FI115822B - Vanupuikkoja muovimateriaalista - Google Patents

Description

1 115822

Vanupuikkoja muovimateriaalista

Keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaisia vanupuikkoja, jotka sopivat hygienia- ja kosmetiikkakäyttöön, erityisesti korva-5 hygieniaan, jotka hajoavat vedessä ja biohajoavat nopeasti ja jotka saadaan kestomuoveiksi muutetuista polymeerisen luonteen omaavista polymeerisistä aineista tai synteettisistä polymeereistä.

Nykyisin käytettävät muovimateriaalipuikot, joissa on yksi tai kaksi vanupäätä, aiheuttavat vakavan ongelman vedenpuhdistuslaitoksissa, koska ne 10 usein hävitetään viemärisysteemin kautta aiheuttaen laitteiden suodatinten tuk-keutumisongelmia ja veden sekä maaperän näkyvää likaantumista, jonka puhdistettu vesi ja niitä sisältävät aktiiviset viemärilietteet aiheuttavat.

Nykyisin kyseiset muovipuikot valmistetaan ekstruusiotekniikalla, jonka mukaisesti suulakepuristetaan pieniä, halkaisijaltaan noin 2,5 - 3 mm 15 putkia ekstruusionopeudella 50- 100 m/minuutti.

Saatu tuottavuus on noin 700 - 1300 puikkoa minuutissa. Suula-kepuristettu puikko kalibroidaan sitten viemällä se ensin kanavan läpi sen jälkeen kun se on ruiskutettu vedellä ja sitten vesikylvyn läpi ennen leikkausta.

Tätä teknologiaa on vaikea soveltaa vedessä hajoavien puikkojen 20 valmistukseen, jotka perustuvat vesiliukoisiin polymeeriaineisiin, koska , vesikalibrointi ja jäähdytys tulisivat käyttökelpoisiksi ja ilmajäähdytys rajoittaisi .* tuottavuutta edelleen.

Keksinnölle on tunnusomaista se mitä on sanottu patenttivaatimuk-' ·’ sen 1 tunnusmerkkiosassa ja, että vedessä hajoavat ja nopeasti biohajoavat \ 25 vanupuikot voidaan valmistaa ruiskupuristamalla lähtien luonnon polymeeriai- ·, · neista, jotka termoplastiseen tilaan muutettuina ovat vesiliukoisia tai jotka kykenevät dispergoitumaan veteen ja läpikäymään nopean hajoamisen.

Esimerkkejä luonnonaineista, jotka ovat käyttökelpoisia puikkojen • valmistuksessa, ovat: 30 tärkkelysjohdannaiset siemenistä, juurista tai pavuista tai ryyneistä, erilaisista genotyypeistä, joiden amyloosipitoisuus on korkea tai matala luonnon : tilassaan tai kemiallisesti tai fysikaalisesti modifioituna, hydrolysoituna, hapetet- : : tuna tai silloitettuna; :, selluloosajohdannaiset kuten karboksimetyyliselluloosa; 35 gelatiini; alginaatit; 2 115822 kitosaani; pullulaani; pektiini; karaijenaanit; 5 proteiinit (tseiini, gluteeni, soijaproteiinit), sellakkaan, hartsihappoihin perustuvat luonnon hartsit; luonnon kumit; polyaspartaatit.

Erityyppiset tärkkelykset ovat edullisia lähtöaineita. Tärkkelystä voi-10 daan käyttää seoksena edellä esitettyjen luonnon aineiden kanssa erityisesti eläinalkuperää olevan gelatiinin, tseiinin, pullulaanin, pektiinin kanssa.

Tärkkelys tai muut luonnon aineet voidaan sekoittaa synteettisen polymeerin kanssa, joka voi olla yhteensopiva tai -sopimaton tärkkelyksen kanssa, esimerkiksi polyvinyylialkoholi, eri hydrolyysiasteen omaava polyvinyyliasetaatti, 15 polyoksialkyleenit tai liukenemattomat syntettiset polymeerit kuten eteenivinyyli-alkoholi, eteenivinyyliasetaatti, eteeniakryyliesterit tai akryylihappokopolymeerit, polyesterikestomuovit, edullisesti alifaattiset polyesterit kuten polykaprolak-tonipolyesteri-polyuretaanit, polyesteri-polyuretaani-polyureakopolymerit, maito-happopolymeerit ja -kopolymeerit, selluloosa-asetaatti, tärkkelysesterit, joiden 20 substituutioaste on 0,1 - 2, mahdollisesti erityispehmittimiensä kanssa. Tämän tyyppisiä polymeerejä on esitetty IT-patenttihakemuksessa, jonka hakemusnu- ; V mero on MI94A000228, joka mainitaan viitteksi.

* * Nämä polymeerit lisätään alle noin 30 paino-% määrinä, edullisesti * · · ‘ korkeintaan noin 20 paino-%.

\.v 25 Vesiliukoiset tai veteen dispergoituvat biohajoavat synteettiset j polymeerit käsittävät eri hydrolyysiasteen omaavaa polyvinyylialkoholia, joka aste on edullisesti 80 - 90 % kuten esimerkiksi Polyviol W 40/140 (hydrolyysiaste 87, MW = 100 000), jota valmistaa Waker tai Nippon Goshein :*; Gohsend-laadut GH-23, GH20 tai KH-17 tai esipehmitetty polyvinyylialkoholi 30 kuten Air Productsin Vinex, polyoksimetyleeni tai polyoksietyleeni, polyetyy-/ lioksatsoliini, polyvinyylipirrolidoni, polyaspartaatit.

: ·' Edellä esitetyn tyyppisten luonnonaineiden muuntaminen kesto- muovimateriaaleiksi tapahtuu kuumennetuissa suulakepuristimissa (ekst-ruusiokeitto) tai jossain laitteissa, joissa lämpötila ja leikkausjännitysolosuhteet . ·. 35 voidaan varmistaa oikeiksi tekemään aine termoplastiseksi toimien veden ja/tai pehmittimen läsnä ollessa lämpötilassa, joka on alueella 80-210 °C.

115822 3

Edullisesti veden ja pehmittimen yhteismäärä on alle 25 paino-% luonnon fraktioon nähden.

Käytettävä pehmitin käsittää veden ohella polyoleja, joissa on 1 - 20 hydroksylaattitoistoyksikköä, jotka kukin sisältävät 2 - 6 hiiliatomia ja jotka voivat 5 olla myös osittain substituoituja.

Tämäntyyppisiä yhdisteitä on esitetty patenttihakemuksessa WO 92/19 680, joka mainitaan viitteeksi. Edullisia pehmittimiä ovat glyseroli, glyseroliasetaatti, polyeteeni- ja polypropyleeniglykoli, sorbitoli, sorbitoliasetaatti, etoksiloitu sorbitoli, sitruunahappo.

10 Voiteluaineiden lisääminen on edullista suureen tuottavuuteen pää semiseksi ruiskupuristusmenetelmässä.

Käyttökelpoiset voiteluaineet perustuvat rasvaketjuihin kuten öljyhap-poon, steariinihappoon, palmitiinihappoon, erukahappoon, myös estereiksi, amideiksi, suoloiksi ja eettereiksi muunnettuina alkalioksidien kanssa tapahtu-15 van reaktion tapauksessa.

Sopivia voiteluaineita ovat stearamidi, stearyylialkoholi, kalsiumstea-raatti, polyolien mono-, di- ja triglyserolit tai oleaatit, jotka sisältävät myös alkyleenioksidiyksiköitä.

Kasviperäisiä (esimerkiksi seluuloosakuituja, kuivattua juurikasta, 20 hiivakuoria, puuta, riisin akana) tai mineraaliperäisiä täytetaineita kuten talkki, • # pii, silikaatit, karbonaatit, voidaan lisätä.

Painon vähentämiseksi voidaan lisätä vaahdotusaineita, jotka tekevät lopputuotteen mikrovaahdoksi.

'>;* Puikkojen muoto räätälöidään muovauksessa suureen tuottavuusar- ‘: 25 voon pääsemiseksi.

: Kiinteitä muotoja, putkimuotoja, joilla on kartioreikä sallien puikkojen : muodon muuttamisen, monikulmaisia muotoja, lohkopoikkileikkauksen omaavia muotoja voidaan käyttää ja yleensä mitä tahansa ruiskupuristukseen sopivaa : muotoa. Aineen muovautuvuus valitaan edullisesti siten, että se sallii alle 15 : * ' . 30 sekunnin ja edullisesti alle 10 sekunnin tuotantosyklit.

Ruiskupuristus voi tapahtua nostatus-, syöttökanava- kuumakanava-, » kuumakammiosysteemeissä tai joissain muissa muovaussysteemeissä. Vanu- * tuppojen paneminen puikon molempiin päihin tapahtuu hyvin tunnetuilla ·’: menetelmillä käsittelemällä esim. puikkojen päät joko liimalla tai mekaanisesti .1 “. 35 ja/tai vedellä jotta puuvilla saataisiin pysymään.

115822 4

Absorboivat tupot puikon molempien päiden ympärillä muodostetaan edullisesti pumpulista. Muita kutomattomia luonnon kuituja voidaan käyttää, kuten raionkuituja, mahdollisesti seoksena pienen määrän kanssa synteettisiä kuituja.

5 Pumpuli voi olla valkaistua tai valkaisematonta.

Korvahygieniaa varten puikot ovat sylinterinmuotoisia 7 -10 cm pitkiä halkaisijaltaan 2-3 mm.

Seuraavat esimerkit on esitetty havainnollistamaan keksintöä muttei rajoittamaan sitä. Ellei toisin mainita ovat osat ja osuudet painon mukaisia.

10 Esimerkki 1 80 osaa maissitärkkelystä Globe 3401 ex Cerestar, 10 osaa polyvinyylialkoholia, 9,6 osaa vettä, 0,15 osaa glyserolimono-oleaattia, 0,25 osaa kalsiumstearaattia syötettiin kaksoisruuviekstruuderiin APV 2030, jonka L:D (ruuvin pituuden suhde ruuvin halkaisijaan) = 30. Käytetty lämpötilaprofiili oli 15 60 °C -100 °C -150 °C - 3 x 175 °C - 2 x 165 °C -155 °C.

25. halkaisijan kohdalla tuote poistettiin sen vesipitoisuuden pienentämiseksi 12 %:iin.

Saadut pelletit syötettiin 60 tonnin Sand retto-ru isku puristimeen.

Käytetty muotti oli syöttökanavamuotti, jossa oli 20 aukkoa ja kaksi 20 ekstraktoria kutakin aukkoa varten aukkojen 1/4 ja 3/4 korkeuden kohdalla. Ontelot olivat täyssylintereitä, pituus 7,35 cm ja halkaisija 2,5 mm, päät pyöristetyt. Muotti jäähdytettiin vedellä.

; ’ Käytetty lämpötilaprofiili oli tasainen ja asetus 165 °C.

Muovaussykli oli 9 sekuntia.

v,: 25 Saadut kappaleet varustettiin pumpulitupoilla käyttäen tavallista ·, · pumpulinlevityssysteemiä ja puikon päiden mekaanista kulutusta pumpulin :*; : tarttuvuuden parantamiseksi.

Yksi näin saaduista kappaleista kastettiin 100 kuutiosenttimetriin ; vettä ja pidettiin hitaassa pyörityksessä; kaksi tuntia myöhemmin kappale oli . 30 hajonnut kokonaan. Kun kappaleet viettiin Sturm OECD 301 -kokeeseen t, · ’ natriumasetaatin ollessa referenssiaineena, päästiin yli 70 % biohajoavuuteen 5 : ·’ päivässä mikä vaaditaan liukeneville tuotteille, jotka on hävitettävä '...: vedenpuhdistuslaitosten läpi.

* » I

35 115822 5

Esimerkki 2

Valmistus tapahtui kuten esimerkissä 1 sillä erolla, että 3 % PVOH korvattiin EVOH:lla (eteeni/vinyylialkoholi-kopolymeeri), joka sisälsi 44 mol-% eteeniä ja jonka hydrolyysiaste oli yli 99,8 %.

5 Saatu tuote hajosi vedessä hitaassa mekaanisessa sekoituksessa, ei kuitenkaan niin helposti kuin esimerkin 1 mukainen tuote.

Esimerkki 3

Menetelmä suoritettiin kuten esimerkissä 1 sillä erolla, että 5 % PVOH:a korvattiin EVOH:lla.

10 Saatu tuote hajosi vielä vedessä noin 3 tunnissa.

Esimerkki 4

Valmistus tapahtui kuten esimerkissä 1 sillä erolla, että 5 % tärkkelystä korvattiin 5 %:lla Estäne 54351 (Goodrich), kopolymeeriä, joka koostui uretaanisidoksilla sitoutuneista alhaisen molekyylipainon omaavista polykapro-15 laktonilohkoista.

Saatu tuote osoittautui vielä vedessä hajoavaksi.

Esimerkki 5

Koe suoritettiin kuten esimerkissä 1 sillä erolla, että käytettiin koostumusta, joka sisälsi 85 osaa tärkkelystä, 5 osaa Estäne 54351 :tä, 9,6 osaa 20 vettä, 0,1 osaa monoglyseridiä ja 0,4 osaa stearamidia. Tuote oli vedessä hajoava ja biohajoava 5 päivässä Sturm-kokeen mukaan.

Esimerkki 6

Koe suoritettiin kuten esimerkissä 1 sillä erolla, että 40 osaa tärkke-• ; lystä korvattiin tseiinillä.

\ 25 Saadulla tuotteella oli hyvä hajoavuus vedessä, j Esimerkki 7 *: Valmistus tapahtui kuten esimerkissä 1 sillä erolla, että 40 osaa tärkkelystä korvattiin eläingelatiinilla. Tuote osoittautui olevan hajoamaton • ; vedessä siinä ajassa, jona muiden esimerkkien tuotteita tarkkailtiin.

30 Esimerkki 8

Koe suoritettiin kuten esimerkissä 1, mutta tärkkelys korvattiin kokonaan pullulaanilla. Saatu tuote oli vielä helpommin veteen hajaantuva kuin esimerkin 1 mukainen tuote.

Esimerkki 9

' I

· . 35 80 osaa vehnätärkkelystä SF 20006 ex Cerestar, 3 osaa tärkkelys- asetaattia, jonka substituutioaste oli 1,5, 5 osaa selluloosa-asetaattia, 1,5 osaa 115822 6 glyserolimonostearaattia, 9,5 osaa vettä, 0,1 osaa monoglyseridiä ja 0,3 osaa stearyylialkoholia käsiteltiin kuten esimerkissä 1. Näin saatu tuote osoittautui hajaantuvaksi.

Esimerkki 10 5 Koe suoritettiin kuten esimerkissä 1 sillä erolla, että 5 osaa vettä korvattiin glyserolilla. Poistettaessa vesipitoisuus pienennettiin 7 %:iin. Tuote osoittautui hyvin taipuisaksi ja erittäin hyvin vedessä hajoavaksi.

Esimerkki 11

Koe suoritettiin kuten esimerkissä 10 korvaten 5 % PVOH:sta Union 10 Carbide 787-polykaprolaktonilla.

Tuote osoittautui olevan muovattavissa ja vedessä hajoavaksi.

Esimerkki 12 84 % Eurilon VII tärkkelystä, jonka amyloosipitoisuus oli korkea, 5 % tärkkelystä, jonka substituutioaste oli 1,5, 4 % glyserolia ja 1 % diasetiinia, 5,6 % 15 vettä, 0,1 % glyserolimono-oleaattia ja 0,3 % kalsiumstearaattia käsiteltiin kuten esimerkissä 1.

Tuote osoittautui olevan muovattavissa 12-sekunnin syklillä ja se osoittautui vedessä hajoavaksi alle 2 tunnissa.

Esimerkki 13 20 Koe suoritettiin kuten esimerkissä 1 sillä erolla, että 10 osaa , selluloosa-asetaattikuituja ja 5 osaa glyserolia lisättiin. Suulakepuristuksen jälkeen tuote sisälsi noin 8 % vettä. Muovautuvuus oli hyvä, joskin huonompi kuin ei-täytetyillä tuotteilla. Hajoavuus vedessä oli hyvä.

Esimerkki 14 v.: 25 Esimerkin 1 mukainen tuote muovattiin yksionteloisessa pilot- * muotissa, jolle oli ominaista 7,3 cm pitkä putken muotoinen ontelo, jonka : ulkohalkaisija oli 2,7 mm ja sisähalkaisija oli 1 mm toisessa päässä ja 0,8 mm toisessa päässä muotoiluun tarvittavan suipennuksen saamiseksi. Kappale • muovattiin ongelmitta yksionteloisessa muotissa.

.··.’ 30

Claims (15)

115822

1. Vanupuikko erityisesti hygieeniseen käyttöön, tunnettu siitä, että se hajoaa vedessä ja on nopeasti biohajoava ja että tikku, jonka ympärille 5 absorboiva materiaali kiinnitetään, muodostuu kestomuovimateriaalista, joka on saatu luonnon polymeeriaineista, jotka ovat biohajoavia ja vesiliukoisia tai veteen dispergoituvia muunnettuina termoplastiseen tilaan, tai biohajoavista, veteen liukoisista tai veteen dispergoituvista synteettisistä polymeereistä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen puikko, tunnettu siitä, että 10 puikko on valmistettu tärkkelyksestä.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen puikko, tunnettu siitä, että puikko on saatu luonnon aineista, joka on valittu gelatiinista, alginaatista, kitosaanista, pullulaanista, proteiineista, luonnon hartseista.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen puikko, tunnettu siitä, että 15 luonnon aine on seos tärkkelyksestä ja vaatimuksessa 3 esitetystä luonnon aineesta.

5. Patenttivaatimuksen 1, 2, 3 tai 4 mukainen puikko, tunnettu siitä, että luonnon aineeseen on sekoitettu korkeintaan 30 paino-% polymeeriä, joka on joko yhteensopiva tai yhteensopimaton tärkkelyksen kanssa ja joka on 20 valittu polyvinyylialkoholista, polyvinyyliasetaatista vaihtelevalla hydrolyysias-teella, polyoksialkyleeneista, polyaspartaateista, polyvinyylipyrrolidonista, V eteenivinyylialkoholista, eteenivinyyliasetaattikopolymeerista, selluloosa-asetaa- teista, tärkkelysestereistä, eteeniakryyliestereistä tai akryylihappokopolymee-reista, apaattisista polyestereistä, polyureasta, alifaattisista polyuretaaneista, ·. 25 polyesteri-polyuretaanista, polyesteri-polyuretaani-polyureasta, polyesteri/poly- :. j eetteri-kopolymeereista.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen puikko, tunnettu siitä, että alifaattinen polyesteri on valittu polykaprolaktonista, polyesteriuretaaneista, j '; polyesteri/ polyeetterikopolymeereista. . · . 30

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen puikko, tunnettu siitä, että synteettinen polymeeri on valittu polyvinyylialkoholista, polyvinyylipyrrolidonista, : ' polyaspartaatista.

8. Edeltävien patenttivaatimusten mukainen puikko, tunnettu : ; : siitä, että luonnon ainetta tai synteettistä polymeeriä käytetään seoksena kasvis- . ’ ·, 35 peräisten tai epäorgaanisten täyteaineiden kanssa. 1 1 5822

9. Edeltävien patenttivaatimusten mukainen puikko, tunnettu siitä, että termoplastinen luonnonpolymeeriaine tehdään termoplastiseksi ekstruusiokeittomenetelmän avulla kuumennetuissa suulakepuristimissa tai laitteissa, joissa lämpötila- ja leikkausjännitysolosuhteet voidaan varmistaa 5 riittäviksi muuntamaan luonnon aineen termoplastiseksi toimien lämpötiloissa 80 - 210°C veden ja/tai pehmittimen läsnä ollessa veden ja pehmittimen yhteismäärän ollessa korkeintaan 25 paino-%.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen puikko, tunnettu siitä, että pehmitin on polyoli, jossa on 1 - 20 hydroksyloitua toistoyksikköä, jotka kukin 10 sisältävät 2-6 hiiliatomia, tai joka on valittu kyseisen polyolin johdannaisista, joita ovat eetterit, tioeetterit, orgaaniset ja epäorgaaniset esterit, asetaatit ja aminojohdannaiset tai polyolien reaktiotuotteet ketjunpidentäjien ja polyolin hapetustuotteiden kanssa, jotka sisältävät ainakin yhden aldehydi- tai karboksyyliryhmän.

11. Patenttivaatimuksen 9 mukainen puikko, tunnettu siitä, että käytetään voiteluainetta.

12. Patenttivaatimuksen 10 mukainen puikko, tunnettu siitä, että pehmitin on glyseroli, diasetiini, etyleeni- tai propyleeniglykoli, sorbitoli, sorbi-tolietoksilaatti, sorbitoliasetaatti.

13. Edeltävien patenttivaatimusten mukainen puikko, tunnettu siitä, että kestomuovipuikko on saatu ruiskupuristamalla käyttäen alle 15 sekunnin tuotantosykliä.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen puikko, tunnettu siitä, että puikko muovataan täyden sylinterinmuotoiseksi tai putken muotoiseksi, jossa on '- ·* 25 sisäkartio, monikulmainen tai lohkopoikkileikkaus. f

; 15. Edeltävän patenttivaatimuksen mukainen puikko, tunnettu ·* siitä, että puikon toisen tai molempien päiden ympärille kiedottava absorboiva aine on pumpuli. » » * » • * > · 115822