PL214227B1

PL214227B1 - Sposób otrzymywania włókniny o wysokiej zdolności do dyspergowania w wodzie

Info

Publication number: PL214227B1
Application number: PL379046A
Authority: PL
Inventors: Marcin Struszczyk; Kinga Brzoza-Malczewska
Original assignee: Inst Wlokien Chem
Priority date: 2006-02-24
Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2013-07-31
Also published as: PL379046A1

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 214227 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 379046 ^{(51) Int.Cl.}

D04H 1/64 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 24.02.2006 (54) Sposób otrzymywania włókniny o wysokiej zdolności do dyspergowania w wodzie

	(73) Uprawniony z patentu:
(43) Zgłoszenie ogłoszono:	INSTYTUT BIOPOLIMERÓW I WŁÓKIEN CHEMICZNYCH, Łódź, PL
03.09.2007 BUP 18/07	(72) Twórca(y) wynalazku:
	MARCIN STRUSZCZYK, Łódź, PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:	KINGA BRZOZA-MALCZEWSKA, Łódź, PL
31.07.2013 WUP 07/13	(74) Pełnomocnik:
	rzecz. pat. Teresa Pruska-Jabłońska

PL 214 227 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania włókniny o wysokiej zdolności do dyspergowania w wodzie, przeznaczonej zwłaszcza do wytwarzania jednorazowych wyrobów sanitarnych oraz środków higieny osobistej.

Powszechność stosowania jednorazowych wyrobów sanitarnych i środków higieny osobistej takich jak: podpaski, pieluchy itp. stwarza poważny problem z późniejszym ich składowaniem i utylizacją. Jednocześnie artykuły te muszą charakteryzować się odpowiednimi właściwościami użytkowymi, takimi jak wytrzymałość czy chłonność. Zasadnicze problemy związane z używaniem i utylizacją środków higieny osobistej polegają na braku możliwości ich recyklingu, zagrażaniu epidemiologicznym oraz stosowaniu podczas ich wytwarzania modyfikatorów chemicznych, będących przyczyną występowania różnego rodzaju alergii i zmniejszających w znacznym stopniu biodegradowalność produktu.

Chitozan dzięki specyficznym właściwościom, takim jak: hydrofilność, biozgodność. biodegradowalność czy aktywność biologiczna, stanowi znany i korzystny modyfikator włóknin stosowanych między innymi do wytwarzania środków higieny osobistej.

Z patentu US 6,936,345 znany jest sposób nadawania właściwości antybakteryjnych włóknom lub włókninom z poliestrów lub z poliolefin poprzez pokrywanie ich powierzchni kompozycją zawierającą 0,01-10% wag. chitozanu oraz 0,01-10% wag. monoestru glicerolu i kwasu tłuszczowego zawierającego 6-14 atomów węgla. Tak wytworzone włókniny i włókna stosowane są do wyrobu środków sanitarnych i środków higieny osobistej jednorazowego użytku.

Z patentu US 5,308,663 znane są biodegradowalne włókniny zawierające w swej strukturze sól chitozanu, mające zastosowanie m.in. w opakowaniach, rolnictwie czy ogrodownictwie. Włókniny te wytwarzane są poprzez zanurzanie rozdrobnionych włókien celulozowych w roztworze soli chitozanu, a następnie formowanie włókniny z zawiesiny włókien wiskozowych, przy zastosowaniu różnych technik fizycznych, np. suszenie w gorącym powietrzu o temp. 100°C.

Z patentu US 6,197,322 znany jest sposób nadawania nośnikowi hydrofobowemu, np. w postaci włókniny z włókien polipropylenowych, właściwości antymikrobowych poprzez pokrywanie powierzchni włókniny roztworem soli chitozanu lub zawiesiną chitozanu, a następnie suszenie i poddawanie regeneracji do nierozpuszczalnego w wodzie chitozanu, w przypadku zastosowania soli chitozanu. Sposobem tym wytwarza się włókninę z naniesionym na jej powierzchnię nierozpuszczalnym chitozanem, ₂ w ilości 0,0005 - 2,5 g/m². Włóknina taka ma właściwości antymikrobowe i znacząco redukujące przykre zapachy, ale nie jest dyspergowalna w wodzie ze względu na obecność nierozpuszczalnego chitozanu jako środka zarówno wiążącego jak i antymikrobowego.

Dzięki naniesieniu chitozanu na włókniny w opisanych wyżej metodach otrzymywano zmodyfikowane włókniny, które charakteryzowały się właściwościami antymikrobowymi lub przyspieszoną biodegradowalnością, ale nie wykazywały odpowiednio wysokiej dyspergowalności w środowisku wodnym.

Sposób wytwarzania włókniny o wysokiej zdolności do dyspergowania w wodzie według wynalazku polega na tym, że runo włókninowe z włókien naturalnych lub syntetycznych napawa się w temperaturze pokojowej, w czasie nie dłuższym niż 30 minut, zbuforowanym do pH = 5,4 - 5,6 wodnym roztworem chitozanu w kwasie mlekowym zawierającym 0,05 - 1% wagowego chitozanu o średnim ciężarze cząsteczkowym nie większym niż 250000 i stopniu deacetylacji 70 - 80%, z dodatkiem związku wapnia i/lub białka oraz ewentualnie plastyfikatora, w ilości nie większej niż 1% wagowy każdej z wymienionych substancji. Następnie po odciśnięciu nadmiaru roztworu napawającego, otrzymaną włókninę suszy się w temperaturze nie wyższej niż 40°C, w czasie nie krótszym niż 3600 minut.

Zastosowanie w sposobie według wynalazku mleczanu chitozanu zbuforowanego do pH w zakresie od 5,4 do 5,6 pozwala na wytworzenie włókniny, zarówno z włókien hydrofobowych jak i hydrofilowych, o odpowiednich właściwościach wiążących w kontakcie z moczem i/lub krwią, natomiast w środowisku wodnym ulegającej relatywnie szybkiemu dyspergowaniu. Tak określony zakres pH wynika stąd, że w przypadku zastosowania do wytwarzania włóknin nierozpuszczalnego chitozanu lub soli chitozanu o pH>5,6 otrzymuje się włókninę nie ulegającą dyspergowaniu zarówno we krwi i w moczu, jak i w wodzie. Natomiast zastosowanie soli chitozanu o pH<5,4 powoduje, iż włóknina ulega szybkiemu rozwarstwieniu w obecności krwi i moczu, co wyklucza jej wykorzystanie w jednorazowych środkach higieny osobistej.

Dodatek w roztworze napawającym jonów wapnia, które są jednym z aktywatorów kaskady krzepnięcia krwi, umożliwia szybkie wykrzepianie krwi w wytworzonej włókninie, natomiast białko, np.

PL 214 227 B1 serycyna sieciuje sól chitozanu, dzięki czemu zmodyfikowana włóknina posiada dobre właściwości użytkowe związane ze zmniejszonym chłonięciem oraz brakiem dezintegracji włókniny w obecności moczu i krwi. Zawartość plastyfikatora, np. gliceryny w roztworze polepsza poręczność włókniny oraz jej układalność.

Modyfikowana włóknina otrzymana sposobem według wynalazku charakteryzuje się relatywnie wysoką dyspergowalnością w środowisku wodnym, a jednocześnie niską dyspergowalnością we krwi i w moczu, przy zachowaniu odpowiednich walorów użytkowych, tzn. zdolności do formowania relatywnie cienkich błon o wysokiej adhezyjności, miękkości i elastyczności, również po zaobsorbowaniu płynu. Poza tym otrzymana włóknina jest biodegradowalna i charakteryzuje się właściwościami dezodorującymi przy inhibitowaniu rozwoju flory mikroorganizmów oraz nie wykazuje właściwości uczulająco-drażniących. Z uwagi na wymienione cechy modyfikowana włóknina w pełni nadaje się do wytwarzania jednorazowych wyrobów sanitarnych oraz środków higieny osobistej, które po wykorzystaniu mogą być utyIizowane.

Dla oceny dyspergowalności zmodyfikowanej włókniny zastosowano współczynnik wtórnego pęcznienia WRV, który oznaczono statycznie zgodnie z metodą opisaną w Journal of Applied Polymer Science, vol. 33, str. 171, 1987r. przy użyciu 3 typów kąpieli:

a) wody destylowanej

b) sztucznego moczu sporządzonego wg normy DIN 53923 o składzie:

KCl 7,0 g

Na₂SO₄ 7,0 g

NH4H2PO4 2,975 g (NH₄)₂HPO₄ 0,525 g

KCl X H₂O 0,875 g

MgCl2 X 6H20 1,75 g woda destylowana 979,875 g

c) sztucznej krwi wg normy DIN 53923 o składzie:

NaCl 10,0 g

Na2CO3 10,7 g gliceryna 100,0 g karboksymetyloceluloza 4,6 g woda destylowana 874,7 g

Wartość współczynnika WRV określa powinowadztwo włókniny do dyspergowalności w danej kąpieli wyższej wartości współczynnika WRV odpowiada wyższa dyspergowalność w kąpieli.

Przedmiot wynalazku ilustrują niżej przedstawione przykłady wykonania nie ograniczając jego zakresu.

P r z y k ł a d I. Do 150 ml wodnej zawiesiny zawierającej 2,4 g chitozanu o średnim ciężarze cząsteczkowym 166,3 kD i stopniu deacetylacji 76,2%, dodano 2 ml 80% roztworu kwasu mlekowego oraz 50 ml wody destylowanej i całość mieszano przez 60 minut. Następnie wkraplano podczas mieszania 40 ml 1% wodnego roztworu NaOH do uzyskania pH = 5,5.

Do 90 ml tak przygotowanego zbuforowanego roztworu, dodano 0,1 g chlorku wapnia rozpuszczonego w 10 ml wody destylowanej i całość mieszano przez 15 minut do otrzymania jednorodnego roztworu, w którym zanurzano w temperaturze pokojowej na 5 minut runo włókninowe. Zastosowano 4 rodzaje runa:

A. runo włókninowe z ciętych włókien polipropylenowych ₂ o masie powierzchniowej 20 g/m²

B. runo włókninowe z ciętych włókien polipropylenowych ₂ o masie powierzchniowej 50 g/m²

C. runo włókninowe z ciętych włókien wiskozowych ₂ o masie powierzchniowej 20 g/m²

D. runo włókninowe z ciętych włókien wiskozowych ₂ o masie powierzchniowej 50 g/m²

Nadmiar roztworu odciskano z runa włókninowego na aparacie Fularda o rozmiarze szczeliny 0,25 mm, używając dwustronnej siatki z dzianiny polipropylenowej jako nośnika. Wytworzoną

PL 214 227 B1 zmodyfikowaną włókninę suszono przez 6,5 godziny w temperaturze 40°C, a następnie przez 12 godzin w temperaturze pokojowej.

W tabeli I zestawiono wartości współczynnika wtórnego pęcznienia (WRV) w wodzie, w sztucznym moczu i sztucznej krwi dla włókniny wytworzonej z odpowiedniego rodzaju runa.

T a b e l a 1.

Rodzaj włókniny	WRV [%] w wodzie	WRV [%] w sztucznym moczu	WRV [%] w sztucznej krwi
A	42,8	5,0	15,3
B	70,7		41,2
C	140,6	61,7	67,7
D	273,1	35,0	74,1

P r z y k ł a d II. Do 90 ml zbuforowanego roztworu, przygotowanego jak w przykładzie I, dodano 0,1 g chlorku wapnia i 0,025 g serycyny rozpuszczonej w 9,75 ml wody destylowanej oraz 0,25 ml bezwodnej gliceryny. Całość mieszano przez 15 minut do otrzymania jednorodnego roztworu. Następnie w tak przygotowanym roztworze napawającym zanurzano w temperaturze pokojowej przez 5 minut 4 rodzaje runa włókninowego, jak w przykładzie I. Nadmiar roztworu napawającego odciskano, jak w przykładzie I. Wytworzoną zmodyfikowaną włókninę suszono przez 6,5 godziny w temperaturze 40°C, a następnie przez 12 godzin w temperaturze pokojowej. W tabeli 2 zestawiono wartości współczynnika WRV w wodzie, w sztucznym moczu i sztucznej krwi dla włókniny wytworzonej z odpowiedniego rodzaju runa.

T a b e l a 2.

Rodzaj włókniny	WRV [%] w wodzie	WRV [%] w sztucznym moczu	WRV [%] w sztucznej krwi
A	36,5	11,2	19,4
B	88,9	28,2	18,0
C	69,6	61,5	54,7
D	106,0	43,6	44,7

Zastrzeżenie patentowe

Claims

Sposób otrzymywania włókniny o wysokiej zdolności do dyspergowania w wodzie, znamienny tym, że runo włókninowe z włókien naturalnych lub syntetycznych napawa się w temperaturze pokojowej w czasie nie dłuższym niż 30 minut zbuforowanym do pH = 5,4 - 5,6 wodnym roztworem chitozanu w kwasie mlekowym, zawierającym 0,05 - 1% wag. chitozanu o średnim ciężarze cząsteczkowym nie większym niż 250000 i stopniu deacetylacji 70 - 80%, z dodatkiem związku wapnia i/lub białka oraz ewentualnie plastyfikatora, w ilości nie większej niż 1% wag każdej z wymienionych substancji, a następnie po odciśnięciu nadmiaru roztworu napawającego, otrzymaną włókninę suszy się w temperaturze nie wyższej niż 40°C, w czasie nie krótszym niż 3600 minut.