БИОРАЗЛАГАЕМЫЙ НЕТКАНЫЙ МАТЕРИАЛ И СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ФОРМОВАННОГО ИЗДЕЛИЯ Российский патент 2024 года по МПК D04H3/147 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001]

Настоящее изобретение относится к биоразлагаемому нетканому материалу.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002]

Формованные изделия, полученные горячей формовкой биоразлагаемых нетканых материалов, известны в предшествующем уровне техники и используются во множестве областей для все более широкого круга целей. Однако для термоформования биоразлагаемых нетканых материалов трудно получить формованные изделия без разрывов и с небольшим количеством растяжек при точном следовании формам формовочных штампов и получить удовлетворительную размерную стабильность для формованных изделий.

[0003]

Патентный документ 1 и Патентный документ 2 раскрывают биоразлагаемые формовочные нетканые материалы, содержащие полимолочную кислоту или полибутиленсукцинат.

[0004]

Патентный документ 3 раскрывает биоразлагаемый нетканый материал, изготовленный из непрерывных элементарных волокон, который содержит сополимер на основе полимолочной кислоты и сополимер алифатического сложного полиэфира. В Патентном документе 3 формуемый нетканый материал с улучшенными свойствами термосвязывания получается путем создания композитных непрерывных элементарных волокон типа «острова в море», в которых сополимер на основе полимолочной кислоты образует морские части, а алифатический полиэфирный сополимер образует островные части, открытые на поверхности волокна.

СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА

[0005]

[Патентный документ 1] Японская непроверенная опубликованная патентная заявка HEI № 9-95848

[Патентный документ 2] Японская непроверенная опубликованная патентная заявка № 2000-136478

[Патентный документ 3] Международная патентная заявка № 2018/070490

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА

[0006]

Однако поскольку биоразлагаемые формовочные нетканые материалы, описанные в Патентных документах 1 и 2, формируются путем частичного термокомпрессионного соединения составляющих волокон, соединение между волокнами является слишком прочным, что затрудняет выполнение горячего формования без разрыва, и это затрудняет получение формованного изделия, имеющего большую глубину формовки.

С использованием нетканого материала, описанного в Патентном документе 3, можно более быстро получить формованное изделие, имеющее надлежащую форму, которая повторяет формовочную матрицу, без разрывов и с небольшими растяжками во время термоформования, но существует потребность в формованных изделиях с более высокой стабильностью размеров, подходящих для специальных целей.

В свете этих проблем предшествующего уровня техники задача, решаемая настоящим изобретением, состоит в том, чтобы предложить биоразлагаемую нетканую ткань, которая, будучи биоразлагаемой, обладает превосходной однородной формуемостью и штампуемостью (для получения формованного изделия с низким уровнем ломкости и распушения, небольшими растяжками и надлежащей формой за более короткий промежуток времени) и имеет удовлетворительную размерную стабильность после формовки, а также способ производства формованного изделия.

РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ

[0007]

В результате тщательных исследований, проведенных для решения вышеупомянутых проблем, авторы настоящего изобретения завершили настоящее изобретение, сосредоточив внимание на свойствах нетканых материалов перед формованием и обнаружив, что, если они состоят из волокон, включающих биоразлагаемую термопластичную смолу, основная масса нетканой ткани находится в диапазоне 10-450 г/м², разница между основной температурой плавления и температурой начала кристаллизации нетканого материала составляет 91°С или более, а энтальпия холодной кристаллизации ΔН нетканого материала составляет 1,0 Дж/г или больше, то получаемые в результате однородная формуемость и штампуемость являются превосходными, а размерная стабильность после формовки является удовлетворительной.

[0008]

В частности, настоящее изобретение предлагает следующее.

[1] Биоразлагаемый нетканый материал, состоящий из волокон, которые включают в себя биоразлагаемую термопластичную смолу, причем основная масса материала составляет 10-450 г/м², разница между температурой плавления и температурой начала кристаллизации нетканого материала составляет по меньшей мере 91°C, а энтальпия холодной кристаллизации ΔH нетканого материала составляет 1,0 Дж/г или больше.

[2] Биоразлагаемый нетканый материал по п. [1], в котором разница между температурой плавления и температурой начала кристаллизации нетканого материала составляет 159°C или меньше.

[3] Биоразлагаемый нетканый материал по п. [1] или [2], в котором энтальпия холодной кристаллизации ΔH составляет 20,0 Дж/г или ниже.

[4] Биоразлагаемый нетканый материал по любому из пп. [1] - [3], в котором волокна, которые включают в себя биоразлагаемую термопластичную смолу, содержат больше чем 70 мас.% и меньше чем 99,5 мас.% биоразлагаемой термопластичной смолы в качестве главного компонента и 0,5-30 мас.% термопластичной смолы, отличающейся от главного компонента, в качестве вторичного компонента.

[5] Биоразлагаемый нетканый материал по п. [4], в котором вторичный компонент представляет собой алифатический сложный эфир, ароматический сложный эфир или гомополимер или сополимер одного или более мономеров, выбираемых из группы, состоящей из мономеров на основе (мет)акриловой кислоты, олефинов, капролактонов, гидроксиалканоатов, алкиленгликолей, двухосновных кислот и диолов.

[6] Биоразлагаемый нетканый материал по п. [5], в котором вторичный компонент представляет собой алифатический сложный эфир или ароматический сложный эфир.

[7] Биоразлагаемый нетканый материал по п. [6], в котором вторичный компонент включает в себя любое вещество из полибутиленсукцината, полибутиленадипаттерефталата или полибутиленсукцинатадипата.

[8] Биоразлагаемый нетканый материал по любому из пп. [4] - [7], в котором волокна, которые включают в себя биоразлагаемую термопластичную смолу, представляют собой волокна типа «острова в море», в которых главный компонент представляет собой морскую часть, а вторичный компонент представляет собой островные части.

[9] Биоразлагаемый нетканый материал по любому из пп. [1] - [8], в котором доля площади контактного связывания нетканой ткани составляет 8% или больше.

[10] Биоразлагаемый нетканый материал по любому из пп. [1] - [9], в котором коэффициент изменения размеров в направлении MD при 80°C - 140°C составляет менее -4,0% по результатам термомеханического анализа.

[11] Биоразлагаемый нетканый материал по любому из пп. [1] - [10], который является нетканым материалом спанбонд.

[12] Способ производства формованного изделия, который включает в себя стадию горячей формовки биоразлагаемого нетканого материала по любому из пп. [1] - [11].

[13] Способ по п. [12], в котором скорость деформации при горячей формовке составляет 32-320 мм/с.

[14] Способ по п. [12], в котором скорость деформации при горячей формовке составляет 105-140 мм/с.

[15] Способ по п. [12] или [14], в котором нетканый материал является нетканым материалом спанбонд, в котором разность между температурой плавления и температурой начала кристаллизации нетканой ткани составляет 159°C или меньше, энтальпия холодной кристаллизации ΔH составляет 20,0 Дж/г или ниже, а коэффициент изменения размеров в направлении MD при 80-140°C составляет менее -4,0% по результатам термомеханического анализа.

ПОЛЕЗНЫЕ ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0009]

Биоразлагаемый нетканый материал по настоящему изобретению является биоразлагаемым, а также демонстрирует превосходную однородную формуемость и штампуемость (для получения формованного изделия с низким уровнем разрывов, ворсинок и растяжек, и надлежащей формой за более короткий промежуток времени), и обладает весьма удовлетворительной размерной стабильностью формованных изделий.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0010]

Далее будет подробно описан один вариант осуществления настоящего изобретения.

Биоразлагаемый нетканый материал в соответствии с вариантом осуществления представляет собой нетканый материал, состоящий из волокон, содержащих биоразлагаемую термопластичную смолу, в котором основная масса составляет 10-450 г/м², разность между температурой плавления и температурой начала кристаллизации нетканой ткани составляет по меньшей мере 91°C, а энтальпия холодной кристаллизации ΔH нетканой ткани составляет 1,0 Дж/г или больше.

[0011]

Биоразлагаемый нетканый материал в соответствии с вариантом осуществления делается из волокон, которые включают в себя биоразлагаемую термопластичную смолу (далее также называемую «смолой основного компонента»). Биоразлагаемые термопластичные смолы включают в себя полимеры на основе полимолочной кислоты (PLA), полигидроксиалкановые кислоты, полигидроксибутиратвалерат, полигидроксибутиратгексаноат, нейлон-4, поликапролактон, полибутиленсукцинат (PBS), полибутиленсукцинатадипат, полибутилентерефталатсукцинат, полибутиленсукцинаткарбонат, полибутиленадипаттерефталат, полиэтиленсукцинат, полиэтилентерефталатсукцинат, полигликолевую кислоту и поливиниловый спирт. Сополимер на основе полимолочной кислоты является предпочтительным с точки зрения способности к прядению и технологичности формовки.

[0012]

Сополимер на основе полимолочной кислоты (далее также называемый «PLA») может представлять собой полимер, выбираемый из группы, состоящей из полимеров D-молочной кислоты, полимеров L-молочной кислоты, сополимеров D-молочной кислоты и L-молочной кислоты, сополимеров D-молочной кислоты и гидроксикарбоновой кислоты, сополимеров L-молочной кислоты и гидроксикарбоновой кислоты и сополимеров D-молочной кислоты, L-молочной кислоты и гидроксикарбоновой кислоты, или смесей двух или более из этих полимеров. Соотношение D/L полимера полимолочной кислоты может быть установлено в диапазоне, который не влияет на способность к прядению и свойства нетканого материала, но доля D-формы от общей массы полимолочной кислоты предпочтительно составляет 0-15%, более предпочтительно 0,1-10%, и еще более предпочтительно 0,1-6%. Если доля D-формы находится в пределах этого диапазона, можно будет стабильно получать нетканый материал с удовлетворительной способностью к прядению и желаемыми свойствами при поддержании температуры плавления и кристалличности в подходящем диапазоне.

[0013]

Скорость течения расплава (MFR) сополимера на основе полимолочной кислоты предпочтительно составляет 20-120 г/10 мин и более предпочтительно 30-70 г/10 мин при 210°C. Если MFR составляет 20 г/10 мин или выше при 210°С, вязкость расплава будет подходящей, и волокна будут с большей вероятностью истончаться во время стадии прядения, что приведет к удовлетворительной способности к прядению. Если MFR составляет 120 г/10 мин или ниже при 210°С, вязкость расплава будет подходящей, что приведет к меньшему количеству обрывов моноволокна на стадии прядения, и таким образом к более удовлетворительной способности к прядению.

[0014]

Способ производства биоразлагаемого нетканого материала в соответствии с вариантом осуществления особенно не ограничивается, и можно использовать общеизвестный способ спанбонд, способ выдувания из расплава, способ воздушной укладки, способ кардочесания или способ производства бумаги. Биоразлагаемый нетканый материал предпочтительно интегрируется путем связывания, причем способ связывания опционально представляет собой тиснение, термическое связывание, запутывание в столбчатом потоке, механическое запутывание или иглопробивание. Предпочтительным является нетканый материал из длинных непрерывных элементарных волокон, изготавливаемая способом спанбонд, чтобы обеспечить более эффективное производство и помочь предотвратить образование ворса после формовки.

[0015]

При использовании способа спанбонд смола плавится и выпускается из прядильной фильеры, и получаемая пряжа охлаждается с помощью известного охлаждающего устройства и подвергается утончению жгута с помощью всасывающего устройства, такого как воздушный отсос. Группа нитей, выпущенная из всасывающего устройства, затем раскрывается и накапливается на конвейере, образуя полотно. Устройство для частичного термокомпрессионного связывания, такое как нагретый валик для тиснения, используется затем для частичного термокомпрессионного связывания полотна, сформированного на конвейере, с получением нетканого материала спанбонд. Нетканый материал, полученный способом спанбонд, имеет высокую прочность ткани и отсутствие потерь штапельных волокон из-за обрыва при связывании, а также низкие затраты и высокую производительность.

[0016]

Биоразлагаемый нетканый материал одного варианта осуществления может быть прослоен другим нетканым материалом, например в качестве одного слоя в многослойной нетканой ткани, такой как SS, SMS, SMMS или SMSM. Здесь «S» представляет собой нетканый материал из длинных нитей, полученный методом спанбонд, а «M» представляет собой сверхтонкий нетканый материал, полученный методом выдувания из расплава. Биоразлагаемый нетканый материал может также использоваться в качестве основного материала для наслоения слоя нетканого материала из штапельного волокна.

[0017]

Формы волокон, формирующих биоразлагаемый нетканый материал в соответствии с вариантом осуществления, не ограничиваются, и волокна могут иметь круглые, плоские или неправильные поперечные сечения, такие как С-образное, Y-образное или V-образное, предпочтительно круглые, и более предпочтительными являются структура типа «острова в море», структура «ядро-оболочка» или структура с расщепленными волокнами.

[0018]

Волокна, формирующие биоразлагаемый нетканый материал в соответствии с вариантом осуществления, могут содержать в зависимости от цели один или более компонентов, таких как другая смола, сополимер, отличающийся от сополимера алифатического сложного полиэфира, или антипирен, неорганический наполнитель, пластификатор, пигмент или антистатик.

[0019]

Основная масса биоразлагаемого нетканого материала в соответствии с вариантом осуществления составляет 10-450 г/м², предпочтительно 20-400 г/м² и более предпочтительно 20-250 г/м². Основная масса 10 г/м² или больше обеспечит достаточную прочность, в то время как 450 г/м² или ниже позволит достаточную теплопередачу к нетканой ткани во время формовки, помогая получить формованное изделие с высокой стабильностью размеров.

[0020]

В биоразлагаемом нетканом материле в соответствии с вариантом осуществления разность между температурой плавления нетканого материала и температурой начала кристаллизации нетканого материала составляет по меньшей мере 91°С. Разность между температурой плавления нетканого материала и температурой начала кристаллизации нетканого материала предпочтительно составляет по меньшей мере 95°C и более предпочтительно по меньшей мере 103°C, а также предпочтительно 160°C или меньше. Если эта разность температур составляет менее 91°C, кристаллизация может не протекать в достаточной степени, даже если температура увеличивается во время формовки, и поэтому может быть не получена высокая стабильность размеров формованного изделия.

[0021]

Энтальпия холодной кристаллизации ΔH биоразлагаемого нетканого материала в соответствии с вариантом осуществления составляет 1,0 Дж/г или больше, предпочтительно 1,2 Дж/г или больше, более предпочтительно 3,3 Дж/г или больше и еще более предпочтительно 8,6 Дж/г. Если энтальпия холодной кристаллизации ΔH составляет 1,0 Дж/г или больше, кристаллизация в процессе формовки будет происходить в достаточной степени, помогая получить формованное изделие с высокой стабильностью размеров. С точки зрения получения формованного изделия с высокой стабильностью размеров и низким аморфным содержанием после формовки энтальпия холодной кристаллизации предпочтительно составляет 20,0 Дж/г или ниже, более предпочтительно 17,5 Дж/г или ниже, и еще более предпочтительно 15,0 Дж/г или ниже.

[0022]

Для получения разницы не менее 91°C между температурой плавления и температурой начала кристаллизации нетканого материала, в частности, могут быть сделаны такие корректировки, как изменение типа биоразлагаемой термопластичной смолы, способа смешивания термопластичной смолы в качестве вторичного компонента (типа термопластичной смолы в качестве вторичного компонента и соотношения смешивания со смолой основного компонента), условий прядения (температуры смолы, производительности, натяжения и охлаждения пряжи), условий термокомпрессионного связывания (температуры валика, давления, скорости и рисунка тиснения), условий термофиксации фиксированной длины и условий старения (таких как условия хранения). Подробности условий объясняются ниже. То же самое относится к способу получения пика энтальпии холодной кристаллизации ΔH, равной 1,0 Дж/г или больше для нетканой ткани.

[0023]

Биоразлагаемый нетканый материал в соответствии с вариантом осуществления имеет коэффициент изменения размеров в направлении MD предпочтительно менее -4,0%, более предпочтительно -4,5% или ниже, и еще более предпочтительно -5,0% или ниже по результатам термомеханического анализа при 80°C- 140°C. То, что коэффициент изменения размеров нетканого материала является низким, то есть нетканый материал имеет тенденцию сжиматься, означает, что он имеет адекватное аморфное содержание, в то время как коэффициент изменения размеров менее -4,0% может способствовать кристаллизации благодаря теплу и растяжению при горячем формовании для повышения формуемости и стабильности размеров формованного изделия.

[0024]

Смешивание термопластичной смолы в качестве вторичного компонента

Волокна в биоразлагаемом нетканом материале в соответствии с вариантом осуществления могут включать в себя термопластичную смолу в качестве вторичного компонента (далее также называемую «смолой вторичного компонента») в дополнение к биоразлагаемой термопластичной смоле. Содержание смолы вторичного компонента предпочтительно составляет больше чем 0 мас.% и 30 мас.% или ниже, более предпочтительно 0,5-30 мас.%, еще более предпочтительно 3-27 мас.%, и наиболее предпочтительно 5-25 мас.%, где общее количество смолы составляет 100 мас.%. Если количество добавки составляет 0,5 мас.% или больше, становится возможным снизить температуру начала кристаллизации нетканой ткани, позволяя кристаллизации проходить при более низкой температуре во время формовки. Если количество добавки составляет 30 мас.% или ниже, то кристаллизация будет происходить в достаточной степени во время формовки без ингибирования кристаллизации.

[0025]

Смола вторичного компонента представляет собой алифатический сложный эфир, ароматический сложный эфир или гомополимер или сополимер одного или нескольких мономеров, выбираемых из группы, состоящей из (мономеров на основе (мет)акриловой кислоты, олефинов, капролактонов, гидроксиалканоатов, алкиленгликолей, двухосновных кислот и диолов. Множество этих отдельных биоразлагаемых полимеров также может быть выбрано и смешано вместе. С точки зрения совместимости и способности к прядению биоразлагаемой термопластичной смолы предпочтительно использовать алифатический сложный эфир или ароматический сложный эфир и, в частности, полибутиленсукцинат, полибутиленадипаттерефталат или полибутиленсукцинатадипат.

[0026]

MFR смолы вторичного компонента предпочтительно составляет 100 г/10 мин или ниже, более предпочтительно 20-80 г/10 мин, и еще более предпочтительно 30-70 г/10 мин для удовлетворительной растяжимости во время стадии прядения. Коэффициент текучести расплава смолы основного компонента и смолы вторичного компонента предпочтительно таков, что 0,2≤[скорость течения расплава смолы вторичного компонента/скорость течения расплава смолы основного компонента]≤1,5, и более предпочтительно от 0,3 до 1,4. Если коэффициент текучести расплава находится в пределах этого диапазона, способность к прядению будет удовлетворительной, и диспергируемость смолы вторичного компонента также будет удовлетворительной, что позволит получить более стабильное свойство термосвязывания.

Волокна, составляющие биоразлагаемый нетканый материал в соответствии с вариантом осуществления, предпочтительно представляют собой волокна типа «острова в море» со смолой основного компонента в виде моря и смолой вторичного компонента в виде островов, потому что эффект снижения температуры начала кристаллизации при этом будет более значительным.

[0027]

Натяжение нити во время прядения

В способе спанбонд обычно используется устройство натяжения с высокоскоростным воздушным потоком, позволяющее регулировать натяжение за счет объема воздуха, вводимого в устройство натяжения. Натяжение измерялось путем загрузки двух лесок с диаметрами 0,235 мм и одинаковыми длинами, равными полной длине устройства натяжения (в целях настоящего изобретения использовалась нейлоновая леска «Ginrin (No. 2/natural/50 m roll, single)» производства компании Toray Co., Ltd.), в устройство натяжения, измерения усилия на лесках от подсоединенного конца пружины и вычисления натяжения (мН/м) путем деления на длину нагруженной лески. Натяжение предпочтительно составляет 82-125 мН/м, более предпочтительно 82-105 мН/м, и наиболее предпочтительно 87-100 мН/м. Путем надлежащего управления натяжением в этом диапазоне легче регулировать температуру начала кристаллизации и пик холодной кристаллизации в пределах надлежащих диапазонов, а также помочь уменьшить усадку за счет предварительного нагрева во время формовки, а также получить адекватную растяжимость.

[0028]

Условия термокомпрессионного связывания

Когда для производства биоразлагаемого нетканого материала в соответствии с вариантом осуществления выполняется термокомпрессионное связывание, используется пара валков для тиснения, имеющих вогнуто-выпуклый рисунок по меньшей мере на одной поверхности, при температуре валков предпочтительно 25-85°C и более предпочтительно 40-70°C, линейном давлении предпочтительно 5-100 Н/мм и более предпочтительно 20-70 Н/мм, и доле площади контактного связывания предпочтительно 4-50% и более предпочтительно 8-40%. Выполнение термокомпрессионного связывания в подходящем диапазоне приводит к получению нетканой ткани, которая не имеет проскальзывания клейкого вещества во время формовки и может способствовать быстрой кристаллизации при нагревании с получением формованного изделия с удовлетворительной стабильностью размеров.

[0029]

Условия термофиксации фиксированной длины

Термофиксация фиксированной длины может выполняться после тиснения для производства биоразлагаемого нетканого материала в соответствии с вариантом осуществления. Предпочтительно полотно нетканого материала спанбонд сразу же подвергается термокомпрессионному связыванию, после чего прикладывается тепло под действием силы растяжения для получения терморастяжимого нетканого материала, обладающего хорошими поверхностными свойствами и позволяющего полученному формованному изделию иметь надлежащую форму и разъединение во время формовки. Способ термофиксации фиксированной длины может быть обычным способом, таким как сушка горячим воздухом, сушка на ширильной раме, обработка горячей плитой, каландрирование, каландрирование войлока, продувание воздухом или горячее прессование. Диапазон температур термофиксации фиксированной длины особо не ограничивается, если смола, формирующая нетканую ткань, не прилипает к устройству и волокна нетканой ткани могут подходящим образом связываться, и предпочтительно составляет 50°C- 95°C, более предпочтительно 70°C- 90°C, и еще более предпочтительно 70°C- 80°C. Температура 95°С или ниже для термофиксации фиксированной длины может надлежащим образом уменьшить ориентированную кристаллизацию нетканого материала и снизить температуру начала кристаллизации, а также может увеличить пиковую энтальпию холодной кристаллизации ΔH. Температура термофиксации фиксированной длины 50°С или выше позволяет получить адекватный эффект за счет термофиксации фиксированной длины.

[0030]

Старение

При определенных условиях старения биоразлагаемый нетканый материал в соответствии с вариантом осуществления может иметь более низкую температуру начала кристаллизации и ингибированную термоусадку во время формовки (особенно во время стадии предварительного нагрева). В частности, описанный выше эффект может быть легче достигнут в условиях старения при хранении в течение 10 дней или дольше при температуре 40°С.

[0031]

Далее будет описано формованное тело, содержащее горячеформованный биоразлагаемый нетканый материал в соответствии с вариантом осуществления.

Биоразлагаемый нетканый материал в соответствии с вариантом осуществления может быть подвергнут термоформованию для получения формованного изделия. Форма формованного изделия особенно не ограничивается и может быть выбрана в соответствии с целью использования из полукруглых, круглых столбчатых, эллиптических, треугольных и прямоугольных форм, и для получения формованного тела большей площади (площади поверхности), чем площадь нетканой ткани перед формовкой, в соответствии с обстоятельствами может быть выбран формовочный штамп, имеющий большую площадь, чем нетканая ткань до и после того формовки.

[0032]

Способ формовки биоразлагаемого нетканого материала одного варианта осуществления особенно не ограничивается, если он включает в себя стадию термоформования, и он также может включать в себя стадию предварительного нагрева перед термоформованием или стадию сохранения формы для сохранения объема после термоформования.

Если перед термоформованием включить стадию предварительного нагрева, можно будет контролировать температуру нетканого материала непосредственно перед формованием и регулировать значения свойств нетканого материала, такие как модуль упругости, до значений, подходящих для формования. Диапазон температур для нетканого материала непосредственно перед формованием предпочтительно составляет 30-70°C, более предпочтительно 40-60°C, и еще более предпочтительно 40-50°C. Если температура нетканого материала непосредственно перед формованием составляет 30°С или выше, то нетканый материал будет достаточно мягкий, чтобы обеспечить удовлетворительное сцепление с формовочным штампом, и в то же время будет устойчивым к дефектам формовки, таким как разрывы или формовочные следы. Если температура непосредственно перед формованием составляет 70°С или ниже, нетканый материал будет легче формовать без термоусадки.

[0033]

Когда биоразлагаемый нетканый материал в соответствии с вариантом осуществления включает в себя сополимер на основе полимолочной кислоты, скорость кристаллизации является чрезвычайно низкой, вызывая усадку формованного изделия перед кристаллизацией нетканого материала из-за остаточного напряжения, когда нетканый материал растягивается во время формовки, что приводит к получению формованного изделия небольшого объема. Следовательно, для быстрого отверждения формованного тела и получения формованного тела большого объема после формования может быть включена стадия сохранения формы для получения эффекта сохранения формы.

[0034]

Степень формования биоразлагаемого нетканого материала в соответствии с вариантом осуществления представляется индексом формования. Индекс формования представляет собой значение, определяемое путем деления площади поверхности формованного тела на площадь плоского нетканого материала перед формованием, которая использовалась в формованном изделе (или площадь отверстия, в случае формы контейнера), в соответствии со следующей формулой (1):

Индекс формования = (Площадь поверхности формованного тела (см²)) / (площадь нетканой ткани перед формованием (см²)).

Индекс формования для формования биоразлагаемого нетканого материала в соответствии с вариантом осуществления предпочтительно составляет 1,1 или больше, более предпочтительно 1,1-20, еще более предпочтительно 1,5-10, и наиболее предпочтительно 2,5-6. Больший индекс формования указывает на большее растяжение нетканого материала. С другой стороны, меньший индекс формования указывает на меньшее растяжение нетканого материала. Из биоразлагаемого нетканого материала в соответствии с вариантом осуществления можно производить формованные изделия с высокой податливостью и большим индексом формования, поскольку он имеет высокую податливость. Индекс формования 20 или ниже обеспечивает формовку без разрывов, в то время как индекс формования 1,1 или выше обеспечивает подходящий размер для заполнения контейнера содержимым.

[0035]

Скорость деформации предпочтительно составляет 32 мм/сек или больше, более предпочтительно 40 мм/сек или больше, еще более предпочтительно 50 мм/сек или больше и наиболее предпочтительно 105 мм/сек или больше, и предпочтительно 320 мм/сек или меньше и более предпочтительно 140 мм/с или меньше с точки зрения как улучшения размерной стабильности формованного изделия, так и производительности при формовании биоразлагаемого нетканого материала в соответствии с вариантом осуществления.

ПРИМЕРЫ

[0036]

Далее настоящее изобретение будет более подробно объяснено с использованием примеров.

Способы измерения и оценки, используемые в Примерах и Сравнительных примерах, будут объяснены в первую очередь.

Оценка свойств биоразлагаемого нетканого материала

(1) Основная масса (г/м²)

Образцы нетканого материала вырезались до общей площади 1500 см² (например, три с шириной 20 см и длиной 25 см) в соответствии со стандартом JIS L-1913, и измеренная масса каждого образца делилась на его площадь.

[0037]

(2) Объемная плотность (г/см³)

Для измерения толщины (мм) образца нетканого материала при нагрузке 100 г использовался толщиномер производства компании Mitsutoyo Co., и расчет проводился по следующей формуле:

Объемная плотность (г/см³) = Основная масса (г/м²) / толщина (мм)/1000.

[0038]

(3) Температура плавления (°C)

Использовался дифференциальный сканирующий калориметр DSC6000 производства компании PerkinElmer Co., температура повышалась выше точки плавления образца нетканой ткани со скоростью 10°C/мин. Вершина пика, соответствующего пику плавления на полученной диаграмме, использовалась в качестве температуры плавления. Могут наблюдаться множественные пики плавления в зависимости от доли D-формы полимолочной кислоты или смешивания со смолой вторичного компонента, но температура плавления, о которой здесь идет речь, является вершиной низкотемпературного пика из пиков, соответствующих смоле основного компонента.

[0039]

(4) Температура начала кристаллизации (°C)

Когда изменения в кристалличности образца нетканого материала измеряются с 20-секундными интервалами с помощью широкоугольного рассеяния рентгеновских лучей с временным разрешением (WAXS), температура начала кристаллизации регистрируется как температура, при которой кристалличность увеличивается на 3% или больше относительно кристалличности при комнатной температуре (например, температура, при которой кристалличность достигает 20,6%, если кристалличность при комнатной температуре составляла 20,0%). Когда добавляется смола вторичного компонента, и увеличение кристаллизации происходит в два этапа, используется температура для смолы основного компонента. Используемое измерительное оборудование и условия были следующими.

Устройство: NANOPIX производства компании Rigaku Corp.

Длина волны рентгеновского излучения: 0,154 нм

Оптическая система: Точечная коллимация (1-я: 1,40 ммϕ, 2-я: Открытая, защита: 0,85 ммϕ)

Детектор: HyPix-6000 (двумерный полупроводниковый детектор)

Длина камеры: 122,2 мм

Время экспозиции/цикл измерения: 10 с/20 с

Окружающая среда образца: Вакуум

Условия нагрева образца (образца нетканой ткани): Нагрев в печи начинался с комнатной температуры, и внутренняя температура камеры стабилизировалась прогревом в течение 5 мин при 30°С с последующим повышением температуры со скоростью 1°С/мин (максимальная температура: 150°C).

[0040]

В процессе измерения образец нетканого материала, установленный в ячейке, помещался в печь и инициировалось повышение температуры, и сразу после этого начиналось измерение с временным разрешением. Для обработки данных рисунок рассеивания I (2θ, ϕ), измеренный двухмерным детектором, усреднялся по кругу по следующей формуле:

[Формула 1]

где θ: брэгговский угол, ϕ: склонение, P: коэффициент поляризации,

для получения одномерного профиля рассеяния I (2θ).

[0041]

Пропускание образца не измерялось во время этого процесса, чтобы надежно установить изменения кристалличности, происходящие при изменении температуры при сокращении цикла измерения. Поэтому поправка на рассеяние пустых ячеек не делалась. Для температурной истории в ячейке предварительно были проведены измерения с использованием пустой ячейки и термопары, и было подтверждено, что изменение температуры в ячейке не отличалось от заданного значения в печи при повышении температуры со скоростью 1°C/мин. Для каждого образца рассчитывалось изменение кристалличности биоразлагаемой термопластичной смолы, происходящее при изменении температуры. Кристалличность X рассчитывалась путем разделения пиков профиля одномерного рассеяния на кристаллический пик и аморфное гало по следующей формуле:

[Формула 2]

где I_ci: площадь i-го кристаллического пика, I_ai: площадь аморфного гало.

Разделение пиков можно проводить при любых условиях, которые позволяют полностью разделить каждый из пиков. В случае PLA условиями разделения пиков для аморфного пика были удлинение базовой линии для соединения 2θ = 5° с 2θ = 28°, с диапазоном подгонки 5°< 2θ < 28°. Для кристаллического пика использовался дифракционный пик от кристаллов PLA, наблюдаемый при изменении температуры. Оба дифракционных пика от плоскостей (110)/(200) и (203) были подогнаны под функцию Гаусса с ограничениями, состоящими в том, что положение аморфного пика равно 2θ = 16,9°, а полная ширина на половине максимума зафиксирована на уровне 9,5°.

[0042]

(5) Энтальпия холодной кристаллизации ΔH (Дж/г)

Использовался дифференциальный сканирующий калориметр DSC6000 производства компании PerkinElmer Co., температура повышалась выше точки плавления образца нетканой ткани со скоростью 10°C/мин. Площадь экзотермического пика кристаллизации на полученной диаграмме измерялась в области изменения количества тепла на дифференциальной кривой.

[0043]

(6) Коэффициент изменения размеров в направлении MD при 80°C- 140°C по результатам термомеханического анализа (%)

После удаления 5 см с обоих концов образца он обрезался до ширины 2 мм и длины 25 мм так, чтобы основная масса, измеренная в (1), составляла ±10%, и для измерения использовался прибор TMAQ400 производства компании TA Instruments с зажимом для пленки/волокна в верхней части зажима и алюминиевым шариком от TA Instruments в нижней части, с использованием начальной нагрузки 0,005 Н, повышения температуры от 30°С до 160°С со скоростью 10°С/мин и длины захвата 15 мм. Коэффициент изменения размеров (%) определялся по следующей формуле:

Коэффициент изменения размеров (%) = Изменение размеров (мкм) / длина захвата (мм) × 1000} × 100

при 80-140°C. Измерение проводилось при N = 3, и вычислялось среднее значение.

[0044]

(7) Биоразлагаемость (промышленный компост)

Образец нетканого материала компостировался в течение максимум 12 недель при измерении степени разложения при определенных условиях компостирования в экспериментальном испытании в соответствии с ISO 16929 (JIS K 6952), а затем пропускался через сито с размером ячеек 2 мм, и отношение веса оставшейся на сите фракции к весу перед пропусканием через сито оценивалось по следующей шкале.

Оценочная шкала

VG: ≤5% осталось на сите

G: >5% и ≤10% осталось на сите

P: >10% осталось на сите.

[0045]

(8) Однородная формуемость (R/Ave)

Образец нетканого материала помещался в формовочную машину, имеющую 10 рядов формовочных штампов в направлении ширины, и использовался цилиндрический формовочный штамп с температурой 120°С (диаметр 4,4 см, высота 3,2 см) при температуре нетканого материала, доведенной до 50°С горячим воздухом, для прессования при времени от контакта штампа с нетканым материалом до достижения заданной глубины, равном 1,0 с, с последующей термосваркой листа PLA в качестве материала покрытия для изготовления 100 формованных тел.

Из нижней части каждого полученного формованного тела вырубался кусок толщиной 1 см и измерялась его масса.

Значение R/Ave получается с помощью следующей формулы:

R (максимум - минимум для 100 листов) / Ave (среднее значение массы для 100 листов).

[0046]

(9) Формуемость

Используя два различных цилиндрических формованных металла, один с диаметром 4,4 см и высотой 1,3 см (13 мм), а другой с диаметром 4,4 см и высотой 3,2 см (32 мм), состояние формованных тел после прессования тем же самым способом, что и в п. (7), наблюдалось и оценивалось по следующей шкале. Индекс формования представляет собой значение, определяемое путем деления площади поверхности формованного изделия на площадь плоского нетканого материала перед формованием, который использовался в формованном изделии (или площадь отверстия, в случае формы контейнера), в соответствии со следующей формулой:

Индекс формования = (Площадь поверхности формованного тела (см²)) / (площадь нетканой ткани перед формованием (см²)).

Оценочная шкала

Количество оборванных нитей на поверхности определялось путем суммирования количества оборванных нитей на поверхности каждого формованного изделия и вычисления среднего значения для N = 10.

VG: Формованное тело с индексом формования 1,9 или выше для высоты штампа 1,3 см или индексом формования 3,4 или выше для высоты штампа 3,2 см. Также не более одного разрыва на 100 формованных тел и не более 3 обрывов нитей на поверхности.

G: Формованное тело с индексом формования 1,9 или больше для высоты штампа 1,3 см или индексом формования 3,4 или больше для высоты штампа 3,2 см. Дополнительно от 2 до 5 разрывов на 100 формованных тел или от 4 до 9 обрывов нитей на поверхности.

F: Формованное тело с индексом формования 1,9 или выше для высоты штампа 1,3 см или индексом формования 3,4 или выше для высоты штампа 3,2 см, но при этом 10 или более проблем, таких как следы, растяжки и/или обрывы нитей на поверхности формованного тела.

P: Формованное тело не получается из-за разрыва.

[0047]

(10) Размерная стабильность формованного изделия (изменение объема при погружении в кипящую воду)

После погружения формованного изделия, изготовленного по способу (8), в кипящую воду на 1 мин и последующей сушки на воздухе определялось изменение объема до и после погружения в кипящую воду и рассчитывалось среднее значение для N = 5. Оценка производилась на основе скорости изменения объема по следующей шкале.

VG: Изменение объема формованного изделия в пределах ±5%

G: Изменение объема формованного изделия в пределах ±10%

F: Изменение объема формованного изделия в пределах ±20%

P: Изменение объема формованного изделия более чем на ±20%.

[0048]

Пример 1

Полибутиленсукцинат (температура плавления: 110°C) добавлялся в количестве 10 мас.% к полимолочной кислоте со значением MFR 15 г/10 мин при 210°C (REVODE производства компании Zhejiang Hisun), смесь плавилась и месилась с помощью одношнекового экструдера и экструдировалась способом спанбонд с производительностью 0,9 г/мин отверстие, температурой прядения 230°С, натяжением 93 мН/м, и направлением группы нитей к движущейся собирающей поверхности для изготовления биоразлагаемого полотна из длинных волокон (круглого поперечного сечения).

Затем для термокомпрессионного связывания использовалась пара валков для тиснения, имеющих вогнуто-выпуклый рисунок на поверхности одного валка, при доле контактной площади связывания 14%, температуре верхнего и нижнего валков 55°C и линейном давлении валков 40 Н/мм для получения биоразлагаемого нетканого материала с основной массой 100 г/м².

[0049]

Пример 2

Биоразлагаемый нетканый материал был произведен тем же самым образом, что и в Примере 1, за исключением того, что полимолочная кислота была заменена на полимолочную кислоту со значением MFR 15 г/10 мин при 210°C (Ingeo производства компании Nature Works).

[0050]

Примеры 3-7

Биоразлагаемые нетканые материалы были произведены тем же самым образом, что и в Примере 1, за исключением того, что производительность, давление тиснения и скорость линии были изменены для значений основной массы, показанных в Таблице 1.

[0051]

Примеры 8-12

Биоразлагаемые нетканые материалы были произведены тем же самым образом, что и в Примере 5, за исключением того, что натяжение и доля контактной площади связывания (коэффициент тиснения) были изменены.

[0052]

Примеры 13-15

Биоразлагаемые нетканые материалы были произведены тем же самым образом, что и в Примере 5, за исключением того, что температура валка (температура тиснения) во время термокомпрессионного связывания была равна 40, 70 и 85°C, соответственно.

[0053]

Примеры 16-21

Биоразлагаемые нетканые материалы были произведены тем же самым образом, что и в Примере 5, за исключением того, что добавление полибутиленсукцината (PBS) производилось в количестве 1, 3, 5, 15, 20 и 30 мас.%, соответственно.

[0054]

Пример 22

Биоразлагаемый нетканый материал был произведен тем же самым образом, что и в Примере 5, за исключением того, что смолой вторичного компонента был полибутиленсукцинатадипат (PBSA).

[0055]

Пример 23

Биоразлагаемый нетканый материал был произведен тем же самым образом, что и в Примере 5, за исключением того, что смолой вторичного компонента был полибутиленадипаттерефталат (PBAT).

[0056]

Пример 24

Биоразлагаемый нетканый материал был произведен тем же самым образом, что и в Примере 5, за исключением того, что смолой вторичного компонента был поликапролактон (PCL).

[0057]

Пример 25

Биоразлагаемый нетканый материал был произведен тем же самым образом, что и в Примере 5, за исключением того, что смолой вторичного компонента был полигидроксибутиратгексаноат (PHBH).

[0058]

Пример 26

Биоразлагаемый нетканый материал был произведен тем же самым образом, что и в Примере 5, за исключением того, что смолой вторичного компонента был сополимер этилена и этилакрилата (EEA).

[0059]

Примеры 27-30

Биоразлагаемые нетканые материалы были произведены тем же самым образом, что и в Примере 5, за исключением того, что доля контактной площади связывания (коэффициент тиснения) во время термокомпрессионного связывания была равна 4, 8, 10 и 40%, соответственно.

[0060]

Примеры 31-33

Биоразлагаемые нетканые ткани из длинных нитей были произведены тем же самым образом, что и в Примере 5, за исключением того, что рисунок тиснения во время термокомпрессионного связывания представлял собой штифт, овал и плоский рисунок соответственно.

[0061]

Примеры 34-36

Биоразлагаемые нетканые ткани были произведены тем же самым образом, что и в Примере 5, за исключением того, что добавление PBS составляло 0%, и натяжение было изменено.

[0062]

Пример 37

Биоразлагаемый нетканый материал был произведен тем же самым образом, что и в Примере 5, за исключением того, что смолой основного компонента был нейлон-4 (PA4) со значением MFR 25 г/10 мин при 210°C, а температура тиснения была изменена на 63°C.

[0063]

Пример 38

Биоразлагаемый нетканый материал был произведен тем же самым образом, что и в Примере 5, за исключением того, что смолой основного компонента была полигликолевая кислота (PGA) со значением MFR 20 г/10 мин при 210°C, температура прядения была изменена на 260°C, а температура тиснения была изменена на 48°C.

[0064]

Пример 39

Биоразлагаемый нетканый материал был произведен тем же самым образом, что и в Примере 5, за исключением того, что полимолочная кислота и полибутиленсукцинат плавились и месились в отдельных экструдерах, и прядильная фильера типа оболочка/ядро использовалась для получения нити с полимолочной кислотой в качестве компонента ядра и полибутиленсукцинатом в качестве компонента оболочки.

[0065]

Примеры 40-43

Для подтверждения формуемости во время быстрой горячей формовки биоразлагаемый нетканый материал Примера 5 использовался для изготовления формованных изделий при температурах прессования 120°С, 120°С, 140°С и 140°С и временах прессования 0,8, 0,6, 0,3 и 0,1 с во время формовки, и каждое из них было оценено.

[0066]

Пример 44

В качестве штапельных волокон использовалось сырье полимолочной кислоты, содержащее 10 мас.% полибутиленсукцината, с диаметром моноволокна 30 мкм, которое пропускалось через кардочесальную машину для того, чтобы произвести нетканое полотно с основной массой 150 г/м². Произведенное полотно затем укладывалось на проволочную сетку с ячейками 100 меш, и устройство обработки потоком жидкости под высоким давлением, имеющее отверстия для нагнетания диаметром 0,08 мм, расположенные с расстоянием между отверстиями 0,7 мм, использовалось для обработки полотна потоком жидкости под высоким давлением для его объединения. Давление воды составляло один раз 60 кг/см² и один раз 120 кг/см². С противоположной стороны давление воды составляло один раз 120 кг/см². Затем выполнялась сушка горячим воздухом при 100°С для удаления избыточного содержания влаги из полученного полотна с получением биоразлагаемого нетканого материала.

[0067]

Пример 45

Нетканый материал, полученный в Примере 44, был подвергнут термокомпрессионному связыванию с использованием пары валков для тиснения, имеющих вогнуто-выпуклый рисунок на одной поверхности валка, при условиях доли контактной площади связывания 14%, температуры верхнего и нижнего валков 55°C и линейного давления валков 40 Н/мм для получения биоразлагаемого нетканого материала с основной массой 150 г/м².

[0068]

Пример 46

Нетканый материал, полученный в Примере 44, был подвергнут иглопробивной обработке с плотностью пробивки 300/см² для переплетения волокнистого полотна с получением биоразлагаемого нетканого материала с основной массой 150 г/м².

[0069]

Сравнительные примеры 1 и 2

Биоразлагаемые нетканые материалы были произведены тем же самым образом, что и в Примере 1, за исключением того, что скорость линии была изменена для основной массы 5500 г/м² для каждой ткани.

[0070]

Сравнительные примеры 3 и 4

Биоразлагаемые нетканые материалы из длинных нитей были произведены тем же самым образом, что и в Примере 5, за исключением того, что натяжение составляло 79137 мН/м. В Сравнительном примере 3 пряжа забилась в устройстве натяжения, что сделало невозможным выполнение прядения.

[0071]

Сравнительный пример 5

Была предпринята попытка произвести биоразлагаемый нетканый материал тем же самым образом, что и в Примере 5, за исключением использования температуры валка 90°C во время термокомпрессионного связывания, но нетканый материал претерпел чрезвычайное сжатие во время термокомпрессионного связывания, что сделало невозможным производство нетканой ткани.

[0072]

Сравнительный пример 6

Была предпринята попытка произвести биоразлагаемую нетканую ткань тем же самым образом, что и в Примере 5, за исключением использования добавки PBS в количестве 35 мас.% во время производства биоразлагаемой нетканой ткани из длинных нитей, но частые обрывы нити сделали прядение невозможным.

[0073]

Сравнительный пример 7

Полибутиленсукцинат (температура плавления: 110°C) добавлялся в количестве 10 мас.% к полимолочной кислоте со значением MFR 15 г/10 мин при 210°C (REVODE производства компании Zhejiang Hisun), смесь плавилась и месилась с помощью одношнекового экструдера и экструдировалась способом спанбонд с производительностью 0,9 г/мин отверстие, температурой прядения 230°С, натяжением 87 мН/м, и направлением группы нитей к движущейся собирающей поверхности для изготовления биоразлагаемого полотна из длинных волокон (круглого поперечного сечения).

Затем для термокомпрессионного связывания использовалась пара валков для тиснения, имеющих вогнуто-выпуклый рисунок на поверхности одного валка, при доле контактной площади связывания 14%, температуре верхнего и нижнего валков 45°C и линейном давлении валков 30 Н/мм.

Затем временно связанное полотно хранилось при 30°С в течение 72 час, а затем подвергалось термообработке с помощью войлочного каландра (диаметр барабана: 2500 мм, температура: 100°C, скорость обработки: 10 м/мин), для получения биоразлагаемого нетканого материала (основная масса: 150 г/м², диаметр волокна: 30 мкм).

[0074]

Сравнительный пример 8

Биоразлагаемый нетканый материал был произведен тем же самым образом, что и в Сравнительном примере 7, за исключением того, что температура войлочного каландра была равна 135°C.

[0075]

Сравнительный пример 9

Полибутиленсукцинат со значением MFR 30 г/10 мин при 210°C плавился и месился с помощью одношнекового экструдера и экструдировался способом спанбонд с производительностью 0,9 г/мин отверстие, температурой прядения 220°С, натяжением 93 мН/м, и направлением группы нитей к движущейся собирающей поверхности для изготовления биоразлагаемого полотна из длинных волокон (круглого поперечного сечения).

Затем для термокомпрессионного связывания использовалась пара валков для тиснения, имеющих вогнуто-выпуклый рисунок на поверхности одного валка, при доле контактной площади связывания 12%, температуре верхнего и нижнего валков 90°C и линейном давлении валков 40 Н/мм, с тем, чтобы получить биоразлагаемую нетканую ткань.

[0076]

Результаты для Примеров 1-46 и Сравнительных примеров 1-9 показаны в Таблицах 1-5.

[0077]

[Таблица 1]

Таблица 1

Ед.изм. Пример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 4 Пример 5 Пример 6 Пример 7 Пример 8 Пример 9 Пример 10 Пример 11 Производственные условия Один компонент или два компонента - Два Два Два Два Два Два Два Два Два Два Два Главный полимерный компонент - PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA Вторичный полимерный компонент - PBS PBS PBS PBS PBS PBS PBS PBS PBS PBS PBS Массовое соотношение главного полимерного компонента и вторичного полимерного компонента - 90/10 90/10 90/10 90/10 90/10 90/10 90/10 90/10 90/10 90/10 90/10 Структура волокна - Острова в море Острова в море Острова в море Острова в море Острова в море Острова в море Острова в море Острова в море Острова в море Острова в море Острова в море Температура смолы °C 230 230 230 230 230 230 230 230 230 230 230 Натяжение мН/м 93 93 93 93 93 93 93 82 89 100 105 Рисунок тиснения °C Текстурированный Текстурированный Текстурированный Текстурированный Текстурированный Текстурированный Текстурированный Текстурированный Текстурированный Текстурированный Текстурированный Температура тиснения °C 55 55 55 55 55 55 55 55 55 55 55 Давление тиснения Н/мм 40 40 20 40 40 60 100 40 40 40 40 Коэффициент тиснения % 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 20 Свойства нетканой ткани Плотность г/м² 100 100 10 50 150 250 400 150 150 150 150 Толщина мм 0,31 0,33 0,16 0,23 0,39 0,56 0,79 0,36 0,47 0,47 0,47 Объемная плотность г/см³ 0,33 0,31 0,06 0,22 0,38 0,45 0,51 0,42 0,32 0,32 0,32 Температура плавления Tm °C 166 166 166 166 166 166 166 166 166 166 166 Температура начала кристаллизации °C 58,2 57,2 57,4 57,6 58,4 59,2 59,2 71,2 56,4 50,7 47,1 Температура плавления - температура начала кристаллизации °C 108 109 109 108 108 107 107 95 110 115 119 Энтальпия холодной кристаллизации Дж/г 14,5 14,1 14,5 14,5 14,5 14,5 14,5 19,2 12,3 9,3 7,7 Коэффициент изменения размеров % -11,3 -10,8 -11,0 -11,3 -12,4 -11,5 -12,0 -20,1 -8,4 -5,0 -4,5 Условия горячей формовки Температура горячего штампа °C 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 Время формовки с 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 Скорость деформации (13 мм) мм/с 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 Скорость деформации (32 мм) мм/с 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 Оценка Биоразлагаемость - G G G G G G G G G G G Однородная формуемость (экв. 32 мм) - 0,26 0,24 0,28 0,27 0,21 0,36 0,37 0,56 0,38 0,39 0,43 Формуемость (13 мм) - VG VG VG VG VG VG VG G VG VG VG Формуемость (32 мм) - VG VG G VG VG VG VG G VG VG VG Размерная стабильность формованного тела (13 мм) - VG VG VG VG VG VG VG G VG VG VG Размерная стабильность формованного тела (32 мм) - VG VG VG VG VG VG VG G VG VG VG

[0078]

[Таблица 2]

Таблица 2

Ед.изм. Пример 12 Пример 13 Пример 14 Пример 15 Пример 16 Пример 17 Пример 18 Пример 19 Пример 20 Пример 21 Пример 22 Производственные условия Один компонент или два компонента - Два Два Два Два Два Два Два Два Два Два Два Главный полимерный компонент - PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA Вторичный полимерный компонент - PBS PBS PBS PBS PBS PBS PBS PBS PBS PBS PBSA Массовое соотношение главного полимерного компонента и вторичного полимерного компонента - 90/10 90/10 90/10 90/10 99/1 95/3 95/5 85/15 80/20 70/30 90/10 Структура волокна - Острова в море Острова в море Острова в море Острова в море Острова в море Острова в море Острова в море Острова в море Острова в море Острова в море Острова в море Температура смолы °C 230 230 230 230 230 230 230 230 230 230 230 Натяжение мН/м 125 93 93 93 93 93 93 93 93 93 93 Рисунок тиснения °C Текстурированный Текстурированный Текстурированный Текстурированный Текстурированный Текстурированный Текстурированный Текстурированный Текстурированный Текстурированный Текстурированный Температура тиснения °C 55 40 70 85 55 55 55 55 55 55 55 Давление тиснения Н/мм 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 Коэффициент тиснения % 30 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 Свойства нетканой ткани Плотность г/м² 150 150 150 150 150 150 200 150 200 250 150 Толщина мм 0,56 0,36 0,39 0,39 0,36 0,39 0,47 0,39 0,47 0,56 0,36 Объемная плотность г/см³ 0,27 0,42 0,38 0,38 0,42 0,38 0,42 0,38 0,42 0,45 0,42 Температура плавления Tm °C 166 166 166 166 166 166 166 166 166 166 166 Температура начала кристаллизации °C 43,0 59,2 56,7 54,2 71,2 62,9 60,4 56,2 53,1 47,8 58,1 Температура плавления - температура начала кристаллизации °C 123 107 109 112 95 103 106 110 113 118 108 Энтальпия холодной кристаллизации Дж/г 3,3 15,2 10,4 8,6 10,2 11,0 12,1 13,2 13,8 14,2 14,3 Коэффициент изменения размеров % -4,0 -10,8 -8,1 -5,2 -7,8 -8,2 -8,3 -13,1 -11,2 -11,8 -13,2 Условия горячей формовки Температура горячего штампа °C 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 Время формовки с 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 Скорость деформации (13 мм) мм/с 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 Скорость деформации (32 мм) мм/с 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 Оценка Биоразлагаемость - G G G G G G G G G G G Однородная формуемость (экв. 32 мм) - 0,68 0,28 0,52 0,76 0,56 0,43 0,34 0,27 0,26 0,26 0,28 Формуемость (13 мм) - G VG VG VG G VG VG VG VG VG VG Формуемость (32 мм) - G VG VG VG G VG VG VG VG VG VG Размерная стабильность формованного тела (13 мм) - G G VG VG G VG VG VG VG VG VG Размерная стабильность формованного тела (32 мм) - G G VG VG G VG VG VG VG VG VG

[0079]

[Таблица 3]

Таблица 3

Ед.изм. Пример 23 Пример 24 Пример 25 Пример 26 Пример 27 Пример 28 Пример 29 Пример 30 Пример 31 Пример 32 Пример 33 Производственные условия Один компонент или два компонента - Два Два Два Два Два Два Два Два Два Два Два Главный полимерный компонент - PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA Вторичный полимерный компонент - PBAT PCL PHBH EEA PBS PBS PBS PBS PBS PBS PBS Массовое соотношение главного полимерного компонента и вторичного полимерного компонента - 90/10 90/10 90/10 90/10 90/10 90/10 90/10 90/10 90/10 90/10 90/10 Структура волокна - Острова в море Острова в море Острова в море Острова в море Острова в море Острова в море Острова в море Острова в море Острова в море Острова в море Острова в море Температура смолы °C 230 230 230 230 230 230 230 230 230 230 230 Натяжение мН/м 93 93 93 93 93 93 93 93 93 93 93 Рисунок тиснения °C Текстурированный Текстурированный Текстурированный Текстурированный Текстурированный Текстурированный Текстурированный Текстурированный Булавочный Овальный Плоский Температура тиснения °C 55 55 55 55 55 55 55 55 55 55 65 Давление тиснения Н/мм 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 60 Коэффициент тиснения % 12 12 12 12 4 8 10 40 12 12 12 Свойства нетканой ткани Основная масса г/м² 150 200 200 250 150 150 150 150 150 150 150 Толщина мм 0,39 0,47 0,47 0,56 0,36 0,39 0,47 0,56 0,56 0,56 0,56 Объемная плотность г/см³ 0,38 0,42 0,42 0,45 0,42 0,38 0,32 0,27 0,27 0,27 0,27 Температура плавления Tm °C 166 166 166 166 166 166 166 166 166 166 166 Температура начала кристаллизации °C 52,4 62,1 64,3 66,6 58,1 58,8 57,6 59,3 58,1 57,5 58,5 Температура плавления - температура начала кристаллизации °C 114 104 102 99 108 107 108 107 108 109 108 Энтальпия холодной кристаллизации Дж/г 11,0 10,2 8,3 7,5 13,6 14,2 12,5 13,7 13,5 13,8 11,9 Коэффициент изменения размеров % -10,2 -10,2 -6,2 -5,6 -12,2 -13,2 -11,7 -12,4 -12,6 -12,4 -10,4 Условия горячей формовки Температура горячего штампа °C 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 Время формовки с 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 Скорость деформации (13 мм) мм/с 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 Скорость деформации (32 мм) мм/с 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 Оценка Биоразлагаемость - G G G G G G G G G G G Однородная формуемость (экв. 32 мм) - 0,28 0,37 0,37 0,38 0,67 0,57 0,34 0,57 0,29 0,35 0,42 Формуемость (13 мм) - VG G G G G VG VG VG VG VG VG Формуемость (32 мм) - VG G G G G VG VG VG VG VG G Размерная стабильность формованного тела (13 мм) - VG G G G G VG VG VG VG VG VG Размерная стабильность формованного тела (32 мм) - VG G G G G VG VG VG VG VG VG

[0080]

[Таблица 4]

Таблица 4

Ед.изм. Пример 34 Пример 35 Пример 36 Пример 37 Пример 38 Пример 39 Пример 40 Пример 41 Пример 42 Пример 43 Пример 44 Производственные условия Один компонент или два компонента - Один Один Один Один Один Один Один Два Два Два Один Главный полимерный компонент - PLA PLA PLA PA4 PGA PLA PLA PLA PLA PLA PLA Вторичный полимерный компонент - - - - PBS PBS PBS PBS PBS PBS PBS PBS Массовое соотношение главного полимерного компонента и вторичного полимерного компонента - 100/0 100/0 100/0 90/10 90/10 90/10 90/10 90/10 90/10 90/10 90/10 Структура волокна - - - - - - - - Острова в море Острова в море Острова в море - Температура смолы °C 230 230 230 230 260 230 230 230 230 230 - Натяжение мН/м 87 93 105 87 87 105 105 93 93 93 - Рисунок тиснения °C Текстурированный Текстурированный Текстурированный Текстурированный Текстурированный Текстурированный Текстурированный Текстурированный Текстурированный Текстурированный Текстурированный Температура тиснения °C 52 52 52 63 48 52 52 55 55 55 - Давление тиснения Н/мм 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 - Коэффициент тиснения % 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 - Свойства нетканой ткани Основная масса г/м² 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 Толщина мм 0,36 0,36 0,36 0,34 0,32 0,36 0,39 0,39 0,39 0,39 0,60 Объемная плотность г/см³ 0,42 0,42 0,42 0,44 0,47 0,42 0,38 0,38 0,38 0,38 0,25 Температура плавления Tm °C 166 166 166 223 212 166 166 166 166 166 171 Температура начала кристаллизации °C 74,8 73,5 72,5 64,3 82,0 72,5 58,4 58,4 58,4 58,4 72,5 Температура плавления - температура начала кристаллизации °C 91 93 94 159 130 94 108 108 108 108 99 Энтальпия холодной кристаллизации Дж/г 12,3 14,2 7,7 14,2 14,0 13,8 14,5 14,5 14,5 14,5 17,2 Коэффициент изменения размеров % -11,0 -13,2 -6,4 -11,1 -11,0 -10,5 -12,1 -12,4 -12,4 -12,4 -16,5 Условия горячей формовки Температура горячего штампа °C 120 120 120 120 120 120 120 120 140 140 120 Время формовки с 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 0,8 0,6 0,3 0,1 1,0 Скорость деформации (13 мм) мм/с 13 13 13 13 13 13 16 22 43 130 13 Скорость деформации (32 мм) мм/с 32 32 32 32 32 32 40 53 107 320 32 Оценка Биоразлагаемость - G G G G G G G G G G G Однородная формуемость (экв. 32 мм) - 0,32 0,31 0,34 0,33 0,37 0,34 0,26 0,28 0,23 0,25 0,34 Формуемость (13 мм) - G G G G G G VG VG VG VG G Формуемость (32 мм) - G G G G G G VG VG VG VG G Размерная стабильность формованного тела (13 мм) - G G G G G G VG VG VG VG VG Размерная стабильность формованного тела (32 мм) - G G G G G G VG VG VG G VG

[0081]

[Таблица 5]

Таблица 5

Ед.изм. Пример 45 Пример 46 Сравнительный Пример 1 Сравнительный Пример 2 Сравнительный Пример 3 Сравнительный Пример 4 Сравнительный Пример 5 Сравнительный Пример 6 Сравнительный Пример 7 Сравнительный Пример 8 Сравнительный
Пример 9 Производственные условия Один компонент или два компонента - Один Один Два Два Два Два Два Два Два Два Один Главный полимерный компонент - PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PLA PBS Вторичный полимерный компонент - PBS PBS PBS PBS PBS PBS PBS PBS PBS PBS - Массовое соотношение главного полимерного компонента и вторичного полимерного компонента - 90/10 90/10 90/10 90/10 90/10 90/10 90/10 65/35 90/10 90/10 100/0 Структура волокна - - - Острова в море Острова в море Острова в море Острова в море Острова в море Острова в море Острова в море Острова в море - Температура смолы °C - - 230 230 230 230 230 230 230 230 170 Натяжение мН/м - - 93 93 79 137 93 93 87 87 93 Рисунок тиснения °C Текстурированный Текстурированный Текстурированный Текстурированный Текстурированный Текстурированный Текстурированный Текстурированный Текстурированный Текстурированный Текстурированный Температура тиснения °C 55 - 52 52 52 52 90 52 45 45 90 Давление тиснения Н/мм 40 - 40 40 40 40 40 40 30 30 40 Коэффициент тиснения % 12 - 12 12 12 12 12 12 14 14 12 Свойства нетканой ткани Основная масса г/м² 150 150 5 500 - 150 - - 150 150 150 Толщина мм 0,36 0,48 0,15 0,95 - 0,39 - - 0,36 0,34 0,32 Объемная плотность г/см³ 0,42 0,31 0,03 0,53 - 0,38 - - 0,42 0,45 0,47 Температура плавления Tm °C 171 171 166 166 - 166 - - 166 166 110 Температура начала кристаллизации °C 72,5 72,5 58,2 58,2 - 40,5 - - - - - Температура плавления - температура начала кристаллизации °C 99 99 108 108 - 126 - - - - - Энтальпия холодной кристаллизации Дж/г 13,8 17,3 13,7 14,3 - 0,8 - - - (потеря) - (потеря) - (потеря) Коэффициент изменения размеров % -11,2 -17,2 -11,2 -10,8 - -4,0 - - -1,3 -0,2 -1,5 Условия горячей формовки Температура горячего штампа °C 120 120 120 120 - 120 - - 120 120 120 Время формовки с 1,0 1,0 1,0 1,0 - 1,0 - - 1,0 1,0 1,0 Скорость деформации (13 мм) мм/с 13 13 13 13 - 13 - - 13 13 13 Скорость деформации (32 мм) мм/с 32 32 32 32 - 32 - - 32 32 32 Оценка Биоразлагаемость - G G G G - G - - G G G Однородная формуемость (экв. 32 мм) - 0,34 0,34 0,26 0,49 - 1,21 - - 0,67 0,69 - Формуемость (13 мм) - VG VG P G - F - - VG VG P Формуемость (32 мм) - VG G P G - P - - VG VG P Размерная стабильность формованного изделия (13 мм) - VG VG - F - P - - F F - Размерная стабильность формованного изделия (32 мм) - VG VG - F - P - - F F -

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

[0082]

Биоразлагаемый нетканый материал по настоящему изобретению является биоразлагаемым, демонстрируя превосходную однородность при формовании и формуемость, и поэтому он может подходящим образом использоваться в самых разных областях, включая контейнеры для бытовых или промышленных материалов, материалы для внутренней и внешней отделки транспортных средств, звукоизоляционные материалы, звукопоглощающие материалы, лотки для транспортировки деталей, лотки для фруктов и овощей, пищевые контейнеры, контейнеры для рассады и фильтры. Биоразлагаемый нетканый материал по настоящему изобретению также имеет высокую податливость и может использоваться для изготовления контейнеров сложной формы. Поскольку термическая усадка сформованных из нее изделий также может быть ингибирована, ее можно соответствующим образом использовать в областях, требующих высоких конструктивных свойств контейнеров.

Настоящее изобретение предлагает: биоразлагаемый нетканый материал спанбод, который обладает превосходными свойствами однородной формуемости и штампуемости (получения за более короткое время аккуратного формованного изделия без разрывов, ворса или растяжения), и который имеет благоприятную размерную стабильность после формовки; а также способ производства формованного изделия. Биоразлагаемый нетканый материал в соответствии с настоящим изобретением содержит волокна, содержащие биоразлагаемую термопластичную смолу, и отличается тем, что основная масса материала составляет 10-450 г/м², разность между температурой плавления и температурой начала кристаллизации нетканого материала составляет не менее 91°C, а энтальпия холодной кристаллизации ΔH нетканого материала составляет не менее 1,0 Дж/г. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 табл., 46 пр.

1. Биоразлагаемый нетканый материал спанбонд, состоящий из волокон, которые включают в себя биоразлагаемую термопластичную смолу, причем плотность основы составляет от 10 до 450 г/м², разность между температурой плавления и температурой начала кристаллизации нетканого материала составляет от по меньшей мере 91 до 159°С, или менее, энтальпия холодной кристаллизации ΔH нетканого материала составляет от 1,0 Дж/г, или больше, до 20,0 Дж/г, или менее,

волокна, которые включают в себя биоразлагаемую термопластичную смолу, содержат, в качестве одного компонента, полимолочную кислоту (PLA), нейлон-4 (PA4), или полигликолевую кислоту (PGA), или содержат, в качестве главного компонента, больше чем 70 мас.% и меньше чем 99,5 мас.% любого из этих компонентов, а в качестве вторичного компонента от 0,5 до 30 мас.% термопластичной смолы, которая отличается от главного компонента, и представляет собой гомополимер или сополимер одного или более мономеров, выбранных из группы, состоящей из полибутиленсукцината (PBS), полибутиленадипаттерефталата (PBAT), полибутиленсукцинатадипата (PBSA), поликапролактона (PCL), полигидроксибутилатгексаноата (PHBH), и сополимера этиленэтилакрилата (EEA),

если волокна, которые включают в себя биоразлагаемую термопластичную смолу, содержат вторичный компонент, то волокна представляют собой волокна типа острова-в-море, в которых главный компонент образует морские части, а вторичный компонент образует островные части,

контактная площадь связывания нетканого материала составляет от 8%, или более, до 40%, или менее,

коэффициент изменения размеров в направлении MD при 80-140°C составляет -20,1%, или более, до менее чем -4,0%.

2. Способ производства формованного изделия, который включает в себя стадию горячей формовки биоразлагаемого нетканого материала спанбонд по п. 1.

3. Способ по п. 2, в котором скорость деформации при горячей формовке составляет 32-320 мм/с.

4. Способ по п. 2, в котором скорость деформации при горячей формовке составляет 105-140 мм/с.