CZ2000830A3

CZ2000830A3 - Absorpční ohebná struktura obsahující škrobová vlákna

Info

Publication number: CZ2000830A3
Application number: CZ2000830A
Authority: CZ
Inventors: Larry Neil Mackey; Ii. James Daniel Miller; Mark Ryan Richards; John Gerald Michael; David William Cabell; Valerie Ann Bailey
Original assignee: Humatro Corporation
Priority date: 2000-03-07
Filing date: 2000-03-07
Publication date: 2001-03-14

Abstract

Pružná absorpční struktura obsahující škrobová vlákna je vyrobitelná z přírodního škrobu v přítomnosti vody, změkčovadel a jiných přísad vytlačováním z taveniny a spřádáním za vzniku absorpčních, pružných struktur o nízké hustotě, které jsou vhodné pro spotřebitelské papírové výrobky jako jsou ručníky, toaletní papír, utěrky na obličej, ubrousky, osvěžující ubrousky a podobně.

Description

Absorpční ohebná struktura obsahující škrobová vlákna

Oblast techniky

Předložený vynález se vztahuje k pseudotermoplastickému škrobu vytlačovanému ve formě vláken.

Škrob může být buď vytlačován nebo vyfukován z taveniny nebo spřádán za tvorby nízkohustotních vláknitých struktur.

Dosavadní stav techniky

Je dobře známo, že molekuly škrobu přicházejí ve dvou formách: v podstatě vysokohustotní lineární polymer amylosy a vysoce rozvětvený polymer amylopektinu. Tyto dvě formy škrobu mají velmi rozdílné vlastnosti, pravděpodobně díky snadné asociaci hydroxylových skupin mezí rozdílnými molekulami. Molekulární struktura amylosy je v podstatě lineární se dvěma až pěti relativně dlouhými větvemi. Střední stupeň polymerace větví je okolo 350 monomerních jednotek. Za podmínek, které poskytují pohybu molekuly dostatečnou volnost, primárně vlivem zředění vhodnými rozpouštědly a v některých případech zředěním spojeným se zahříváním, mohou být lineární řetězce amylosy orientovány do preferenčně paralelně orientovaných řetězců takovým způsobem, že hydroxylové skupiny na jednom řetězci jsou v těsné blízkosti s hydroxy1ovými skupinami na přidružených řetězcích. Předpokládá se, že seřazení sousedících molekul amylosy usnadňuje mez imo1eku1 ové spojení pomocí vodíkových můstků. Molekuly amylosy tvoří následně silné agregáty. Molekulární struktura amylopektinu je, naopak, vysoce rozvětvená pomocí 1,6~a vazeb. Střední stupeň polymerace větví je okolo 25 monomerních jednotek. Vlivem vysoce rozvětvené struktury se molekuly amylopektinu nemohou pohybovat tak volně a neorietují se a neasociují tak snadno.

Byly učiněny pokusy vyrobit přírodní škrob na standartním zařízení a pomocí existující technologie známé v průmyslu plastických hmot. Jelikož přírodní škrob má obecně granulovitou strukturu, musí být rozrušen a/nebo modifikován předtím, nežli může být v roztaveném stavu zpracován jako termoplastický materiál. Pro rozrušení je škrob, v typickém případě, zahříván za tlaku nad svoji teplotu měknutí a tání. Dochází k roztavení a rozrušení molekulární struktury granulí škrobu a získá se rozrušený škrob. Pro rozrušení, oxidaci a derivatizaci škrobu mohou být použita chemická nebo enzymatická činidla. Modifikované škroby byly použity pro přípravu plastických hmot schopných biodegradace, do těchto je škrob přimícháván jako přídavná látka nebo minoritní komponenta se syntetickými polymery na bázi ropy. Jestliže je však modifikovaný zpracován sám nebo jako majoritní složka ve směsi s jinými materiály za použití konvenčních výrobních technik jako je tvarování nebo vytlačování, jsou konečné výrobky náchylné k vysokému počtu náhodných defektů. Navíc bylo nalezeno, že modifikovaný škrob (sám nebo jako majoritní složka příměsi) má špatnou průtažnost v tavenině, následkem čehož nemůže být s úspěchem zpracováván uniaxiálními nebo biaxiálními dloužícími procesy do vláken, filmů, pěn a podobně.

škrobových vláken se vztahují za mokra. Například suspense být vytlačována ze

Předchozí pokusy o získání většinou na procesy zvlákňování škrob/ko1 o i dní rozpouštědlo může zvlákňovači trysky do koagulační lázně. Tento proces je založen na výrazné tendenci amylosy se orientovat a vytvářet silně asociované agregáty poskytující konečným vláknům sílu a neporušenost. Každý přítomný amylopektin je přijímán jako nečistota, která nepříznivě ovlivňuje proces zvlákňování a pevnost konečného produktu. Protože je dobře známo, že přírodní škrob je bohatý na amylopektin, zahrnují dřívější postupy předzpracování přírodního škrobu za účelem získání podílu bohatého na amylosu, což je pro zvlákňování žádoucí.

Je jasné, že tento přístup není v komerčním měřítku ekonomicky proveditelný, protože velký podíl (to jest podíl amylopekti nu) škrobu je vyřazen. V pozdějších studiích může být přírodní škrob, v typickém případě bohatý na obsah přírodního amy1opekti nu, zvlákňován na vlákna za mokra. Vlákna, zvlákňovaná za mokra, jsou však hrubá a jejich průměr je v typickém případě větší nežli 50 pm. Velké množství rozpouštědla, použité při tomto způsobu, vyžaduje, navíc, přídavný stupeň sušení a regeneraci nebo zpracování odpadního rozpouštědla. Některé odkazy pro zvlákňování škrobových vláken za mokra jsou obsaženy v US patentu

č. 4 139 699 Hernandez a kol., vydán 13. února 1979, US patentu č. 4 853 168, vydán 1. srpna 1989, původci Eden a kol., a US patentu č. 4 234 480 vydán 6. ledna 1981, původci Hernandez a kol.

US patenty 6. 5 516 815 a 5 316 578, Buehler a kol., se vztahují na škrobové kompozice pro přípravu škrobových vláken při zvlákňování z taveniny. Kompozice roztaveného škrobu je vytlačována ze zvlákňovací trysky za vzniku vláken o průměru nepatrně větším nežli je průměr ústí zvlákňovací trysky (to jest vliv botnání ve trysce). Za účelem zmenšení průměru vlákna jsou vlákna následně mechanicky nebo termomechanický, dloužena pomocí jednotky pro dloužení. Největší nevýhodou škrobové kompozice podle Buehlera a kol. je skutečnost, že nepoužívá polymery o vysoké molekulové hmotnosti, které zvyšují protažite1nost škrobových kompozic v tavenině. Následkem toho nemůže být škrobová kompozice Buehlera a kol. pro přípravu jemných vláken o průměru 25 pm a méně, vytahováním z taveniny s úspěchem zeslabena.

Další termoplasticky zpracovatelné kompozice škrobu jsou uvedeny v US patentu č. 4 900 361, vydaném 8. srpna 1989, původci Sachetto a kol., US patentu č. 5 095 054 vydaném 10. března 1992, původci Lay a kol., US patentu č. 5 736 586, vydaném 7.dubna 1998, původci Bastioli a kol., a PCT publikaci WO 98/40434, původci Hanna a kol., publikované

14.března 1997. Tyto kompozice škrobu neobsahují polymery o vysoké molekulové hmotnosti, které jsou nezbytné pro dosažení požadované viskosity taveniny a protažite1nosti taveniny, což jsou kritické materiálové charakteristické vlastnosti pro výrobu jemných vláken, tenkých filmů a tenkostěnných pěn.

Tkaniny z vláknité celulosy, jako papír, jsou v oboru dobře známé.. Vláknité tkaniny o nízké hustotě se dnes běžně používají ve výrobcích jako jsou papírové ručníky, toiletní papír, ubrousky na obličej, ubrousky, mokré osvěžující ubrousky a podobně. Velká poptávka po těchto papírových výrobcích vytvořila potřebu pro zlepšení výrobků a způsobu jejich výroby.

Existuje několik dobře známých požadavků, týkajících se papírenského průmyslu, vyžadujících, aby výrobci papíru uvedly do rovnováhy náklady na stroje a zdroje s celkovými náklady na dodávku papírových výrobků spotřebitelům. Popularita papírových výrobků způsobila v první řadě zvýšenou poptávku po celulosových vláknech na bázi dřeva, což mělo za následek, díky odlesňování, rychlý úbytek stromů.

Během konvenčních operací při výrobě papíru jsou dřevěná celulosová vlákna navíc znovu rozdrcena, rozemleta nebo zjemněna, aby bylo dosaženo hydratační úrovně vláken pro vytvoření řídké vodné kaše. Postupy pro výrobu papírových výrobků jako ubrousků, ručníků a sanitárních výrobků obyčejně zahrnují přípravu vodné kaše s následným odstraněním obsažené vody, přičemž současně dochází k novému uspořádání vláken za tvorby papírové tkaniny. Po odstranění vody je tkanina zpracována do suché role nebo do formy listů a případně přeměněna na konsumní obal. Pro odstranění vody a při pracovních postupech přeměny je nutno použít různé typy strojů, což vyžaduje značnou kapitálovou investici.

Konvenční pracovní postupy při výrobě papíru zahrnují rovněž přidávání přísad do kaše, aby bylo dosaženo přesně stanovených konečných vlastností. Při výrobě papíru se často používají přísady, jako například pryskyřice pro zpevnění, povrchově aktivní látky zabraňující rozpadu, změkčovadla, pigmenty, přípravky k vytvoření mřížky, syntetické mi kroku 1 ičky, látky zpomalující hoření, barviva, parfémy a tak dále. Účinné zachycení těchto přísad na mokrém konci procesu výroby papíru představuje pro výrobce potíže, neboť nezachycený podíl způsobuje nejen ekonomické ztráty, ale také významné problémy znečištění v případě, že tyto přísady jsou obsaženy ve vodě, odtékající z továrny. Přísady mohou být rovněž přidány k papírové tkanině po odstranění vody, při povrchové úpravě nebo při saturačních procesech běžně známých v oboru. Tyto procesy obyčejně vyžadují, aby přebytečná tepelná energie byla, po povrchové úpravě, využita k opětovnému vysušení papíru. V některých případech některé systémy povrchové úpravy vyžadují navíc použití rozpouštědla, což zvyšuje kapitálové náklady a vyžaduje zachycování • · • ·

těkavých látek, aby předepsané požadavky byly splněny.

Pří výrobě papíru byla použita různé přírodní vlákna, jiná než celulóza, stejně jako různá syntetická vlákna. Tyto náhražky však při poskytování komerčně přijatelné náhrady celulózy nebyly úspěšné, z důvodu vysokých nákladů a špatných spojujících vlastností, chemickým nekompatibilitám a potížím při manipulaci v papírenských zařízeních. Z různých důvodů byla při procesu výroby papíru jako náhrada celulózy navržena škrobová vlákna, avšak komerční pokusy použít tato vlákna byly neúspěšné. Výsledkem je, že papírové výrobky se stále vyrábějí téměř výlučně z celulosových přísad na bázi dřeva.

Škrob je rostlinný karbohydrát mající strukturu podobnou celulóze. Zatímco celulóza je polymer monomerů D-glukanu spojený 1,4-β vazbami, škrob je polymerem monomerů D-glukosy, hlavně pomocí 1,4-alfa vazeb. Protože škrob je dostupný z agroku 1turních zdrojů, je levný a je ho dostatek. Zatímco škrob byl začleněn do různých aspektů papírenských procesů, pokusy o použití škrobovýh vláken, jako náhrady za vlákna celulózy, nebyly v komerčních procesech výroby papíru úspěšné.

Následkem toho je zde požadavek na levné a v tavenině zpracovatelné komposice z přírodních škrobů. Taková škrobová, v tavenině zpracovatelná komposice, nebude vyžadovat během provozní operace odpařování velkého množství rozpouštědel nebo nebude produkovat velkého množství odtékající kapalíny. Navíc taková škrobová komposice bude mít reologické vlastnosti v tavenině vhodné pro použití v běžných zařízeních pro zpracování plastických hmot.

Existuje rovněž pořadavek pro ekonomické a účinné použití škrobové komposice v uniaxiálních nebo biaxiálních dloužících procesech pro výrobu vláken, filmů, listů, pěn, tvarovaných předmětů a podobně. Ve speciálním případě má mít škrobová kompozice reologické vlastnosti v tavenině vhodné pro uniaxiální a biaxiální protahovací procesy ve své roztavené fázi, při v podstatě kontinuálním způsobu zpracování, to jest bez přebytečného množství zlomů v tavenině nebo jiných defektů.

Dále je zde potřeba pro nízkohustotní, pružnou strukturu obsahující škrobová vlákna, používající techniky vytlačování a zvlákňování. Jedná se zejména o nízkohustotní, pružnou strukturu obsahující škrobová vlákna, u kterých struktura zlepšila, relativně vzhledem k strukturám vláken celulózy a podobným strukturám, pevnost v tahu, měkkost a absorpční vlastnosti, při zachování biodegrabi1 i ty a promývate1nosti.

Podstata vynálezu

Předložený vynález poskytuje absorbující škrobová vlákna s pružnou strukturou. V přírodě se vyskytující škrob je v přítomnosti vody, změkčovadel a jiných přísad vytlačován z taveniny a spřádán do vláken za vzniku absorbující pružné struktury o zdánlivé hustotě v rozmezí od 0,02 g/cm³ do 0,20 g/cm³ a základní hmotnosti od 10 g/m² do 450 g/m².

Strukturu vytvářející škrobová vlákna mohou mít rozměr od přibližně 0,01 decitexů do přibližně 135 decitexů.

V preferovaném začlenění mohou mít vlákna rozměr v rozsahu od přibližně 0,02 do přibližně 30 decitexů, výhodněji od přibližně 0,02 do přibližně 5 decitexů. Vlákna vytvářející strukturu podle předloženého vynálezu mohou mít, navíc.

ο • · teplotu skelného přechodu v rozsahu od přibližně -30 °C do přibližně 150 °C, výhodněji od přibližně - 30 °C do přibližně 100 °C a nejvýhodněji od přibližně - 30 °C do přibližně 25

OC.

Příkladné fyzikální vlastnosti pružné struktury podle předloženého vynálezu zahrnují pevnost v tahu za sucha a pevnost v tahu za mokra. Pevnost struktury v tahu za sucha, která se měří jako geometický průměr pevnosti v tahu, může být v rozsahu od přibližně 10 g/cm do přibližně 1200 g/cm, výhodněji od přibližně 30 g/cm do přibližně 600 g/cm a nejvýhodněji od přibližně 40 g/cm do přibližně 475 g/cm. Pevnost struktury v tahu za mokra, které se měří rovněž jako geometrický průměr pevnosti v tahu, může být v rozsahu od přibližně 2 g/cm do přibližně 400 g/cm, výhodněji od přibližně 2 g/cm do přibližně 200 g/cm.

Přehled obrázků na výkresech

Tyto a jiné rysy, aspekty a výhody předloženého vynálezu se lépe pochopí vzhledem k následujícímu popisu, připojeným patentovým nárokům a doprovázejícím výkresům, kde:

Obrázek 1a ukazuje torsní reometrickou sestavu používanou pro výrobu škrobových vláken.

Obrázek 1b ukazuje dvoušnekový element připojený k pohonné jednotce umístěné uvnitř válce sestavy torsního reometru znázorněného na obrázku 1a.

Obrázek 1c ukazuje uspořádání torsní reometrické sestavy obsahujícího trysku na vytlačování taveniny používanou pro výrobu pevných škrobových vláken podle předloženého vynálezu.

Obrázek 2a znázorňuje uspořádání sestavy odvětrávaného dvoušnekového vytlačovacího lisu.

Obrázek 2b znázorňuje šnek a konfiguraci mísícího elementu pro sestavu vytlačovacího uspořádání znázorněného na obrázku 2a.

Obrázek 3a znázorňuje uspořádání neodvětrá váného elementu dvoušnekového vytlačovacího lisu.

Obrázek 3b znázorňuje šnek a konfiguraci mísícího elementu pro vytlačovací sestavu znázorněnou na obrázku 3a..

Obrázek 4 znázorňuje zvlákňovací trysku a odtahovací jednotku použitou pro zvlákňování taveniny pseudo-termoplastického škrobu.

Obrázek 5 znázorňuje podložku vzorku a kryt použité pro stanovení absorbční schopnosti struktur škrobových vláken.

Obrázek 6 znázorňuje průřez rámů podložky vzorku a krytu znázorněný na obrázku 5 .

Obrázek 7a je skanovaný elektronový mikrosnímek jemných škrobových vláken podle předloženého vynálezu v měřítku 200 pm.

Obrázek 7b je skanovaný elektronový mikrosnímek jemných škrobových vláken podle předloženého vynálezu v měřítku 20 pm.

Detailní popis vynálezu

Def i n i ce

Jak je užito v tomto vynálezu, mají následující výrazy tyto významy:

Pseudo-termoplastická komposice se používá pro označení materiálů, které vlivem zvýšených teplot mohou změknout do takové míry, že mohou být uvedeny do stavu roztékavosti a za tohoto stavu mohou být podle přání tvarovány.

Pseudo-termop1astické materiály mohou být formovány za • · · • · 9 9 «

• · • · · • 4 4

4 9 • · · současného působení tepla a tlaku. Pseudo-termop1astické kompozice se liší od termoplastických komposic v tom, že měknutí a ztekucování pseudo-termop1astických látek je způsobeno přítomnými změkčovadly nebo rozpouštědly, bez kterých by nebylo možné přivést je jakoukoli teplotou nebo tlakem do měkkého nebo tekoucího stavu, který je pro tvarování nezbytný, protože pseudo-termoplastické látky jako takové netají. Vliv obsahu vody na teplotu skleněného přechodu a na teplotu tání škrobu může být změřen diferenciální skanovací kalorimetrií, jak popsal Železňák a Hoseny, Cereal Chemistry, 6.4, (2), 121 až 124 (1987)..

Pseudo-termoplastická tavenina je pseudo-termoplastický materiál v tekoucím stavu.

Teplota skleněného přechodu, Tg, je teplota, při které se materiál mění z viskozního nebo gumovitého stavu do tvrdého a relativně křehkého stavu.

Základní hmotnost je hmotnost (v gramech) na jednotku plochy (v metrech Čtverečních) vzorku, udávaná v gramech na metr čtvereční.

Kalibr je mikroskopická tlouštka vzorku měřena způsobem popsaným dále.

Zdánlivá hustota je základní hmotnost vzorku dělená kalibrem, přičemž obsažené jednotky jsou příslušným způsobem přepočteny. Zdánlivá hustota zde použitá má rozměr gramy/centi metry krychlové (g/cm³).

Orientace ve směru stroje, označené MD, je směr paralelní s tokem struktury škrobových vláken v zařízení pro • ·· • · · · • · • · • · • · · · » · · ·· 9 9 • · · · * 9 1 9

9 9 9 · • 9 9 9

9 9 0 výrobu produktu.

Orientace napříč směru stroje, označené CD, je směr kolmý na směr stroje ve stejné rovině struktury škrobových vláken.

Geometrická průměrná pevnost v tahu za sucha (GMDT) je odmocnina ze součinu pevností v tahu za sucha produktu při orientaci ve směru stroje a napříč směru stroje (v g/cm). Hodnota GMDT se udává v gramech/centi metr.

Geometrická průměrná pevnost v tahu za mokra (GMWT) je odmocnina ze součinu pevností v tahu za mokra produktu při orientaci ve směru stroje a napříč směru stroje (v g/cm). Hodnota GMWT se udává v gramech/centi metr.

Struktura je uspořádání jednoho nebo více částí tvořících podstatu nebo těleso.

Absorbce je schopnost materiálu přijímat a zacJržovat kapaliny pomocí různých prostředků, zahrnujíc v to účinek kapilárních sil, osmotického tlaku, rozpouštědla a chemický vliv.

Pružnost je schopnost materiálu deformovat se vlivem zatížení, aniž dojde k rozbití, se samovolným návratem nebo bez samovolného návratu do původního tvaru.

VIákno srovnání se poměr stran je štíhlý předmět mající hlavní osu, která je ve dvěma na ni kolmými osami velmi dlouhá a mající nejméně 4/1, přednostně nejméně 10/1.

Decitex, dtex, je jednotka pro měření vláken vyjádřená • * · · * · « · · n • · · · · 4 · » * · ····«· • 9 9 9 9 9 9 • 99 9 ·>·*·«· 9 9 ·« gramy poměrem ------------ .

000 metrů

Promývate1nost je geometrický průměrný úbytek rozpadové pevnosti v tahu za mokra (GMDWT) (definovaný níže). Promývatelná struktura má geometrický průměrný úbytek rozpadové pevnosti v tahu za mokra méně nežli přibližně 20 g/cm a výhodněji méně nežli přibližně 10 g/cm.

Výraz vázaná voda znamená zjištěnou přírodně se ve škrobu vyskytující vodu, před smícháním škrobu s ostatními složkami pro přípravu komposice, která je předmětem předkládaného vynálezu. Výraz volná voda představuje vodu, která je přidána pro přípravu komposice podle předloženého vynálezu. Běžný odborník v oboru by poznal, že jakmile jsou jednou složky v komposici smíchány, nemůže již být původ vody rozeznán.

Všechna procentuální složení, převody a poměry použité v tomto vynálezu, se udávají v hmotnostních procentech komposice, pokud není udáno jinak.

Příklady provedeni vynálezu

Popis obsahuje detailní popis (1) pro předložený vynález příkladných materiálů, (2) příkladné způsoby výroby podle předloženého vynálezu, (3) vlastností materiálů podle předloženého vynálezu a (4) analytické postupy pro měření vlastností podle předloženého vynálezu.

(1) Příkladné materiály

Podle předloženého vynálezu je polymer škrobu smíchán s vodou, změkčovadly a jinými přísadami a je vytlačován z taveniny za tvorby vláken. Pro výrobu škrobových vláknitých struktur se používají standartní techniky jako vyfukování taveniny a spřádání. Takové struktury mohou mít absorpční schopnosti a mohou být pružné. Tyto struktury je možno použít jako náhražky za papírové výrobky, jako jsou papírové ručníky, ubrousky, toiletní papír, utěrky na obličej, rohože do místností a osvěžující ubrousky. Jiné použití zahrnuje, ale není na ně omezeno, absorbenty olejů, nosiče semen, plniva do betonu, lisované desky, a jiné konstrukční materiály, pomůcky pro zalévání domácích rostlin pozvolna uvolňující vodu a tenké filmy.

Škrobová vlákna podle předloženého vynálezu mohou být užitečná pro vytváření vláknitých struktur a také pro formování absorpčních materiálů, jak je popsáno výše. Absorpční struktury/vláknité materiály, obsahující škrobová vlákna podle předloženého vynálezu, mohou mít obsah škrobových vláken nebo směsi škrobových vláken a jiných vhodných vláken, od stopových množství do sta procent (100 %') . Jiná, pro směsi vhodná vlákna, zahrnují celulosová vlákna, syntetická vlákna a jejich kombinace.

Škrobové polymery mohou obsahovat jakýkoliv přírodně se vyskytující (nemodifikovaný) škrob, fyzikálním způsobem modifikovaný škrob, chemickým způsobem modifikovaný škrob, biologicky modifikovaný škrob nebo jejich kombinace.

V přírodě se vyskytující škrob je obyčejně směs lineární amylozy a rozvětveného polymeru amylopektinu z jednotek D-glukozy. Amylosa je v podstatě vysokohustotní lineární polymer jednotek D~glukosy spojených (1,4)-a~D vazbami. Amylopektin je vysoce rozvětvený polymer jednotek D-glukozy spojený (1,4)-a-D vazbami a (1,6)-a-D vazbami na bodech rozvětvení. Přírodně se vyskytující škrob obsahuje obyčejně relativně vysoký obsah amylopektinu, například obilný škrob (64 až 80 % amylopektinu), vosková kukuřice (93 až 100 % amylopektinu), rýže (83 až 84 % amylopektinu), brambory (okolo 78 % amylopektinu) a pšenice (73 až 83 % amylopekti nu). Ačkoli pro předložený vynález lze použít všechny škroby, je předložený vynález obvykle praktikován s přírodními škroby s vysokým obsahem amylopektinu, odvozeným z agrokulturních zdrojů, což nabízí výhody dostatečné dodávky, snadné možnosti doplňování zásob a nízké ceny.

Vhodné, přírodně se vyskytující škroby mohou obsahovat, avšak nejsou omezeny na obilný škrob, bramborový škrob, škrob ze sladkých brambor, pšeničný škrob, škrob ze ságové palmy, škrob z tapioky, rýžový škrob, škrob z podzemnice olejně, škrob z kořenu cukrové třtiny, škrob z kapradí, škrob z lotosu, škrob z voskové kukuřice, obilný škrob s vysokým obsahem amylozy a komerční amylozový prášek. Přírodně se vyskytující škroby, obzvláště obilný škrob a pšeničný škrob, jsou pro svoji úspornost a dostupnost preferovanými a vybranými škrobovými polymery.

Fyzikálním způsobem modifikovaný škrob je tvořen změnou rozměrové struktury. Fyzikální modifikace škrobu mohou být modifikace intramolekulární nebo intermo1ekuiární. Intramolekulární modifikace zahrnují nižší molekulové hmotnosti a/nebo distribuci molekulových hmotností, změny v konfiguraci polymerního řetězce a podobně. Intermo1eku1ární modifikace zahrnují tavení a/nebo neuspořádanost molekul škrobu, snížení krysta1 ičnosti, rozměru krystalů a velikosti částic a podobně. Těchto fyzikálních modifikací může být dosaženo dodáním energie (jako tepelné, mechanické, termomechan ické, elektromechanické, ultrazvukové a podobně), tlaku, vlhkosti, frakcionace a jejich kombinací. Fyzikálně modifikovaný škrob může obsahovat a~škrob, frakci ono váný škrob, vlhkost a tepelně zpracovaný škrob.

Chemické modifikace škrobu obvykle zahrnují kyselou nebo alkalickou hydrolyzu a oxidační štěpení řetězce. Jejich účelem je snížení molekulové hmotností a distribuce molekulových hmotností. Vhodné sloučeniny pro chemickou modifikaci škrobu zahrnují organické kyseliny, jako je kyselina citrónová, kyselina octová, kyselina glykolová, kyselina adipová a anorganické kyseliny jako kyselina chlorovodíková, kyselina sírová, kyselina dusičná, kyselina fosforečná, kyselina boritá a hydrogensoli vícesytných kyselin jako dihydrogenfosforečnan draselný, hydrogensíran sodný, hydroxidy kovů skupin la nebo Ila, jako hydroxid sodný, hydroxid draselný, amoniak, oxidační činidla, jako peroxid vodíku, benzoylperoxid, persíran amonný, manganistan draselný, hydrogenuhličitan sodný, soli kyseliny chlorné a podobně a jejich směsi. Preferovaná chemická činidla podle předloženého vynálezu zahrnují persíran amonný, kyselinu sírovou, kyselinu chlorovodíkovou a jejich směsi.

Chemicky modifikovaný škrob může vzniknout reakcí svých OH skupin s alkylenoxidy a dalšími ether--, ester-, uretan-, karbamat- nebo isokyanáttvořícími látkami. Preferované, chemicky modifikované škroby jsou hydroxya1kylové, acetylové nebo karbamatové škroby nebo jejich směsi. Stupeň substituce chemicky modifikovaných škrobů je 0,05 až 3,0, přednostně

• ·

0,05 až 0,2.

Biologické modifikace škrobu zahrnují bakteriální digesci karbohydrátových vazeb nebo enzymatickou hydrolyzu použitím enzymů, jako je amyláza, amylopektáza a podobně.

Obsah vázané vody ve škrobu je s výhodou přibližně 5 % až 16 % hmotnostních. Zvláště preferovaný obsah vody je 8 % až 12 % hmotnostních, vztaženo na škrob. Obsah škrobu v amylose je 0 až 80 % hmotnostních vztaženo na škrob, přednostně 20 až 30 % hmotnostních škrobu.

Přírodní, nemodifikovaný škrob má obecně velmi vysokou střední molekulovou hmotnost a širokou distribuci molekulových hmotností (například přírodní obilný škrob má střední molekulovou hmotnost přibližně 60 000 000 a distribuci molekulových hmotností větší nežli 1000). Střední molekulová hmotnost škrobu může být snížena na požadovaný rozsah pro předkládaný vynález štěpením řetězce (oxidačním nebo enzymatickým), hydrolýzou (kyselou nebo alkalicky katalyzovanou), fyziká1 ní/mechanickou degradací (například dodáním termomechanické energie pomocí výrobního zařízení) nebo jejich kombinací. Tyto reakce rovněž snižují distribuci molekulových hmotností škrobu na hodnotu menší nežli přibližně 600, přednostně na hodnotu menší nežli přibližně 300. Termomechanická metoda a oxidační metoda nabízejí další výhodu, provedení procesu zvlákňování z t a ve n i ny i n sítu.

Při jednom ztělesnění je přírodní škrob v přítomnosti kyselin, jako kyselina chlorovodíková nebo kyselina sírová, hydro 1yzován, aby byla snížena molekulová hmotnost a distribuce molekulových hmotností. Při jiném ztělesnění může být do zvláknitelné taveniny škrobové komposice zabudováno činidlo štěpící řetězec takovým způsobem, že reakce štěpení řetězce probíhá většinou souběžně s přimíšením ostatních komponent do škrobu. Neomezující příklady činidel vhodných pro oxidativní štěpení řetězce zahrnují v tomto vynálezu, persíran amonný, peroxid vodíku, soli kyseliny chlorné, manganistan draselný a jejich směsi. Štěpící látka je obvykle přidána v množství účinném pro snížení střední mo1e ku 1 o vé hmotnost i škrobu na požadovaný rozsah. Například je zjištěno, že pro uniaxiální a biaxiální zaslabovací procesy v tavenině by měl škrob mít střední hmotnostní molekulární hmotnost v rozsahu od přibližně 1000 do přibližně 2 000 000, výhodně od přibližně 1500 do přibližně 800 000, výhodněji od přibližně 2000 do přibližně 500 000. Je zjištěno, že komposice obsahující modifikovaný škrob ve výše uvedeném rozsahu molekulových hmotností, mají vhodnou střihovou viskositu v tavenině a tím zlepšenou zpracovatelnost taveniny. Zlepšená zpracovatelnost taveniny se projevuje menším množstvím přerušení při procesu (například snížením množství zlomů, navážek lisovacích hmot, defektů, zastávek), lepším povrchovým vzhledem a lepšími pevnostními vlastnostmi výrobku.

V tomto dokumentu obvykle komposice obsahuje od přibližně 20 do přibližně 99,99 % hmotnostních, výhodněji od přibližně 30 do přibližně 95 % hmotnostních a nejvýhodnějí od přibližně 50 do přibližně 85 % hmotnostních nemodifikovaného a/nebo módifikováného škrobu. Hmotnost škrobu v komposici zahrnuje škrob a jeho přirozeně se vyskytující obsah vázané vody. Je známo, že přídavek volné vody může být zahrnut jako polární rozpouštědlo nebo změkčovadlo a nemusí být zahrnut do hmotnosti škrobu.

• · «·· · · · · · · · · • « · · · · · • · « · · · · · ·

V tomto vynálezu jsou rovněž použity polymery o vysoké molekulové hmotnosti (zde dále vysoké polymery), které jsou v podstatě kompatibilní se škrobem. Molekulová hmotnost vhodného polymeru musí být dostatečně vysoká, aby došlo k propletení a/nebo asociacím s molekulami škrobu. Vysoký polymer má výhodně v podstatě strukturu lineárního řetězce.

V tomto dokumentu mohou však být vhodně použity také lineární řetězce obsahující krátké (Ci až C3) větve nebo rozvětvené řetězce obsahující jeden až tři dlouhé řetězce. Výraz v podstatě kompatibilní, použitý v tomto dokumentu znamená, že při zahřívání na teplotu nad teplotou měknutí a/nebo teplotou tání komposice, je vysoký polymer schopen vytvořit se škrobem v podstatě homogenní směs (to jest vzhled komposice je pro prosté oko jasný a průhledný).

Pro odhad kompability mezi škrobem a polymerem lze použít Hildebrandův parametr rozpustností (δ). Obecně platí, že dobrou kompabilitu mezi dvěma materiály lze očekávat, jestliže jejich parametry rozpustnosti jsou podobné. Je známo, že voda má hodnotu óvody 48,0 MPa^1/2, což je mezi běžnými rozpouštědly nejvyšší hodnota, pravděpodobně vlivem silné schopnosti vody využít vazeb vodíkových můstků. Škrob má v typicém případě hodnotu Sskrobu podobnou hodnotě celulózy (přibližně 344 MPa¹/²).

Aniž bylo třeba se vázat na teorii, předpokládá se, že polymer zde vhodný pro použití, reaguje s molekulami škrobu přednostně na molekulární úrovni, za vzniku v podstatě kompatibilní směsi. Rozsah interakce je od silné interakce chemického typu, jako jsou vodíkové můstky mezi polymerem a škrobem, k pouze vzájemnému fyzikálnímu propletení.

Polymery zde vhodné jsou přednostně polymery o vysoké molekulární hmotnosti, v podstatě lineární řetězce molekul.

• · · · · • · · · · ·· · • · · · · · • ······ • · · · · ·

Vysoce rozvětvená struktura amy1opekti nové molekuly napomáhá větvím, díky jejich vzájemné blízkosti uvnitř jedné molekuly, k intermolekulární interakci. Předpokládá se tedy, že molekula amylopektinu má slabé nebo neúčinné propletení/interakci s ostatními molekulami škrobu, obzvláště s jinými molekulami amylopektinu. Kompatibilita se škrobem umožňuje vhodným polymerům důkladné promísení a chemickou interakci a/nebo fyzikální propletení s rozvětvenými molekulami amylopektinu takovým způsobem, že molekuly amylopektinu pomocí polymerů navzájem asociují. Vysoká molekulová hmotnost polymeru umožňuje simultánní interakci/prop 1etení s několika molekulami škrobu. To znamená, že vysoké polymery fungují pro molekuly škrobu jako molekulární vazba. Spojovací funkce vysokých polymerů je zvláště významná pro škroby s vysokým obsahem amylopektinu. Propletení a/nebo asociace mezi škrobem a polymery podporuje d1oužite1nost taveniny škrobové komposice takovým způsobem, že komposice je vhodná pro procesy dloužení. Při jednom začlenění je zjištěno, že komposice může být v tavenině uniaxiálně zaslabena do velmi vysokého poměru dloužení (větší nežli 1000).

Aby bylo proplétání a/nebo asociace se škrobovými molekulami účinné, měl by mít vysoký polymer, vhodný zde pro použití, střední hmotnostní molekulovou hmotnost nejméně 500 000. Střední hmotnostní molekulová hmotnost polymeru je obvykle v rozsahu od přibližně 500 000 do přibližně

000 000, výhodně od přibližně 800 000 do přibližně 22 000 000, výhodněji od přibližně 1 000 000 do přibližně 20 000 000 a nejvýhodněji od přibližně 2 000 000 do přibližně 15 000 000. Jsou preferovány vysoké molekulové hmotnosti polymerů, vzhledem k jejich schopnosti simultánně vzájemně reagovat s několika molekulami škrobu, čímž dochází ke zvýšení elongační viskozity taveniny a snížení poruch v tavenině..

Vhodné vysoké polymery mají ópoiymeru takové, že rozdíl mezi óskrobu a ěpolymeru je menší, nežli přibližně 10 MPa^1/2, výhodně menší nežli 5 MPa¹/² a výhodněji menší nežli přibližně 3 MPa^1/2. Neomezující příklady vhodných vysokých polymerů zahrnují polyakrylamid a deriváty, jako karboxylem modifikovaný polyakrylamid, akryláty a akrylátové polymery a kopolymery zahrnující kyselinu po 1yakrylovou a po 1ymetakrylovou a částečné estery, vinylové polymery zahrnující polyvinylalkohol, po 1yvinylacetát, po 1yvinyl pyrro 1 i don, po 1yethylenvinylacetát, po 1yethy1eni min a podobně, polyamidy, po 1ya1ky1enoxidy jako po 1yethylenoxid, po 1ypropylenoxid, po 1yethylenpropylenoxid a jejich směsi. Pro tento vynález jsou rovněž vhodné kopolymery vytvořené ze směsí monomerů vybraných z jakéhokoliv z výše zmíněných polymerů. Jiné příkladné vysoké polymery zahrnují ve vodě rozpustné polysacharidy, jako algináty, karrageenany, pektiny a jejich deriváty, chitin a jeho deriváty a podobně, gumy, jako guarová guma, xanthumová guma, agar, arabská guma, karajonská guma, tragantonová guma, guma ze svatojánského chleba a podobné gumy a ve vodě rozpustné deriváty celulózy, jako a 1ky1ce1u1oza, hydroxya1kylce1uloza, karboxymethylcelulóza a podobně a jejich směsi.

Některé polymery (například kyselina po 1yakry1 ová, kyselina po 1ymetakry1 ová) nejsou v rozsahu vysoké molekulové hmotnosti (to jest 500 000 nebo vyšší) obyčejně dostupné. Je možno přidat malé množství látek pro zesítění, aby se vytvořily rozvětvené polymery o vhodné molekulové hmotnosti pro použití v tornto vynálezu.

• · • · • · • ·

Aby bylo možno spřádat v podstatě kontinuální vlákna o relativně konsistentním průměru, přidá se do komposice podle předloženého vynálezu vysoký polymer v množství, které je účinné pro zřetelné snížení zlomů v tavenině a kapilárních prasklin ve vláknech během procesu spřádání. Tyto polymery jsou obvykle přítomny v rozsahu od přibližně 0,01 do přibližně 10 % hmotnostních, výhodně od přibližně 0,03 do přibližně 1 % hmotnostního, výhodněji od přibližně 0,05 do 0,5 % hmotnostního komposice. Překvapující je zjištění, že při relativně nízké koncentraci tyto polymery významně zlepšují d1 o už ite1 nost taveniny komposic škrobu.

Škrobové komposice mohou popřípadě obsahovat přísady pro zvýšení tekutosti a zpracovatelnosti taveniny, obzvláště tažnosti komposice během procesu jejího zpracování. Přísady mohou fungovat jako změkčovadla a/nebo ředidla pro snížení viskozity ve střihu u taveniny škrobové komposice. Podle předloženého vynálezu jsou změkčovadla přidávána v množství, které je účinné pro zlepšení tekutosti a tedy zpracovatelnosti taveniny. Změkčovadla mohou rovněž zlepšit pružnost konečných výrobků, čehož lze dosáhnout snížením teploty skelného přechodu komposice přídavkem změkčovadla. Změkčovadla mají být s komponenty polymerů, podle předloženého vynálezu, s výhodou v podstatě kompatibilní, čímž mohou účinným způsobem vlastnosti komposice modifikovat. Výraz ” v podstatě kompatibilní, použitý v tomto vynálezu znamená, že při zahřívání na teplotu vyšší nežli je teplota měknutí a/nebo teplota tání komposice, je změkčovadlo schopné vytvořit se škrobem v podstatě homogenní směs (to jest komposice se jeví prostému oku jasná nebo průhledná).

Změkčovadlo se přidává ke škrobovému polymeru obvykle proto, aby snížilo teplotu skelného přechodu škrobových • · * • · · ·

♦ · • ·

vláken a tím zvýšilo jejich pružnost. Přítomnost změkčovadla navíc snižuje viskozitu taveniny, což následně usnadňuje proces jejího vytlačování. Změkčovadlo je s výhodou organická sloučenina, mající nejméně jednu hydroxylovou skupinu, přednostně polyol. Aniž byla snaha vázat se na teorii, předpokládá se, že hydroxylové skupiny změkčovadel zvyšují tvorbou vodíkových můstků kompatibilitu s materiálem matrice škrobu. Neomezující příklady použitelných hydroxy1 ových změkčovadel zahrnují cukry, jako je glukosa, sacharosa, fruktosa, rafinosa, maltodextrosa, galaktosa, xylosa, maltosa, laktosa, mannosa, erythrosa, glycerin a pentaerythri to 1, cukrové alkoholy, jako erythritol, xylitol, malitol, mannitol a sorbitol, polyoly jako ethylenglykol, propylenglykol, dipropylenglykol, buty1eng1yko1, hexantríol a podobně a jejich polymery a jejich směsi.

Jako hydroxylová změkčovadla jsou v tomto vynálezu rovněž použitelné poloxomery (blokové kopolymery po 1yoxyethylen/po1yoxypropy1en) a poloxaminy (blokové kopolymery po 1yoxyethylen/po1yoxypropylen a ethy1endiaminu) . Vhodné poloxomery” obsahují blokové kopolymery po 1yoxyethylen/po1yoxypropylen mající následující strukturu:

HO-( CH₂ -CH₂ -0)x ~( CHCH₃ ~CH₂ -0)_y -( CH₂ ~CH₂ -0) _z -OH kde

X	má	hodnotu v	rozsahu	od	př i b1 i žně	2 do	přibližně 40,
y	má	hodnotu v	rozsahu	o d	př i b1 i žně	10 do	asi 50 a
z	má	hodnotu od	p ř i b 1 i	žně	2 do př i b1	i žně	40, přičemž
X	a	z mají přednostně	stejnou hodnotu.
Kopo 1ymery 1 ze	z í skat	jako	P1ur o n i c^R	od BASF Corp.,
Par s	i p p a n y, N J .	Vhodné	po 1oxomery a	poloxaminy jsou dostupné

jako Synperonic^R od ICI Chemicals, Wilmington, DE nebo jako

Tetronic^R od BASF Corp., Parssipany, NJ.

Jako změkčovadla bez hydroxylu lze v tomto vynálezu rovněž použít jiné organické sloučeniny vytvářející vodíkové můstky, které nemají hydroxylovou skupinu, zahrnujíc v to močovinu a deriváty močoviny, anhydridy cukrových alkoholů jako sorbitan, živočišné proteiny jako želatina, rostlinné proteiny jako slunečnicový protein, protein z podzemnice olejně, proteiny ze semena bavlny a jejich směsi. Všechna změkčovadla mohou být použita samostatně nebo v jejich směsí ch.

Hydroxylové změkčovadla obvykle obsahují od přibližně 5 % hmotnostních do přibližně 70 X hmotnostních, výhodněji od přibližně 15 % hmotnostních do přibližně 60 % hmotnostních, nejvýhodněji od přibližně 30 % hmotnostních do přibližně 40 hmotnostních škrobové komposice. Změkčovadla bez hydroxylu obvykle obsahují od přibližně 0,1 % hmotnostního do přibližně 70 % hmotnostních, výhodně od přibližně 5 & hmotnostních do přibližně 65 % hmotnostních, výhodněji od přibližně 20 % hmotnostních do přibližně 60 % hmotnostních škrobové komposice.

Při jednom ztělesnění je použita směs hydroxylových změkčovadel a změkčovadel bez hydroxylu, ve které hydroxylové změkčovadla jsou cukry, jako sacharosa, fruktosa a sorbitol a změkčovadla bez hydroxylu jsou močovina a deriváty močoviny. Je zjištěno, že močovina a její deriváty mají ve škrobových kompozicích podle předloženého vynálezu silnou tendenci krystalizovat, to znamená, že ke krystalizaci močoviny a jejích derivátů dochází dokonce při rychlém ochlazování jako je vyfukování taveniny, spřádání, vytlačování taveniny, zvlákňování za mokra a podobně.

Močovina a deriváty močoviny mohou tedy být užity, jako zpevňovací látky pro modifikaci nebo řízení rychlosti tuhnutí škrobové komposice podle předloženého vynálezu. Při preferovaném ztělesnění se přidává směs sacharosy a močoviny do komposice škrob/po1ymer v množství, které je účinné pro dosažení požadované zpracovatelnosti v tavenině a rychlosti ochlazování.

Ředidla lze přidat ke škrobovým komposicím podle předloženého vynálezu pro upravení viskosity ve střihu a pro zvýšení spřádáte 1 nost. i taveniny škrobových komposic. Obecně platí, že viskozita taveniny klesá nelineárně tak, jak se zvyšuje obsah polárního rozpouštědla. Polární rozpouštědlo se obvykle přidává v množství od přibližně 5 % hmotnostních do přibližně 40 % hmotnostních, výhodně od přibližně 7 % hmotnostních do přibližně 30 % hmotnostních, výhodněji od přibližně 10 % hmotnostních do přibližně 20 % hmotnostních, z celkové komposice.

Pro použití v tomto vynálezu jsou vhodná polární rozpouštědla mající parametr rozpustnosti δ v rozsahu od přibližně 19 do přibližně 48 MPa¹/², výhodně od přibližně 24 do přibližně 48 MPa¹/², výhodněji od přibližně 28 do přibližně 48 MPa¹/². Neomezující příklady zahrnují vodu, Ci až Cis lineární nebo rozvětvené alkoholy, DMSO (dimethylsulfoxid), formamid a jeho deriváty, jako

N-methylformamid, N-ethy1formamid, acetamid a deriváty jako methylacetamid, Cellosolv^R (g1yko1 a 1ky1 ether) a deriváty, jako butyl C e 1 1 o s o 1 v^R , benzyl Cellosolv^R, Cellosolv^R acetat, (všechny Cellosolv^R a deriváty jsou dostupné od J.T.Baker, Phi11 ipsburg, NJ), hydrazin a amoniak. Rovněž je známo, že δ hodnoty směsi rozpouštědel mohou být stanoveny objemovým

zprůměrněním δ hodnot jednotlivých rozpouštědel. Smíšená rozpouštědla, mající δ hodnoty ve výše uvedeném rozsahu (to jest od přibližně 19 do přibližně 48 MPa¹/²), jsou tedy rovněž vhodná pro použití v tomto vynálezu. Například smíšené rozpouštědlo, skládající se ze směsi DMSO/voda, mající složení 90/10 (objem/objem), bude mít δ hodnotu přibližně 28,5. Takové smíšené rozpouštědlo je vhodné pro použití v tomto vynálezu.

Je zjištěno, že polární rozpouštědla, schopná tvorby vodíkových vazeb, jsou při snižování viskosity taveniny komposice účinnější. Jako takové je pro upravení viskozity do požadovaného rozmezí pro spřádání z taveniny dostatečné menší množství polárního rozpouštědla. Použití nižšího množství polárního rozpouštědla poskytuje další výhodu, spočívající ve snížení požadavku na odpařovací stupeň, nebo na následný proces zpracování taveniny, což představuje snížení provozních nákladů, jako jsou nižší spotřeba energie a nižší náklady na regeneraci rozpouštědla, stejně jako nižší náklady pro dosažení vzájemné harmonie životní prostředí/vyhovění předpisům.

Škrobová komposice může popřípadě obsahovat kapalné nebo těkavé, procesu napomáhající látky, které fungují hlavně jako modifikátory viskozity kompozic taveniny. Procesu napomáhající látka většinou těká a během stupně tavícího procesu se odstraňuje, takže v konečném výrobku zbývá pouze zbytkové/stopové množství. Tyto látky tudíž pevnost, modul a další vlastnosti konečného produktu negativním způsobem neovlivňují. Polární rozpouštědla uvedená výše, mohou rovněž fungovat jako těkavé, procesu napomáhající prostředky. Jiné, neomezující, příklady zahrnují uhličitany, jako hydrogenuhličitan sodný.

• 4 • r ·« »« * · · · • · » · · « 9 · ♦ 9 • t * · * • ·

Ostatní komponenty mohou být případně začleněny do škrobových komposic pro spřádání za účelem modifikace zpracovatelnosti a/nebo modifikace fyzikálních vlastností jako je elasticita, pevnost v tahu a modul konečného výrobku. Neomezující příklady zahrnují látky pro síťování, emulgátory, povrchově aktivní látky, mazadla a jiné procesu napomáhající prostředky, optické leskutvorné přísady, antioxidanty, přísady zpomalující hoření, barviva, pigmenty, pinidla, proteiny a jejich alkalické soli, hiodegradabilní syntetické polymery, vosky, syntetické nízkotuhnoucí termoplastické polymery, pryskyřice pro zlepšení lepivosti, nastavovací pinidla a jejich směsi. Tyto volitelné přísady mohou být přítomny v množstvích v rozsahu od 0,1 do 70 % hmotnostních, vztaženo na komposici.

Příkladné biodegradabi 1 ní syntetické polymery zahrnují po 1ykapro1akton, po 1yhydroxya1kanoáty zahrnující po 1yhydroxybutyráty a po 1yhydroxyva 1 eráty, polylaktidy a jejich směsi.

Ostatní přísady jsou obvykle zahrnuty do škrobového polymeru jako procesu napomáhající látky pro modifikaci fyzikálních vlastností vytlačovaných vláken, jako jsou elasticita, pevnost v tahu za sucha a pevnost v tahu za mokra. Přísady jsou obvykle přítomny v množstvích v rozsahu od 0,1 % do 70 S hmotnostních, vztaženo na netěkavé látky. Preferované přísady jsou močovina, deriváty močoviny, činidla pro síťování, emulgátory, povrchově aktivní látky, mazadla, proteiny a jejich alkalické soli, biodegradabilní syntetické polymery, vosky, nízkotavite1 né termoplastické syntetické polymery, pryskyřice pro zlepšení lepivosti, nastavovací pinidla a jejich směsi. Preferované biodegradabilní' • ·

• · · · syntetické polymery zahrnují po 1ykapro1akton, po 1yhydroxybutyráty, po 1yhydroxyva1eráty, polylaktidy a jejich směsi. Další preferované přísady a přidružené vlastnosti zahrnují optické leskutvorné přísady, antioxidanty, přísady zpomalující hoření, barviva, pigmenty a plnidla. Preferovanou přísadou pro předložený vynález je močovina v množstvích v rozmezí od 20 % do 60 % hmotnostních

Vhodná nastavovací plnidla, pro použití v tomto vynálezu, zahrnují želatinu, rostlinné proteiny, jako slunečnicový protein, protein z podzemnice olejné, proteiny ze semen bavlny a ve vodě rozpustné po 1ysacharidy jako algináty, karrageenany, guarovou gumu, agar, arabskou gumu a odvozené gumy, pektin, ve vodě rozpustné deriváty celulosy jííko a 1 ky 1 ce 1 u 1 osy, hydroxya 1 kyl ce 1 ul osy, karboxymethylcelulosy a tak dále. Rovněž mohou být použity ve vodě rozpustné syntetické polymery, jako polyakrylové kyselina, estery kyseliny polyakrylové, po 1yvinylacetaty, po 1yviny1 a 1 koho 1y, polyvinylpyrrolidon a tak dále.

Pro zlepšení tokových vlastností škrobového materiálu, mohou být během výrobního procesu, podle předloženého vynálezu, přidávána mazadla. Mazadla mohou zahrnovat živočišné nebo rostlinné tuky, přednostně v jejich hydrogenované formě, zvláště tuky, které jsou při teplotě místnosti v tuhém stavu. Přídavná mazadla zahrnují monog1yceridy a diglyceridy a fosfatidy, zvláště lecitin. Preferované mazadlo pro předložený vynález obsahuje monog1ycerid a monostearát glycerinu.

Další přísady obsahující anorganická plnidla, jako jsou oxidy hořčíku, hliníku, křemíku a titanu mohou být přidány jako levná plnidla nebo prostředky napomáhající zpracování.

'- ,· ρ

Dále mohou být použity zpracování napomáhající prostředky, jako anorganické soli zahrnující solí alkalických kovů, soli alkalických zemin, soli kyseliny fosforečné a tak dále.

Podle předpok1ádaného specielního konečného použití výrobku, mohou být vyžadovány další přídavné látky. Například pro výrobky jako toiletní papír, ručníky k jednomu použití, utěrky na obličej a další podobné výrobky, je žádaným požadavkem pevnost za mokra. Proto je často požadováno přidat ke škrobovému polymeru síťující látky, známé v oboru jako pryskyřice pro pevnost za mokra.

Disertaci, pojednávající všeobecně o použití pryskyřic pro pevnost za mokra používaných v papírenském oboru, lze nalézt v TAPPI monografie serís č. 29, Pevnost papíru a kartonu za mokra (Wet Strength in Paper and Paperboard), Technical Assocoation of the Pulp and Paper Industry (New York, 1965). Ne južítečnější pryskyřice pro pevnost za mokra měly obecně kat ionaktivní charakter.

Po 1yamid-epichlorhydri nové pryskyřice jsou kat ionaktivní polyamidové amíno-epichlorhydri nové pryskyřice pro pevnost za mokra, které byly nalezeny jako obzvláště užitečné. Vhodné typy těchto pryskyřic jsou popsány v US patentech

č. 3 700 623, vydán 24. října 1972, a 3 772 076, vydán 13. listopadu 1973, oba Ke ima a oba jsou v tomto vynálezu začleněny formou literárních odkazů. Jeden komerční zdroj užitečné po 1yamid-epichlorhydri nové pryskyřice je od Hercules, lne. Wilmington, Delaware, který prodává tyto pryskyřice pod značkou Kymene^R.

Jako pryskyřice použitelné pro pevnost za mokra byly nalezeny rovněž glyoxylované po 1yakrylamidové pryskyřice.

Tyto pryskyřice jsou popsány v US patentech č. 3 556 932, vydaném 19. ledna 1971 , původce Coscía a kol. a 3 556 933, vydaném 19. ledna 1971, původce Williams a kol., oba patenty jsou zde zahrnuty formou literárních odkazů. Jeden komerční zdroj g1yoxy1 ováných po 1yakry1amidových pryskyřic je od Cytec Co. ze Stanfordu, CT, který prodává jednu takovou pryskyřici pod značkou Parez^R 631 NC.

Je zjištěno, že když se v kyselém prostředí přidá vhodné síťující činidlo jako Parez^R ke škrobové komposici podle předloženého vynálezu, stane se komposice ve vodě nerozpustnou. To znamená, že rozpustnost komposice ve vodě, testovaná pomocí testovací metody popsané dále, je menší nežli 30 %, výhodně menší nežli 20 %, výhodněji menší nežli 10 % a nejvýhodněji menší nežli 5 %. Produkty vyrobené z takové komposice, jako jsou vlákna a filmy, jsou rovněž ve vodě nerozpustné.

Močovínoforma1dehydové pryskyřice a me1aminforma1dehydové pryskyřice jsou ještě další ve vodě rozpustné kationaktivní pryskyřice, nalézající uplatnění v tomto vynálezu. Běžnější funkční skupiny těchto polyfunkčních pryskyřic jsou skupiny obsahující dusík, jako aminoskupíny a methyl o 1 skup iny připojené k dusíku. Pryskyřice po 1yethyleni mi nového typu mohou být rovněž použity v předloženém vynálezu. Navíc mohou být v předloženém vynálezu použity pryskyřice s časově omezenou pevností za mokra jako je Caldas^R 10 (vyráběn Japan Carlit) a CoBond^R1000 (vyráběn společností National Starch and Chemical Company).

V předloženém vynálezu se přidává ke komposici vhodné síťovací činidlo v množstvích v rozmezí od přibližně 0,1 % hmotnostního do přibližně 10 % hmotnostních, výhodněji od « · r • * · · · · » přibližně 0.1 % hmotnostního do přibližně 3 % hmotnostních.

Reologie komposic škrobu

Reologické chování komposic škrobu je důležitý činitel pro výběr vhodných materiálů a pro montáž září zení/'procesů. K reologickému chování škrobových komposic přispívá mnoho faktorů, jako jsou množství a typ použitých polymerních komponent, molekulová hmotnost a distribuce molekulových hmotností komponent, množství a typ příměsí (například změkčovadel, zpracování napomáhajících látek), podmínky při zpracování, jako jsou teplota, tlak, rychlost deformace a relativní vlhkost a v případě ne-Newtonských materiálů deformační historie (to jest čas nebo napětí v závislosti na deformační historii).

Škrobová komposice podle předloženého vynálezu má obvykle vysoký obsah pevné látky (to jest koncentraci nad kritickou koncentrací C*) tak, že uvnitř škrobových molekul se vytváří dynamická nebo fluktující propletená sit a vysoké polymery se stávají časově asociované a disociované. Asociace může být ve formě fysikálního propletení, van der Waalsových sil nebo chemických interakcí jako vodíkové můstky. Škrobové komposice mající propletenou šitovou strukturu vykazují chování tekuté taveniny typické pro ne-Newtonské kapaliny.

Škrobová komposice podle předloženého vynálezu může vykazovat chování vykazující odolnost vůči napětí, to jest elongační viskozita vzrůstá s tím, jak vzrůstá napětí nebo deformace. Newtonská kapalina vykazuje obvykle lineární závislost mezí namáháním/si 1ou a napětím. To jest v ne~Newtonské kapalině neexistuje žádná odolnost vůči napětí. Na druhé straně ne-Newtonská kapalina může vykazovat nárůst v síle při vyšším napětí (to jest odolnost vůči napětí), zatímco pří nižším napětí stále vykazuje lineární vztah síla-napětí (to jest jako Newtonské kapaliny).

Napětí vykazované elementem kapaliny v ne-Newtonské kapalině závisí na kinematické historii, to jest ε = J s*(ť)9ť 0

Čas nebo historie závislosti míry deformace se nazývá Henckyho napětí ( <Sh ) . Pro ideální homogenní uniaxiální prodloužení je rychlost míry deformace, kterou působí každý element kapaliny, rovna míře deformace vyvolané působící silou, jako jsou vnější síla způsobená přístrojem, zařízením nebo procesem. V tomto ideálním případě Henckyho napětí přímo koreluje s deformací /prodloužením vzorku.

en n( L/Lo )

Taková ideální odezva míry deformace na působící napětí je často pozorována u Newtonských kapalin.

Pro vyjádření elongačního chování toku tekutiny se často používá Troutonův poměr (Tr). Troutonův poměr je definován jako poměr mezí elongační viskozitou (rje ) a viskositou při střihu (ijs )

Tr = η₆(ε*, ί)/η_δ kde elongační viskosita n© závisí na rychlosti >(ε·)_Ί a na čase (t). Pro Newtonskou kapalinu má elongace Troutonův poměr konstantní hodnotu 3. ne-Newtonskou kapalinu, je elongační viskosita def ormace uniaxiální

Pro závislá na rychlosti deformace (e*) a na čase (t).

Viskosita ve střihu ( ns ) se vztahuje na zpracovatelnost taveniny škrobové komposice použitím standartních zpracovatelských technik pro polymery, jako jsou vytlačování, tvarování vyfukováním, tvarování lisováním, tvarování vstřikováním a podobné. Škrobová komposice, jejíž viskozita ve střihu byla měřena pomocí testovací metody uvedené v tomto vynálezu dále, je menší nežli přibližně 30 Pa.s, výhodně od přibližně 0,1 do přibližně 10 Pa.s, výhodněji od přibližně 1 do přibližně 8 Pa.s, je použitelná pro procesy zeslabování taveniny, uvedené v tomto vynálezu. Některé škrobové směsi, zde použité, mohou míti tak nízkou viskozitu taveniny, že mohou být míšeny, dopravovány nebo jiným způsobem zpracovávány v tradičně používaném zařízení pro zpracování polymerů, které se pro viskozní kapaliny obvykle používá, jako je stacionární misič vybavený měřícím čerpadlem a zvlákňovací tryskou. Viskozita ve střihu škrobových komposic může být účinně modifikována molekulovou hmotností a distribucí molekulových hmotností škrobu, molekulovou hmotností vysokého polymeru a množstvím změkčovadel a/nebo použitými rozpouštědly. Je zjištěno, že snížení průměrné molekulové hmotnosti škrobu je účinný způsob jak snížit viskozitu ve střihu kompozice.

Obecně je známo, že viskozita taveniny je materiálová vlastnost vhodná pro vyhodnocení zpracovatelnosti materiálu tradičními způsoby zpracování termoplastů, jako jsou tvarování vstřikováním nebo vytlačování. Pro konvenční termoplasty pro zvlákňování, jako jsou polyolefiny, polyamidy a polyestery, existuje silná korelace mezi viskozitou a elongační viskozitou těchto konvenčních termoplastických materiálů a jejich směsí. To znamená, že zv 1áknite1 nost • ·

• » · · « · · · materiálu může být jednoduše určena viskozitou ve střihu taveniny, i když zvláknite1nost je vlastnost řízená převážně elongační viskozitou.. Korelace je docela silná, taková, že průmysl pro výrobu vláken se při výběru a formulaci zvláknitelných materiálů z taveniny spolehl na viskozitu ve střihu. Elongační viskozita taveniny byla, jako průmyslový nástroj pro screeníng, použita jen vzácně.

Je proto překvapující zjištění, že škrobové komposice podle předloženého vynálezu nevykazují takovou korelaci mezi viskozitou ve střihu a elongačními viskozitou. Ve specifickém případě, když je vysoký polymer, vybraný podle předloženého vynálezu, přidán do škrobové komposice, zůstává viskozita ve střihu kompozice relativně nezměněna nebo dokonce mírně klesá. Běžně je známo, že by taková škrobová komposice měla vykazovat sníženou zpracovatelnost v tavenině a neměla by být vhodná pro dloužící procesy z taveniny. Překvapující je však zjištění, že škrobová komposice, uvedená v tomto vynálezu, vykazuje významný nárůst elongační viskozity, dokonce i když je přidáno jen malé množství vysokého polymeru. Následně je zjištěno, že škrobová komposice, uvedená v tomto vynálezu, zvýšila protažite1nost taveniny a je vhodná pro dloužící procesy z taveniny (to jest formování vyfukováním, spřádání, formování vyfukováním do filmu, formování vypěňováním a podobně).

Extensioná1 ní nebo elongační viskozita (rje) se vztahuje k d 1 oužite1nosti komposice a je zvláště důležitá pro dloužící procesy jako výroba vláken, filmů nebo pěn. Elongační viskozita zahrnuje tři typy deformace: uniaxiální nebo jednoduchou elongační viskozitu, biaxialní elongační viskozitu a čistou elongační viskozitu ve střihu. Uniaxiální elongační viskozita je důležitá pro dloužící procesy, jako je zvlákňování, vyfukováni z taveniny a spřádání. Další dvě eiongační viskozity jsou důležité pro biaxiální dloužení nebo tvarovací procesy, jako je výroba filmů, pěn, folií nebo součástek. Je zjištěno, že vlastnosti vysokých polymerů mají významný vliv na eiongační viskozitu taveniny. Vysoké polymery, vhodné pro zvýšení dloužite 1 nosti taveniny škrobové komposice podle předloženého vynálezu jsou obvykle lineární polymery o vysoké molekulové hmotnosti. Vysoké polymery, které jsou v podstatě se škrobem kompatibilní, jsou při zvyšování d1oužite1nosti taveniny škrobové komposice navíc nejúčinnější.

Bylo nalezeno, že u škrobových komposic, použitelných pro dloužící procesy z taveniny, obvykle vzrostla jejich eiongační viskozita nejméně 10-krát, jestliže byl do komposice přidán vybraný vysoký polymer. Škrobová komposice podle předloženého vynálezu vykazuje obvykle, po přídavku vybraného vysokého polymeru, nárůst eiongační viskozity od přibližně 10 do přibližně 500, výhodně od přibližně 20 do přibližně 300, výhodněji od přibližně 30 do přibližně 100.

Rovněž bylo nalezeno,.že zpracovatelné komponenty taveniny podle předloženého vynálezu maj í obvykle Troutonův poměr nejméně okolo 3. Obvykle je Troutonův poměr v rozmezí od přibližně 10 do přibližně 5000, výhodně od přibližně 20 do přibližně 1000, výhodněji od přibližně 30 do přibližně 500, měřeno pří 90 °C a 700 s¹ .

Když je škrobová komposice podle předloženého vynálezu podrobena uniaxiálnímu dloužícímu procesu, může být snadno dosaženo poměru dloužení většího nežli 1000. Tento poměr je vyjádřen jako (Do²/D²), kde Do je průměr vlákna před dloužením a D je průměr dlouženého vlákna. Škrobová komposice • · • · • · • · podle předloženého vynálezu dosahuje obvykle poměru tažení od přibližně 100 do přibližně 10 000, výhodně většího nežli přibližně 1000, výhodněji většího nežli přibližně 3000 čí nejvýhodněji většího nežli přibližně 5000. Ve speciálnějším případě má škrobová kompozice podle předloženého vynálezu dostatečnou d1oužite1nost, aby byla z taveniny tažena jemná vlákna o středním konečném průměru menším nežli 50 pm, výhodně menším nežli 25 pm a výhodněji menším nežli 15 pm a ještě výhodněji menším nežli 10 pm a nejvýhodněji menším nežli 5 p m.

Když je škrobová kompozice podle předloženého vynálezu podrobena biaxiálnímu procesu protahování, dovoluje zvýšená protažite1nost kompozice tažení taveniny do filmů, majících průměrný konečný kalibr menší nežli 0,8 míls (0,0203 mm), výhodně menší nežli 0,6 mils (0,0152 mm), výhodněji menší nežli 0,4 mils (0,00102 mrn) ještě výhodněji menší nežli 0,2 mils (0,00051 mm) a nejvýhodněji menší nežli

0,1 mils (0,000254 mm).

Škrobová kompozice uvedená v tomto vynálezu je zpracovávána v tekutém stavu, ke kterému dochází obvykle tehdy, je-li teplota nejméně stejná nebo vyšší nežli je teplota tavení. Rozsah teploty pro zpracování je tedy řízen teplotou tavení škrobové kompozice, která se měří testovací metodou podrobně popsanou v tomto vynálezu. Teplota tavení škrobové kompozice, uvedené v tomto vynálezu, je v rozsahu od přibližně 80 do přibliřně 180 °C, výhodně od přibližně 85 do přibližně 160 °C a výhodněji od přibližně 90 do přibližně 140 °C. Je třeba si uvědomit, že některé škrobové kompozice nemusí vykazovat chování čisté taveniny”. Termín, teplota tavení, jak je uveden v tomto vynálezu, znamená teplotu v rozsahu teploty při stavu nebo nad stavem, kdy kompozice taje nebo měkne.

Příkladné uníaxiální dloužící procesy vhodné pro škrobové kompozice zahrnují zvlákňování z taveniny, vyfukování taveniny a spřádání. Tyto procesy jsou detailně popsány v US patentu č. 4 064 605, vydaném 27. prosince 1937, původci Akiyama a kol., US patentu č. 4 418 026, vydaném 29. listopadu 1983, původci Blackie a kol., US patentu č. 4 855 179, vydaném 8. srpna 1989, původci Bourland a kol., US patentu č. 4 909 976 vydaném 20. března 1990, původci

Cuculo a kol., US patentu č původce Jezie, US patentu č

145 631, vydaném 8. září 1992, 5 516 815, vydaném 14. května 1996, původci Buehler a kol., a US patentu č. 5 342 335, vydaném 30. srpna 1994, původci Rhim a kol., popis všech výše uvedených patentů je v tomto vynálezu zahrnut formou literárních odkazů. Výsledné výrobky mohou nalézt použití jako filtry na vzduch, olej a vodu, filtry vysavače, filtry do pecí, pleťové masky, fi 1try na kávu, sáčky na kávu nebo čaj, tepelné isolační materiály a zvukové isolační materiály, netkané sanitární výrobky pro jedno použití, jako pleny, dámské vložky a vložky pro zachycení moči a fekálií, biodegradabi 1 ní textilní tkaniny pro zlepšení absorbce vlhkosti a měkkosti prádla, jako mikrovlákna a provzdušňující tkaniny, elektrostaticky nabité strukturní tkaniny pro zachycování a odstraňování prachu, výztuhy a sítě pro tvrzené papíry, jako je balící papír, papír na psaní, novinový papír, zvlněný karton, a sítě pro papíry, jako toiletní papír, papírové ručníky, ubrousky a utěrky na obličej, pro lékařské použití jako chirurgické roušky, obvazy, bandáže, náplasti na kůži, a sarnovstřebáte 1 né nitě, pro dentáiní nitě na čistění mezi zubních prostorů a štětiny na zubní kartáčky. Vláknitá síť může rovněž obsahovat zachycovače pachů, repelenty proti termitům, insekticidy, prostředky hubící hlodavce a podobně, • ► pro speciální použití. Výsledné produkty absorbují vodu a olej a mohou nalézt použití při čistění uniklého oleje nebo vody nebo při kontrolovaném zadržování a uvolňování vody pro zemědělské a zahrádkářské aplikace. Výsledná škrobová vlákna nebo vláknité sítě mohou být rovněž začleněny do jiných materiálů, jako piliny, technická buničina, plastické látky a cement za účelem formování kompositních materiálů, které mohou být použity jako stavební materiály, jako stěny, podpůrné nosníky, lisované desky, suché stěny a obezdívky, obklady stropů, pro další lékařské použití, jako sádrové obvazy, dlahy a stlačovadla jazyku a v ohništi jako špalky pro dekorativní a/nebo spalovací účely.

Reologické chování taveniny předložené škrobové komposice umožňuje rovněž její použití pro konvenční termoplastické procesy, které zahrnují biaxiální protahování materiálu. S vhodnou vískozitou taveniny a biaxiální elongační viskositou mohou škrobové komposice podle předloženého vynálezu podstatně zredukovat výskyt trhlinek, povrchových defektů a jiných poruch, které přerušují kontinuální procesy a produkují neuspokojivé výrobky. Tyto procesy zahrnují tvarování vyfukováním, vytlačování neb společné vytlačováni vyfukovaných filmů, tvarováni za sníženého tlaku, lisovací tvarování, tlakové tvarování, tvarování přenosem a injekční vstřikování. Neomezující příklady těchto procesů jsou detailně popsány v US patentu č. 5 405 564, vydaném 11. dubna 1995, původci Stepto a kol., US patentu č. 5 408 444, vydaném 21. listopadu 1995, původci Yazaki a kol., US patentu č. 5 462 982, vydaném 31. října 1995, původci Bastioli a kol., popis všech výše uvedených patentů je zde zahrnut formou literárních odkazů. Předměty vyrobené těmito procesy zahrnují folie, filmy, povlaky, lamináty, trubky, tyče, pytle a tvarované předměty (jako láhve a zásobníky). Tyto předměty mohou nalézt uplatnění jako sáčky pro prodej, pytle pro zeleninu a pytle na pevné odpadky, sáčky pro uchovávání potravin nebo pro vaření, nádobí pro použití zmrazených potravin v mikrovlnné troubě a při použití ve farmacii, jako kapsle nebo povlaky pro účely medicíny. Filmy mohou být transparentní, pro použití jako obalový materiál pro potraviny, svraštěné obaly nebo obálky s okny. Filmy mohou být dále zpracovány pro použití jako levné biodegradabilní nosiče pro jiné materiály, jako semena nebo hnojivá. Na filmy nebo folie pro další použití jako jsou nálepky, lze nanášet adhesiva.

Škrobové komposice, podle předloženého vynálezu mohou být rovněž vyrobeny s pěnovou strukturou, řízeným odstraněním těkavých komponent (například vody nebo polárních rozpouštědel). Zpěňující nebo rozpínající se činidla se však obyčejně používají tehdy, když je třeba připravit předměty mající pěnovitou nebo porézní vnitřní strukturu. Příkladná zpěňující a rozpínající se činidla zahrnují oxid uhličitý, n-pentan a soli uhličitanů jako je hydrogenuhličitan sodný, buď sám nebo v kombinaci s polymerni kyselinou, která má postranní karboxylové skupiny (například kyselina po 1yakrylová, ethylen-akrylový kopolymer). Neomezující příklady zpěňujících a formujících procesů jsou popsány v US patentu č. 5 288 765, vydán 22. února 1994, původci Bastioli a kol., US patent č. 5 496 895, vydán 5. března 1996, původci US patentu č. 5 705 536, vydán 6. ledna a US patentu č. 5 736 586, vydán 7. dubna

1998, původci Bastioli a kol., jejichž popisy jsou zde zahrnuty formou literárních odkazů. Výsledné produkty mohou nalézt použití jako kartony na vajíčka, napěněné poháry pro horké nápoje, zásobníky pro rychlé občerstvení, tácky na , talíře a šálky na jedno použití pro pikniky a večírky,

Chinnaswamy a kol., 1998, původce Tomka ma s o • · · · • · · · • · · · « · · · • · · · obalové materiály, bud' volně plnitelné nebo tvarované, aby vyhovovaly charakteru baleného předmětu (například obaly pro přepravu počítačů), tepelné isolační materály a hlukové isolační nebo zvukoiso1ační materiály.

(2) Exemplární postupy

Vytlačovací lis

Přistroj pro provádění postupu podle předloženého vynálezu se skládá z vyt 1ačovacího lisu, který obsahuje

a. první vstupní komoru obsahující nejméně jeden dopravní element,

b. vyhřívanou podávači komoru umístěnou za uvedenou první komorou a obsahující nejméně jeden dopravní element,

c. vyhřívanou destrukturi začni komoru umístěnou za uvedenou druhou komorou, obsahující hnětóscí a podávači elementy,

d. vyhřívanou odplyňovací komoru pracující za sníženého tlaku umístěnou za uvedenou destrukturi začni komorou, přičemž odplyňovací komora obsahuje nejméně jeden dopravní element a

e. vyhřívanou vytlačující komoru umístěnou za uvedenou odplyňující komorou, která pracuje za zvýšeného tlaku a obsahuje nejméně jeden dopravní element.

Vytlačovací lis má kromě toho nejméně jednu násypku pro pevné látky pro procesní stupeň a, zařízení pro měření kapaliny pro procesní stupeň b, odplyňovací armaturu pro procesní stupeň d a trysku pro stupeň zpracování e.

Je preferován dvojitý šnekový vytlačovací lis obsahující • ·

těsně do sebe zapadající šneky, které se otáčejí ve stejném směru.

Pro předmět předloženého vynálezu může mít škrobový materiál plný obsah vody, to jest hydratační vodu a přidanou vodu, v rozmezí od přibližně 5 do přibližně 40 %, výhodně v rozmezí od přibližně 10 do přibližně 20 %. Škrobový materiál je zahříván na zvýšené teploty, dostatečné k tomu, aby došlo k tvorbě pseudo-termop1astické taveniny. Taková teplota je obvykle vyšší nežli teplota skelného přechodu a/nebo teplota tavení vytvořeného materiálu. Podle předloženého vynálezu jsou teploty skelného přechodu nejméně přibližně -30 °C, výhodně v rozmezí od přibližně -30 °C do přibližně 150 °C, výhodněji v rozmezí od přibližně -30 °C do přibližně 100 °C a nejvýhodněji v rozmezí od přibližně .....30 °C do přibližně 25 °C. Teplota tavení je přednostně v rozmezí od přibližně 100 °C do přibližně 180 ⁰ C. Pseudo.....t ermoplastické taveniny podle předloženého vynálezu jsou polymerní kapaliny, které mají, jak je v oboru známo, viskozitu závislou na smykové rychlosti. Viskozita klesá se stoupající smykovou rychlostí, stejně jako se stoupající teplotou.

Škrobový materiál se s výhodou zahřívá v uzavřeném prostoru při nízké koncentrací vody, aby došlo k přeměně škrobového materiálu na pseudo-termoplastickou taveninu. Uzavřeným objemem může být uzavřená nádoba nebo objem vytvořený těsnícím účinkem dávkovaného materiálu, k čemuž dochází ve šneku lisovacího zařízení. Tlaky, které vznikají v uzavřeném prostoru, budou zahrnovat tlaky způsobené tensí vodní páry a tlaky vznikající stlačováním materiálů ve šnekovém válci vytlačovacího lisu.

• · • ·

Pro snížení viskozity pseudo~termop 1astické taveniny může být použit katalyzátor pro štěpení řetězce, který snižuje molekulární hmotnost tím, že štěpí glykosidické vazby v makromolekulách škrobu, čímž dochází ke snížení střední molekulární hmotnosti škrobu. Vhodné katalyzátory zahrnují anorganické a organické kyseliny. Vhodné anorganické kyseliny zahrnují kyselinu chlorovodíkovou, kyselinu sírovou, kyselinu dusičnou, kyselinu fosforečnou a kyselinu boritou, stejně jako hydrogensoli vícesytných kyselin, například hydrogensíran sodný, dihydrogenfosforečnan sodný a tak dále. Vhodné organické kyseliny zahrnují kyselinu mravenčí, kyselinu octovou, kyselinu propionovou, kyselinu máselnou, kyselinu mléčnou, kyselinu glykolovou, kyselinu oxalovou, kyselinu citrónovou, kyselinu vinnou, kyselinu itakonitovou, kyselinu jantarovou a jiné, v oboru známé, organické kyseliny, zahrnujíc v to hydrogensoli vícesytných kyselin. Podle předloženého vynálezu jsou preferovanými katalyzátory kyselina chlorovodíková, kyselina sírová, kyselina citrónová a jejich směsi.

Molekulová hmotnost užitého nemodifikovaného škrobu je snížena činitelem od 2 do 5000, přednostně činitelem od 4 do 4000. Koncentrace katalyzátoru je v rozmezí od 10~® do 10~²mol katalyzátoru na mol anhydro-g1 úkosové jednotky, s výhodou od 0.1x10~³ do 5x10~³ mol katalyzátoru na mol anhydro~glúkosové jednotky škrobu.

Příklady provedení vynálezu

Následující příklady ilustrují typ vyt 1 ačo vací ho zařízení a provozní parametry pro výrobu škrobových vláken.

Přiklad 1

Účelem tohoto příkladu je ukázat škrobová vlákna, která se vytlačují do určitého průřezu a následně dlouží do menšího průřezu. Dloužená pseudo-termop1astická škrobová vlákna se vyrábějí pomocí torsní reometrické sestavy 100, jak je ukázáno v obrázku 1a. Torsní reometrická sestava 100 obsahuje pohonnou jednotku 110 (vyrobenou Haake GmbH, model Rheocord 90), válec 1 20 rozdělený do čtyř teplotních zón ..1..2.2, 1...2..4.,

1...2..6. a .1.2.8, dávkovači otvor ..1..2..1.., jednoduchou kapilární trysku .13.0 a jednoduchý navíjecí trn 1.4 0. Elementy dvojitého šneku 160 (model TW100, od Haake GmbH), znázorněné na obrázku 1b, jsou připojeny k pohonné jednotce 1.1.0 a umístěny ve válci 120. Kapilární tryska s průměrem otvoru 0,5 mm a délkou 5,6 mm je vyrobena tak, aby lícovala s tryskou .1.3.0. Navíjecí trn převíječka 1.40 obsahuje jádro o průměru 3 palce (7,56 mm) nasazené na jednoduchý, stejnosměrným proudem poháněný hřídel o průměru 3 palce (7,56 mm).. Jádro o průměru 3 palce (7,56 mm) může dosáhnout povrchových rychlostí odpovídajících frekvenci otáček 150 až 2000 za minutu.

Použité suroviny obsahovaly následující složky:

% hmotnostních Durabond A, obilného škrobu od National Starch % hmotnostních vody % hmotnostních močoviny dostupné od Aldrich Chemicals 15 % hmotnostních sorbitolu, dostupného od Aldrich Chemicals

Všechny suroviny se smísí mimo linku až vznikne řídká kaše. Řídká kaše se poté ručně dávkuje do dávkovacího otvoru 121 torsní reometrické sestavy .1.0.0.

Nastavení podmínek torsní reometrické sestavy bylo

následující:
Otáčky za minutu	50
Teplota válce	1 1 0	o C
Teplota trysky	1 05	°C
Rychlost dávkování	1,7	gr amů/mi nutu

Když je torsní reometrické sestava v provozu asi 20 minut, proces se ustálí a z trysky 1.3.0. vychází škrobové pseudo-termoplastické vlákno .1.5.0. Jednoduché vlákno 150 se ručně navíjí okolo navíjecího trnu 140. Navíjecí trn 140 se potom pomalu urychluje na povrchovou rychlost 274,4 metrů/minutu, aby bylo dlouženo a zvýšením délky vlákna a zmenšením jeho průřezu, vlákno 150. Průměr navinutého vlákna ..1...5 0 byl mezi 7 0 a 90 pm.

Příklad 2

Účelem tohoto příkladu je ukázat, jak mohou být škrobová vlákna uspořádána, aby vytvořila vláknitou škrobovou strukturu. Pseudo-termop 1astická škrobová vlákna podle příkladu 1 se nařežou na staplová vlákna o délce 8 mm. Škrobová staplová vlákna o základní hmotnosti 55 g/m² se pokládají vzduchem do papír vytvářející struktury, jak je popsáno v US patentu č.4 637 859, se skladbami podle US patentů č.5 857 498, 5 672 248, 5 211 815 a 5 098 519, které jsou v tomto vynálezu zahrnuty formou literárních odkazů a byly rovněž posouzeny jako vhodné pro tento účel. Vlákna se zvlhčila vodní mlhou v úrovni 20 % hmotnostních, vztaženo na hmotnost vláken, a poté při zvýšené teplotě vysušila, čímž vznikla vázaná vláknitá škrobová struktura.

• · • · · • · ·

• ·

Příklad 3

Škrobová vlákna vytlačená použitím odvětrá váného dvoušnekového vytlačovacího lisu

Účelem tohoto příkladu je ukázat konfiguraci odvětrá váného dvoušnekového vytlačovacího lisu, znázorněného na obrázku 2a, použitého pro výrobu škrobových vláken podle předloženého vynálezu. Škrobová vlákna se vyrábějí za použití APV Baker (Peterborough, Anglie) dvoušnekového vytlačovacího lisu 2 00, kapilární trysky .2.1.2 a navíječky (není znázorněna).

Jak je ukázáno v příkladu 2a, dvoušnekový vytlačovací lis obsahuje válec .202, který je rozdělen do pěti zón. Válec 202 obsahuje vytlačovací šneky a mísící elementy a slouží během procesu vytlačování jako zásobník. Vstup 204 je umístěn v zóně1. a vstupy 20.6. a .2 0.8 jsou umístěny v zóně.........1 a v zóně

2. . Odvětrávací otvor 2.1.0 pro odplyňování psoudo-termoplastické taveniny pro snížení obsahu vody ve směsi před jejím vytlačením tryskou 212, je zasazen do zóny.......4.

Šnek a konfigurace 3.0.0 mísícího elementu pro dvoušnekový vytlačovací lis 200 je ukázán na obrázku číslo 2b.

Dvoušnekový vytlačovací lis obsahuje velké množství dvojitých vodících šneků (TLS) a jednoduchých vodících šneků (SLS) zabudovaných v sérii. Elementy šneku jsou charakterizovány počtem kontinuálních vodičů a roztečí těchto vodičů.

Vodič je vyveden do ramene (o daném úhlu šroubovice), která obklopuje jádro elementu šneku. Počet vodičů udává počet ramen obklopujících jádro v kterémkoli místě podél délky šneku. Zvýšení počtu vodičů šroubovice se snižuje objemová kapacita šneku a zvyšuje schopnost šneku vytvářet • · • ·· · · · ··· · ·· · · · 9 9 · • · · · 9 * 9 9

9 9 9 9 9 9 9 9 9

9 > · 9 9 9 9

9 9 9 9 9 9 9999999 9 9 9 9 tlak.

Rozteč šneku je vzdálenost, kterou potřebuje rameno k plnému otočení jádra. Vyjadřuje se jako počet průměrů šnekového elementu na jednu úplnou otáčku ramene. Snižováním rozteče šneku vzrůstá tlak, který šnek vytváří a klesá objemová kapacita šneku.

Délka šnekového elementu se udává jako poměr délky elementu k jeho průměru.

Tento příklad používá TLS a SLS. Element 310 šneku je TLS s roztečí 1,0 a poměrem délky 1,5. Element 320 šneku je

1,0 a poměrem L/D 1,0. Element 340 šneku je SLS a poměrem délky 1,0. Element 350 šneku je SLS

TLS s roztečí s roztečí 1/4 s roztečí 1/4 a poměrem délky 1/2

Pro zvýšení míšení jsou v sériích se šneky SLFS a TLFS rovněž zabudované bilobální lopatky .3.60, sloužící jako mísící elementy. Pro řízení toku a odpovídající doby míšení se používají různé konfigurace bilobálních lopatek 3.60.

a reversních elementů ,3 50.

V zóně. 1 se do vstupu 2.0.4 pro dávkování pevných látek dávkují škrob Durabond A a sorbitol a do vstupu 2.0.8 pro dávkování kapalných látek se dávkuje močovina, čímž se vytváří směs o hmotnostním poměru 60/22/20. Tyto materiály se uvnitř vyt 1ačovacího lisu spojují s vodou, přidávanou vstupem .2.0.6 pro dávkování kapalných látek za vzniku pseudo-termoplasti~ cké taveniny. Teplota, tlak a odpovídající funkce každé zóny jsou uvedeny v tabulce I.

·· • · • » · *

Tabulka I

Zóna	Teplota (° C)	Tlak(kPa)	Popis šneku
1	21,1	0	Dávkování
2	89,4	234	Míšení
3	131,1	0	Míšení
4	101,7	0	Zvyšování tlaku,doprava
5	89,4	0 až 68,9	Generování
Tryska	77,8	2962	Tvarování

Příklad 4

Škrobová vlákna vytlačená použitím neodvětrávaného dvoušnekového vytlačovacího lisu

Účelem tohoto příkladu je ukázat konfiguraci neodvětrávaného dvoušnekového vytlačovacího lisu, znázorněnou na obrázku 3a, pro výrobu škrobových vláken podle předloženého vynálezu. Škrobová vlákna se vyrábějí za použití dvoušnekového vytlačovacího lisu 200 APV Baker (Peterborough, Anglie), kapilární trysky .2.1.2 a navíječky (není znázorněna).

Konfigurace neodvětrávaného dvoušnekového vytlačovacího isu je znázorněna na obrázku 3a. Neodvětrávaný dvoušnekový vytlačovací lis obsahuje válec .2.0.2, který je rozdělen do pěti zón. Válec 2.0.2. obsahuje vytlačovací šneky a mísící elementy a slouží během procesu vytlačování jako zásobník. V zóně 1. je umístěn otvor pro dávkování pevných látek 204, otvory pro dávkování kapalin 206 a 2.0 8 jsou umístěny v zóně 1. a v zóně .

Konfigurace šneku a mísícího elementu dvoušnekového vytlačovacího lisu je na obrázku 3b.

V zóně .1. jsou do vstupu .2.0.4. pro dávkování pevných látek dávkovány škrob Durabond A a sorbitol a do vstupu 208 pro dávkování kapalných látek se dávkuje močovina, čímž vzniká směs o hmotnostním poměru 60/20/20. Tyto materiály se uvnitř vyt 1ačovacího lisu spojují s vodou přidanou vstupem .2.06 pro dávkování kapalných látek, za vzniku pseudo-termoplastické taveniny. Teplota, tlak a odpovídající funkce každé zóny jsou uvedeny v tabulce II.

Tabulka II

Zóna	Teplota (° C)	Tlak(kPa)	Popis šneku
1	21,1	0	Dávkování
2	82,2	0	Míšení
3	126,7	0	Míšení
5	101,7	0	Zvyšování tlaku, doprava
5	89,4	206,7	Generování šneku
Tryska	77,8	1033,5	Tvarování

Příklad 5

Napěněná škrobová vlákna vytlačená pomocí neodvětrá váného dvouŠnekového vyt 1ačovacího lisu

Účelem tohoto příkladu je ukázat různé zóny nodvětráváného dvoušnekového vyt 1ačovacího lisu a provozní parametry spojené s každou zónou při výrobě napěněných škrobových vláken o nižší hustotě a vyšší absorpční kapacitě ve srovnání s nenapěněnými škrobovými vlákny. Napěněná škrobová vlákna se vyrábějí použitím zařízení pro výrobu vláken, které obsahuje konfiguraci dvoušnekového vyt 1 ačovacího lisu znázorněnou na obrázcích 3a a 3b.

V zóně1 je do vstupu 204 pro dávkování pevných látek dávkován škrob Durabond A a sorbitol a do vstupu 2.0.8 pro dávkování kapalných látek se dávkuje močovina, přičemž vzniká směs o hmotnostním poměru 60/20/20. Tyto materiály se uvnitř vytlačovacího lisu spojují s vodou přidanou vstupem 206 pro dávkování kapalných látek, za vzniku pseudo-termop 1 astické taveniny. Teplota, tlak a odpovídající funkce každé zóny jsou uvedeny v tabulce III.

Tabulka III

Zóna	Teplota (° C)	Tlak(kPa)	Popis šneku
1	21,1	0	Dávkování
2	89,2	0	Míšení
3	126,7	0	Míšení
4	115,6	0	Zvyšování flaku, doprava
5	104,4	206.7	Generování tiaku
Tryska	107,2	1033,5	Tvarování

Spřádání pseudo-termoplastických škrobových vláken z taveniny

Výroba vláken z pseudo-termoplastické komposice taveniny podle předloženého vynálezu se provádí běžnými procesy spřádání. Zařízení pro výrobu netkaných strukturních textiliín z vytlačovaných polymerů jsou v oboru velmi dobře známa. Polymery vytlačované za tlaku procházejí zvlákňovací tryskou za tvorby vertikálně orientované clony dolů postupujících vláken. Vlákna se vzduchem prudce ochlazují a současně dlouží zařízením pracujícím na principu sání nebo pomocí zeslabující vzduchové štěrbiny. US patent č. 5 292 239, vydán 8. března 1994, původci Zeldin a kol., popisuje zařízení, které významným způsobem snižuje turbulenci proudícího vzduchu, což umožňuje působit na vlákna rovnoměrnou a konsistentní tažnou silou.

Pro předložený vynález se struktury vyrábějí ze směsi

obsahující škrob, vodu, změkčovadla a jiné přísady podle potřeby. Jak je ukázáno na obrázku 4, směs se přeměňuje ve vytlačovacím lisu na pseudo-termoplastickou taveninu a zvlákňovači tryskou 1.0 se dopravuje do dloužícího jednotky 20 za tvorby vertikálně orientované clony dolů postupujících v 1 á k e n F .

Zvlákňovači tryska 1...0 obsahuje uspořádání, které je v oboru dobře známé. Zvlákňovači tryska .1.0 obsahuje větší množství otvorů 12 o průměrech běžných pro výrobu vláken. Uspořádáni zvlákňovači trysky .1.0 může být přizpůsobeno tekutosti taveniny takovým způsobem, že každý otvor trysky .1.2 má stejnou průtokovou rychlost.

Dloužící jednotka 20 obsahuje horní otevřený konec 22, dolní otevřený konec 2.4 a rozdělovači přívod 26 vzduchu, který přivádí stlačený vzduch dovnitř dolů orietovaných trysek (není znázorněno). Stlačený vzduch proudí vnitřními tryskami, je vtahován do horního otevřeného konce .2.2 dloužící jednotky .2.0, čímž se vytváří rychle se dolů pohybující proud vzduchu. Proud vzduchu vytváří dloužící sílu na vlákna čímž způsobuje, že před opuštěním dolního otevřeného konce 2.4 dloužící jednotky 2.0 dochází k jejich zeslabování nebo dloužení.

Podle předloženého vynálezu mohou mít vlákna opouštějící dloužící jednotku 2.0 velikost v rozmezí od přibližně 0,01 decitexů do přibližně 135 decitexů. Výhodně mají vlákna odcházející z dloužící jednotky 20 velikost od přibližně 0,02 decitexů do přibližně 20 decitexů. Nejvýhodněji mají vlákna odcházející z dloužící jednotky 20 velikost od přibližně 0,02 decitexů do přibližně 5 decitexů.

• ·

Po výstupu z ddloužící jednotky se vlákna ukládají na pohyblivý dopravní pás 30, za tvorby pružné, vláknité struktury o nízké hustotě s obsahem vláken. Vlákna jsou poté běžně používanými technikami navzájem pospojována.

Preferovaný postup pro výrobu struktur podle předkládaného vynálezu je popsán v US patentu Č. 5 688 468 vydán 18. listopadu 1997, původce Lu a je v předloženém vynálezu zahrnut formou literárních odkazů.

Kromě spřádaných struktur, mohou být použitím komposic a způsobů podle předloženého vynálezu, vyrobena rovněž mono-vlákna, mu 11i~vlákna, staplová vlákna, dutá vlákna, tvarovaná vlákna, jako vícelaloková vlákna a mu 11 i k o mpo ne nt η í vlákna. Postup pro výrobu těchto vláken může být jednostupňový s přidruženým vytlačovacím lisem, který vyrábí pseudo-termoplastickou škrobovou taveninu a bez ochlazení ji přes filtr taveniny dopravuje do zvlákňující trysky. Staplová škrobová vlákna mohou být rovněž přeměněna na pružné, nízkohustotní struktury mykáním, pokládáním vzduchem a podobnými, v oboru známými, procesy.

(3) Materiálové vlastnosti

Výrobky, jako ručníky na jedno použití, toiletní papíry, utěrky na obličej, ubrousky a osvěžující ubrousky vykazují různé fyzikální charakteristické vlastnosti, které zahrnují základní hmotnost a zdánlivou hustotu, obě veličiny byly definovány dříve. Podle předloženého vynálezu může mít struktura, obsahující pseudo-termoplastická škrobová vlákna, základní hmotnost v rozmezí od přibližně 10 g/m² do přibližně 450 g,/m². Výhodněji může mít struktura základní hmotnost v rozmezí od přibližně 12 g/m² do přibližně 150 g/m². Navíc může mít struktura podle předloženého vynálezu zdánlivou • · hustotu v rozmezí od přibližně 0,02 g/cm³ do přibližně 0,20 g/cm³, výhodněji se může zdánlivá hustota pohybovat v rozmezí od přibližně 0,04 g/cm³ do přibližně 0, 15 g/cm³ s nejvýhodnějí je zdánlivá hustota v rozmezí od přibližně 0,

4 g/cm³ do přibližně 0,12 g/cm³..

Výše uvedené výrobky vykazují rovněž určité mechanické vlastnosti, zvláště pevnost, pružnost a absorpční schopnost.. Měření pružnosti zahrnují geometrickou průměrnou pevnost v tahu za sucha (GMDT), geometrickou průměrnou pevnost v tahu za mokra (GMWT), kde GMWT obsahuje počáteční pevnost v tahu za mokra a rozpadovou pevnost v tahu za mokra. Pružnost souvisí s tuhostí a může být rysem měkkosti. Absorpční schopnost se vztahuje na schopnost výrobku pohlcovat kapaliny a kapacitu je zadržovat.

Geometrická průměrná pevnost v tahu za sucha (GMDT), definovaná výše, určuje míru pevnosti v tahu struktury za sucha. Metoda používaná ke stanovení této veličiny je popsána dále. Pro předložený vynález mohou mít struktury obsahující pseudo-termop 1astická škrobová vlákna GMDT v rozmezí od přibližně 10 g/cm do přibližně 1200 g/cm. Výhodněji může býtt struktura GMDT v rozmezí od přibližně 30 g/cm do přibližně 600 g/cm. Nejvýhodněji může být struktura GMDT v rozmezí od přibližně 40 g/cm do přibližně 475 g/cm.

Geometrická průměrná pevnost v tahu za mokra (GMWT), definovaná výše, určuje míru pevnosti v tahu struktury za mokra. Počáteční geometrická průměrná pevnost v tahu za mokra je pevnost struktury v tahu za mokra poté, co struktura byla ponořena po dobu 5 sekund do vody. Metoda, použitá ke stanoveni této míry, je popsána dále. Podle předloženého vynálezu může mít struktura obsahující pseudo-termop 1astická škrobová vlákna GMWT v rozmezí od přibližně 2 g/cm do přibližně 400 g/cm. Výhodněji může být struktura GMWT v rozmezí od přibližně 2 g/cm do přibližně 200 g/cm.

Geometrická průměrná rozkladová pevnost v tahu za mokra (GMDWT) je míra pevnosti v tahu struktury za mokra poté,, co byla struktura ponořena do vody po dobu 30 minut. Pro předložený vynález mohou mít struktury obsahující pseudo-termoplastická škrobová vlákna GMDWT v rozmezí od přibližně 0 g/cm do přibližně 20 g/cm. Výhodněji může být struktura GMDWT v rozmezí od přibližně 0 g/cm do přibližně 10 g/cm.

Měkkost byla popsána jako fyziologicky vnímaná vlastnost, která se obyčejně měří panelovým vyhodnocováním skupinou odborníků i neodborníků. Vnímaná měkkost může být rozložena do dvou složek, objemová měkkost a povrchová měkkost. Objemová měkkost byla korelována s pevností a pružností folií, zatímco povrchová měkkost byla vztahována na povrch textury a měkkost. Vysoká měkkost vyžaduje pružnost. Metoda použitá pro stanovení celkové pružnosti struktury je definována dále. Pro předložený vynález má struktura celkovou pružnost v rozmezí od přibližně 1,0 g/cm do přibližně 75 g/cm, výhodně od přibližně 2,0 g/cm do přibližně 50 g/cm a výhodněji od přibližně 2,0 g/cm do přibližně 35 g/cm.

Výrobky, jako ručníky na jedno použití, toiletní papír, utěrky na obličej, ubrousky a osvěžující ubrousky vyžadují určitou hodnotu absorbance. Absorbance zde znamená absorbční schopnost, která je mírou množství destilované vody pohlcované a zadržované strukturou. Metoda použitá pro určení absorbční schopnosti struktury je definována dále. Podle

předloženého vynálezu má struktura absorbční schopnost v rozmezí od přibližně 1 g vody/g suché struktury do přibližně 15 g vody/g suché struktury, výhodně od přibližně 2 g vody/g such© struktury do přibližně 14 g vody/g suché struktury, výhodněji od přibližně 3 g vody/g suché struktury do přibližně 13 g voddy/g suché struktury.

(4) Analytické metody (a) Kondicionování a příprava vzorku

Před vlastním testováním se vzorky kondicionují při relativní vlhkostí od 48 % do 50 % a v rozmezí teplot od 22 °C do 24 °C, dokud není dosažené obsahu vlhkosti od přibližně 5 % do přibližně 16 % hmotnostních, měřeno TGA (termogravimetr ickou analýzou). Pro termogravimetr ickou analýzu se používá termogravimetr ický analyzátor od TA Instruments Hi~res. TGA2950. Přibližně 20 mg vzorku se naváží do misky TGA. Podle návodu výrobce se miska se vzorkem vloží do jednotky a teplota se zvyšuje rychlostí 10 °C za minutu do 250 °C. Procenta vlhkosti ve vzorku se stanoví výpočtem použitím ztráty hmotnosti a počáteční hmotností podle vzorce:

výchozí hmotnost - hmotnost při 250 °C % vlhkosti = --------------------------------------------------------- x 100 % výchozí hmotnost kde všechny hmotnosti jsou v miligramech.

(b) Základní hmotnost

Z předem kondici ono váných vzorků se připraví svazek skládající se z 8 vrstev. Svazek 8 vrstev se rozřeže na

• 44 4 čtverce 4 palce na 4 palce (10,16 cm krát 10,16 cm). Pro nařezání se používá měřící vysekávací nůž s měřítkem od Acme Steel Rule Die Corp. (5 Stevens St. Waterbury Conn., 06714).

Pro měření skutečné hmotnosti vzorku se používájí váhy s horním pokládáním vzorku a s minimální citlivostí 0,01 g.. Svazek 8 vrstev se položí na misku vah s horním pokládáním vzorku. Váhy jsou chráněny před průvanem a jinými rušivými vlivy použitím stínidla proti průvanu. Hmotnosti se zaznamenávají, když se údaje na vahách ustálí. Hmotnost se měří v gramech.

Údaj hmotnosti se vydělí počtem zkoušených vrstev. Údaj hmotnosti se rovněž vydělí hmotností, vztaženou na plochu vzorku, která normálně činí 16 čtverečních palců (přibližně 0,0103 m'< ) .

Jednotkou míry, která se zde používá pro základní hmotnost, jsou gramy na metr čtvereční. Přepočet se provede vynásobením koeficientem 0,0103 uvedeným výše.

(c) Kalibr

Prekondici ono váné vzorky se rozřežou na rozměr větší nežli je základ kalibru. Používaný kalibr je kruh o ploše

3,14 čtverečního palce (20,25 cm²).

Vzorek je umístěn na horizontální rovný povrch a sevřen mezi hladký povrch a zatěžující patku. Patka má horizontální zatěžující povrch o ploše přibližně 3,14 čtverečního palce (20,25 cm²) a vyvíjí na vzorek tlak přibližně 15 g/cm² (0,21 psi) (1447 Pa). Kalibr je výsledná mezera mezi hladkým povrchem a povrchem zatěžující patky. Tato měření mohou být získána pomocí testovacího zařízení VIR. (Electronic Thickness

Tester Model II) dodávaný Thwing-Albert, Philadelphie, Pa, pro testování tlouštky. Měření kalibru se opakují čí zaznamenávají nejméně pětkrát. Výsledky se udávají v m i 1 i me t. r e c h .

Celková hodnota zaznamenaných údajů ze zkoušek kalibru se vydělí počtem zaznamenaných údajů. Výsledek se udává v milimetrech (mm).

(d) Pevnost v tahu za sucha

Pevnost v tahu za sucha se stanovuje na pruhu vzorku o šířce 1 palce (2,54 cm) za použití přístroje Thwin-Albert Intelect II Standart Tensile Tester (Thwing-Albert Instrument Co., 1 0960 Dutton Rd., Phi1ade1fhia, Pa., 19154). S touto metodou se počítá pro použití na konečné papírové výrobky, vzorky z navíječek a neupravený nezpracovaný materiál.

Svazek skládající se z 8 vrstev se připravuje z předem kondici onováných vzorků. Z jednoho z těchto svazků z 8 vrstev ss nařežou čtyři pruhy o rozměrech 1 palec (2,54 cm) na 7 palců (17,78 cm), přičemž rozměr 7 palců (17,78 cm) je paralelní se směrem stroje. Tyto vzorky se označí jako vzorky ve směru stroje. Další čtyři vzorky o rozměrech 1 palec (2,54 cm) na 7 palců (17,78 cm) jsou paralelní se směrem napříč. Všechny řezy jsou provedeny použitím řezacího přístroje JDC-1-10 nebo JDC-1-12 s bezpečnostním krytem od Thwing-Albert Instrument Co., 10960 Dutton Road,

Philadelphie, Pa., 19154). Vyrobí se celkem osm vzorků: čtyři pruhy 1 x 7 palců (2,54 cm krát 17,78 cm), o tlouštce 8 vrstev, přičemž rozměr 7 palců (17,78 cm) je paralelní se směrem stroje a čtyři pruhy 1 x 7 palců (2,54 cm krát 17,78 cm), 8 vrstev silné, přičemž rozměr 7 palců (17,78 cm) je paralelní se směrem napříč.

Každý z těchto vzorků pruhů pro měření pevnosti, čtyř osmívrstvových svazků ve směru stroje a napříč směru stroje, se měří v přístroji Thwing-Albert Intelect II Standart Tensile Tester. Čtyři měření pruhů pro měření pevnosti osmivrstvových svazků ve směru stroje se sečtou a vydělí čtyřmi, což je počet testovaných pruhů ve směru stroje.

Součet je rovněž vydělen osmi, což je počet použitelných jednotek na tahový pruh. Výpočet je opakován pro měření ve směru napříč stroje.

Všechny výsledky se udávají v gramech na palec. Aby se získal výsledek v rozměrech g/cm, provedou se příslušné přepočty, jak je zde uvedeno.

(e) Počáteční pevnost v tahu za mokra

Pro stanovení počáteční pevnosti v tahu za mokra se před vlastním měřením pevnosti v tahu ponoří část zkoušeného vzorku po dobu pěti sekund do vody. Měření pevnosti v tahu se provádí na jednom pruhu vzorku o šířce 1 palec (2,54 cm) za použití přístroje Thwig-Albert Intelect II Standart Tensile Tester (Thwing-Albert Instrument Co., 10960 Dutton Rd.,Philadelphia, Pa., 19154) a přístroje Finch Wet Strength Device, číslo katalogu 731D (Thwing-Albert Instrument Co., 10960 Dutton Rd., Phí1ade1phia, Pa., 19154).

Před přípravou vzorků a před zkoušením pevnosti za mokra mají být vzorky vytvrzeny v sušárně s nuceným prouděním při teplotě 105±3 °C po dobu 5 minut ±10 sekund. Vzorky mají být zavěšeny v sušárně takovým způsobem, aby mezi nimi mohl cirkulovat vzduch.

Příprava vzorků a veškeré aspekty při zkoušení pevnosti za mokra se provádějí při konstantní teplotě a vlhkosti místnosti. Dva svazky, každý o pěti vrstvách, se připravují z uložených vzorků po kondicionování. Z jednoho z těchto svazků o 5 vrstvách se nařežou čtyři pruhy 1 palec krát 4 palce (2,54 cm krát 10,16 crn), přičemž 4 palce (10,16 cm) dlouhý rozměr, pro vzorky ve směru stroje, je paralelní se směrem stroje. Nařežou se další čtyři pruhy 1 x 4 palce (2,54 cm krát 10,16 cm), přičemž rozměr 4 palce (10,16 cm), pro vzorky napříč, je paralelní se směrem napříč. Všechny řezy se provedou pomocí řezacího přístroje na papír JDC-1-10 nebo JDC-1-12 s ochranným krytem od Thwíng-Albert Instrument 10960 Dutton Road, Philadelphia, Pa., 19154)

Celkem je čtyři pruhy 1 x 4 palce (2,54 cm krát 10,16 cm)

Co . osm vzorků o tlouštce pěti vrstev, přičemž rozměr 4 palce (10,16 cm) je paralelní se směrem stroje a čtyři pruhy i x 4 palce (2,54 crn krát 10,16 cm) o tlouštce 5 vrstev, přičemž rozměr 4 palce (10,16 cm) je paralelní se směrem napříč.

Každý z těchto vzorků pruhů pro měření pevnosti pruhů, čtyř pět ivrstvových svazků ve směru stroje a napříč směrem stroje byl změřen v přístroji Thwing-Albert Intelect II Standart Tensile Tester. Čtyři měření pruhů pro měření pevností pě t i vr s t vo výc h svazků ve směru stroje se sečtou a vydělí čtyřmi, což je počet testovaných pruhů ve směru stroje. Součet se rovněž vydělí pěti, což je počet použitých jednotek na tahový pruh. Výpočet se opakuje pro měření napříč strojem.

Všechny výsledky se udávají v jednotkách g/palec. Aby se získaly výsledky v jednotkách g/cm, provedou se příslušné přepočty, jak je zde uvedeno.

(f) Rozpadová pevnost za mokra (namáčeno po dobu 30 minut)

Stejně, jako při měření počáteční pevnosti v tahu za mokra, jsou vzorky před měřením pevnosti v tahu za mokra namáčeny ve vodě po dobil 30 minut (±30 sekund).

(g) Pružnost

Pružnost jak je zde používána, je definována jako sklon sečny grafu křivky získané vynesením dat síla proti % prodloužení, která prochází počátkem (nulové prodloužení, nulová síla) a bodem na křivce, ve kterém je síla na centimetr šířky rovna 20 gramům. Pro vzorek, který se protáhne o 10 % (to jest 0,1 cm/cm délky) působením síly 20 g na centimetr vzorku je, například, sklon sečny procházející body (0 %, 0) a (10 %, 20) roven 2,0. K výpočtu se použije vzorec :

Yz

Yi

Sklon =

Xz

Xi

Celková pružnost, jak je použita v tomto vynálezu, znamená geometrický průměr pružnosti ve směru stroje a pružnosti napříč strojem. Matematicky je to odmocnina ze součinu pružnosti ve směru stroje a napříč směru stroje vyjádřena v gramech na centimetr.

• ·

Τ'. c (h) Absorbční schopnost

Absorbční schopnost se v tomto vynálezu definuje jako množství (v gramech) destilované vody při teplotě 8,55±1 °C na gram vzorku zadržované vzorkem, poté co byl ponořen do vodní lázně po dobu 30±3 sekund, poté ponechán po dobu 120+5 sekund v klidu ve vodorovné poloze a poté po dobu 60+5 sekund v poloze se sklonem v úhlu 75 ⁰ (měřeno od vodorovné polohy)..

Předem kondicionované vzorky se nařežou na rozměr 11 palců na 11 palců (27,9 krát 27,3 cm). Označí se směr stroje, vzorek se zváží na torsních vahách s přesností +0,01 g a údaj se zaznamená.. Tento údaj se označí jako hmotnost suchého vzorku. Po zvážení vzorku se na váhy umístí vzorek suché podložky (popsáno dále) a zaznamená se hmotnost s přesností +0,01 g. Tento údaj se označí jako hmotnost suché podložky.

Vzorek se umístí na podložku a přikryje krytem podložky, jak je popsáno dále. Vzorek sevřený podložkou a krytem podložky se jemným způsobem horizontálně zcela ponoří (do hloubky 2 až 3 palce (5 až 7,6 cm) při teplotě 8,55,7±1 °C po dobu 30±3 sekund do lázně s destilovanou vodou.

Poté co byl vzorek ponořen po dobu 30±3 sekund je jemným způsobem vytažen (horizontálně), kryt podložky se odstraní a vzorek a podložka se po dobu 120±5 sekund nechají odkapat. Zatímco se vzorek nachází v horizontální poloze, voda ulpívající na podložce se jemně setře, aniž bychom se dotkli vzorku.

Po vysušení podložky a ukončení periody, po kterou jsou vzorek a podložka ponechány v klidu v horizontální poloze, se vzorek a podložka společně zvednou takovým způsobem, že směr stroje se nachází v úhlu 75 ⁰ od horizontální polohy a v této poloze se ponechá po dobu 60±5 sekund. Po ukončení tohoto období se podložka a vzorek znovu uvedou do horizontální polohy a podložka se opět osuší od ulpívající vody. Podložka a vzorek se jemně položí na váhy a zváží s přesností ±0,01 gramů. Tato hodnota se označí jako hmotnost mokrého vzorku a podložky.

Měření absorbční schopnosti se provádí a zaznamenává pro tři (3) vzorky ve směru stroje a pro tři (3) vzorky ve směru napříč. Během měření napříč strojem se vzorek napříč umístí pod úhlem 75 ⁰ od horizontální polohy.

Názorný příklad vzorku a podložky vzorku je ukázán na obrázku 5. Oba obsahují rámy 400 vyrobené z 16 GA hliníku (pokrytého po zhotovení teflonem). Průřez je na obrázku 6. Vnější rozměry .4 05, 4 10 rámů 4.0 0 jsou přibližně 13,75 palce na 16,75 palce (34,9 krát 42,5 cm). Nylonová nit .4.2.0 (o průměru 0,3 mm) je pevně napnuta přes hliníkové rámy 4.0.0, podle vzoru ukázaného na obrázku 5. Všechny úhlopříčně nitě jsou položeny přes ηí t ě, které běží kolmo a/nebo paralelně s rámy 400.

Pro každou ze šesti zkoušek se provede následující výpočet (všechny jednotky jsou v gramech):

Hmotnost mokrého vzorku hmotnost vzorku a položky - hmotnost suchého podložky «

• 0

0 • · ·

• 0 «

♦ ·

Absorbční schopnost ~ hmotnost suchého vzorku - hmotnost mokrého vzorku hmotnost suchého vzorku

Výpočet se opakuje pro každé ze 6 měření a všech 6 naměřených hodnot absorbční schopnosti se zprůměrňuje a udávají se jako g vody/ g such© struktury (gramy vody/ gramy hmotnosti suchého vzorku).

(i) Viskozita ve střihu

Viskozita ve střihu kompozice se měří za použití rotačního viskozimetru (Model DSR. 500,, vyrobený Rheometrics). Předehřátý vzorek komposice se vloží do válcové části reometru a téměř ji zaplňuje (používá se přibližně 60 gramů vzorku). Válec se udržuje na teplotě zkoušky, která je 90 °C. Po naplnění obyčejně vybublává na povrch vzduch, což způsobuje při měření problémy. Pro viskoznější vzorky lze před provedením zkoušky provést zhutnění, aby byl roztavený vzorek zbaven pohlceného vzduchu. Viskozimetr se naprogramuje, aby měřil napětí po skocích od 10 dyn/cm (1 P e>) do 5000 dyn/cm (500 Pa). Napětí, vykazované vzorkem, se měří tensometrem. Odtud lze odvodit zdánlivou viskozitu kompozice. Potom se vynáší logaritmus (zdánlivé viskozity ve střihu) proti logaritmu (střihové rychlosti) a vynesené body vyhovují mocni novému chování η = Κ γη-1 kde

K je materiálová konstanta a τ je střihová rychlost.

Udaná viskozita ve střihu škrobové kompozice, uvedená v tomto

Λ4 ·· * 4 · I · · <

• · 0 · « • « · 1 • 9 ·· vynálezu, se zjistí extrapolací na střihovou rychlost 700 s~¹ použitím rovnice mocni nového zákona.

( j) Elongační viskozita

Elongační viskozita se měří použitím kapilárního reometru (Model Rheograph 2003, vyrobený Seottfert). Měření se provádějí použitím formy s hubicí o průměru D ~ 0,5 mm a délce L - 0,25 rnm (to jest L/D = 0,5). Tryska je upevněna na spodním konci válce, který je udržován na teplotě zkoušky 90 °C. Předehřátá kompozice vzorku je umístěna do válcové sekce reometru a téměř ji zaplňuje. Po naplnění obyčejně vybublává na povrch vzduch, což způsobuje při měření problémy. Pro kompozice o vyšší viskozitě lze před provedením zkoušek provést zhutnění, aby se vzorek zbavil pohlceného vzduchu. Naprogramovaný píst vytlačuje vzorek zvolenou rychlostí hubicí z válce. Jak vzorek prochází hubicí z válce, dochází k poklesu tlaku. Zdánlivá viskozita se může získat z poklesu tlaku a průtokové rychlosti vzorku hubicí trysky. Zdánlivá viskozita se často koriguje v oboru dobře známými postupy. Pro výpočet elongační viskozity se používá střihový korekční faktor a Cogswellova rovnice. Udává se korigovaná elongační viskosita při 700 s“¹.

Je známo, že elongační viskozita může být, podle způsobu popsaného v tomto vynálezu, změřena použitím trysky s hubicí s aplikací korekčních faktorů. Více detailů, týkajících se popisu měření elongační viskozity, se uvádí v S.H.Spie1berg a kol., The Role of End Effects on

Measurement of Extensional Viskosity in Filament Stretching Rheometers, (Role koncových vlivů na měření elongační viskozity v reometrech na protahování vláken), Journal of Non~Newtonían Fluid Mechanics, Vol. 64, 229 až 267 (1996) a Bhattacharya a kol., Uniaxial Extensional Viscosity during Extrusion Cooking from Entrance Pressure Drop Method, (Uniaxiální elongační viskozita běhern vyt 1 ačovací ho vaření pomocí metody poklesu tlaku na vstupu), Journal of Food Science, 59, (1), 221 až 226 (1994), oba články jsou v tomto vynálezu uvedeny formou literárních odkazů. Rovněž je známo, že elongační viskozita může být měřena použitím hyperbolické nebo semi-hyperbo1 ické trysky. Podrobný popis měření elongační viskozity použitím hyperbolické trysky je uveden v US patentu č. 5 35? 784, vydán 25. října 1994, původce Collier, jehož popis je zahrnut v tomto vynálezu formou 1 iterárního odkazu.

(k) Molekulová hmotnost a distribuce molekulových hmotností

Střední molekulová hmotnost (Mw) a distribuce molekulových hmotností škrobu (MWD) se určuje gelovou

permeační chromatografií s ložem. Části přístroje	(GPC) za použití jsou následující:	smíšené kolony
Čerpadlo	Waters Model	600E
Regulátor systému	Waters Model	600E
Automatický dávkovač
vzorku	Waters Model	717 Plus
Ko1 o n a	PL gel 20 pm	směsná kolona

(gel o molekulové hmotnosti v rozmezí 1000 až 40 000 000) délka 600 mm a vnitřní průměr

7,5 mm
Detektor	Waters Model 410,	diferenciální
	refraktometr
GPC software	Waters Mílíeni um^R	software

• « · · ti • · · · » • « · · · • · · · · ·

Kolona se kalibrovala standardy Dextranu o molekulové hmotností 245 000, 350 000, 480 000, 805 000, 2 285 000. Tyto kalibrační standardy Dextranu jsou dostupné od American Polymer Standarts Corp., Mentor, OH. Kalibrační standardy se připravují rozpouštěním standardů v pohyblivé fázi za vzniku roztoku obsahující přibližně 2 mg/rnl. Roztok se ponechá přes noc v klidu. Poté se jemně rozvíří a zfiitruje přes stříkačkový filtr (5 pm nylonová membrána, Spartan-25, dostupný od VWR) použitím injekční stříkačky (5 ml,

Norm-Ject, dostupná od VWR).

Vzorek škrobu se připraví nejdříve vyrobením směsi 40 % hmotnostních škrobu v užitkové vodě a zahříváním, dokud směs nezgelovatí. Potom se k 1,55 gramům želatinové směsi přidá 22 gramů mobilní fáze, aby se připravil roztok obsahující 3 mg/ml. Tento roztok se připraví pětiminutovým mícháním, poté se směs umístí na jednu hodinu do sušárny o teplotě 105 °C a po vyjmutí ze sušárny se ochladí na teplotu místnosti. Roztok se zfiitruje použitím injekční stříkačky a stříkačkového filtru, jak je popsáno výše.

Zfiltrovaný standard nebo roztok vzorku se odebere automatickým dávkovačem, aby propláchl testovací látkou 100 μ i injekční smyčku a vstříkne zkoumanou látku do kolony. Teplota kolony je udržována na 70 °C. Vzorek eluovaný z kolony se měří proti fázovému pozadí mobilní fáze diferenciálním detektorem indexu refrakce udržovaným při teplotě 50 °C, s rozsahem citlivosti nastaveným na 64.

Mobilní fázi tvoří DMSO obsahující 0,1 % (hmot./obj.) rozpuštěného bromidu lithného. Rychlost průtoku se nastaví na 1,0 ml/min, v isokratickém modu (tzn. složení mobilní fáze se během analýzy nemění). Každý standard nebo vzorek se analyzuje použitím GPC třikrát a výsledky se zprůměrňují.

Průměrná molekulová hmotnost vysokého polymeru je poskytována dodavateli materiálu.

(1) Tepelné vlastnosti

Tepelné vlastnosti předložených škrobových polymerů se určují za použití přístroje TA Instruments DSC-291D, který byl kalibrován standardem kovového india, které má teplotu tání (počáteční) '156,6 ⁰ C a teplo tání 6,80 kalorií na gram (28,47 J/gram), jak je uvedeno v chemické literatuře. Používá se standartní provozní postup DSC podle provozního návodu výrobce. K zabránění úniku vznikajících těkavých látek (například vodní páry) z misky vzorku škrobové komposice během měření DSC se používá vysokoobjemová miska, těsněná O-kroužkem. Vzorek a referenční inertní látka (například prázdná miska) se zahřívají stejnou rychlostí v kontrolovaném prostředí. Když dochází ke skutečné nebo pseudo fázové změně vzorku, měří DSC tepelný tok směrem ke vzorku nebo od vzorku proti inertní referenční látce. Pro řízení zkušebních parametrů (například rychlosti ohřívání/chlazení) a pro sběr, výpočet a zapisování dat, je přístroj připojen k počítači.

Vzorek se naváží do misky a uzavře víčkem tšuněným O~kroužkem. Obvyklá navážka vzorku je 25 až 65 miligramů. Uzavřená miska se umístí do přístroje a počítač se naprogramuje pro následující tepelná měření:

1 .	udržování	v rovnováze	př i	0 °C,
? .	udržování	pří teplotě	0 °C	po dobu 2 minut,
3 ..	z a hř í vá n í	rychlostí 10	0 C	za minutu na teplotu 120 ⁰ C,
4 .	ud r ž o vá η í	při teplotě	120	⁰ C po dobu 2 minut.
5 .	ochlazováni rychlostí	1 0	⁰ C za minutu na teplotu 30 ⁰ C

6. udržování v rovnováze při teplotě prostředí po dobu 24 hodin miska se vzorkem může být, během tohoto období vyjmuta z DSC přístroje a umístěna do kontrolovaného prostředí o teplotě 30 ⁰ C,

7. navrácení misky se vzorkem do přístroje DSC, vyrovnání teploty na 0 ⁰ C,

8. udržování po dobu 2 minut,

9. zahřívání rychlostí 10 °C za minutu na teplotu 120 °C,

10. udržování při teplotě 120 °C po 2 minuty,

11. ochlazování rychlostí 10 °C za minutu na teplotu 30 °C a vyrovnání teplot a

12. odstranění použitého vzorku.

Počítač vypočítává a udává výsledek termální analyzy jako diferenciální tepelný tok (/ ~ H) v závislosti na teplotě nebo na čase. V obvyklém případě je diferenciální tepelný tok noriBal iť’’váu a' udává se vztažen na základní hmotnost (to jest J/mg). V případě, že vzorek vykazuje pseudofázový přechod, jako je například skelný přechod, lze pro snadnější stanovení teploty skelného přechodu vynášet diferenciál / ~ H proti t eplotě/času.

( rn) Rozpustnost ve vodě

Vzorek komposice se připravuje smísením komponent za tepla a mícháním dokud nevznikne homogenní směs. Tavenina komposice se rozlije do tenkého filmu rozprostřením na folii z Teflonu^R a ochladí na teplotu okolí. Film se potom dokonale usuší (to jest ve fi 1mu/komposici není žádná voda) v sušárně pří 100 °C. Teplota vysušeného filmu se poté vyrovná s teplotou místnosti. Po vyrovnání teplot se film rozemele na malé pelety.

Pro určení procentuálního obsahu pevné látky ve vzorku, se umístí 2 až 4 g rozemletého vzorku do předvážené kovové misky a zaznamená se celková váha misky a vzorku. Zvážená miska se vzorkem ss umístí na dvě hodiny do sušárny o teplotě 100 °C, poté se vyjme a okamžitě zváží. Procento pevné látky se vypočítá tímto způsobem:

% pevné látky (hmotnost suchého rozemletého vzorku + miska - hmotnost misky) (počáteční hmot no·., i. cuzdrceneho vzorku + miska- hmotnost rn i s k y)

Pro stanovení rozpustnosti komposice vzorku se zváží 10 g rozdrceného vzorku v 250 ml kádince. Přidá se deionizovaná voda do celkové hmotností 100 g. Vzorek se míchá s vodou na plotně míchačky po dobu 5 minut. Po míchání se nalijí nejméně 2 ml rozmíchaného vzorku do trubice odstředivky. Odstřeďuje se 1 hodinu při teplotě 10 °C při 20 OOOxg. Odebere se supernatantní kapalina odstředěného vzorku a stanoví se index refrakce. Procento rozpustnosti vzorku se vypočítá tímto způsobem:

(index refrakce) x 1000 % rozpuštěné pevné látky - -----------------------------------------------------% pevné 1átky

Pří klady

V příkladech byly použity následující materiály:

Crystal Gum^R je modifikovaný škrob o střední molekulové hmotnosti 100 000, Nadex^R je modifikovaný škrob o střední molekulové hmotnosti 2000, a Instant-n Oil^R je modifikovaný škrob o střední molekulové hmotnosti 800 000, všechny jsou dostupné od National Starch and Chemical Corp., Bridgewater, NJ.

Superfloc^R A-130 je karboxylováný po 1yakryIamid o střední molekulové hmotnosti od 12 000 000 do 14 000 000 a je dostupný od Cyte·'.. Cv. . St ami'ord, CT.

Neiontové po 1yakrylamidy PAM-a a PAM-b o střední molekulové hmotnosti 15 000 000 a respektive 5 000 000 až 6 000 000, jsou dostupné od Scientific Polymer Products, lne Ontar i o , NY.

Polyethylenímin o střední molekulové hmotnosti 750 000 je dostupný od Aldrich Chemical Co., Milwaukee, WI .

Parez^R 831 NC je glyoxylovaný po 1yakrylamid o nízké molekulové hmotnosti a Parez^R 802 je glyoxylovaná močovinová pryskyřice o nízké molekulové hmotností, obě dostupné od Cytec Co., Stamford, CT.

Pluronic^R F87 je neiontový poloxomer, dostupný od BASF Corp., Parsippany, N J.

Močovina, sacharóza a glyoxal (40 % roztok ve vodě), jsou dostupné od Aldrich Chemical Co., Milwaukee, WI

P ř i k 1 a d 6

Roztavená, zpracovatelná kompozice podle tohoto vynálezu, se připraví smísením 45 % hmotnostních škrobu (Crystal Gum), 40,5 % hmotnostních močoviny, 4,5 % hmotnostních sacharózy a S,8 % hmotnostních volné vody a míchá se ručně až do vzniku řídké kaše. Polyakrylamid (PAM--a, molekulová hmotnost = 15 000 000) se rozpustí ve vodě za tvorby vodného roztoku PAM. Ke kaši se přidá poměrná část roztoku po 1 ymer/voda .. Voda z kaše se potom odpařuje až je procento hmotnostní po 1yakrylamidu v konečné směsi 0,2 % hmo tnos t ηí ho.

Komposice má viskozitu ve střihu 0,65 Pa.s a elongační viskozitu 1863,2 Pa.s, při 700 s”¹ a při teplotě 90 ⁰C.

Srovnávací příklad 6b se připraví podle příkladu se nepřidává žádný i tu ve střihu 1,3 5 Pa.s i 700 s-1 a 90 O_C. Příklad že přídavek malého nepatrně viskozitu ve

Srovnávací škrobová kompozice 6 s tím rozdílem, že ke kompozici polyakrylamid. Kompozice má viskoz a elongační viskozitu 43,2 Pa.s př 6 a srovnávací příklad 6b ukazují, množství vysokého polymeru snižuje střihu a významně zvyšuje elongační viskozitu.

Příklad 7

Roztavená, zpracovatelná kompozice podle tohoto vynálezu se připraví smísením 50 % hmotnostních škrobu (Crystal Gum), 30 % hmotnostních močoviny, 1,5 % hmotnostních sacharózy a 18,5 % hmotnostních volné vody a míchá se ručně až vznikne řídká kaše. Polyakrylamid (Superfloc A-130, molekulová hmotnost - 12 000 000 až 14 000 000) se rozpustí ve vodě za vzniku PAM vodného roztoku. Ke kaši se přidá poměrná část roztoku po 1ymer/voda. Voda z kaše se potom odpařuje až je procento hmotnostní po 1yakrylamidu v konečné směsi 0,003 % hmotnostní ho,

	Kemp o	z i c e	má	v i s k o r :	i t u	1 , 1 2 P a	.s a elongační viskozitu
4 6,0	Pa.s,	př í	700	s¹ a	90	°C.
Sr o vn	á vac í	př í	klad	7b

Srovnávací škrobová kompozice se připraví podle příkladu 7 s tím rozdílem, že ke kompozici se nepřidává žádný akrylamid. Kompozice má viskozitu 1,23 Pa.s a elongační viskozitu 0,6 9 Pa.s, při 700 s~¹ a 90 °C. Příklad 7 a srovnávací příklad 7b ukazují, že přídavek malého množství vysokého polymeru nepatrně snižuje viskozitu ve střihu a významně zvyšuje elongační viskozitu.

Příklad 8

Pro přípravu kompozice v příkladu 6 se používá torsní reometrické sestavy s tryskou vyfukující taveninu. Torsní reometr je znázorněn na obrázku 1c. Torsní reometrická sestava 100 obsahuje pohonnou jednotku 110 (model Rheocord 90, dostupný od Haake GmbH), válec .120 rozdělený do 4 teplotních zón ..1.2.2, 1 24, .1.2 8 a 12.8 a dávkovači otvor 1.2 1 a sestavu 13.1 trysky spřádající taveninu. Dvoušnekové elementy .1.6.0. (model TW100, od Haake GmbH) jsou připojeny k pohonné jednotce 110 a umístěny do válce .1.20. Sestipalcové (13,44 cm) uspořádání sestavy 131 trysky pro vyfukování taveniny (dostupné od JM Laboratories, Dawsonville, GA) je připojeno ke konci válce pomocí čerpadla 180. Sestava trysky obsahuje desku s vyt 1ačovacími tryskami, která má 52 otvorů na palec (2,54 mm) a průměr otvoru 0,015 palce (O, 038 cm), obklopenou spojovací trubkou 152 pro vzduch 0,02 palce

(0,508 cm), ze které proud 151 vzduchu o vysoké rychlosti naráží na vytlačovaná vlákna hned pod deskou se z vl ákftu j í c í mi tryskami. Proud vzduchu má vliv současně odfukující vlákno od vytlačující trysky a je zeslabující.

Komposice se připraví (jak je popsáno v příkladu 6) smísením 45 % hmotnostních škrobu (Crystal Gum), 0,2 % hmotnostního po 1yakrylamidu (PAM-a), 40,5 X hmotnostních močoviny, 4,5 % hmotnostních sacharozy a 9,8 % hmotnostních vody. Směs se dávkuje působením gravitace dávkovacím otvorem 121 do tor sní reometrické sestavy. Tor sní reometrická sestava a uspořádání trysky mají nastaveny následující parametry:

Tep lota válce

Zóna	122	70	»C
Zóna	124	9 0	OC
Zóna	126	90	»c
Zóna	1 2 8	9 0	O Q

Toč i vý mo ment Teplota trysky Teplota vzduchu Tlak

Čerpadlo frekvence otáček 100 za minutu 1 26,7 ⁰ C 126,7 °C psi (241,1 kPa) frekvence otáček 40 za minutu

Směs se dopravuje z vyt 1 ačovacího lisu čerpadlem do trysky pro vyfukování taveniny. Výsledná zeslabená vlákna (nebo jemná vlákna) mají podle tohoto vynálezu průměry v rozmezí od 8 do 40 μιη.

Je třeba si všimnout, že procento hmotnostní škrobu v kompozici taveniny pro zpracování zahrnuje hmotnost škrobu a hmotnost vázané vody, (která v je průměru asi 8 % hmotnostních škrobu). Je nutno si uvědomit, že takto připravené kompozice se používají pro uníaxiální a biaxiální dloužící procesy. Během tavícího procesu se však většina vody ztratí a výsledné škrobové vlákno, film nebo podobné výrobky obsahují málo nebo žádnou volnou vodu. Výsledný produkt obsahuje trochu vázané vody (možná vlivem absorbce vlhkosti z okolí). Složení výsledného produktu může tedy být vhodněji vyjádřeno pomocí jejích pevných komponent, spočítáno na základ sušiny pevné látky. Například pro výpočet složeni vláken vyrobených podle příkladu 8, na základ sušiny pevné látky, se odebere z celkového složení 9,8 % hmotnostních volné vody a 8 % hmotnostních vázané vody ze škrobu a potom se přepočte zbylý obsah pevné látky na 100 %. Složení vlákna z příkladu 8, spočítané na základ sušiny pevné látky je tedy 47,8 % hmotnostních pevného škrobu (bez vázané vody), 0,23 % hmotnostních polyakrylamidu, 48,8 % hmotnostních močoviny a 5,2 % hmotnostních sacharózy.

Příklad 9

Komposice podle příkladu 7 se vyfukuje z taveniny do jemných vláken podle vynálezu. Obrázek 7a je skánováný elektronový mikrosnímek škrobových vláken v měřítku 200 pm, připravených z kompozice po d i e příkladu 7 použitím procesu popsaného v příkladu 8. Obrázek 7b je skanovaný elektronový mikrosnímek stejných škrobových vláken ukázaný v měřítku 20 pm. Oba obrázky ukazují škrobová vlákna příkladu 9 mající dosti konsistentní průměr vláken okolo 5 pm.

Příklad 10

Smísí se 15 gramů škrobu (Crystal Gum, molekulová hmotnost ~ 100 000) s 15 gramy volné vody při teplotě 80 ^ΰC a směs se ručně míchá tak dlouho, dokud není zcela homogenní nebo dokud nezgelovatí. Vysoký polymer (PAM~a, molekulární hmotnost - 15 000 000) se rozpustí ve volné vodě za vzniku vodného roztoku PAM o známé koncentraci. Ke směsi škrob/voda se přidá poměrná část roztoku polymer/voda takovým způsobem, že celková směs obsahuje 0,006 gramu PAM-a. Potom se celková směs zahřívá k odpaření vzorku až hmotnost konečné směsi (škrob, PAM~a a voda) je rovna 30 gramům. U této směsi se ukazuje, že rná vhodnou protaž i te i nost v tavenině pro dloužení v 1 á k e n .

Příklady 11 až 13

Směsi škrobu (Crystal Gum), vysokého polymeru a vody se připraví stejným způsobem, jako v příkladu 5. Konečná složení těchto směsí jsou ukázána dále.

Molekulová hmotnost Př~11 Př-12 Př-138 % hmotnostní

S k r o b

Po 1yakry1ami d

Ρ o 1yet hy1e n i mí n

Crystal Gum Superfíoc í 2 A-130 14

PAM-b 5

100 000 000 000 -0 000 000

000 000 až 000 000 750 000

49,93 49,99

0,02

6,92

6.17

Voda

49,99 4 9,99 46,91

Ukazuje se u kompozic podle tohoto vynálezu, že mají pro aby dloužení vláken vhodnou protažite1nost v tavenině.

Příklady 14 až 16

Následující komposice se připraví stejným způsobem, jako v příkladu 1.

Molekulová hmotnost Př 14 Př 15 Př 16 % hmotnostní

Crystal Gum

N a d e x

100 000 2 000

41,54 20,77 20,77

20.77

Instant-n Οί1 800 000

Polyakrylamid PAM-a

000 000

0,77

0,08 0,08 0,08

Močoví na	6,23	6,23
Sacharoza	6,23	6,23
Pařez NC	1,04	1,04
Voda	4 4,88	44,88

Očekává se, že komposice podle tohoto vynálezu má pro dloužení vláken vhodnou protažite1nost v tavenině.

V případech, kdy bylo pH nastaveno na asi 2, bude rozpustnost výsledných vláken ve vodě menší nežli 30 %, na základě způsobu zkoušení zde popsaného.

P ř í k 1 ad 17

Zpracovatelná kompozice z taveniny se připraví smísením 45 % hmotnostních škrobu (Crystal Gum), 0,2 t hmotnostního po 1yakry1amidu (PAM-a), 40,5 % hmotnostních močoviny, 4,5 % hmotnostních sacharózy a 9,8 % hmotnostních vody, čímž vznikne řídká kaše. Komposice se za použití torzního reometru vyfoukne z taveniny do jemných vláken, jak je ukázáno na obrázku 1c způsobem, popsaným v příkladu 8 s tím rozdílem, že směs se do torsního reometru dávkuje odměřovacím zařízením. Torsní reometr a uspořádání trysky mají nastaveny následující parametry:

Tep 1 ot. .a válce
Zóna 122	70	»C
Zóna 124	9 0	⁰ C
Zóna 126	90	⁰ C
Zóna 128	3 0	o C
Točivý moment	f r e	r.. . ^:· & V ί .i	c e o t. áček i 4
Rychlost dávkování	16	g/m i	n
Teplota trysky	1 37	/8 ⁰	C
Teplota vzduchu	1 37	',8 o	c
Tlak vzduchu	50	ps i	(344,5 kPa)
Čerpadlo	frekvence otáček 40

Výsledná zaslabená vlákna (neboli jemná vlákna) podle tohoto vynálezu mají průměry v rozmezí od 10 do 30 pm. Vlákna se pomocí vzduchu ukládají do papíru za vytváření struktury.

• · · • · · · • ·

637 859 s textiliemi podle 248. 5 211 815 a 5 098 519.

jak je popsáno v US patentu č.

US patentů č. 5 857 498, 5 672 všechny jsou v tomto vynálezu zahrnuty formou literárních odkazů a všechny také posouzeny jako vhodné pro tento účel.

P ř í k 1 čí d 18

Výsledná sít, vyrobená pomocí procesu ukládání vzduchem podle příkladu 17, se testuje na schopnost absorbovat olej. Kapka komerčně dostupného motorového oleje (stupeň SAE 20, označení od Society of Automobile Engineer) se, pro porovnání absorbční schopnosti pro olej, umístí na komerčně dostupný papírový ručník. Tkanina vykazuje před komerčním papírovým ručníkem zlepšenou absorbční schopnost pro olej v těchto rysech : (1) tkanina absorbuje olej rychleji nežli komerční i-.ipirový řečník, jak ukazuje kratší doba zdržení na povrchu tkaniny a (2) po 30 sekundách má tkanina rozměr skvrny asi 1,5 až 2~krát větší nežli je průměr, který je na běžném papírovém r uč η í k u.

P říki a d 19

Tento příklad ukazuje, že škrobová kompozice podle předloženého vynálezu může být začleněna do stavebních materiálů, například lisovaných desek. Kompozice taveniny pro zpracování se připraví smísením 60 % hmotnostních škrobu (Crystal Gum), 0,1 % hmotnostního po 1yakry1 amidu (SP2), 2 % hmotnostních močovimy, 2 & hmotnostních sacharosy, 1,5 % hmotnostních Pařez 631 NC a 34,4 % hmotnostních vody (upravené přídavkem kyseliny sírové na pH 2), čímž vznikne řídká kaše. Kaše se nadávkuje do torsního reometru (Model Rheocord 90), jak je ukázáno na obrázku 1c, a zpracování probíhá za podmínek popsaných v příkladu 17 s tím rozdílem,

00 • 0 · 0

0 0 • 00 · že mí s>'to trysky pro spřádání taveniny se použije jedna kapilární tryska (o průměru 1 mm a při teplotě 90 °C). Vytlačený pás se, dokud se ještě nachází ve vlhkém a lepkavém stavu, popráší dřevěnými pilinami nebo dřevěnými hoblinami. Poprášené pásy se stlačí dohromady, čímž vznikne forma polena. Poleno se potom suší při teplotě 40 °C v sušárně s nuc: eným prouděním vzduchu po dobu dvou hodin, aby se zbavilo zbytkové vody ze škrobové kompozice. Konečným výrobkem je poleno obsahující 47,8 % hmotnostních dřevěných pilin a 52,2 % hmotnostních suché škrobové kompozice.

Příklad 20

Tento příklad ukazuje, že materiály podle předloženého vynálezu mohou být zabudovány do strukturních materiálů jako výstuže. Ačkoliv tento příklad používá vláken vyrobených z kompozic, které neobsahují vysoké polymery předpokládá se, že při použití kompozice podle předloženého vynálezu bude produkt vykazovat lepší nebo stejné chování.

Srovnávací cementový vzorek se připraví následujícím způsobem: 5 dílů komerčně dostupného cementu Quikrete Anchoring se smísí s 1,5 díly čisté vodovodní vody až vznikne konsistence hustého sirupu. Během 5 minut míchání se do válcových forem přidává cement, aby byl pro vyhodnocení získán vzorek o konstantním rozměru. Tenkostěnná forma o délce 5 palců (11,2 cm) a vnitřním průměru 0,23 palce (0,51 cm) (to jest komerčně dostupné umělé pletivo) se plní odvalováním pastovité cementové směsi odspoda nahoru. Tento způsob plnění vylučuje uzavření vzduchu v konečném vzorku. Před vyhodnocováním se vzorky vytvrzují po dobu 5 dnů. Forma se na vnějším povrchu pečlivě nařeže takovým způsobem, aby nedošlo k poškození vnitřního vzorku, poté se forma odloupne.

• · · ··· · · ·· · • · · · · · • ······ • · · · · · aby se vyjmul srovnávací vzorek (příklad 20b).

Kompozice pro zpracování taveniny se připraví smísením 45 % hmotnostních škrobu (Durabond^R, dostupný od National Starch and Chemical Corp., Bridgewater, NJ), 15 % hmotnostních močoviny, 15 % hmotnostních sorbitolu a 25 % hmotnostních vody, čímž vznikne řídká kaše. Kaše se dávkuje do torsního reometru (model Rheocord 90), jak je ukázáno na obrázku lc a zpracování probíhá za podmínek popsaných ve výše uvedeném příkladě 19. Vlákna mají průměr přibližně 0,02 palce (0,05 mm) a pro použití v tomto vynálezu se rozřežou na délku 1 palec (2,54 mm). Vytlačené, tenké, špagety připomínající pásky, se začlení do cementu následujícím způsobem: 5 dílů komerčně dostupného cementu Quíkrete Anchoring se smísí s 1,5 díly vodovodní vody a 0,5 % (vztaženo na hmotnost sušiny) škrobových vláken. K tornu je třeba dodatečně přidat takové množství vody, aby se získala konzistence, která je srovnatelná s konzistencí srovnávacího, výše uvedeného, vzorku. Vzorkovací formy se naplní a vzorky se vytvrzují a vyjímají stejným způsobem, jak je uvedeno výše (příklad 20) .

Vzorky se vyhodnocují subjektivně ohýbáním v ruce, až dojde k poškození. Vzorek podle příkladu 20 je podle subjektivního posouzení nepatrně slabší nežli ze srovnávacího příkladu 2Ob.. Vzorek podle příkladu 2 0 rná zdánlivou hustotu 1,45 gramů/dé1kový palec (2,54 mm), zatímco ve srovnávacím příkladu 20b má zdánlivou hustotu 1,48 g/délkový palec (2,54 mm). Ukazuje se tedy, že přiklad 20 nabízí výhodu lehké hmotnosti a nižších nákladů (vztaženo na objemový základ).

• · ► · » · > · · • · · · f · · , ► * · 4 » · · 4

I · · 4 • · · ·

Příklad 21

Tento příklad ukazuje, že je možno předpovědět smíchání kompozice podle předloženého vynálezu s hrnčířskou hlínou do materiálů, které řízeným způsobem uvolňují vodu. Řízené uvolňování vody je vhodné pro zahradní a zemědělské rostliny, kterým prospívá nízká relativní vlhkost prostředí a/nebo občasné zalévání. Kompozice taveniny pro zpracování se připraví smísením 50 % hmotnostních škrobu (Durabond^R, dostupný od National Starch and Chemicals Corp., Bridgewater, NJ), 0,1 % hmotnostního polyakrylamidu (SP2^R), 15 % hmotnostních močoviny, 15 % hmotnostních sorbitolu 1,5 % hmotnostních Parez^R a 18,4 % hmotnostních vody, čímž vznikne řídká kaše. Kaše se dávkuje do torzního reometru (model Reocord 90), jak je ukázáno na obrázku 1c, a zpracování probíhá za podmínek, jaké jsou popsány výše v příkladu 19. Vytlačené, tenké, špagety připomínající proužky, se před smícháním s hrnčířskou hlínou nechají vysušit. Poměr proužků na bázi škrobu k hrnčířské hlíně závisí na požadavcích různých druhů rostlin. Obecně platí, že 10 % hmotnostních proužků na bázi škrobových vláken v hrnčířské hlíně vykazuje uspokojivé vlastnosti pro zadrž ování/uvolňován i vody.

Příklady 22 až 24 používají filmy připravené z kompozic bez výhody, kterou přináší použití vysokých polymerů. Předpokládá se, že pokud se v každém z těchto příkladů použije kompozice podle přeloženého vynálezu, bude výsledný produkt vykazovat výhodné zlepšení vlastností, například nižší kalibr nebo vyšší pružnost.

Příklad 22

Tento příklad ukazuje, že kompozice podle předloženého

< «4 ·· ·» vynálezu se mohou zpracovat do tenkých filmů za použití ko-rotu j í c í ho dvojitého vytlačovacího lisu Werner »

Pfleiderer ZSK-30 s poměrem L/D 40. Konfiguarace šneku se skládá ze čtyř hnětačích sekcí a pěti dopravních sekcí. Válec vytlačovacího lisu se skládá z neohřívané dávkovači zóny, po které následuje sedm vyhřívaných zón, označených následně jako zóny A, Β, 1, 2, 3, 4 a 5. Válec se řídí podle teplotního profilu shrnutého dále a rychlost šneku se nastaví na frekvenci otáček 150 za minutu.

Zóna A B 1 2 3

Teplota (°C) 50 50 50 95 95

Kompozice taveniny pro zpracování se připraví odměřením pevných materiálů do vytlačovacího lisu obsahujícího objemový dávkovač K2V-T20 (dostupný od K-Tron lne., Pitman, NJ) a odměřením kapalného materiálu miničerpadlem (dostupným od Milton-Roy, Ivyland, PA) do zóny 1 vytlačovacího lisu. Komponenty jsou: 44 % hmotnostních škrobu (Durabond^R A, dostupný od National Starch and Chemical Corp., Bridgewater, NJ), 18 % hmotnostních močoviny, 18 % hmotnostních sacharosy a 20 1 hmotnostních vody. Směs se dopravuje z vytlačovacího lisu do zubového čerpadla Zenith B-9000 a do 6 palců (15,24 cm) široké ploché filmové trysky (dostupné od Killion Extruders, Cedar Grove, NJ), při průtočné rychlosti 33 cm³/min, přičemž teplota zubového čerpadla se udržuje na 96 °C a teplota filmové trysky na 94 °C a otvory trysky jsou nastaveny na šířku 15 mils (0,381 mm). Výsledný film se vyt lačuje na 12 palců (30,48 cm) široký chlazený váálec (dostupný od Killion Extruders), který se udržuje na teplotě 37 °C. Film se poté navíjí na papírové jádro rychlostí vyjádřenou jako frekvence 5 otáček za minutu. Výsledný film má tlouštku asi 1 mil (0,0254 mm), na dotyk je mírně lepkavý • · · · « · * * · * · 4 · · · « • · · · · · 4 ·· · ·····* • · · · · · · ··· ······· · 4 · · a vykazuje výbornou pružnost (to jest může se opakovaně ohýbat v úhlu 180 ⁰ bez prasknutí nebo tvorby trvalých přehybů).

Příklad 23

Tento příklad ukazuje, že film z příkladu 23 je možno zpracovat do nosičových semen pro použití v zemědělství. Film pro nosičova semena, vyrobený podle předloženého vynálezu, poskytuje levný materiál, který může být určen pro účinné pokrytí a osetí velké plochy. Materiál zadržuje vodu, usnadňuje klíčení semen a současně je biodegradabilní, takže se nevyžaduje žádná recyklace a ukládání použitého materiálu. Film podle příkladu 22 se umístí na jednostranný prokladový papír (zabraňující slepení) a posype se semeny trávy dostupnými od Midwestern Supply nebo od jiných dodavatelů zahradnických potřeb. Na semena se umístí další list jednostranného překladového papíru. Tato sestava se umístí mezi i/4 palcové (0,635 cm) hliníkové desky a vloží do 6 palců krát. 6 palců (15,24 cm x 15,24 cm) horkého lisu Carver, předehřátého na 207 °C. Sestava se vyrovnává po dobu jedné minuty při η í zké m/dose dac í rn tlaku na vyrovnání, poté je tlak zvýšen na maximální tlak 6000 liber (2710 kg). Sestava se

•	udrž u j e	na	maxi	má 1 η ím	tlaku po	jednu minutu a poté se tlak
	r yc h1e	u vo	lni.	Sestava	se vyjme	z lisu a ochladí na teplotu
	okolí.	Výs	ledna	kompoz	i ce filmu	vykazuje dobrou kohezi mezi
	filme rn	a s	emeny	, takže	s ní lze	manipulovat beze ztráty
•	semen.
	Příklad	24

Tento příklad ukazuje, že filmy podle příkladu 22 jsou tavitelné, takže se mohou zpracovat na v podstatě průhledné tašky/sáčky, které lze použít, jako zatavitelné sáčky pro uschovávání potravin, nákupní tašky, pytle na odpadky, pytle na zeleninu a podobně. Dva kusy o rozměrech 4 palce na 4 palce (10,16 cm x 10,18 cm) se položí na sebe a mezi ně se vloží překladový papír. Překladový papír by měl být menší nežli filmy tak, aby nejméně tři rohy filmu byly navzájem v přímém styku. Pro zatavení tří stran přeložených filmů se používá impulzní zatavovací přístroj Vertrod (model

24LAB-SP). Zatavovací přístroj se nastaví na 50 % napětí, tlak 80 psi (412,2 kPa), dobu prodlení šest sekund (jednu sekundu zapnuto a 5 sekund vypnuto) a na celkový zatavovací čas jednu minutu. Výsledné sáčky vykazují rovnoměrné utěsnění zatavením po třech stranách. Čtvrtá strana může být popřípadě zatavena, čímž vznikne kompletně zatavený sáček.

P ř í klad 25

Tento příklad ukazuje ve vodě nerozpustné škrobové kompozice podle předloženého vynálezu. Kompozice se připraví smísením 50 % hmotnostních škrobu (Crystal Gum), přísady pro zesítění (typ a množství přísady je uvedeno v tabulce dále) a zbytkovým množstvím vody, jejíž pH bylo přídavkem kyseliny sírové upraveno na pH 2. V případech, kdy se používá glyoxal (40% roztok ve vodě), není třeba pH vody upravovat. Kompozice a testovaný vzorek se připraví podle metody pro měření rozpustnosti ve vodě, popsané v tomto vynálezu výše. Výsledky jsou ukázány v tabulce dále.

• · · · • · · · • · · · • · · · • · · ·

Rozpustnost

% Při	sady	Pařez	631	G 1 yo xa 1	O » ,-· -V 1 & 1 Vfi 2,	O i
0,00	CU 43	37	%	37	%	37	%
0,12	θ' 43			16	%
0,20	Cý 43			1 0	%
0,25	X	28	%			48	%
0,32	%			1 1	%
0,4 0	t?- 43			7	%
0,50	CU 43	1 6	%			1 6	%
0, 7 5	Ck 43	1 4	%			9	%
1,00	Cý 43	1 4	CU 43			6	%
1 ,50	% 40	1 1	Cý 43			4	%

Popisy všech patentů, patentových přihlášek (a jakýchkoliv na ně vystavených patentů, stejně jako odpovídajících publikovaných cizích patentových přihlášek a publikace zmíněné v tomto popisu, jsou v tomto vynálezu zahrnuty formou literárních odkazů. Zvláště se však nepřipouští, aby jakýkoliv z dokumentů, zahrnutý v odkazu v tomto vynálezu, vysvětloval nebo popisoval předložený vynález.

I když byly ukázány a popsány specielní ztělesnění tohoto vynálezu, bylo by pro odborníka v oboru zřejmé, že se mohou vytvořit různé další změny a modifikace, aniž by došlo k odchýlení od ducha a rámce tohoto vynálezu. Úmyslem přiložených patentových nároků je pokrýt všechny takové změny a modifikace obsažené v rámci tohoto vynálezu.

Claims

PATENTOVÉ

NÁROKY

1. Absorbční, pružná struktura obsahující pseudotermoplastická škrobová vlákna.
2. Struktura podle nároku 1 , v y z n a S u j í c í se t í m, že škrobová vlákna mají velikost od přibližně- 0,01 dtex do přibližně 135 dtex.
3. Struktura podle nároku 1, v y z n a č u j í c í s e t í m, že struktura má geometrickou střední pevnost v tahu za sucha v rozmezí od přibližně 10 g/cm do přibližně 1200 g/cm, počáteční geometrickou střední pevnost v tahu za mokra v rozmezí od 2 g/cm do přibližně 400 g/cm a geometrickou střední rozpadovou pevnost v tahu vlákna v rozmezí od přibližně 0 g/cm do přibližně 20 g/cm.
4. Struktura podle nároku 1 , v y z n a č u j í c í se t i rn, Se struktura má základní hmotnost v rozmezí od 10 g/m² do přibližně 450 g/m².
5. Struktura podle nároku 1 , v y z n a č u j í c í se t í m, že dále obsahuje změkčovadlo vybrané ze souboru skládajícího se ze sorbitolu, monosacharidů, disacharidů, glycerínu, po 1yvinyla 1 koho 1u a po 1yethyleng1yko1u, kde dané změkčovadlo obsahuje od přibližně 5 % hmotnostních do přibližně 70 % hmotnostních, vztaženo na celkovou hmotnost struktury.
6. Struktura podle nároku 1 , v y z n a č u j í c í ♦ · t í m, že dále obsahuje síťující činidla vybraná ze souboru skládajícího se z po 1yamid-epichlorhydri nových pryskyřic, močovíno-forma1dehydových pryskyřic, g1yoxy1átových po 1yakrylamidových pryskyřic, me1ami nf orma1dehydových pryskyřic, polyethy1en i mi nových pryskyřic, pryskyřice Caldas 10, pryskyřice CoBond 1000, kde daná síťující činidla jsou přítomna v množstvích v rozmezí od přibližně 0,1 % hmotnostního do přibližně 10 % hmotnostních, vztaženo na celkovou hmotnost struktury.
7 .. Struktura podle nároku 1 , v y z n a č u j í c í s e t í m, že struktura má absorbční schopnost v rozmezí od přibližně 1 g v o d y / g suché struktury do přibližně 15 g v o <1 y / S suché struktury.
8. Struktura podle nároku 1, v y z n a č u j í c í se t í m, že struktura má celkovou pružnost v rozmezí od přibližně 1,0 g/cm do přibližně 75 g/cm.

S. Struktura, v y z na č u j í c í s e t í m, že obsahuje pseudo-termop1astická škrobová vlákna, která mají Tg nejméně přibližně -30 °C a struktura má geometrickou střední rozpadovou pevnost v tahu vlákna za mokra v rozmezí od přibližně 0 g/cm do přibližně 20 g/cm a ve které mají uvedená vlákna velikost v rozmezí od přibližně 0,01 dtex do přibližně 135 dtex.
10. Absorbční struktura vyznačující se tím, že obsahuje jednu nebo více vrtstev, ve kterých nejméně jedna vrstva obsahuje pseudo-termop1astická škrobová vlákna, a ve kterých nejméně jedna vrstva má základní hmotnost v rozmezí od přibližně 10 g/m² do přibližně

100 g/m² a GMDT v rozmezí od přibližně 40 g/cm do přibližně 475 g/cm, zdánlivou hustotu v rozmezí od přibližně 0,04 g/cm³ do přibližně 0,12 g/cm³ a počátečn GMWT v rozmezí od přibližně 2 g/cm do přibližně 200 g/c