отверстие на расстояние «w». Для линейного упругого материала, отклонение может быть предсказано с помощью:

,

где «Е» представляет собой эффективный линейный модуль упругости, «v» представляет собой коэффициент Пуассона, «R» представляет собой радиус отверстия, и «t» представляет собой толщину ткани, взятую в качестве толщины в миллиметрах, измеренной на стопке из 5 тканей под нагрузкой приблизительно 0,29 фунта на квадратный дюйм. Принимая коэффициент Пуассона как 0,1 (решение не очень чувствительно к этому параметру, поэтому погрешность, обусловленная принятым значением, вероятно, будет незначительной), предыдущее уравнение может быть переписано для «w», чтобы оценить эффективный модуль как функцию результатов тестирования гибкости:

.

Результаты тестирования выполняются с использованием оборудования для тестирования MTS Alliance RT/1 (MTS Systems Corp., Eden Prairie, Minn.) с датчиком нагрузки 100 H. Поскольку стопку из пяти листов ткани размером квадрата, по меньшей мере, 2,5 дюйма отцентрировали над отверстием радиусом 15,75 мм на опорной пластине, тупой зонд с радиусом 3,15 мм опускается со скоростью 20 мм/мин. Когда наконечник зонда опускается на 1 мм ниже плоскости опорной пластины, тестирование прекращается. Регистрируют максимальный наклон в граммах силы/мм по любому шагу 0,5 мм во время тестирования (этот максимальный наклон обычно возникает в конце хода). Датчик силы контролирует приложенную силу, и также контролируется положение наконечника зонда относительно плоскости опорной пластины. Регистрируют пиковую нагрузку, и оценивают «Е» с использованием указанного выше уравнения.

Жесткость пластины «S» на единицу ширины может быть рассчитана следующим образом:

и выражается в единицах Ньютон-миллиметр. Программа Testworks использует следующую формулу для расчета жесткости:

S=(F/w)[(3+v)R²/16π],

где «F/w» представляет собой максимальный наклон (сила, деленная на отклонение), «v» представляет собой коэффициент Пуассона, принимаемый за 0,1, и «R» представляет собой радиус кольца.

Метод тестирования композиции филамента

В целях подготовки филаментов для измерения композиции филамента, филаменты должны быть кондиционированы путем удаления любой композиции покрытия и/или материалов, присутствующих на внешних поверхностях филаментов, которые являются удаляемыми. Химический анализ кондиционированных филаментов затем проводят для определения композиционного состава филаментов по отношению к формирующим волокнистый элемент материалам и активным агентам и количества формирующих волокнистый элемент материалов и активных агентов, присутствующих в филаментах.

Композиционный состав филаментов по отношению к формирующему волокнистый элемент материалу и активным агентам также может быть определен путем выполнения анализа поперечного сечения с использованием TOF-SIMs или SEM. Еще один метод определения композиционного состава филаментов использует флуоресцентный краситель в качестве маркера. Дополнительно, как всегда, производитель филаментов должен знать композиции своих филаментов.

Метод определения медианного размера частиц

Данный Метод должен использоваться для определения медианного размера частиц.

Тестирование медианного размера частиц проводят для определения медианного размера частиц затравочного материала с использованием ASTM D 502-89, «Standart Test Method for Particle Size of Soaps and Other Detergents», утвержденный 26 мая 1989 года, с дополнительной спецификацией для размеров сит, используемых в анализе. Следующий раздел 7, «Procedure using machine-sieving method», набор чистых сухих сит, содержащий стандарт США (ASTM Е 11) сит №8 (2360 мкм), №12 (1700 мкм), №16 (1180 мкм), №20 (850 мкм), №30 (600 мкм), №40 (425 мкм), №50 (300 мкм), №70 (212 мкм), №100 (150 мкм), является необходимым. Предписанный метод машинного просеивания использует указанный выше набор сит. В качестве образца используют затравочный материал. Приемлемую машину для встряхивания сит можно получить от W.S. Tyler Company, Mentor, Ohio, U.S.A.

Данные наносят на полулогарифмический график с помощью микронного размера отверстия каждого сита, нанесенного на график по логарифмической оси абсцисс, и совокупного массового процента (Q3), нанесенного на график по линейной оси ординат. Пример приведенного выше представления данных приведен в ISO 9276-1:1998, «Representation of results of particle size analysis - Part 1: Graphical Representation», фигура A.4. Медианный размер частиц затравочного материала (D₅₀) для целей настоящего изобретения определяется как значение абсциссы в точке, где совокупный массовый процент равен 50 процентам, и рассчитывается путем прямой линейной интерполяции между точками данных, непосредственно выше (а50) и ниже (b50), значения 50%, используя следующее уравнение:

D₅₀=10^[Log(D_a50)-(Log(D_a50)-Log(D_b50))*(Q_a50-50%)/(Q_a50-Q_b50)],

где Q_a50 и Q_b50 представляют собой совокупные массовые значения процентиля данных непосредственно выше и ниже 50-го процентиля, соответственно; и D_a50 и D_b50 представляют собой величины размера сита в микронах, соответствующие этим данным.

В случае, когда значение 50-го процентиля попадает ниже наименьшего размера сита (150 мкм) или выше самого крупного размера сита (2360 мкм), то дополнительные сита должны быть добавлены к набору в следующей геометрической прогрессии не более чем 1,5, до тех пор, пока медиана не попадает между двумя измеренными размерами сита.

Шаг распределения затравочного материала является мерой ширины распределения размера затравочного материала относительно медианы. Он рассчитывается по следующей формуле:

Шаг = (D₈₄/D₅₀+D₅₀/D₁₆)/2,

где D₅₀ представляет собой медианный размер частиц, и D₈₄ и D₁₆ представляют собой размеры частиц в шестнадцатом и восемьдесят четвертом процентилях на совокупном массовом проценте сохраненного графика, соответственно.

В случае, когда значение D₁₆ попадает ниже наименьшего размера сита (150 мкм), то шаг рассчитывается в соответствии со следующей формулой:

Шаг = (D₈₄/D₅₀).

В случае, когда значение D₈₄ попадает выше самого крупного размера сита (2360 мкм), то шаг рассчитывается в соответствии со следующей формулой:

Шаг = (D₅₀/D₁₆).

В случае, когда значение D₁₆ попадает ниже наименьшего размера сита (150 мкм), а значение D₈₄ попадает выше самого крупного размера сита (2360 мкм), то шаг распределения принимается равным максимальному значению 5,7.

Метод определения параметров перфорации

Квалифицированный специалист в данной области техники понимает, что важно убедиться, что стадии подготовки для тестирования волокнистого образца не повредили образец, подлежащий тестированию, или не изменили характеристики, которые должны быть измерены. Образец чистой сухой волокнистой структуры является предполагаемой исходной точкой измерения. Следующий Метод проводят на образцах, которые были кондиционированы при температуре 23°С±2,0°С и относительной влажности 45%±10% в течение как минимум 12 часов до тестирования. За исключением случаев, когда отмечено, что все тестирования проводят в такой комнате с кондиционированием воздуха, и все тестирования проводят в одинаковых условиях окружающей среды. Любая поврежденная волокнистая структура отбрасывается. Образцы, которые имеют дефекты, такие как складки, разрывы, отверстия, и подобные, не тестируются. Все приборы калибруются в соответствии с техническими условиями производителя. Образцы, кондиционированные, как описано в данной заявке, считаются сухими образцами для целей настоящего изобретения.

Несколько параметров, связанных с наличием перфораций в волокнистой структуре, определяются с помощью трехмерного (3D) изображения и компьютерного анализа изображений. Микро рентгеновская компьютерная томография (микроСТ) используется для создания 3D-визуализации тестируемых образцов, полученных из волокнистых структур, содержащих перфорации. Каждый из параметров, определяемых данным методом, относится к одной или более из следующих характеристик: характеристики, размеры и частота перфораций; индекс локализованной основной массы; или индекс локализованного направления волокон. Инструменты анализа изображения применяются к 3D-визуализации для создания двумерных (2D) изображений и одномерных (1D) профилей значений. Профили отображают среднее значение индекса локализованной основной массы и индекса локализованного направления волокон в зависимости от расстояния, исходящего от края областей пустот перфораций (как определено далее ниже) для данных, объединенных из нескольких повторов перфораций. В пределах профилей, отдельные области идентифицируются в соответствии с их расстоянием от края областей пустот перфораций и относительными значениями, измеренными на характерных расстояниях. Фоновая область удалена от области пустот перфораций и меньше всего зависит от присутствия перфораций. Область стены, если она присутствует, сразу примыкает к области пустот перфораций и может расходоваться в индексе локальной основной массы по отношению к фоновой области. Область перехода, когда она присутствует, расположена между областью стены и фоновой областью и может характеризоваться увеличенным индексом локальной основной массы по отношению к индексу фоновой области. Определены и рассчитаны несколько параметров, чтобы охарактеризовать аспекты относительного индекса основной массы и относительного индекса направления волокон между данными областями. В общей сложности, определенные параметры, связанные с перфорацией, включают: средний эквивалентный диаметр перфорации; среднюю площадь перфорации; частоту перфораций; округлость перфорации; среднюю фракционную открытую площадь; коэффициент индекса основной массы; коэффициент перехода по индексу основной массы; наклон области стены; наклон области перехода; и коэффициент индекса направления волокон.

Получают изображения образцов волокнистой структуры, подлежащей тестированию, с использованием рентгеновского сканирующего прибора микроСТ, способного сканировать образец, имеющий размеры, по меньшей мере, 16 мм × 16 мм × 3 мм в виде единого набора данных со смежными элементами трехмерного изображения. Изотропное пространственное разрешение 6 мкм требуется в наборах данных, собранных при сканировании с помощью микроСТ. Одним из примеров приемлемого прибора является микроСТ сканер модели SCANCO Systems μ50 (Scanco Medical AG, , Switzerland), работающий со следующими настройками: уровень энергии 45 кВп при 88 мкА; 3000 проекций; 20 мм поле зрения; время интеграции 750 мс; усреднение 3; и размер элемента трехмерного изображения 6 мкм.

Волокнистые структуры, подлежащие тестированию, проверяются визуально, чтобы различать присутствие, внешний вид, количество и расположение отдельных перфораций. Проверкам может помочь использование увеличительного устройства для проведения четких и тщательных наблюдений. Тестируемые образцы, подлежащие анализу, получают путем пробивания штампованием дисков образца волокнистой структуры из волокнистой структуры с использованием острого кругового инструмента для пробивки диаметром примерно 16 мм. Инструмент для пробивки расположен таким образом, что, по меньшей мере, одна перфорация: присутствует внутри пробитого диска, располагается приблизительно центрировано по центральному началу пробитого круга и, если является возможным, полностью содержится в пределах площади диска образца, который пробивается.

Волокнистые структуры, подлежащие тестированию, отбирают путем подготовки набора, по меньшей мере, из трех дисков образца из каждого материала, подлежащего тестированию. Три или больше дисков образца тщательно выбирают таким образом, что совокупный набор всех перфораций, присутствующих в дисках, является репрезентативным для множества перфораций, присутствующих в материале, подлежащем тестированию, и имеет различные перфорации приблизительно с одной и той же относительной частотой, с которой присутствуют во всей волокнистой структуре (т.е. разные разновидности перфораций взвешивают по числу с помощью их относительной частоты, а не по площади), как это определяется во время визуальной проверки. Если трех дисков образца недостаточно для совокупного предоставления такого репрезентативного образца всей волокнистой структуры, то дополнительные диски образца готовят в достаточном количестве, чтобы набор совокупно соответствовал конкретным требованиям для репрезентативного образца. Все результаты значения параметров, указанные в этом Методе, рассчитываются и сообщаются для набора дисков образца, которые в совокупности являются репрезентативными для всей волокнистой структуры.

Различные типы перфораций и/или различные зоны перфораций могут быть визуально различимыми в волокнистой структуре во время визуальной проверки. Различные типы перфораций могут быть идентифицированы в соответствии с различиями в относительном размере перфораций или различиями в относительной форме перфораций или любой другой визуально различимой и повторяющейся характеристикой(ами) перфораций. Различные зоны перфораций могут быть идентифицированы в соответствии с относительной частотой или плотностью перфораций между областями волокнистой структуры или с помощью относительной формы перфораций между областями или относительного пространственного расположения или совпадения перфораций между областями или любой другой визуально различимой характеристики перфораций или их пространственного расположения. Зоны могут случаться повторно или повторяться в любом пространственном расположении на волокнистой структуре и, как таковые, могут содержать области внутри или между повторяющимися узорами. Волокнистые структуры, содержащие различные типы перфораций или различные зоны перфораций, визуально оценивают, чтобы определить, можно ли пробить диск образца 16 мм таким образом, чтобы на одном диске образца присутствовал только один тип или зона. Для волокнистых структур, содержащих более одного визуально различимого типа перфораций или зоны перфораций, и при этом пространственное расположение перфораций позволяет отдельно отбирать, по меньшей мере, один тип или зону, затем, по меньшей мере, три повтора дисков образца готовят из каждого другого типа или зоны, которая может быть выбрана отдельно (в дополнение к набору дисков образца, которые в совокупности являются репрезентативными для всей структуры). Для волокнистых структур, в которых разные типы или зоны перфораций могут быть отобраны отдельно, все результаты, указанные в данном Методе (за исключением частоты перфораций), рассчитываются и сообщаются отдельно для каждого набора дисков образца, представляющих зону или тип перфораций, в дополнение к результатам, сообщенным для набора дисков образца, представляющих всю структуру.

Полученные диски образца укладываются в плоские слои и могут быть установлены между дисками (и/или кольцами) низкоразбавленной монтажной пены для подготовки образца в чередующихся слоях для образования стопки. Использование кольца пены может обеспечить области в пределах сканирований, где каждый диск образца полностью изолирован от другого твердого материала. Диски образца и любые дополнительные диски и/или кольца пены устанавливаются в пластиковую цилиндрическую трубку и закрепляются внутри сканера микроСТ. Настройки захвата изображения прибора выбираются таким образом, чтобы контраст интенсивности изображения был достаточно чувствительным, чтобы обеспечить четкое и воспроизводимое разрешение волокнистых структур из воздуха и окружающей монтажной пены. Настройки захвата изображений, которые неспособны достичь этого контрастного разрешения или требуемого пространственного разрешения, непригодны для этого метода. Сканирование дисков образца фиксируется таким образом, что весь объем всех установленных дисков образца включен в набор данных.

Программное обеспечение для проведения реконструкции набора данных для создания 3D-визуализаций предоставляется производителем сканирующего прибора. Программное обеспечение, приемлемое для последующих стадий обработки изображений и количественного анализа изображений, включает программы, такие как Avizo Fire 8.0 (Visualization Sciences Group / FEI Company, Burlington, Massachusetts, U.S.A.) и MATLAB 2013b с соответствующим MATLAB Image Processing Toolbox (The Mathworks Inc. Natick, Massachusetts, U.S.A.). Данные микроСТ, собранные с глубиной интенсивности уровня серого 16 бит, преобразуются в глубину интенсивности уровня серого 8 бит, следя за тем, чтобы результирующий 8-битный набор данных поддерживал максимальный динамический диапазон и минимальное количество насыщенных элементов трехмерного изображения, в то же время исключая экстремальные значения выбросов. Набор данных подбирается по фактору из двух во всех измерениях для создания 3D-набора данных, включающего 12-мкм элементы трехмерного изображения, который используется на последующих стадиях обработки и анализа изображений. В дальнейшем в этом методе размер Z относится к направлению, перпендикулярному плоскости диска образца, и размеры X и Y относятся к двум направлениям, перпендикулярным друг другу и которые оба параллельны плоскости диска образца. Расположение перпендикулярных размеров X и Y определяется произвольно поворотным расположением установленного диска образца по отношению к геометрии сканирования прибора. Из набора данных, содержащего несколько отсканированных дисков образца, для каждого отдельного диска образца создается одна и отдельная 3D-область интереса (ROI). Размер 3D ROI для каждого диска образца является таким, что он содержит весь этот диск образца в размерах X, Y и Z и дополнительно содержит значительный объем пустотных воздушных пространств/пустотных элементов трехмерного изображения в измерении Z выше и/или ниже плоскости диска. Весь посторонний твердый материал (например, монтажная пена для образца, держатель образца) в цифровой форме исключается из анализа данных.

Изображение индекса основной массы

Значения интенсивности уровня серого в наборе данных микроСТ являются результатом затухания рентгеновских лучей, когда они проходят через материал образца во время сканирования. Это затухание рентгеновского излучения зависит от плотности материала образца, так что материалы с более высокой плотностью приводят к более высоким значениям интенсивности уровня серого (более яркие области), и материалы с более низкой плотностью приводят к более низким значениям интенсивности уровня серого (более темные области). Эта характеристика используется для определения значений индекса локализованной основной массы, как представлено в каждом местоположении пикселя в 2D-проекционном XY изображении, называемом изображением индекса основной массы. Для того, чтобы рассчитать изображение индекса основной массы для каждого диска образца, на каждом диске создается изображение 2D XY кумулятивного проецирования. В Z-стопке XY-срезов изображения, которые содержат ROI для каждого диска образца, значение интенсивности уровня серого в каждом конкретном местоположении элемента трехмерного изображения XY суммируется со значениями интенсивности, соответствующими тому же местоположению элемента трехмерного изображения XY, на всех XY-срезах в Z-стопке для того, чтобы создать новое одно изображение 2D XY, содержащее совокупное значение интенсивности уровня серого с плавающей точкой в каждом местоположении пикселя XY. Затем совокупные значения интенсивности масштабируются таким образом, что значения интенсивности уровня серого в совокупном проекционном изображении попадают в 8-битный диапазон, сохраняя при этом большую часть динамического диапазона. Полученное в результате 8-битное 2D XY совокупное проекционное изображение затем упоминается как изображение индекса основной массы для данного диска образца.

Средний эквивалентный диаметр перфорации: средняя площадь перфорации; частота перфораций: средняя фракционная открытая площадь и округлость перфорации

Области пустот перфораций идентифицируются и определяются в пределах изображения индекса основной массы каждого диска образца посредством процесса порога значений интенсивности уровня серого, с последующей идентификацией области. Эти процессы используются, чтобы классифицировать каждый пиксель в изображении индекса основной массы, либо являющийся компонентом определенной области пустоты перфорации, либо являющийся исключенным из всех областей пустот перфораций. Значение пороговой интенсивности определяется с использованием способа Оцу (Nobuyuki Otsu (1979) «А threshold selection method from gray-level histograms» IEEE Trans. Sys., Man., Cyber. 9 (1): 62-66 doi:10,1109/TSMC,1979,4310076). Способ Оцу является широко используемым способом определения объективного и воспроизводимого порогового значения для изображения шкалы серого и достигает этого путем определения порогового значения, которое минимизирует сумму изменений в пределах двух наборов значений интенсивности (то есть, каждая из сторон порогового значения). Способ Оцу используется для определения порогового значения для изображения индекса основной массы, и это пороговое значение затем используется для создания бинарной маски, называемой маской изображения. Из изображения индекса основной массы все местоположения пикселей, чьи значения интенсивности превышают пороговое значение, идентифицируются и получают значение интенсивности, равное единице, в бинарной маске изображения. Наоборот, все местоположения пикселей в изображении индекса основной массы, чьи значения интенсивности уровня серого меньше порогового значения, получают значение интенсивности, равное нулю, в бинарной маске изображения. Области пустот перфораций идентифицируются и определяются как области смежных пикселей, расположенных на диске образца, причем все пиксели, соответствующие этой смежной области, имеют значение интенсивности, равное нулю, в бинарной маске изображения, и где область имеет смежную область, по меньшей мере, в 100 пикселей. Каждая область, которая удовлетворяет указанным выше критериям, определяется как область пустоты перфорации и считается соответствующей самой центральной части перфорации. Все местоположения пикселей в пределах диска образца, которые не удовлетворяют критериям идентификации, как содержащие область пустоты перфорации, получают значение интенсивности, равное единице, в маске изображения. Области пустот перфораций, которые контактируют или пересекают круговой периметр диска образца, исключаются из всех проведенных расчетов и измерений, если только это не приведет к тому, что в пределах диска образца будут измерены нулевые области пустот перфораций, и в этом случае области контактирования или пересечения пустот перфораций должны быть включены в сообщаемые измерения.

Эквивалентный диаметр для любой области пустоты перфорации представляет собой диаметр круга, площадь которого совпадает с площадью области пустоты перфорации. Каждая область пустоты перфорации, идентифицированная в маске изображения, измеряется для определения ее площади и эквивалентного диаметра. Каждое из данных отдельных измеренных значений регистрируется и сообщается после преобразования из пикселей в микрометры с коэффициентом 12 мкм на пиксель. Для каждого материала волокнистой структуры, подлежащего тестированию, значения, зарегистрированные для площади и для эквивалентного диаметра каждой области пустоты перфорации, сообщаются индивидуально и также усредняются для каждого параметра, соответственно. Средний эквивалентный диаметр перфорации и средняя площадь перфорации рассчитываются и сообщаются для набора дисков образца, представляющего всю волокнистую структуру, а также для всех дисков образца, представляющих каждый тип перфораций и зону перфораций для каждого отдельного параметра.

Округлость (также известная как кругообразность) является общей концепцией анализа изображений, которая используется для измерения формы 2D-объекта и указывает степень сходства между формой этого объекта и формой идеального круга. В данном подходе объект с формой идеального круга имеет безразмерное значение округлости, равное единице, тогда как значения округлости, которые отличаются от значения, равного единице, соответствуют формам, которые отклоняются от идеального круга, причем более высокие значения указывают на все возрастающие менее круглые формы. Значение округлости любой заданной области пустоты перфорации называется округлостью перфорации и рассчитывается с использованием уравнения:

Округлость перфорации = (периметр)²/(4 × площадь × 3,1416)

где,

периметр = длина по периметру данной области пустоты перфорации, в единицах мм

площадь = площадь данной области пустоты перфорации, в единицах мм в квадрате

Каждая область пустоты перфорации, идентифицированная в маске изображения, измеряется для определения ее округлости перфорации. Каждое из этих отдельных измеренных значений регистрируется и сообщается как индивидуальное значение округлости перфорации. Значения округлости перфорации усредняются и сообщаются для набора дисков образца, представляющего всю волокнистую структуру, а также для дисков образца, представляющим каждый тип перфораций, и зону перфораций. Все полученные средние значения регистрируются и сообщаются для каждого материала волокнистой структуры, подлежащего тестированию.

Визуально различимые повторяющиеся узоры перфораций (то есть повторяющиеся двумерные пространственные единицы, содержащие области как внутри, так и снаружи областей пустот перфораций) могут присутствовать в пределах всей ненарушенной волокнистой структуры, подлежащей тестированию. Для волокнистых структур, где визуально различимые повторяющиеся узоры отсутствуют, параметры, описанные ниже, которые необходимы для определения средней фракционной открытой площади, рассчитываются непосредственно на основе общей площади всей ненарушенной волокнистой структуры. Общая площадь волокнистой структуры определяется путем умножения длины и ширины всей ненарушенной волокнистой структуры. Специалист в данной области техники поймет, что, когда один или более повторяющихся узоров перфораций присутствует в волокнистой структуре, подлежащей тестированию, любые параметры, измеренные на основе наибольшего повторяющегося узора, могут быть экстраполированы для определения значений этих параметров на основе общей площади всей ненарушенной волокнистой структуры.

Для волокнистых структур, содержащих повторяющийся узор, область наиболее визуально различимого повторяющегося узора определяется и регистрируется путем первого измерения и затем умножения вместе, расстояний повторяющегося узора. Расстояния повторяющегося узора измеряются в направлениях X и Y от всей ненарушенной волокнистой структуры, подлежащей тестированию, и представляет собой два линейных расстояния между местоположениями, где узор снова является идентичным (то есть повторяется), в соседних случаях наиболее повторяющегося узора. Значения параметров, которые рассчитываются на основе наиболее повторяющегося узора, экстраполируются для определения значений этих параметров для всей ненарушенной волокнистой структуры. Данная экстраполяция достигается путем умножения значений параметров, рассчитанных для повторяющегося узора, на количество повторений узора по всей волокнистой структуре. Количество повторений узора, пересекающее всю волокнистую структуру, определяется путем деления площади общей площади волокнистой структуры на площадь присутствующего наиболее повторяющегося узора.

Общее количество перфораций определяется как общее количество перфораций во всех типах и во всех зонах во всей ненарушенной волокнистой структуре. Общее количество перфораций определяется путем подсчета каждой визуально различимой перфорации в пределах всей волокнистой структуры или экстраполируется из числа всех визуально различимых перфораций в пределах наиболее повторяющегося узора, включая все типы и все зоны.

Частота перфораций определяется как общее количество всех перфораций во всех типах и во всех зонах, рассчитанное на основе всей ненарушенной волокнистой структуры и выраженное как количество перфораций на кв. мм. Частота перфораций рассчитывается в соответствии со следующим уравнением:

Частота перфораций = Общее количество перфораций / Общая площадь,

где значение для общей площади рассчитывается для всей ненарушенной волокнистой структуры в единицах мм в квадрате.

Совокупная площадь областей пустот перфораций в волокнистой структуре определяется путем умножения количества визуально различимых перфораций, подсчитанных в волокнистой структуре, или экстраполированных из числа в пределах наиболее повторяющегося узора, на измеренную среднюю площадь перфорации. Средняя фракционная открытая площадь представляет собой процент от общей площади волокнистой структуры, которая содержит площадь в пределах областей пустот перфораций и рассчитывается в соответствии со следующим уравнением:

Средняя фракционная открытая площадь (%) = (Совокупная площадь областей пустот перфораций / Общая площадь) × 100,

где значения совокупной площади областей пустот перфораций и общей площади, каждое, рассчитываются для всей ненарушенной волокнистой структуры в единицах мм в квадрате.

Значение средней фракционной открытой площади сообщается для набора дисков образца, представляющего всю волокнистую структуру. Кроме того, там, где это возможно, значение средней фракционной открытой площади также рассчитывается и сообщается для всех дисков образца, представляющих каждый тип перфораций, и зону перфораций. Все полученные в результате средние значения регистрируются и сообщаются для каждого материала волокнистой структуры, подлежащего тестированию.

Изображение карты эвклидового расстояния

Изображения индекса основной массы используется для создания карты эвклидового расстояния (EDM), где значение в каждом местоположении пикселя представляет собой значение расстояния, которое представляет расстояние между этим пикселем и ближайшим пикселем, содержащимся в пределах области пустоты перфорации (как определено выше). Для того, чтобы измерить расстояние от области пустоты перфорации, преобразование эвклидового расстояния используется для измерения минимального расстояния от каждого конкретного местоположения пикселя до ближайшего пикселя области пустоты перфорации. Для каждого диска образца созданная ранее бинарная маска изображения, чтобы идентифицировать области пустот перфораций, теперь инвертируется таким образом, что пиксели в областях пустот перфораций имеют значение интенсивности, равное единице, и все другие пиксели имеют значение интенсивности, равное нулю, создавая, таким образом, маску, называемую маска инвертированного изображения. Карта эвклидового расстояния (EDM) для каждого диска образца представляет собой преобразование маски инвертированного изображения, таким образом, что значение расстояния каждого местоположения пикселя в EDM является эвклидовым расстоянием с плавающей точкой между этим соответствующим местоположением пикселя в маске инвертированного изображения и местоположением ее ближайшего ненулевого пикселя интенсивности в маске инвертированного изображения. Для того, чтобы исключить данные из внешней периферии диска образца, EDM затем настраивается таким образом, что всем местоположениям пикселя присваивается значение расстояния равное нулю, если их положение расположено вне круга, который является концентрическим с периметром диска образца, и который имеет диаметр только 90% диаметра диска образца.

Коэффициент индекса основной массы; коэффициент перехода по индексу основной массы; наклон области стенки; и наклон области перехода

Профиль индекса основной массы рассчитывается как из изображения индекса основной массы, так и EDM, чтобы выяснить зависимость значений пикселей от расстояния в изображении индекса основной массы в непосредственной близости от областей пустот перфораций. Каждый пиксель в EDM имеет значение расстояния, равное его расстоянию в пикселях от ближайшего пикселя области пустоты перфорации. Все пиксели в EDM распределяются на ячейки в соответствии с их значением расстояния, причем каждая ячейка определяется как целое число пикселей, то есть целое число. Для каждого набора пикселей, выделенных в ячейке расстояния, рассчитывается и регистрируется среднее значение значений интенсивности изображения индекса основной массы, соответствующих этим пикселям. Данные средние значения интенсивности на ячейку расстояния рассчитываются для всех дисков образца, которые повторяются или которые формируют репрезентативный набор образцов для волокнистой структуры, и для каждой ячейки, получая в результате значение, называемое значением индекса основной массы. Значение расстояния EDM для каждой ячейки расстояния преобразуется из пикселей в микрометры с использованием коэффициента масштабирования 12 мкм на пиксель. Профиль индекса основной массы определяется, тогда как значение индекса основной массы для всех измеренных значений расстояния в микрометрах. Профиль индекса основной массы легко определяется графически в зависимости от расстояния от ближайшей области пустоты перфорации и полученная в результате кривая в целом напоминает кривые, такие как кривая профиля индекса основной массы 60, показанная на графике профиля индекса основной массы (без области перехода) на Фиг. 15.

Диапазоны расстояний, которые определяют и содержат фоновую область 62, представляют собой все значения расстояния, соответствующие целым значениям ячеек в EDM, которые полностью содержатся в пределах от 50-ого до 90-ого процентилей (100-й процентиль является наибольшим расстоянием) от всех значений ненулевого расстояния в EDM. Фоновый индекс основной массы представляет собой значение, которое является средним арифметическим значений интенсивности уровня серого, найденных в изображении индекса основной массы, во всех положениях пикселей, соответствующих набору расстояний, включающему фоновую область 62. Коэффициент индекса основной массы определяется как:

Коэффициент индекса основной массы = Значение индекса основной массы в пустоте перфорации / Фон индекса основной массы,

где значение индекса основной массы в пустоте перфорации, как показано в пункте 64, представляет собой значение индекса основной массы на наименьшем измеренном расстоянии, нанесенном на кривую профиля индекса основной массы 60.

На графиках профиля индекса основной массы, как показано на Фиг. 15 и 16, горизонтальная линия 66 проведена при значении фона индекса основной массы. Если линия 66 не пересекает кривую профиля индекса основной массы 60 на расстоянии, которое меньше наименьшего расстояния в фоновой области 62, то никакие дополнительные области не определяются, что имеет место для графика профиля индекса основной массы на Фиг. 15. В этом случае коэффициент перехода по индексу основной массы определяется как значение, равное единице, и наклон области стенки определяется как значение, равное нулю, а наклон области перехода определяется как значение, равное нулю.

На графике профиля индекса основной массы (включая область перехода), как показано на Фиг. 16, если линия 66 пересекает кривую профиля индекса основной массы 60 на расстоянии, которое меньше минимального расстояния в фоновой области 62, тогда пересечение линии 66 и кривой профиля индекса основной массы 60 называется точкой пересечения 68. Точка данных, имеющая наименьшее значение индекса основной массы, а также имеющая расстояние, большее, чем расстояние точки пересечения 68, идентифицируется, расстояние, соответствующее этой идентифицированной точке, называется границей перехода к стенке, как показано линией 70. Диапазон расстояний с расстояниями, меньшими или равными границе перехода к стенке 70, называется областью стенки 72, а диапазон расстояний, имеющих расстояния, большие, чем граница перехода к стенке 70, но менее, чем фоновая область 62, называется областью перехода 74. Среднее значение значений индекса основной массы для всех положений пикселей, соответствующих расстояниям в пределах области перехода 74, называется средним значением перехода по индексу основной массы, как показано линией 76. Коэффициент перехода по индексу основной массы определяется как:

Коэффициент перехода по индексу основной массы = Среднее значение перехода по индексу основной массы / Фон индекса основной массы.

Максимальное значение индекса основной массы, происходящее в пределах области перехода, называется пиком профиля индекса основной массы, как показано в точке 78. Если более чем одна точка данных обладает максимальным значением, пик профиля индекса основной массы представляет собой максимум, происходящий при наименьшем расстояние. Расстояние, соответствующее пику профиля индекса основной массы, называется расстоянием пика профиля индекса основной массы. Пиковый коэффициент основной массы определяется как:

Пиковый коэффициент индекса основной массы = Пик профиля индекса основной массы / Фон индекса основной массы.

Кроме того, приблизительный наклон кривой профиля индекса основной массы 60 в пределах области стенки 72 называется наклоном области стенки и определяется как:

Наклон области стенки = (1 - Коэффициент индекса основной массы) / Граница перехода к стенке,

где граница перехода к стенке представлена в единицах мкм.

Кроме того, приблизительный наклон кривой профиля индекса основной массы 60 в начале области перехода называется наклоном области перехода и определяется как:

Наклон области перехода = (Пиковый коэффициент основной массы - 1) / (Пиковое расстояние профиля индекса основной массы - граница перехода к стенке),

где пиковое расстояние профиля индекса основной массы и граница перехода к стенке представлены в единицах мкм.

Значения коэффициента индекса основной массы, коэффициента перехода по индексу основной массы, наклона области стенки и наклона области перехода рассчитываются, усредняются и сообщаются для набора дисков образца, представляющих всю волокнистую структуру, а также для дисков образца, представляющих каждый тип перфорации и каждую зону перфорации для каждого отдельного параметра.

Изображение индекса направления волокон

Степень, в которой расположение волокон образца отклоняется от плоскости XY диска образца и в направлении Z, перпендикулярном плоскости диска образца, количественно определяется в каждом местоположении пикселя XY в диске образца. Данная количественная оценка достигается путем измерения приблизительных градиентов всех поверхностей волокон в диске образца, и затем сравнения относительных величин горизонтальных и вертикальных градиентов. Когда волокно отклоняется из плоскости XY диска образца, большая часть поверхности этого отдельного волокна расположена вертикально, и это приводит к увеличению вертикального градиента. Соотношение суммированных величин вертикального и горизонтального градиентов в каждом положении XY затем интерпретируется как тангенс некоторого угла, и этот угол рассчитывается для образования изображения индекса направления волокон.

Оператор градиента 2D Sobel, описанный в книге «Pattern Classification и Scene Analysis», (Duda, Hart Wiley & Sons, 1973), представляет собой инструмент анализа изображений, который является общедоступным программным обеспечением для анализа изображений и широко используется для расчета расположения, величины и местоположений краев (границ различной интенсивности) в изображениях. Когда к изображению применяется оператор Sobel, две матрицы 3×3 свертываются со всем изображением, чтобы создать два изображения такого же размера, что и оригинал. Одна матрица (и результирующее изображение) приближается к размеру и местоположению краев в вертикальном направлении, а другая приближает размер и местоположение краев в горизонтальном направлении.

Для того, чтобы рассчитать изображение индекса направления волокон, операторы градиента 2D Sobel используются для создания четырех 3D градиентных наборов данных. В каждом случае 3D набор данных раскладывается на плоскости 2D изображения, и оператор градиента 2D Sobel применяется вдоль одной из двух главных осей плоскости изображения для образования изображения градиентного компонента. Данные изображения градиентных компонентов затем восстанавливают, чтобы создать 3D градиентный набор данных вдоль одной и той же главной оси.

Для всех плоскостей изображений XZ дисков образца для получения изображения градиентного компонента с градиентом в направлении Z используется оператор 2D Sobel. Затем данные изображения переустанавливаются для создания 3D-набора данных, называемого XZ_вертикаль.

Для всех плоскостей изображения XZ дисков образца для получения изображения градиентного компонента с градиентом в направлении X используется оператор 2D Sobel. Затем данные изображения переустанавливаются для создания 3D-набора данных, называемого XZ_горизонталь.

Для всех плоскостей изображения YZ дисков образца для получения изображения градиентного компонента с градиентом в направлении Z используется оператор 2D Sobel. Затем данные изображения переустанавливаются для создания 3D набора данных, называемого YZ_вертикаль.

Для всех плоскостей изображения YZ дисков образца для получения изображения градиентного компонента с градиентом в направлении Y используется оператор 2D Sobel. Затем данные изображения переустанавливаются для создания 3D набора данных, называемого YZ_горизонталь.

Затем создается трехмерный набор данных вертикального градиента путем вычисления квадратного корня из суммы квадратов (называемых нормой) соответствующих элементов трехмерного изображения для каждой пары соответствующих элементов трехмерного изображения в XZ_вертикали и YZ_вертикали. Данные вертикального градиента затем суммируются по измерению Z для того, чтобы создать проекцию 2D изображения вертикального градиента. Создается трехмерный набор данных горизонтального градиента путем вычисления нормы соответствующих элементов трехмерного изображения для каждой пары соответствующих элементов трехмерного изображения в XZ_горизонтали и YZ_горизонтали. Данные горизонтального градиента затем суммируются по измерению Z, чтобы создать проекцию 2D изображения горизонтального градиента. Каждое значение пикселя в 2D изображении индекса направления волокон определяется в соответствии со следующим уравнением для всех соответствующих пар элементов трехмерного изображения (vgp_ij) в проекции вертикального градиента и (hgp_ij) в проекции горизонтального градиента:

FOI(i,j)=(180/3,14159) × abs(arctan(vgp_ij/hgp_ij)),

где

FOI(i,j) = пиксель в положении i,j в изображении индекса направления волокон,

abs обозначает функцию абсолютного значения,

arctan обозначает обратную функцию функции тангенса,

vgp_ij = пиксель в позиции i,j проекции вертикального градиента,

hgp_ij = пиксель в позиции i,j проекции горизонтального градиента.

Коэффициент индекса направления волокон

Профиль индекса направления волокон рассчитывается как из изображения индекса направления волокон, так и EDM, чтобы выяснить зависимость отклонения волокна от расстояния в близости от областей пустот перфораций. Каждый пиксель в EDM имеет значение расстояния, равное его расстоянию в пикселях от ближайшего пикселя области пустоты перфорации. Все пиксели в EDM распределяются на ячейки в соответствии с их значением расстояния, причем каждая ячейка определяется как целое число пикселей, то есть целое число. Для каждого набора пикселей, выделенных в ячейке расстояния, рассчитывается и регистрируется среднее значение значений интенсивности изображения индекса направления волокон, соответствующих данным пикселям. Данные средние значения интенсивности на ячейку расстояния рассчитываются для всех дисков образца, которые повторяются или которые формируют репрезентативный набор образцов для волокнистой структуры, и для каждой ячейки, получая в результате значение, называемое значением индекса направления волокон. Значение расстояния EDM для каждой ячейки расстояния преобразуется из пикселей в микрометры с использованием коэффициента масштабирования 12 мкм на пиксель. Профиль индекса направления волокон определяется тогда, как значение индекса направления волокон для всех измеренных значений ячеек расстояния в микрометрах. Профиль индекса направления волокон легко определяется графически в зависимости от расстояния от ближайшей области пустоты перфорации, и полученная в результате кривая в целом напоминает кривые, такие как кривая профиля индекса направления волокон 80, показанная на графике профиля индекса направления волокон на Фиг. 17.

Диапазоны расстояний, которые определяют и содержат фоновую область 62, представляют собой все значения расстояния, соответствующие целым значениям ячеек в EDM, которые полностью содержатся в пределах от 50-ого до 90-ого процентилей (100-й процентиль является наибольшим расстоянием) от всех значений ненулевого расстояния в EDM. Фоновая область 62, как определено выше, также используется с профилем индекса направления волокон. Фоновый индекс направления волокон, как показано линией 82, представляет собой значение, которое является средним арифметическим нанесенных на график значений интенсивности уровня серого индекса направления волокон, найденных в изображении индекса направления волокон, во всех положениях пикселей, соответствующих набору расстояний, включающему фоновую область 62. Коэффициент индекса направления волокон определяется как:

Коэффициент индекса направления волокон = Индекс направления волокон в пустоте перфорации / Фоновый индекс направления волокон,

где индекс направления волокон в пустоте перфорации представляет собой значение профиля индекса направления волокон на минимальном измеренном расстоянии, как показано в точке 84.

Значения коэффициента индекса направления волокон рассчитываются, затем усредняются и сообщаются для набора дисков образца, представляющих всю волокнистую структуру, а также для дисков образца, представляющих каждый тип перфорации и каждую зону перфорации.

Метод определения оптических характеристик перфорации

Измерение оптического кругового диаметра перфорации (AOCD), оптической круговой площади перфорации (АОСА) и оптического кругового процента перфорации (АОС%) достигается с использованием устройства оптического увеличения. Устройство оптического увеличения имеет возможность увеличения от 5х до 20х и объединяется с измерительной шкалой, в которой масштабные деления включают интервалы 0,1 мм. Одним из таких приемлемых устройств оптического увеличения является 10Х Bausch & Lomb Hastings Triplet Measurement Magnifier Loupe (Bausch & Lomb Inc., Bridgewater, NJ, USA), оснащенный сеткой измерительной шкалы. Сетка измерительной шкалы в лупе располагается в фокальной плоскости линз. Лупа находится в непосредственном контакте с образцом, что позволяет точно измерять размеры перфорации без ошибки или искажения параллакса. Прозрачный корпус лупы позволяет падающему свету освещать образец. Выбор увеличения определяется размером отверстий перфораций, которые должны быть измерены, поскольку меньшие отверстия перфораций могут требовать более высокое увеличение, чем большие отверстия перфораций.

AOCD представляет собой среднее значение длины, выраженное в мм. АОСА представляет собой среднее значение площади, выраженное в квадратных мм. АОС% представляет собой значение совокупной площади, выраженное в процентах от площади плоской поверхности, которая была проверена, и в которой расположены измеренные перфорации.

Для целей данного метода репрезентативный образец волокнистой структуры, подлежащей тестированию, раскладывается плоско по отношению к противоположному фону и проверяется с достаточным наклонным падающим светом и достаточным увеличением для обеспечения четкого наблюдения и измерения через устройство увеличения, отверстий отдельных перфораций. Отверстия каждой перфорации измеряются на наиболее верхней плоской поверхности обеих плоских поверхностей волокнистой структуры. Данная наиболее верхняя плоская поверхность обычно представляет собой местоположение плеча отверстия перфорации, где поверхность начинает опускаться вниз, перед формированием стенки перфорации. В некоторых вариантах осуществления, окружающая поверхность и плечо отверстия перфорации могут находиться в плоскости, которая возвышается над (наружная от), как правило, плоской поверхностью волокнистой структуры, образуя вулканоподобную структуру, поднимающуюся над плоской поверхностью. В таких случаях, отверстие перфорации измеряется в самой внешней плоскости, описываемой периметром перфорации. Измеряют диаметр каждого отдельного отверстия перфорации вдоль двух осей этой перфорации. Для проведения измерений двух диаметров измерение первого диаметра производят вдоль основной оси, которая содержит длину самого длинного диаметра отверстия перфорации. Затем производят измерение второго диаметра вдоль оси, которая перпендикулярна ранее измеренной основной оси.

Для каждого отверстия перфорации измерения двух перпендикулярных диаметров усредняются, чтобы получить значение AOCD этого отверстия перфорации на этой плоской поверхности. Для каждого отверстия перфорации значение AOCD на этой плоской поверхности используется для расчета АОСА для этой перфорации на этой плоской поверхности посредством следующего уравнения для площади круга, имеющего значение AOCD в качестве его диаметра:

АОСА = π*r²,

где:

π=3,1416

* Обозначает оператор умножения, и

r = половина значения AOCD

Для волокнистых структур, содержащих повторяющийся узор перфораций, проверяют весь повторяющийся узор и все перфорации с проверенным целым повторяющимся узором измеряют, как указано выше. Достаточные повторы всего повторяющегося узора проверяются до тех пор, пока не будут измерены все перфорации в пределах, по меньшей мере, 10% от общей площади всей волокнистой структуры. Для волокнистых структур, которые не имеют повторяющегося узора перфораций, проверяют, по меньшей мере, 10% от общей площади всей волокнистой структуры и измеряют все перфорации в пределах проверенной площади. Площадь(и) для проверки выбирают таким образом, чтобы набор измеренных перфораций являлся репрезентативным для множества присутствующих перфораций и репрезентативным для их относительной частоты в структуре (то есть различные разновидности перфораций взвешивают по числу, а не взвешивают по площади). Кроме того, определяют площадь плоской поверхности, которую проверяют, и в которой измеряют расположенные перфорации, и может быть рассчитана на основе измерений, полученных с использованием линейки.

Все значения, рассчитанные для параметров AOCD и АОСА, усредняются по каждому параметру и в пределах каждой плоской поверхности, чтобы получить среднее значение для каждого параметра на каждой плоской поверхности, соответственно. В пределах каждого из этих двух параметров из средних значений, рассчитанных для каждой из двух плоских поверхностей, наибольшее из двух значений сообщается для каждого параметра для этого материала волокнистой структуры.

Для определения значения АОС% все значения АОСА, измеренные для каждой плоской поверхности, суммируются вместе для того, чтобы определить совокупную площадь измеренных отверстий перфораций на этой плоской поверхности. Данное значение совокупной площади делится на площадь этой плоской поверхности, которая проверяется, и в которой расположены измеренные перфорации. Результат этого деления умножается на 100, чтобы получить значение АОС% для этой плоской поверхности. Из значений АОС%, рассчитанных для каждой из двух плоских поверхностей, большее из двух значений сообщается как значение АОС% для этого материала волокнистой структуры.

Размеры и значения, раскрытые в данной заявке, не следует понимать как строго ограниченные точными числовыми значениями. Вместо этого, если не указано иное, каждый такой размер должен обозначать как указанное значение, так и функционально эквивалентный диапазон, окружающий это значение. Например, размер, раскрытый как «40 мм» предназначен для обозначения «приблизительно 40 мм».

Каждый документ, процитированный в данной заявке, включая любой перекрестно упоминаемый или родственный патент или заявку, настоящим включен в данную заявку путем ссылки в полном объеме, если иное не исключено или иным образом не ограничено. Цитирование любого документа не является признанием того, что он является известным уровнем техники по отношению к любому изобретению, раскрытому или заявленному в данной заявке, или что он, взятый отдельно, или в любой комбинации с любой другой ссылкой или ссылками, учит, предлагает или раскрывает любое такое изобретение. Кроме того, в той степени, в которой любое значение или определение термина в данной заявке противоречит любому значению или определению того же термина в документе, включенном в нее путем ссылки, значение или определение, назначенное этому термину в данной заявке, будет превалировать.

В то время как конкретные варианты осуществления настоящего изобретения были проиллюстрированы и описаны, специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что различные другие изменения и модификации могут быть выполнены без отступления от сущности и объема настоящего изобретения. Поэтому прилагаемая формула изобретения предназначена для охвата всех таких изменений и модификаций, которые входят в пределы объема настоящего изобретения.

Изобретение относится к химической технологии волокнистых материалов и касается перфорированных волокнистых структур и способов их изготовления. Перфорированные волокнистые структуры содержат один или более волокнистых элементов - филаментов, содержащих один или более формирующих волокнистый элемент материалов и один или более активных агентов, которые способны высвобождаться из волокнистого элемента при воздействии условий целевого использования. Изобретение обеспечивает создание филаментных волокнистых структур, содержащих активные агенты, которые способны высвобождаться из активного элемента при воздействии условий целевого использования, которые не характеризуются свойствами растворения, неприемлемыми для потребителей, при этом обладающие прочностью, гибкостью и мягкостью. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 17 ил., 2 табл.

1. Волокнистая структура, содержащая множество филаментов, при этом, по меньшей мере, один из филаментов содержит один или более филамент-формирующих материалов и один или более активных агентов, которые способны высвобождаться из филамента при воздействии условий целевого использования, причем волокнистая структура дополнительно содержит одну или более перфораций таким образом, что волокнистая структура характеризуется двумя или более из следующих свойств:

a. коэффициент индекса основной массы менее чем 1, как измерено в соответствии с Методом определения параметров перфорации;

b. коэффициент перехода по индексу основной массы более чем 1, как измерено в соответствии с Методом определения параметров перфорации;

c. коэффициент индекса направления волокон более чем 1, как измерено в соответствии с Методом определения параметров перфорации;

d. средний эквивалентный диаметр перфорации более чем 0,15 мм, как измерено в соответствии с Методом определения параметров перфорации;

e. средняя фракционная открытая площадь от 0,005% до 80%, как измерено в соответствии с Методом определения параметров перфорации;

f. средняя площадь перфорации более чем 0,02 мм², как измерено в соответствии с Методом определения параметров перфорации;

g. оптический круговой диаметр перфорации от 0,1 мм до 10 мм, как измерено в соответствии с Методом определения оптических характеристик перфорации;

h. оптическая круговая площадь перфорации от 0,02 мм² до 75 мм², как измерено в соответствии с Методом определения оптических характеристик перфорации; и

i. оптический круговой процент перфорации от 0,005% до 80%, как измерено в соответствии с Методом определения оптических характеристик перфорации.

2. Волокнистая структура по п. 1, при этом волокнистая структура характеризуется наклоном области стенки от более чем 0,0005 до менее чем 0,08, как измерено в соответствии с Методом определения параметров перфорации.

3. Волокнистая структура по п. 1 или 2, при этом волокнистая структура характеризуется наклоном области перехода от более чем 0,0001 до менее чем 0,1, как измерено в соответствии с Методом определения параметров перфорации.

4. Волокнистая структура по п. 1, при этом волокнистая структура содержит множество перфораций, предпочтительно при этом перфорации присутствуют в виде узора, предпочтительно при этом узор является повторяющимся узором.

5. Волокнистая структура по любому из предыдущих пунктов, при этом волокнистая структура содержит два или более типов перфораций таким образом, что волокнистая структура характеризуется двумя или более различными средними эквивалентными диаметрами перфорации, как измерено в соответствии с Методом определения параметров перфорации.

6. Волокнистая структура по любому из предыдущих пунктов, в которой две или более перфорации расположены друг от друга на расстоянии от 0,2 мм до 100 мм, предпочтительно при этом две или более перфорации расположены друг от друга на расстоянии от 0,5 мм до 10 мм.

7. Волокнистая структура по любому из предыдущих пунктов, в которой филамент-формирующий материал содержит гидроксильный полимер, предпочтительно при этом гидроксильный полимер выбран из группы, состоящей из: пуллулана, гидроксипропилметилцеллюлозы, гидроксиэтилцеллюлозы, гидроксипропилцеллюлозы, карбоксиметилцеллюлозы, альгината натрия, ксантановой камеди, трагакантовой камеди, гуаровой камеди, аравийской камеди, гуммиарабика, полиакриловой кислоты, декстрина, пектина, хитина, коллагена, желатина, зеина, глютена, соевого белка, казеина, поливинилового спирта, крахмала, производных крахмала, гемицеллюлозы, производных гемицеллюлозы, белков, хитозана, производных хитозана, полиэтиленгликоля, тетраметиленгликолевого эфира, гидроксиметилцеллюлозы и их смесей.

8. Волокнистая структура по любому из предыдущих пунктов, в которой активный агент выбран из группы, состоящей из: активных агентов по уходу за тканью, активных агентов для мытья посуды, активных агентов для твердой поверхности, активного агента по уходу за волосами, активных агентов по уходу за полом, активных агентов по уходу за кожей, активных агентов по уходу за полостью рта, лекарственных активных агентов, активных агентов по уходу за коврами, активных агентов по уходу за поверхностью, активных агентов по уходу за воздухом и их смесей.

9. Волокнистая структура по любому из предыдущих пунктов, в которой активный агент присутствует в филаменте в количестве, по меньшей мере, 20% по массе филамента.

10. Волокнистая структура по любому из предыдущих пунктов, при этом волокнистая структура характеризуется основной массой от 1 г/м² до 10000 г/м².

11. Волокнистая структура по любому из предыдущих пунктов, в которой, по меньшей мере, один из филаментов характеризуется средним диаметром менее чем 50 мкм, как измерено в соответствии с Методом определения диаметра.

12. Волокнистая структура по любому из предыдущих пунктов, при этом волокнистая структура характеризуется одним или более из следующих свойств:

a. среднее время распада 60 секунд или менее, как измерено в соответствии с Методом определения растворения;

b. среднее время растворения 600 секунд или менее, как измерено в соответствии с Методом определения растворения;

c. среднее время распада на г/м² 1,0 секунда/г/м² или менее, как измерено в соответствии с Методом определения растворения; и

d. среднее время растворения на г/м² 10 секунд/г/м² или менее, как измерено в соответствии с Методом определения растворения.

13. Волокнистая структура по любому из предыдущих пунктов, при этом волокнистая структура характеризуется одним или более из следующих свойств:

a. среднее геометрическое прочности на разрыв более чем 200 г/см, как измерено в соответствии с Методом определения прочности при растяжении;

b. среднее геометрическое пикового удлинения менее чем 1000%, как измерено в соответствии с Методом определения прочности при растяжении; и

c. среднее геометрическое секущего модуля менее чем 5000 г/см, как измерено в соответствии с Методом определения прочности при растяжении.

14. Волокнистая структура по любому из предыдущих пунктов, при этом волокнистая структура характеризуется содержанием воды от 0% до 20%, как измерено в соответствии с Методом определения содержания воды.

15. Составная волокнистая структура с несколькими слоями, содержащая, по меньшей мере, одну волокнистую структуру в соответствии с любым из предыдущих пунктов.