ВОДОРАСТВОРИМЫЕ НЕТКАНЫЕ ПОЛОТНА ДЛЯ УПАКОВКИ АГРЕССИВНЫХ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ Российский патент 2024 года по МПК B65D65/46 C11D17/04 D04H1/4309 

В этой заявке заявлено преимущество согласно 35 U.S.C. § 119(e) предварительной заявки на патент США № 62/908,582, поданной 30 сентября 2019 г., которая полностью включена в настоящий документ посредством ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в целом относится к водорастворимому нетканому полотну и родственным композициям. Более конкретно, изобретение относится к водорастворимому нетканому полотну для упаковки агрессивных химических композиций.

Уровень техники

Водорастворимые упаковочные материалы обычно используются для упрощения диспергирования, заливки, растворения и дозирования доставляемого материала. Традиционные упаковочные материалы включают водорастворимые пленки, и изготовленные из них пакеты обычно используются для упаковки таких составов, как белье, средства для мытья посуды или агрессивные химикаты. Потребитель может непосредственно добавить пакетированную композицию в воду. Преимущественно это обеспечивает точную дозировку, устраняя при этом необходимость для потребителя измерять композицию. Традиционные водорастворимые пленки могут взаимодействовать с компонентами пакета (например, с агрессивными химическими веществами) или с влагой окружающей среды, что может повлиять на свойства пленки, например, растворимость пленки может снижаться со временем при хранении в контакте с такими химическими веществами, что приводит к нежелательному остатку, остающемся после дозирования, и/или механические свойства пленки могут со временем ухудшаться. Еще одна проблема заключается в том, что водорастворимые пленки могут обесцвечиваться при хранении в контакте с агрессивными химическими веществами. В другом типе проблем водорастворимые пленки, полученные из водорастворимых полимеров, могут прилипать к технологическому оборудованию и/или другим водорастворимым пленкам. Такие проблемы могут особенно возникнуть, когда из пленки формуют пакеты, и пакеты хранятся вместе во вторичной упаковке. Кроме того, некоторые продаваемые в настоящее время пакеты, изготовленные из водорастворимых полимерных пленок, имеют неприятное ощущение резины или пластика при прикосновении к ним потребителя. Другой тип проблемы возникает, когда водорастворимые пакеты предусмотрены, например, для использования в большом количестве воды, водорастворимые пакеты могут высвобождать содержимое таким образом, что обеспечивается локальная концентрация содержимого, а не более однородное распределение содержимого во всем объёме раствора.

Таким образом, в данной области техники существует потребность в водорастворимой упаковке, с которой приятно обращаться, которая быстро высвобождает содержимое пакета для обеспечения более однородного распределения, которое может оставаться водорастворимым после хранения в контакте с содержимым пакета, при этом с меньшей склонностью к прилипанию к другой водорастворимой упаковке.

Сущность изобретения

В одном из аспектов настоящего изобретения предложены изделия с разовой дозой, содержащие пакет, содержащий внешнюю стенку, причем внешняя стенка имеет внешнюю поверхность, а внутренняя поверхность определяет внутренний объем пакета, причем внешняя стенка содержит нетканое полотно, содержащее множество волокон, содержащих модифицированный сульфонатом волокнообразующий материал PVOH, содержащий звено сульфированного анионного мономера, при этом модифицированный сульфонатом волокнообразующий материал PVOH имеет степень гидролиза по меньшей мере 95%, а сульфированный анионный мономер присутствует в количестве в диапазоне от примерно 1 мол.% до около 5 мол.%; и композицию, содержащуюся во внутреннем объеме пакета.

В другом аспекте настоящего изобретения, предложены изделия с разовой дозой, включающие пакет, содержащий внешнюю стенку, причем внешняя стенка имеет внешнюю поверхность, а внутренняя поверхность определяет внутренний объем пакета, причем внешняя стенка содержит нетканое полотно, содержащее множество волокон, содержащих смесь волокнообразующих материалов, включающая (i) поливинилпирролидон и (ii) поливиниловый спирт (PVOH), модифицированный сульфонатом, PVOH, модифицированный карбоксильной группой, или и то, и другое; и композицию, содержащуюся во внутреннем объеме пакета.

Другой аспект настоящего изобретения относится к изделиям с разовой дозой по настоящему изобретению, в которых композиция для обработки слоя жидкости (бассейн) и/или воды содержится во внутреннем объеме пакета, композиция для обработки слоя жидкости и/или воды содержит окислитель, а концентрация окислителя в композиции для обработки слоя жидкости и/или воды находится в диапазоне от 50% до 100% по массе; и при этом окислитель содержит гипохлорит кальция, а пакет необязательно содержит первое покрытие, содержащее поглотитель кислоты, нанесенное по меньшей мере на часть внутренней поверхности внешней стенки.

В другом аспекте настоящего изобретения предложены изделия с разовой дозой согласно настоящему изобретению, в которых композиция для обработки слоя жидкости и/или воды содержится во внутреннем объеме пакета, композиция для обработки слоя жидкости и/или воды содержит окислитель, а концентрация окислителя в композиции для обработки слоя жидкости и/или воды находится в диапазоне от 50% до 100% по массе; и при этом окислитель содержит трихлоризоциануровую кислоту, и пакет необязательно содержит первое покрытие, содержащее поглотитель кислоты, нанесенное по меньшей мере на часть внутренней поверхности внешней стенки.

В другом аспекте настоящего изобретения предложены способы дозирования композиции в большое количество воды, включающие этапы контакта с большим количеством воды изделия с разовой дозой в соответствии с изобретением.

Предполагается, что для композиций, описанных в настоящем документе, необязательные признаки, включая, помимо прочего, компоненты и диапазоны их составов, волокнообразующие материалы, многослойные конструкции, геометрию волокон и/или механические свойства, выбирают из различных аспектов и вариантов осуществления, предоставленных здесь.

Дополнительные аспекты и преимущества будут очевидны специалистам в данной области из обзора следующего подробного описания. Несмотря на то, что волокна, нетканые полотна, изделия с разовой дозой и композиции согласно настоящему изобретению допускают варианты осуществления в различных формах, нижеследующее описание включает конкретные варианты осуществления с пониманием того, что раскрытие является иллюстративным и не предназначено для ограничения раскрытия конкретными вариантами осуществления, описанными в настоящем документе.

Раскрытие изобретения

В раскрытии, представленном в настоящем документе, в одном аспекте предлагаются изделия с разовой дозой, содержащие упаковку, содержащую внешнюю стенку, причем внешняя стенка имеет внешнюю поверхность, а внутренняя поверхность определяет внутренний объем пакета, внешняя стенка содержит нетканое полотно, и композицию, содержащуюся во внутреннем объеме пакета. В вариантах осуществления, нетканое полотно содержит множество волокон, содержащих волокнообразующий материал из модифицированного сульфонатом поливинилового спирта ("PVOH"), содержащий звено сульфированного анионного мономера. В вариантах осуществления, волокнообразующий материал из модифицированного сульфонатом PVOH имеет степень гидролиза по меньшей мере 95%. В вариантах осуществления, сульфированный анионный мономер присутствует в количестве от примерно 1 мол.% до примерно 5 мол.%.

В другом аспекте настоящего изобретения, предложены изделия с разовой дозой, содержащие упаковку, содержащую внешнюю стенку, при этом внешняя стенка имеет внешнюю поверхность, а внутренняя поверхность определяет внутренний объем пакета, наружная стенка содержит нетканое полотно, и композицию, содержащуюся в внутреннем объем пакета. В вариантах осуществления, нетканое полотно содержит множество волокон, представляющих собой смесь волокнообразующих материалов. В вариантах осуществления, смесь волокнообразующих материалов содержит (i) поливинилпирролидон и (ii) PVOH, модифицированный сульфонатом, PVOH, модифицированный карбоксильной группой, или и то, и другое.

В раскрытии, представленном в настоящем документе, один аспект обеспечивает водорастворимое нетканое полотно, содержащее множество волокон. В вариантах осуществления, множество волокон может содержать смесь волокнообразующих материалов, включающую поливиниловый спирт, модифицированный карбоксильной группой, и поливиниловый спирт, модифицированный сульфонатом, поливинилпирролидон или и то, и другое, при этом массовое отношение волокнообразующего материала из поливинилового спирта, модифицированного карбоксильной группой, к волокнообразующему материалу из сульфоната и/или поливинилпирролидона составляет от примерно 3:1 до примерно 19:1. В вариантах осуществления, множество волокон может содержать смесь волокон, включающую волокно, имеющее волокнообразующий материал из поливинилового спирта, модифицированного карбоксильной группой, и волокно, содержащее волокнообразующий материал из модифицированного сульфонатом поливинилового спирта, волокно, содержащее волокнообразующий материал из поливинилпирролидона, или и те, и другие типы волокон, в которых массовое соотношение волокнообразующего материала из поливинилового спирта, модифицированного карбоксильной группой, к волокнообразующим материалам из сульфоната и/или поливинилпирролидона составляет от примерно 3:1 до примерно 19:1. В вариантах осуществления, множество волокон может содержать смесь волокон, включающую первое волокно, содержащее волокнообразующий материал из поливинилового спирта, модифицированного карбоксильной группой, волокнообразующий материал из поливинилового спирта, модифицированного сульфонатом, или волокнообразующий материал из поливинилпирролидона, и второе волокно, содержащее смесь волокнообразующих материалов, включающую модифицированный карбоксильной группой волокнообразующий материал из поливинилового спирта, сульфонатно-модифицированный волокнообразующий материал из поливинилового спирта, волокнообразующий материал из поливинилпирролидона или их комбинация, где массовое отношение модифицированного карбоксильной группой волокнообразующего материала из поливинилового спирта к сульфонатным и/или поливинилпирролидоновым волокнообразующим материалам составляют от примерно 3:1 до примерно 19:1.

К агрессивным химическим веществам относятся сильнокислотные или щелочные химические соединения, которые имеют положительный стандартный электродный потенциал и/или соединения, которые очень гигроскопичны, так что они высушивают влагосодержащие материалы.

В другом аспекте настоящего изобретения предложено водорастворимое изделие с разовой дозой, содержащее внешнюю стенку, причем внешняя стенка имеет внешнюю поверхность, а внутренняя поверхность определяет внутренний объем пакета, причем внешняя стенка содержит водорастворимое нетканое полотно, как описано в настоящем документе, и композицию, содержащуюся во внутреннем объеме пакета. В вариантах осуществления композиция может содержать агрессивное химическое вещество.

Водорастворимое изделие с разовой дозой согласно настоящему изобретению может быть разработано для обеспечения одного или нескольких преимуществ, например, сохранения желательных свойств нетканого полотна в присутствии агрессивных химикатов, таких как эластичность и растворимость, устойчивость к разложению в присутствии агрессивных химических веществ, устойчивость к окрашиванию, улучшенное ощущение на ощупь по сравнению с пакетами, изготовленными из водорастворимой пленки, меньшая склонность к прилипанию к другим пакетам и/или вторичной упаковке по сравнению с пакетами, изготовленными из водорастворимой пленки, и/или обеспечение более однородного высвобождение и распределение содержимого в большом количестве воды по сравнению с пакетами, изготовленными из водорастворимой пленки.

Все проценты, части и соотношения, упомянутые в настоящем документе, основаны на общей сухой массе композиции волокон, композиции нетканого полотна или общей массе композиции содержимого пакета по настоящему изобретению, в зависимости от обстоятельств, и всех выполненных измерений, находятся при температуре около 25 ⁰C, если не указано иное. Все такие массы, относящиеся к перечисленным ингредиентам, основаны на активном уровне и, следовательно, не включают носители или побочные продукты, которые могут быть включены в коммерчески доступные материалы, если не указано иное.

Все указанные здесь диапазоны включают все возможные подмножества диапазонов и любые комбинации таких подмножеств диапазонов. По умолчанию диапазоны включают указанные конечные точки, если не указано иное. Когда указан диапазон значений, подразумевается, что каждое промежуточное значение между верхним и нижним пределом этого диапазона и любым другим указанным или промежуточным значением в указанном диапазоне охватывается раскрытием. Верхний и нижний пределы этих меньших диапазонов могут независимо включаться в меньшие диапазоны, а также охватываются раскрытием с учетом любого специально исключенного предела в указанном диапазоне. В тех случаях, когда указанный диапазон включает один или оба предела, диапазоны, исключающие один или оба из этих включенных пределов, также рассматриваются как часть раскрытия.

Явно предполагается, что для любого числового значения, описанного в настоящем документе, например, в качестве параметра описываемого предмета или части диапазона, связанного с описываемым предметом, альтернативой, которая составляет часть описания, является функционально эквивалентный диапазон, окружающий конкретное числовое значение (например, для размера, раскрытого как «40 мм», рассматриваемый альтернативный вариант осуществления равен "около 40 мм").

Используемый здесь и если не указано иное, термин «нетканое полотно» относится к полотну или листу, содержащему, состоящему из или по существу состоящему из волокон, расположенных (например, в процессе чесания) и связанных друг с другом. Кроме того, используемый здесь термин «нетканое полотно» включает любую структуру, включающую нетканое полотно или лист, включая, например, нетканое полотно или лист, на поверхность которого нанесена пленка. Способы изготовления нетканых полотен из волокон хорошо известны в данной области техники, например, как описано в Nonwoven Fabrics Handbook, подготовленным Ian Butler, edited by Subhash Batra et al., Printing by Design, 1999, полностью включенного в настоящий документ посредством ссылки. Используемый здесь и если не указано иное, термин «пленка» относится к непрерывной пленке или листу, например, полученному методом литья или экструзии.

Используемый в настоящем документе и если не указано иное, термин «водорастворимый» относится к любому волокну, нетканому полотну или пленке, имеющим время растворения 300 секунд или менее при определенной температуре, как определено в соответствии с MSTM-205, как изложено здесь. Например, время растворения необязательно может составлять 200 секунд или меньше, 100 секунд или меньше, 60 секунд или меньше, или 30 секунд или меньше при температуре примерно 80°С, примерно 70°С, примерно 60°С, примерно 50°С, примерно 40°С, примерно 20°С или примерно 10°С. В вариантах осуществления, в которых температура растворения не указана, водорастворимое волокно, нетканое полотно или нетканое композитное изделие имеют время растворения 300 секунд или менее при температуре не выше примерно 80°C. Используемый здесь и если не указано иное, термин «растворимый в холодной воде» относится к любому волокну, нетканому полотну или нетканому композитному изделию, имеющему время растворения 300 секунд или меньше при 10°C, как определено в соответствии с MSTM-205. Например, время растворения необязательно может составлять 200 секунд или меньше, 100 секунд или меньше, 60 секунд или меньше, или 30 секунд при 10°С. В вариантах осуществления «водорастворимая пленка» означает, что при толщине 1,5 мил пленка растворяется за 300 секунд или менее при температуре не выше 80°C. Например, водорастворимая пленка толщиной 1,5 мил (около 38 мкм) может иметь время растворения 300 секунд или меньше, 200 секунд или меньше, 100 секунд или меньше, 60 секунд или меньше или 30 секунд или меньше при температуре примерно 70°С, примерно 60°С, примерно 50°С, примерно 40°С, примерно 30°С, примерно 20°С или примерно 10°С в соответствии с MSTM-205.

Используемые здесь термины упаковка(и) и пакет(ы) следует считать взаимозаменяемыми. В некоторых вариантах осуществления, термины упаковка и пакет, соответственно, используются для обозначения контейнера, изготовленного с использованием нетканого полотна, и полностью запечатанного контейнера, предпочтительно имеющего запечатанный в нем материал, например, в форме системы доставки измеряемой дозы. Запечатанные пакеты могут быть изготовлены любым подходящим способом, включая такие процессы и элементы, как термосваривание, сварка растворителем и клеевое запечатывание (например, с использованием водорастворимого клея).

Используемые здесь и если не указано иное, термины «мас.%» и «масс.%» предназначены для обозначения состава идентифицированного элемента в «сухих» (не содержащих воду) частях по массе всего нетканого полотна, включая остаточную влагу в нетканом полотне, или массовые части всей композиции или покрытия, в зависимости от контекста.

Используемый здесь и если не указано иное, термин «PHR» («phr») предназначен для обозначения состава идентифицированного элемента в частях на сто частей водорастворимой полимерной смолы (будь то PVOH или другая полимерные смолы, если не указано иное) в водорастворимом нетканом полотне или в растворе, используемом для изготовления нетканого полотна.

Используемый здесь термин «содержащий» означает, что различные компоненты, ингредиенты или этапы могут быть совместно использованы при осуществлении настоящего раскрытия. Соответственно, термин «содержащий» включает в себя более ограничительные термины «состоящий в основном из» и «состоящий из». Композиции по настоящему изобретению могут содержать, состоять в основном из или состоять из любых требуемых и необязательных элементов, раскрытых в настоящем документе. Например, термоформованный пакет может «состоять в основном из» нетканого полотна, описанного в настоящем документе для использования его характеристик термоформования, при этом включая нетермоформованное нетканое полотно (например, часть крышки) и необязательные маркировки на нетканом полотне, например методом струйной печати. Раскрытие, иллюстративно раскрытое в настоящем документе, может быть реализовано на практике в отсутствие какого-либо элемента или этапа, которые конкретно не раскрыты в настоящем документе.

Предполагается, что нетканые полотна, пакеты и связанные с ними способы изготовления и использования включают варианты осуществления, включающие любую комбинацию одного или нескольких дополнительных необязательных элементов, признаков и этапов, описанных ниже, если не указано иное.

Нетканое полотно может быть изготовлено любым подходящим способом, включая кардочесание, как это хорошо известно в данной области, как описано в Nonwoven Fabrics Handbook, подготовленным Ian Butler, edited by Subhash Batra et al., Printing by Design, 1999, включено в настоящее описание посредством ссылки во всей своей полноте. Способы формирования контейнеров, таких как пакеты, из нетканых материалов известны в данной области техники. Нетканое полотно можно использовать для формирования контейнера (пакета) любым подходящим способом, включая вертикальное формование, наполнение и запечатывание (VFFS) или термоформование. Нетканое полотно может быть запечатано любым подходящим способом, включая, например, запечатывание растворителем или термосваривание слоев нетканого полотна, например, по периферии контейнера. Преимущественно, нетканые полотна настоящего изобретения могут демонстрировать предпочтительную усадку в присутствии тепла и/или воды (например, влажности). Соответственно, нетканые полотна могут подвергаться усадке под воздействием тепла и/или воды при формовании в пакеты. Пакеты можно использовать, например, для дозирования материалов, предназначенных для подачи в большом количестве воды.

Предполагается, что нетканые полотна, пакеты и связанные с ними способы использования включают варианты осуществления, включающие любую комбинацию одного или нескольких дополнительных необязательных элементов, признаков и этапов, описанных ниже, если не указано иное.

Водорастворимые волокнообразующие материалы

Как правило, водорастворимое нетканое полотно может включать множество волокон, включая один волокнообразующий материал или смесь волокнообразующих материалов. В вариантах осуществления, волокнообразующие материалы являются водорастворимыми. В вариантах осуществления, волокна являются водорастворимыми.

Как правило, волокна согласно настоящему изобретению включают по меньшей мере один материал, образующий волокна из поливинилового спирта. Поливиниловый спирт представляет собой синтетический полимер, обычно получаемый алкоголизом, обычно называемым гидролизом или омылением, поливинилацетата. Полностью гидролизованный PVOH, в котором практически все ацетатные группы были преобразованы в спиртовые группы, представляет собой высококристаллический полимер с сильными водородными связями, который растворяется только в горячей воде - при температуре выше примерно 140 °F (около 60 °C). Если после гидролиза поливинилацетата остается достаточное количество ацетатных групп, то есть полимер ПВС частично гидролизуется, то полимер слабее связан водородными связями, менее кристалличен и вообще растворим в холодной воде - менее около 50 °F (около 10 °C). Таким образом, частично гидролизованный полимер представляет собой сополимер винилового спирта и винилацетата, который представляет собой сополимер PVOH, но обычно его называют PVOH.

Поливиниловый спирт может представлять собой модифицированный поливиниловый спирт, например, сополимер. Модифицированный поливиниловый спирт может включать сополимер или более высокий полимер (например, терполимер), включающий один или несколько мономеров в дополнение к группам винилацетата/винилового спирта. Необязательно, модификация является нейтральной, например, обеспечивается этиленом, пропиленом, N-винилпирролидоном или другими видами незаряженных мономеров. Необязательно, модификация представляет собой катионную модификацию, например, обеспечиваемую положительно заряженными мономерами. Необязательно модификация представляет собой анионную модификацию. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления, поливиниловый спирт включает анионно-модифицированный поливиниловый спирт. Анионно-модифицированный поливиниловый спирт может включать частично или полностью гидролизованный сополимер PVOH, который включает анионное мономерное звено, мономерное звено винилового спирта и необязательно мономерное звено винилацетата (т.е., когда он не полностью гидролизован). В некоторых вариантах осуществления, сополимер PVOH может включать два или более типов анионных мономерных звеньев. Общие классы анионных мономерных звеньев, которые можно использовать для сополимера PVOH, включают звенья виниловой полимеризации, соответствующие виниловым мономерам сульфокислот и их сложным эфирам, виниловым мономерам монокарбоновых кислот, их сложным эфирам и ангидридам, дикарбоновым мономерам, имеющим полимеризуемую двойную связь, их сложным эфирам и ангидриды и соли щелочных металлов любого из вышеперечисленных. Примеры подходящих анионных мономерных звеньев включают виниловые полимеризационные звенья, соответствующие виниловым анионным мономерам, включая винилуксусную кислоту, малеиновую кислоту, моноалкилмалеат, диалкилмалеат, малеиновый ангидрид, фумаровую кислоту, моноалкилфумарат, диалкилфумарат, итаконовую кислоту, моноалкилитаконат, диалкилитаконат, цитраконовую кислоту, моноалкилцитраконат, диалкилцитраконат, цитраконовый ангидрид, мезаконовую кислоту, моноалкилмезаконат, диалкилмезаконат, глутаконовую кислота, моноалкилглутаконат, диалкилглутаконат, глутаконовый ангидрид, алкилакрилаты, алкилалкакрилаты, винилсульфоновую кислоту, аллилсульфоновую кислоту, этиленсульфоновую кислоту, 2-акриламидо-1-метилпропансульфокислоту, 2-акриламидо-2-метилпропансульфокислоту (AMPS), 2-метилакриламидо-2-метилпропансульфокислоту, 2-сульфоэтилакрилат, соли щелочных металлов вышеуказанных соединений (например, соли натрия, калия или других щелочных металлов), сложные эфиры вышеперечисленных (например, метиловый, этиловый или другие C1-C4 или C6 алкиловые эфиры) и комбинации вышеперечисленного (например, несколько типов анионных мономеров или эквивалентные формы одного и того же анионного мономера). В некоторых вариантах осуществления, сополимер PVOH может включать два или более типов мономерных звеньев, выбранных из нейтральных, анионных и катионных мономерных звеньев.

Уровень включения (степень модификации) одного или нескольких анионных мономерных звеньев в сополимеры PVOH конкретно не ограничивается. В вариантах осуществления, одно или несколько анионных мономерных звеньев присутствуют в сополимере PVOH в количестве от примерно 1 мол.% или 2 мол.% до примерно 6 мол.% или 10 мол.% (например, по меньшей мере 1,0 , 1,5, 2,0, 2,5, 3,0, 3,5 или 4,0 мол.% и/или до около 3,0, 4,0, 4,5, 5,0, 6,0, 8,0 или 10 мол.% в различных вариантах осуществления). В вариантах осуществления, одно или несколько анионных мономерных звеньев присутствуют в сополимере PVOH в количестве в диапазоне от примерно 1 мол.% до 10 мол.%, или примерно от 1 мол.% до 8 мол.%, или примерно от 1 мол.% до 5 мол. %, от примерно 2 мол.% до примерно 6 мол.%, от примерно 3 мол.% до примерно 5 мол.% или от примерно 1 мол.% до примерно 3 мол.%.

Степень гидролиза (DH) гомополимеров PVOH и сополимеров PVOH, включенных в водорастворимые волокна и нетканые полотна по настоящему изобретению, может находиться в диапазоне от примерно 75% до примерно 99,9% (например, от примерно 79% до от примерно 92%, от примерно 80% до примерно 90%, от примерно 88% до 92%, от примерно 86,5% до примерно 89% или от примерно 88%, 90% или 92%, например, для растворимых в холодной воде композиций; от примерно 90% до около 99%, от около 92% до около 99%, от около 95% до около 99%, от около 98% до около 99%, от около 98% до около 99,9%, около 96%, около 98%, около 99% или более чем 99%). DH, хотя конкретно является мерой количества ацетатов, удаленных из полимера поливинилацетата (например, посредством гидролиза, омыления), чаще всего используется для понимания количества ацетата, оставшегося на полимере или сополимере PVOH. Ацетатные группы образуют аморфные или некристаллические области сополимера PVOH. Следовательно, в качестве приближения можно утверждать, что чем выше DH, тем относительно выше кристалличность сополимера PVOH или смесей сополимера PVOH. Когда смола PVOH описывается как имеющая (или не имеющая) конкретную DH, если не указано иное, подразумевается, что указанная DH является средней DH для смолы PVOH.

Как правило, по мере снижения степени гидролиза волокнистое или нетканое полотно, изготовленное из полимера, будет иметь меньшую механическую прочность, но более высокую растворимость при температурах ниже примерно 20°C. По мере увеличения степени гидролиза волокнистое или нетканое полотно, изготовленное из полимера, становится механически прочнее, а способность к термоформованию снижается. Степень гидролиза PVOH может быть выбрана таким образом, чтобы растворимость полимера в воде зависела от температуры и, таким образом, также оказывала влияние на растворимость волокна и/или нетканого полотна, изготовленного из полимера и дополнительных ингредиентов. В одном варианте, нетканое полотно является растворимым в холодной воде. Для полимера сополи(винилацетата и винилового спирта), который не включает никаких других мономеров (например, гомополимер, не сополимеризованный с анионным мономером), растворимое в холодной воде волокно или нетканое полотно, растворимое в воде при температуре менее 10 ^oC, может включать PVOH со степенью гидролиза в диапазоне от примерно 75% до примерно 90%, или в диапазоне от примерно 80% до примерно 90%, или в диапазоне от примерно 85% до примерно 90%. В другом варианте, волокнистое или нетканое полотно является растворимым в горячей воде. Для полимера сополи(винилацетата и винилового спирта), который не включает какие-либо другие мономеры (например, гомополимер, не сополимеризованный с анионным мономером), растворимое в горячей воде волокно или нетканое полотно, растворимое в воде при температуре по меньшей мере около 60 ^oC, может включать PVOH со степенью гидролиза не менее примерно 98%.

Степень гидролиза смеси полимеров также может быть охарактеризована арифметически взвешенной средней степенью гидролиза (). Например, () для полимера PVOH, который включает два или более полимеров PVOH, рассчитывают по формуле,

где Wi представляет собой массовый процент соответствующего полимера PVOH, а Hi представляет собой соответствующие степени гидролиза. Когда говорят, что полимер имеет определенную степень гидролиза, полимер может представлять собой отдельный полимер поливинилового спирта, имеющий указанную степень гидролиза, или смесь полимеров поливинилового спирта, имеющую указанную среднюю степень гидролиза.

Вязкость полимера PVOH (µ) определяют путем измерения свежеприготовленного раствора с использованием вискозиметра Brookfield LV типа с адаптером UL, как описано в British Standard EN ISO 15023-2:2006 Annex E Brookfield Test method. В международной практике вязкость 4% водных растворов поливинилового спирта указывается при 20 °C. Все вязкости, указанные здесь в сантипуазах (сП), следует понимать как относящиеся к вязкости 4% водного раствора поливинилового спирта при 20 °C, если не указано иное. Точно так же, когда полимер описан как имеющий (или не имеющий) определенную вязкость, если не указано иное, подразумевается, что указанная вязкость является средней вязкостью для полимера, который по своей природе имеет соответствующее молекулярно-массовое распределение, т.е. логарифм средней вязкости, как описано ниже. В данной области техники хорошо известно, что вязкость полимеров PVOH коррелирует со среднемассовой молекулярной массой полимера PVOH, и часто вязкость используется в качестве показателя вязкости.

В вариантах осуществления, смола PVOH может иметь вязкость от около 1,0 до около 50,0 сП, от около 1,0 до около 40,0 сП или от около 1,0 до около 30,0 сП, например, около 4 сП, 8 сП, 15 сП, 18 сП, 23 сП или 26 сП. В вариантах осуществления, сополимеры PVOH могут иметь вязкость от около 1,0 до около 30,0 сП, например, около 1 сП, 1,5 сП, 2 сП, 2,5 сП, 3 сП, 3,5 сП, 4 сП, 4,5 сП, 5 сП, 5,5 сП, 6 сП, 6,5 сП, 7 сП, 7,5 сП, 8 сП, 8,5 сП, 9 сП, 9,5 сП, 10 сП, 11 сП, 12 сП, 13 сП, 14 сП, 15 сП, 17,5 сП, 18 сП, 19 сП, 20 сП, 21 сП, 22 сП, 23 сП, 24 сП, 25 сП, 26 сП, 27 сП, 28 сП, 29 сП, 30 сП, 31 сП, 32 сП, 33 сП, 34 сП или 35 сП. В вариантах осуществления, сополимеры PVOH могут иметь вязкость от около 21 сП до 26 сП. В вариантах осуществления, сополимеры PVOH могут иметь вязкость от примерно 5 сП до примерно 14 сП.

Поливиниловые спирты могут изменять характеристики растворимости. Специалистам в данной области известно, что ацетатная группа в полимере сополи(винилацетата и винилового спирта) (гомополимер PVOH) гидролизуется кислотным или щелочным гидролизом. По мере увеличения степени гидролиза полимерная композиция, изготовленная из гомополимера PVOH, будет иметь повышенную механическую прочность, но пониженную растворимость при более низких температурах (например, требующих температуры горячей воды для полного растворения). Соответственно, воздействие на гомополимер PVOH щелочной среды может превратить полимер из полимера, который быстро и полностью растворяется в данной водной среде (например, в среде холодной воды), в полимер, который медленно и/или не полностью растворяется в водной среде, потенциально в результате чего остается нерастворенный полимерный остаток.

Сополимеры PVOH с боковыми карбоксильными группами, такие как, например, модифицированный малеатом PVOH, могут образовывать лактоновые кольца между соседними боковыми карбоксильными и спиртовыми группами, что снижает растворимость сополимера PVOH в воде. В присутствии сильного основания, лактоновые кольца могут раскрываться в течение нескольких недель при относительно теплых (окружающих) условиях и условиях высокой влажности (например, посредством реакций раскрытия лактонных колец с образованием соответствующих боковых карбоксильных и спиртовых групп с повышенной растворимостью в воде. Таким образом, в противоположность эффекту, наблюдаемому с гомополимерами PVOH, считается, что такой сополимер PVOH может стать более растворимым благодаря химическому взаимодействию между полимером и щелочным составом внутри пакета во время хранения.

Конкретные сульфонаты и их производные, имеющие способные к полимеризации виниловые связи, могут быть сополимеризованы с винилацетатом с получением растворимых в холодной воде полимеров PVOH, которые стабильны в присутствии сильных оснований. Катализируемые основанием продукты алкоголиза этих сополимеров, которые можно использовать в составе водорастворимых волокон, представляют собой сополимеры винилового спирта и сульфонатной соли, которые быстро растворяются. Сульфонатная группа в сополимере PVOH может превращаться в группу сульфокислоты в присутствии ионов водорода, но группа сульфокислоты по-прежнему обеспечивает превосходную растворимость полимера в холодной воде. В вариантах осуществления, сополимеры винилового спирта и соли сульфоната не содержат остаточных ацетатных групп (т.е. полностью гидролизуются) и, следовательно, не поддаются дальнейшему гидролизу ни кислотным, ни щелочным гидролизом. Как правило, по мере увеличения количества модификации растворимость в воде увеличивается, поэтому достаточная модификация с помощью сульфонатных или сульфокислотных групп ингибирует водородные связи и кристалличность, обеспечивая растворимость в холодной воде. В присутствии кислотных или основных соединений сополимер обычно не изменяется, за исключением сульфонатных или сульфокислотных групп, которые сохраняют превосходную растворимость в холодной воде даже в присутствии кислотных или основных веществ. Примеры подходящих сомономеров сульфоновой кислоты (и/или производных их солей щелочных металлов) включают винилсульфоновую кислоту, аллилсульфоновую кислоту, этиленсульфоновую кислоту, 2-акриламидо-1-метилпропансульфоновую кислоту, 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновую кислоту, 2-метакриламидо -2-метилпропансульфокислоту и 2-сульфоэтилакрилат, при этом предпочтительным сомономером является натриевая соль 2-акриламидо-2-метилпропансульфокислоты (AMPS).

Водорастворимые полимеры, будь то полимеры поливинилового спирта или другие полимеры, можно смешивать. Когда смесь полимеров включает смесь полимеров поливинилового спирта, смесь полимеров PVOH может включать первый полимер PVOH («первый полимер PVOH»), который может включать гомополимер PVOH или сополимер PVOH, включающий один или несколько типов анионных мономерных звеньев (например, тер-(или более высокий со-) полимер) и второй полимер PVOH («второй полимер PVOH»), который может включать гомополимер PVOH или сополимер PVOH, включающий один или несколько типов анионных мономерных звеньев (например, тер - (или более высокий со-)полимер). В некоторых аспектах, смесь полимеров PVOH включает только первый полимер PVOH и второй полимер PVOH (например, бинарную смесь двух полимеров). Альтернативно или дополнительно, смесь полимеров PVOH или волокно, или нетканое полотно, изготовленное из нее, можно охарактеризовать как не содержащие или по существу не содержащие другие полимеры (например, другие водорастворимые полимеры, в частности, другие полимеры на основе PVOH, или и то, и другое). Используемый здесь термин «практически свободный» означает, что первый и второй полимеры PVOH составляют по меньшей мере 95 мас.%, по меньшей мере 97 мас.% или по меньшей мере 99 мас.% от общего количества водорастворимых полимеров, растворимого в воде волокна или нетканого полотна. В других аспектах водорастворимое волокно или нетканое полотно может включать один или несколько дополнительных водорастворимых полимеров. Например, смесь полимеров PVOH может включать третий полимер PVOH, четвертый полимер PVOH, пятый полимер PVOH и т. д. (например, один или несколько дополнительных гомополимеров PVOH или сополимеров PVOH с анионными мономерными звеньями или без них). Например, водорастворимое нетканое полотно может включать по меньшей мере третий (или четвертый, пятый и т. д.) водорастворимый полимер, который отличается от полимера PVOH (например, кроме гомополимеров PVOH или сополимеров PVOH, с анионными мономерными звеньями или без них).

Водорастворимые полимеры, отличные от полимера PVOH, могут включать, но не ограничиваясь ими, полиакрилат, водорастворимый сополимер акрилата, поливинилпирролидон, полиэтиленимин, пуллулан, водорастворимый природный полимер, включая, но не ограничиваясь, гуаровую камедь, аравийскую камедь, ксантановую камедь, каррагинан и крахмал, производные водорастворимых полимеров, включая, но не ограничиваясь ими, модифицированные крахмалы, этоксилированный крахмал и гидроксипропилированный крахмал, сополимеры вышеперечисленного и комбинации любого из вышеперечисленного. Другие водорастворимые полимеры могут включать полиалкиленоксиды, полиакриламиды, полиакриловые кислоты и их соли, целлюлозы, простые эфиры целлюлозы, сложные эфиры целлюлозы, амиды целлюлозы, поливинилацетаты, поликарбоновые кислоты и их соли, полиаминокислоты, полиамиды, желатины, метилцеллюлозы, карбоксиметилцеллюлозы и их соли, декстрины, этилцеллюлозы, гидроксиэтилцеллюлозы, гидроксипропилметилцеллюлозы, мальтодекстрины, полиметакрилаты и комбинации любого из вышеперечисленного. Такие водорастворимые полимеры, будь то PVOH или другие полимеры, коммерчески доступны из различных источников. В вариантах осуществления, волокнообразующий материал может включать поливиниловый спирт, модифицированный карбоксильной группой. В вариантах осуществления, PVOH, модифицированный карбоксильной группой, содержит малеатное мономерное звено, выбранное из группы, состоящей из монометилмалеата, малеиновой кислоты, малеинового ангидрида, их щелочных солей и их комбинации. Таким образом, в вариантах осуществления PVOH, модифицированный карбоксильной группой, включает PVOH, модифицированный малеатом. Используемый здесь термин «модифицированный малеатом PVOH», если не указано иное, относится к поливиниловому спирту, включающему мономерные звенья, полученные в результате полимеризации с мономерами, выбранными из группы, состоящей из малеиновой кислоты, моноалкилмалеата, диалкилмалеата и/или малеинового ангидрида. В вариантах осуществления, мономерным звеном малеата может быть монометилмалеат.

В некоторых вариантах осуществления PVOH, модифицированный малеатом, по существу не содержит лактоновых колец, так что модифицированный PVOH имеет около 2 боковых карбоксилатных групп на малеатное мономерное звено. В вариантах осуществления PVOH, модифицированный малеатом, может содержать от примерно 1,5 боковых карбоксилатных групп до 2 боковых карбоксилатных групп на малеатное мономерное звено, или от примерно 1,2 боковых карбоксилатных групп до примерно 2 боковых карбоксилатных групп на малеатное мономерное звено, или от примерно 1 боковой карбоксилатной группы до примерно 2 боковых карбоксилатных групп на малеатное мономерное звено, например, около 2 боковых карбоксилатных групп на малеатное мономерное звено, или около 1,9 боковых карбоксилатных групп на малеатное мономерное звено, или около 1,8 боковых карбоксилатных групп на малеатное мономерное звено, или около 1,7 боковых карбоксилатных групп на малеатное мономерное звено. малеатное мономерное звено, или около 1,6 боковых карбоксилатных групп на малеатное мономерное звено, или около 1,5 боковых карбоксилатных групп на малеатное мономерное звено, или около 1,2 боковых карбоксилатных групп на малеатное мономерное звено, или около 1 боковой карбоксилатной группы на малеатное мономерное звено.

В некоторых вариантах осуществления, волокнообразующий материал включает поливиниловый спирт, модифицированный сульфонатами. В вариантах осуществления PVOH, модифицированный сульфонатом, представляет собой единственный поливиниловый спирт, волокнообразующий материал, из которого состоит волокно. В вариантах осуществления, нетканое полотно состоит из волокон, в которых PVOH, модифицированный сульфонатом, является единственным присутствующим волокнообразующим материалом. В вариантах осуществления, волокнообразующий материал включает PVOH, модифицированный сульфонатом, и волокнообразующий материал на основе целлюлозы или волокнообразующий материал на основе крахмала. В вариантах осуществления, волокнообразующий материал включает модифицированный сульфонатом PVOH и поливинилпирролидон, модифицированный карбоксильной группой PVOH, содержащий карбоксилированное анионное мономерное звено, или и то, и другое. В вариантах осуществления PVOH, модифицированный сульфонатом, содержит сульфированное анионное мономерное звено, выбранное из группы, состоящей из винилсульфоновой кислоты, аллилсульфоновой кислоты, этиленсульфоновой кислоты, 2-акриламидо-1-метилпропансульфоновой кислоты, 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты (AMPS), 2-метилакриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты, 2-сульфоэтилакрилат, их щелочные соли и их комбинации. В вариантах осуществления, сульфонированное анионное мономерное звено выбрано из группы, состоящей из 2-акриламидо-1-метилпропансульфоновой кислоты, 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты (AMPS), 2-метилакриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты, 2-сульфоэтилакрилата, их солей щелочных металлов и их комбинации. В вариантах осуществления, сульфонированное анионное мономерное звено выбрано из группы, состоящей из 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты (AMPS), 2-метилакриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты, их щелочных солей и их комбинации. В вариантах осуществления, сульфонированный анионный мономер содержит AMPS. В вариантах осуществления, волокнообразующий материал из модифицированного сульфонатом PVOH имеет степень гидролиза по меньшей мере 95%. В вариантах осуществления волокнообразующий материал из модифицированного сульфонатом PVOH имеет степень гидролиза в диапазоне от 95% до 99,9%. В вариантах осуществления, сульфонированное анионное мономерное звено присутствует в количестве в диапазоне от примерно 1 мол.% до примерно 5 мол.%. В вариантах осуществления сульфонированное анионное мономерное звено присутствует в количестве в диапазоне от примерно 1 мол.% до примерно 3 мол.%.

Как правило, сополимер PVOH, модифицированный AMPS, или сополимер PVOH, модифицированный малеатом, можно выбрать для обеспечения одного или нескольких преимуществ. Например, PVOH, модифицированный AMPS или малеатом, могут обеспечить повышенную устойчивость к агрессивным химическим веществам, таким как кислоты, окислители и основания, которые могут повредить нетканые материалы PVOH. Без намерения быть связанными какой-либо теорией считается, что модификации AMPS могут ингибировать вызванное кислотой сшивание PVOH, что может вызвать снижение растворимости нетканого материала в воде, а модификация AMPS и/или модификация малеата могут ингибировать вызванное кислотой/основанием образование полиена (реакции конденсации), которые могут вызвать нежелательное пожелтение нетканого материала. Кроме того, модификации AMPS и малеата могут обеспечить одно или несколько преимуществ для полученного нетканого материала, например, уменьшение кристаллических областей в нетканом материале, что приводит к сокращению времени растворения.

Когда волокнообразующий материал содержит сополимер PVOH, включающий анионное мономерное звено, уровень включения одного или нескольких анионных мономерных звеньев в сополимер PVOH особо не ограничивается. В вариантах осуществления, одно или несколько анионных мономерных звеньев присутствуют в сополимере PVOH в количестве в диапазоне от примерно 1 мол.% до примерно 10 мол.%, от примерно 1,5 мол.% до примерно 8 мол.%, примерно 2 мол. % до примерно 6 мол.%, от примерно 3 мол.% до примерно 5 мол.% или от примерно 1 мол.% до примерно 4 мол.% (например, по меньшей мере примерно 1,0, 1,5, 1,8, 2,0, 2,5, 3,0 , 3,5 или 4,0 мол. % и примерно до 3,0, 4,0, 4,5, 5,0, 6,0, 8,0 или 10 мол.% в различных вариантах осуществления). В вариантах осуществления, анионный мономер содержит малеатное мономерное звено, и малеатное мономерное звено присутствует в количестве в диапазоне от примерно 1 мольного % до 10 мольных %, или от примерно 1 мольного % до 8 мольных %, или от примерно 1 мольного % до 5 мол.%. В вариантах осуществления, анионный мономер содержит малеатное мономерное звено, и малеатное мономерное звено присутствует в количестве в диапазоне от примерно 1 мол.% до 5 мол.%. В вариантах осуществления, анионный мономер содержит звено сульфированного анионного мономера, и звено сульфированного анионного мономера присутствует в количестве в диапазоне от примерно 1 мол.% до 10 мол.%, или примерно от 1 мол.% до 8 мол.%, или примерно 1 мол.%. до 5 мол.%. В вариантах осуществления, анионный мономер содержит звено сульфированного анионного мономера, и количество звена сульфированного анионного мономера находится в диапазоне от примерно 1 мол.% до 5 мол.%.

Поливинилпирролидон представляет собой синтетическую смолу, полученную путем полимеризации мономера N-винилпирролидона. Было проведено много исследований, посвященных определению молекулярной массы полимера PVР. Низкомолекулярные полимеры имеют более узкие кривые распределения молекулярных единиц, чем высокомолекулярные соединения. Некоторые методы измерения молекулярной массы различных полимерных продуктов PVР основаны на измерении седиментации, светорассеянии, осмометрии, ЯМР-спектроскопии, эбуллимометрии и эксклюзионной хроматографии размеров для определения абсолютного молекулярно-массового распределения. С помощью этих методов можно измерить любой из трех параметров молекулярной массы, а именно среднечисловое значение (Mn), среднее значение вязкости (Mv) и средневесовое значение (Mw). Каждая из этих характеристик может дать разные ответы для одного и того же полимера. Поэтому в любом обзоре литературы надо знать, о каком молекулярном среднем идет речь.

В вариантах осуществления, поливинилпирролидон может иметь средневесовую молекулярную массу по меньшей мере примерно 3000 г/моль. В различных вариантах осуществления, PVР может иметь значение в диапазоне от около 3000 г/моль до около 10 миллионов г/моль. В некоторых вариантах реализации, PVР может иметь в диапазоне от примерно 30000 г/моль до примерно 8 миллионов г/моль, или от примерно 60000 г/моль до 5 миллионов г/моль, или от примерно 80000 г/моль до примерно 5 миллионов г/моль, или от примерно 100,00 г/моль до примерно 5 миллионов г/моль, или от примерно 150000 г/моль до примерно 4 миллионов г/моль, или от примерно 200000 г/моль до примерно 4 миллионов г/моль, или примерно 500000 г/моль до примерно 4 миллионов г/моль или от примерно 1 млн г/моль до примерно 3 миллионов г/моль. В вариантах осуществления, PVP может иметь от около 1,2 миллионов г/моль до около 3 миллионов г/моль. В различных вариантах осуществления, PVР может иметь в диапазоне от около 3000 г/моль до около 5 миллионов г/моль, например, около 3000 г/моль, 5000 г/моль, 10000 г/моль, 30000 г/моль, 50000 г/моль, 100 000 г/моль, 200 000 г/моль, 500 000 г/моль, 1 миллион г/моль, 2 миллиона г/моль, 3 миллиона г/моль, 4 миллиона г/моль или 5 миллионов г/моль. Средневесовая молекулярная масса может быть определена специалистами в данной области техники, например, такими методами, как эксклюзионная хроматография (гельпроникающая хроматография). Когда смола ПВП описана как имеющая (или не имеющая) определенную молекулярную массу, если не указано иное, подразумевается, что указанная молекулярная масса представляет собой среднюю молекулярную массу смолы, которая по своей природе имеет соответствующее распределение молекулярной массы.

Без намерения быть связанными какой-либо теорией, считается, что полимеры ПВП с высокой молекулярной массой, как раскрыто в настоящем документе, являются предпочтительными, поскольку они устойчивы к миграции из нетканого материала, когда нетканый материал находится в контакте с сухими и/или гигроскопическими компонентами. Считается, что чем выше Mw, тем более запутанными могут стать отдельные полимерные цепи, так что менее вероятно, что цепи PVP отделятся от других компонентов нетканого материала и мигрируют из пленки.

Полимер PVP может обеспечить ряд преимуществ при добавлении в качестве волокнообразующего материала к волокну нетканого полотна, описанного в настоящем документе. Например, без намерения быть связанными какой-либо теорией, считается, что пирролидоновые функциональные группы полимера PVP могут действовать как кислотная ловушка и/или рН-буфер, реагируя с ионами Н+ агрессивных химических веществ (показанных ниже на схеме 1), тем самым препятствуя вызываемому кислотой сшиванию и обесцвечиванию поливинилового спирта. Кроме того, гомополимерные или сополимерные нетканые полотна PVOH в контакте с агрессивными химическими веществами со временем обычно становятся хрупкими, поскольку агрессивные химические вещества вытягивают воду и/или пластификаторы из нетканого полотна. Агрессивные химические вещества могут быть гигроскопичными, что может привести к абсорбции других полярных растворителей и материалов, таких как обычно используемые в качестве пластификаторов. Однако выгодно, чтобы комбинация сополимера PVOH и PVP в волокнообразующих материалах, описанных здесь, могла помочь предотвратить ломкость нетканого полотна в присутствии агрессивных химикатов. PVP в нетканых материалах, описанных здесь, может действовать подобно пластификатору, но устойчив к вытягиванию из нетканого полотна агрессивными химическими веществами. PVP также позволяет нетканым полотнам сохранять гибкость, даже если пленки содержат относительно небольшое количество традиционного пластификатора и воды.

Как описано в настоящем документе, комбинация модифицированного сульфонатом PVOH и модифицированного карбоксильной группой PVOH может преимущественно обеспечивать устойчивость к разложению в присутствии агрессивных химических веществ, таких как кислоты, окислители или основания.

Как описано в настоящем документе, PVOH, модифицированный сульфонатом, может преимущественно обеспечивать устойчивость к разложению нетканого материала в присутствии агрессивных химических веществ, таких как окислители на основе оснований. Используемый здесь термин «опосредованный основанием окислитель» относится к окислителю, который окисляет другие химические соединения, используя основной механистический путь окисления. Основной механистический путь окисления относится к пути, в котором основание, такое как –ОН, инициирует или катализирует реакцию окисления реагента. Например, гипохлорит натрия, гипохлорит кальция и одновалентные и двухвалентные соли, имеющие структуру, аналогичную гипохлориту натрия и гипохлориту кальция, считаются окислителями, опосредованными основаниями.

Как описано в настоящем документе, комбинация PVOH и PVP может преимущественно обеспечивать устойчивость к разложению в присутствии агрессивных химических веществ, таких как кислоты, окислители или основания. Например, когда PVOH используется в качестве единственной смолы, агрессивное химическое вещество может реагировать с PVOH, быстро разрушая нетканое полотно. Напротив, было установлено, что комбинация PVOH и PVP может остановить или, по меньшей мере, замедлить разложение нетканого полотна. Не желая ограничиваться какой-либо теорией, считается, что пирролидоновые функциональные группы PVP могут действовать как кислотные ловушки, взаимодействуя с ионами Н+ из агрессивных химикатов, предотвращая катализируемое кислотой удаление гидроксильных звеньев ионами Н+ винилового спирта, тем самым препятствуя разложению поливинилового спирта. Обычные водорастворимые пленки PVOH имеют тенденцию разрушаться в присутствии агрессивных химических веществ, таких как хлорсодержащие дезинфицирующие средства и другие окисляющие химикаты, кислоты и некоторые основания. Чрезмерное окисление приводит к тому, что пленки становятся нерастворимыми в воде, что делает их неэффективными для упаковочных агентов в единичных дозах. Не желая быть связанными какой-либо теорией, считается, что ионы гипохлорита, продуцируемые некоторыми агрессивными химическими веществами, окисляют боковые группы -OH в пленке сополимера PVOH, создавая карбонильные группы на основной цепи полимера. Карбонильная группа является промежуточным этапом к образованию полиена (и пожелтению), поскольку она создает кислый альфа-водород. Карбонильная группа также является промежуточным звеном в разрыве цепи. Кроме того, соляная кислота, образующаяся при воздействии некоторых агрессивных химикатов, может реагировать с гидроксильной группой с образованием ненасыщенных связей в основной цепи полимера, что может привести к снижению растворимости в воде, а также к обесцвечиванию пленки. В любом случае удаление боковых -ОН-групп делает пленки все более нерастворимыми в воде.

Нетканые полотна, включающие типичные гомополимеры или сополимеры PVOH в качестве единственного волокнообразующего материала, при контакте с агрессивными химическими веществами предпочтительно не становятся хрупкими, поскольку остаточная вода мигрирует из нетканого полотна в присутствии агрессивных химикатов; однако такая потеря воды может привести к усадке волокон и, в конечном итоге, нетканого полотна. Кроме того, предпочтительно, модифицированный сульфонатом PVOH и/или PVP может действовать аналогично модификатору реологических свойств модифицированного карбоксилом PVOH, позволяя контролировать поток волокнообразующего материала во время производства волокна, а также придавая химическую совместимость модифицированному карбоксильной группой PVOH, в присутствии агрессивных химических веществ путем ингибирования разложения модифицированному карбоксильной группой PVOH под действием агрессивных химических веществ.

Водорастворимое нетканое полотно, описанное в настоящем документе, может включать волокнообразующий материал PVOH, модифицированный карбоксильной группой, и волокнообразующие материалы PVOH, модифицированный сульфонатом, и/или поливинилпирролидон могут поставляться в массовом соотношении от примерно 3:1 до примерно 19:1 соответственно. В вариантах осуществления, массовое отношение волокнообразующего материала PVOH, модифицированного карбоксильной группой, к волокнообразующим материалам из PVOH, модифицированному сульфонатом, и/или поливинилпирролидону составляет от примерно 3:1 до примерно 18,2, от примерно 3:1 до примерно 17:1, от примерно 5:1 до от примерно 15:1, от примерно 5:1 до примерно 12:1, от примерно 5:1 до примерно 9:1, от примерно 6:1 до примерно 9:1 или от примерно 6,5:1 до примерно 7,5:1 по весу соответственно. В вариантах осуществления, массовое соотношение волокнообразующего материала PVOH, модифицированного карбоксильной группой, к волокнообразующим материалам, модифицированному сульфонатом PVOH и/или поливинилпирролидону, составляет от примерно 5:1 до примерно 15:1, от примерно 5:1 до примерно 12:1, примерно 5:1 до примерно 9:1, от примерно 6:1 до примерно 9:1, от примерно 6,5:1 до примерно 7,5:1, от примерно 3:1 до примерно 6,5:1 или от примерно 3:1 до примерно 5:1 по массе, соответственно.

В вариантах осуществления, водорастворимое нетканое полотно, раскрытое в настоящем документе, может включать множество волокон, включающих смесь волокнообразующих материалов, включающую (i) поливинилпирролидон и (ii) PVOH, модифицированный сульфонатом, PVOH, модифицированный карбоксильной группой, или и то, и другое. В вариантах осуществления, массовое соотношение поливинилпирролидоновых волокнообразующих материалов к сульфонатно-модифицированным волокнообразующим материалам PVOH, карбоксильно-модифицированным волокнообразующим материалам PVOH или обоим составляет от примерно 1:1 до примерно 1:19 по массе, соответственно. В вариантах реализации изобретения, массовое соотношение поливинилпирролидоновых волокнообразующих материалов к сульфонатно-модифицированным волокнообразующим материалам PVOH, карбоксильно-модифицированным волокнообразующим материалам PVOH или к обоим составляет от примерно 1:3 до примерно 1:19, от примерно 1:5 до примерно 1: 15 по массе, от примерно 1:5 до примерно 1:12 по массе, от примерно 1:5 до примерно 1:9 по массе, от примерно 1:6 до примерно 1:9 по массе или от примерно 1:6,5 до примерно 1:7,5 по массе, соответственно.

Водорастворимое нетканое полотно.

Водорастворимое нетканое полотно по настоящему изобретению обычно включает множество водорастворимых волокон. Нетканое полотно обычно относится к расположению волокон, связанных друг с другом, при этом волокна не являются ни ткаными, ни вязаными. Как правило, множество водорастворимых волокон можно расположить в любой ориентации. В вариантах осуществления, множество водорастворимых волокон расположены случайным образом (т.е. не имеют ориентации). В вариантах осуществления, множество водорастворимых волокон расположены с однонаправленной ориентацией. В вариантах осуществления, множество водорастворимых волокон расположены в двунаправленной ориентации. В некоторых вариантах осуществления, множество водорастворимых волокон являются разнонаправленными, имеющими различное расположение в разных областях нетканого полотна.

Как правило, множество волокон в любом заданном нетканом полотне может включать любые раскрытые здесь волокнообразующие материалы. Нетканое полотно может включать (1) один тип волокна, включая один волокнообразующий материал, (2) один тип волокна, включая смесь волокнообразующих материалов, (3) смесь типов волокна, причем каждый тип волокна включает одно волокнообразующий материал, (4) смесь типов волокон, каждый тип волокна включает смесь волокнообразующих материалов, или (5) смесь типов волокон, каждый тип волокна включает один волокнообразующий материал или смесь волокнообразующих материалов. В вариантах осуществления, включающих смесь типов волокон, различные типы волокон могут отличаться по диаметру, длине, прочности, форме, жесткости, эластичности, растворимости, температуре плавления, температуре стеклования (Tg), химическому составу волокнообразующего материала, цвету или их комбинация.

В вариантах осуществления, множество водорастворимых волокон включает полимер поливинилового спирта. В усовершенствовании предшествующего варианта осуществления, водорастворимое волокно включает сополимер PVOH. В вариантах осуществления, водорастворимое волокно включает единственную сополимерную смолу PVOH. В вариантах осуществления, водорастворимое волокно включает смесь волокнообразующих материалов, включая смесь полимеров поливинилового спирта. В вариантах осуществления, водорастворимое волокно включает смесь волокнообразующих материалов, включая смесь полимера поливинилового спирта и полимера PVP. В вариантах осуществления, водорастворимый полимер включает два или более сополимера PVOH и полимер PVP.

В вариантах осуществления, нетканое полотно может включать множество волокон, в том числе волокнообразующий материал из модифицированного сульфонатом PVOH, содержащий звено сульфированного анионного мономера. В вариантах осуществления, волокнообразующий материал из модифицированного сульфонатом PVOH имеет степень гидролиза по меньшей мере 95%. В вариантах осуществления, сульфонированный анионный мономер присутствует в количестве от примерно 1 мол.% до примерно 5 мол.%.

В вариантах осуществления, нетканое полотно или разовая доза, как описано в настоящем документе, которое включает волокна, включающие сульфонат-модифицированный PVOH, такой как AMPS-модифицированный PVOH, который имеет степень гидролиза по меньшей мере 95%, и сульфированный анионный мономер присутствует в количество в диапазоне от примерно 1 мол.% до примерно 5 мол.% может обеспечить одно или несколько преимуществ. Например, повышенная устойчивость к агрессивным химическим веществам, таким как окислители, опосредованные основанием, которые вызывают разрушение нетканого полотна. Кроме того, волокнообразующий материал PVOH, модифицированный сульфонатом, может обеспечивать нетканое полотно, обладающее хорошими свойствами длительного хранения (например, сохраненными свойствами растворимости и устойчивостью к обесцвечиванию), как определено путем воздействия на полотно окисляющей композиции, опосредованной основанием, такой как гипохлорит кальция, в течение 6 недель при температуре 38°C и относительной влажности 80% в окружающей среде. Такие полотна могут демонстрировать время дезинтеграции не более 300 секунд согласно MSTM 205 в воде с температурой 23°C и/или сохранять значение b* не более 3,5 или не более 3,0. Условия в окружающей среде с температурой 38°C и относительной влажностью 80% можно поддерживать путем упаковки водорастворимых нетканых полотен, находящихся в контакте с окислителем, опосредованным основанием во вторичную упаковку, изготовленную из пленки из полиэтилена высокой плотности (HDPE) толщиной 4 мил.

В вариантах осуществления, нетканое полотно может включать множество волокон, содержащих смесь волокнообразующих материалов, включающую (i) поливинилпирролидон и (ii) PVOH, модифицированный сульфонатом, PVOH, модифицированный карбоксильной группой, или и то, и другое. В вариантах осуществления, смесь волокнообразующих материалов может включать поливинилпирролидон и модифицированный сульфонатом PVOH. В вариантах осуществления, смесь волокнообразующих материалов может включать поливинилпирролидон и PVOH, модифицированный карбоксильной группой. В вариантах осуществления, смесь волокнообразующих материалов может включать поливинилпирролидон, модифицированный сульфонатом PVOH, и PVOH, модифицированный карбоксильной группой.

В вариантах осуществления, нетканое полотно или разовая доза, как описано в настоящем документе, которые включают волокна, включающие комбинацию поливинилпирролидона и волокнообразующего материала PVOH, модифицированного карбоксильной группой, PVOH, модифицированного сульфонатом, или и то, и другое, могут обеспечить одно или несколько преимуществ. Например, повышенная устойчивость к агрессивным химическим веществам, таким как кислоты, окислители и основания, которые вызывают повреждение нетканого полотна. Кроме того, комбинация может обеспечить нетканое полотно, обладающее хорошими свойствами длительного хранения (например, сохранение свойств растворимости и устойчивость к обесцвечиванию), что определяется путем воздействия на полотно композиции трихлоризоциануровой кислоты (TCCA) или бисульфата натрия (SBS) в течение 8 недель при 38°C и относительная влажность 80% в условиях окружающей среды. Такие полотна могут демонстрировать время дезинтеграции не более, чем 300 секунд в соответствии с MSTM 205 в воде с температурой 23°C, оставлять не более 50% остатков нетканого полотна, исходя из площади поверхности исходного нетканого полотна и нетканого полотна после испытаний в соответствии с MSTM 205 в воде с температурой 23°C и/или поддерживать значение b* не более 3,5. TCCA считается одним из самых агрессивных окислителей в данной области техники и, следовательно, считается хорошим показателем для всех агрессивных химических веществ. Условия окружающей среды с температурой 38°C и относительной влажностью 80% можно поддерживать, упаковывая водорастворимые нетканые полотна, контактирующие с агрессивными химическими веществами, во вторичную упаковку, изготовленную из пленки из полиэтилена высокой плотности (HDPE) толщиной 4 мил.

В вариантах осуществления водорастворимое нетканое полотно может включать множество волокон, в том числе:

(a) смесь волокнообразующих материалов, включающая (i) модифицированный карбоксильной группой PVOH и (ii) а и (ii) сульфонатно-модифицированный PVOH, PVP или оба;

(b) смесь волокон, включающая (iii) волокно, содержащее волокнообразующий материал PVOH, модифицированный карбоксильной группой, и (iv) волокно, содержащее волокнообразующий материал PVOH, модифицированный сульфонатом, волокно, содержащее волокнообразующий материал PVP, или волокна обоих типов; или

(c) смесь волокон, включающая (v) первое волокно, содержащее волокнообразующий материал PVOH, модифицированный карбоксильной группой, волокнообразующий материал PVOH, модифицированный сульфонатом, или волокнообразующий материал PVP, и (vi) второе волокно, содержащее смесь волокнообразующих материалов, содержащих волокнообразующий материал PVOH, модифицированный карбоксильной группой, волокнообразующий материал PVOH, модифицированный сульфонатом, волокнообразующий материал PVP или их комбинацию,

при этом в любом из (а), (b) и (с) массовое отношение волокнообразующего материала PVOH, модифицированного карбоксильной группой, к волокнообразующему материалу, модифицированному сульфонатом PVOH и/или PVP, составляет от примерно 3:1 до примерно 19:1. по весу соответственно.

В вариантах осуществления, смесь волокнообразующих материалов (а) может включать (i) волокнообразующий материал PVOH, модифицированный малеатом, и (ii) волокнообразующий материал PVOH, модифицированный сульфонатом. В вариантах осуществления, смесь волокнообразующих материалов (а) может включать (i) волокнообразующий материал PVOH, модифицированный малеатом, и (ii) волокнообразующий материал PVP. В вариантах осуществления, смесь волокнообразующих материалов (а) может включать (i) волокнообразующий материал PVOH, модифицированный малеатом, и (ii) волокнообразующий материал PVOH, модифицированный сульфонатом, и волокнообразующий материал PVP. В вариантах осуществления смесь волокнообразующих материалов (а) может включать (ii) волокнообразующий материал PVP. В усовершенствованиях предшествующих вариантов осуществления волокнообразующий материал PVOH, модифицированный сульфонатом, содержит AMPS.

В вариантах осуществления, смесь волокон (b) может включать (iii) волокно, содержащее волокнообразующий материал PVOH, модифицированный малеатом, и (iv) волокно, содержащее волокнообразующий материал PVOH, модифицированный сульфонатом. В вариантах осуществления, смесь волокон (b) может включать (iii) волокно, содержащее модифицированный малеатом волокнообразующий материал PVOH, и (iv) волокно, содержащее волокнообразующий материал PVP, в вариантах осуществления смесь волокон (b) может включать (iii) волокно, содержащее волокнообразующий материал PVOH, модифицированный малеатом, и (iv) волокно, содержащее волокнообразующий материал PVOH, модифицированный сульфонатом, и волокно, содержащее волокнообразующий материал PVP. В вариантах осуществления смесь волокон (b) может включать (iv) волокно, содержащее волокнообразующий материал из PVP. В усовершенствованиях предшествующих вариантов осуществления волокнообразующий материал PVOH, модифицированный сульфонатом, содержит AMPS.

В вариантах осуществления, смесь волокон (c) может включать (v) первое волокно, содержащее волокнообразующий материал из PVOH, модифицированного карбоксильной группой, и (vi) второе волокно, содержащее смесь волокнообразующих материалов, содержащую волокнообразующий материал PVOH, модифицированного карбоксильной группой и волокнообразующий материал PVOH, модифицированный сульфонатом. В вариантах осуществления, смесь волокон (с) может включать (v) первое волокно, содержащее волокнообразующий материал, PVOH, модифицированный карбоксильной группой и (vi) второе волокно, содержащее смесь волокнообразующих материалов, содержащую волокнообразующий материал PVOH, модифицированный карбоксильной группой, и волокнообразующий материал из PVP. В вариантах осуществления, смесь волокон (с) может включать (v) первое волокно, содержащее волокнообразующий материал из PVOH, модифицированного карбоксилом, и (vi) второе волокно, содержащее смесь волокнообразующих материалов, содержащих волокнообразующий материал из модифицированного карбоксилом PVOH, волокнообразующий материал PVOH, модифицированный сульфонатом, и волокнообразующий материал PVP. В вариантах осуществления, смесь волокон (с) может включать (vi) второе волокно, содержащее волокнообразующий материал PVP. В усовершенствованиях предшествующих вариантов осуществления PVOH, модифицированный карбоксильной группой, включает PVOH, модифицированный малеатом, а волокнообразующий материал PVOH, модифицированный сульфонатом, включает AMPS.

В вариантах осуществления, смесь волокон (c) может включать (v) первое волокно, содержащее модифицированный сульфонатом волокнообразующий материал PVOH, и (vi) второе волокно, содержащее смесь волокнообразующих материалов, содержащую модифицированный карбоксильной группой волокнообразующий материал PVOH и волокнообразующий материал PVOH, модифицированный сульфонатом. В вариантах осуществления, смесь волокон (c) может включать (v) первое волокно, содержащее волокнообразующий материал PVOH, модифицированный сульфонатом, и (vi) второе волокно, содержащее смесь волокнообразующих материалов, содержащую волокнообразующий материал PVOH, модифицированный карбоксильными группами, и волокнообразующий материал из PVP или их комбинации. В вариантах осуществления, смесь волокон (c) может включать (v) первое волокно, содержащее волокнообразующий материал PVOH, модифицированный сульфонатами, и (vi) второе волокно, содержащее смесь волокнообразующих материалов, содержащую волокнообразующий материал PVOH, модифицированный карбоксильными группами, волокнообразующий материал PVOH, модифицированный сульфонатом, и волокнообразующий материал PVP. В усовершенствованиях предшествующих вариантов осуществления, PVOH, модифицированный карбоксильной группой, включает PVOH, модифицированный малеатом, а волокнообразующий материал PVOH, модифицированный сульфонатом, включает AMPS.

В вариантах осуществления, смесь волокон (c) может включать (v) первое волокно, содержащее волокнообразующий материал из PVP, и (vi) второе волокно, содержащее смесь волокнообразующих материалов, содержащую модифицированный карбоксильной группой волокнообразующий материал PVOH и волокнообразующий материал PVOH, модифицированный сульфонатом. В вариантах осуществления, смесь волокон (с) может включать (v) первое волокно, содержащее волокнообразующий материал из PVP, и (vi) второе волокно, содержащее смесь волокнообразующих материалов, содержащую модифицированный карбоксильной группой волокнообразующий материал из PVOH и PVP волокнообразующий материал. В вариантах осуществления, смесь волокон (с) может включать (v) первое волокно, содержащее волокнообразующий материал PVP, и (vi) второе волокно, содержащее смесь волокнообразующих материалов, содержащую модифицированный карбоксилом волокнообразующий материал PVOH, волокнообразующий материал из модифицированного сульфонатом PVOH и волокнообразующий материал из PVP. В усовершенствованиях предшествующих вариантов осуществления, PVOH, модифицированный карбоксильной группой, включает PVOH, модифицированный малеатом, а волокнообразующий материал PVOH, модифицированный сульфонатом, включает AMPS.

В вариантах осуществления, водорастворимое нетканое полотно, как описано в настоящем документе, которое включает волокнообразующий материал PVOH, модифицированный сульфонатом, такой как модифицированный AMPS PVOH, или волокнообразующий материал PVOH, модифицированный карбоксильной группой, такой как PVOH, модифицированный малеатом, или волокнообразующий материал PVP может быть выбран для обеспечения одного или нескольких преимуществ. В вариантах осуществления, смесь волокон и/или волокнообразующих материалов, включающая PVOH, модифицированный малеатом, и PVOH, модифицированный AMPS, PVP или их комбинацию, может обеспечивать повышенную стойкость к агрессивным химическим веществам, таким как кислоты, окислители и основания, которые вызывают повреждения к водорастворимому нетканому материалу.

В вариантах осуществления, водорастворимое нетканое полотно или разовая доза, как описано в настоящем документе, которые включают волокна, включающие комбинацию волокнообразующего материала из модифицированного карбоксильной группой PVOH и волокнообразующих материалов из модифицированного сульфонатом PVOH и/или PVP, могут обеспечить одно или несколько преимуществ. Например, повышенная устойчивость к агрессивным химическим веществам, таким как кислоты, окислители и основания, которые повреждают водорастворимую пленку. Кроме того, комбинация может обеспечить водорастворимое полотно, имеющее хорошие свойства долговременного хранения, что определяется воздействием на полотно композиции с трихлоризоциануровой кислотой (TCCA) или бисульфатом натрия (SBS) в течение 8 недель в атмосфере при 38°C и относительной влажности 80% в условиях окружающей среды. Такие полотна могут демонстрировать время дезинтеграции не более 300 секунд в соответствии с MSTM 205 в воде с температурой 23°C, оставлять не более 50% остатков нетканого полотна, исходя из площади поверхности исходного нетканого полотна и нетканого полотна после испытаний в соответствии с MSTM 205 в воде при 23°C, поддерживать среднее удлинение не менее 90% и/или поддерживать значение b* не более, чем 3,5. TCCA считается одним из самых агрессивных окислителей в данной области техники и, следовательно, является хорошим показателем для всех агрессивных химических веществ. Условия окружающей среды с температурой 38°C и относительной влажностью 80% поддерживали путем упаковки водорастворимых нетканых полотен, находящихся в контакте с агрессивными химическими веществами, во вторичную упаковку, изготовленную из пленки из полиэтилена высокой плотности (HDPE) толщиной 4 мил.

Нетканые полотна могут дополнительно включать волокна, содержащие волокнообразующий материал, содержащий один или несколько водорастворимых полимеров, включая, но не ограничиваясь ими, поливиниловые спирты (например, модифицированный карбоксильной группой PVOH, содержащий карбоксилированное аниоиновое мономерное звено), поливинилпирролидон, водорастворимые акрилатные сополимеры, полиэтиленимин, пуллулан, водорастворимые природные полимеры, включая, но не ограничиваясь ими, гуаровую камедь, аравийскую камедь, ксантановую камедь, каррагинан и крахмал, водорастворимый полимер модифицированный крахмалами, сополимеры вышеперечисленных или их комбинацию. Другие водорастворимые полимеры могут включать полиалкиленоксиды, полиакриламиды, целлюлозы, простые эфиры целлюлозы, сложные эфиры целлюлозы, амиды целлюлозы, поливинилацетаты, поликарбоновые кислоты и их соли, полиаминокислоты, полиамиды, желатины, метилцеллюлозы, карбоксиметилцеллюлозы и их соли, декстрины, этилцеллюлозы, гидроксиэтилцеллюлозы, гидроксипропилметилцеллюлозы, мальтодекстрины, полиметакрилаты или их комбинации. Такие водорастворимые полимеры коммерчески доступны из различных источников. В одном варианте осуществления, тип и/или количество дополнительного(ых) полимера(ов) не будут приводить к тому, что водорастворимое нетканое полотно будет иметь меньшую стойкость к агрессивному химическому веществу. В вариантах осуществления, (а) множество из множества волокон дополнительно содержит волокно, содержащее целлюлозу, крахмал, модифицированный карбоксильной шруппой PVOH, содержащий карбоксилированное анионное мономерное звено, или их комбинацию; (b) множество волокон, содержащих волокнообразующий материал PVOH, модифицированный сульфонатом, дополнительно содержит волокнообразующий материал, содержащий целлюлозу, крахмал, поливинилпирролидон, PVOH, модифицированный карбоксильной группой, содержащий карбоксилированное анионное мономерное звено, или их комбинацию; или (c) комбинация (a) и (b). В вариантах осуществления, множество волокон может дополнительно содержать волокно, содержащее целлюлозу, крахмал, модифицированный карбоксильными группами PVOH, содержащий карбоксилированное анионное мономерное звено, или их комбинацию. В вариантах осуществления, множество волокон может включать волокно, содержащее смесь волокнообразующих материалов, включающую волокнообразующий материал PVOH, модифицированный сульфонатом, и целлюлозу, крахмал, поливинилпирролидон, PVOH, модифицированный карбоксильной группой, содержащий карбоксилированное анионное мономерное звено, или их комбинацию. В вариантах осуществления, целлюлоза может включать целлюлозу, карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ), гидроксиметилцеллюлозу (ГМЦ), гидропропилметилцеллюлозу (ГПМЦ), гидроксиэтилцеллюлозу (ГЭЦ), гидроксипропилцеллюлозу (ГПЦ), метилцеллюлозу, этилцеллюлозу, этилметилцеллюлозу, соли из вышеперечисленного или комбинации из вышеперечисленного. В вариантах осуществления, целлюлоза может содержать натрийкарбоксиметилцеллюлозу (КМЦ). В вариантах осуществления, КМЦ может иметь от около 20% до около 60% замещения.

Водорастворимые волокна и/или водорастворимые нетканые полотна могут включать другие вспомогательные агенты и агенты для обработки, такие как, но не ограничиваясь ими, пластификаторы, присадки, улучшающие совместимость пластификаторов, поверхностно-активные вещества, красители, поглотители кислот, смазывающие вещества, разделительные агенты, наполнители, разбавители, сшивающие агенты, антиадгезивы, антиоксиданты, агенты, снижающие клейкость, пеногасители, наночастицы, такие как слоистые наноглины силикатного типа (например, монтмориллонит натрия), отбеливающие агенты (например, метабисульфит натрия, бисульфат натрия или другие), отталкивающие агенты, такие как горькие вещества (например, соли денатония, такие как бензоат денатония, сахарид денатония и хлорид денатония; октаацетат сахарозы; хинин; флавоноиды, такие как кверцетин и наринген; и квассиноиды, такие как квассин и бруцин) и резкие вещества (например, капсаицин, пиперин, аллилизотиоцианат, и резинфератоксин), целлюлоза, крахмал и другие функциональные ингредиенты в количествах, соответствующих их назначению. Конкретные такие вспомогательные агенты и агенты для обработки могут быть выбраны из тех, которые подходят для использования в водорастворимых волокнах, или тех, которые подходят для использования в водорастворимых нетканых полотнах.

В вариантах осуществления, водорастворимое волокно и/или нетканое полотно включает целлюлозу, крахмал или их комбинацию. В вариантах осуществления, водорастворимое волокно и/или нетканое полотно включает целлюлозу. В вариантах осуществления водорастворимое волокно и/или нетканое полотно включает крахмал.

В вариантах осуществления водорастворимые волокна и водорастворимые нетканые полотна не содержат вспомогательных веществ. Используемый здесь и если не указано иное, «не содержит вспомогательных веществ» по отношению к волокну означает, что волокно включает менее, чем примерно 0,01 мас.%, менее, чем примерно 0,005 мас.% или менее примерно 0,001 мас.% вспомогательных агентов, в расчете на общую массу волокна. Используемый здесь и если не указано иное, термин «не содержащий вспомогательных веществ» по отношению к нетканому полотну означает, что нетканое полотно включает менее, чем примерно 0,01 мас.%, менее, чем примерно 0,005 мас.% или менее, чем примерно 0,001 мас.% вспомогательных веществ в расчете на общую массу нетканого полотна. В вариантах осуществления, водорастворимые волокна содержат пластификатор. В вариантах осуществления, водорастворимые волокна содержат поверхностно-активное вещество. В вариантах осуществления, нетканое полотно включает пластификатор. В вариантах осуществления, нетканое полотно включает поверхностно-активное вещество. В вариантах осуществления, водорастворимые волокна не содержат вспомогательных веществ, отличных от пластификаторов, поверхностно-активных веществ, целлюлозы, крахмала или их комбинаций. В вариантах осуществления, водорастворимые нетканые полотна не содержат вспомогательных веществ, отличных от пластификаторов, поверхностно-активных веществ, целлюлозы, крахмала или их комбинаций.

Пластификатор представляет собой жидкость, твердое или полутвердое вещество, которое добавляется к материалу (обычно смоле или эластомеру), делая этот материал более мягким, гибким (за счет снижения температуры стеклования полимера) и более легким для обработки. В качестве альтернативы, полимер может быть пластифицирован изнутри путем химической модификации полимера или мономера. В дополнение или в качестве альтернативы полимер может быть внешне пластифицирован добавлением подходящего пластифицирующего агента. Вода признана очень эффективным пластификатором для PVOH и других полимеров; включая водорастворимые полимеры, но не ограничиваясь ими, однако летучесть воды делает ее использование ограниченным, поскольку полимерные нетканые полотна должны обладать по меньшей мере некоторой устойчивостью (прочностью) к различным условиям окружающей среды, включая низкую и высокую относительную влажность.

Пластификатор может включать, но не ограничиваясь, глицерин, диглицерин, сорбит, этиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, дипропиленгликоль, тетраэтиленгликоль, пропиленгликоль, полиэтиленгликоли с молекулярной массой до 400, неопентилгликоль, триметилолпропан, простые полиэфирполиолы, 2-метил-1,3-пропандиол (MPDiol®), этаноламины, мальтит и их смеси. В вариантах осуществления, пластификатор выбирают из группы, состоящей из глицерина, мальтита, триметилолпропана или их комбинации. Общее количество неводного пластификатора, содержащегося в волокне, может составлять примерно 1 мас. % до приблизительно 45 мас.%, или примерно от 5 мас.% до примерно 45 мас.% или примерно 10 мас.% до примерно 40 мас.%, или примерно 20 мас.% до примерно 30 мас.%, около 1 мас. % до примерно 4 мас.%, или примерно 1,5 мас.% до примерно 3,5 мас. %, или примерно 2,0 мас. % до примерно 3,0 мас.%, например около 1 мас.%, около 2,5 мас.%, примерно 5 мас.%, примерно 10 мас.%, примерно 15 мас. %, около 20 мас. %, около 25 мас. %, около 30 мас. %, около 35 мас. %, или примерно 40 мас. % в расчете на общую массу волокна.

Поверхностно-активные вещества для использования в волокнах хорошо известны в данной области техники. Необязательно включают поверхностно-активные вещества, чтобы способствовать диспергированию волокон во время кардочесания (ворсования). Подходящие поверхностно-активные вещества для волокон по настоящему изобретению включают, но не ограничиваются ими, диалкилсульфосукцинаты, лактилированные эфиры жирных кислот глицерина и пропиленгликоля, лактиловые эфиры жирных кислот, алкилсульфаты натрия, полисорбат 20, полисорбат 60, полисорбат 65, полисорбат 80, эфиры алкилполиэтиленгликоля, лецитин, ацетилированные эфиры жирных кислот глицерина и пропиленгликоля, лаурилсульфат натрия, ацетилированные эфиры жирных кислот, оксид миристилдиметиламина, хлорид триметилталовый алкиламмония, четвертичные аммониевые соединения, четвертичные амины, соли щелочных металлов высших жирны кислоты, содержащие примерно от 8 до 24 атомов углерода, алкиловые эфиры полиэтиленгликоля, алкилсульфаты, алкилполиэтоксилатсульфаты, алкилбензолсульфонаты, моноэтаноламин, этоксилат лаурилового спирта, пропиленгликоль, диэтиленгликоль, кокамиды, их соли и комбинации любого из вышеперечисленного. В вариантах осуществления, поверхностно-активное вещество включает четвертичные амины, оксид миристилдиметиламина, алкиловый эфир полиэтиленгликоля, кокамиды или их комбинацию.

Подходящие поверхностно-активные вещества могут включать неионогенные, катионогенные, анионогенные и цвиттерионные классы. Подходящие поверхностно-активные вещества включают, но не ограничиваются ими, пропиленгликоли, диэтиленгликоли, моноэтаноламин, полиоксиэтиленированные полиоксипропиленгликоли, этоксилаты спиртов, этоксилаты алкилфенолов, третичные ацетиленовые гликоли и алканоламиды (неионогенные), полиоксиэтиленированные амины, соли четвертичного аммония и кватернизованные полиоксиэтиленированные амины (катионные), соли щелочных металлов высших жирных кислот, содержащие примерно от 8 до 24 атомов углерода, алкилсульфаты, алкилполиэтоксилатсульфаты и алкилбензолсульфонаты (анионные) и оксиды аминов, N-алкилбетаины и сульфобетаины (цвиттерионы). Другие подходящие поверхностно-активные вещества включают диоктилсульфосукцинат натрия, лактилированные эфиры жирных кислот глицерина и пропиленгликоля, лактилированные эфиры жирных кислот, алкилсульфаты натрия, полисорбат 20, полисорбат 60, полисорбат 65, полисорбат 80, лецитин, ацетилированные эфиры жирных кислот глицерина и пропиленгликоля и ацетилированные эфиры жирных кислот и их комбинации. В различных вариантах осуществления, количество поверхностно-активного вещества в волокне находится в диапазоне от примерно 0,01 мас.% до примерно 2,5 мас.%, от примерно 0,1 мас.% до примерно 2,5 мас.% от примерно 1,0 мас.% до примерно 2,0 мас.% примерно от 0,01 мас.% до 0,25 мас.% или примерно от 0,10 мас.% до 0,20 мас.%.

В конкретных вариантах осуществления, поверхностно-активное вещество, используемое в водорастворимых пленках, может представлять собой поверхностно-активное вещество на основе четвертичного аммония или другое поверхностно-активное вещество, которое является основным и включает затрудненный амин, и может эффективно обеспечивать антиоксидантную защиту от агрессивного химического вещества. Например, оксид миристил (С₁₄) диметиламина, соли хлорида диоктилдиметиламмония или их комбинация могут обеспечить пленке преимущественную антиоксидантную защиту.

В вариантах осуществления, водорастворимые нетканые полотна в настоящем документе могут дополнительно включать один или несколько поглотителей кислот и/или антиоксидантов. Считается, что поглотители кислот и/или антиоксиданты уменьшают повреждающее воздействие композиции на водорастворимое нетканое полотно, например, уменьшают разложение водорастворимого нетканого полотна, или уменьшают пожелтение водорастворимого нетканого полотна, или сохраняют прочность на растяжение водорастворимого нетканого полотна. Кроме того, без намерения быть связанными теорией считается, что включение поглотителя кислоты или антиоксиданта смягчит реакции гидролиза и конденсации, катализируемые кислотой, и поможет уменьшить количество кислоты в среде нетканого полотна, что может способствовать окислительной активности гипохлорита в форме хлорноватистой кислоты.

В некоторых вариантах осуществления, поглотитель кислоты может содержать одно или несколько из N-винилпирролидона, метабисульфита натрия, активированных олефинов, молекул малеата (например, малеиновой кислоты и ее производных), аллиловых соединений (например, аллиловых спиртов, аллилацетатов и т.д.), этиленсодержащих соединений, четвертичных аммониевых соединений, аминов (например, пиридин, моноэтаноламин, метиламин, анилин) и третичные аминсодержащие соединения. Поглотитель кислоты может быть включен в пленки, описанные в данном документе, в количестве в диапазоне от примерно 0,25 PHR до примерно 15 PHR, например, примерно 0,25 PHR, примерно 1 PHR, примерно 1,5 PHR, примерно 2 PHR, примерно 3 PHR, примерно 4 PHR, около 5 PHR, около 5,5 PHR, около 6 PHR, около 6,5 PHR, около 7 PHR, около 8 PHR, около 9 PHR, около 10 PHR или около 15 PHR (Parts per Hundred of Resin).

В вариантах осуществления, поглотитель кислоты может быть расположен в волокне или на нем, в нетканом полотне или на нем, или в том и другом. В вариантах осуществления, поглотитель кислоты может быть нанесен на волокно, на нетканое полотно или на то и другое. В вариантах осуществления поглотитель кислоты может быть распределен по всему нетканому полотну. Поглотитель кислоты может быть адсорбирован волокнами по всему нетканому полотну или связан статическими силами. Например, поглотитель кислоты может быть добавлен по мере укладки волокон, так что поглотитель кислоты будет обеспечен по всему нетканому полотну. В вариантах осуществления поглотитель кислоты может быть введен в волокнообразующий материал во время обработки, так что поглотитель кислоты содержится в самом волокне.

В вариантах осуществления, водорастворимое нетканое полотно может дополнительно включать антиоксидант, например, поглотитель хлоридов. Например, подходящие антиоксиданты/поглотители хлоридов включают сульфит, бисульфит, тиосульфат, тиосульфат, йодид, нитрит, карбамат, аскорбат и их комбинации. В вариантах осуществления, антиоксидант выбран из пропилгаллата (PGA), галловой кислоты, лимонной кислоты (CA), метабисульфита натрия (SMBS), карбамата, аскорбата и их комбинаций. В вариантах осуществления, антиоксидант выбирают из группы, состоящей из метабисульфита натрия, пропилгаллата, галловой кислоты, фенольных соединений, стерически затрудненных аминов, лимонной кислоты, ацетата цинка и их комбинаций. В вариантах осуществления, антиоксидант может быть выбран из группы, состоящей из пропилгаллата, галловой кислоты, фенольных соединений, стерически затрудненных аминов, метабисульфита натрия, ацетата цинка и их комбинации. Антиоксидант может быть включен в нетканое полотно в количестве от около 0,25 до около 10 PHR, например, около 0,25 PHR, около 1 PHR, около 1,5 PHR, около 2 PHR, около 3 PHR, около 4 PHR, около 5 PHR, около 5,5 PHR, около 6 PHR, около 6,5 PHR, около 7 PHR, около 8 PHR, около 9 PHR или около 10 PHR. В вариантах осуществления антиоксидант может быть включен в нетканое полотно в количестве от около 2 до около 7 PHR.

В вариантах осуществления, антиоксидант может быть обеспечен в волокне или на нем, в нетканом полотне или на нем, или в том и другом. В вариантах осуществления, антиоксидант может быть нанесен на волокно, на нетканое полотно или на то и другое. В вариантах осуществления, антиоксидант может быть диспергирован по всему нетканому полотну. Антиоксидант может быть адсорбирован волокнами по всему нетканому полотну или связан статическими силами. Например, антиоксидант может быть добавлен при укладке волокон, так что поглотитель кислоты будет обеспечен по всему нетканому полотну. В вариантах осуществления, антиоксидант может быть введен в волокнообразующий материал во время обработки, так что поглотитель кислоты содержится в самом волокне.

В вариантах осуществления, водорастворимое нетканое полотно может дополнительно включать наполнитель, например, наполнитель, выбранный из группы, состоящей из высокоамилозного крахмала, аморфного диоксида кремния, гидроксиэтилированного крахмала и их комбинации. Наполнитель может быть расположен в волокне или на нем, в нетканом полотне или на нем, или внутри или на обоих, как описано здесь для поглотителей кислоты и антиоксидантов. В вариантах осуществления, наполнитель может быть нанесен на волокно, на нетканое полотно или на то и другое. В вариантах осуществления, наполнитель может быть распределен по всему нетканому полотну. Наполнитель может быть адсорбирован волокнами по всему нетканому полотну или связан статическими силами. В вариантах осуществления, наполнитель может быть обеспечен в волокнообразующем материале.

Множество водорастворимых волокон может быть получено любым способом, известным в данной области техники, например, прядением из геля с влажным охлаждением, прядением термопластичных волокон, выдуванием из расплава, формованием волокна с эжектированием высокоскоростным потоком воздуха (spun bonding), электроформованием, ротационным формованием, операциями непрерывного производства нитей, операции по производству жгута волокна и их комбинации. В вариантах осуществления, волокна включают водорастворимые волокна, полученные прядением из геля с влажным охлаждением, выдуванием из расплава, формованием волокна с эжектированием высокоскоростным потоком воздуха или их комбинацией. В вариантах осуществления волокна включают водорастворимые волокна, которые получают прядением из геля с влажным охлаждением и прочесывают в нетканые полотна.

В данной области техники принято называть волокна и нетканые полотна способом, используемым для их получения. Таким образом, любую ссылку в данном документе, например, на «волокно, выдуваемое из расплава» или «кардочесанный нетканый материал», не следует понимать как ограничение продукта за счет процесса для конкретного метода выдувания из расплава или метода кардочесания, а скорее просто как идентификацию конкретное волокно или ткань. Таким образом, термины обработки могут использоваться для различения волокон и/или нетканых материалов, не ограничивая указанное волокно и/или нетканый материал получением с помощью какого-либо конкретного процесса.

Волокна согласно настоящему изобретению могут быть двухкомпонентными волокнами. Используемый здесь термин «двухкомпонентные волокна», если не указано иное, относится не к волокну, включающему смесь волокнообразующих материалов, а, скорее, к волокнам, включающим две или более отдельных областей волокнообразующих материалов, при этом состав материалов, образующих волокна, различаются в зависимости от региона. Примеры двухкомпонентных волокон включают, но не ограничиваются ими, двухкомпонентные волокна сердцевина/оболочка, двухкомпонентные волокна «остров в море» и двухкомпонентные волокна «бок о бок». Двухкомпонентные волокна сердцевина/оболочка обычно включают сердцевину, содержащую первый состав волокнообразующих материалов (например, один волокнообразующий материал или первую смесь волокнообразователей), и оболочку, содержащую второй состав волокнообразователей (например, одиночный волокнообразующий материал, который отличается от материала сердцевины, или вторую смесь волокнообразователей, которая отличается от первой смеси волокнообразователей сердцевины). «Остров в море» двухкомпонентные волокна обычно включают в себя первую непрерывную «морскую» область, имеющую первый состав волокнообразующих материалов, и дискретные «островные» области, рассеянные в нем, имеющие второй состав волокнообразующих материалов, который отличается от первого состава. Двухкомпонентные волокна, расположенные бок о бок, обычно включают первую область, проходящую по длине волокна и включающую первую композицию волокнообразующих материалов, примыкающую по меньшей мере ко второй области, проходящую по длине волокна и включающую вторую композицию волокнообразующих материалов, которая отличается от первой композиции. Такие двухкомпонентные волокна хорошо известны специалистам.

Форма волокна конкретно не ограничена и может иметь формы поперечного сечения, включая, помимо прочего, круглую, овальную (также называемую лентой), треугольную (также называемую дельта), трехдольную и /или другие многолепестковые формы (фиг. 1). Понятно, что форма волокна не обязательно должна быть идеально геометрической, например, волокно, имеющее круглую форму поперечного сечения, не обязательно должно иметь идеальный круг в качестве площади поперечного сечения, а волокно, имеющее треугольное поперечное сечение форма обычно имеет закругленные углы. Не желая быть связанными теорией, считается, что гигроскопические волокна в нетканом материале, форма которых обеспечивает капиллярное или канальное направленное прохождение жидкости (например, трехлепестковое волокно), могут способствовать капиллярному действию/затеканию жидкости из поверхность нетканого материала, обеспечивающая улучшенное поглощение жидкости по сравнению с идентичным нетканым материалом, имеющим форму волокна, которая не включает капиллярный или канальный канал.

Следует понимать, что диаметр волокна относится к диаметру поперечного сечения волокна вдоль самой длинной оси поперечного сечения. Когда волокно описывается как имеющее (или не имеющее) определенный диаметр, если не указано иное, подразумевается, что указанный диаметр является средним диаметром для определенного типа упомянутого волокна, т.е. множества волокон, изготовленных из поливинилового спирта, материалобразующего волокна, имеет средний арифметический диаметр волокна по множеству волокон. Для форм, которые обычно не считаются имеющими «диаметр», например, треугольник или многолепестковая форма, диаметр относится к диаметру окружности, описывающей форму волокна (фиг. 1).

Волокна согласно настоящему изобретению обычно имеют диаметр в диапазоне примерно от 10 микрон до 300 микрон, например, по меньшей мере 10 микрон, по меньшей мере 15 микрон, по меньшей мере 20 микрон, по меньшей мере 25 микрон, по меньшей мере 50 микрон, по меньшей мере 100 мкм или по меньшей мере 125 мкм и до примерно 300 мкм, до примерно 275 мкм, до примерно 250 мкм, до примерно 225 мкм, до примерно 200 мкм, до примерно 100 мкм, до примерно от около 50 микрон, до около 45 микрон, до около 40 микрон или до около 35 микрон, например, в диапазоне от около 10 микрон до около 300 микрон, от около 50 микрон до около 300 микрон, от около 100 микрон до от около 300 микрон, от около 10 до около 50 микрон, от около 10 до около 45 микрон или от около 10 до около 40 микрон. В вариантах осуществления, водорастворимые волокна, используемые для изготовления вододиспергируемых нетканых полотен согласно настоящему изобретению, могут иметь диаметр от более, чем 100 микрон до примерно 300 микрон. В вариантах осуществления, волокна содержат целлюлозу, имеющую диаметр в диапазоне от примерно 10 микрон до примерно 50 микрон, от примерно 10 микрон до примерно 30 микрон, от примерно 10 микрон до примерно 25 микрон, от примерно 10 микрон до примерно 20 микрон или от примерно 10 микрон до примерно 15 микрон. В вариантах осуществления, волокна содержат водорастворимый волокнообразующий материал и имеют диаметр от около 50 микрон до около 300 микрон, от около 100 микрон до около 300 микрон, от около 150 микрон до около 300 микрон или от около 200 микрон до около 300 микрон. В вариантах осуществления, диаметры множества водорастворимых волокон, используемых для изготовления вододиспергируемых нетканых полотен согласно настоящему изобретению, имеют по существу одинаковые диаметры. Используемый здесь диаметр волокон является «по существу однородным», если разница в диаметре между волокнами составляет менее 10%, например, 8% или менее, 5% или менее, 2% или менее или 1% или менее. Волокна, имеющие по существу одинаковые диаметры, могут быть получены с помощью процесса прядения из геля с мокрым охлаждением или прядения термопластичных волокон, как описано здесь. Кроме того, при использовании смеси волокон средний диаметр волокон можно определить, используя средневзвешенное значение отдельных волокон.

Волокна согласно настоящему изобретению, используемые для изготовления нетканых полотен и изделий из нетканого композитного материала согласно настоящему изобретению, обычно могут иметь любую длину. В вариантах осуществления, длина волокон может находиться в диапазоне от примерно 20 мм до примерно 100 мм, от примерно 20 мм до примерно 90 мм, от примерно 30 мм до примерно 80 мм, от примерно 10 мм до примерно 60 мм или от примерно 30 мм до примерно 60 мм, например, по крайней мере примерно 30 мм, по крайней мере примерно 35 мм, по крайней мере примерно 40 мм, по крайней мере примерно 45 мм или по крайней мере примерно 50 мм и до примерно 100 мм, примерно до 95 мм, до около 90 мм, до около 80 мм, до около 70 мм или до около 60 мм. В вариантах осуществления, длина водорастворимых волокон может составлять менее примерно 30 мм или в диапазоне от примерно 0,25 мм до менее примерно 30 мм, например, по меньшей мере примерно 0,25 мм, по меньшей мере примерно 0,5 мм, по меньшей мере примерно 0,75 мм, по крайней мере примерно 1 мм, по крайней мере примерно 2,5 мм, по крайней мере примерно 5 мм, по крайней мере примерно 7,5 мм или по крайней мере примерно 10 мм и до примерно 29 мм, до примерно 28 мм, до примерно 27 мм, примерно до 26 мм, примерно до 25 мм, примерно до 20 мм или примерно до 15 мм. Волокна могут быть любой длины путем разрезания и/или скручивания экструдированной полимерной смеси. В вариантах осуществления, волокно может представлять собой непрерывную нить, например, полученную с помощью таких процессов, как формование волокна с эжектированием высокоскоростным потоком воздуха, выдувание из расплава, электропрядение и ротационное прядение, при этом непрерывная нить изготавливается и подается непосредственно в форму полотна. Кроме того, при использовании смеси волокон среднюю длину волокон можно определить, используя средневзвешенное значение отдельных волокон.

Волокна согласно настоящему изобретению обычно могут иметь любое отношение длины к диаметру. В вариантах осуществления, отношение длины к диаметру волокон может быть больше, чем примерно 2, больше, чем примерно 3, больше, чем примерно 4, больше, чем примерно 6, больше, чем примерно 10, больше, чем примерно 50, больше, чем примерно 60, больше, чем примерно 100, больше, чем примерно 200, больше, чем примерно 300, больше, чем примерно 400 или больше, чем примерно 1000.

Водорастворимые волокна, используемые для изготовления водорастворимых нетканых полотен согласно настоящему изобретению, обычно могут иметь любое удельная прочность (разрывная нагрузка). Удельная прочность волокна коррелирует с грубостью волокна. По мере снижения разрывной нагрузки волокна увеличивается его шероховатость. Волокна, используемые для изготовления водорастворимых нетканых полотен согласно настоящему изобретению, могут иметь удельная прочность в диапазоне от примерно 1 до примерно 100 сН/дтекс, или от примерно 1 до примерно 75 сН/дтекс, или от примерно 1 до примерно 50 сН/дтекс, или от примерно 1 до примерно 45 сН/дтекс, или от примерно 1 до примерно 40 сН/дтекс, или от примерно 1 до примерно 35 сН/дтекс, или от примерно 1 до примерно 30 сН/дтекс, или от примерно 1 до примерно 25 сН/дтекс, или от примерно 1 до примерно 20 сН/дтекс, или от примерно 1 до примерно 15 сН/дтекс, или от примерно 1 до примерно 10 сН/дтекс, или от примерно 3 до примерно 8 сН/дтекс, или от примерно 4 до примерно 8 сН/дтекс, или от примерно 6 до примерно 8 сН/дтекс, или от примерно 4 до примерно 7 сН/дтекс, или от примерно 10 до примерно 20, или от примерно 10 до примерно 18, или от примерно 10 до примерно 16, или от примерно 1 сН/дтекс, примерно 2 сН/дтекс, около 3 сН/дтекс, около 4 сН/дтекс, около 5 сН/дтекс, около 6 сН/дтекс, около 7 сН/дтекс, около 8 сН/дтекс, около 9 сН/дтекс, около 10 сН/дтекс, около 11 сН/дтекс, около 12 сН/дтекс, около 13 сН/дтекс, около 14 сН/дтекс или около 15 сН/дтекс. В вариантах осуществления, волокна могут иметь удельная прочность от примерно 3 сН/дтекс до примерно 10 сН/дтекс. В вариантах осуществления, волокна могут иметь удельная прочность от около 5 сН/дтекс до около 10 сН/дтекс. В вариантах осуществления волокна могут иметь удельная прочность от примерно 7 сН/дтекс до примерно 10 сН/дтекс. В вариантах осуществления, волокна могут иметь удельная прочность от примерно 4 сН/дтекс до примерно 8 сН/дтекс. В вариантах осуществления, волокна могут иметь удельная прочность от примерно 6 сН/дтекс до примерно 8 сН/дтекс.

Волокна, используемые для изготовления водорастворимых нетканых полотен согласно настоящему изобретению, обычно могут иметь любую тонкость. Тонкость волокна коррелирует с тем, сколько волокон присутствует в поперечном сечении пряжи данной толщины. Тонкость волокна – это отношение массы волокна к его длине. Основной физической единицей тонкости волокна является 1 текс, который равен 1000 м волокна массой 1 г. Обычно используется единица dtex (дтекс), представляющая 1 г/10 000 м волокна. Тонкость волокна может быть выбрана для получения нетканого полотна, имеющего подходящую жесткость/осязание нетканого полотна, жесткость при кручении, отражение и взаимодействие со светом, поглощение красителя и/или других активных веществ/добавок, легкость прядения волокна в производственный процесс и однородность готового изделия. В целом, по мере увеличения тонкости волокон получаемые из них нетканые материалы демонстрируют более высокую однородность, улучшенную прочность на растяжение, растяжимость и блеск. Кроме того, без намерения быть связанными какой-либо теорией считается, что более тонкие волокна приведут к более медленному времени растворения по сравнению с более крупными волокнами в зависимости от плотности. Кроме того, без намерения быть связанными какой-либо теорией, при использовании смеси волокон среднюю тонкость волокон можно определить, используя средневзвешенное значение отдельных компонентов волокна. Волокна можно охарактеризовать как очень тонкие (дтекс ≤ 1,22), тонкие (1,22≤ дтекс ≤ 1,54), средние (1,54≤ дтекс ≤ 1,93), слегка грубые (1,93≤ дтекс ≤ 2,32) и грубые (дтекс ≥2,32). Нетканое полотно согласно настоящему изобретению может включать очень тонкие, тонкие, средние, слегка грубые волокна или их комбинацию. В вариантах осуществления, волокна имеют тонкость в диапазоне от примерно 1 дтекс до примерно 10 дтекс, от примерно 1 дтекс до примерно 7 дтекс, от примерно 1 дтекс до примерно 5 дтекс, от примерно 1 дтекс до примерно 3 дтекс или от примерно 1,7 дтекс до примерно 2,2 дтекс. В вариантах осуществления, волокна имеют тонкость около 1,7 дтекс. В вариантах осуществления, волокна имеют тонину около 2,2 дтекс. В вариантах осуществления, волокна включают волокна с тонкостью около 1,7 дтекс и волокна с тонкостью около 2,2 дтекс.

Прядение из геля с мокрым способом охлаждения

В некоторых вариантах осуществления множество водорастворимых волокон включает водорастворимые волокна, полученные в соответствии с процессом прядения из геля с мокрым охлаждением, причем процесс прядения из геля с мокрым охлаждением включает стадии

(а) растворение водорастворимого полимера (или полимеров) в растворе с образованием смеси полимеров, при этом смесь полимеров необязательно включает вспомогательные агенты;

(b) экструдирование полимерной смеси через вращающееся сопло в ванну для отверждения с образованием экструдированной полимерной смеси;

(c) пропускание экструдированной полимерной смеси через ванну обмена растворителя;

(d) необязательно мокрое вытягивание экструдированной полимерной смеси; и

(e) окончательную обработку экструдированной полимерной смеси для получения водорастворимых волокон.

Растворителем, в котором растворяется водорастворимый полимер, может быть любой растворитель, в котором растворим водорастворимый полимер. В вариантах осуществления растворитель, в котором растворяется водорастворимый полимер, включает полярный апротонный растворитель. В вариантах осуществления растворитель, в котором растворяется водорастворимый полимер, включает диметилсульфоксид (ДМСО).

Обычно ванна для отверждения включает охлажденный растворитель для гелеобразования экструдированной полимерной смеси. Ванна для отверждения обычно может иметь любую температуру, которая способствует отверждению экструдированной полимерной смеси. Ванна для отверждения может включать смесь растворителя, в котором растворим полимер, и растворителя, в котором полимер не растворим. Растворитель, в котором не растворяется полимер, обычно является первичным растворителем, при этом растворитель, в котором не растворяется полимер, составляет более 50% смеси.

После прохождения через ванну для отверждения экструдированный гель полимерной смеси можно пропустить через одну или несколько ванн для замены растворителя. Ванны для замены растворителя предназначены для замены растворителя, в котором растворяется водорастворимый полимер, на растворитель, в котором водорастворимый полимер не растворяется, для дальнейшего отверждения экструдированной полимерной смеси и замены растворителя, в котором растворяется водорастворимый полимер, на растворитель, который легче испаряется, тем самым сокращая время сушки. Ванны с заменой растворителя могут включать серию ванн с заменой растворителя, имеющих градиент растворителя, в котором водорастворимый полимер растворяется в отношении растворителя, в котором водорастворимый полимер не растворяется, серию ванн с заменой растворителя, содержащих только тот растворитель, в котором водорастворимый полимер не растворяется, или ванну для замены одного растворителя, содержащую только растворитель, в котором водорастворимый полимер не растворяется. В вариантах осуществления, по меньшей мере одна ванна для замены растворителя может состоять по существу из растворителя, в котором водорастворимый полимер не растворяется.

Готовые волокна иногда называют штапельными волокнами, короткими волокнами или пульпой. В вариантах осуществления, окончательная обработка включает сушку экструдированной полимерной смеси. В вариантах осуществления, отделка включает резку или скручивание экструдированной полимерной смеси для формирования отдельных волокон. Мокрая вытяжка экструдированной полимерной смеси обеспечивает практически одинаковый диаметр экструдированной полимерной смеси и, таким образом, вырезанных из нее волокон. Вытяжка отличается от выдавливания, как это хорошо известно в данной области техники. В частности, экструдирование относится к процессу изготовления волокон путем проталкивания смеси смолы через головку фильеры, тогда как вытягивание относится к механическому вытягиванию волокон в машинном направлении для обеспечения ориентации полимерной цепи и кристаллизации для повышения прочности (при растяжении) и прочности волокна (при разрыве).

В вариантах осуществления, в которых водорастворимые волокна получают в процессе прядение из геля с мокрым охлаждением, водорастворимый полимер может быть, как правило, любым водорастворимым полимером или их смесью, например, двумя или более различными полимерами, как в целом описано в настоящем документе. В уточнениях вышеприведенного варианта осуществления, полимер(ы) могут иметь любую степень полимеризации (DP), например, в диапазоне от 10 до 10 000 000, например, по меньшей мере 10, по меньшей мере 20, по меньшей мере 50, по меньшей мере 100, по меньшей мере 200, по меньшей мере 300, по меньшей мере 400, по меньшей мере 500, по меньшей мере 750 или по меньшей мере 1000 и до 10 000 000, до 5 000 000, до 2 500 00, до 1 000 000, до 900 000, до 750 000, до 500 000, до 250 000, до 100 000, до 90 000, до 75 000, до 50 000, до 25 000, до 12 000, до 10 000, до 5 000 или до 2 500, например в диапазоне от 1000 до примерно 50000, от 1000 до примерно 25000, от 1000 до примерно 12000, от 1000 до примерно 5000, от 1000 до примерно 2500, от примерно 50 до примерно 12000, от примерно 50 до примерно 10000, от примерно 50 до примерно 5000, от примерно 50 до от около 2500, от около 50 до около 1000, от около 50 до около 900, от около 100 до около 800, от около 150 до около 700, от около 200 до около 600 или от около 250 до около 500. В вариантах осуществления, DP составляет по меньшей мере 1000. Вспомогательные агенты, как описано выше, могут быть добавлены к самим волокнам или к нетканому полотну во время процесса прочесывания и/или склеивания.

Прядение термопластичных волокон

Прядение термопластичных волокон хорошо известно в технике. Вкратце, прядение термопластичного волокна включает следующие этапы:

(а) приготовление полимерной смеси, включающей волокнообразующий полимер, необязательно включающий вспомогательные вещества;

(b) экструдирование полимерной смеси через фильеру с образованием экструдированной полимерной смеси;

(c) необязательное вытягивание экструдированной полимерной смеси; и

(d) окончательную обработку экструдированной полимерной смеси для получения волокон.

Готовые штапельные волокна, получаемые в процессе прядения термопластичных волокон, могут быть обработаны путем сушки, резки и/или скручивания для образования отдельных волокон. Выдавливание экструдированной полимерной смеси механически вытягивает волокна в машинном направлении, способствуя ориентации и кристалличности полимерных цепей для повышения разрывной нагрузки (tenacity) и прочности (strength) волокон. Приготовление полимерной смеси для формования термопластичных волокон обычно может включать (а) приготовление раствора волокнообразующего материала и легколетучего растворителя таким образом, чтобы после экструдирования раствора через фильеру, когда раствор контактирует с потоком горячего воздуха, растворитель легко испаряется, оставляя после себя твердые волокна, или (b) плавление полимера, так что после экструдирования горячего полимера через фильеру полимер затвердевает за счет охлаждения холодным воздухом. Метод прядения термопластичных волокон отличается от метода прядения из геля с мокрым охлаждением, по крайней мере, тем, что (а) в методе прядения термопластичных волокон экструдированные волокна затвердевают путем испарения растворителя или закалки горячих твердых волокон холодным воздухом, а не использование ванны затвердевания; и (b) в методе мокрого и холодного формования из геля необязательную вытяжку выполняют, когда волокна находятся в гелеобразном, а не в твердом состоянии.

Волокнообразующие материалы для изготовления волокон в процессе прядения термопластичных волокон обычно могут представлять собой любой волокнообразующий полимер или их смесь, например, два или более различных полимера, при условии, что полимер или их смесь обладают подходящей растворимостью в легколетучем растворителе и/или имеют точку плавления ниже температуры их разложения и отличаются от нее. Кроме того, когда для изготовления волокна используется смесь волокнообразующих полимеров, волокнообразующие материалы должны иметь одинаковую растворимость в легколетучем растворителе и/или иметь аналогичные тепловые профили, чтобы два или более волокнообразующих материала плавились при одинаковых температурах. Напротив, волокнообразующие материалы для получения волокон из процесса гель-формования с мокрым охлаждением не так ограничены, и волокна могут быть получены из смеси любых двух или более полимеров, растворимых в одной и той же системе растворителей, и система растворителей не обязательно быть единственным растворителем или даже летучим растворителем.

Волокнообразующий полимер(ы) для изготовления термопластичных волокон может иметь степень полимеризации (DP), например, в диапазоне от 10 до 10000, например, по меньшей мере 10, по меньшей мере 20, по меньшей мере 50, по меньшей мере 100, по меньшей мере 200, по меньшей мере 300, по меньшей мере 400, по меньшей мере 500, по меньшей мере 750 или по меньшей мере 1000 и до 10 000, до 5 000, до 2 500, до 1 000, до 900, до 750, до 500 или до 250. В вариантах осуществления DP составляет менее 1000.

Прядение расплава

Прядение из расплава хорошо известно в данной области техники и понимается как относящееся как к процессам формования волокна с эжектированием высокоскоростным потоком воздуха (spun bond), так и к процессам выдувания из расплава. Прядение из расплава представляет собой непрерывный процесс, при котором нетканое полотно изготавливается непосредственно в процессе формирования волокна. Как таковые, формованные из расплава волокна не обрабатываются и не обрезаются до какой-либо постоянной длины (например, штапельные волокна не изготавливаются с помощью этих процессов). Кроме того, формование из расплава не включает стадию вытяжки, и, следовательно, единственным контролем диаметра получаемых волокон, формируемых из расплава, является размер отверстий, через которые экструдируются формирующие волокна материалы, а полимерные цепи обычно не ориентированы в любом конкретном направлении.

Вкратце, формование из расплава включает следующие этапы:

(а) приготовление полимерной смеси, включающей волокнообразующий полимер, необязательно включающий вспомогательные вещества;

(b) экструдирование полимерной смеси в экструзионную головку с образованием экструдированной полимерной смеси;

(c) гашение экструдированной полимерной смеси;

(d) нанесение закаленной экструдированной полимерной смеси на ленту с образованием нетканого полотна; и

(e) скрепление нетканого полотна.

В процессе формования волокна с эжектированием высокоскоростным потоком воздуха, экструдированная полимерная смесь закачивается в матричную наладку в виде расплавленного полимера и охлаждается холодным воздухом после прохождения через матричную наладку. В процессе выдувания из расплава экструдированная полимерная смесь закачивается в матричную наладку, через которую продувается горячий воздух, и охлаждается после выхода из матричной наладки и вступления в контакт с воздухом температуры окружающей среды. В обоих процессах волокна непрерывно сбрасываются на ленту или барабан, что обычно облегчается созданием вакуума под лентой или барабаном.

Диаметр формованных из расплава волокон обычно находится в диапазоне от примерно 0,1 до примерно 50 мкм, например, по меньшей мере примерно 0,1 мкм, по меньшей мере примерно 1 мкм, по меньшей мере примерно 2 мкм, по меньшей мере примерно 5 мкм, по меньшей мере около 10 микрон, по меньшей мере около 15 микрон или по меньшей мере около 20 микрон и до около 50 микрон, до около 40 микрон, до около 30 микрон, до около 25 микрон, до около 20 микрон, до примерно 15 мкм, до примерно 10 мкм, от примерно 0,1 мкм до примерно 50 мкм, от примерно 0,1 мкм до примерно 40 мкм, от примерно 0,1 мкм до примерно 30 мкм, от примерно 0,1 мкм до примерно 25 мкм, от примерно 0,1 мкм до примерно 20 мкм, от примерно 0,1 мкм до примерно 15 мкм, от примерно 0,1 мкм до примерно 10 мкм, от примерно 0,1 мкм до примерно 9 мкм, от примерно 0,1 мкм до примерно 8 мкм, от примерно 0,1 мкм до примерно 7 мкм, от примерно 0,1 мкм до примерно 6 мкм, примерно от 0,1 мкм до примерно 6 мкм, от примерно 5 мкм до примерно 35 мкм, от примерно 5 мкм до примерно 30 мкм, от примерно 7,5 мкм до примерно 25 мкм микрон, от примерно 10 микрон до примерно 25 микрон или от примерно 15 микрон до примерно 25 микрон. В данной области техники хорошо известно, что процессы выдувания из расплава могут обеспечить получение микротонких волокон, имеющих средний диаметр в диапазоне примерно 1-10 микрон, однако процесс выдувания из расплава имеет очень большие различия в диаметре от волокна к волокну, например, вариация 100-300%. Кроме того, в данной области техники хорошо известно, что фильерные волокна могут иметь больший средний диаметр волокна, например, обычно от примерно 15 до примерно 25 микрон, но улучшенную однородность между волокнами, например, примерно 10% отклонение.

Волокнообразующий материал для процессов тепловой экструзии (например, прядения из расплава, прядения термопластичных волокон) более ограничен, чем для процесса прядения из геля с влажным охлаждением. Как правило, степень полимеризации для процессов тепловой экструзии ограничивается диапазоном от примерно 200 до примерно 500. Поскольку степень полимеризации снижается ниже 200, вязкость волокнообразующего материала становится слишком низкой, и отдельные волокна, полученные путем прокачки материала через матричную наладку, не сохраняют надлежащего разделения после выхода из матричной наладки. Точно так же, когда степень полимеризации увеличивается выше 500, вязкость становится слишком высокой, чтобы эффективно прокачивать материал через достаточно маленькие отверстия в матричной наладке, чтобы проводить процесс на высоких скоростях, что приводит к потере эффективности процесса и однородности волокна и/или нетканого материала. Кроме того, процессы, требующие нагревания волокнообразующего материала, не подходят для гомополимеров поливинилового спирта, поскольку гомополимеры обычно не обладают требуемой термической стабильностью.

Процесс прядения геля с мокрым охлаждением выгодно обеспечивает одно или несколько преимуществ, таких как получение волокна, которое включает смесь водорастворимых полимеров, обеспечение контроля диаметра волокон, получение волокон относительно большого диаметра, обеспечение контроля длины волокна, обеспечивающие контроль над разрывной нагрузкой волокон, обеспечивающие волокна с высокой разрывной нагрузкой, обеспечивающие волокна из полимеров, имеющих высокую степень полимеризации, и/или обеспечивающие волокна, которые можно использовать для получения самонесущего нетканого полотна. Непрерывные процессы, такие как формования волокна с эжектированием высокоскоростным потоком воздуха, выдувание из расплава, электропрядение и ротационное прядение, как правило, не позволяют смешивать водорастворимые полимеры (например, из-за трудностей согласования индекса расплава различных полимеров), формируя изделия большого диаметра (например, более, чем 50 микрон) волокон, контролируя длину волокон, обеспечивая высокую прочность волокон, а также использование полимеров, имеющих высокую степень полимеризации. Кроме того, процесс прядение из геля с мокрым охлаждением предпочтительно не ограничивается полимерами, которые перерабатываются только в расплаве, и, следовательно, может получить доступ к волокнам, изготовленным из волокнообразующих материалов, имеющих очень высокую молекулярную массу, высокие точки плавления, низкий индекс текучести расплава или их комбинацию, обеспечивая волокна, имеющие более сильные физические свойства и отличающиеся химическими функциональными возможностями по сравнению с волокнами, полученными в процессе тепловой экструзии. Более того, предпочтительно, чтобы процесс прядения из геля с влажным охлаждением не ограничивался вязкостью полимера. Напротив, в данной области техники известно, что процессы, которые требуют плавления волокнообразующего материала, ограничиваются волокнообразующими материалами, имеющими вязкость 5 сП или менее. Таким образом, волокна, включающие полимеры, в том числе гомополимеры и сополимеры поливинилового спирта, имеющие вязкость более 5 сП, доступны только при прядении из геля с влажным охлаждением.

Нетканое полотно

Нетканые полотна согласно настоящему изобретению обычно представляют собой листовые структуры, имеющие две внешние поверхности, при этом нетканые полотна включают в себя множество волокон. Нетканые полотна согласно настоящему изобретению могут быть изготовлены из волокон с использованием любых известных в данной области способов. Как известно в данной области техники, когда волокна фильеруются или выдуваются из расплава, волокна непрерывно укладываются для образования нетканого полотна с последующим соединением волокон.

Штапельные волокна могут быть прочесаны или уложены аэродинамическим способом и скреплены для получения нетканого полотна. Способы кардочесания и аэродинамический способ хорошо известны в данной области техники.

Способы скрепления нетканых полотен хорошо известны в данной области техники. В общем, связывание может включать термическое, механическое и/или химическое связывание. Термическое связывание может включать, но без ограничения, производство материала в форме пленки, рельефное тиснение, воздушное и ультразвуковое соединение. Механическое связывание может включать, помимо прочего, гидроперепутывание (спанлейс), иглопробивание и скрепление стежками. Химическое связывание может включать, но не ограничивается этим, связывание растворителем и связывание смолой.

Термическое соединение достигается за счет применения тепла и давления и обычно сохраняет размер пор, форму и выравнивание, полученные в процессе кардочесания. Условия термического связывания могут быть легко определены специалистом в данной области техники. В общем, если приложенное тепло и/или давление слишком низкое, волокна не будут в достаточной степени связываться, чтобы образовать отдельно стоящее полотно, а если тепло и/или давление слишком высокое, волокна начнут сплавляться друг с другом. Химический состав волокна определяет верхний и нижний пределы температуры и/или давления для термического связывания. Без намерения быть связанными какой-либо теорией считается, что при температурах выше 235°С волокна на основе поливинилового спирта разрушаются. Способы тиснения для термического связывания волокон известны. Тиснение может быть односторонним или двусторонним тиснением. Обычно тиснение водорастворимых волокон включает одностороннее тиснение с использованием одного валика для тиснения, состоящего из упорядоченного кругового массива и стального валика с гладкой поверхностью. По мере усиления тиснения (например, по мере того, как полотну придаются элементы поверхности), площадь поверхности полотна увеличивается. Без намерения быть связанными какой-либо теорией ожидается, что по мере увеличения площади поверхности полотна увеличивается и растворимость полотна. Соответственно, свойства растворимости нетканого полотна можно преимущественно регулировать путем изменения площади поверхности посредством тиснения.

Связывание через воздух обычно требует высокого термопластичного содержания в нетканом полотне и двух материалов с различной температурой плавления. При воздушном связывании нескрепленное нетканое полотно циркулирует вокруг барабана, в то время как горячий воздух течет снаружи барабана к центру барабана. Связывание воздухом позволяет получать нетканые материалы с низкой плотностью и более высокой удельной массой (например, от более чем 20 до примерно 2000 г/м²). Нетканые материалы, скрепленные воздушным соединением, обычно очень мягкие.

Химическое связывание обычно включает связывание растворителем и связывание смолой. В частности, при химическом связывании обычно используется связующий раствор растворителя и смолы (например, латекс или отходы полимера, оставшиеся после изготовления волокон). Нетканый материал можно покрыть раствором связующего и приложить тепло и давление для отверждения связующего и соединения нетканого материала. Связующий раствор можно наносить, погружая нетканый материал в ванну со связующим раствором, распыляя связующий раствор на нетканый материал, выдавливая связующий раствор на полотно (вспенивание) и/или нанося связующий раствор в виде печати или глубокой печати.

Химическое связывание может привести к образованию более мелких и менее упорядоченных пор по сравнению с порами кардочесания/формования из расплава. Без намерения быть связанным теорией считается, что если раствор смолы, используемый для химического связывания, достаточно концентрирован и/или приложено достаточное давление, может быть сформировано непористое диспергируемое в воде нетканое полотно. Растворитель, используемый при химическом связывании, вызывает частичное растворение существующих волокон в полотне, что приводит к сварке и соединению волокон друг с другом. Таким образом, в общем, растворителем для химического связывания может быть любой растворитель, который может, по меньшей мере, частично растворять один или несколько волокнообразующих материалов из волокон нетканого материала. В вариантах осуществления, растворитель выбирают из группы, состоящей из воды, этанола, метанола, ДМСО, глицерина и их комбинации. В вариантах осуществления, растворитель выбирают из группы, состоящей из воды, глицерина и их комбинации. В вариантах осуществления, связующий раствор содержит растворитель, выбранный из группы, состоящей из воды, этанола, метанола, ДМСО, глицерина и их комбинации, и дополнительно содержит смолу, выбранную из группы, состоящей из поливинилового спирта, латекса и поливинилпирролидона. Связующее, содержащееся в растворе, помогает в процессе сварки, чтобы обеспечить более прочное с механической точки зрения полотно. Температура полимерного раствора особо не ограничена и может обеспечиваться при комнатной температуре (около 23°С).

В некоторых вариантах осуществления, для соединения нетканого полотна может использоваться второй слой волокон. В вариантах осуществления, по меньшей мере, один нетканый слой композитных изделий согласно настоящему изобретению соединен с использованием второго слоя нетканого полотна/волокон. В вариантах осуществления, по меньшей мере, два нетканых слоя композитных изделий согласно настоящему изобретению соединены с использованием дополнительного слоя нетканого полотна/волокон. В вариантах осуществления, по меньшей мере, один нетканый слой композитных изделий согласно настоящему изобретению соединен с использованием термического, механического или химического связывания отдельно или в дополнение к соединению с использованием дополнительного слоя нетканого полотна/волокон.

Размеры пор можно определить с помощью методов анализа поверхности с большим увеличением и упорядочения, включая, помимо прочего, теорию Брунауэра-Эммета-Теллера (БЭТ), малоугловое рассеяние рентгеновских лучей (SAXS) и молекулярную адсорбцию.

Нетканые полотна можно охарактеризовать по основной массе. Основная масса нетканого материала представляет собой массу на единицу площади нетканого материала. Основная масса может быть изменена путем изменения условий производства, как это известно в данной области техники. Нетканое полотно может иметь одинаковую основную массу до и после связывания. В качестве альтернативы метод связывания может изменить основную массу нетканого полотна. Например, когда соединение происходит за счет применения тепла и давления, толщина нетканого материала (и, таким образом, площадь нетканого материала) может быть уменьшена, тем самым увеличивая удельный вес. Соответственно, как используется здесь и если не указано иное, основная масса нетканого материала относится к основной массе нетканого материала после связывания.

Нетканые полотна согласно настоящему изобретению обычно могут иметь любую основную массу в диапазоне от примерно 0,1 г/м² до примерно 700 г/м², от примерно 0,5 г/м² до примерно 600 г/м², от примерно 1 г/м² до примерно 500 г/м², от примерно 1 г/м² до примерно 400 г/м², от примерно 1 г/м² до примерно 300 г/м², от примерно 1 г/м² до примерно 200 г/м², от примерно 1 г/м² до примерно 100 г /м², от примерно 30 г/м² до примерно 100 г/м², от примерно 20 г/м² до примерно 100 г/м², от примерно 20 г/м² до примерно 80 г/м² или от примерно 25 г/м² до примерно 70 г/м².

Нетканые полотна настоящего изобретения обычно могут иметь любую толщину. Подходящие толщины могут включать, но не ограничиваются ими, от примерно 5 до примерно 10000 мкм (1 см), от примерно 5 до примерно 5000 мкм, от примерно 5 до примерно 1000 мкм, от примерно 5 до примерно 500 мкм, от примерно 200 до примерно 500 мкм, примерно от 5 до примерно 200 мкм, от примерно 20 до примерно 100 мкм, или от примерно 40 до примерно 90 мкм, или от примерно 50 до 80 мкм, или от примерно или примерно от 60 до 65 мкм, например, 50 мкм, 65 мкм, 76 мкм или 88 мкм.

Нетканые полотна согласно настоящему изобретению могут быть охарактеризованы как полотна с высокой эластичностью (разрыхление) или малой эластичностью. В общем, эластичность относится к отношению толщины к массе на единицу площади (т.е. основная масса). Высокоэластичные нетканые полотна могут характеризоваться высоким отношением толщины к массе на единицу площади. Используемый здесь термин «высокая эластичность» относится к нетканому полотну согласно настоящему изобретению, имеющему основную массу, как определено в настоящем документе, и толщину, превышающую 200 мкм. Толщина нетканого полотна может быть определена согласно ASTM D5729-97, ASTM D5736 и ISO 9073-2:1995 и может включать, например, воздействие на нетканое полотно нагрузки 2 Н и измерение толщины. Материалы с высокой эластичностью можно использовать в соответствии с известными в данной области способами, например, связыванием через воздух или перекрестным укладыванием, при котором используется перекрестный укладчик для складывания несвязанного полотна на себя для создания эластичности и основного веса. Без намерения быть связанным теорией, в отличие от водорастворимых нетканых полотен, где растворимость нетканого полотна может зависеть от толщины нетканого полотна; считается, что растворимость нетканого полотна не зависит от толщины полотна. В связи с этим считается, что, поскольку отдельные волокна обеспечивают большую площадь поверхности, чем водорастворимая пленка, независимо от толщины нетканого полотна параметр, ограничивающий приближение воды к волокнам и, в конечном счете, растворение волокон представляет основную массу (т. е. плотность волокна в нетканом материале).

Растворимость водорастворимых нетканых полотен согласно настоящему изобретению обычно зависит от типа волокон, используемых для изготовления полотна, а также от основной массы водорастворимого полотна. Без намерения быть связанными какой-либо теорией считается, что профиль растворимости нетканого полотна соответствует тому же профилю растворимости волокна (волокон), которые используются для получения нетканого полотна, и профиль растворимости волокна обычно соответствует тому же профилю растворимости полимера (полимеров), из которого изготовлено волокно. Например, для нетканых полотен, содержащих волокна PVOH, степень гидролиза полимера PVOH может быть выбрана таким образом, чтобы это также влияло на растворимость нетканого полотна в воде. В общем, при данной температуре, когда степень гидролиза полимера PVOH увеличивается от частично гидролизованного (88% DH) до полного гидролиза (≥98% DH), растворимость полимера в воде обычно снижается. Таким образом, в одном варианте водорастворимое нетканое полотно может быть растворимым в холодной воде. Для полимера сополи(винилацетата и винилового спирта), который не включает никаких других мономеров (например, не сополимеризован с анионным мономером), растворимое в холодной воде полотно, растворимое в воде при температуре менее 10 ^oC, может включать волокна PVOH со степенью гидролиза в диапазоне от примерно 75% до примерно 90%, или в диапазоне от примерно 80% до примерно 90%, или в диапазоне от примерно 85% до примерно 90%. В другом варианте, водорастворимое нетканое полотно может быть растворимым в горячей воде. Для сополи(винилацетата и винилового спирта) полимера, который не включает никаких других мономеров (например, не сополимеризован с анионным мономером), растворимое в горячей воде полотно, растворимое в воде при температуре по меньшей мере около 60^oC, может включать волокна PVOH со степенью гидролиза не менее примерно 98%.

Модификация PVOH обычно увеличивает растворимость полимера PVOH. Таким образом, ожидается, что при данной температуре растворимость водорастворимого нетканого полотна, полученного из сополимера PVOH, будет выше, чем растворимость нетканого полотна, полученного из гомополимера PVOH, имеющего ту же степень гидролиза, что и сополимер PVOH. Следуя этим тенденциям, водорастворимое нетканое полотно, обладающее специфическими характеристиками растворимости, может быть разработано путем смешивания полимеров с волокнами и/или волокон с нетканым полотном.

Кроме того, по мере того, как основная масса полотна увеличивается, скорость растворения полотна снижается, при условии, что состав волокна остается постоянным, поскольку растворяемого материала становится больше. Например, ожидается, что при данной температуре водорастворимое полотно, изготовленное из волокон, содержащих полимер(ы) PVOH и имеющее базовую массу, например, 40 г/м², будет растворяться медленнее, чем идентичное в остальном водорастворимое полотно, имеющее плотность удельный вес, например, 30 г/м². Соответственно, основная масса также может быть использована для изменения характеристик растворимости водорастворимого нетканого полотна. Водорастворимое нетканое полотно обычно может иметь любую основную массу в диапазоне от примерно 1 г/м² до примерно 700 г/м², примерно от 1 г/м² до примерно 600 г/м², примерно от 1 г/м² до примерно 500 г/м² , от примерно 1 г/м² до примерно 400 г/м², от примерно 1 г/м² до примерно 300 г/м², от примерно 1 г/м² до примерно 200 г/м², от примерно 10 г/м² до примерно 100 г/м², примерно от 30 г/м² до примерно 100 г/м², от примерно 20 г/м² до примерно 100 г/м², от примерно 20 г/м² до примерно 80 г/м², от примерно 25 г/м² до примерно 70 г/м² или примерно 40 г/м² до примерно 60 г/м².

Без намерения быть связанными какой-либо теорией, считается, что растворимость (с точки зрения времени до полного растворения) водорастворимого нетканого полотна должна превосходить растворимость водорастворимой пленки того же размера (Д x Ш) и/или массы, приготовленной из того же полимера PVOH. Это связано с большей площадью поверхности нетканого материала по сравнению с пленкой, что приводит к более быстрому растворению. Как показано в приведенных ниже примерах, нетканое полотно, изготовленное из гомополимера PVOH со степенью гидролиза 88%, растворяется за 14 секунд, в то время как водорастворимая пленка того же размера, изготовленная из того же гомополимера PVOH со степенью гидролиза 88%, растворяется примерно за 100 секунд.

Удельная прочность водорастворимого нетканого полотна может быть такой же или отличной от прочности волокон, используемых для изготовления полотна. Без намерения быть связанным теорией считается, что удельная прочность (tenacity) нетканого полотна связана с прочностью (strength) нетканого полотна, при этом более высокая удельная прочность обеспечивает более высокую прочность нетканого полотна. Как правило, прочность нетканого полотна может быть изменена за счет использования волокон, имеющих различное удельная прочность. Удельная прочность нетканого полотна также может зависеть от обработки. Как правило, водорастворимые полотна согласно настоящему изобретению обладают относительно высоким удлинением при разрыве, т.е. водорастворимое нетканое полотно представляет собой самонесущее полотно, которое можно использовать в качестве единственного материала для изготовления изделия и/или пакета. Напротив, нетканые полотна, изготовленные в соответствии с процессами выдувания из расплава, электропрядения и/или ротационного прядения, обычно имеют низкое удлинение на разрыв и могут не быть самонесущими или пригодными для использования в качестве единственного полотна для формирования изделия или пакета.

Как правило, коэффициент динамического трения и соотношение коэффициента статического трения к коэффициенту динамического трения для водорастворимого нетканого полотна по настоящему изобретению будут ниже, чем коэффициент динамического трения и соотношение коэффициента статического трения к коэффициенту динамического трения для водорастворимой пленки за счет повышенной шероховатости поверхности нетканого полотна по сравнению с водорастворимой пленкой, что обеспечивает меньший поверхностный контакт с нетканым полотном. Преимущественно, эта шероховатость поверхности может обеспечить улучшенное ощущение для потребителя (т.е. ощущение на ощупь как ткань вместо резинового на ощупь), улучшенный эстетический вид (т.е. менее глянцевый, чем водорастворимая пленка) и/или облегчить технологичность при изготовлении термоформованных, и/или вертикально формованных, наполненных и запечатанных, и/или многокамерных пакетов, которые требуют вытягивания полотна по поверхности технологического оборудования/формы. Соответственно, волокна должны быть достаточно грубыми, чтобы обеспечить шероховатость поверхности получаемого нетканого полотна, но не настолько грубыми, чтобы создавать сопротивление.

Водорастворимое нетканое полотно по настоящему изобретению может использоваться в виде одного слоя или может быть наслоено с другими водорастворимыми неткаными полотнами, или может иметь форму ламината с водорастворимой пленкой. В некоторых вариантах реализации, водорастворимый нетканый материал включает один слой водорастворимого нетканого материала. В некоторых вариантах реализации, водорастворимый нетканый материал представляет собой многослойный водорастворимый нетканый материал, содержащий два или более слоев водорастворимых нетканых материалов. Один или несколько слоев могут быть наслоены друг на друга. В усовершенствованиях предшествующего варианта осуществления два или более слоев могут быть одинаковыми (например, быть изготовленными из одинаковых волокон и одинаковой массы тела). В усовершенствованиях предшествующего варианта два или более слоев могут быть разными (например, быть изготовленными из разных типов волокон и/или иметь разную базовую массу).

Как правило, многослойное водорастворимое нетканое полотно может иметь основную массу, которая представляет собой сумму основных масс отдельных слоев. Соответственно, для растворения многослойного водорастворимого нетканого полотна потребуется больше времени, чем для любого из отдельных слоев, выполненных в виде одного слоя.

В вариантах осуществления водорастворимое нетканое полотно по настоящему изобретению имеет время дезинтеграции не более, чем 300 секунд в соответствии с MSTM 205 в воде с температурой 23°C после воздействия композиции TCCA, SBS или гипохлорита кальция в течение 6 или 8 недель, в условиях окружающей среды 38°C и относительной влажности 80%.

В вариантах осуществления, площадь поверхности остатка нетканого полотна после испытания в соответствии с MSTM 205 в воде с температурой 23°C после воздействия композиции TCCA, SBS или гипохлорита кальция в течение 6 или 8 недель при температуре 38°C и 80% относительной влажности в условиях окружающей среды составляет менее примерно 50% площади поверхности нетканого полотна перед испытанием в соответствии с MSTM 205.

В вариантах осуществления, нетканое полотно сохраняет значение b* не более, чем 3,5, или не более, чем 3,0, или не более, чем 2,5 после воздействия композиции TCCA, SBS или гипохлорита кальция в течение 6 или 8 недель при температуре 38°C, при и относительной влажности 80% в условиях окружающей среды. В вариантах осуществления, нетканое полотно сохраняет значение b* не более, чем 3,5 после воздействия композиции TCCA, SBS или гипохлорита кальция в течение 6 или 8 недель в условиях окружающей среды при 38°C и относительной влажности 80%. В вариантах осуществления нетканое полотно сохраняет значение b* не более 3,0 после воздействия композиции TCCA, SBS или гипохлорита кальция в течение 6 или 8 недель при 38°C и относительной влажности 80% в условиях окружающей среды. В вариантах осуществления нетканое полотно сохраняет значение b* не более, чем 2,5 после воздействия композиции TCCA, SBS или гипохлорита кальция в течение 6 или 8 недель при 38°C и относительной влажности 80% в условиях окружающей среды.

Далее в настоящем документе предложено водорастворимое изделие с разовой дозой, содержащее водорастворимое нетканое полотно, как описано в настоящем документе, в форме пакета, имеющего внешнюю стенку, причем внешняя стенка имеет внешнюю поверхность, а внутренняя поверхность определяет внутренний объем пакета, и композицию, содержащуюся во внутреннем объеме пакета. В вариантах осуществления, композиция может содержать агрессивное химическое вещество. В вариантах осуществления, агрессивное химическое вещество может содержать кислоту, окислитель, основание или их композицию. В вариантах осуществления, агрессивное химическое вещество может содержать кислоту. В вариантах осуществления, агрессивное химическое вещество может содержать окислитель. В вариантах осуществления агрессивное химическое вещество может содержать основание.

Также в настоящем документе предложено изделие с разовой дозой, содержащее пакет, содержащий внешнюю стенку, причем внешняя стенка имеет внешнюю поверхность, а внутренняя поверхность определяет внутренний объем пакета, причем внешняя стенка содержит нетканое полотно, содержащее множество волокон, содержащих волокнообразующий материал из модифицированного сульфонатом PVOH, содержащий сульфированное анионное мономерное звено; при этом волокнообразующий материал из модифицированного сульфонатом PVOH имеет степень гидролиза по меньшей мере 95%, а сульфированный анионный мономер присутствует в количестве в диапазоне от примерно 1 мол.% до примерно 5 мол.%; и композицию, содержащуюся во внутреннем объеме пакета. В вариантах осуществления, композиция может содержать агрессивное химическое вещество. В вариантах осуществления, агрессивное химическое вещество может содержать окислитель, основание или их композицию. В вариантах осуществления, агрессивное химическое вещество может содержать окислитель. В вариантах осуществления, окислитель представляет собой окислитель, опосредованный основанием. В вариантах осуществления, основанный на опосредованном окислителе окислитель может содержать гипохлорит кальция.

Также в настоящем документе предложено изделие с разовой дозой, содержащее пакет, содержащий внешнюю стенку, причем внешняя стенка имеет внешнюю поверхность, а внутренняя поверхность определяет внутренний объем пакета, причем внешняя стенка содержит нетканое полотно, содержащее множество волокон, содержащих (i) поливинилпирролидон и (ii) поливиниловый спирт (PVOH), модифицированный сульфонатом, PVOH, модифицированный карбоксильной группой, или и то, и другое; и композицию, содержащуюся во внутреннем объеме пакета. В вариантах осуществления, композиция может содержать агрессивное химическое вещество. В вариантах осуществления, агрессивное химическое вещество может содержать кислоту, окислитель, основание или их композицию. В вариантах осуществления, агрессивное химическое вещество может содержать кислоту. В вариантах осуществления, агрессивное химическое вещество может содержать окислитель. В вариантах осуществления агрессивное химическое вещество может содержать основание.

В некоторых вариантах осуществления, агрессивное химическое вещество может содержать один или несколько из гипохлорита, хлорноватистой кислоты, галогенированного изоцианурата, хлората, хлорита, перхлората, бромата, пербромата, галогенированного гидантоина, пербората, перйодата, персульфата, перманганата, хромата, дихромата, нитрата, нитрита, пероксида, пероксида кетона, пероксикислоты, лимонной кислоты, соляной кислоты и неорганической кислоты, такой как один или более из бисульфата натрия (SBS), циануровой кислоты, дихлоризоциануровой кислоты, трихлоризоциануровой кислоты (TCCA) и гипохлорита кальция. В вариантах осуществления, композиции могут представлять собой как кислоту, так и окислитель, такой как трихлоризоциануровая кислота. В вариантах осуществления, агрессивное химическое вещество может содержать гипохлорит. В вариантах осуществления, агрессивное химическое вещество может содержать гипохлорит кальция.

В некоторых вариантах осуществления, агрессивное химическое вещество может включать соединение, высвобождающее хлор. В вариантах осуществления кислота, окислитель, основание или их комбинация могут содержать соединение, высвобождающее хлор. Используемый здесь термин «соединение, высвобождающее хлор» относится к семейству химических веществ, которые выделяют хлор или хлорид при контакте с водой. Соединения, высвобождающие хлор, широко используются в качестве отбеливающих материалов, средств для дезинфекции воды, средств для дезинфекции медицинского оборудования, а также в других дезинфицирующих целях.

В одном варианте осуществления, например, окислитель может включать хлорноватистую кислоту, гипохлорит, галогенированный изоцианурат, такой как дихлоризоцианурат натрия, хлорат, хлорит, перхлорат, бромат, пербромат, галогенированный гидантоин, перборат, периодат, персульфат, перманганат, хромат, дихромат, нитрат, нитрит, пероксид, пероксид кетона, пероксикислоту, неорганическую кислоту или их комбинация. В вариантах осуществления, окислитель включает трихлоризоциануровую кислоту. В вариантах осуществления, окислитель может включать трихлоризоциануровую кислоту (TCCA), дихлоризоциануровую кислоту (DCCA), 1-бром-3-хлор-5,5-диметилгидантоин (BCDMH), гипохлорит кальция (Cal-Hypo), пероксимоносульфат калия (MPS). В вариантах осуществления, агрессивное химическое вещество может содержать опосредованный основанием окислитель. В вариантах осуществления, окислитель с опосредованным основанием может содержать гипохлорит. В вариантах осуществления, опосредованный основанием окислитель может содержать гипохлорит кальция. В вариантах осуществления, агрессивное химическое вещество может содержать кислотно-опосредованный окислитель. Используемый здесь термин «кислотно-опосредованный окислитель» относится к окислителю, который окисляет другие химические соединения, используя кислотный механистический путь окисления, например, показанный на схеме 2. В общем, кислотно-опосредованный окислитель включает любое окисляющее соединение, включая молекулу, стабилизирующая кислоту. В вариантах осуществления, кислотно-опосредованный окислитель может включать TCCA, DCCA, BCDMH или их комбинации. В вариантах осуществления, кислотно-опосредованный окислитель может включать галогенированный изоцианурат. В вариантах осуществления, кислотно-опосредованный окислитель может включать TCCA, DCCA или их комбинацию. В вариантах осуществления, кислотно-опосредованный окислитель может содержать BCDMH.

Схема 2 – Три кислотно-опосредованных пути окисления PVOH

1. Реакция конденсации

2. Crosslinking

3. Oxidative Formation of Ketones

Crosslinking – Поперечное связывание

Oxidative Formation of Ketones – Окислительное образование кетона

Было преимущественно обнаружено, что изделия с разовой дозой, как раскрыто в настоящем документе, могут обладать неожиданной селективной устойчивостью к окислителям, опосредованным основанием, по сравнению с окислителями, опосредованными кислотой. Например, нетканое полотно, содержащее волокна, содержащие нетканое полотно из PVOH, модифицированного AMPS, при воздействии на него TCCA (опосредованного кислотой окислителя) или отдельно гипохлоритом кальция (опосредованного основанием окислителя) в течение 2, 4 и 6 недель при 38°C и 80% RH, в условиях окружающей среды, продемонстрировали очень разные результаты. Хотя как TCCA, так и гипохлорит кальция являются окислителями, нетканое полотно, содержащее AMPS-модифицированный PVOH, показало хорошие результаты при воздействии гипохлорита кальция и не показало таких же хороших свойств при воздействии TCCA. В частности, при воздействии гипохлорита кальция в течение 6 недель в атмосфере с температурой 38°C и 80% RH, в условиях окружающей среды, нетканое полотно сохраняло приемлемую дезинтеграцию (например, 100% дезинтеграцию менее чем за 300 секунд) в соответствии с тестом на растворение, дезинтеграцией и % остатка (MSTM 205), устойчивость к обесцвечиванию в соответствии с тестом CIELab (например, значение b* менее, чем 3) и сохранение приемлемого % удлинения в соответствии с тестом на удлинение (например, менее, чем 15%). Однако нетканый материал с таким же составом при воздействии TCCA всего на 2 недели с температурой 38°C и 80% RH, в условиях окружающей среды, продемонстрировал неприемлемую дезинтеграцию (например, дезинтеграция занимает более, чем 300 секунд) в соответствии с MSTM 205, продемонстрировал неприемлемое обесцвечивание (например, значение b* больше, чем 3), а также продемонстрировали неприемлемое % удлинения (например, больше 15%). Не желая быть связанными теорией, считается, что различные механистические пути каждого окислителя обеспечивают различные результаты в производительности.

В некоторых вариантах осуществления, кислота может включать кислоты, имеющие pH в диапазоне от -2 до 6,5 в 1%-ном водном растворе, или от -1 до 6 в 1%-ном водном растворе, или от 0 до 5 в 1%-ном водном растворе, или от 1 до 5 в 1% водном растворе, или от 1 до 4 в 1% водном растворе. В вариантах осуществления, кислота может включать бисульфат натрия, циануровую кислоту, дихлоризоциануровую кислоту, трихлоризоциануровую кислоту, лимонную кислоту, соляную кислоту или их комбинацию. В вариантах осуществления, кислота может включать бисульфат натрия, циануровую кислоту, дихлоризоциануровую кислоту, трихлоризоциануровую кислоту или их комбинацию.

В некоторых вариантах осуществления, основание может включать карбонат натрия, бикарбонат натрия или их комбинацию.

В вариантах осуществления, водорастворимое изделие с разовой дозой может содержать композицию, не предназначенную для ухода за домом. Композиция небытового ухода может быть выбрана из сельскохозяйственных композиций, авиационных композиций, пищевых и питательных композиций, промышленных композиций, композиций для животноводства, морских композиций, медицинских композиций, торговых композиций, военных и полувоенных композиций, офисных композиций, рекреационных и парковых композиций, композиций для домашних животных, композиция для обработки слоя жидкости и/или воды и их комбинация. В вариантах осуществления, небытовая композиция для ухода представляет собой композицию для обработки слоя жидкости и/или воды.

В вариантах осуществления, водорастворимое изделие с разовой дозой может содержать агрессивную химическую композицию, включающую концентрацию кислоты, окислителя, основания или их комбинацию в диапазоне от 50 мас.% до 100 мас.% или от 60 мас.% до 100 мас.% или от 70 мас.% до 100 мас.%, или от 80 мас.% до 100 мас.% или от 90 мас.% до 100 мас.%, в расчете на общую массу композиции. В вариантах реализации изобретения, концентрация кислоты, окислителя, основания или их комбинации в композиции для ухода за небытовыми средствами водорастворимого стандартного дозированного изделия находится в диапазоне от 50 мас.% до 100 мас.% или от 60 мас.% до 100 мас.% или от 70 мас.% до 100 мас.%, или от 80 мас.% до 100 мас.%, или от 90 мас.% до 100 мас.% , в расчете на общую массу композиции небытового ухода.

В вариантах осуществления, пакет может дополнительно содержать первое покрытие, содержащее поглотитель кислоты и/или антиоксидант, при этом первое покрытие находится в контакте с водорастворимым нетканым полотном. В вариантах осуществления, первое покрытие, содержащее поглотитель кислоты, антиоксидант или их комбинацию, может быть нанесено по меньшей мере на часть внутренней поверхности внешней стенки. В вариантах осуществления, первое покрытие, содержащее поглотитель кислоты, антиоксидант или их комбинацию, может быть нанесено по меньшей мере на часть внешней поверхности внешней стенки. В вариантах осуществления, пакет дополнительно содержит второе покрытие, содержащее поглотитель кислоты, антиоксидант или и то, и другое. В вариантах осуществления, первое покрытие нанесено по меньшей мере на часть внутренней поверхности внешней стенки, а второе покрытие нанесено по меньшей мере на часть внешней поверхности пакета.

Первое и/или второе покрытие водорастворимого изделия в разовой дозировке, описанного в настоящем документе, может быть нанесено на внешнюю стенку с использованием любого подходящего метода, известного в данной области техники, например, покрытия из раствора, такого как нанесения покрытия методом центрифугирования, нанесения покрытия методом погружения, нанесения покрытия методом кистью и распылением.

Поглотитель кислоты и/или антиоксидант, предусмотренные в первом и/или втором покрытии, могут быть любыми поглотителем кислоты и/или антиоксидантом, описанными в настоящем документе. В вариантах осуществления, поглотитель кислоты включает N-винилпирролидон, метабисульфит натрия, оксид цинка, гидроталькит, стеарат металла, активированные олефины, аллиловые соединения, карбоксилатные соединения, этиленсодержащие соединения, четвертичные аммониевые соединения, третичные аминсодержащие соединения и их комбинацию. В вариантах осуществления, антиоксидант включает пропилгаллат, галловую кислоту, фенольные соединения, затрудненные амины, метабисульфит натрия, ацетат цинка и их комбинацию.

Кроме того, предлагается водорастворимое изделие с разовой дозой, включающее водорастворимое нетканое полотно в соответствии с изобретением в форме пакета, имеющего внешнюю стенку, имеющую внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность, определяющую внутренний объем пакета и слой жидкости и/или состав для обработки воды, содержащийся во внутреннем объеме пакета, концентрация агрессивного химического соединения в слое жидкости и/или составе для обработки воды находится в диапазоне от 50% до 100% по массе, и при этом пакет необязательно включает первое покрытие, содержащее поглотитель кислоты, предусмотренный, по меньшей мере, на части внутренней поверхности наружной стенки.

В вариантах осуществления, изобретения изделие с разовой дозой, раскрытое в настоящем документе, содержит множество волокон, содержащих волокнообразующий материал PVOH, модифицированный сульфонатом, содержащий сульфированное анионное мономерное звено, при этом волокнообразующий материал PVOH, модифицированный сульфонатом, имеет степень гидролиза по меньшей мере 95%, и сульфированный анионный мономер присутствует в количестве в диапазоне от около 1 мольного % до около 5 мольных %, может включать композицию для обработки слоя жидкости и/или воды, содержащуюся во внутреннем объеме пакета, композиция для обработки слоя жидкости и/или воды, может содержать гипохлорит кальция в количестве от 50% до 100% от массы слоя жидкости и/или композиции для обработки воды. В вариантах осуществления, пакет содержит первое покрытие, содержащее поглотитель кислоты, нанесенное по меньшей мере на часть внутренней поверхности внешней стенки.

В вариантах реализации изобретения, изделие с разовой дозой, раскрытое в настоящем документе, содержащее множество волокон, содержащих смесь волокнообразующих материалов, включающую (i) поливинилпирролидон и (ii) PVOH, модифицированный сульфонатом, PVOH, модифицированный карбоксильной группой, или и то и другое, может содержать композицию для обработки слоя жидкости и/или воды, содержащиеся во внутреннем объеме пакета, композиция для обработки слоя жидкости и/или воды может содержать гипохлорит кальция в диапазоне от 50% до 100% по массе от массы слоя жидкости и/или композиции для обработки воды. В вариантах осуществления, пакет содержит первое покрытие, содержащее поглотитель кислоты, нанесенное по меньшей мере на часть внутренней поверхности внешней стенки.

Кроме того, в настоящем документе предложен способ дозирования композиции из большого количества воды, включающий стадии приведения в контакт с большим количеством воды водорастворимого изделия в разовой дозе, как описано в настоящем документе, тем самым растворяя по меньшей мере часть водорастворимого нетканого полотна и высвобождая состав в большом количестве воды. В вариантах осуществления, водорастворимое изделие с разовой дозой может содержать водорастворимое нетканое полотно, как описано в настоящем документе, в форме пакета, определяющего внутренний объем пакета, и дозируемую композицию, заключенную во внутренний объем пакета, при этом водорастворимое нетканое полотно может содержат водорастворимую смесь PVOH и PVP. В вариантах осуществления, PVOH и PVP присутствуют в соотношении от примерно 95%:5% по массе до примерно 25%:75% по массе, соответственно.

Кроме того, в настоящем документе предусмотрен способ дозирования композиции в большое количество воды, включающий стадию контакта с большим количеством воды изделия с разовой дозой по настоящему изобретению. В вариантах осуществления, большое количество воды растворяет, по меньшей мере, часть нетканого полотна и высвобождает композицию в большое количество воды. В вариантах осуществления, нетканое полотно изделия с разовой дозой может содержать множество волокон, содержащих смесь волокнообразующих материалов, включающую (i) поливинилпирролидон и (ii) поливиниловый спирт (PVOH), модифицированный сульфонатом, PVOH, модифицированный карбоксильной группой, или и то, и другое. В вариантах осуществления, нетканое полотно изделия с разовой дозой может содержать множество волокон, содержащих волокнообразующий материал PVOH, модифицированный сульфонатом, содержащий сульфированное анионное мономерное звено, при этом волокнообразующий материал PVOH, модифицированный сульфонатом, имеет степень гидролиза по меньшей мере 95% и сульфонированный анионный мономер присутствует в количестве от примерно 1 мол.% до примерно 5 мол.%. Как правило, большое количество воды может представлять собой любое большое количество воды, для которой требуется композиция для ухода за небытовыми средствами, предусмотренная в ней. В вариантах реализации, большое количество воды может представлять собой бассейн или спа. Как правило, температура большого количества воды может быть любой температурой, достаточной для растворения или распада по меньшей мере части водорастворимого нетканого полотна. В вариантах реализации, большое количество воды имеет температуру по меньшей мере примерно 10°С, например, в диапазоне от примерно 10°С до примерно 100°С, от примерно 10°С до примерно 70°С, от примерно 10°С до примерно 60°С, от примерно 20°С до примерно 50°С или от примерно 20°С до примерно 40°С. Как правило, объемная вода может иметь любой рН. В вариантах осуществления, рН большого количества воды может находиться в диапазоне от примерно 4 до примерно 10, от примерно 5 до примерно 9 или от примерно 6 до примерно 7.

Конкретные предполагаемые варианты осуществления настоящего раскрытия описаны в следующих пронумерованных пунктах.

1. Водорастворимое нетканое полотно, содержащее: множество волокон, включающих (а) смесь волокнообразующих материалов, включающую

(i) поливиниловый спирт (PVOH), модифицированный карбоксильной группой, и (ii) поливиниловый спирт, модифицированный сульфонатом, поливинилпирролидон или оба; (b) смесь волокон, включающая (iii) волокно, содержащее волокнообразующий материал из поливинилового спирта, модифицированного карбоксилом, и (iv) волокно, содержащее волокнообразующий материал из поливинилового спирта, модифицированного сульфонатом, волокно, содержащее волокнообразующий материал из поливинилпирролидона, или и то, и другое; или (c) смесь волокон, включающая (v) первое волокно, содержащее волокнообразующий материал из поливинилового спирта, модифицированного карбоксилом, волокнообразующий материал из поливинилового спирта, модифицированного сульфонатом, или волокнообразующий материал из поливинилпирролидона, и (vi) второе волокно, содержащее смесь волокнообразующих материалов, включающая волокнообразующий материал из модифицированного карбоксилом поливинилового спирта, волокнообразующий материал из поливинилового спирта, модифицированный сульфонатом, волокнообразующий материал из поливинилпирролидона или их комбинацию; где в любом из (а), (b) и (с) массовое соотношение волокнообразующего материала PVOH, модифицированного карбоксильной группой, к волокнообразующим материалам PVOH, модифицированному сульфонатом, и/или поливинилпирролидону составляет от примерно 3:1 до примерно 19:1. по массе, соответственно.

2. Водорастворимое нетканое полотно по пункту 1, в котором массовое соотношение волокнообразующего материала из модифицированного карбоксильной группой поливинилового спирта к сульфонатному и/или поливинилпирролидоновому волокнообразующему материалу составляет от примерно 5:1 до примерно 15:1 по массе, от примерно 5:1 до примерно 12:1 по массе, от примерно 5:1 до примерно 9:1 по массе, от примерно 6:1 до примерно 9:1 по массе или от примерно 6,5:1 до примерно 7,5:1 по массе, соответственно.

3. Водорастворимое нетканое полотно по любому из предыдущих пунктов, в котором модифицированный карбоксильной группой PVOH содержит малеатное мономерное звено, выбранное из группы, состоящей из монометилмалеата, малеиновой кислоты, малеинового ангидрида, их щелочных солей и их комбинации.

4. Водорастворимое нетканое полотно по пункту 3, в котором малеатное мономерное звено присутствует в количестве в диапазоне от примерно 1 мол.% до 10 мол.%, или примерно от 1 мол.% до 8 мол.%, или примерно 1 мол. мольных % до 5 мольных %.

5. Водорастворимое нетканое полотно по любому из предыдущих пунктов, в котором модифицированный сульфонатом PVOH содержит сульфированное анионное мономерное звено, выбранное из группы, состоящей из винилсульфоновой кислоты, аллилсульфоновой кислоты, этиленсульфоновой кислоты, 2-акриламидо-1-метилпропансульфокислоты, 2-акриламидо-2-метилпропансульфокислоты (AMPS), 2-метилакриламидо-2-метилпропансульфокислоты, 2-сульфоэтилакрилата, их щелочных солей или их комбинации.

6. Водорастворимое нетканое полотно по пункту 5, в котором сульфированный анионный мономер присутствует в количестве в диапазоне от примерно 1 мол.% до 10 мол.%, или примерно от 1 мол.% до 8 мол.%, или примерно 1 мол. мольных % до 5 мольных %.

7. Водорастворимое нетканое полотно по любому из предыдущих пунктов, в котором волокнообразующий материал (а) содержит поливинилпирролидон, волокна (b) содержат поливинилпирролидон или второе волокно (c) содержит волокнообразующий материал из поливинилпирролидона.

8. Водорастворимое нетканое полотно по любому из предыдущих пунктов, в котором множество волокон дополнительно содержит целлюлозные модификаторы, крахмальные модификаторы или и то, и другое.

9. Водорастворимое нетканое полотно по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащее поглотитель кислоты.

10. Водорастворимое нетканое полотно по пункту 9, в котором поглотитель кислоты выбран из группы, состоящей из N-винилпирролидона, метабисульфита натрия, активированных олефинов, аллильных соединений, этиленсодержащих соединений, четвертичных аммониевых соединений, третичных аминосодержащих соединений и их комбинаций.

11. Водорастворимое нетканое полотно по пункту 9 или 10, в котором поглотитель кислоты находится внутри или на волокне, внутри или на нетканом полотне, или их комбинации.

12. Водорастворимое нетканое полотно по пункту 11, в котором поглотитель кислоты нанесен на волокно, на нетканое полотно или на то и другое.

13. Водорастворимое нетканое полотно по пункту 11, в котором поглотитель кислоты распределен по всему нетканому полотну.

14. Водорастворимое нетканое полотно по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащее антиоксидант.

15. Водорастворимое нетканое полотно по пункту 14, в котором антиоксидант выбран из группы, состоящей из пропилгаллата, галловой кислоты, фенольных соединений, стерически затрудненных аминов, метабисульфита натрия, ацетата цинка и их комбинации.

16. Водорастворимое нетканое полотно по пункту 14 или 15, в котором антиоксидант находится внутри или на волокне, внутри или на нетканом полотне, или их комбинации.

17. Водорастворимое нетканое полотно по пункту 16, в котором антиоксидант нанесен на волокно, на нетканое полотно или на то и другое.

18. Водорастворимое нетканое полотно по пункту 16, в котором антиоксидант распределен по всему нетканому полотну.

19. Водорастворимое нетканое полотно по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащее пластификатор.

20. Водорастворимое нетканое полотно по пункту 19, в котором пластификатор выбран из группы, состоящей из глицерина, диглицерина, сорбита, этиленгликоля, диэтиленгликоля, триэтиленгликоля, дипропиленгликоля, тетраэтиленгликоля, пропиленгликоля, полиэтиленгликоля до 400 MW, неопентилгликоля, триметилолпропана, простых полиэфирполиолов, 2-метил-1,3-пропандиола, этаноламинов, мальтита и их комбинации.

21. Водорастворимое нетканое полотно по пункту 20, в котором пластификатор выбран из группы, состоящей из глицерина, мальтитола, триметилолпропана и их комбинации.

22. Водорастворимое нетканое полотно по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащее наполнитель.

23. Водорастворимое нетканое полотно по пункту 22, в котором наполнитель выбран из группы, состоящей из высокоамилозного крахмала, аморфного диоксида кремния, гидроксиэтилированного крахмала и их комбинации.

24. Водорастворимое нетканое полотно по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащее поверхностно-активное вещество.

25. Водорастворимое нетканое полотно по пункту 24, в котором поверхностно-активное вещество содержит четвертичные амины, оксид миристилдиметиламина, алкилполиэтиленгликолевый эфир, кокамиды или их комбинацию.

26. Водорастворимое нетканое полотно по любому из пунктов 1-25, в котором нетканое полотно имеет время дезинтеграции не более, чем 300 секунд в соответствии с MSTM 205 в воде при 23°C после воздействия трихлоризоциануровой кислоты (TCCA) или композиции с бисульфатом натрия (SBS) в течение 8 недель при температуре 38°C и 80% RH в условиях окружающей среды.

27. Водорастворимое нетканое полотно по пункту 26, в котором площадь поверхности остатка нетканого полотна после испытания в соответствии с MSTM 205 при 23°C составляет менее примерно 50% площади поверхности нетканого полотна до испытания по MSTM 205.

28. Водорастворимое нетканое полотно по любому из пунктов 1-27, в котором нетканое полотно сохраняет значение b* не более, чем 3,5, или не более, чем 3,0, или не более, чем 2,5 после воздействия композиции TCCA или SBS, в течение 8 недель при температуре 38°C и 80% RH в условиях окружающей среды.

29. Водорастворимое нетканое полотно по любому из пунктов 1-28, в котором нетканое полотно сохраняет среднее удлинение по меньшей мере 90%, или по меньшей мере 100%, или по меньшей мере 120%, или по меньшей мере 150%, или по меньшей мере 175%, или по меньшей мере 200% после воздействия композиции TCCA или SBS в течение 8 недель с температурой 38°C и относительной влажностью 80%, в атмосфере.

30. Водорастворимое изделие с разовой дозой, содержащее упаковку, содержащую внешнюю стенку, причем внешняя стенка имеет внешнюю поверхность, а внутренняя поверхность определяет внутренний объем пакета, причем внешняя стенка содержит водорастворимое нетканое полотно по любому из предыдущих пунктов; и композицию, содержащуюся во внутреннем объеме пакета.

31. Водорастворимое изделие с разовой дозой по пункту 30, в котором композиция содержит агрессивное химическое вещество.

32. Водорастворимое изделие с разовой дозой по пункту 31, в котором агрессивное химическое вещество содержит кислоту, окислитель, основание или их комбинацию.

33. Водорастворимое изделие с разовой дозой по пункту 32, в котором агрессивным химическим веществом является соединение, высвобождающее хлор.

34. Водорастворимый изделие с разовой дозой по пункту 32, в котором кислота включает бисульфат натрия, циануровую кислоту, дихлоризоциануровую кислоту, трихлоризоциануровую кислоту, лимонную кислоту, соляную кислоту или их комбинацию.

35. Водорастворимый изделие с разовой дозой по пункту 32 или 33, в котором окислитель включает хлорноватистую кислоту, гипохлорит, галогенированный изоцианурат, хлорит, хлорат, перхлорат, бромат, пербромат, галогенированный гидантоин, перборат, периодат, персульфат, перманганат, хромат, дихромат, нитрат, нитрит, пероксид, пероксид кетона, пероксикислота, неорганическая кислота или их комбинацию.

36. Водорастворимое изделие с разовой дозой по пункту 32, в котором основание содержит карбонат натрия, бикарбонат натрия или их комбинацию.

37. Водорастворимое изделие с разовой дозой по любому из пунктов 31-36, в котором композиция не является композицией для ухода за домом.

38. Водорастворимое изделие с разовой дозой по пункту 37, в котором композиция для небытового ухода выбрана из группы, состоящей из сельскохозяйственной композиции, авиационной композиции, пищевой и питательной композиции, промышленной композиции, композиции для домашнего скота, морской композиции, медицинской композиции, торговой композиции, военной и/или квазивоенной композиции, офисной композиции, рекреационной и/или парковой композиции, композиции для домашних животных, композиция для обработки слоя жидкости (бассейна) и/или воды, и их комбинация.

39. Водорастворимое изделие с разовой дозой по пункту 38, в котором композиция для ухода за небытовыми средствами представляет собой композиция для обработки слоя жидкости (бассейна) и/или воды.

40. Водорастворимое изделие с разовой дозой по пункту 38 или 39, в котором концентрация кислоты, окислителя, основания или их комбинации в композиции небытового ухода находится в диапазоне от 50% масс. до 100% масс., или от 60% масс. до 100% масс., или от 70% масс. до 100% масс., или от 80% масс. до 100% масс., или от 90% масс. до 100% масс., в расчете на общую массу композиции небытового ухода.

41. Водорастворимое изделие с разовой дозой по любому из пунктов 30-40, в котором упаковка дополнительно содержит первое покрытие, содержащее поглотитель кислоты, антиоксидант или и то, и другое, при этом первое покрытие находится в контакте с внешней стенкой.

42. Водорастворимое изделие с разовой дозой по пункту 41, в котором первое покрытие, содержащее поглотитель кислоты, антиоксидант или их комбинацию, нанесено по меньшей мере на часть внутренней поверхности внешней стенки.

43. Водорастворимое изделие с разовой дозой по пункту 41 или 42, в котором упаковка дополнительно содержит второе покрытие, содержащее поглотитель кислоты, антиоксидант или и то, и другое.

44. Водорастворимое изделие с разовой дозой по пункту 43, в котором первое покрытие нанесено по меньшей мере на часть внутренней поверхности внешней стенки, а второе покрытие нанесено по меньшей мере на часть внешней поверхности пакета.

45. Водорастворимое изделие с разовой дозой по любому из пунктов 41-44, в котором поглотитель кислоты содержит N-винилпирролидон, метабисульфит натрия, оксид цинка, гидроталькит, стеарат металла, активированные олефины, аллиловые соединения, карбоксилатные соединения, этиленсодержащие соединения, соединения четвертичного аммония, соединения, содержащие третичный амин, или их комбинацию.

46. Водорастворимое изделие с разовой дозой по любому из пунктов 41-45, в котором антиоксидант включает пропилгаллат, галловую кислоту, фенольные соединения, стерически затрудненные амины, метабисульфит натрия, ацетат цинка или их комбинацию.

47. Водорастворимое изделие с разовой дозой, содержащее

водорастворимое нетканое полотно по любому из пунктов 1-29 в форме пакета, имеющего наружную стенку, имеющую внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность, определяющую внутренний объем пакета, и композицию для обработки слоя жидкости и/или воды, содержащуюся в объеме внутреннего пакета, концентрация агрессивного химического вещества в композиции для обработки слоя жидкости и/или воды находится в диапазоне от 50% до 100% по массе,

и при этом пакет необязательно содержит первое покрытие, содержащее поглотитель кислоты, нанесенный по меньшей мере на часть внутренней поверхности внешней стенки.

48. Способ дозирования композиции в большое количество воды, включающий стадии:

приведение в контакт с большим количеством воды водорастворимого изделие с разовой дозой в соответствии с любым из пунктов 30-47.

Испытание на удлинение

Удельная прочность можно анализировать в соответствии со стандартом ASTM D 882. Вкратце, для сбора данных о пленке используется прибор для испытаний на растяжение INSTRON® (прибор для испытаний на растяжение модели 5544 или аналогичный). Минимум три испытуемых образца, каждый из которых вырезается надежными режущими инструментами для обеспечения стабильности размеров и воспроизводимости, испытываются в направлении движения (MD) (где применимо) для каждого измерения. Испытания проводят в стандартной лабораторной атмосфере при температуре 23 ± 2,0°С и относительной влажности 35 ± 5%. Готовят образцы одного листа пленки шириной 1 дюйм (2,54 см) и толщиной 3,0 ± 0,15 мил (или 76,2 ± 3,8 мкм). Затем образец переносится в машину для испытаний на растяжение INSTRON® для проведения испытаний. Машина для испытаний на растяжение подготовлена в соответствии с инструкциями производителя, оснащена тензодатчиком на 500 Н и откалибрована. Установлены правильные рукоятки и поверхности (рукоятки INSTRON® с лицевой стороной модели 2702-032, с резиновым покрытием и шириной 25 мм или эквивалентные). Образцы помещают в машину для испытаний на растяжение, тянущую со скоростью 508 мм/мин до снижения растягивающего напряжения на 10%. Удлинение, при котором происходит падение растягивающего напряжения на 10%, является удлинением при разрыве.

Приемлемое поведение пленок в соответствии с изобретением характеризуется значениями удлинения по меньшей мере около 90%, измеренными на испытательной машине INSTRON®. В различных вариантах осуществления, пленка имеет значение удлинения не менее 90%, не менее 100%, не менее 120%, не менее 150%, не менее 175 % или не менее 200% после воздействия композиции TCCA или SBS для 8 недель при температуре 38°C и относительной влажности 80% в атмосфере.

Тест на растворение, дезинтеграцию и % остатка (MSTM 205)

Нетканое полотно можно охарактеризовать или протестировать на время растворения и время дезинтеграции в соответствии с методом тестирования MonoSol 205 (MSTM 205), известным в данной области техники. См., например, патент США № 7022656.

Аппаратура и материалы:

Стакан на 600 мл

Магнитная мешалка (Labline, модель № 1250 или аналогичная)

Магнитная мешалка (5 см)

Термометр (от 0 до 100°C ± 1°C)

Шаблон, нержавеющая сталь (3,8 см x 3,2 см)

Таймер (0–300 секунд, с точностью до секунды)

Крепление для слайдов Polaroid 35 мм (или эквивалентное)

Держатель для слайдов MonoSol 35 мм (или аналогичный)

Дистиллированная вода

Для каждого тестируемого нетканого полотна вырезают три образца для испытаний из образца нетканого полотна размером 3,8 см х 3,2 см. При вырезании из нетканого полотна образцы следует вырезать из участков полотна, равномерно расположенных вдоль поперечного направления полотна. Затем каждый испытуемый образец анализируют, используя следующую процедуру.

Зафиксируйте каждый образец в отдельном держателе 35 мм.

Наполните химический стакан 500 мл дистиллированной воды. Измерьте температуру воды термометром и, при необходимости, нагрейте или охладите воду, чтобы поддерживать температуру на уровне 20 °C (около 68 °F).

Отметьте высоту водяного столба. Поместите магнитную мешалку на основание держателя. Поместите стакан на магнитную мешалку, добавьте в стакан магнитную мешалку, включите мешалку и регулируйте скорость перемешивания до тех пор, пока не образуется вихрь, который составляет примерно одну пятую высоты водяного столба. Отметьте глубину вихря.

Закрепите крепление 35-мм слайда в зажиме типа «крокодил» держателя 35-мм слайда таким образом, чтобы длинный конец крепления слайда был параллелен поверхности воды. Регулятор глубины держателя должен быть установлен таким образом, чтобы при падении конец зажима находился на 0,6 см ниже поверхности воды. Одна из коротких сторон держателя предметного стекла должна располагаться рядом со стороной стакана, а другая — располагаться непосредственно над центром мешалки так, чтобы поверхность нетканого полотна была перпендикулярна потоку воды.

Одним движением опустите закрепленную задвижку и зажим в воду и запустите таймер. Распад происходит, когда нетканое полотно разрывается. Когда весь видимый нетканый материал выйдет из держателя слайда, поднимите слайд из воды, продолжая следить за раствором на наличие нерастворенных фрагментов нетканого материала. Растворение происходит, когда все фрагменты нетканого полотна становятся невидимыми и раствор становится прозрачным.

Через 300 секунд, если какой-либо остаток нетканого полотна оставался в каркасе, визуальным осмотром оценивали процент площади поверхности оставшегося нетканого полотна.

Результаты должны включать следующее: полную идентификацию пробы; индивидуальные и средние времена дезинтеграции и растворения; и температура воды, при которой были испытаны образцы.

Время распада нетканого полотна (I) и время растворения нетканого полотна (I) можно скорректировать до стандартной или эталонной толщины нетканого полотна с использованием экспоненциальных алгоритмов, показанных ниже в уравнении 1 и уравнении 2 соответственно.

I_{скорректированное} = I_{измеренное} x (эталонная толщина/измеренная толщина)^1.93 [1]

S_{скорректированное} = S_{измеренное} x (эталонная толщина/измеренная толщина)^1.83 [2]

Тест CIELab

Тест CIELab используется для определения эталонной желтизны образца с использованием спектрофотометра Ci7600 или его эквивалента.

Требуемое оборудование и материалы

Настольный спектрофотометр X-Rite Ci7600

Программное обеспечение X-Rite Color Master

Black Trap, для калибровки коэффициента отражения

Апертурная пластина с белым кольцом

Держатель образца

Табличка для пропускания, чтобы закрыть отражательную апертурную пластину при выполнении измерений пропускания

Белая калибровочная плитка, закрывающая отражательную апертурную пластину при завершении калибровки.

Ножницы для вырезания образцов пленки.

Калибровка спектрофотометра Ci7600

Обратите внимание, что апертурные пластины с белым кольцом внутри ДОЛЖНЫ использоваться для измерений передачи. Откройте программу Color Master на рабочем столе. В программе Color Master перейдите на вкладку «Инструмент». Щелкните Калибровка. Поместите белую калибровочную плитку на апертурную пластину. Параметр UV должен быть установлен на EXC400. Закройте крышку трансмиссии, подняв стопорный штифт и сдвинув крышку вперед. Примечание. Вы должны услышать, как штифт встал на место со щелчком. Нажмите «ОК» в окне калибровки программного обеспечения. Снимите плитку с апертурной пластины. Выньте черную ловушку из ящика для принадлежностей и поместите ее на диафрагму. Убедитесь, что крышка трансмиссии все еще закрыта, и нажмите «ОК» в окне калибровки программного обеспечения. Снимите черную ловушку с апертурной пластины. Поместите передающую табличку на апертурную пластину. После успешного завершения процесса калибровки индикатор калибровки должен загореться зеленым цветом.

Создание эталона (для измерений передачи)

Убедитесь, что используется диафрагма с белым кольцом. Поместите зажим для образца внутрь прибора. Поместите передающую табличку на апертурную пластину. Выберите вкладку «Инструмент». Нажмите «Создать стандарт». Выберите «Провести измерение с помощью подключенного прибора» и нажмите «Далее». Выберите, хотите ли вы получить среднее значение измерений, и укажите количество выполненных измерений. Пример: для среднего значения берутся три измерения. Поместите образец 2X2 в зажим для образцов пропускания. Закройте крышку трансмиссии, подняв стопорный штифт и сдвинув крышку вперед. Нажмите «Измерить» и повторите для каждого образца. Нажмите кнопку "Далее." Введите имя стандарта. Если хотите, введите описание стандарта. Нажмите кнопку "Далее." Если вы хотите изменить допуск или характеристики источника света/наблюдателя, нажмите «Изменить» и внесите нужные изменения. В противном случае выберите «Далее». Выберите «Нет», когда будет предложено ввести данные сортировки оттенков, и нажмите «Далее». Выберите «Готово».

Выбор стандарта (для измерений передачи)

Выберите вкладку «База данных». Нажмите «Найти стандарт». Щелкните нужный стандарт. Стандарт должен быть выделен синим цветом. Затем нажмите «Выбрать». Стандарт готов к использованию. Чтобы дважды проверить, был ли выбран правильный стандарт, установите флажок в верхнем левом углу программы. В этом поле должен быть указан соответствующий выбранный стандарт.

Измерение образцов (для передачи)

Установите соответствующую апертурную пластину (с белым отражающим кольцом) на порт измерения в передней части прибора. Наденьте белый колпачок на апертурную пластину. Прикрепите зажим образца и остановите его на основании с помощью винтов с накатанной головкой. Выберите вкладку «Инструмент». Нажмите «Измерить пробную версию». В нижней левой части экрана появится всплывающее окно с названием используемого стандарта. Переместите это окно вверх, чтобы его было видно на экране. При необходимости измените спецификации, например, отображение измерений SPIN (включая коэффициент зеркального отражения) или SPEX (исключая коэффициент зеркального отражения) и спецификацию источника света/наблюдателя. Измените конфигурацию, чтобы она соответствовала изображению ниже, щелкнув гиперссылку под «Haze». Рядом с «Lot I.D.» введите имя образца для измеряемого образца. Отцентрируйте образец размером 2 дюйма X 2 дюйма в держателе образца пропускания и поместите его между упором и зажимом по направлению к сфере. Всегда следите за тем, чтобы образец располагался на одном уровне и был параллелен отверстию в сфере. Закройте крышку. Нажмите F8 на клавиатуре или щелкните в правом углу «Измерить», чтобы выполнить измерение. Вы должны услышать щелчок и увидеть вспышку при измерении. После завершения измерения извлеките образец из держателя образца. Если есть другой образец, поместите его на держатель образца. Продолжайте, пока не будут измерены все образцы. Подождите примерно 1 минуту между измерениями образца. После завершения измерений выйдите из окна «Пробное измерение».

Отчет о результатах испытаний

Приведенные числовые данные относятся к системе измерения цвета CIE L*a*b*. Эти значения представляют различные аспекты цвета объекта. Значение L количественно определяет, насколько светлым или темным является цвет, причем черный и белый являются двумя концами. Значение a количественно определяет, насколько красным или зеленым является цвет, причем положительное значение больше красного, а отрицательное значение больше зеленого. Значение b количественно определяет, насколько желтым или синим является цвет, причем положительное значение b означает более желтый цвет, а отрицательное значение b — более синий. Запишите числовые данные Spex, полученные для измерений цвета L*a*b* при источнике света F12/10.

ПРИМЕРЫ

Пример 1 – Воздействие на нетканые полотна PVOH агрессивных химикатов

Из водорастворимых нетканых полотен, содержащих волокна модифицированного сульфонатом PVOH или гомополимеров PVOH, формовали пакеты, содержащие трихлоризоциануровую кислоту («TCCA») и/или гипохлорит кальция («Cal Hypo»). Пакеты хранили во вторичной упаковке, изготовленной из пленки HDPE толщиной 4 мил, в течение 6 недель при температуре 38°C и относительной влажности 80%. Растворение, распад и/или % остатка измеряли в соответствии с MSTM 205, желтизну измеряли в соответствии с тестом CIELab и процент удлинения измеряли в соответствии с тестом на удлинение. Результаты представлены в таблице 1 ниже.

Растворение/распад: Образцы измеряли через 0 недель, 2 недели, 4 недели и 6 недель, за исключением случаев, когда нетканые полотна не растворялись или распадались через 0, 2 или 4 недели, после чего тестирование прекращали. Более короткое время растворения или дезинтеграции указывало на то, что нетканый материал был более устойчивым к агрессивному химическому веществу, а более длительное время растворения или дезинтеграции в течение 6 недель указывало на то, что нетканый материал был менее устойчивым к агрессивному химическому веществу.

Таблица 1

Волокнообразующий материал Химическое вещество Воздействие (нед.) Размер (um) Распад (с) Растворение (с) Удельная прочность
Прочность (Н/мм²) Удлинение (%) Цвет
b* прошел /не прошел распад 2 мол.% AMPS,
99+% DH PVOH отсутствует 0 177 21 35 4,5 25,02 1,91 Р 2 мол.% AMPS,
99+% DH PVOH отсутствует 0 174 18 37 4,57 4,54 1,91 Р 2 мол.% AMPS,
99+% DH PVOH отсутствует 0 177 18 35 4,28 6,26 1,9 Р 2 мол.% AMPS,
99+% DH PVOH ТССА 2 278 >300 >300 2,19 94,93 6,3 F 2 мол.% AMPS,
99+% DH PVOH TCCA 2 264 >300 >300 0,48 72,17 6,77 F 2 мол.% AMPS,
99+% DH PVOH TCCA 2 258 >300 >300 0,34 71,84 6,85 F 2 мол.% AMPS,
99+% DH PVOH Cal Hypo 2 149,86 55 >300 3,3 12,34 2,62 P 2 мол.% AMPS,
99+% DH PVOH Cal Hypo 2 149,86 56 >300 3,16 20,89 2,51 P 2 мол.% AMPS,
99+% DH PVOH Cal Hypo 2 149,86 55 >300 1,88 10,15 2,51 P 2 мол.% AMPS,
99+% DH PVOH Cal Hypo 4 149,86 41 >300 4,31 7,6 2,88 P 2 мол.% AMPS,
99+% DH PVOH Cal Hypo 4 149,86 82 >300 3,07 17,96 2,73 P 2 мол.% AMPS,
99+% DH PVOH Cal Hypo 4 149,86 68 >300 2,43 34,36 2,7 P 2 мол.% AMPS,
99+% DH PVOH Cal Hypo 6 182,88 86 >300 3,71 7 2,78 P 2 мол.% AMPS,
99+% DH PVOH Cal Hypo 6 182,88 64 >300 3,06 10.28 2,69 P 2 мол.% AMPS,
99+% DH PVOH Cal Hypo 6 172.72 101 >300 6,53 7,81 2,78 P PVOH
Гомополимер 23 сП,
88% DH отсутствует 0 90,17 20 53 1,86 Р PVOH
Гомополимер 23 сП,
88% DH отсутствует 0 92,17 18 58 Р PVOH
Гомополимер 23 сП,
88% DH отсутствует 0 86,36 18 57 Р PVOH
Гомополимер 23 сП,
88% DH ТССА 2 172,72 >300 >300 5,67 16,65 17,66 F PVOH
Гомополимер 23 сП,
88% DH TCCA 2 157,48 >300 >300 4,79 16,55 16,63 F PVOH
Гомополимер 23 сП,
88% DH TCCA 2 175,26 >300 >300 5,45 19,02 18,36 F

Водорастворимые нетканые полотна были изготовлены с использованием волокон, содержащих либо 2 мольных % модифицированного AMPS PVOH, имеющего степень гидролиза 99+%, либо гомополимеров PVOH, имеющих вязкость 23 сП и степень гидролиза около 88, в качестве единственного волокноформирующего компонента материала для определения воздействия агрессивных химических веществ на различные смолы PVOH, как показано в таблице 1. Было обнаружено, что в целом волокна PVOH, модифицированные AMPS, и гомополимерные волокна PVOH плохо растворяются и после воздействия кислотно-опосредованными оксидантами (например, TCCA) в течение 2 недель при температуре 38°C и относительной влажности 80%. Однако неожиданно было обнаружено, что модифицированные AMPS волокна PVOH обладают приемлемой дезинтеграцией (например, нетканое полотно распадается менее, чем за 300 секунд в соответствии с MSTM 205) и приемлемым изменением цвета (например, нетканое полотно имеет значение цвета b* менее, чем 3,5 и даже менее, чем 3,0 согласно тесту CIELab) после 2 недель, 4 недель и даже 6 недель воздействия окислителя, опосредованного основаниями (например, гипохлорита кальция).

Предшествующее описание дано только для ясности понимания, и из него не следует понимать никаких ненужных ограничений, поскольку модификации в пределах объема изобретения могут быть очевидны специалистам в данной области техники.

Все патенты, публикации и ссылки, цитируемые здесь, настоящим полностью включены в качестве ссылки. В случае противоречия между настоящим раскрытием и включенными патентами, публикациями и ссылками, настоящее раскрытие должно иметь преимущественную силу.

Настоящее изобретение относится к водорастворимому нетканому полотну и родственным композициям, а именно к водорастворимому нетканому полотну для упаковки агрессивных химических композиций. Предложено изделие с разовой дозой, содержащее пакет, имеющий внешнюю стенку, причем внешняя стенка имеет внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность, которая определяет внутренний объем пакета, и композицию, содержащуюся во внутреннем объеме пакета, которая содержит агрессивное химическое вещество, которое содержит окислитель, основание или их комбинацию. Внешняя стенка содержит нетканое полотно, содержащее множество волокон, содержащих: (a) модифицированный сульфонатными группами волокнообразующий материал из поливинилового спирта (PVOH), содержащий сульфонатное анионное мономерное звено; (b) или смесь волокнообразующих материалов, включающую модифицированный сульфонатными группами волокнообразующий материал из поливинилового спирта (PVOH) в комбинации с поливинилпирролидоном и модифицированным карбоксильными группами поливиниловым спиртом (PVOH), содержащим карбоксилатное анионное мономерное звено. При этом волокнообразующий материал из модифицированного сульфонатными группами PVOH имеет степень гидролиза по меньшей мере 95%, а сульфонатный анионный мономер присутствует в количестве в диапазоне от примерно 1 мол.% до примерно 5 мол.%. Предложенный подход позволяет получать водорастворимую упаковку, которая быстро высвобождает содержимое пакета для обеспечения более однородного распределения, которое может оставаться водорастворимым после хранения в контакте с содержимым пакета, при этом с меньшей склонностью к прилипанию к другой водорастворимой упаковке. 2 н. и 43 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

1. Изделие с разовой дозой, содержащее пакет, содержащий внешнюю стенку, причем внешняя стенка имеет внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность, которая определяет внутренний объем пакета, причем внешняя стенка содержит нетканое полотно, содержащее множество волокон, содержащих:

(a) модифицированный сульфонатными группами волокнообразующий материал из поливинилового спирта (PVOH), содержащий сульфонатное анионное мономерное звено;

при этом волокнообразующий материал из модифицированного сульфонатными группами PVOH имеет степень гидролиза по меньшей мере 95%, а сульфонатный анионный мономер присутствует в количестве в диапазоне от примерно 1 мол.% до примерно 5 мол.%; или

(b) смесь волокнообразующих материалов, включающую модифицированный сульфонатными группами волокнообразующий материал из поливинилового спирта (PVOH) (а) в комбинации с

(i) поливинилпирролидоном, и

(ii) модифицированным карбоксильными группами поливиниловым спиртом (PVOH), содержащим карбоксилатное анионное мономерное звено; и

композицию, содержащуюся во внутреннем объеме пакета, которая содержит агрессивное химическое вещество, которое содержит окислитель, основание или их комбинацию.

2. Изделие с разовой дозой по п. 1, отличающееся тем, что сульфонатное анионное мономерное звено представляет собой одно или несколько звеньев, выбранных из группы, состоящей из винилсульфоновой кислоты, аллилсульфоновой кислоты, этиленсульфоновой кислоты, 2-акриламидо-1-метилпропансульфоновой кислоты, 2-акриламидо-2-метилпропансульфокислоты (AMPS), 2-метилакриламидо-2-метилпропансульфокислоты, 2-сульфоэтилакрилата и их щелочные соли.

3. Изделие с разовой дозой по п. 2, отличающееся тем, что мономерным звеном сульфонатного анионного мономера является AMPS.

4. Изделие с разовой дозой по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что сульфонатный анионный мономер присутствует в количестве в диапазоне от примерно 1 мол.% до примерно 3 мол.%.

5. Изделие с разовой дозой по п. 1, отличающееся тем, что множество волокон дополнительно содержат волокно, содержащее целлюлозу, крахмал, модифицированный карбоксильными группами PVOH, содержащий карбоксилатное анионное мономерное звено, или их комбинацию.

6. Изделие с разовой дозой по п. 1, отличающееся тем, что нетканое полотно дополнительно содержит поглотитель кислоты.

7. Изделие с разовой дозой по п. 6, отличающееся тем, что поглотитель кислоты представляет собой одно или несколько соединений, выбранных из группы, включающей N-винилпирролидон, метабисульфит натрия, активированный олефин, аллильное соединение, этиленсодержащее соединение, четвертичное аммониевое соединение и соединения, содержащие третичный амин.

8. Изделие с разовой дозой по п. 6 или 7, отличающееся тем, что поглотитель кислоты расположен по меньшей мере в одном из множества волокон или на нем, в нетканом полотне или на нем, или в комбинации вышеперечисленного.

9. Изделие с разовой дозой по п. 8, отличающееся тем, что поглотитель кислоты нанесен на волокно, на нетканое полотно или на то и другое.

10. Изделие с разовой дозой по п. 8, отличающееся тем, что поглотитель кислоты диспергирован по всему нетканому полотну.

11. Изделие с разовой дозой по п. 1, отличающееся тем, что нетканое полотно дополнительно содержит антиоксидант.

12. Изделие с разовой дозой по п. 11, отличающееся тем, что антиоксидант представляет собой один или несколько антиоксидантов, выбранных из группы, включающей пропилгаллат, галловую кислоту, фенольное соединение, затрудненный амин, метабисульфит натрия и ацетат цинка.

13. Изделие с разовой дозой по п. 11 или 12, отличающееся тем, что антиоксидант находится по меньшей мере в одном из множества волокон или на нем, в нетканом полотне или на нем или в комбинации вышеперечисленного.

14. Изделие с разовой дозой по п. 13, отличающееся тем, что антиоксидант нанесен на волокно, на нетканое полотно или на то и другое.

15. Изделие с разовой дозой по п. 11, отличающееся тем, что антиоксидант распределен по всему нетканому полотну.

16. Изделие с разовой дозой по п. 1, отличающееся тем, что нетканое полотно дополнительно содержит пластификатор.

17. Изделие с разовой дозой по п. 16, отличающееся тем, что пластификатор представляет собой один или несколько пластификаторов, выбранных из группы, включающей глицерин, диглицерин, сорбит, этиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, дипропиленгликоль, тетраэтиленгликоль, пропиленгликоль, полиэтиленгликоль до 400 MW, неопентилгликоль, триметилолпропан, полиэфирполиолы, 2-метил-1,3-пропандиол, этаноламины и мальтит.

18. Изделие с разовой дозой по п. 17, отличающееся тем, что пластификатор представляет собой один или несколько пластификаторов, выбранных из группы, состоящей из глицерина, мальтита и триметилолпропана.

19. Изделие с разовой дозой по п. 1, в котором нетканое полотно дополнительно содержит наполнитель.

20. Изделие с разовой дозой по п. 19, отличающееся тем, что наполнитель представляет собой один или несколько наполнителей, выбранных из группы, состоящей из крахмала с высоким содержанием амилозы, аморфного диоксида кремния и гидроксиэтилированного крахмала.

21. Изделие с разовой дозой по п. 1, отличающееся тем, что нетканое полотно дополнительно содержит поверхностно-активное вещество.

22. Изделие с разовой дозой по п. 21, в котором поверхностно-активное вещество включает одно или более из группы, состоящей из четвертичного амина, оксида миристилдиметиламина, алкилового эфира полиэтиленгликоля и кокамида.

23. Изделие с разовой дозой по п. 1, отличающееся тем, что нетканое полотно имеет время дезинтеграции не более чем 300 секунд в соответствии с MSTM 205 в воде с температурой 23°C после воздействия гипохлорита кальция в течение 6 недель в воде с температурой 38°C и 80% относительной влажности в условиях окружающей среды.

24. Изделие с разовой дозой по п. 1, отличающееся тем, что нетканое полотно сохраняет значение b* не более чем 3,5, после воздействия гипохлорита кальция в течение 6 недель в условиях 38°C и относительной влажности воздуха 80% в условиях окружающей среды.

25. Изделие с разовой дозой по п. 1, в котором окислитель представляет собой соединение, высвобождающее хлор.

26. Изделие с разовой дозой по п. 1 или 25, отличающееся тем, что окислитель содержит один или более из хлорноватистой кислоты, гипохлорита, галогенированного изоцианурата, хлорита, хлората, перхлората, бромата, пербромата, галогенированного гидантоина, пербората, периодата, персульфата, перманганата, хромата, дихромата, нитрата, нитрита, пероксида, пероксид кетона, пероксикислоты и неорганической кислоты.

27. Изделие с разовой дозой по п. 1, отличающееся тем, что агрессивное химическое вещество содержит опосредованный основанием окислитель.

28. Изделие с разовой дозой по п. 27, отличающееся тем, что окислитель, опосредованный основанием, содержит гипохлорит.

29. Изделие с разовой дозой по п. 27, отличающееся тем, что основание содержит один или более из карбоната натрия и бикарбоната натрия.

30. Изделие с разовой дозой по любому из пп. 1, 25-29, отличающееся тем, что композиция является композицией для не бытового ухода.

31. Изделие с разовой дозой по п. 30, отличающееся тем, что композиция для не бытового ухода представляет собой одну или более композиций, выбранных из группы: сельскохозяйственная композиция, авиационная композиция, пищевая и питательная композиция, промышленная композиция, композиция для домашнего скота, морская композиция, медицинская композиция, коммерческая композиция, военная и/или квазивоенная композиция, офисная композиция, рекреационная и/или парковая композиция, композиция для домашних животных и композиция для обработки слоя жидкости бассейна и/или очистки воды.

32. Изделие с разовой дозой по п. 31, отличающееся тем, что композиция для не бытового ухода представляет собой композицию для обработки слоя жидкости бассейна и/или воды.

33. Изделие с разовой дозой по п. 31 или 32, отличающееся тем, что концентрация окислителя, основания или их комбинации в композиции не бытового ухода находится в диапазоне от 50 мас.% до 100 мас.% в расчете на общую массу композиции не бытового ухода.

34. Изделие с разовой дозой по любому из пп. 25-33, отличающееся тем, что пакет дополнительно содержит первое покрытие, содержащее поглотитель кислоты, антиоксидант или и то, и другое, при этом первое покрытие находится в контакте с внешней стенкой.

35. Изделие с разовой дозой по п. 34, отличающееся тем, что первое покрытие нанесено по меньшей мере на часть внутренней поверхности внешней стенки.

36. Изделие с разовой дозой по п. 34 или 35, отличающееся тем, что пакет дополнительно содержит второе покрытие, содержащее поглотитель кислоты, антиоксидант или и то, и другое.

37. Изделие с разовой дозой по п. 36, отличающееся тем, что первое покрытие нанесено по меньшей мере на часть внутренней поверхности внешней стенки, а второе покрытие нанесено по меньшей мере на часть внешней поверхности внешней стенки.

38. Изделие с разовой дозой по любому из пп. 34-37, отличающееся тем, что поглотитель кислоты содержит один или несколько из N-винилпирролидона, метабисульфита натрия, оксида цинка, гидроталькита, стеарата металла, активированного олефина, аллилового соединения, карбоксилатного соединения, соединения, содержащего этилен, соединения четвертичного аммония и соединения, содержащего третичный амин.

39. Изделие с разовой дозой по любому из пп. 34-38, отличающееся тем, что антиоксидант включает один или более из пропилгаллата, галловой кислоты, фенольного соединения, затрудненного амина, метабисульфита натрия и ацетата цинка.

40. Изделие с разовой дозой по п.2, отличающееся тем, что массовое соотношение поливинилпирролидонового волокнообразующего материала к модифицированному карбоксильными группами волокнообразующему материалу из поливинилового спирта, модифицированному сульфонатными группами волокнообразующему материалу из поливинилового спирта или к тому и другому составляет от примерно 1:1 до примерно 1:19 по массе.

41. Изделие с разовой дозой по любому из пп. 2-40, отличающееся тем, что модифицированный карбоксильными группами PVOH содержит одно или несколько мономерных звеньев малеата, выбранных из группы, состоящей из монометилмалеата, малеиновой кислоты, малеинового ангидрида и их щелочной соли.

42. Изделие с разовой дозой по п. 41, отличающееся тем, что малеатное мономерное звено присутствует в количестве в диапазоне от около 1 мол.% до 10 мол.%.

43. Изделие с разовой дозой по любому из пп. 1-42, отличающееся тем, что композиция, которая содержится во внутреннем объеме пакета, предназначена для обработки слоя жидкости и/или воды и содержит окислитель, концентрация окислителя в композиции для обработки слоя жидкости и/или воды находится в диапазоне от 50% до 100% по массе;

при этом окислитель содержит гипохлорит кальция, а пакет необязательно содержит первое покрытие, содержащее поглотитель кислоты, нанесенное по меньшей мере на часть внутренней поверхности внешней стенки.

44. Изделие с разовой дозой по любому из пп. 1-42, отличающееся тем, что композиция, которая содержится во внутреннем объеме пакета, предназначена для обработки слоя жидкости и/или воды, и содержит окислитель, концентрация окислителя в композиции для обработки слоя жидкости и/или воды находится в диапазоне от 50 мас.% до 100 мас.%;

и при этом окислитель содержит трихлоризоциануровую кислоту, а пакет необязательно содержит первое покрытие, содержащее поглотитель кислоты, нанесенное по меньшей мере на часть внутренней поверхности внешней стенки.

45. Способ дозирования композиции в объем воды, включающий стадии:

приведения в контакт с большим количеством воды изделия с разовой дозой по любому из пп. 1-44.