FI107882B - Kertakäyttöinen imukykyinen tuote, joissa on biohajoavia ulkokerroksia - Google Patents

Description

107882

Kertakäyttöinen imukykyinen tuote, joissa on biohajoavia ulkokerroksia

Teknillinen alue 5 Tämä keksintö koskee kertakäyttöisiä imukykyisiä tuotteita, kuten vaippoja, terveyssiteitä, pikkuhousunsuojia ja vastaavia, jotka on erityisesti tarkoitettu imemään erilaisia kehon nesteitä. Nämä kappaleet sisältävät pintakerros- ja/tai taustakerrosmateriaaleja, jotka on suunniteltu parantamaan niiden biohajoavuutta.

10 Keksinnön tausta

Tunnetaan laaja valikoima imukykyisiä rakenteita, jotka on suunniteltu imemään kehon nesteitä, kuten verta, virtsaa, kuukautisvuotoa ja vastaavia. Tämäntyyppiset kertakäyttöiset tuotteet koostuvat yleisesti jonkinlaisesta nestettä läpäisevästä pintakerrosmateriaalista, imukykyisestä ytimestä, sekä 15 nestettä läpäisemättömästä taustakerrosmateriaalista.

Tähän saakka tällaiset imukykyiset rakenteet on valmistettu käyttäen esimerkiksi sellaisia pintakerrosmateriaaleja, jotka on valmistettu kudotusta, nonwoven- tai huokoisista polyeteenisistä tai polypropeenisista muoto-kalvomateriaaleista. Taustakerrosmateriaalit muodostuvat yleisesti joustavista 20 polyeteenikalvoista. Imukykyiset ydinmateriaalit muodostuvat tyypillisesti puu-massakuiduista tai puumassakuiduista yhdistelmänä imukykyisten geeliytyvien * · materiaalien kanssa.

Eräs tällaisten terveystuotteiden näkökohta, jota on tarkasteltu vii- •v: me aikoina, on niiden kertakäyttöisyys. Vaikka tällaiset tuotteet sisältävät suu- ♦ · : 25 ressa määrin materiaaleja, joiden lopulta voidaan odottaa hajoavan, ja vaikka :***: tämäntyyppiset tuotteet muodostavat ainoastaan erittäin pienen osuuden ku- :T: luttajien vuosittain tuottamasta kiinteiden jätemateriaalien kokonaismäärästä, on siitä huolimatta tällä hetkellä havaittu tarve valmistaa tällaiset kertakäyttöi-set tuotteet materiaaleista, jotka hajoavat suhteellisen nopeasti, siten vähen-.···. 30 täen niiden muodostamaa massaa, sekä myös lisäten näiden kertakäyttöisten '!* tuotteiden kompostoitavuutta.

t

Tavanomainen kertakäyttöinen imukykyinen tuote on jo suurelta •‘***-* osin biohajoava. Esimerkiksi tyypillinen kertakäyttövaippa sisältää noin 80 % . ,·, biohajoavia materiaaleja, esim. puumassakuituja ja vastaavia. Tästä huoli- ♦ ♦ f Γ*. 35 matta, kuten edellä mainittiin, on olemassa tarve vähentää biohajoamattomien " *' materiaalien määrää kertakäyttöisissä imukykyisissä tuotteissa. Erityinen tarve 107882 2 on korvata imukykyisten tuotteiden polyeteenitaustakalvot nestettä läpäisemättömillä kalvoilla, jotka muodostuvat biohajoavista materiaaleista, koska taustakalvo on tyypillisesti suurin biohajoamaton komponentti imukykyisessä tuotteessa.

5 Hajoavia suojakalvoja, jotka sisältävät tärkkelystä, polyvinyylialko- holia ja glyserolia, on kuvattu Oteyn ja Markin US-patentissa 3 949 145. Kalvojen hajoavuutta säädellään käyttämällä hajoamatonta vedenkestävää pinnoitetta, joka perustuu polyoli-tolueeni-di-isosyanaattiesipolymeerien seoksiin polyvinylideenikloridi-akrylonitriilikopolymeerien tai polyvinyylikloridihartsien 10 kanssa, sekoitettuna pehmitinaineisiin.

Hajoavia suojakalvoja, joilla on parantunut kosteudenkesto ja jotka sisältävät tärkkelystä ja eteeni/akryylihappokopolymeerejä, on kuvattu Oteyn ja Westhoffin US-patentissa 4 133 784 sekä Oteyn ja Westhoffin US-patentissa 4 337 181. Viimeksi mainitussa patentissa kuvatut kalvot sisältävät myös 15 neutraloivaa ainetta, kuten ammoniakkia, joka mahdollistaa niiden työstämisen kalvonpuhallustekniikalla hyvin ominaisuuksin. Polyeteeni on määritelty kalvojen valinnaiseksi komponentiksi. Sellaiset sovellukset, kuten jätesäkit ja erilaiset pakkausten tyypit, on myös sisällytetty US-patenttiin 4 337 181.

Kansainvälinen patenttihakemus WO90/10 671 kuvaa biohajoavia 20 kappaleita, jotka perustuvat tärkkelykseen. Erityisesti rakenteeltaan hajotettua .T: tärkkelystä ja eteeni-akryylihappokopolymeeriä on yhdistetty muodostaen toi- siinsa tunkeutunut verkosto. On myös havaittu, että eteeni-vinyylialkoholi-kopolymeeriä voidaan käyttää eteeni-akryylihappokopolymeerin sijasta, kuten !·! jäljempänä kuvataan.

• · · J.*V 25 Edellä mainitussa viitteessä kuvatut rakenteeltaan hajotetun tärk- *..* kelyksen toisiinsa tunkeutuneet verkostot ovat luonteeltaan termoplastisia ja » « · niitä voidaan työstää sekä valukalvo- että puhalluskalvoekstruusioprosesseilla vahvoiksi, lujiksi kalvoiksi. Näitä kalvoja voidaan käyttää biohajoavien tausta- kalvojen valmistamiseen käytettäviksi kertakäyttöisissä imukykyisissä tuotteis- 30 sa. Tällaisilla kalvoilla on kuitenkin taipumus esiintyä herkkyyttä ympäristön . !·. kosteudelle, erityisesti kun tärkkelyspitoisuus on suurempi kuin noin 50 % kai- • · · .‘‘I, von kokonaistilavuudesta. On esimerkiksi havaittu, että moduuli kalvoilla, jotka • · *:* koostuvat ainoastaan rakenteeltaan hajotetun tärkkelyksen ja eteeni-vinyyli- ;.:V alkoholikopolymeerin toisiinsa tunkeutuneista verkostoista, alenee noin 50 35 %:lla, kun suhteellinen kosteus muuttuu noin 20 %:sta noin 90 %:iin. Vaikka • · * tällainen herkkyys kosteudelle on palautuva prosessi, tekee se kalvon päivit- 107882 3 täiskäyttöön sopimattomaksi siinä määrin, että se voi vaikuttaa negatiivisesti muuttuviin toimintoihin ja suorituskykyyn lopullisessa käyttötarkoituksessa.

On myös havaittu, että kalvot, jotka muodostuvat rakenteeltaan hajotetun tärkkelyksen toisiinsa tunkeutuneesta verkostosta, ovat herkkiä pehmi-5 tinaineiden, veden, urean ja muiden matalan moolimassan komponenttien hävikille. Näiden komponenttien hävikkiä saattaa tapahtua, esimerkiksi kun imu-kykyinen vanulevy paperikuituja sijoitetaan kosketukseen kalvon kanssa. Tällaisten komponenttien hävikki tässä tapauksessa on palautumatonta, ja se alentaa suuresti kalvon lujuutta ja jäykkyyttä. Lujuuden ja jäykkyyden alenemi-10 nen voi olla tarpeeksi suurta, jotta se aiheuttaa kalvon pettämisen jopa niissä rajoitetuissa venymissä, joita loppukäyttäjä kohdistaa imukykyiseen tuotteeseen.

Lisäksi kalvot, jotka on valmistettu ainoastaan toisiinsa tunkeutuneesta verkostosta, ovat erittäin paljon vesihöyryä läpäiseviä. Tämä on edui-15 lista joissakin sovelluksissa, joissa hengittävyys on toivottavaa imukykyiseltä tuotteelta. Korkea vesihöyryn läpäisevyys ei kuitenkaan ehkä ole toivottavaa, mikäli imukykyisen tuotteen halutaan imevän suuria määriä nesteitä, kuten esimerkiksi vaipan tapauksessa. Korkea veden läpäisy saattaa johtaa liialliseen kondensoitumiseen vaipan ulkopuolella jättäen sen tuntumaan kylmältä 20 ja märältä kosketettaessa.

Tätä keksintöä tehtäessä havaittiin, että muiden termoplastisten polymeerien ja kopolymeerien lisääminen rakenteeltaan hajotetun tärkkelyk-sen ja eteeni-akryylihappokopolymeerin tai eteeni-vinyylialkoholikopolymeerin • · · | V toisiinsa tunkeutuvaan verkostoon saattaa alentaa huomattavasti herkkyyttä • · · jlV 25 kosteudelle, matalan moolimassan komponenttien migraatiosta johtuvaa omi-naisuuksien huononemista ja kosteushöyryn läpäisynopeutta. Havaittiin kui- • · · tenkin myös, että tavanomaisten biohajoamattomien polymeerien (esim. poly-eteenin) lisääminen hidastaa poikkeuksetta biohajoavuuden nopeutta, ja siten myös biohajoamattomia polymeerejä sisältävien kalvojen kompostoitavuutta. 30 Tämä keksintö käsittää biohajoavien aiifaattisten polyestereiden lisäämisen . . [·. rakenteeltaan hajotetun tärkkelyksen toisiinsa tunkeutuvaan verkostoon, jolloin • · ♦ y.l' saadaan aikaan imukykyisiä tuotteita, joissa on biohajoavat taustakerrokset, *1’ jotka eivät ole liian herkkiä muutoksille ympäristön kosteudessa tai kontaktille imukykyisen väliaineen kanssa, ja joilla on riittävän alhaiset veden läpäisyno-35 peudet estämään kondensoitumista taustakerroksen takapuolelle.

107882 4 Tämän keksinnön kohteena on tuottaa imukykyisiä tuotteita, joissa on nestettä läpäisemätön taustakerros, joka koostuu biohajoavien polymeerien seoksesta. Tämän keksinnön erityisenä kohteena on tuottaa tällaisia tuotteita, joissa biohajoavat polymeerit on johdettu rakenteeltaan hajotetun tärkkelyk-5 sen, apaattisten polyestereiden ja valinnaisesti polyolefiinien toisiinsa tunkeutuvista verkostoista.

Tämän keksinnön kohteena on myös tuottaa biohajoava kalvo, joka sopii erilaisiin tuotesoveliuksiin, kuten maatalouden mullan suojakalvoihin, lämpösaumattaviin pakkauskalvoihin, muovisiin jätesäkkeihin, jne.

10 Keksinnön yhteenveto

Esillä olevalle keksinnölle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksessa 1. Tämä keksintö käsittää kertakäyttöiset imukykyiset tuotteet, jotka käsittävät nestettä läpäisevän pintakerroksen, nestettä läpäisemättömän taustakerroksen sekä imukykyisen ytimen, joka on suljettu pintaker-15 roksen ja taustakerroksen väliin, jolloin taustakerros muodostuu joustavasta biohajoavasta kalvosta, joka sisältää seosta rakenteeltaan hajotetun tärkkelyksen ja eteeni/akryylihappokopolymeerien tai eteeni/vinyylialkoholikopoly-meerien toisiinsa tunkeutuvasta verkostosta ja apaattisesta polyesteristä. Valinnaisesti biohajoava kalvo voi lisäksi sisältää polyolefiinimateriaalia. Bioha-20 joavat materiaalit yhdistetään erilaisilla tavoilla, jolloin taustakalvolle saadaan .T: erityisiä suorituskykyominaisuuksia. Esimerkkejä tällaisista imukykyisistä tuot- ·:··· teista ovat kertakäyttövaipat, aikuisten pidätyskyvyttömyystyynyt, terveyssiteet ja pikkuhousunsuojat. Tämä keksintö käsittää myös sellaisenaan biohajoavat : !·! kalvot, jotka koostuvat edellä mainitusta komponenttien seoksesta.

• · · j! Y 25 Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus • ·

Kalvot, joita käytetään valmistettaessa tässä keksinnössä käytettä- • · · viä taustakerrosmateriaaleja, on johdettu kahden tai useamman polymeerisen komponentin seoksista. Komponentit on valittu siten, että ne tekevät kalvose-okset biohajoaviksi. Yleisesti tässä keksinnössä käytettävät taustakerrosmate- • · · 30 riaalit sisältävät seoksia rakenteeltaan hajotetun tärkkelyksen ja etee- . !·. ni/akryylihappokopolymeerien tai eteeni/vinyylialkoholikopolymeerien toisiinsa • · · .**!, tunkeutuvasta verkostosta ja apaattisesta polyesteristä. Valinnaisia kom- • · *” ponentteja, joita myös voidaan käyttää tämän keksinnön mukaisissa polymee- riseoksissa, ovat tietyt polyolefiinit. Kutakin näistä komponenteista on kuvattu 35 yksityiskohtaisesti seuraavassa.

107882 5 A. Rakenteeltaan hajotettu tärkkelys Tämän keksinnön mukaiset taustakerrosmateriaalit sisältävät ensimmäisen komponentin, joka perustuu rakenteeltaan hajotetun tärkkelyksen ja eteeni/akryylihappokopolymeerien tai eteeni/vinyylialkoholikopolymeerien 5 toisiinsa tunkeutuvaan verkostoon Qäljempänä käytetään nimitystä rakenteeltaan hajotettu tärkkeiyskomponentti). Yksityiskohtainen kuvaus näistä materiaaleista on löydettävissä kansainvälisestä patenttihakemuksesta WO 90/10 671 ja EP-patenttihakemuksesta 0 408 503 A2. Tämän keksinnön mukaiset taustakerrosmateriaalit sisältävät edullisesti noin 10 - noin 50 %, ja edullisem-10 min noin 15-35 paino-% rakenteeltaan hajotettua tärkkelyskomponenttia.

Rakenteeltaan hajotettu tärkkeiyskomponentti sisältää edullisesti a) rakenteeltaan hajotetun tärkkelysfaasin sellaisten partikkelien muodossa, joista kuliakin on lukukeskimääräinen halkaisija pienempi kuin 1 mikrometri; b) faasin eteenin ja akryylihapon kopolymeeriä (EAA) tai eteenin ja vinyylialkoho-15 Iin kopolymeeriä (EVOH); c) faasin, joka muodostuu toisiinsa tunkeutuvasta verkostosta (IPN) tuotetta, joka muodostuu vuorovaikutuksessa tärkkelyksen ja EAA- tai EVOH-kopolymeerin välillä; ja valinnaisesti vettä määränä, joka on alempi kuin 6 %, edullisesti alempi kuin 2 paino-%, suhteessa koostumuksen kokonaismäärään. Eräs edullinen tämäntyyppinen materiaali sisältää noin 10 -20 90 paino-% kokonaismäärästä rakenteeltaan hajotettua tärkkelystä; 10-90 paino-% kokonaismäärästä EAA-kopolymeeriä, jonka akryylihappopitoisuus on alueella 3 -30 paino-%, ja 0 - 6 % vettä, missä alle 40 % ja edullisesti alle 20 % tärkkelyksen kokonaispainosta on vapaata ja sellaisten partikkelien muo- • · · V dossa, joiden lukukeskimääräinen halkaisija on pienempi kuin 1 mikrometri, pv 25 samalla kun jäljelle jäävä osa tärkkelyksestä on sitoutunut EAA-kopolymeeriin :V* muodostaen mainitun IPN-tuotteen.

Toinen edullinen tämäntyyppinen materiaali sisältää noin 10-90 paino-% kokonaismäärästä rakenteeltaan hajotettua tärkkelystä; 10-90 pai- *:**: no-% kokonaismäärästä eteeni-vinyylialkoholikopolymeeriä, jonka vinyylialko- 30 holipitoisuus on alueella noin 50 - noin 80 mol-%; ja 0 -10 paino-% vettä, mis- . *·. sä alle 40 % ja edullisesti alle 20 % tärkkelyksen kokonaispainosta on vapaata • · · V ja sellaisten partikkelien muodossa, joiden lukukeskimääräinen halkaisija on *V* pienempi kuin 1 mikrometri, samalla kun jäljelle jäävä osa tärkkelyksestä on sitoutunut EVOH-kopolymeeriin muodostaen mainitun IPN-tuotteen.

• ♦ • · ♦ • ·· « * 107882 6

Esimerkki kaupallisesti saatavilla olevasta tärkkelyskomponentista, joka sopii käytettäväksi tässä keksinnössä, on Mater-Bi, jota markkinoi Nova-mont.

Rakenteeltaan hajotettu tärkkelyskomponentti voi sisältää myös 5 muita ainesosia, kuten pehmitinaineita, kosteuttajia (esim. ureaa) ja muita matalan moolimassan yhdisteitä. Tyypillisiä pehmitinaineita ovat polaariset orgaaniset yhdisteet, kuten urea, glyseroli, glyserolin monoesterit, sorbitoli, sorbitolin esterit ja eetterit, sekä glykolit, kuten propyleeniglykoli, mono-, di- ja trietyleeniglykolit. Halutessasi yksityiskohtaisemman kuvauksen niistä lisäai-10 netyypeistä, joita voidaan lisätä tärkkelykseen, katso Handbook of Water-Soluble Gums and Resins, Robert L. Davidson, toim. McGraw Hill Company (1980), luku 22, sivut 68 - 69.

B. Alifaattinen polyesteri Tämän keksinnön mukaiset taustakerrosmateriaalit sisältävät edulli-15 sesti noin 50 % - noin 90 %, edullisemmin noin 55 % - noin 85 %, ja edullisimmin noin 60 % - noin 80 %, alifaattista polyesteriä. Tässä käytettynä termi alifaattinen polyesteri viittaa niiden tyydyttyneiden polyestereiden perheeseen, jotka yleisesti hyväksytään biohajoaviksi. Yksityiskohtainen kuvaus erilaisista apaattisten polyestereiden tyypeistä, jotka sopivat käytettäviksi tässä keksin-20 nössä, on esitetty jäljempänä.

Vaikka joitakin apaattisten polyestereiden tyyppejä voidaan työstää suoraan ohuiksi vettä kestäviksi kalvoiksi, saattaa niiden sulamispiste olla liian matala, jotta niitä voitaisiin käyttää yksinään taustakerroksina kertakäyttöisissä • V imukykyisissä tuotteissa. Toisissa tapauksissa kalvon mekaaninen lujuus ei • · · |!V 25 ehkä ole riittävä, jotta sitä voitaisiin käyttää taustakalvona. Vielä eräissä tapa- uksissa alifaattisten polyestereiden kiteytymisnopeus on liian hidas, jotta se t · · mahdollistaisi kalvon työstämisen sulasta tilasta.

Polykaprolaktoni on esimerkki edullisesta biohajoavasta alifaatti-sesta polyesteristä käytettäväksi tässä keksinnössä. Sitä tuotetaan renkaan 30 avauspolymeroinnilla epsilon-kaprolaktonista, seitsenjäsenisestä rengasyh- . [·. disteestä. Kuvattuna Union Carbiden esitteessä F-60456, otsikolla "Tone Po- • · · y.l' lymers", polymerointi initioidaan diolilla (HO-R-OH, jossa R on alifaattinen *:*’ segmentti) tuottaen polymeerejä, joilla on seuraava rakenne: • · · • · · • · · 9

** " 35 HO-R-O [-C-(CH2)5-]n -OH

107882 7 jossa n on polymeroitumisaste.

Polykaprolaktonipolymeerejä on saatavilla Union Carbide Corpora' tionilta kauppanimellä TONE valikoimana moolimassaltaan erilaisia laatuja. Esimerkiksi TONE-polymeereillä P-300 ja P-700 on vastaavasti polymeroitu-5 misasteet noin 95 ja 400, vastaten moolimassoja noin 10 000 ja 40 000. TONE P-767 on valmistettu erikoisen korkean puhtauden kaprolaktonimonomeerilaa-dusta, ja sen keskimääräinen moolimassa on noin 43 000. TONE P-787:llä on jopa vieläkin korkeampi moolimassa, noin 80 000.

Polykaprolaktonipolymeerejä, joiden moolimassat ovat noin 40 000 10 ja sitä suurempia, voidaan sulatyöstää vahvoiksi vettä kestäviksi kalvoiksi. Niiden matalaa, noin 60 °C:n, sulamislämpötilaa lukuun ottamatta nämä kalvot voisivat toimia taustakerroksina imukykyisissä tuotteissa. Johtuen niiden matalista sulamispisteistä, taustakalvoilla, jotka sisältäisivät 100 % polykaprolakto-nia, olisi vaikeuksia kestää korkeita lämpötiloja, joita ne kohtaavat, kun kuu-15 mallimaa levitetään vaipalle valmistusprosessin aikana. Lisäksi kuljetuksen ja/tai varastoinnin aikana saavutetaan usein 60 °C:n lämpötiloja. Taustakalvot, jotka koostuisivat 100-%:isesta polykaprolaktonista, olisi vaikeaa stabiloida tällaisessa ympäristössä, ja ne voisivat häiriytyä, tarttua toisiinsa tai jopa sulaa.

20 Tässä keksinnössä polykaprolaktonipoiymeerit, joiden keskimääräi- .T: nen moolimassa on 40 000 tai enemmän, ovat edullisia sekoitettaviksi tärkke- lyksen toisiinsa tunkeutuneen verkoston kanssa. Erityisen edullisia ovat poly- kaprolaktonikopolymeerit, joiden keskimääräinen moolimassa on noin 80 000 : .·! g/moi (esim. TONE P-787).

• · · jlV 25 Muita alifaattisten polyestereiden tyyppejä, jotka ovat sopivia käy- tettäviksi tässä keksinnössä, on johdettu alifaattisen dikarboksyylihapon ja dio- • · ·

Iin välisellä reaktiolla. Kuten Klemchukin artikkelissa "An Overview of Plastics Degradability", julkaistu MODERN PLASTfCS:issa (elokuu 1989), on kuvattu, ovat monet näistä polyestereistä biohajoavia, koska ne ovat alttiita entsymaat-30 tiselle hydrolyysille. Lisäksi hydrolyysin happo- ja alkoholifragmentit ovat myös . λ helposti mikro-organismien käsiteltävissä.

,···, Tällaisia polyestereitä valmistetaan alla esitetyllä yleisellä reaktiolla: • · ··· : :*j 9 9 oo

.·!*: HO-RrOH + HO-C-R2-C-OH —> H-[-0-RrO-C-R2-C-]n-OH

35 DIOLJ DIKARBOKSYYLIHAPPO ALIFAATTINEN POLYESTERI

107882 8 jossa R, on lineaarinen metyleeniketju -(CH2-)X ja 2 < X < 10, R2 on myös lineaarinen metyleeniketju -(CH2-)y ja 2 < Y< 10; ja n on polymeroitumisaste. Esimerkkejä tämäntyyppisistä apaattisista polyestereistä ovat: Polyetyleeniadipaatti, jossa x = 2 ja y 1 2 3 4; 5 Poly(1,3-propaanidioliadipaatti), jossa x = 3 ja y = 4;

Poly(1,4-butaanidioliadipaatti), jossa x = 4 ja y = 4; Polyetyleenisebakaatti, jossa x = 2 ja y = 8; Poly(1,4-butaanidiolisebakaatti), jossa x = 4 ja y = 8; Poly(1,3-butaanidiolisukkinaatti), jossa x = 3 ja y = 2; 10 Poly(1,4-butaanidioliglutaraatti), jossa x = 4 ja y = 3.

Biohajoavia polyuretaaneja voidaan valmistaa matalan moolimassan apaattisista polyestereistä, jotka on johdettu epsilon-kaprolaktonista tai dioli-dikarboksyylihappokondensaation reaktiotuotteista. Yleisesti näiden poly-estereiden moolimassat ovat alle 10 000 grammaa/mol, ja usein niinkin mata-15 lia kuin 1 000 - 2 000 grammaa/mol. Esimerkkejä biohajoavista polyesteriure-taaneista, jotka on johdettu polyetyleeniglykoliadipaatista, poly(1,3-propaani-dioli)adipaatista ja poly(1,4-butaanidioliadipaatista) on kuvattu F. Rodriguezin artikkelissa "The Prospects for Biodegradable Plastics". Tämän keksinnön mukaisia tarkoituksia varten biohajoavien polyuretaanien, jotka on valmistettu 20 apaattisista polyestereistä, katsotaan olevan alifaattisia polyestereitä, ja ne •T: sopivat käytettäviksi tässä keksinnössä.

·:··: Poly(alfa-hydroksi-alkanoaatit)

Toinen biohajoavien alifaattisten polyestereiden perhe käsittää ne, : jotka on johdettu alfa-hydroksi-karboksyylihapoista. Tämä poly(alfa-hydroksi- • · · IIY 25 alkanoaattien) perhe käsittää synteettisiä polymeerejä, kuten polylaktaatteja maitohaposta, sekä luonnosta johdettuja polymeerejä, kuten polyhydroksibuty- • · · raatti (PHB) -polymeerejä ja polyhydroksibutyraatti-valeraatti (PHBV) -ko- polymeerejä. Edullisia esimerkkejä polyhydroksibutyraattihomopolymeereistä ja polyhydroksibutyraattivaleraattikopolymeereistä on kuvattu Holmes et al.:n *.”s 30 US-patentissa 4 393 167 sekä Martini et al.:n US-patentissa 4 880 592.

. !·. PHBV-kopolymeereillä on alla esitetty yleistetty rakenne: • · · ··· ··♦ • » • ♦ ··· 35 · · 2 • « · 3 9 107882 f ΊΪ i I CH, II i

I II I

I j cH* |![ p | i/\ /\ U \ Λ / ^ . CH* X0| | CH, '0 | 10 Hydroksivaleraatti (HV) Hydroksibutyraatti (HB) Tällaisia kopolymeerejä on kaupallisesti saatavilla Imperial Chemical Industriesilta kauppanimellä BIOPOL. BIOPOL-polymeerit on tuotettu fer-mentoimalla sokeria bakteerilla Alcaligenes eutrophus. Tällä hetkellä tuotetaan 15 PHBV-polymeerejä, joiden valeraattipitoisuus vaihtelee välillä noin 5 - noin 24 mol-%. Valeraattipitoisuuden kohottaminen alentaa polymeerin sulamispistettä, kiteisyyttä ja jäykkyyttä. Katsaus BIOPOL-teknologiaan on esitetty teoksessa BUSINESS 2000+.

Valitettavasti PHBV-kopolymeerit ovat vaikeita työstää suoraan kal-20 voiksi johtuen niiden hitaasta kiteytymisnopeudesta. On kuitenkin tunnettua, että ne sekoittuvat hyvin joihinkin synteettisiin homopolymeereihin, jotka si-sältävät polaarisia ryhmiä, kuten polyvinyylikloridiin ja polykarbonaattiin, ja että näitä seoksia voidaan työstää käyttökelpoisiksi kalvoiksi. Tätä keksintöä tehtä- • · · \ V essä havaittiin yllättäen, että PHBV-kopolymeerejä voitiin sekoittaa myös tärk- • · · y.\m 25 kelyksen toisiinsa tunkeutuneeseen verkostoon ja ekstrudoida biohajoaviksi :..I* kalvoiksi. PHBV-kopolymeerit, jotka sisältävät noin 10 - noin 24 mol-% vale- • · » *·* ' raattia, ovat edullisia, koska niiden sulamispisteet ovat riittävän matalat salli maan seosten sulatyöstön tärkkelyskomponentin lämpöhajoamispisteen, joka *:**ς on noin 160 °C, alapuolella.

30 Vielä eräs alifaattisen polyesterin tyyppi, joka on sopiva käytettä- . . ]·. väksi tässä keksinnössä, ovat ne, jotka on johdettu hapetusreaktiolla eteeni- • · · "I hiilimonoksidikopolymeereistä peroksihappo-hapetusaineilla. Edullisia esi- . *:* merkkejä näistä materiaaleista on kuvattu Chang et al.:n US-patentissa 4 929 711 sekä Chang et al.:n US-patentissa 4 957 997.

• · « · ♦ • • ♦ 107882 10 C. Polyolefiinit

Muita komponentteja, jotka perustuvat polyolefiineihin ja polyolefii-nikopolymeereihin, voidaan myös sisällyttää kalvoseoksiin, jotka muodostavat tämän keksinnön mukaisen taustakerroksen. Edullisia esimerkkejä tässä 5 käyttökelpoisista polyolefiineista ovat polyeteeni, polypropeeni, eteeni/pro-peenikopolymeerit, eteeni/vinyyliasetaattikopolymeerit, eteeni/akryylihappo-kopolymeerit, eteeni/metakryylihappokopolymeerit, eteeni/akryyliesterikopo-lymeerit, eteeni/hiiiimonoksidikopolymeerit, sekä eteeni/ vinyylialkoholikopoly-meerit. Muita esimerkkejä sopivista polyolefiineista ovat polystyreeni, poly-10 vinyyliasetaatti, poly-1-buteeni, poly-2-buteeni, poly-1-penteeni, poly-2-penteeni, poly-3-metyyli-1-penteeni, poly-4-metyyli-1 -penteeni, 1,2-poly-1,3-butadieeni, 1,4-poly-i ,3-butadieeni, polyisopreeni, polykloropreeni, ja vastaavat. Tämän keksinnön mukaiset taustakerrokset voivat sisältää 1-40 paino-% näitä polyolefiineja, ja edullisemmin 1-33 paino-% polyolefiinimateriaaleja.

15 Valinnaiset komponentit

Edellä mainittujen komponenttien lisäksi tämän keksinnön mukaiset taustakalvot voivat sisältää muita komponentteja, jotka ovat, tai jotka myöhemmin tulevat tunnetuiksi alalla, mukaan lukien mutta ei näihin rajoittuen, tarttumisenestoaineet, antistaattiset aineet, liukuaineet, lämpöstabilointiaineet, 20 antioksidantit, hapettumista edistävät lisäaineet, pigmentit, pehmitinaineet jne.

Tarttumisenestoaineet toimivat estäen kalvokerroksia tarttumasta ·:··· toisiinsa, kun ne on kelattu rullalle tai kun kertakäyttöisiä kappaleita on pakattu y;: kosketukseen toistensa kanssa. Tyypillisiä tarttumisenestoaineita ovat piidiok- • · · : ;·; sidin tai talkin konsentraatit sekoitettuina polymeerisiin materiaaleihin, kuten j-V 25 polyeteeniin tai polykaprolaktoniin. Vähenemistä tämän keksinnön mukaisten « · \.I kalvojen tarttumisessa voidaan saada aikaan myös kuormittamalla kalvon pinta pienillä partikkeleilla tai jauheilla, kuten kalkilla, savella, piidioksidilla, tärkkelyksellä, ja vastaavilla materiaaleilla. Jauhettuja polymeerisiä materiaa-leja (esim. polytetrafluorieteeniä) voidaan myös käyttää alentamaan tarttumista ··· 30 levitettynä tämän keksinnön mukaisten kalvojen pinnalle. Tällaisia kalvon pin- . nan käsittelyjä voidaan käyttää alentamaan tarttumista yksinään tai yhdistel- .···. minä muiden tarttumisenestomenetelmien kanssa. Tavallisesti kalvon pinnalle • ♦ lisättävän jauhemaisen tarttumisenestoaineen määrä, silloin kun sitä käyte-tään, on noin 0,5 - noin 5 g/m2.

• · :.*·· 35 Antistaattisia aineita voidaan sisällyttää tämän keksinnön mukaisiin kalvoihin; esimerkkejä tällaisista aineista ovat etoksyloidut amiinit ja kvaternaa- 107882 11 riset amiinisuolat, joiden orgaanisten rakenneosien pituus on noin 12-18 hiiliatomia. Tämäntyyppiset aineet kulkeutuvat hitaasti kalvon pintaan ja niiden ionisesta luonteesta johtuen ne muodostavat kalvon pinnalle sähköä johtavan kerroksen. Antistaattiset aineet muodostavat tavallisesti noin 1 - noin 5 paino-5 % kalvoista, silloin kun niitä käytetään.

Liukuaineita voidaan sisällyttää tämän keksinnön mukaisiin kalvoihin vähentämään vetoa teloilla ja muilla muovauslaitteilla. Esimerkkejä näistä aineista ovat ne, joita tavallisesti on johdettu rasvahappojen amideista, joissa on noin 12-22 hiiliatomia. Tällaiset aineet saattavat lisätä tämän keksinnön 10 mukaisten kalvojen tarttumisenesto-ominaisuuksia. Tällaisia liukuaineita sisällytetään tavallisesti kalvoihin noin 0,05 - noin 3 % kalvon painosta, silloin kun niitä käytetään.

Tämän keksinnön mukaisten taustakerroskalvojen hajoamisen työstön ekstruusiolia tai muilla tekniikoilla aikana minimoimiseksi voidaan po-15 lymeerikoostumuksiin lisätä lämpöstabilointiaineita ja antioksidantteja. Tämäntyyppiset lisäaineet saattavat kuitenkin häiritä kalvojen biohajoavuutta ja kompostoituvuutta, mikäli niitä lisätään liian suuria määriä. Seurauksena tästä, vaikka lämpöstabilointiaineita, primaarisia antioksidantteja ja sekundaarisia antioksidantteja on saatavissa monia tyyppejä, ei lisästabilointiaineita edulli-20 sesti lisätä tämän keksinnön mukaisissa taustakerroksissa käytettäviin tärkke- .T: lyksen toisiinsa tunkeutuneiden verkostojen ja alifaattisten polyestereiden se- ·:··· oksiin.

Tapauksissa, joissa tämän keksinnön mukaisiin taustakalvoihin on : M sisällytetty valinnainen polyolefiiniainesosa, voidaan lisätä myös hapettumista • · · ~Y 25 edistävä järjestelmä parantamaan polyolefiinin hajoamista. Hapettumista edistävät järjestelmät on suunniteltu alentamaan polyolefiinien moolimassat • ♦ · arvoon, joka on alle noin 1 000, jolloin mikro-organismit pystyvät edelleen bio-hajottamaan jäljelle jäävät lyhyet oligomeeriset segmentit.

φ

Hapettumista edistävät järjestelmät koostuvat yleisesti useista kom-*.**·* 30 ponenteista, jotka käsittävät antioksidantin, joka on aktiivinen suhteellisen ly- . . !♦. hyen ajanjakson ajan, sekä sidotun hapettumista edistävän aineen, kuten siir- ♦ · « .·**. tymämetallin orgaanisen suolan. Muita nopeasti hajottavia lisäaineita, kuten 7 kemiallisesti tyydyttymättömiä polymeerejä tai kopolymeerejä, tai täyteaine- partikkeleita, jotka on johdettu luonnontuotteista, kuten tärkkelyksistä, proteii-35 neista, selluloosasta ja sokereista, voidaan myös sisällyttää hapettumista edistävään järjestelmään.

107882 12

Esimerkiksi Griffinin US-patentti 4 983 651 kuvaa hajoavia muovi-koostumuksia, jotka perustuvat polyolefiineihin, joihin on sekoitettu antioksi-danttia, tärkkelystä, styreenibutadieenikopolymeeriä, sekä siirtymämetallin orgaanista suolaa. Siirtymämetalli on valittu ryhmästä Ca, Zn, Cu, Ag, Nl, Co, 5 Fe, Mn, Cr ja V; ja orgaaninen suola on valittu ryhmästä, johon kuuluvat stea-raatit, oleaatit, behemaatit, myristaatit, erukaatit, linoleaatit, naftenaatit, aseto-nyyliasetonaatit, hydroksikinolinaatit ja melamiinisuolakompleksit. Siirtymä-metallisuolakomplekseja käytetään määrinä, jotka tuottavat koostumukseen noin 0,001 - noin 1,0 paino-% metallia.

10 Antioksidanttien käyttöä yhdessä siirtymämetallisuolojen kanssa polyolefiinien lisäaineina on kuvattu myös BG-patentissa 1 434 641. On kuvattu polyolefiinikoostumuksia, jotka sisältävät 0,01 - 1,0 % antioksidanttia, 0,02 - 1,0 % orgaanista kuparisuolaa ja 0,1 -0,2 % orgaanista mangaani-, koboltti- tai rautasuolaa, jossa orgaaninen ryhmä on valittu ryhmästä oleaatit, 15 palmitaatit ja stearaatit.

Tämän keksinnön edullisessa suoritusmuodossa alifaattisen polyesterin painosuhde rakenteeltaan hajotettuun tärkkelyskomponenttiin on vähintään 1:1. Täten sellaisia biohajoavia kalvoja varten, jotka koostuvat alifaattisen polyesterin ja rakenteeltaan hajotetun tärkkelyskomponentin binaarisesta 20 seoksesta, kalvot sisältävät vähintään 50 paino-% alifaattista polyesteriä, edullisemmin noin 55 - noin 85 % ja edullisimmin noin 60 - noin 80 %. Edulli-sesti kalvot sisältävät myös noin 10 - noin 50 %, ja edullisemmin noin 15 - noin y.: 35 % rakenteeltaan hajotettua tärkkelyskomponenttia.

: X Tämän keksinnön mukaisissa imukykyisissä tuotteissa biohajoavina • · ♦ j*V 25 taustakerroksina käytettävät kalvot voidaan työstää käyttäen tavanomaisia \.f menetelmiä kalvojen tuottamiseksi polymeeriseoksista tavanomaisilla kalvon- • ♦ · valmistuslaitteistoilla. Edellä kuvattujen komponenttien pelletit voidaan ensin kuivasekoittaa ja sitten sulasekoittaa itse kalvoekstruuderissa. Vaihtoehtoises- * ti, mikäli kalvoekstruuderissa tapahtuu riittämätön sekoittuminen, voidaan pel- *.,.♦* 30 letit ensin kuivasekoittaa ja sitten sulasekoittaa esisekoittavassa ekstruuderis- . X sa, mitä seuraa uudelleenpelletointi ennen kalvoekstruusiota.

• · · Nämä polymeeriseokset voidaan sulatyöstää kaivoiksi käyttäen, jo-T ko valu- tai puhalluskalvoekstruusiomenetelmää, joita molempia on kuvattu

Allan A. Griffin teoksessa "Plastics Extrusion Technology - 2nd Ed." (Van 35 Nostrand Reinhold - 1976). Valukalvo ekstrudoidaan läpi lineaarisesta rako-suuttimesta. Tyypillisesti tasainen verkko jäähdytetään suurella liikkuvalla kiil- 107882 13 lotetulla metallitelalla. Se jäähtyy nopeasti ja kuoriutuu irti tästä ensimmäisestä telasta ja kulkee yli yhdestä tai useammasta apujäähdytystelasta, sitten läpi sarjasta kumipinnoitettuja veto- tai "ulosveto"-teloja, ja lopuksi kelauslaitteelle. Menetelmä valetun taustakalvon valmistamiseksi tämän keksinnön mukaisia 5 imukykyisiä tuotteita varten on kuvattu jäljempänä esimerkissä I.

Puhalluskaivoekstruusiossa sula ekstrudoidaan ylöspäin läpi ohuesta rengasmaisesta suutinaukosta. Tästä menetelmästä käytetään myös nimitystä putkikalvoekstruusio. Ilmaa puhalletaan suuttimen keskustan läpi pudistaen putkea ja aiheuttaen sen laajeneminen. Näin muodostuu liikkuva 10 kupla, joka pidetään vakiokoossa säätämällä sisäistä ilmanpainetta. Kalvoputki jäähdytetään ilmalla, jota puhalletaan läpi yhdestä tai useammasta putkea ympäröivästä jäähdytysrenkaasta. Seuraavaksi putki vedetään kokoon vetämällä se litistävään kehykseen, läpi parista vetoteloja ja kelaajalle. Taustakal-vosovelluksia varten litistetty putkimainen kalvo leikataan seuraavaksi auki, 15 avataan taitokselta ja leikataan edelleen leveyksiin, jotka ovat sopivia käytettäviksi imukykyisissä tuotteissa.

Imukykyisissä tuotteissa, kuten kertakäyttövaipoissa, nestettä läpäisemättöminä taustakerroksina käytettävillä kalvomateriaaleilla on tyypillisesti paksuus välillä 0,01 - noin 0,2 mm, edullisesti 0,012 - noin 0,051 mm.

20 Yleisesti nestettä läpäisemätön taustakerros yhdistetään nestettä /:*. läpäisevään pintakerrokseen ja imukykyiseen ytimeen, joka on sijoitettu taus- takerroksen ja pintakerroksen väliin, valinnaisesti elastisiin jäseniin ja teip- • · ..... pinauhakiinnittimiin. Vaikka pintakerros, taustakerros, imukykyinen ydin ja elastiset jäsenet voivat olla koottuna valikoimaan hyvin tunnettuja rakenteita, • · · ;;:t: 25 on edullinen vaipan rakenne kuvattu yleisesti US-patentissa 3 860 003, otsi- • ·* kolia "Contractible Side Portion for Disposable Diaper".

··· v : Pintakerros on mukautuva, pehmeän tuntuinen ja käyttäjän ihoa är- syttämätön. Lisäksi pintakerros on nestettä läpäisevä sallien nesteiden hel- *:··: posti läpäisevän koko sen paksuuden. Sopiva pintakerros voidaan valmistaa ·***: 30 laajasta materiaalien joukosta, kuten huokoisista vaahdoista, verkkomaisista ·· · ' vaahdoista, revitetyistä muovikalvoista, luonnonkuiduista (esim. puu- tai puu- villakuiduista), synteettisistä kuiduista (esim. polyesteri- tai polypropeenikui- • · duista) tai luonnollisten ja synteettisten kuitujen yhdistelmästä. Edullisesti pin-:V: takerros on valmistettu hydrofobisesta materiaalista käyttäjän ihon eristämi- 35 seksi imukykyisessä ytimessä olevista nesteistä.

• · 107882 14

Erityisen edullinen pintakerros muodostuu tapulipituisista polypro-peenikuiduista, joiden denier-luku on noin 1,5, kuten Hercules type 151 -polypropeenista, jota markkinoin Hercules Inc., Wilmington, Delaware, USA. Tässä käytettynä termi "tapulipituiset kuidut" viittaa sellaisiin kuituihin, joiden pituus 5 on vähintään noin 16 mm.

On olemassa joukko valmistustekniikoita, joita voidaan käyttää pintakerroksen valmistamiseksi. Esimerkiksi pintakerros voi olla kudottu, nonwo-ven, kehruusidottu, karstattu tai vastaava. Edullinen pintakerros on karstattu ja termisesti sidottu tavalla, joka on tekstiilialan tuntijoiden hyvin tuntema. Edulli-10 sesti pintakerroksen paino on noin 18 - noin 25 g/m2, minimivetolujuus kuivattuna vähintään noin 400 g/cm konesuunnassa ja vetolujuus märkänä vähintään noin 55 g/cm poikkisuunnassa.

Pintakerros ja taustakerros on liitetty yhteen millä tahansa sopivalla tavalla. Tässä käytettynä termi "liitetty" käsittää rakenteet, joissa pintakerros 15 on suoraan liitetty taustakerrokseen kiinnittämällä pintakerros suoraan tausta-kerrokseen, sekä rakenteet, joissa pintakerros on epäsuorasti kiinnitetty taustakerrokseen kiinnittämällä pintakerros välikappaleisiin, jotka vuorostaan on kiinnitetty taustakerrokseen. Edullisessa suoritusmuodossa pintakerros ja taustakerros on kiinnitetty suoraan toisiinsa vaipan reunassa sellaisella kiinni-20 tyskeinolla kuten liimalla tai millä tahansa muulla alalla tunnetulla kiinnityskei-nolla. Esimerkiksi tasaista jatkuvaa liimakerrosta, kuvioitua liimakerrosta, tai järjestelmää erillisistä liimaviivoista tai -pisteistä voidaan käyttää pintakerrok-sen kiinnittämiseen taustakerrokseen.

*.‘T Teippinauhakiinnittimet kiinnitetään tyypillisesti vaipan takaosan I»/ 25 vyötärön alueelle tuottamaan kiinnityskeinon vaipan pitämiseksi käyttäjän yllä.

• · ·

Teippinauhakiinnittimet voivat olla mitä tahansa alalla hyvin tunnetuista, kuten : kiinnitysteippiä, joka on kuvattu US-patentissa 3 848 594. Nämä teippinauha kiinnittimet tai muut vaipan kiinnitysvälineet kiinnitetään tyypillisesti lähelle vai-*:*·: pan kulmia.

·***: 30 Edullisissa vaipoissa on elastiset jäsenet sijoitettuna vaipan reunan ' \t viereen, edullisesti kumpaakin pitkittäissuuntaista reunaa pitkin siten, että elastiset jäsenet pyrkivät vetämään ja pitämään vaippaa käyttäjän jalkoja • · *»** vasten. Elastiset jäsenet on kiinnitetty vaippaan elastisesti periksi antavalla ta- : valla siten, että normaalisti pidättämättömässä rakenteessa elastiset jäsenet 35 tehokkaasti vetävät tai keräävät vaipan kokoon. Elastiset jäsenet voidaan kiin- • · riittää elastisesti periksi antavalla tavalla ainakin kahdella eri tavalla. Esimer- 107882 15 kiksi elastiset jäsenet voidaan venyttää ja kiinnittää, kun vaippa on pidättä-mättömässä tilassa. Vaihtoehtoisesti vaippa voidaan vetää kokoon, esimerkiksi laskostamalla, elastinen jäsen kiinnittää ja yhdistää vaippaan elastisten jäsenten ollessa niiden jännittämättömässä tai venyttämättömässä tilassa.

5 Elastisilla jäsenillä voi olla monia muotoja. Esimerkiksi elastisten jä senten leveyttä voidaan vaihdella noin 0,25 mm.stä noin 25 mm.iin tai enempään; elastiset jäsenet voivat käsittää yhden rihman elastista materiaalia tai elastiset jäsenet voivat olla suorakulmaisia tai kaarevia. Vielä edelleen elastiset jäsenet voivat olla kiinnitettyjä vaippaan millä tahansa useista tavoista, jot-10 ka ovat alalla tunnettuja. Esimerkiksi elastiset jäsenet voidaan sitoa ultraäänellä, saumata lämmöllä ja paineella vaippaan käyttäen erilaisia sidontakuvi-oita, tai elastiset jäsenet voidaan yksinkertaisesti liimata vaippaan.

Vaipan imukykyinen ydin on sijoitettu pintakerroksen ja taustaker-roksen väliin, imukykyinen ydin voi olla valmistettu laajaan valikoimaan kokoja 15 ja muotoja (esim. suorakulmainen, tiimalasimainen, epäsymmetrinen jne.) ja laajasta valikoimasta materiaaleja. Imukykyisen ytimen kokonaisimukyvyn tulisi kuitenkin olla yhteensopiva suunnitellun nestekuorman kanssa imukykyisen tuotteen tai vaipan aiotussa käytössä. Lisäksi imukykyisen ytimen koko ja imu-kyky voivat vaihdella ottaen huomioon käyttäjät, jotka vaihtelevat pikkuvau-20 voista aikuisiin.

/:*. Vaipan edullisessa suoritusmuodossa on modifioitu, tiimalasin muotoinen imukykyinen ydin. Imukykyinen ydin on edullisesti imukykyinen jä- • « ..... sen, joka käsittää verkon tai levyn ilmahuopaa, puumassakuituja sekä jauhe- V'\: maista imukykyistä polymeeristä koostumusta levitettynä siihen.

25 Muita esimerkkejä tämän keksinnön mukaisista imukykyisistä tuot- • · · : teista ovat terveyssiteet, jotka on suunniteltu vastaanottamaan ja pidättämään ; emättimen vuotoja, kuten kuukautisia. Kertakäyttöiset terveyssiteet on suun niteltu pidettäviksi ihmisen kehon vieressä vaatekappaleen, kuten alusvaat- *:**: teen tai pikkuhousun, avulla tai erityisesti suunnitellulla vyöllä. Esimerkkejä ·***: 30 sellaisista terveyssiteiden muodoista, joihin tätä keksintöä voidaan helposti • · · # soveltaa, on esitetty US-patentissa 4 687 478, otsikolla "Shaped Sanitary ’f”* Napkin With Flaps", ja US-patentissa 4 589 876, otsikolla "Sanitary Napkin".

• · *·”* On ilmeistä, että tässä kuvattuja polymeerisiä kompostoitavia kalvoja voidaan : käyttää nestettä läpäisemättömänä taustana tällaisissa terveyssiteissä. Toi- 35 saalia edellytetään, että tämä keksintö ei rajoitu mihinkään erityiseen terveys- * · siteen muotoon tai rakenteeseen.

107882 16

Yleisesti terveyssiteet käsittävät nestettä läpäisemättömän tausta-kerroksen, nestettä läpäisevän pintakerroksen ja imukykyisen ytimen, joka on sijoitettu taustakerroksen ja pintakerroksen väliin. Taustakerros muodostuu yhdestä edellä kuvattujen polymeeristen komponenttien seosta sisältävästä 5 kompostoituvasta kalvosta. Pintakerros voi muodostua mistä tahansa pintaker-rosmateriaalista, joita kuvattiin vaippojen yhteydessä.

Mikä tärkeää, tämän keksinnön mukaiset imukykyiset kappaleet ovat kompostoituvia suuremmassa määrin kuin tavanomaiset imukykyiset tuotteet, joissa käytetään polyolefiinista, tyypillisesti polyeteenistä, taustaker-10 rosta.

Tässä käytettynä termi "kompostoituva" tarkoittaa materiaalia, joka täyttää seuraavat kolme vaatimusta: (1) se voidaan työstää kiinteän jätteen kompostointilaitoksessa; (2) näin työstettynä se päätyy lopulliseen kompostiin; ja (3) jos kompostia käytetään maassa, materiaali biohajoaa lopullisesti maa-15 perässä.

Polymeerinen kalvomateriaali, jota on läsnä kiinteässä jätteessä, joka viedään työstettäväksi kompostointilaitokseen, ei välttämättä päädy lopulliseen kompostiin. Tietyt kompostointilaitokset suorittavat kiinteälle jätevirralie ilmaluokittelun ennen lisätyöstöä, paperin ja muiden materiaalien erottamisek-20 si. Polymeerikalvo erottuisi mitä todennäköisimmin kiinteästä jätevirrasta tällai-/:*. sessa ilmaluokittelussa eikä sen vuoksi tulisi työstetyksi kompostointilaitokses- sa. Tästä huolimatta se saattaa silti olla "kompostoituvaa" materiaalia edellä ..... olevan määritelmän mukaan, koska se "voidaan" työstää kompostointilaitok- ·· ♦· Γ*** sessa.

• · · j*V 25 Vaatimus, että materiaali päätyy lopulliseen kompostiin, merkitsee • · · ·..;* tyypillisesti sitä, että se käy läpi jonkin hajoamisen muodon kompostointipro- : sessissa. Tyypillisesti kiinteälle jätevirralie suoritetaan repimisvaihe kompos- tointiprosessin aikaisessa vaiheessa. Tuloksena tästä polymeerikalvo on läsnä silppuna paremminkin kuin kalvona. Kompostointiprosessin lopullisessa vai- *’**: 30 heessa valmiille kompostille suoritetaan seulontavaihe. Tyypillisesti polymeeri- a silppu ei kulje seulojen läpi, mikäli se on säilyttänyt koon, joka sillä oli välittö- :if mästi repimisvaiheen jälkeen. Tämän keksinnön mukaiset kompostoituvat • · *·;·* materiaalit ovat menettäneet riittävästi yhtenäisyyttään kompostointiprosessin aikana, jotta puoliksi hajonneiden silppujen on mahdollista päästä seulojen lä- :*·.· 35 pi. On kuitenkin kuviteltavissa, että kompostointilaitos saattaisi suorittaa kiinte- • · alle jätevirralie erittäin voimakkaan silppuamisen ja melko karkean seulonnan, 107882 17 jolloin biohajoamattomat polymeerit, kuten polyeteeni, täyttäisivät vaatimuksen (2). Tämän vuoksi vaatimuksen (2) täyttäminen ei riitä materiaalille, jotta se olisi kompostoituva tämän määritelmän mukaisesti.

Se, mikä erottaa tässä määritellyn kompostoituvan materiaalin sel-5 laisista materiaaleista kuin polyeteeni, on vaatimus (3), jonka mukaan ne lopulta biohajoavat maaperässä. Tämän biohajoamisen tulisi olla täydellistä C02:ksi ja vedeksi. Tämä biohajoamisen vaatimus ei ole olennainen kompos-tointiprosessille tai kompostimulian käytölle. Kiinteä jäte ja siitä saatava komposti saattavat sisältää kaikenlaisia biohajoamattomia materiaaleja, esimerkik-10 si hiekkaa. Keinotekoisten materiaalien kertymisen maaperään välttämiseksi vaaditaan tässä kuitenkin, että tällaiset materiaalit ovat täydellisesti biohajoa-via. Samassa yhteydessä ei ole täysin välttämätöntä, että tämä biohajoavuus olisi nopeaa. Kunhan itse materiaali ja sen hajoamisen välituotteet eivät ole myrkyllisiä tai muutoin haitallisia maaperälle tai sadolle, on täysin hyväksyttä-15 vää, että niiden biohajoaminen kestää useita kuukausia tai jopa vuosia, koska tämä vaatimus on olemassa ainoastaan keinotekoisten materiaalin kertymisen maaperään välttämiseksi.

Seuraavat esimerkit kuvaavat tämän keksinnön mukaista käytäntöä, mutta niitä ei ole tarkoitettu rajoittamaan sitä.

20 Esimerkki I

Valmistettiin painon mukaan 70:30-kuivaseos TONE P-787-poly-kaprolaktonista ja Mater-Bi Grade SA007:stä lisäämällä 7,94 kg (17,5 Ib) TO-NE-pellettejä 3,40 kg:aan (7,5 Ib) Mater-Bi:tä Kelly Duplex -sekoittimessa ja • · · * j*T sekoittamalla 15 minuutin ajan.

I:V 25 Sitten kuivaseos sulasekoitettiin 150 °C:ssa Brabender-kaksi- • · · ruuvisekoittimessa, joka oli varustettu kahdeksanreikäisellä nauhasuuttimella.

: Sulat nauhat jäähdytettiin ja kiinteytettiin vesihauteessa ennen kuin ne menivät

Cumberland Quietizer Pelletizer -laitteeseen, jossa kukin nauha leikattiin noin ·:··: 0,318 cm pitkiksi pelleteiksi.

·"[: 30 Nämä pelletit muutettiin noin 0,03 mm paksuksi kalvoksi käyttäen . X halkaisijaltaan 30 mm:n yksiruuviekstruuderia (Zahnradwerk Kollman), joka oli * · · · varustettu standardimallisella polyolefiinityyppisellä ruuvilla ja 60,96 cm leve-**:** ällä henkarisuuttimella. Ekstruuderin putken lämpötila vaihteli noin 127 °C:sta syöttövyöhykkeessä noin 132 °C:seen purkupäässä lähellä suurinta. Suutti-35 men lämpötila pidettiin noin 138 °C:ssa. Kalvon kerääminen ja kelaaminen suoritettiin Johnson-keräysjärjestelmällä. Jäähdytystelat, joilla kalvo jäähdytet- 107882 18 tiin ja kiinteytettiin, pidettiin noin 21 °C:ssa. Jäähdytyksen jälkeen kalvon paksut reunat halkaistiin ja poistettiin ja lopullinen noin 34,29 cm leveä kalvo kerättiin halkaisijaltaan 76,2 mm:n kartonkiytimelle.

Saatu kalvo oli läpikuultavaa ja sillä oli erinomainen jäykkyys ja me-5 kaaninen lujuus. Nämä ominaisuudet säilyivät myös vanhentamisen 50 °C:ssa (n. 10 %:n suhteellinen kosteus) ympäristössä kolmen kuukauden ajan.

Esimerkki II

Valmistettiin painon mukaan 66:17:17-kuivaseos TONE P-787:stä, Mater-Bi SA007:stä ja eteeni-akryylihappokopolymeeristä (DOW PRIMACOR 10 3460) yhdistämällä 7,48 kg (16,5 Ib) TONE:a, 1,928 kg (4,25 Ib) Mater-Bi:tä ja 1,928 kg PRIMACOR-pellettejä Kelly Duplex -sekoittimessa ja sekoittamalla 30 minuutin ajan.

Sitten kuivaseos sulasekoitettiin Brabender-kaksiruuvisekoit-timessa, joka oli varustettu kahdeksanreikäisellä nauhasuuttimella. Sekoitti-15 men putken lämpötila pidettiin välillä 155 - 160 °C, ja suutin pidettiin noin 145 °C:ssa. Nauhat jäähdytettiin vesihauteessa ja pelletoitiin kuten esimerkissä I kuvattiin.

Pelletit muutettiin kalvoksi, jonka paksuus vaihteli alueella noin 0,03 mm - noin 0,036 mm käyttäen samaa ekstruuderia ja keräyslaitteistoa, joka 20 kuvattiin esimerkissä I. Suuttimen lämpötilat ja keräysolosuhteet olivat samat.

.*·*: Saatu kalvo, kun se oli halkaistu noin 34,29 cm leveäksi, kelattiin halkaisijai- * taan 76,2 mmm (3") kartonkiytimelle.

Esimerkki ill • · · · Tämän keksinnön mukainen kertakäyttöinen vauvanvaippa valmis- j: Y 25 tettiin seuraavasti. Luetellut mitat ovat vaipalle, joka on tarkoitettu käytettäväk- Y** si lapsella, joka on kokoalueella 6 -10 kg. Näitä mittoja voidaan muutella ver- ♦ · · *♦* * rannollisesti erikokoisille lapsille, tai aikuisten pidätyskyvyttömyysvaippoja varten, standardikäytännön mukaisesti.

1. Tausta: 0,020 - 0,38 mm kalvoa, joka muodostui 70:30-poly- \ 30 kaprolaktoni-Mater-Bi-seoksesta (valmistettu kuten esimerkissä I kuvattiin); le- . veys ylhäällä ja alhaalla 33 cm; lovettu sisäänpäin molemmilta puolilta keski- • · · IV. kohdan leveyteen 28,5 cm; pituus 50,2 cm.

**:*’ 2. Pintakerros: karstattuja ja termisesti sidottuja tapulipituisia poly- propeenikuituja (Hercules Type 151 -polypropeeni); leveys ylhäällä ja alhaalla 35 33 cm; lovettu sisäänpäin molemmilta puolilta keskikohdan leveyteen 28,5 cm; pituus 50,2 cm.

107882 19 3. Imukykyinen ydin: sisältää 28,6 g selluloosapuumassaa ja 4,9 g imukykyisen geeliytyvän materiaalin partikkeleita (kaupallista polyakrylaattia Nippon Shokubailta); 8,4 mm paksu, kalanteroitu; leveys ylhäällä ja alhaalla 28,6 cm; lovettu sisäänpäin molemmilta puolilta keskikohdan leveyteen 10,2 5 cm; pituus 44,5 cm.

4. Elastiset jalkanauhat: neljä erillistä kumisuikaletta (2 molemmilla puolilla); leveys 4,77 mm; pituus 370 mm; paksuus 0,178 mm (kaikki edelliset mitat ovat rentoutuneessa tilassa).

Vaippa valmistettiin standarditavalla sijoittamalla pintakerroksella 10 peitetty ydinmateriaali taustakenrokselie ja liimaamalla.

Elastiset nauhat (nimetty "sisemmäksi" ja "ulommaksi" vastaten nauhoja, jotka ovat vastaavasti lähinnä ydintä ja kauempana siitä) venytettiin noin 50,2 cm:iin ja sijoitettiin pintakerroksen/taustakerroksen väliin kumpaakin ytimen pitkittäissuuntaista sivua pitkin (2 nauhaa puolelleen). Kummankin 15 puolen sisemmät nauhat sijoitettiin noin 55 mm:n päähän ytimen kapeimmasta leveydestä (mitattuna elastisen nauhan sisemmästä reunasta). Tämä tuottaa välielementin vaipan kumpaakin sivua pitkin käsittäen joustavan pintaker- ros/taustakerrosmateriaalin sisemmän elastisen nauhan ja ytimen kaareutuvan reunan välissä. Sisemmät nauhat liimattiin kiinni koko niiden pituudelta veny- 20 tetyssä tilassa. Ulommat nauhat sijoitettiin noin 13 mm.n päähän sisemmistä nauhoista, ja ne liimattiin kiinni koko niiden pituudelta venytetyssä tilassa.

Pintakerros/taustakerrosrakenne on joustava, ja kiinniliimatut nauhat vetäyty- ·:··· vät kokoon tehden vaipan sivut joustaviksi.

!1’** Esimerkki IV

• · · ::v 25 Kevyt pikkuhousunsuoja, joka sopii käytettäväksi kuukautisjaksojen • · · :γ1 välillä, käsittää tyynyn (pinnan ala 117 cm2; SSK-ilmahuopaa 3,0 g), joka si- : sältää 1,0 g:n imukykyisen geeliytyvän materiaalin partikkeleita (kaupallista polyakrylaattia; Nippon Shokubai); mainitun tyynyn ollessa sijoitettuna US-*·1'·: patentin 4 463 045 mukaisen huokoisen muotokalvopintakerroksen ja tausta- ·1’1: 30 kerroksen, joka käsittää 0,03 mm paksun polykaprolaktoni/Mater-Bi # (painosuhde 70:30) -kalvon, joka on valmistettu esimerkin I mukaisesti, väliin.

Esimerkki V

• · *···' Kuukautissuojatuote sellaisen terveyssiteen muodossa, jossa on : kaksi läppää, jotka ulottuvat ulospäin sen imukykyisestä ytimestä, valmistettiin 35 käyttäen tyynyä esimerkin IV tapaan (pinnan ala 117 cm2; 8,5 g SSK-ilmahuopaa) käyttäen US-patentin 4 687 478, Van Tillburg, elokuun 18. 1987, 107882 20 mukaista muotoa. Taustakerroksen ja pintakerroksen materiaalit olivat samat kuin esimerkissä IV on kuvattu.

Esimerkki VI

Esimerkin III mukaista vaippaa muunnettiin korvaamalla taustaker-5 ros taustakerroksella, joka muodostui 0,020 - 0,038 mm paksusta kalvosta, joka sisälsi 66:17:17-seosta Tone:Mater-Bi:eteeni-akryylihappokopolymeeri (valmistettu kuten esimerkissä II kuvattiin).

Edellä esitetystä hakemuksesta alan tuntija voi helposti varmistua tämän keksinnön olennaisista piirteistä, ja poikkeamatta sen hengestä ja suo-10 japiiristä hän voi tehdä erilaisia muutoksia ja muunnelmia keksinnön soveltamiseksi erilaisiin käyttötarkoituksiin ja olosuhteisiin, joita ei ole erityisesti mainittu tässä. Tämän keksinnön suojapiirin määrittelevät seuraavat patenttivaatimukset.

• · · • · • · · • · • ·· ·· ·· • · • · · • · · ··· · ·· · • · · • · • · • ·« • · · • · · • · • · · • · ·· · • · · • · · ··· ··· • « ··· • · · • · · ·· · 1 · • · ♦ • ·· • ·

Claims (10)

107882

1. Kertakäyttöinen imukykyinen tuote, tunnettu siitä, että se käsittää: 5 a) nestettä läpäisevän pintakerroksen; b) nestettä läpäisemättömän taustakerroksen, joka on liitetty pintakerrokseen, taustakerroksen sisältäessä seosta: (i) toisiinsa tunkeutuneesta verkostosta rakenteeltaan hajotettua tärkkelystä ja kopolymeeriä, joka on valittu eteeni-akryylihappokopolymeeristä 10 ja eteeni-vinyylialkoholikopolymeeristä, edullisesti eteeni-vinyylialkoholikopo-iymeeristä; ja (ii) apaattisesta polyesteristä, alifaattisen polyesterin painosuhteen rakenteeltaan hajotetun tärkkelyksen ja kopolymeerin toisiinsa tunkeutuneeseen verkostoon ollessa vähintään 1:1; ja 15 c) imukykyisen ytimen, joka on sijoitettu pintakerroksen ja taustaker roksen väliin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kertakäyttöinen imukykyinen tuote, tunnettu siitä, että taustakerros sisältää 10-50 %, edullisesti 15 -35 %, painosta rakenteeltaan hajotetun tärkkelyksen ja kopolymeerin toisiinsa 20 tunkeutunutta verkostoa ja 50 - 90 %, edullisesti 60 - 80 %, painosta alifaat-tista polyesteriä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kertakäyttöinen imukykyi-nen tuote, tunnettu siitä, että alle 40 %, edullisesti alle 20 %, tärkkelyk- ·♦ ·· sestä taustakerroksessa on vapaata ja sellaisten partikkelien muodossa, joi- l:V 25 den lukukeskimääräinen halkaisija on alle 1 mikrometri. • · ·

4. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-3 mukainen kertakäyttöi- *·1 1 nen imukykyinen tuote, tunnettu siitä, että kopolymeeri on etee- ni/akryylihappokopolymeeriä, jonka akryylihappopitoisuus on välillä 3-30 pai-no-%. ·1“; 30 5. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1 - 3 mukainen kertakäyttöi- . nen imukykyinen tuote, tunnettu siitä, että kopolymeeri on etee- Ϊ.Ι ni/vinyylialkoholikopolymeeriä, jonka vinyylialkoholipitoisuus on välillä 50 - 80 **:·' mol-%.

6. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-5 mukainen kertakäyttöi-35 nen imukykyinen tuote, tunnettu siitä, että alifaattinen polyesteri on poly-kaprolaktoni. 107882

7. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1 - 5 mukainen kertakäyttöinen imukykyinen tuote, tunnettu siitä, että alifaattinen polyesteri on ha-pettumistuote eteeni-hiilimonoksidikopolymeeristä ja peroksihappo-hapetus-aineesta.

8. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-5 mukainen kertakäyttöi nen imukykyinen tuote, tunnettu siitä, että alifaattinen polyesteri on poly-hydroksibutyraatti-valeraattikopolymeeri, jonka valeraattipitoisuus on välillä 10 - 24 mol-%.

9. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1 - 8 mukainen kertakäyttöi-10 nen imukykyinen tuote, tunnettu siitä, että se on kertakäyttövaipan, terveyssiteen tai pikkuhousunsuojan muodossa.

10. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-9 mukainen kertakäyttöinen imukykyinen tuote, tunnettu siitä, että imukykyinen ydin sisältää imukykyistä geeliytyvää materiaalia. ··♦ » · • · · • · • · · « · · · • · m · · * · · • · · ·· · • · ♦ • · • · • · » • · · * • · ··· * · • · · • · · • · · • ·« • · • · • · · • · ♦ • · · • · · 1 ♦ • · · • ·· • · 107882