HUP0000723A2

HUP0000723A2 - Thermoplastic composition

Info

Publication number: HUP0000723A2
Application number: HU0000723A
Authority: HU
Inventors: Brian Thomas Etzel; Fu-Jya Tsai
Priority date: 1996-12-31
Filing date: 1997-12-30
Publication date: 2000-07-28
Also published as: RU2218368C2; NO993219L; HUP0000723A3; JP2002515929A; KR20000069763A; TR199901501T2; WO1998029493A1; KR100568633B1; NO993219D0

Description

^.2. 3 főt közzétételi : - 1 :::· h

10.630 PÉLDÁNY

PCT/US9724078 I

I

Hőre lágyuló készítmény

Kimberly-Clark Worldwide, Inc., NEENAH, US

A találmány tárgya hőre lágyuló készítmény, amely egy alifás poliészter polimer és egy multikarbonsav nem reagált keverékét tartalmazza. A hőre lágyuló készítmény rostokká extrudálható, amelyekből nemszőtt szerkezetek alakíthatók ki, amiket folyadékok, úgymint testfolyadékok abszorpciójára szolgáló eldobható abszorbens termékekben lehet alkalmazni.

Az eldobható abszorbens termékeket jelenleg sok területen széles körben elterjedten használják. Például a csecsemő és gyermek higiénia területén a pelenkák és átszoktató nadrágok leváltották az újrahasználható abszorbens ruha jellegű termékeket. Más általánosan használt eldobható abszorbens termékek közé tartoznak a női higiéniai termékek, mint például az egészségügyi betétek vagy tamponok, felnőtt inkontinencia termékek, és gyógyászati termékek, úgymint sebészeti maszkok és sebkötöző anyagok. Az eldobható abszorbens terméknek általában összetett szerkezete, azaz felső rétege, alsó rétege, valamint a felső és az alsó réteg között elhelyezett abszorbens szerkezete van. Az ilyen termékeknek általában rögzítő rendszere is van, amellyel a viselő testén rögzíthetők.

Az eldobható abszorbens termékeket használat közben általában egy vagy több alkalommal folyadék hatása éri, ahol a folyadék víz, vizelet, menstruációs váladék, vagy vér. Ezért az

- 2 eldobható abszorbens termék külső borítását képező alsó réteg általában folyadékban oldhatatlan, folyadékzáró anyagból, például polipropilén fóliákból készül, amelyek megfelelő szilárdsággal rendelkeznek és könnyen kezelhetőek, miáltal az eldobható abszorbens termék a használat során megőrzi az integritását és megakadályozza a terméket érő folyadék szivárgását.

Noha a jelenlegi eldobható csecsemő pelenkákat és más eldobható abszorbens termékeket általánosan elfogadták, ezeket a termékeket bizonyos területeken még minding fejleszteni kell. Sok eldobható abszorbens terméket például nehéz hulladékként elhelyezni. Sok abszorbens termék WC-be dobása és leöblítése a lefolyóba általában a WC vagy a WC-t és a szennyvízcsatorna rendszert összekötő csővezeték dugulásához vezet. Különösen az eldobható abszorbens termékek külső borító anyaga nem bomlik el és nem oszlik el a WC-be dobás és leöblítés után, ezért az eldobható abszorbens termékek ilymódon nem helyezhetők el. Amennyiben az eldobható abszorbens termék külső fedőanyagait igen vékonyra készítik, hogy a teljes tömeget csökkentsék, és így mérsékeljék a WC-k vagy a szennyvízcsatornák eldugulásának valószínűségét, akkor a külső fedőanyag általában nem elég erős ahhoz, hogy az elszakadást vagy elhasadást meggátolja a normális használat során fellépő erők következtében.

A szilárd hulladék elhelyezés továbbá szerte a világon állandóan növekvő aggályokat okoz. Ahogy a földben feltölthető tárolók folyamatosan megtelnek, növekvő igény van arra, hogy az eldobható termékek tömege csökkenjen, az eldobható termékekbe több reciklálható és/vagy lebontható alkotórészt építsenek be, és olyan termékeket tervezzenek, amelyeket más módon is meg lehet semmisíteni, mint szilárd hulladékelhelyezőkbe,

- 3 úgymint földben levő tárolókba való elhelyezéssel.

Szükség van olyan új anyagokra, amelyek alkalmazhatók olyan eldobható abszorbens termékekben, amelyek általában megtartják az integritásukat és szilárdságukat alkalmazásuk során, de használat után hatékonyabban megsemmisithetők. Az eldobható abszorbens terméket például könnyen és hatékonyan meg lehet semmisíteni komposztálással. Egy másik lehetőség az eldobható abszorbens termék könnyű és hatékony megsemmisítésére annak beledobása egy szennyvízgyűjtő rendszerbe, ahol az eldobható abszorbens termék lebontható.

Bár ismeretesek alifás poliészterekből készített rostok, alkalmazásukkal kapcsolatban problémák merültek föl. Közelebbről, ismeretes, hogy az alifás poliészter polimerek kristályosodási sebessége viszonylag kicsi, például a poliolefin polimerekével összehasonlítva, miáltal az alifás poliészter polimerek gyakran rosszul dolgozhatók fel. Ráadásul az alifás poliészter polimerek mérettartása hő hatására általában nem jó. Az alifás poliészter polimerek szokásosan komoly hőzsugorodáson mennek át a polimerlánc kinyúlása során a lefelé áramlásos hőkezeléssel való feldolgozás, úgymint hővel való kötéskialakítás vagy laminálás, alatt, hacsak nem alkalmaznak egy plusz lépést, úgymint hőrögzítést is. Egy ilyen hőrögzítési lépés azonban általában korlátozza a rost alkalmazását in situ nemszőtt előállítási eljárásokban, úgymint sodratkötési és olvasztva fúvási eljárásokban, ahol a hőrögzítés végrehajtása igen bonyolult. Ezen felül a feldolgozási adalékanyagok alkalmazása csökkentheti az eredeti anyag biológiai lebomlási sebességét, vagy az is lehet, hogy maguk a feldolgozási adalékanyagok biológiailag nem lebonthatók.

Találmányunk célkitűzése ezért olyan hőre lágyuló készítmény előállítása, amely javított feldolgozhatóságú, csökkentett kristályméretű, javított mérettartású hő hatására, és biológiailag jobban lebontható.

Találmányunk további célkitűzése egy olyan hőre lágyuló készítmény előállítása, amely könnyen és hatékonyan rosttá alakítható.

Találmányunk még további célkitűzése egy olyan hőre lágyuló készítmény előállítása, amely nemszőtt szerkezetek előállítására alkalmazható.

Találmányunk még további célkitűzése egy olyan rost vagy nemszőtt szerkezet előállítása, amely a környezetben könnyen lebontható.

A találmány tárgya hőre lágyuló készítmény, amely biológiailag a kívánt mértékben lebontható, de mégis könnyen előállítható és könnyen feldolgozható a kívánt végső szerkezetekké, úgymint rostokká vagy nemszőtt szerkezetekké.

Találmányunk egyik tárgya hőre lágyuló készítmény, amely egy első alkotórész és egy második alkotórész keverékét tartalmazza.

Ennek egyik megvalósítási módja egy alifás poliészter polimer és egy multikarbonsav keverékét tartalmazza, ahol a multikarbonsav teljes szénatomszáma kevesebb mint kb. 30; ez a hőre lágyuló készítmény rendelkezik a kívánt tulajdonságokkal.

Találmányunk másik tárgya kívánt tulajdonságokkal rendelkező rost, amit a hőre lágyuló készítményből állítottunk elő.

Találmányunk további tárgya nemszőtt szerkezet, amely a hőre lágyuló készítményből előállított rostot tartalmazza.

Az ilyen nemszőtt szerkezet egy megvalósítási módja egy, • · · ··· ··· · · ···· · ·· ····· • ······ ·· · az eldobható abszorbens termékekben alkalmazható alsó réteg.

A találmány tárgya hőre lágyuló készítmény, amely egy első alkotórészből és egy második alkotórészből áll. Leírásunkban hőre lágyuló alatt olyan anyagot értünk, ami hő hatására meglágyul és szobahőmérsékletre hűtve lényegében visszanyeri eredeti állapotát.

A hőre lágyuló készítmény első alkotórésze egy alifás poliészter polimer. Alkalmazható alifás poliészter polimerek például - de nem kizárólag - a politejsav, poll(butilénszukcinát), poli(butilén-szukcinát-ko-adipát), poll(hidroxibutirát-ko-valerát), polikaprolakton, szulfonált poli(etiléntereftalát), ezeknek a polimereknek a keverékei és kopolimerj ei.

Találmányunk egyik megvalósítási módja szerint kívánatos alifás poliészter polimerként politejsavat alkalmazni. A politejsav polimert általában tejsav polimerizálásával készítik. Szakember azonban tudja, hogy kémiailag egyenértékű anyag előállítható laktid polimerizálásával is. Leírásunkban a politejsav polimer kifejezés akár tejsav, akár laktid polimerizálásával előállított polimert jelent.

Ismeretes, hogy a tej sav és a laktid aszimmetrikus molekulák, melyeknek két optikai izomerjük van, amiket balraforgató (leírásunkban a továbbiakban L) enantiomernek és jobbraforgató (leírásunkban a továbbiakban D) enantiomernek nevezünk. Ennek eredményeképpen egy bizonyos enantiomert polimerizálva vagy a két enantiomer keverékét alkalmazva különböző polimereket lehet előállítani, amelyek kémiailag hasonlók, mégis különböző tulajdonságaik vannak. Közelebbről azt találtuk, hogy egy politejsav polimer sztereokémi- 6 -

áj át módosítva szabályozni lehet például a polimer olvadáspontját, olvadási Teológiáját és kristályosságát. Ha szabályozni tudjuk ezeket a tulajdonságokat, olyan többkomponensű rostot állíthatunk elő, amely rendelkezik a kívánt olvadási szilárdsággal, mechanikai tulajdonságokkal, lágysággal és feldolgozhatóság! tulajdonságokkal, és így alkalmazható vékonyított, hővel rögzített és zsugorított rostok előállítására.

Általában kívánatos, hogy a hőre lágyuló készítményben az alifás poliészter polimer olyan mennyiségben legyen jelen, ami lehetővé teszi a kívánt tulajdonságok elérését a hőre lágyuló készítményben. Az alifás poliészter polimer mennyisége a hőre lágyuló készítményben kevesebb mint 100 tömeg!, előnyösen kb. 40 - kb. 100 tömeg!, még előnyösebben kb. 50 - kb. 95 tömeg!, ennél is előnyösebben kb. 60 - kb. 90 tömeg!, még ennél is előnyösebben kb. 60 - kb. 80 tömeg!, és legelőnyösebben kb. 70 - kb. 75 tömeg!, ahol valamennyi tömeg!-ban megadott érték a hőre lágyuló készítményben jelenlevő alifás poliészter polimer és polikarbonsav együttes tömegére vonatkozik.

Általában kívánatos, hogy az alifás poliészter polimer olyan tömeg szerinti átlag molekulatömeggel rendelkezzen, ami lehetővé teszi, hogy a hőre lágyuló készítmény a kívánt olvadási szilárdságot, rostmechanikai szilárdságot és rostsodrási tulajdonságokat mutassa. Általában, ha az alifás poliészter polimer tömeg szerinti átlag molekulatömege túl nagy, ez azt jelenti, hogy a polimer láncok erősen összekuszálódtak, ami azt eredményezheti, hogy hőre lágyuló készítményben az alifás poliészter polimert nehéz feldolgozni. Ezzel szemben, ha az alifás poliészter polimer tömeg szerinti átlag molekulatömege túl kicsi, ez azt jelenti, hogy a polimer láncok nem kuszálód- 7 - ........

• · · ··· ··» · · tak össze eléggé, ami olyan hőre lágyuló készítményt eredményezhet, amelyben az alifás poliészter polimer viszonylag gyenge olvadási szilárdsággal rendelkezik, ami a nagy sebességű feldolgozást igen nehézzé teszi. így a találmányunk szerint alkalmazható alifás poliészter polimerek tömeg szerinti átlag molekulatömege előnyösen kb. 10.000 és kb. 2.000.000 között, előnyösebben kb. 50.000 és kb. 400.000 között, legelőnyösebben kb. 100.000 és kb. 300.000 között van. A találmányunk értelmében alkalmazható polimerek vagy polimer keverékek tömeg szerinti átlag molekulatömegét a leírásunk vizsgálati módszerek részében ismertetett módszerrel határozhatjuk meg.

Az is kívánatos, hogy az alifás poliészter polimer polidiszperzitási indexe olyan érték legyen, ami lehetővé teszi, hogy a hőre lágyuló készítmény a kívánt olvadási szilárdsággal, rostmechanikai szilárdsággal és rostsodrási tulajdonságokkal rendelkezzen. Leírásunkban polidiszperzitási index alatt azt az értéket értjük, amelyet egy polimer tömeg szerinti átlag molekulatömegét a polimer szám szerinti átlag molekulatömegével elosztva kapunk. Általában, ha egy alifás poliészter polimer polidiszperzitási index értéke túl nagy, azt a hőre lágyuló készítményt, ami ezt az alifás poliészter polimert tartalmazza, bonyolult lehet feldolgozni azok miatt a változó feldolgozási tulajdonságok miatt, amelyeket azok a polimer szegmensek okoznak, amelyek kis molekulatömegű, sodrás során kisebb olvadási szilárdságot mutató polimereket tartalmaznak, így kívánatos, hogy az alifás poliészter polimer olyan polidiszperzitási index értékekkel rendelkezzen, amelyek előnyösen kb. 1 és kb. 15, előnyösebben kb. 1 és kb. 4, legelő nyösebben kb. 1 és kb. 3 között vannak. A polimerek vagy poli- 8 9 » ··· ··· · · ··*· · «% · · * U * mer keverékek számszerinti átlag molekulatömegét a leírásunk vizsgálati módszerek részében ismertetett eljárással határozhatjuk meg.

Általában kívánatos, hogy az alifás poliészter polimer olvadékban feldolgozható legyen. Ezért kívánatos, hogy az alifás poliészter polimer olvadékfolyási sebessége előnyösen kb. 1 g/10 perc és kb. 200 g/10 perc, előnyösebben 10 g/10 perc és kb. 100 g/10 perc, és legelőnyösebben 20 g/10 perc és kb. 40 g/10 perc között van. Egy anyag olvadékfolyási sebességét például D1238-E ASTM vizsgálati eljárással határozhatjuk meg.

Találmányunk értelmében kívánatos, hogy az alifás poliészter polimer biológiailag lebontható legyen. Ennek eredményeképpen az a hőre lágyuló készítmény, amely az alifás poliészter polimert akár rost, akár nemszőtt szerkezet formájában tartalmazza, lényegében lebontható a környezetbe kidobva és levegő és/vagy víz hatásának kitéve. Leírásunkban biológiailag lebontható alatt azt értjük, hogy egy anyag lebomlik a természetben előforduló mikroorganizmusok, úgymint baktériumok, gombák és algák hatására.

Találmányunk értelmében az is kívánatos, hogy az alifás poliészter polimer komposztálható legyen. Ennek eredményeképpen az a hőre lágyuló készítmény, amely az alifás poliészter polimert akár rost, akár nemszőtt szerkezet formájában tartalmazza, lényegében komposztálható a környezetbe kidobva és levegő és/vagy víz hatásának kitéve. Leírásunkban komposztálható alatt olyan anyagot értünk, amely komposztáló helyen biológiai lebomláson megy keresztül úgy, hogy a környezettől nem lesz szemmel megkülönböztethető, mivel lebomlik szén-dioxidra, vízre, szervetlen vegyületekre és biomasszára olyan sebesség- 9 * » te * * · ·'· « » te V* •_M w ··· ·Μ*· * «•♦β » · * ^u * *·J* gel, ami az ismert komposztálható anyagoknak megfelel.

A hőre lágyuló készítmény második alkotórésze multikarbonsav. A multikarbonsav bármilyen sav lehet, amely két vagy több karbonsav csoportot tartalmaz. A találmány szempontjából előnyösek a dikarbonsavak, amelyek két karbonsav csoportot tartalmaznak. Általában kívánatos, hogy a multikarbonsav szénatomjainak száma ne legyen túl nagy, mert a kristályosodási kinetika, azaz a kristályosodás sebessége kisebb lehet a kívánt értéknél. Ezért kívánatos, hogy a multikarbonsav szénatomjainak száma előnyösen kevesebb, mint kb. 30, előnyösebben kb. 3 és kb. 30, még előnyösebben kb. 4 és kb. 20, és legelőnyösebben kb. 5 és kb. 10 között legyen. Az alkalmas multikarbonsavak közé tartozik például - de nem kizárólag - a malonsav, a citromsav, a borostyánkősav, a glutánsav, az adipinsav, a pimelinsav, a parafasav, az azelainsav, a szebacinsav és ezek keverékei.

Általában kívánatos, hogy a multikarbonsav a hőre lágyuló készítményben olyan mennyiségben legyenek jelen, ami a hőre lágyuló készítmény kívánt tulajdonságait eredményezi. A multikarbonsav a hőre lágyuló készítményben előnyösen több mint 0 tömeg!, előnyösebben több mint 0 tömeg! és kb. 60 tömeg!, még előnyösebben kb. 5 tömeg! és kb. 50 tömeg!, ennél is előnyösebben kb. 10 tömeg! és kb. 40 tömeg!, még ennél is előnyösebben kb. 20 tömeg! és kb. 40 tömeg!, és legelőnyösebben kb. 25 tömeg! és kb. 30 tömeg! közötti mennyiségben vannak jelen, ahol valamennyi tömeg!-os érték a hőre lágyuló készítményben jelen levő alifás poliészter polimer és multikarbonsav teljes tömegére vonatkozik.

A találmány szerinti hőre lágyuló készítmény feldolgozó- 10 - • · _k ·»· · te * » W· · V' sához olyan termékké - úgymint rosttá vagy nemszőtt szerkezet — _f amely a kivant tulajdonságokkal rendelkezik, felismere sünk szerint általában kívánatos, hogy a multikarbonsav előnyösen folyékony formában legyen jelen a hőre lágyuló készítmény hőkezeléssel való feldolgozása során, de a feldolgozott hőre lágyuló készítmény lehűlése során a multikarbonsav szilárd vagy kristályos állapotúvá alakuljon még mielőtt az alifás poliészter polimer szilárd vagy kristályos állapotúvá alakul .

Úgy véljük, hogy a találmány szerinti hőre lágyuló készítményben a multikarbonsavnak két fontos, de egymástól elkülönülő funkciója van. Először is amikor a hőre lágyuló készítmény olvadt állapotban van, feltételezésünk szerint a mulzikarbonsav mint kenőanyag vagy képlékenyítő anyag hat, ami megkönnyíti a hőre lágyuló készítmény feldolgozását és növeli a végtermék - úgymint egy rost vagy egy nemszőtt szerkezet rugalmasságát és szilárdságát az alifás poliészter polimer belső módosításával. Bár nem akarjuk elkötelezni magunkat egy elmelet mellett, úgy véljük, hogy a multikarbonsav helyettesíti a másodlagos vegyértékkötéseket összetartva az alifás poliészter polimer láncokat multikarbonsav és alifás poliészter polimer közötti vegyértékkötésekkel, így megkönnyítve a polimerlánc szegmenseinek mozgását. Ezt a hatást bizonyítja például egy politejsav és adipinsav keverék, amelynél a hőre lágyuló készítmény olvadási hőmérséklete az alacsonyabb hőmérsékletek felé tolódik el az adipinsavnak a politejsavhoz viszonyított növekvő keverési arányával. Ennek hatására az extruder működtetéséhez szükséges forgatónyomaték általában igen nagy mértékben csökken, összehasonlítva a politejsav po

- 11 limer egymagában való feldolgozásával. Ezenfelül a hőre lágyuló készítmény végtermékké - úgymint rosttá vagy nemszőtt szerkezetté - alakításához szükséges feldolgozási hőmérséklet általában igen nagy mértékben csökken, ezáltal csökkentve a politejsav polimer hőbomlásának kockázatát. Másodszor, amikor a hőre lágyuló készítményből előállított végterméket - úgymint rostot vagy nemszőtt szerkezetet - hűtünk, és az megszilárdul folyékony vagy olvadt állapotából, feltételezhető, hogy a multikarbonsav gócképző szerként működik. Ismeretes, hogy az alifás poliészter polimerek kristályosodási sebessége igen kicsi. Hagyományosan két fő mód létezik ennek megoldására. Az egyik a hűtési hőmérsékletprofil megváltoztatása a kristályosodási kinetika maximalizálására, míg a másik egy gócképző szer adagolása a kristályosodási helyek és fok növelésére.

Az extrudált polimer szobahőmérsékletre hűtését általában úgy érjük el, hogy szobahőmérsékletű vagy annál hidegebb levegőt fújunk az extrudált polimer fölé. Ezt nevezhetjük hirtelen lehűtésnek vagy szuperhűtésnek, mivel a hőmérsékletváltozás általában nagyobb mint 100 °C, és leggyakrabban nagyobb mint 150 °C viszonylag rövid időtartam, így másodpercek alatt. Ennek a közkeletű eljárásnak a további módosítása a szükséges ideális hőmérsékleti profillá - ami az egyetlen módszer az alifás poliészterek kristályosodási kinetikájának maximalizálására egy valóságos gyártási eljárásban - igen bonyolult a rendkívül nagy mértékű hűtés miatt, amire nagyon rövid időn belül van szükség. A szokásos hűtési módszereket azonban alkalmazhatjuk egy második módosítási módszerrel kombinálva is. A hagyományos második módszer egy gócképző szer, úgymint szilárd részecskék összekeverése a hőre lágyuló készítménnyel,

- 12 hogy kristályosodást megindító helyeket biztosítsanak a hirtelen lehűtés során. Az ilyen szilárd gócképző szerek azonban általában igen könnyen agglomerálódnak a hőre lágyuló készítményben, ami a szűrők eltömödését és a fonófej lyukainak eltömődését okozhatja a fonás során. Ezenfelül az ilyen szilárd gócképző szerek gócképző hatása általában kb. 1 % mennyiségnél éri el csúcsértékét. Ez a két tényező általában egyaránt csökkenti az a lehetőséget, vagy azt az igényt, hogy a szilárd gócképző szerek nagyobb tömegét adagolják a hőre lágyuló készítményekbe. A találmányunk szerinti hőre lágyuló készítmény feldolgozása során azonban azt találtuk, hogy a multikarbonsav általában folyékony állapotban van jelen az extrudálási eljárás során, így képlékenyítő anyagként működik és meg tud szilárdulni vagy ki tud kristályosodni az alifás poliészter előtt a hűtés során, ahol a multikarbonsav gócképző szerként működik. Feltételezzük, hogy homogén olvadékból való lehűtés során a multikarbonsav viszonylag gyorsan és teljesen megszilárdul vagy kikristályosodik, azonnal amint a hőmérséklete olvadáspontja alá esik, mivel ez viszonylag kis molekula. Az adipinsavnak például az olvadási hőmérséklete kb. 162 °C, és a kristályosodási hőmérséklete kb. 145 °C.

Az alifás poliészter polimernek, ami egy makromolekula, viszonylag igen kis kristályosodási sebessége van, ami azt jelenti, hogy hűtés során általában lassabban szilárdul meg vagy kristályosodik ki és ez az olvadási hőmérsékleténél alacsonyabb hőmérsékleten történik. így például a politejsav olvadási hőmérséklete kb. 175 °C, és kristályosodási hőmérséklete kb. 121 °C. A hűtés során azután a multikarbonsav elkezd kristályosodni az alifás poliészter polimer előtt és általában

- 13 szilárd gócképző helyekként működik a lehűlő hőre lágyuló készítményen belül.

Általában kívánatos, hogy egy hőkezeléssel feldolgozott hőre lágyuló készítmény vagy egy termék, ami egy ilyen hőre lágyuló készítményből készül - úgymint egy rost vagy egy nemszőtt szerkezet - olyan kristálymérettel rendelkezzen, ami lehetővé teszi, hogy a hőre lágyuló készítmény vagy az abból készített termék a kívánt tulajdonságokat mutassa. Találmányunk egyik megvalósítási módja szerint általában kívánatos, hogy a hőkezeléssel feldolgozott hőre lágyuló készítménynek vagy az ebből készült terméknek - úgymint egy rostnak vagy egy nemszőtt szerkezetnek - az átlagos kristálymérete előnyösen kb. 12,0 nm-nél, még előnyösebben kb. 11,0 nm-nél, ennél is előnyösebben kb. 10,0 nm-nél, még ennél is előnyösebben kb. 8,0 nm-nél, és legelőnyösebben kb. 7,0 nm-nél kisebb. Egy anyag átlagos kristályméretét a vizsgálati részben leírt eljárással határozhatjuk meg.

Az előbbiekben leírtuk a találmány szerinti hőre lágyuló készítmény fő alkotórészeit, azonban a hőre lágyuló készítmény nem korlátozódik ezekre az alkotórészekre és tartalmazhat más, a hőre lágyuló készítmény kívánt tulajdonságait károsan nem befolyásoló alkotórészeket is. További alkotórészekként alkalmazható anyagok például - de nem kizárólag - pigmentek, antioxidánsok, stabilizáló szerek, felületaktív anyagok, viaszok, folyásjavítók, szilárd oldószerek, képlékenységet javító anyagok, gócképző szerek, szemcsés anyagok és a hőre lágyuló készítmény feldolgozhatóságának javítására adagolt anyagok. Az ilyen kívánt esetben alkalmazható alkotórészek egyik példája egy felületén módosított részecske, ami beszerezhető például a

- 14 Burgess Pigment Company cégtől (Sandersville, Georgia, US) Burgess Polyclay surface modified particulate néven vagy a Barretts Minerals, Inc. cégtől (Dillon, Montana, US) Micropflex 1200 surface modified particulate néven. Ha a hőre lágyuló készítmény ilyen járulékos alkotórészeket tartalmaz, általában kívánatos, hogy ezek mennyisége előnyösen kevesebb mint kb. 5 tömeg!, még előnyösebben kevesebb mint kb. 3 tömeg“, legelőnyösebben kevesebb mint kb. 1 tömeg! legyen, ahol valamennyi tömeg%-ban megadott érték a hőre lágyuló készítményben jelenlevő alifás poliészter polimer, multikarbonsav és járulékos komponensek teljes tömegére vonatkozik.

A találmány szerinti hőre lágyuló készítmény általában egyszerűen az alifás poliészter polimer, a multikarbonsav, és kívánt esetben a járulékos alkotórészek keveréke. Felismertük, hogy a találmány szerinti hőre lágyuló készítmény kívánt tulajdonságainak elérésére kritikus, hogy az alifás poliészter polimer és a multikarbonsav lényegében ne reagáljanak egymással, és ne képződjön egy olyan kopolimer, ami tartalmazza az alifás poliészter polimert és a multikarbonsavat is. Az alifás poliészter polimer és a multikarbonsav a hőre lágyuló készítmény elkülönült alkotórésze marad.

1- találmány egyik megvalósítási módja szerint az alifás poliészter polimer és a multikarbonsav szárazon való összekeverése után a kapott hőre lágyuló készítmény száraz keveréket előnyösen keverjük, hogy lényegében homogén száraz keveréket képezzünk az alifás poliészter polimerből és a multikarbonsavból. A száraz keveréket azután olvadékban keverhetjük például egy extruderben, hogy az alifás poliészter polimerből és a multikarbonsavból egy lényegében homogén olva

- 15 ·ί. ...* · ··;· dékkeveréket alakítsunk ki. A lényegében homogén olvadékkeveréket ezután lehűthetjük és pelletezhetjük. Egy másik megoldás szerint a lényegében homogén olvadékkeveréket közvetlenül egy fonófejre (spin pack) vagy más berendezésre továbbíthatjuk rostok vagy nemszőtt szerkezet kialakítására. A találmány szerinti alkotórészek összekeverésének egy másik módszere a multikarbonsav hozzáadása az alifás poliészterhez például egy extruderben, amit az alkotórészek összekeverésére használunk. Ezenfelül olvadékban összekeverhetjük rögtön az elején mind a két alkotórészt egyidejűleg. A találmány szerinti alkotórészek összekeverésére más módszerek is lehetségesek és ezeket szakember könnyen megtalálja. Annak meghatározására, hogy az alifás poliészter polimer és a multikarbonsav lényegében nem reagált formában maradtak-e, olyan technikák alkalmazhatók, mint a magmágneses rezonancia, és az infravörös vizsgálat, a végső hőre lágyuló készítmény kémiai tulajdonságainak értékelésére.

Általában kívánatos, hogy a hőre lágyuló készítmény olvadási vagy lágyulási hőmérséklete belül legyen azon a tartományon, ami a legtöbb feldolgozásnál jellemzően szükséges. így általában kívánatos, hogy a hőre lágyuló készítmény olvadási vagy lágyulási hőmérséklete előnyösen kb. 25°C és kb. 350°C, előnyösebben kb. 55°C és kb. 300°C, és legelőnyösebben kb. 100°C és kb. 200°C között van.

Azt találtuk, hogy a találmány szerinti hőre lágyuló készítmény általában jobb feldolgozhatósági tulajdonságokat mutat, mint az olyan hőre lágyuló készítmény, ami tartalmazza az alifás poliészter polimert, de egyáltalán nem tartalmaz multikarbonsavat. Egy hőre lágyuló készítmény jobb feldolgozhatóságát az üvegesedési átmeneti hőmérséklet (Tg) csökkenése

- 16 ··· ···* ··:· ként mérjük. Úgy vélik, hogy az üvegesedési átmeneti hőmérsékleten a hőre lágyuló készítményben levő polimerek szegmentális mozgást kezdenek, ami azt jelenti, hogy elég energia - általában hőenergia - áll rendelkezésre, hogy az ömlesztett polimer folyjék. Az üvegesedési átmeneti hőmérséklet csökkenése azt jelenti, hogy kevesebb hőenergiára van szükség ennek a szegmentális mozgásnak és az ennek következtében föllépő folyásnak a kiváltására. Ha egy hőre lágyuló készítményt viszonylag alacsonyabb hőmérsékleten dolgozunk fel, a hőre lágyuló készítmény alkotórészei nem lesznek annyira érzékenyek a hőbomlasra. Ugyanígy ha egy hőre lágyuló készítmény üvegesedési átmeneti hőmérséklete alacsonyabb, akkor a feldolgozó berendezést - úgymint egy extrudert - jellemzően kisebb teljesítményfokozatban lehet működtetni, így kisebb forgatónyomatékot kell alkalmazni az extruder orsójának elforgatásához. Általánosságban egy hőre lágyuló készítmény, aminek kisebb üvegesedési átmeneti hőmérséklete van, általában kevesebb energiát igényel a feldolgozáshoz, és ezért használata gazdaságosabb .

Találmányunk egyik megvalósítási módja szerint a hőre lágyuló készítmény vagy az ebből készült termék - úgymint egy rost vagy egy nemszőtt szerkezet - üvegesedési átmeneti hőmérséklete (Tg) előnyösen kevesebb mint kb. 55°C, előnyösebben kevesebb mint kb. 50-°C, még előnyösebben kevesebb mint kb. 45°C, legelőnyösebben kevesebb mint kb. 40°C.

Leírásunkban rost vagy rostos alatt olyan anyagot értünk, amelynél a hosszúság és az átmérő aránya nagyobb mint kb. 10. Ezzel szemben nem rost vagy nem rostos alatt olyan anyagot értünk, amelynél a hosszúság és az átmérő aránya kb.

- 17 '*·* .:.... * ·.» · ••χιό vagy kevesebb.

Rostok előállítására szolgáló eljárások jól ismertek és itt nem kell ezeket részletesen ismertetnünk. A polimerek olvadékból való fonása során előállítanak folytonos elemi szálakat, úgymint sodratkötésű vagy olvasztva fúvott szálakat és nem folytonos elemi szálakat, úgymint rövidre vágott rostokat és szerkezeteket. Általában sodratkötésű vagy olvasztva fúvott rost előállításához a hőre lágyuló készítményt extrudáljuk és betápláljuk egy elosztó rendszerbe, ahol a hőre lágyuló készítményt rávezetjük egy fonófej lemezre. A font rostot ezután lehűtjük, megszilárdítjuk és egy aerodinamikus rendszerrel húzva szokásos nemszőtt anyaggá alakítjuk. Amennyiben nemszőtt szerkezet közvetlen kialakítása helyett rövidre vágott rostot állítunk elő, a font rostot lehűtjük, megszilárdítjuk, és általában mechanikai görgőrendszerrel húzzuk egy köztes szálátmérőjűre, majd feltekerjük. Ezt követően a rostot hidegen húzhatjuk lágyulási hőmérséklete alatti hőmérsékleten a kívánt végső rostátmérőre, és hullámosátjuk vagy texturáljuk és a kívánt rosthosszúságúra vágjuk. A rostokat viszonylag rövid darabokra, úgymint rostszakaszokra (staple fiber) vághatjuk, melyek hosszúsága kb. 25 és kb. 50 mm között van, illetve vághatjuk rövidre vágott rostokra, amelyek még rövidebbek, és hosszúságuk általában kevesebb mint 18 mm (például US 4,789,592 és US 5, 336,552).

Egy probléma, ami felmerül rostok csupán alifás poliészter polimerekből való előállítása során az, hogy az ilyen rostok hő hatására gyakran zsugorodnak a lefelé áramlásos hőkezeléssel való feldolgozás során. A hő hatására való zsugorodás elsősorban az amorf fázisban és a nem teljesen kristályos fá- 18 .:. ··/· zisban levő polimer szegmensek hővel kiváltott láncnyúlása miatt következik be. Ennek a problémának a kiküszöbölésére általában kívánatos az anyagot a lehető legnagyobb mértékben kristályossá alakítani a kötési szakasz előtt úgy, hogy a hőenergia közvetlenül az olvadásra fordítódjon, ne pedig a láncnyúlásra és a nem teljesen kristályos szerkezet újrarendezésére. Ennek a problémának egyik megoldása szerint az anyagot hőrögzítéses kezelésnek vetjük alá. Ha a hőrögzítéses kezelésnek alávetett rostok elérik a kötést létrehozó görgőt, a rostok nem zsugorodnak lényegesen, mert már teljesen vagy nagy mértékben orientáltak. A jellemző sodratkötésű és olvasztva fúvott eljárásokban azonban általában igen nehéz egy in-line hőrögzítéses eljárás megvalósítása. A találmányunk szerinti megoldás általában csökkenti a hőrögzítéses lépés szükségességét, de nem zárja ki annak alkalmazását, mivel a multikarbonsav alkalmazása a hőre lágyuló készítményben általában lehetővé teszi a rendelkezésre álló sodratkötéses és olvasztva fúvásos technika alkalmazását az eljárás nagyobb mértékű módosítása nélkül. Az alifás poliészter polimer összekeverése egy multikarbonsavval ezért általában maximalizálja az alifás poliészter polimer kristályosodását, aminek következtében az alifás poliészter polimer várható hőzsugorodása a minimumra csökken.

Ezen felül a rövidre vágott rost előállításánál, ha inline hőrögzítés lehetséges, találmányunk egyik megvalósítása szerint előnyös, ha a találmány szerinti hőre lágyuló készítményből előállított rostokat hőrögzítésnek vetjük alá. Kívánatos, hogy az ilyen hőrögzítés tovább csökkentse a rost hőzsugorodását. Ezt a hőrögzítést végrehajthatjuk úgy, hogy a

- 19 rostok egy állandó nyújtásnak vannak alávetve, ami jellemzően - de nem kizárólag - kb. 10 és kb. 20 % közötti érték, előnyösen kb. 50°C fölötti, még előnyösebben kb. 70°C fölötti, legelőnyösebben kb. 90°C fölötti hőmérsékleten. Általában ajánlatos a lehető legnagyobb értékeket alkalmazni a hőrögzitéses kezelés során, mind az alkalmazott nyújtás, mind a hőmérséklet vonatkozásában, míg nem veszítjük el a rost feldolgozhatóságát. Túl magas hőrögzítési hőmérséklet azonban, úgymint például egy rost egyik alkotórészének olvadási hőmérsékletéhez közeli hőmérséklet, csökkentheti a rost szilárdságát és azt eredményezheti, hogy a rost nehezen kezelhetővé válik ragadóssága miatt.

Találmányunk egyik megvalósítási módja szerint kívánatos, hogy a hőre lágyuló készítményből készített rost zsugorodása amit a hőzsugorodási érték (Heat Shrinkage value) fejez ki kb. 100°C hőmérsékleten és kb. 15 perc időtartam alatt előnyösen kevesebb mint kb. 15 , még előnyösebben kevesebb mint kb.

1, ennél is előnyösebben kevesebb mint kb. 5 %, legelőnyösebben kevesebb mint kb. 2 5 legyen. A zsugorodás mértékét a rost kezdeti és a végső hosszúsága különbségének és a rost kezdeti hosszúsága hányadosának százszorosából számítjuk ki. Egy rost zsugorodásának mértékét a leírásunk vizsgálati módszerek részében ismertetett módszerrel határozhatjuk meg.

A találmány szerinti hőre lágyuló készítmények alkalmasak rostok vagy nemszőtt szerkezetek előállítására, amelyek alkalmazhatók eldobható termékekben, beleértve az eldobható abszorbens termékeket, úgymint pelenkákat, felnőtt inkontinencia termékeket és derékaljakat; menstruációs termékekben, úgymint egészségügyi betétekben és tamponokban; és más abszorbens tér- 20 - : .: :···.·· .· ’··· mékekben, úgymint törlőkben, előkékben, sebkötöző anyagokban és sebészeti sapkákban és maszkokban. Ennek megfelelően találmányunk egy másik tárgya egy eldobható abszorbens termék, amely tartalmazza a találmány szerinti rostokat vagy nemszőtt szerkezeteket.

Találmányunk egyik megvalósítási módja szerint a hőre lágyuló készítményt rostos mátrix-szá alakítjuk egy eldobható abszorbens termékbe való beépítéshez. A rostos mátrix lehet például egy rostos nemszőtt anyag. A rostos nemszőtt anyagok készülhetnek teljes egészükben a találmány szerinti hőre lágyuló készítményekből előállított rostokból, vagy lehetnek más rostokkal kevertek. Az alkalmazott rostok hossza függhet a tervezett végső felhasználástól. Ha a rostoknak vízben le kell bomlaniuk, mint például egy WC-ben, előnyös, ha a hosszúságot 15 mm-re vagy annál kisebbre választjuk.

Találmányunk egyik megvalósítási módja egy eldobható abszorbens termék, amely egy folyadékáteresztő felső réteget, egy a folyadékáteresztő felső réteghez csatlakozó alsó réteget, és egy a folyadékáteresztő felső réteg és az alsó réteg között elhelyezett abszorbens szerkezetet tartalmaz, ahol az alsó réteg a találmány szerinti hőre lágyuló készítményből előállított rostokat tartalmaz.

Eldobható abszorbens termékeket írnak le általánosságban például az US-A 4,710,187; US-A 4,762,521; US-A 4,770,656; és US-A 4, 98,603 sz. szabadalmi leírásokban.

Valamennyi találmányunk szerinti abszorbens termék és szerkezet a használat során általában többször ki van téve testfolyadékok hatásának. Ennek megfelelően kívánatos, hogy az abszorbens termékek és szerkezetek többször is képesek legye

- 21 *”* ·Ι. ··/· nek felszívni testfolyadékokat abban a mennyiségben, ami az abszorbens termékeket és szerkezeteket a használat során éri. A folyadékterhelések általában nem egy időben történnek.

Vizsgálati eljárások

Olvadási hőmérséklet

Az olvadási hőmérsékletet differenciál szkenning kalorimetria alkalmazásával határoztuk meg. Az olvadási hőmérsékletek meghatározására egy differenciál szkenning kalorimétert alkalmaztunk, amely a T.A. Instruments Inc. (New Castle, Delaware, USA) Thermal Analyst 2910 Differential Scanning Calorimeter (DSC) jelű gyártmánya, és amelyet egy folyékony nitrogén hűtővel szereltünk fel és a Thermal Analyst 2200 elemző szoftverrel együtt alkalmaztunk.

A vizsgált anyagminták vagy rostok vagy gyanta pelletek voltak. Előnyös az anyagmintákat nem közvetlenül kezelni, hanem inkább csipeszekkel és más eszközökkel, hogy ne vigyünk be semmit, ami hibás eredményeket okozna. Az rostokból kivágott anyagmintákat vagy gyanta pelleteket belehelyeztük egy alumínium serpenyőbe és analitikai mérlegen 0,01 mg pontossággal megmértük. Szükség esetén a serpenyőben levő anyagmintára fedőt borítottunk.

A differenciál szkenning kalorimétert kalibráltuk egy indium fém standard alkalmazásával és alapvonal korrekciót hajtottunk végre, amint az a differenciál szkenning kaloriméter kézikönyvében le volt írva. A differenciál szkenning kaloriméter vizsgálókamrájába egy anyagmintát helyeztünk vizsgálat céljára és egy üres serpenyőt használtunk kontrollként. Minden vizsgálatot a vizsgálati kamra 55 cm^/perc-es, ipari tisztásé

- 22 gú nitrogénnel végzett átöblítésével hajtottunk végre. A felmelegítési és lehűtési program egy kétciklusos vizsgálat, ami a kamra -75 °C-ra való ekvilibrálásával kezdődik, majd ezt egy 20°C/perc-es hevítési ciklus követi 220°C-ra, ezután egy 20°C/perc-es hűtési ciklus következik -75°C-ra, majd újabb 20°C/perc-es hevítési ciklus 220°C-ra.

Az eredményeket az elemző szoftverrel értékeltük, aminek során az inflexiós ponthoz tartozó üvegesedési átmeneti hőmérséklet (Tg) értékét, az endoterm és az exoterm csúcsokat azonosítottuk és számszerűsítettük. Az üvegesedési átmeneti hőmérsékletet úgy határoztuk meg, mint azt a területet a vonal alatt, ahol egy határozott változás következik be a lejtésben, és ezután az olvadási hőmérsékletet egy automatikus inflexiós számítás alkalmazásával határoztuk meg.

Látszólagos viszkozitás

Az anyagminták reológiai tulajdonságai közül a látszólagos viszkozitás értékelésére egy kapilláris reométert (Göttfert cég gyártmánya Rock Hill, South Caroline, USA; Göttfert Rheograph 2003 capillary rheometer) alkalmaztunk a WinRHEO (2.31 verzió) elemző szoftverrel kombinálva. A kapilláris reométer berendezés egy 2000 bar-os nyomás átalakítót és egy 30/1:0/180 kereklyukú kapilláris présfejet is tartalmazott .

Ha a vizsgált anyagminta vízzel szembeni érzékenységet mutat, vagy ezt tudjuk róla, akkor az anyagmintát vákuumkemencében üvegesedési átmeneti hőmérséklete fölötti hőmérsékleten, azaz politejsav anyagok esetében 55 vagy 60°C fölött szárítjuk legalább 381 Hgmrn vákuumban legalább 30 standard köbláb/óra

- 23 nitrogén gáz átöblitéssel legalább 16 óra hosszat.

Ha a berendezés felmelegedett, és a nyomásátalakítót kalibráltuk, az anyagmintát fokozatosan töltjük az oszlopra, minden alkalommal gyantát juttatva az oszlopra egy töltőveszszővel az állandó olvadás biztosítására a vizsgálat során. Az anyagminta betöltése után egy kétperces olvadási idő előz meg minden egyes vizsgálatot, hogy lehetővé tegyük az anyagminta teljes megolvadását a vizsgálati hőmérsékleten. A kapilláris reométer automatikusan veszi fel az adatpontokat és meghatározza a látszólagos viszkozitást (Pa.s-ban) hét látszólagos nyírási sebességnél (s'¹): 50, 100,200, 500,1000,2000 és 5000. A kapott görbe vizsgálatánál fontos, hogy a görbe viszonylag sima legyen. Ha jelentős eltérések vannak egy általános görbétől két pont között, aminek oka lehet az oszlopban levő levegő, a vizsgálati futtatást meg kell ismételni az eredmények megerősítésere .

A kapott reológiai görbe, ami a látszólagos viszkozitást ábrázolja a látszólagos nyírási sebesség függvényében, jelzi, hogy az anyagminta hogy fog viselkedni ezen a hőmérsékleten egy extruziós eljárásban. Különösen érdekesek a legalább 1000 s · nyírási sebességnél kapott látszólagos viszkozitás értékek, mivel ezek a jellemző körülmények a kereskedelemben kapható rostsodró extruderekben.

Tömeg szerinti/szám szerinti átlagos molekulatömeg

Azoknak a politejsav mintáknak a molekulatömeg eloszlását, amelyeknek tömeg szerinti átlag molekulatömege (M_w) 800 és 400.000 között van, egy gáz permeációs kromatográfiás (GPC) módszerrel határoztuk meg.

- 24 ’ ·· · · · ** * * » * a ι» * _Α * »· *ν·

A GPC fel van szerelve két sorbakötött PLgel Mixed K lineáris 5 μ-os 7,5x300 mm-es analitikai oszloppal. Az oszlop és a detektor hőmérséklete 30 °C. A mozgó fázis HPLX minőségű tetrahidrofurán (THF). A szivattyúsebesség 0,8 ml/perc 25 ml befecskendezési térfogattal. A teljes futtatási idő 30 perc. Fontos megjegyezni, hogy új analitikai oszlopokat kell beállítani kb. minden négy hónapban, egy új őroszlopot kb. minden hónapban és egy új inline szűrőt kb. minden hónapban.

Polisztirol polimer standard-eket, amiket az Aldrich Chemical Co-tól szereztünk be, belekeverünk diklór-metán (DCM) és THF oldószerek (mindkettő HPLC minőségű) 10:90 arányú elegyébe, hogy 1 mg/ml koncentrációjú oldatokat kapjunk. Több polisztirol standart-et kombinálhatunk egy standard oldatban, feltéve, hogy csúcsaik kromatografáláskor nem fednek át. Körülbelül 687-től 400.000-ig terjedő molekulatömegű standard sorozatot kell készíteni. A változó tömeg szerinti átlag molekulatömegű Aldrich polisztirolokkal készített standard keverékek például a következők: standard 1 (401.340; 32.660; 2.727), standard 2 (45.730; 4.075), standard 3 (95.800; 12.860) és standard 4 (184.200; 24.150; 687).

Ezután elkészítjük a törzs ellenőrző standard-et. Egy 200.000 molekulatömegű politejsav standard (#19245 katalógusszám, Polysciences Inc.) 10 g-ját feloldjuk 100 ml HPLC tisztaságú DCM-ben egy üvegkorsóban teflon bélésű fedéllel lezárva egy orbitális keverő alkalmazásával (legalább 30 perc). A keveréket egy tiszta, száraz üveglemezre öntjük és először hagyjuk az oldószert elpárologni, majd egy 35 °C-os előhevített vákuumkemencébe helyezzük és több mint 14 órát szárítjuk 25 Hgmm vákuumban. Ezután a politejsavat eltávolítjuk a kemencé-

bői és a fóliát kis csíkokra vágjuk. A mintákat azonnal megőröljük egy őrlőmalomban (egy 10 mesh méretű szitával) vigyázva arra, hogy ne adagoljunk túl sok mintát és ne állítsuk le az őrlőt. A megőrölt minta néhány grammját száraz üvegkorsóban egy deszikkátorban tároljuk, míg a minta maradékát tárolhatjuk hűtőben egy hasonló típusú korsóban.

Fontos új ellenőrző standard-et készíteni mindegyik új sorozat megkezdése előtt, és mivel a molekulatömeget nagyban befolyásolja a minta koncentráció, nagy súlyt kell fektetni kimérésére és elkészítésére. Az ellenőrző standard elkészítéséhez kimérünk 0,0800 ±0,0025 g 200.000 tömeg szerinti átlag molekulatömegű politejsav kontroll standard-et egy tiszta száraz szcintillációs ampullába. Ezután egy térfogatbeosztású pipetta alkalmazásával 2 ml DCM-et teszünk az ampullába és szorosan rácsavarjuk a tetőt. A mintát hagyjuk teljesen feloldódni, szükség esetén egy orbitális keverőn, úgymint egy Thermclyne Roto Mix-en (51300-as típus) vagy hasonló keverőn keverve. Annak megállapítására, hogy az anyag teljesen feloldódott-e tartsuk az ampullát a fény felé 45 fokos szögben. Forgassuk meg lassan és figyeljük a folyadékot, amint lefolyik az üvegen. Ha az ampulla alja nem tűnik simának, a minta nem oldódott fel teljesen. A minta feloldódása több órát is igénybe vehet. Ha feloldódott, egy térfogatbeosztású pipettával hozzáadunk 18 ml THF-et a tetőt szorosan rácsavarjuk és keverjük .

Mintát készítünk 0,0800 ± 0,0025 g anyagot egy tiszta, száraz szcintillációs ampullába bemérve (nagy gondot kell fordítani ennek a kimérésére és elkészítésére is). Az ampullába térfogatbeosztású pipettával 2 ml DCM-et teszünk, és a tetőt

- 26 szorosan rácsavarjuk. Az anyagot hagyjuk teljesen feloldódni ugyanannak a módszernek az alkalmazásával, amit az ellenőrző standard készítésénél fent leírtunk. Ezután térfogatbeosztású pipettával 18 ml THF-et adunk hozzá a tetőt szorosan rácsavarjuk és keverjük.

Az értékelést úgy kezdjük, hogy egy standard készítményt vizsgálatra befecskendezünk a rendszer ekvilibrálásának ellenőrzésére. Ha az ekvilibrálást ellenőriztük, befecskendezzük a standard készítményeket. Miután ezek lefutottak, befecskendezzük az ellenőrző standard készítményt, majd a mintákat. Az ellenőrző standard készítményt minden hét minta befecskendezése után újra befecskendezzük és a vizsgálat végén is. Figyeljünk arra, hogy bármelyik ampullából legfeljebb kétszer fecskendezzünk be, és ezt a két befecskendezést 4,5 órán belül hajtsuk végre.

Az eredmény értékelésére négy minőségi ellenőrző paraméter van. Először, a negyedrendű regresszió korrelációs koefficiense mindegyik standard-re 0,950 és 1,050 között kell legyen. Másodszor, az ellenőrző standard készítmények tömeg szerinti átlagos molekulatömegének relatív standard deviációja mindegyik esetben 5,0 5 alatt kell legyen. Harmadszor, a befecskendezett ellenőrző standard készítmény tömeg szerinti átlagos molekulatömege a befecskendezett első ellenőrző standard készítmény tömeg szerinti átlagos molekulatömegének 10 %-án belül kell legyen. Végül rögzítenünk kell a laktid választ a 200 pg/ml-es standard befecskendezésre egy SQC adatlapon. A lap ellenőrző vonalait figyelembe véve a válasznak belül kell lennie a meghatározott SQC paramétereken.

A polisztirol standard készítményekből továbbá a

- 27 politejsavra és a polisztirolra THF-ben 30°C-on mért Mark Houwink állandókból szerkesztett kalibrációs görbe alapján kiszámítjuk a molekuláris statisztikákat, melyek a következők: polisztirol (K=14,1*10'', a=0, 700) politejsav (K=54, 9*10⁵,a=0, 639) .

Rostok hőzsugorodása

A hővel kiváltott zsugorodás meghatározására a kívánt berendezés a következőket tartalmazza: egy konvekciós kemencét (Thelco 160DM laboratóriumi kemence), 0,5 g (± 0,06 g) süllyedő súlyok, 1,27 cm-es kapcsok, maszkoló szalag, diagrampapír, legalább 0,635 cm-es négyzetekkel, habosított kitűzőtábla 27,9 x 35,6 cm (11x14 inch) vagy ezzel egyenértékű más eszköz a diagrampapir és a minták felerősítésére. A konvekciós kemencének 100C-ig használhatónak kell lennie.

Rostmintákat olvadékban sodrunk a nekik megfelelő fonási körülmények között, előnyösen 30 szálas kötegben, és mechanikailag húzzuk olyan rostok előállítására, amelyeknek sugárnyústása (jetstretch) 224 vagy nagyobb. Csak az azonos sugárnyú^cású rostokat lehet összehasonlítani egymással hőzsugorodásuk vonatkozásában. Egy rost sugárnyújtása a megnyújtó görgő sebességének és a fonófejet elhagyó olvadt polimer lineáris extruziós sebességének (távolság/idő) hányadosa. A sodort szálat általában egy csévére tekerjük fel egy tekercselővel. A feltekert rostköteget 30 elemi szálra választjuk szét, ha már korábban nem 30 elemi szálas köteget kaptunk és 22,9 cm (9 inch) hosszúságúra vágjuk.

A diagrampapírt szalaggal rögzítjük a kitűzőtáblára, aminek során a diagrampapír egyik élét hozzáigazítjuk a

- 28 kitűzőtábla éléhez. A rostköteg egyik végét szalaggal rögzítjük (nem többet, mint a végső 2,54 cm-t). A szalaggal rögzített véget hozzácsíptetjük a kitűzőtáblához annál az élnél, ahová a diagrampapírt illesztettük úgy, hogy a csiptető éle a diagrampapír vízszintes vonalainak egyike fölött helyezkedjen el a rostköteget a helyén tartva (a szalaggal rögzített vég éppen hogy csak látható legyen a csiptető alatt rögzítve). A köteg túlsó végét feszesre húzzuk és a diagrampapír függőleges vonalaival párhuzamosan helyezzük el. Ezután 17,8 cm-re (7 inch-nyire) lefelé attól a ponttól, ahol a csiptető rögzíti a rostot, a 0,5 g-os süllyedő súlyt a rostköteg köré csiptetjük. A rögzítési eljárást megismételjük mindegyik párhuzamosra. Általában három mintát rögzíthetünk egyidejűleg. A diagrampapíron jelöléseket helyezhetünk el a süllyedő súlyok kezdeti helyzetének jelölésére. A mintákat a kb. 100°C-os kemencébe helyezzük úgy, hogy függőlegesen lógjanak és ne érintsék a kitűzőtáblát. 5, 10 és 15 perc eltelte után gyorsan megjelöljük a süllyedő súlyok új helyzetét a diagrampapíron, és viszszatesszük a mintákat a kemencébe.

A vizsgálat befejezése után a kitűzőtáblát eltávolítjuk, és megmérjük a távolságokat a kiindulási pont (ahol a csiptető tartja a rostokat) és az 5, 10 és 15 percnél elhelyezkedő pontok között egy kb. 0,16 cm-re (1/16 inch-re) beosztott vonalzóval. Ajánlatos mintánként három párhuzamos vizsgálatot végezni. Kiszámítjuk az átlagokat, a standard deviációkat és a százalékos zsugorodást. A százalékos zsugorodást úgy számítjuk ki, hogy a kezdeti hosszúság és a mért hosszúság különbségét elosztjuk a kezdeti hosszúsággal, és a hányadost megszorozzuk százzal. A leírásunkban megadott hőzsugorodási értékeknél a 15

- 29 percnél kapott adatokat alkalmaztuk.

Kristályméret meghatározás

A kristályméret mérését egy rostmintán belül röntgendiffrakciós módszerrel végezzük egy röntgengép alkalmazásával, ami beszerezhető a Philips Inc. (Mahwah, New Jersey, USA) cégtől XRG-3000 x-ray machine néven. A röntgengép egy rézcsővel van felszerelve. Felvételeket kapunk és rajzot készítünk szélesszögű goniométer alkalmazásával. Egy rostminta hatásos kristályméretének meghatározására egy reflexiós mintát veszünk föl a rosthoz képest ekvatoriális irányban, a (hkl) rétegvonalon keresztül szkennelve. A kb. 16,4° 2Q-nál levő (100) síkot választjuk állandónak valamennyi méretszámításhoz. A Scherrer egyenlet alkalmazásával ezután kiszámítjuk a krisztallitok átlagos méretét merőlegesen a (100) síkra.

Biológiai lebonthatósági vizsgálat

A minták biológiai lebonthatóságát az Organic Waste Systems (Gent, Belgium) módszerrel végezzük módosított ASTM 5338.92, vagy az ezzel egyenértékű ISO CD 14855 vizsgálati eljárás alkalmazásával. Az ASTM 5338.92 módosítása abban áll, hogy a vizsgálati kamrákat 58°C-os állandó hőmérsékleten tartjuk végig a vizsgálat során és nem alkalmazunk növekvő hőmérsékleti profilt.

Példák: 1. példa

Politejsav polimert (PLA) szerzünk be a Chronopol Inc., Golden, Colorado, USA cégtől. A politejsav polimer L:D aránya

- 30 100:0, olvadási hőmérséklete kb. 175 °C, tömeg szerinti átlag molekulatömege kb. 211.000, szám szerinti átlag molekulatömege kb. 127.000, polidiszperzitási indexe kb. 1,66 és maradék tejsav monomer értéke kb. 5,5 tömeg!.

A politejsav polimert adipinsavval keverjük össze különböző mennyiségekben. A politejsav polimer adipinsavval való összekeverése során az alkotórészeket először szárazon összekeverjük, majd olvadékban alaposan összekeverjük őket, amit ellenirányban forgó ikercsigás extruderrel valósítunk meg. A keverést vagy egy BRABENDER™ ikercsigás kompaunderrel vagy egy HAAKE™ ikercsigás extruderrel végezzük, keverőcsigával felszerelve .

Az előkészített keverékek rostokká alakítását házon belüli rostfonó berendezéssel végezzük. A fonóberendezésnek egy 1,9 cm (0,75) átmérőjű, 24:1 hosszúság:átmérő arányú csigája és három hevítési zónája van. A fonóberendezésből az anyag egy 1,6 cm (0,62 inch) átmérőjű Koch® típusú statikus keverő egységbe kerül, majd a fonófejbe (4. és 5. hevítési zónák) egy 15-30 lyukú előfonófejen keresztül, ahol mindegyik lyuk átmérője kb. 500 gm. Az egyes hevítési zónák hőmérsékletét sorban adjuk meg a hőmérsékletprofil oszlopban (1. táblázat). A rostokat levegővel hirtelen lehűtjük 13-22°C-os levegőhőmérsékletet alkalmazva és lehúzzuk egy mechanikus húzógörgővel és továbbvezetjük vagy egy feltekerő egységhez (mint a Lurgi sodratkötésű eljárásban). Az eljárási körülményeket néhány előállított rost esetében az 1. táblázatban tüntetjük fel.

1. táblázat

Polimer keverék *PLA/Adipinsav (100:0)

PLA/Adipinsav (85:15)

PLA/Adipinsav (75:25)

Hőmérséklet profil 160/180/190/190/190

145/155/160/160/160

150/170/165/160/160

Megjegyzés szükséges az extruder sebesség, nyomaték és nyomás csökkentéséhez alacsonyabb hő a fo nási nyomás fenntar tásához alacsonyabb hő a fo nási nyomás fenntar tásához nem a találmány szerinti minta

Ezután meghatározzuk az elkészített rostok hőzsugorodását (Tg) és átlagos kristályméretét. A kapott eredményeket a 2. táblázat tartalmazza. A politejsav polimer és az adipinsav tényleges százalékos arányát magmágneses rezonancia alkalmazásával határozzuk meg a CH és a CH₂ csúcsok közötti arányként.

2. táblázat

Betáplált	Adipinsav	Tg(°C)	Közepes	Százalékos
adipinsav	tényleges		kristálymére	hőzsugorodás
mennyiség	mennyisége a fonott rostban		t, L(hki) A
*0/	0, 0%	63,4	120	16, 6%
5%	5, 0%	53, 9	-	-
10%	9,2%	41, 6	100	8,9%
15%	—	45, 0	—	—
25%	27,1%	36, 9	60	0%

* nem a találmány szerinti minta

2. példa

Politejsav polimert szerzünk (Golden, Colorado, USA) cégtől. A be a Chronopol Inc., politejsav polimer L:D aránya 100:0, olvadási hőmérséklete kb. 175°C, tömeg szerinti át

- 32 lag molekulatömege kb. 181.000, szám szerinti átlag molekula tömege kb. 115.000, polidiszperzitási indexe kb. 1,57 és maradék tejsav monomer értéke kb. 2,3 tömeg%.

Az előkészített keverékek rostokká alakítását házon belüli rostfonó berendezéssel végezzük. A fonóberendezésnek egy 1,9 cm (0,75) átmérőjű, 24:1 hosszúság:átmérő arányú csigája és három hevítési zónája van. A fonóberendezésből az anyag egy 1,6 cm (0,62 inch) átmérőjű Koch® típusú statikus keverő egységbe kerül, majd a fonófejbe (4. és 5. hevítési zónák) egy 15-30 lyukú előfonófejen keresztül, ahol mindegyik lyuk átmérője kb. 500 um. Az egyes hevítési zónák hőmérsékletét sorban adjuk meg a hőmérsékletprofil oszlopban (3. táblázat). A rostokat levegővel hirtelen lehűtjük 13-22°C-os levegőhőmérsékletet alkalmazva és lehúzzuk egy mechanikus húzógörgővel és továbbvezetjük vagy egy feltekerő egységhez (mint a Lurgi sodratkötésű eljárásban). Az eljárási körülményeket néhány előállított rost esetében a 3. táblázatban tüntetjük fel.

- 33 3. táblázat

Polimer keverék	Hőmérséklet profil	Megjegyzés
*PLA/Adipinsav (100:0)	180/207/195/195/195	szükséges az extruder sebesség, nyomaték és nyomás csökkentéséhez
PLA/Adip ins av (95:5)	160/185/175/175/175	alacsonyabb hő a fonási nyomás fenntartásához
PLA/Adipinsav (90:10}	160/185/175/175/175	alacsonyabb hő a fonási nyomás fenntartásához
PLA/Adipinsav ¢85:15)	150/175/170/170/170	alacsonyabb hő a fonási nyomás fenntartásához
PLA/Adipinsav (80:20)	150/175/170/170/170	alacsonyabb hő a fonási nyomás fenntartásához
PLA/Adipinsav Ή E „ E 'J	150/170/168/168/168	alacsonyabb hő a fonási nyomás fenntartásához
PLA/Adiptnsav <70:30)	150/170/165/165/165	alacsonyabb hő a fonási nyomás fenntartásához

* nem a találmány szerinti minta

Ezután meghatározzuk az elkészített rostok hőzsugorodását (Tg? és biológiai lebonthatóságát. A kapott eredményeket a 4. táblázat tartalmazza. A politejsav polimer és az adipinsav tényleges százalékos arányát magmágneses rezonancia alkalmazásával határozzuk meg a CH és a CH? csúcsok közötti arányként.

- 34 « a · ··· ··· ·· ···· · ·· ····♦ • ······ ·· · . táblázat

Betáplált	Adipinsav	Tg(°C)	Közepes kristály-	Százalékos
adipinsav	tényleges		méret, L_(hw) A	hőzsugorodás
mennyiség	mennyisége a
	fonott rostban
*0%	0, 0%	56, 5	7 6,1%	34%
5%	5,2%	-	—	40%
10%	9,2%	49, 5	92, 5%	10%
15%.	18,3%	50, 9	-	7%
20%	12, 1%	-	-	14%
2 5%	19,7%	49,4	100%	12%
30%	21,6%	49, 4	—	0%

* nem a találmány szerinti minta

Szakember számára nyilvánvaló, hogy találmányunk számos módosítással és változatban megvalósítható anélkül, hogy annak szellemétől eltérnénk. Ennek megfelelően a részletes leírás és a fenti példák csupán szemléltetésre szolgálnak és semmilyen módon nem korlátozzák az igénypontok által meghatározott oltalmi kört.

Claims

- • « « · · ·· ···/· • «·· · ·· ·· * SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Hőre lágyuló készítmény, amely a következő alkotórészek keverékét tartalmazza:

a) alifás poliészter polimer, amelynek tömeg szerinti átlag molekulatömege kb. 10.000 és kb. 2.000.000 közötti, ahol az alifás poliészter polimer a hőre lágyuló készítményben kb. 50 tömeg! és kb. 95 tömeg! közötti mennyiségben van jelen; és b) multrkarbonsav, amelyben a szénatomok száma kevesebb mint kb. 30, és ahol a multikarbonsav a hőre lágyuló készítményben kb. 5 tömeg! és kb. 50 tömeg! közötti mennyiségben van jelen, ahol valamennyi tömeg!~os érték a hőre lágyuló készítményben jelen levő alifás poliészter polimer és multikarbonsav teljes tömegére vonatkozik.

2. Az 1. igénypont szerinti hőre lágyuló készítmény, azzal jellemezve, hogy alifás poliészter polimerként politejsav, poli(butilén-szukcinát), poli(butilén-szukcinát-ko-adipát), poli(hidroxi-butirát-ko-valerát), polikaprolakton, szulfonált poli(etilén-tereftalát) valamelyikét, vagy ezeknek a polimereknek a keverékeit vagy kopolimerjeit tartalmazza.

3. A. 2. igénypont szerinti hőre lágyuló készítmény, azzal jellemezve, hogy alifás poliészter polimerként politejsavat tartalmaz.

4. Az 1. igénypont szerinti hőre lágyuló készítmény, azzal jellemezve, hogy az alifás poliészter polimert a hőre lágyuló készítmény kb. 60 és kb. 90 tömeg! közötti mennyiségben tar- • * · ··· ··· · · ···· · · · ♦ ···· • ··· ··· · talmazza.

5. Az 1. igénypont szerinti hőre lágyuló készítmény, azzal jellemezve, hogy multikarbonsavként malonsav, citromsav, borostyánkősav, glutánsav, adipinsav, pimelinsav, parafasav, azelainsav, szebacinsav valamelyikét vagy ezek keverékeit tartalmazza .

6. Az 5. igénypont szerinti hőre lágyuló készítmény, azzal jellemezve, hogy multikarbonsavként adipinsavat tartalmaz.

7. Az 1. igénypont szerinti hőre lágyuló készítmény, azzal jellemezve, hogy a multikarbonsavat a hőre lágyuló készítmény kb. 10 és kb. 40 tömeg! közötti mennyiségben tartalmazza.

8. Az 1.. igénypont szerinti hőre lágyuló készítmény, azzal jellemezve, hogy multikarbonsavként kb. 3 és kb. 30 közötti teljes szénatomszámú multikarbonsavat tartalmaz.

9. Az 1. igénypont szerinti hőre lágyuló készítmény, azzal jellemezve, hogy üvegesedésr átmeneti hőmérséklete kevesebb mint kb. 55°C.

10. A 9. igénypont szerinti hőre lágyuló készítmény, azzal jellemezve, hogy üvegesedési átmeneti hőmérséklete kevesebb mint kb. 50°C.

11. Az 1. igénypont szerinti hőre lágyuló készítmény, azzal jellemezve, hogy alifás poliészter polimerként politejsav,

- 37 poii(butilén-szukcinát), poll(butilén-szukcinát-ko-adipát), poli(hidroxi-butirát-ko-valerát), polikaprolakton, szulfonált poll (etilén-tereftálát) valamelyikét, vagy ezeknek a polimereknek a keverékeit vagy kopolimerjeit tartalmazza; és multikarbonsavként malonsav, citromsav, borostyánkősav, glutánsav, adipinsav, pimelinsav, parafasav, azelainsav, szebacinsav valamelyikét vagy ezek keverékeit tartalmazza; és üvegesedési átmeneti hőmérséklete kevesebb mint kb. 55°C.

12. A 11. igénypont szerinti hőre lágyuló készítmény, azzal jellemezve, hogy alifás poliészter polimerként politejsavat és multikarbonsavként adipinsavat tartalmaz.

13. A 12. igénypont szerinti hőre lágyuló készítmény, azzal jellemezve, hogy a politejsav polimert kb. 60 és kb. 90 tömeg! közötti és az adipinsavat kb. 10 és kb. 40 tömeg! közötti mennyiségben tartalmazza.

14. Hőre lágyuló készítményből előállított rost, mely hőre lágyuló készítmény a következő alkotórészek keverékét tartalma 2 : a:

a) alifás poliészter polimer, amelynek tömeg szerinti átlag molekulatömege kb. 10.000 és kb. 2.000.000 közötti, ahol az alirás poliészter polimer a hőre lágyuló készítményben kb. 50 tömeg- és kb. 95 tömeg! közötti mennyiségben van jelen; és b) multikarbonsav, amelyben a szénatomok száma kevesebb mint kb. 30, és ahol a multikarbonsav a hőre lágyuló készítményben kb. 5 tömeg! és kb. 50 tömeg! közötti mennyiségben van jelen, ahol valamennyi tömegl-os érték a hőre lágyuló készítményben

- 38 - , . ...» »

«... *ζ*· *’f* jelen levő alifás poliészter polimer és multikarbonsav teljes tömegére vonatkozik;

és ahol a rost hőzsugorodási értéke kevesebb mint kb. 15 %.

15. A 14. igénypont szerinti rost, azzal jellemezve, hogy alifás poliészter polimerként politejsav, poli(butilénszukcinát), poli(butilén-szukcinát-ko-adipát), poli(hidroxibutirát-ko-valerát), polikaprolakton, szulfonált poli(etiléntereftalát) valamelyikét, vagy ezeknek a polimereknek a keverékeit vagy kopolimerjeit tartalmazza.

16. A 15. igénypont szerinti rost, azzal jellemezve, hogy alifás poliészter polimerként politejsavat tartalmaz.

17. A 14. igénypont szerinti rost, azzal jellemezve, hogy az alifás poliészter polimert a hőre lágyuló készítmény kb. 60 és kb. 90 tömegí közötti mennyiségben tartalmazza.

18. A 14. igénypont szerinti rost, azzal jellemezve, hogy multikarbonsavként malonsav, citromsav, borostyánkősav, glutánsav, adipinsav, pimelinsav, parafasav, azelainsav, szebacinsav valamelyikét vagy ezek keverékeit tartalmazza.

19. A 18. igénypont szerinti rost, azzal jellemezve, hogy multikarbonsavként adipinsavat tartalmaz.

20. A.14. igénypont szerinti rost, azzal jellemezve, hogy a multikarbonsavat a hőre lágyuló készítmény kb. 10 és kb. 40 tömegí közötti mennyiségben tartalmazza.

-ág-

ii.

A 14. Igénypont szerinti rost, azzal jellemezve, hogy multikarbonsavként kb. 3 és kb. 30 közötti teljes szénatomszámú multikarbonsavat tartalmaz.

22. A 14. igénypont szerinti rost, azzal jellemezve, hogy a hőre lágyuló készítmény üvegesedési átmeneti hőmérséklete ke vesebb mint kb. 55°

23. A 22. igénypont szerinti rost, azzal jellemezve, hogy a hőre lágyuló készítmény üvegesedési átmeneti hőmérséklete kevesebb mint kb. 50°C.

24. A 14. igénypont szerinri rost, azzal jellemezve, hogy alifás poliészter polimerként politejsav, poli(butilénszukcinát), poli(butilén-szukcinát-ko-adipát), poll(hidroxibutirat-ko-valerát), polikaprolakton, szulfonált poli(etiléntereftalát) valamelyikét, vagy ezeknek a polimereknek a keverékeit vagy kopolimerjeit tartalmazza; és multikarbonsavként malonsav, citromsav, borostyánkősav, glutánsav, adipinsav, pimelinsav, parafasav, azelainsav, szebacinsav valamelyikét vagy ezek keverékeit tartalmazza; és a hőre lágyuló készítmény üvegesedési átmeneti hőmérséklete kevesebb mint kb. 55°C.

25. A 24. igénypont szerinti rost, azzal jellemezve, hogy alifás poliészter polimerként politejsavat és múltikarbonsavként adipinsavat tartalmaz.

26. A 25. igénypont szerinti rost, azzal jellemezve, hogy a

- 40 hőre lágyuló készítmény a politejsav polimert kb. 60 és kb. 90 tömegi közötti és az adipinsavat kb. 10 és kb. 40 tömeg% közötti mennyiségben tartalmazza.

27. A 25. igénypont szerinti rost, azzal jellemezve, hogy hőzsugorodási értéke kisebb mint kb. 10 %.

Tel: 316-0634 1 ax 316-0635 í