RU2588235C2 - Modified polylactic acid fibres - Google Patents

Modified polylactic acid fibres Download PDF

Info

Publication number
RU2588235C2
RU2588235C2 RU2013109176/05A RU2013109176A RU2588235C2 RU 2588235 C2 RU2588235 C2 RU 2588235C2 RU 2013109176/05 A RU2013109176/05 A RU 2013109176/05A RU 2013109176 A RU2013109176 A RU 2013109176A RU 2588235 C2 RU2588235 C2 RU 2588235C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fibers
polylactic acid
fiber
polyepoxide modifier
temperature
Prior art date
Application number
RU2013109176/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013109176A (en
Inventor
Василий А. ТОПОЛЬКАРАЕВ
Райан Дж. МаКЭНИНИ
Том ЭБИ
Тайлер Дж. ЛАРК
Original Assignee
Кимберли-Кларк Ворлдвайд, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US12/856,012 external-priority patent/US8936740B2/en
Application filed by Кимберли-Кларк Ворлдвайд, Инк. filed Critical Кимберли-Кларк Ворлдвайд, Инк.
Publication of RU2013109176A publication Critical patent/RU2013109176A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2588235C2 publication Critical patent/RU2588235C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: chemistry; technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to chemical technology of producing biodegradable fibres and concerns modified polylactic acid fibres. Method of producing polylactic acid fibres involves mixing in a melt polylactic acid with polyepoxide modifier and a polymer reinforcing additive to form a thermoplastic composition, wherein reinforcing additive is dispersed in form of domains of discrete phase in a continuous polylactic acid phase; subsequent extrusion of thermoplastic composition at temperature higher than approximately 230 °C, which contributes to reaction of polyepoxide modifier with polylactic acid; and passing reacted composition through extrusion head to form fibre.
EFFECT: invention enables to obtain fibre with good mechanical properties, appearing during and after spinning from melt.
22 cl, 5 dwg, 10 tbl, 55 ex

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Неоднократно предпринимались разнообразные попытки получения нетканых полотен из биоразлагаемых полимеров. Несмотря на то, что уже были получены волокна из биоразлагаемых полимеров, при их использовании возникли некоторые проблемы. Например, полимолочная кислота (ПМК; англ. polylactic acid, сокращенно "PLA") представляет собой один из наиболее широко распространенных биоразлагаемых и экологически безопасных (возобновляемых) полимеров, применяемых для получения нетканых полотен. К сожалению, из-за высокой температуры стеклования и низкой скорости кристаллизации полимолочной кислоты, нетканое полотно из ПМК обычно имеет низкий показатель гибкости связей и высокую шероховатость. В свою очередь, связанное термическим способом нетканое полотно из ПМК часто имеет низкие показатели удлинения, неприемлемые в некоторых областях применения, например, при изготовлении поглощающего изделия. Кроме того, несмотря на то, что полимолочная кислота может выдерживать высокие степени вытяжения, для достижения степени кристаллизации, необходимой для преодоления термической усадки, требуется высокая энергия вытяжения. Для преодоления указанных недостатков, было предложено введение пластификаторов с целью снижения температуры стеклования и повышения прочности связи и мягкости. Одним из обычно применяемых пластификаторов является полиэтиленгликоль. К сожалению, полиэтиленгликоль имеет тенденцию выделяться из полимолочной кислоты в виде отдельной фазы в процессе старения, в особенности в условиях высокой влажности и повышенных температур, что ухудшает механические свойства получаемого волокна с течением времени. Добавление пластификаторов также приводит к возникновению других проблем, таких как разрушение при прядении (вытягивании) волокна из расплава и снижение прочности расплава и способности к вытяжению.Repeatedly made various attempts to obtain non-woven fabrics from biodegradable polymers. Despite the fact that fibers from biodegradable polymers have already been obtained, some problems arose during their use. For example, polylactic acid (PMA; polylactic acid, abbreviated "PLA") is one of the most widely used biodegradable and environmentally friendly (renewable) polymers used to produce nonwoven webs. Unfortunately, due to the high glass transition temperature and low crystallization rate of polylactic acid, a nonwoven fabric made of PMA usually has a low bond flexibility and high roughness. In turn, thermally bonded non-woven fabric made of PMC often has low elongation rates, unacceptable in some applications, for example, in the manufacture of an absorbent product. In addition, despite the fact that polylactic acid can withstand high degrees of elongation, a high elongation energy is required to achieve the degree of crystallization necessary to overcome thermal shrinkage. To overcome these disadvantages, it was proposed the introduction of plasticizers in order to reduce the glass transition temperature and increase bond strength and softness. One commonly used plasticizer is polyethylene glycol. Unfortunately, polyethylene glycol tends to stand out from polylactic acid as a separate phase during aging, especially under conditions of high humidity and elevated temperatures, which impairs the mechanical properties of the resulting fiber over time. The addition of plasticizers also leads to other problems, such as destruction upon spinning (drawing) of the fiber from the melt and a decrease in the strength of the melt and the ability to stretch.

Таким образом, имеется необходимость получения волокон из полимолочной кислоты, которые имеют хорошие параметры удлинения, но при этом обладают высокой прочностью.Thus, there is a need to obtain fibers from polylactic acid, which have good elongation parameters, but at the same time have high strength.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Согласно одному из аспектов настоящего изобретения, предложен способ получения волокна из полимолочной кислоты. Способ включает производимое в расплаве смешивание полимолочной кислоты с полиэпоксидным модификатором с образованием термопластической композиции, причем смешивание в расплаве осуществляют при температуре выше температуры плавления полимолочной кислоты, но ниже температуры, составляющей приблизительно 230°C. Среднечисловая молекулярная масса полиэпоксидного модификатора составляет от приблизительно 7500 до приблизительно 250000 граммов на моль, причем количество полиэпоксидного модификатора составляет от приблизительно 0,01 масс.% до приблизительно 10 масс.% от массы полимолочной кислоты. Затем термопластическую композицию подвергают экструзии при температуре, превышающей приблизительно 230°С, которая способствует протеканию реакции полиэпоксидного модификатора с полимолочной кислотой. Прореагировавшую композицию пропускают через экструзионную головку, получая волокно.According to one aspect of the present invention, a method for producing fiber from polylactic acid is provided. The method includes melt mixing polylactic acid with a polyepoxide modifier to form a thermoplastic composition, the melt mixing being carried out at a temperature above the melting point of polylactic acid but below a temperature of approximately 230 ° C. The number average molecular weight of the polyepoxide modifier is from about 7500 to about 250,000 grams per mole, and the amount of the polyepoxide modifier is from about 0.01 wt.% To about 10 wt.% By weight of polylactic acid. Then the thermoplastic composition is extruded at a temperature exceeding approximately 230 ° C, which contributes to the reaction of the polyepoxide modifier with polylactic acid. The reacted composition is passed through an extrusion die to obtain fiber.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения, предложено волокно из полимолочной кислоты, средний диаметр которого составляет от приблизительно 5 до приблизительно 25 микрометров. Волокно включает термопластическую композицию, полученную по реакции полимолочной кислоты с полиэпоксидным модификатором, причем полиэпоксидный модификатор включает сополимер, который содержит модифицированный эпоксидом (мет)акриловый мономерный компонент и олефиновый мономерный компонент. Температура стеклования волокна составляет от приблизительно 55°C до приблизительно 65°C, удлинение волокна при пиковой нагрузке (максимальное удлинение) составляет приблизительно 50% или более, а его прочность на разрыв составляет от приблизительно 0,75 до приблизительно 6 грамм-силы на денье (что приблизительно составляет от 7,35·10-3 до 58,8·10-3 Н на денье).According to another aspect of the present invention, there is provided a polylactic acid fiber having an average diameter of from about 5 to about 25 micrometers. The fiber includes a thermoplastic composition obtained by the reaction of polylactic acid with a polyepoxide modifier, the polyepoxide modifier comprising a copolymer that contains an epoxide-modified (meth) acrylic monomer component and an olefin monomer component. The glass transition temperature of the fiber is from about 55 ° C to about 65 ° C, the peak elongation at peak load (maximum elongation) is about 50% or more, and its tensile strength is from about 0.75 to about 6 gram-denier (which is approximately 7.35 · 10 -3 to 58.8 · 10 -3 N denier).

Другие признаки и аспекты настоящего изобретения более подробно изложены ниже.Other features and aspects of the present invention are described in more detail below.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВBRIEF DESCRIPTION OF GRAPHIC MATERIALS

Полное и подробное описание настоящего изобретения, включающее наилучшие примеры осуществления изобретения, предлагаемое для ознакомления специалисту в данной области техники, приведено ниже в настоящем изложении, сопровождаемом прилагаемыми графическими материалами, в которых:A full and detailed description of the present invention, including the best examples of carrying out the invention, proposed for familiarization to a person skilled in the art, is given below in this statement, accompanied by the accompanying graphic materials, in which:

На Фиг.1 представлена схема способа, который может быть применен для получения волокон согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения;Figure 1 presents a diagram of a method that can be applied to obtain fibers according to one embodiment of the present invention;

На Фиг.2 представлена полученная с помощью ТЭМ (трансмиссионного электронного микроскопа) фотография (60 кВ, 10000-кратное увеличение) полимерной смеси, полученной в Примере 4, которая содержит 90 масс.% PLA (ПМК, полимолочной кислоты) 6201 D (Natureworks®) и 10 масс.% тройного сополимера этилена, метилакрилата и глицидилметакрилата;Figure 2 presents a TEM (transmission electron microscope) photograph (60 kV, 10,000-fold increase) of the polymer mixture obtained in Example 4, which contains 90 wt.% PLA (PMA, polylactic acid) 6201 D (Natureworks® ) and 10 wt.% ternary copolymer of ethylene, methyl acrylate and glycidyl methacrylate;

На Фиг.3 представлена полученная с помощью ТЭМ фотография (80 кВ, 10000-кратное увеличение) полимерной смеси, полученной в Примере 49, которая содержит 98,23 масс.% PLA 6201 D (Natureworks®), 2,52 масс.% PP3155 (Exxonmobil) и 0,75 масс.% Lotader® AX8900 (Arkema);Figure 3 presents a TEM photograph (80 kV, 10,000-fold) of the polymer mixture obtained in Example 49, which contains 98.23 wt.% PLA 6201 D (Natureworks®), 2.52 wt.% PP3155 (Exxonmobil) and 0.75 wt.% Lotader® AX8900 (Arkema);

На Фиг.4 представлена полученная с помощью ТЭМ фотография (80 кВ, 10000-кратное увеличение) полимерной смеси, полученной в Примере 50, которая содержит 89,5 масс.% PLA 6201 D (Natureworks®), 10 масс.% PP3155 (Exxonmobil) и 0,5 масс.% CESA™ Extend 8478 (Clariant Corporation); иFigure 4 presents a TEM photograph (80 kV, 10,000-fold) of the polymer mixture obtained in Example 50, which contains 89.5 wt.% PLA 6201 D (Natureworks®), 10 wt.% PP3155 (Exxonmobil ) and 0.5 wt.% CESA ™ Extend 8478 (Clariant Corporation); and

На Фиг.5 представлена полученная с помощью ТЭМ фотография (60 кВ, 10000-кратное увеличение) полимерной смеси, полученной в Примере 51, которая содержит 98,5 масс.% PLA 6201 D (Natureworks®) и 1,5 масс.% Lotader® AX8900 (Arkema).Figure 5 presents a TEM photograph (60 kV, 10,000 times) of the polymer mixture obtained in Example 51, which contains 98.5 wt.% PLA 6201 D (Natureworks®) and 1.5 wt.% Lotader ® AX8900 (Arkema).

Многократно используемые в настоящем описании и графических материалах обозначения относятся к одинаковым или аналогичным признакам или элементам изобретения.Repeatedly used in the present description and graphic materials symbols refer to the same or similar features or elements of the invention.

СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS OF THE INVENTION

Ниже представлены различные варианты осуществления изобретения, один или более из которых представлены более подробно. Каждый из примеров приведен для разъяснения изобретения и не ограничивает объем изобретения. Действительно, специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что в настоящем изобретении могут быть произведены различные модификации и изменения, не отступающие от сущности или буквы изобретения. Например, признаки, рассмотренные или описанные как часть одного из примеров осуществления, могут быть включены в другой пример осуществления, который в этом случае образует еще один пример осуществления. Таким образом, подобные модификации и изменения включены в объем пунктов формулы настоящего изобретения и их эквивалентов.Various embodiments of the invention are presented below, one or more of which are presented in more detail. Each of the examples is provided to explain the invention and does not limit the scope of the invention. Indeed, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and changes may be made to the present invention without departing from the spirit or letter of the invention. For example, features considered or described as part of one embodiment may be included in another embodiment, which in this case forms yet another embodiment. Thus, such modifications and changes are included within the scope of the claims and their equivalents.

ОпределенияDefinitions

Используемый в настоящем описании термин "биоразлагаемый" или "биоразлагаемый полимер" обычно означает материал, который разрушается под действием находящихся в природе микроорганизмов, таких как бактерии, грибки и водоросли; повышенной температуры окружающей среды; влаги; или других факторов окружающей среды. Способность материала к биоразложению может быть определена с помощью способа испытания ASTM 5338.92.As used herein, the term “biodegradable” or “biodegradable polymer” generally means a material that is degraded by naturally occurring microorganisms, such as bacteria, fungi and algae; increased ambient temperature; moisture or other environmental factors. The biodegradability of the material can be determined using ASTM 5338.92 test method.

Используемый в настоящем описании термин "волокна" относится к удлиненным экструдатам, получаемым при пропускании полимера через формовочное отверстие, например, головку (фильеру). Если не указано иное, термин "волокна" включает как дискретные волокна, имеющие определенную длину, так и по существу непрерывные нити. Например, длина таких нитей может существенно превышать их диаметр, так что отношение длины к диаметру ("аспектное отношение") превышает приблизительно 15000 к 1, и в некоторых случаях превышает приблизительно 50000 к 1.As used herein, the term “fibers” refers to elongated extrudates obtained by passing a polymer through a molding hole, for example, a die (die). Unless otherwise specified, the term “fibers” includes both discrete fibers having a specific length and substantially continuous filaments. For example, the length of such filaments can significantly exceed their diameter, so that the ratio of length to diameter (“aspect ratio”) exceeds approximately 15,000 to 1, and in some cases exceeds approximately 50,000 to 1.

Используемый в настоящем описании термин "однокомпонентный" относится к волокнам, полученным из одного полимера. Разумеется, это не исключает добавление в волокна добавок, придающих цвет, антистатические свойства, смазывающие свойства, гидрофильность, способность не смачиваться жидкостями и т.д.As used herein, the term “one component” refers to fibers made from a single polymer. Of course, this does not preclude the addition of color-adding additives, antistatic properties, lubricating properties, hydrophilicity, the ability to not be wetted by liquids, etc.

Используемый в настоящем описании термин "многокомпонентный" относится к волокнам, полученным из по меньшей мере двух полимеров (например, к двухкомпонентным волокнам), которые получают экструзией в разных экструдерах. Полимеры расположены в отчетливых зонах, имеющих по существу постоянное местонахождение в поперечном сечении волокон. Компоненты могут быть расположены в соответствии с любой требуемой конфигурацией, например, конфигурацией оболочка-сердечник, друг вдоль друга, типа "сегментированного пирога" (segmented pie), "островок в море" (island-in-the-sea) и т.д. Различные способы получения многокомпонентных волокон описаны в патентах US 4789592, Taniguchi et al., US 5336552, Strack et al., US 5108820, Kaneko, et al., US 4795668, Kruege, et al., US 5382400, Pike, et al., US 5336552, Strack. et al. и US 6200669, Marmon, et al., содержание которых полностью включено в настоящее описание посредством ссылки для любых целей. Также могут быть получены многокомпонентные волокна, имеющие различные неправильные формы, например, волокна, описанные в патентах US 5277976, Hogle. et al., US 5162074. Hills. US 5466410, Hills, US 5069970, Largman, et al. и US 5057368, Largman. et al., содержание которых полностью включено в настоящее описание посредством ссылки для любых целей.Used in the present description, the term "multicomponent" refers to fibers obtained from at least two polymers (for example, to bicomponent fibers), which are obtained by extrusion in different extruders. The polymers are located in distinct areas having a substantially constant location in the cross section of the fibers. The components can be arranged in accordance with any desired configuration, for example, a shell-core configuration, along each other, such as a segmented pie, island-in-the-sea, etc. . Various methods for the preparation of multicomponent fibers are described in US Pat. US 5336552, Strack. et al. and US 6200669, Marmon, et al., the contents of which are fully incorporated into this description by reference for any purpose. Multicomponent fibers having various irregular shapes can also be obtained, for example, the fibers described in US Pat. Nos. 5,277,976 to Hogle. et al., US 5162074. Hills. US 5466410, Hills, US 5069970, Largman, et al. and US 5057368, Largman. et al., the contents of which are fully incorporated into this description by reference for any purpose.

Используемый в настоящем описании термин "нетканое полотно" относится к полотну, структура которого состоит из уложенных случайным образом отдельных волокон, в отличие от упорядоченной структуры тканого полотна. Нетканые полотна включают, например, полотна, полученные аэродинамическим способом из расплава, полотна, полученные высокоскоростным формованием из расплава (спанбонд), кардные полотна, полотна, полученные из волокон мокрого формования, полотна, полученные из волокон суховоздушного (сухого) формования, коформные полотна, полотна, полученные из спутанных гидравлическим способом волокон, и т.д. Плотность (основная масса) нетканого полотна может быть различной, но обычно составляет от приблизительно 5 граммов на квадратный метр ("г/кв.м.") до 200 г/кв.м., в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 10 г/кв.м. до приблизительно 150 г/кв.м., и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 15 г/кв.м. до приблизительно 100 г/кв.м.Used in the present description, the term "non-woven fabric" refers to a fabric, the structure of which consists of randomly laid individual fibers, in contrast to the ordered structure of the woven fabric. Non-woven webs include, for example, meltblown webs, meltblown webs (spunbond), carded webs, webs made from wet-formed fibers, webs made from dry-air formed fibers, conformal webs, webs obtained from hydraulically entangled fibers, etc. The density (bulk) of the non-woven fabric may be different, but usually ranges from about 5 grams per square meter ("g / sq.") To 200 g / sq., In some embodiments, from about 10 g / sq. .m. up to about 150 g / m2, and in some embodiments, from about 15 g / m2. up to approximately 100 g / sq.m.

Используемый в настоящем описании термин "полученное аэродинамическим способом из расплава" полотно или слой обычно относится к нетканому полотну, полученному способом, в котором расплавленный термопластический материал экструдируют через множество мелких, обычно круглых отверстий Капиллярной фильеры в виде расплавленных волокон в сходящиеся потоки газа, имеющего высокую скорость (например, воздуха), в которых происходит утончение волокон из расплавленного термопластического материала, то есть уменьшение их диаметра, который может быть уменьшен до диаметра микроволокна (микрофибры). Затем полученные аэродинамическим способом из расплава волокна транспортируют с помощью высокоскоростного потока газа и размещают на сборной поверхности с образованием полотна из распределенных случайным образом волокон, полученных аэродинамическим формованием. Такой способ описан, например, в патентах US 3849241, Butin, et al., US 4307143, Meitner, et al. и US 4707398, Wisneski. et al., содержание которых полностью включено в настоящее описание посредством ссылки для любых целей. Полученные аэродинамическим способом из расплава волокна могут быть по существу непрерывными или дискретными, и при осаждении на сборную поверхность они обычно отличаются липкостью.As used herein, the term "melt-blown" web or layer generally refers to a non-woven web obtained by a method in which molten thermoplastic material is extruded through a plurality of small, usually round holes of a capillary die in the form of molten fibers into converging gas streams having a high the speed (for example, air) at which the thinning of the fibers from the molten thermoplastic material occurs, that is, a decrease in their diameter, which can yt reduced to microfiber diameter (microfiber). Then, the fibers obtained by the aerodynamic method from the melt are transported using a high-speed gas stream and placed on the collection surface to form a web of randomly distributed fibers obtained by aerodynamic molding. Such a method is described, for example, in patents US 3849241, Butin, et al., US 4307143, Meitner, et al. and US 4707398, Wisneski. et al., the contents of which are fully incorporated into this description by reference for any purpose. The meltblown fibers can be substantially continuous or discrete, and when deposited on a collection surface, they are usually tacky.

Используемый в настоящем описании термин "полученное высокоскоростным формованием из расплава (спанбонд)" полотно или слой обычно относится к нетканому полотну, содержащему по существу непрерывные нити малых диаметров. Нити получают экструдированием расплавленного термопластического материала из множества мелких, обычно круглых капилляров фильеры, причем диаметр экструдируемых нитей затем подвергают быстрому уменьшению с помощью, например, эдуктивного вытягивания и/или других хорошо известных механизмов получения высокоскоростным формованием из расплава. Получение полотен высокоскоростным формованием из расплава описано и показано, например, в патентах US 4340563, Appel, et al., US 3692618, Dorschner. et al., US 3802817, Matsuki. et al., US 3338992, Kinnev, US 3341394, Kinnev, US 3502763, Hartman, US 3502538, Levy, US 3542615, Dobo, et al. и US 5382400, Pike, et al., содержание которых полностью включено в настоящее описание посредством ссылки для любых целей. Полученные высокоскоростным формованием из расплава нити обычно не отличаются липкостью при осаждении на сборную поверхность. В некоторых случаях диаметры полученных высокоскоростным формованием из расплава нитей могут составлять менее приблизительно 40 микрометров и часто составляют от приблизительно 5 до приблизительно 20 микрометров.Used in the present description, the term "obtained by high-speed melt spinning (spunbond)" fabric or layer usually refers to a non-woven fabric containing essentially continuous filaments of small diameters. The filaments are obtained by extruding molten thermoplastic material from a variety of small, usually round, capillaries of a die, the diameter of the extrudable filaments then being rapidly reduced by, for example, eductive drawing and / or other well-known melt spinning processes. Obtaining paintings by high-speed melt molding is described and shown, for example, in patents US 4340563, Appel, et al., US 3692618, Dorschner. et al., US 3802817, Matsuki. et al., US 3338992, Kinnev, US 3341394, Kinnev, US 3502763, Hartman, US 3502538, Levy, US 3542615, Dobo, et al. and US 5382400, Pike, et al., the contents of which are fully incorporated into this description by reference for any purpose. Threads obtained by high-speed melt spinning are usually not sticky when deposited on a collection surface. In some cases, the diameters of the melt-spinning filaments can be less than about 40 micrometers and often from about 5 to about 20 micrometers.

Способы испытанийTest methods

Показатель текучести расплава:Melt Flow Rate:

Показатель текучести расплава (англ. Melt Flow Rate, сокращенно "MFR") представляет собой массу полимера (в граммах), продавленного через отверстия экструзионного реометра (диаметром 0,0825 дюйма (что приблизительно составляет 2 мм)) под действием нагрузки, составляющей 2160 граммов, в течение 10 минут, обычно при 190°C или 230°C. Если не указано иное, показатель текучести расплава измеряют в соответствии со способом испытания ASTM D1239 с помощью экструзионного пластометра Tinius Olsen.The melt flow rate (English Melt Flow Rate, abbreviated "MFR") is the mass of polymer (in grams) pressed through the holes of an extrusion rheometer (0.0825 in diameter (which is approximately 2 mm)) under a load of 2160 grams , for 10 minutes, usually at 190 ° C or 230 ° C. Unless otherwise indicated, melt flow rate is measured in accordance with the ASTM D1239 test method using a Tinius Olsen extrusion plastometer.

Термические свойства:Thermal properties:

Температура плавления и температура стеклования могут быть определены с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК). Калориметр для проведения дифференциальной сканирующей калориметрии может представлять собой дифференциальный сканирующий калориметр DSC Q100, снабженный охлаждающим устройством с жидким азотом и аналитическим программным обеспечением UNIVERSAL ANALYSIS 2000 (версия 4.6.6), которые поставляет T.A. Instruments Inc., New Castle, Delaware. Для предотвращения непосредственного контакта оператора с образцами используют пинцет или другие инструменты. Образцы помещают в алюминиевую чашку и взвешивают с точностью до 0,01 миллиграмма на аналитических весах. Поверх материала образца, находящегося в чашке, помещают крышку. Обычно гранулы полимера помещают непосредственно в чашку для взвешивания, а волокна нарезают для удобства помещения их в чашку для взвешивания и наложения крышки.The melting point and glass transition temperature can be determined using differential scanning calorimetry (DSC). The calorimeter for differential scanning calorimetry may be a DSC Q100 differential scanning calorimeter equipped with a liquid nitrogen cooling device and UNIVERSAL ANALYSIS 2000 analytical software (version 4.6.6), supplied by T.A. Instruments Inc., New Castle, Delaware. Use tweezers or other tools to prevent direct operator contact with the samples. Samples are placed in an aluminum cup and weighed to the nearest 0.01 milligrams on an analytical balance. A lid is placed on top of the sample material in the cup. Typically, polymer granules are placed directly in a weighing dish, and the fibers are cut to fit them in a weighing dish and lidding.

Дифференциальный сканирующий калориметр калибровали, используя эталон из металлического индия, и выполняли коррекцию базисной линии, как описано в руководстве по эксплуатации дифференциального сканирующего калориметра. Образец материала помещали в камеру для испытаний дифференциального сканирующего калориметра, используя в качестве эталона пустую чашку. Все испытания проводили при продувке камеры для испытаний азотом (промышленного качества) со скоростью 55 кубических сантиметров в минуту. Программа нагревания и охлаждения, применяемая при испытании образцов полимерных гранул, включала 2 цикла испытаний, которые начинали с уравновешивания камеры при температуре -30°C, после чего выполняли первый период нагревания при скорости нагревания, составляющей 10°C в минуту, до температуры, составляющей 200°C, затем выполняли уравновешивание образца при 200°C в течение 3 минут, а затем выполняли первый период охлаждения при скорости охлаждения, составляющей 10°C в минуту, до температуры, составляющей -30°C, после чего выполняли уравновешивание образца при -30°C в течение 3 минут, и затем выполняли второй период нагревания при скорости нагревания, составляющей 10°C в минуту, до температуры, составляющей 200°C. Программа нагревания и охлаждения, применяемая при испытании образцов волокон, включала 1 цикл испытаний, который начинали с уравновешивания камеры при -25°C, после чего выполняли период нагревания при скорости нагревания, составляющей 10°C в минуту, до температуры, составляющей 200°C, затем выполняли уравновешивание образца при 200°C в течение 3 минут, и затем проводили период охлаждения при скорости охлаждения, составляющей 10°C в минуту, до температуры, составляющей -30°C. Все испытания проводили при продувке камеры для испытаний азотом (промышленного качества) со скоростью 55 кубических сантиметров в минуту.The differential scanning calorimeter was calibrated using an indium metal reference, and baseline correction was performed as described in the differential scanning calorimeter instruction manual. A sample of material was placed in a differential scanning calorimeter test chamber using an empty cup as a reference. All tests were carried out while purging the test chamber with nitrogen (industrial quality) at a rate of 55 cubic centimeters per minute. The heating and cooling program used in testing samples of polymer granules included 2 test cycles, which began with balancing the chamber at a temperature of -30 ° C, after which the first heating period was performed at a heating rate of 10 ° C per minute to a temperature of 200 ° C, then the sample was equilibrated at 200 ° C for 3 minutes, and then the first cooling period was performed at a cooling rate of 10 ° C per minute to a temperature of -30 ° C, after which balancing was performed e of the sample at -30 ° C for 3 minutes, and then a second heating period was performed at a heating rate of 10 ° C per minute to a temperature of 200 ° C. The heating and cooling program used in testing fiber samples included 1 test cycle, which began with balancing the chamber at -25 ° C, after which the heating period was carried out at a heating rate of 10 ° C per minute to a temperature of 200 ° C , then the sample was equilibrated at 200 ° C for 3 minutes, and then a cooling period was carried out at a cooling rate of 10 ° C per minute to a temperature of -30 ° C. All tests were carried out while purging the test chamber with nitrogen (industrial quality) at a rate of 55 cubic centimeters per minute.

Результаты оценивали с помощью аналитического программного обеспечения UNIVERSAL ANALYSIS 2000, с помощью которого производили нахождение и оценку перегибов на графике температуры стеклования (Тд), нахождение эндотермических и экзотермических пиков, и определяли площади под пиками на графиках ДСК. Температуру стеклования определяли в области, где наблюдалось отчетливое изменение наклона кривой, а температуру плавления определяли с помощью автоматизированного расчета перегибов.The results were evaluated using the UNIVERSAL ANALYSIS 2000 analytical software, which was used to find and evaluate kinks on the glass transition temperature (Tg) graph, find the endothermic and exothermic peaks, and determine the areas under the peaks on the DSC plots. The glass transition temperature was determined in the region where a distinct change in the slope of the curve was observed, and the melting temperature was determined using an automated calculation of kinks.

Определение способности к растяжению:Determination of tensile ability:

Отдельные образцы волокон укорачивали (например, обрезали ножницами) до длины 38 миллиметров и помещали по отдельности на черную бархатную ткань. Таким образом набирали от 10 до 15 образцов волокон. Затем образцы волокон помещали в практически прямом состоянии на прямоугольную бумажную рамку, внешние размеры которой составляли 51 миллиметр × 51 миллиметр, а внутренние размеры составляли 25 миллиметров × 25 миллиметров. Концы каждого из образцов волокна прикрепляли к рамке рабочим соединением, осторожно закрепляя концы волокон на сторонах рамки клейкой лентой. Затем измеряли внешний, относительно более короткий, размер поперечного сечения каждого образца волокна с помощью традиционного тщательно откалиброванного лабораторного микроскопа, установленного на 40-кратное увеличение. Этот размер поперечного сечения волокна записывали как диаметр отдельного образца волокна. Рамка позволяет фиксировать концы образцов волокон в верхних и нижних зажимах устройства для испытаний на растяжение с постоянной скоростью растягивания, не повреждая образцов волокон.Individual fiber samples were shortened (for example, trimmed with scissors) to a length of 38 millimeters and placed separately on black velvet fabric. Thus, 10 to 15 fiber samples were collected. Then, the fiber samples were placed in an almost straight state on a rectangular paper frame, the external dimensions of which were 51 millimeters × 51 millimeters, and the inner dimensions were 25 millimeters × 25 millimeters. The ends of each fiber sample were attached to the frame with a working joint, carefully attaching the ends of the fibers to the sides of the frame with adhesive tape. Then, the external, relatively shorter, cross-sectional size of each fiber sample was measured using a traditional, carefully calibrated laboratory microscope mounted at 40x magnification. This fiber cross-sectional size was recorded as the diameter of a single fiber sample. The frame allows you to fix the ends of the fiber samples in the upper and lower clamps of the tensile testing device with a constant speed of stretching, without damaging the fiber samples.

Для испытаний применяли устройство для испытаний на растяжение с постоянной скоростью растягивания и подходящий датчик нагрузки. Датчик нагрузки (например, ЮН) выбирали таким образом, чтобы применяемая нагрузка составляла от 10 до 90% диапазона шкалы нагрузки. Устройство для испытаний на растяжение (т.е. MTS SYNERGY 200) и датчик нагрузки поставляет MTS Systems Corporation, Eden Prairie, Мичиган. Затем находящиеся в рамке образцы волокон помещали между зажимами устройства для испытаний на растяжение, рабочим образом фиксируя концы волокон в зажимах устройства для испытаний на растяжение. Затем стороны бумажной рамки, параллельные длине волокон обрезали или отделяли иным образом, чтобы усилие, создаваемое в устройстве для испытаний на растяжение, прикладывалось только к волокнам. Затем волокна подвергали растягиванию при скорости растягивания и скорости перемещения зажимов, составляющей 12 дюймов (что приблизительно составляет 0,3 м) в минуту. Полученные данные анализировали с использованием программного обеспечения TESTWORKS 4, поставляемого MTS Corporation, при следующих параметрах испытаний:For testing, a tensile testing device with a constant tensile rate and a suitable load sensor were used. A load sensor (e.g., UN) was selected so that the applied load was 10 to 90% of the range of the load scale. A tensile tester (i.e., MTS SYNERGY 200) and load cell are available from MTS Systems Corporation, Eden Prairie, Michigan. Then, the fiber samples in the frame were placed between the clamps of the tensile testing apparatus, workingly fixing the ends of the fibers in the clamps of the tensile testing apparatus. Then, the sides of the paper frame parallel to the length of the fibers were trimmed or otherwise separated so that the force exerted in the tensile testing apparatus was applied only to the fibers. The fibers were then stretched at a stretching speed and a clamp moving speed of 12 inches (approximately 0.3 m) per minute. The data obtained was analyzed using TESTWORKS 4 software supplied by MTS Corporation, with the following test parameters:

Данные, вводимые для вычисленияData entered for calculation Данные испытанийTest data Падение маркера разрыва (Break mark drop)Break mark drop 50%fifty% Чувствительность к разрывуTear sensitivity 90%90% Удлинение маркера разрыва (Break marker elongation)Extension of a break marker (Break marker elongation) 0,1 дюйм (приблизительно 0,25 см)0.1 inch (approximately 0.25 cm) Пороговая разрывная нагрузкаThreshold breaking load 10 грамм-силы (приблизительно 98 Н)10 gram power (approximately 98 N) Номинальная базовая длина (Nominal gage length)Nominal gage length 1 дюйм (приблизительно 2,54 см)1 inch (approximately 2.54 cm) Частота сбора данныхData collection frequency 10 Гц10 Hz Предварительная нагрузка без натяжения (Slack pre-load)Non-preload (Slack pre-load) 1 фунт-сила (Ibf, приблизительно 4,448 Н)1 lbf (Ibf, approximately 4.448 N) Длина деньеDenier 9000 м9000 m Длина наклонного сегмента (Slope segment length)Slope segment length 20%twenty% ПлотностьDensity 1,25 г/см3 1.25 g / cm 3 Смещение предела текучести (Yield offset)Yield offset 0,20%0.20% Начальная скоростьstarting speed 12 дюйм/мин (приблизительно 30 см/мин)12 in / min (approximately 30 cm / min) Длина сегмента текучести (Yield segment length)Yield segment length 2%2% Вторичная скоростьSecondary speed 2 дюйм/мин (приблизительно 5 см/мин)2 inch / min (approximately 5 cm / min)

Значения прочности на разрыв выражали в грамм-силы на денье. Также измеряли максимальное удлинение (% удлинения при разрыве).The values of tensile strength were expressed in gram-force denier. The maximum elongation (% elongation at break) was also measured.

Содержание влагиMoisture contents

Содержание влаги может быть определено с помощью анализатора содержания влаги Arizona Instruments Computrac Vapor Pro (модель No. 3100) практически в соответствии со спецификацией стандарта ASTM D 7191-05, содержание которого полностью включено в настоящее описание посредством ссылки для всех целей. Температура испытаний (§X2.1.2) может составлять 130°C, размер образца (§X2.1.1) может составлять от 2 до 4 граммов, и продолжительность продувки флакона (§X2.1.4) может составлять 30 секунд. Дополнительно, критерии окончания испытания (§X2.1.3) могут быть определены как режим "соответствия предварительной оценке", что означает, что испытание заканчивают при достижении удовлетворительного соответствия с критериями, установленными программой (которая математически вычисляет конечное значение содержания влаги).Moisture content can be determined using the Arizona Instruments Computrac Vapor Pro Moisture Content Analyzer (Model No. 3100) in accordance with ASTM D 7191-05, the contents of which are incorporated herein by reference for all purposes. The test temperature (§X2.1.2) can be 130 ° C, the sample size (§X2.1.1) can be 2 to 4 grams, and the purge time for the vial (§X2.1.4) can be 30 seconds. Additionally, the criteria for completing the test (§X2.1.3) can be defined as the “pre-assessment compliance” mode, which means that the test is completed when satisfactory compliance is achieved with the criteria established by the program (which mathematically calculates the final moisture content value).

СВЕДЕНИЯ. ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯINTELLIGENCE. SUMMARY OF THE INVENTION

В целом, настоящее изобретение относится к способу получения волокон из полимолочной кислоты, который включает смешивание полимолочной кислоты с полиэпоксидным модификатором с образованием термопластической композиции, экструзию термопластической композиции через экструзионную головку и последующее пропускание экструдированной композиции через экструзионную головку с образованием волокна. Не ограничиваясь какой-либо теорией можно предположить, что полиэпоксидный модификатор вступает в реакцию с полимолочной кислотой, что приводит к ветвлению основной цепи полимера, что, в свою очередь, повышает прочность и стабильность расплава во время прядения волокна, но не приводит к значительному снижению температуры стеклования. Вызванное реакцией ветвление также может приводить к повышению молекулярной массы, которое может улучшать способность волокна к пластической деформации и способность рассеивать энергию при наложении растягивающего усилия. Для сведения к минимуму вероятности преждевременного протекания реакции, полимолочную кислоту и полиэпоксидный модификатор сначала смешивают при относительно низкой температуре (температурах). Тем не менее, для индуцирования расщепления основной цепи полимолочной кислоты, при проведении смешивания могут быть применены относительно высокие значения скоростей сдвига, и это приводит к тому, что большее количество гидроксильных и/или карбоксильных групп смогут затем вступать в реакцию с полиэпоксидным модификатором. По завершении смешивания для проведения экструзии смешанной композиции может быть выбрано такое значение температуры (температур), при котором происходит плавление композиции и инициирование реакции полиэпоксидного модификатора с гидроксильными и/или карбоксильными группами полимолочной кислоты. Авторами настоящего изобретения было обнаружено, что селективный контроль параметров способа позволяет получать волокна с хорошими механическими свойствами, проявляющимися как во время, так и после получения волокна прядением из расплава.In General, the present invention relates to a method for producing fibers from polylactic acid, which comprises mixing polylactic acid with a polyepoxide modifier to form a thermoplastic composition, extruding the thermoplastic composition through an extrusion die and then passing the extruded composition through the extrusion die to form a fiber. Not limited to any theory, it can be assumed that the polyepoxide modifier reacts with polylactic acid, which leads to branching of the main polymer chain, which, in turn, increases the strength and stability of the melt during fiber spinning, but does not lead to a significant decrease in temperature glass transition. The branching caused by the reaction can also lead to an increase in molecular weight, which can improve the plastic deformation ability of the fiber and the ability to dissipate energy when a tensile force is applied. To minimize the likelihood of a premature reaction, polylactic acid and the polyepoxide modifier are first mixed at a relatively low temperature (s). However, in order to induce cleavage of the main chain of polylactic acid, relatively high shear rates can be applied during mixing, and this leads to the fact that more hydroxyl and / or carboxylic groups can then react with the polyepoxide modifier. Upon completion of mixing, for extrusion of the mixed composition, a temperature (s) can be chosen at which the composition melts and initiates the reaction of the polyepoxide modifier with hydroxyl and / or carboxylic groups of polylactic acid. The authors of the present invention, it was found that the selective control of the parameters of the method allows to obtain fibers with good mechanical properties, which are manifested both during and after receiving the fiber by spinning from the melt.

Ниже более подробно описаны различные варианты осуществления настоящего изобретения.Various embodiments of the present invention are described in more detail below.

I. Термопластическая композицияI. Thermoplastic composition

A. Полимолочная кислотаA. Polylactic acid

Полимолочную кислоту обычно получают из мономерных блоков любого изомера молочной кислоты, например, левовращательной молочной кислоты ("L-молочной кислоты"), правовращательной молочной кислоты ("D-молочной кислоты"), мезо-молочной кислоты или их смесей. Мономерные блоки также могут быть получены из ангидридов любых изомеров молочной кислоты, которые включают L-лактид, D-лактид, мезо-лактид или их смеси. Также возможно применение циклических димеров упомянутых молочных кислот и/или лактидов. Для полимеризации молочной кислоты может быть применен любой известный способ полимеризации, например, поликонденсация или полимеризация с раскрытием цикла. Также может быть применено небольшое количество удлинителя цепей макромолекул (например, производного диизоцианата, эпоксидного соединения или ангидрида кислоты). Полимолочная кислота может представлять собой гомополимер или сополимер, например, сополимер, содержащий мономерные блоки, полученные из L-молочной кислоты, и мономерные блоки, полученные из D-молочной кислоты. Необязательно, величина содержания одного из мономерных блоков, полученных из L-молочной кислоты, и мономерных блоков, полученных из D-молочной кислоты, предпочтительно составляет приблизительно 85% мол. или более, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 90% мол. или более, и в некоторых вариантах осуществления, приблизительно 95% мол. или более. Множество полимолочных кислот, каждая из которых включает мономерные блоки, полученные из L-молочной кислоты, и мономерные блоки, полученные из D-молочной кислоты, в различных соотношениях, могут быть смешаны друг с другом в произвольных пропорциях. Разумеется, для достижения определенного полезного эффекта, например, улучшения способности к обработке, образования волокна и т.д., полимолочная кислота также может быть смешана с полимерами других типов (например, полиолефинами, сложными полиэфирами и т.д.).Polylactic acid is usually obtained from the monomer units of any isomer of lactic acid, for example, levorotatory lactic acid ("L-lactic acid"), dextrorotatory lactic acid ("D-lactic acid"), meso-lactic acid, or mixtures thereof. Monomeric blocks can also be obtained from the anhydrides of any isomers of lactic acid, which include L-lactide, D-lactide, meso-lactide, or mixtures thereof. It is also possible to use cyclic dimers of said lactic acids and / or lactides. For the polymerization of lactic acid, any known polymerization method, for example, polycondensation or ring opening polymerization, can be used. A small amount of macromolecule chain extender (e.g., diisocyanate derivative, epoxy compound or acid anhydride) may also be used. The polylactic acid may be a homopolymer or a copolymer, for example, a copolymer containing monomeric blocks derived from L-lactic acid and monomeric blocks derived from D-lactic acid. Optionally, the content of one of the monomer units derived from L-lactic acid and the monomer units derived from D-lactic acid is preferably approximately 85 mol%. or more, in some embodiments, the implementation of approximately 90 mol%. or more, and in some embodiments, implementation, approximately 95 mol%. or more. Many polylactic acids, each of which includes monomeric blocks derived from L-lactic acid, and monomeric blocks derived from D-lactic acid, in various ratios, can be mixed with each other in arbitrary proportions. Of course, in order to achieve a certain beneficial effect, for example, to improve processing ability, fiber formation, etc., polylactic acid can also be mixed with other types of polymers (for example, polyolefins, polyesters, etc.).

В одном из конкретных вариантов осуществления полимолочная кислота имеет следующую обобщенную структуру:In one specific embodiment, polylactic acid has the following generalized structure:

Figure 00000001
Figure 00000001

Один из конкретных вариантов подходящего полимера полимолочной кислоты, который может быть применен согласно настоящему изобретению, представляет собой коммерчески доступный продукт, поставляемый Biomer, Inc., Krailling, Германия, под наименованием BIOMER™ L9000. Другие подходящие полимеры полимолочной кислоты поставляют Natureworks LLC, Minnetonka, Миннесота (NATUREWORKS®) или Mitsui Chemical (LACEA™). Другие подходящие виды полимолочной кислоты описаны в патентах US 4797468; US 5470944; US 5770682; US 5821327; US 5880254 и US 6326458, содержание которых полностью включено в настоящее описание посредством ссылки для любых целей.One specific embodiment of a suitable polylactic acid polymer that can be used according to the present invention is a commercially available product sold by Biomer, Inc., Krailling, Germany, under the name BIOMER ™ L9000. Other suitable polylactic acid polymers are provided by Natureworks LLC, Minnetonka, Minnesota (NATUREWORKS®) or Mitsui Chemical (LACEA ™). Other suitable types of polylactic acid are described in US 4,797,468; US 5,470,944; US 5,770,682; US 5821327; US 5880254 and US 6326458, the contents of which are fully incorporated into this description by reference for any purpose.

Характерные значения температуры плавления полимолочной кислоты составляют от приблизительно 140°C до приблизительно 260°C, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 150°C до приблизительно 250°C, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 160°C до приблизительно 220°C. Полезным свойством таких полимолочных кислот является быстрое биоразложение. Температура стеклования ("Tg") полимолочной кислоты может быть относительно высокой, например, от приблизительно 40°C до приблизительно 80°C, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 50°C до приблизительно 80°C, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 55°C до приблизительно 65°C. Как более подробно было описано выше, температура плавления и температура стеклования могут быть определены способом дифференциальной сканирующей калориметрии ("ДСК") в соответствии с методикой ASTM D-3417.Typical melting points of polylactic acid are from about 140 ° C to about 260 ° C, in some embodiments, from about 150 ° C to about 250 ° C, and in some embodiments, from about 160 ° C to about 220 ° C. A useful property of such polylactic acids is their rapid biodegradation. The glass transition temperature ("T g ") of polylactic acid can be relatively high, for example, from about 40 ° C to about 80 ° C, in some embodiments, from about 50 ° C to about 80 ° C, and in some embodiments, from about 55 ° C to approximately 65 ° C. As described in more detail above, the melting point and glass transition temperature can be determined by differential scanning calorimetry ("DSC") in accordance with ASTM D-3417.

Среднечисловая молекулярная масса ("Mn") полимолочной кислоты обычно составляет от приблизительно 40000 до приблизительно 160000 грамм/моль, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 50000 до приблизительно 140000 грамм/моль, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 80000 до приблизительно 120000 грамм/моль. Аналогично, среднемассовая молекулярная масса ("Mw") полимера обычно составляет от приблизительно 80000 до приблизительно 200000 грамм/моль, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 100000 до приблизительно 180000 грамм/моль, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 110000 до приблизительно 160000 грамм/моль. Отношение среднемассовой молекулярной массы к среднечисловой молекулярной массе ("Mw/Mn"), т.е. "показатель полидисперсности", также относительно низок. Например, показатель полидисперсности обычно составляет от приблизительно 1,0 до приблизительно 3,0, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1,1 до приблизительно 2,0, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1,2 до приблизительно 1,8. Среднемассовая и Среднечисловая молекулярные массы могут быть определены способами, известными специалистам в данной области техники.The number average molecular weight ("M n ") of polylactic acid is typically from about 40,000 to about 160,000 grams / mol, in some embodiments from about 50,000 to about 140,000 grams / mol, and in some embodiments from about 80,000 to about 120,000 grams / the mole. Similarly, the weight average molecular weight ("M w ") of the polymer is usually from about 80,000 to about 200,000 grams / mol, in some embodiments from about 100,000 to about 180,000 grams / mol, and in some embodiments from about 110,000 to about 160,000 grams / mol. The ratio of the weight average molecular weight to number average molecular weight ("M w / M n "), i.e. the polydispersity index is also relatively low. For example, the polydispersity index is usually from about 1.0 to about 3.0, in some embodiments, from about 1.1 to about 2.0, and in some embodiments, from about 1.2 to about 1.8. The weight average and number average molecular weights can be determined by methods known to those skilled in the art.

Величины эффективной (кажущейся) вязкости полимолочной кислоты, определенные при температуре, составляющей 190°C и скорости сдвига, составляющей 1000 сек-1, могут составлять от приблизительно 50 до приблизительно 600 Паскаль в секунду (Па·с), в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 100 до приблизительно 500 Па·с, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 200 до приблизительно 400 Па·с. Показатель текучести расплава полимолочной кислоты (сухого вещества), определенный при нагрузке 2160 граммов и температуре 190°C, может составлять от приблизительно 0,1 до приблизительно 40 граммов за 10 минут, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,5 до приблизительно 20 граммов за 10 минут, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 5 до приблизительно 15 граммов за 10 минут.Values of effective (apparent) viscosity of polylactic acid, determined at a temperature of 190 ° C and a shear rate of 1000 sec -1 , can be from about 50 to about 600 Pascal per second (Pa · s), in some embodiments, from about 100 to about 500 Pa · s, and in some embodiments, from about 200 to about 400 Pa · s. The melt flow rate of polylactic acid (dry matter), determined at a load of 2160 grams and a temperature of 190 ° C, can be from about 0.1 to about 40 grams in 10 minutes, in some embodiments, from about 0.5 to about 20 grams per 10 minutes, and in some embodiments, from about 5 to about 15 grams in 10 minutes.

B. Полиэпоксидный модификаторB. Polyepoxide Modifier

Полиэпоксидный модификатор представляет собой полимер, который в среднем содержит в одной молекуле по меньшей мере два оксирановых цикла. Не ограничиваясь какой-либо теорией можно предположить, что молекулы полиэпоксида могут в определенных условиях вызывать рост полимерной цепи полимолочной кислоты, что приводит к повышению показателя прочности ее расплава, но не приводит к значительному снижению температуры стеклования. Удлинение цепи может происходить в результате протекания множества различных реакций. Например, модификатор может участвовать в реакции нуклеофильного раскрытия цикла с терминальной карбоксильной группой полимолочной кислоты (образование сложноэфирной группы) или с гидроксильной группой (образование простой эфирной группы). Также могут протекать побочные реакции с участием оксазолина, приводящие к образованию сложноэфирамидных фрагментов. Проведение таких реакций позволяет повысить молекулярную массу полимолочной кислоты, что может нивелировать эффект разложения, часто наблюдаемый при обработке расплава. Несмотря на желательность протекания описанных выше реакций с полимолочной кислотой, авторами настоящего изобретения было обнаружено, что слишком глубокое протекание реакции может приводить к образованию поперечных связей между основными цепями полимолочной кислоты. Если реакции образования поперечных связей протекают в значительной степени, то полученная полимерная смесь может становиться хрупкой, что затрудняет ее вытягивание в виде волокон требуемой прочности и с требуемой способностью к удлинению. В этом отношении авторами настоящего изобретения было обнаружено, что особенно предпочтительно применять полиэпоксидные модификаторы, имеющие относительно низкую степень функционализации эпоксидными группами, где функционализация эпоксидными группами - количественная характеристика, которая может быть выражена в виде "эквивалентной массы эпоксида". Эквивалентная масса эпоксида отражает количество полимера, которое содержит одну эпоксидную группу, и может быть вычислено как отношение среднечисловой молекулярной массы модификатора к количеству эпоксидных групп в молекуле. Среднечисловая молекулярная масса полиэпоксидного модификатора согласно настоящему изобретению обычно составляет от приблизительно 7500 до приблизительно 250000 граммов на моль, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 15000 до приблизительно 150000 граммов на моль, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 20000 до 100000 граммов на моль, а показатель полидисперсности обычно составляет от 2,5 до 7. Полиэпоксидный модификатор может содержать менее 50, в некоторых вариантах осуществления от 5 до 45, и в некоторых вариантах осуществления от 15 до 40 эпоксидных групп.В свою очередь, эквивалентная масса эпоксида может составлять менее приблизительно 15000 граммов на моль, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 200 до приблизительно 10000 граммов на моль, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 500 до приблизительно 7000 граммов на моль.A polyepoxide modifier is a polymer that on average contains at least two oxirane rings in one molecule. Not limited to any theory, it can be assumed that polyepoxide molecules under certain conditions can cause the polymer chain of polylactic acid to grow, which leads to an increase in the melt strength index, but does not significantly reduce the glass transition temperature. Extension of the chain can occur as a result of many different reactions. For example, a modifier may be involved in a nucleophilic ring opening reaction with a terminal carboxyl group of polylactic acid (formation of an ester group) or with a hydroxyl group (formation of an ether group). Adverse reactions involving oxazoline can also occur, leading to the formation of ester fragments. Carrying out such reactions can increase the molecular weight of polylactic acid, which can neutralize the decomposition effect, often observed during melt processing. Despite the desirability of proceeding with the reactions described above with polylactic acid, the inventors of the present invention have found that a too deep reaction can lead to the formation of cross-links between the main chains of polylactic acid. If the cross-linking reactions proceed to a significant degree, the resulting polymer mixture may become brittle, which makes it difficult to stretch it in the form of fibers of the required strength and with the required elongation ability. In this regard, the inventors of the present invention have found that it is particularly preferable to use polyepoxide modifiers having a relatively low degree of functionalization with epoxy groups, where functionalization with epoxy groups is a quantitative characteristic that can be expressed as an "equivalent mass of epoxide." The equivalent mass of the epoxide reflects the amount of polymer that contains one epoxy group, and can be calculated as the ratio of the number average molecular weight of the modifier to the number of epoxy groups in the molecule. The number average molecular weight of the polyepoxide modifier of the present invention is typically from about 7,500 to about 250,000 grams per mole, in some embodiments, from about 15,000 to about 150,000 grams per mole, and in some embodiments, from about 20,000 to 100,000 grams per mole, and the polydispersity is usually from 2.5 to 7. The polyepoxide modifier may contain less than 50, in some embodiments, from 5 to 45, and in some embodiments 15 to 40 epoxy groups. In turn, the equivalent mass of the epoxide may be less than about 15,000 grams per mole, in some embodiments, from about 200 to about 10,000 grams per mole, and in some embodiments, from about 500 to about 7000 grams per mole.

Полиэпоксид может быть как линейным (неразветвленным) или разветвленным, представлять собой гомополимер или сополимер (например, неупорядоченный полимер, графт-сополимер, блок-сополимер и т.д.), содержащий терминальные эпоксигруппы, скелетные оксирановые блоки и/или боковые эпоксигруппы. Мономеры, применяемые для получения таких полиэпоксидов могут быть различными. Например, в одном конкретном примере осуществления полиэпоксидный модификатор содержит по меньшей мере один функционализированный эпоксидом (мет)акриловый мономерный компонент.Употребляемый в настоящем описании термин "(мет)акриловый" включает акриловые и метакриловые мономеры, а также их соли или сложные эфиры, такие как акрилатные и метакрилатные мономеры. Неограничивающие примеры подходящих функционализированных эпоксидом (мет)акриловых мономеров могут включать мономеры, содержащие 1,2-эпоксигруппы, например, глицидилакрилат и глицидилметакрилат. Другие подходящие функционализированные эпоксидом мономеры включают простой аллилглицидиловый эфир, глицидилэтакрилат и глицидилитоконат.The polyepoxide can be either linear (unbranched) or branched, be a homopolymer or copolymer (e.g., a disordered polymer, graft copolymer, block copolymer, etc.) containing terminal epoxy groups, skeletal oxirane blocks and / or side epoxy groups. The monomers used to produce such polyepoxides may vary. For example, in one specific embodiment, the polyepoxide modifier comprises at least one epoxy functionalized (meth) acrylic monomer component. As used herein, the term “(meth) acrylic” includes acrylic and methacrylic monomers, as well as their salts or esters, such as acrylate and methacrylate monomers. Non-limiting examples of suitable epoxide functionalized (meth) acrylic monomers may include monomers containing 1,2-epoxy groups, for example glycidyl acrylate and glycidyl methacrylate. Other suitable epoxide functionalized monomers include allyl glycidyl ether, glycidyl ethacrylate and glycidyl isoconate.

Как указано выше, полиэпоксид обычно имеет относительно высокую молекулярную массу, то есть его добавление обеспечивает не только удлинение цепи полимолочной кислоты, но также позволяет достичь требуемой морфологии смеси, как более подробно описано ниже. Показатель текучести расплава полученного таким образом полимера, определенный при нагрузке 2160 граммов и температуре 190°C, обычно находится в диапазоне от приблизительно 10 до приблизительно 200 граммов за 10 минут, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 40 до приблизительно 150 граммов за 10 минут, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 60 до приблизительно 120 граммов за 10 минут.As indicated above, the polyepoxide usually has a relatively high molecular weight, that is, its addition provides not only the extension of the chain of polylactic acid, but also allows you to achieve the desired morphology of the mixture, as described in more detail below. The melt flow rate of the polymer thus obtained, determined at a load of 2160 grams and a temperature of 190 ° C, is usually in the range of from about 10 to about 200 grams in 10 minutes, in some embodiments, from about 40 to about 150 grams in 10 minutes, and in some embodiments, from about 60 to about 120 grams in 10 minutes.

При необходимости для достижения требуемой молекулярной массы, в полиэпоксид также могут быть включены дополнительные мономеры. Такие мономеры могут быть различными и могут включать, например, сложноэфирные мономеры, (мет)акриловые мономеры, олефиновые мономеры, амидные мономеры и т.д. Например, в одном из конкретных примеров осуществления полиэпоксидный модификатор включает по меньшей мере один линейный или разветвленный α-олефиновый мономер, например, мономер, включающий от 2 до 20 атомов углерода, и предпочтительно от 2 до 8 атомов углерода. Конкретные примеры включают этилен, пропилен, 1-бутен; 3-метил-1-бутен; 3,3-диметил-1-бутен; 1-пентен; 1-пентен, включающий один или более метильный, этильный или пропильный заместитель; 1-гексен, включающий один или более метильный, этильный или пропильный заместитель; 1-гептен, включающий один или более метильный, этильный или пропильный заместитель; 1-октен, включающий один или более метильный, этильный или пропильный заместитель; 1-нонен, включающий один или более метильный, этильный или пропильный заместитель; замещенный этилом, метилом или двумя метилами 1-децен; 1-додецен; и стирол. Особенно предпочтительными α-олефиновыми сомономерами являются этилен и пропилен.If necessary, to achieve the desired molecular weight, additional monomers may also be included in the polyepoxide. Such monomers may be different and may include, for example, ester monomers, (meth) acrylic monomers, olefin monomers, amide monomers, etc. For example, in one specific embodiment, the polyepoxide modifier comprises at least one linear or branched α-olefin monomer, for example, a monomer comprising from 2 to 20 carbon atoms, and preferably from 2 to 8 carbon atoms. Specific examples include ethylene, propylene, 1-butene; 3-methyl-1-butene; 3,3-dimethyl-1-butene; 1-pentene; 1-pentene comprising one or more methyl, ethyl or propyl substituents; 1-hexene comprising one or more methyl, ethyl or propyl substituents; 1-heptene comprising one or more methyl, ethyl or propyl substituents; 1-octene comprising one or more methyl, ethyl or propyl substituents; 1-nonene comprising one or more methyl, ethyl or propyl substituents; substituted with ethyl, methyl or two methyl 1-decene; 1-dodecene; and styrene. Particularly preferred α-olefin comonomers are ethylene and propylene.

Другой подходящий мономер может включать (мет)акриловый мономер, не функционализированный эпоксидом. Примеры таких (мет)акриловых мономеров могут включать метилакрилат, этилакрилат, н-пропилакрилат, изопропилакрилат, н-бутилакрилат, втор-бутилакрилат, изобутилакрилат, трет-бутилакрилат, н-амилакрилат, изоамилакрилат, изоборнилакрилат, н-гексилакрилат, 2-этилбутилакрилат, 2-этилгексилакрилат, н-октилакрилат, н-децилакрилат, метилциклогексилакрилат, циклопентилакрилат, циклогексилакрилат, метилметакрилат, этилметакрилат, 2-гидроксиэтилметакрилат, н-пропилметакрилат, н-бутилметакрилат, изопропилметакрилат, изобутилметакрилат, н-амилметакрилат, н-гексилметакрилат, изоамилметакрилат, втор-бутил-метакрилат, трет-бутилметакрилат, 2-этилбутилметакрилат, метилциклогексилметакрилат, циннамилметакрилат, кротилметакрилат, циклогексилметакрилат, циклопентилметакрилат, 2-этоксиэтилметакрилат, изоборнилметакрилат и т.д., а также их комбинации.Another suitable monomer may include an (meth) acrylic monomer not functionalized with epoxide. Examples of such (meth) acrylic monomers may include methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, sec-butyl acrylate, isobutyl acrylate, tert-butyl acrylate, n-amyl acrylate, isoamyl acrylate, isobornyl acrylate, 2-isobenyl acrylate, 2-isobenyl acrylate, 2-isobenyl acrylate, 2 ethylhexyl acrylate, n-octyl acrylate, n-decyl acrylate, methyl cyclohexyl acrylate, cyclopentyl acrylate, cyclohexyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isomethyl acrylate, isopropylmethyl acrylate acrylate, n-hexyl methacrylate, izoamilmetakrilat, sec-butyl, tert-butyl methacrylate, 2-ethylbutyl, metiltsiklogeksilmetakrilat, tsinnamilmetakrilat, krotilmetakrilat, cyclohexyl, tsiklopentilmetakrilat, 2-ethoxyethyl methacrylate, isobornyl methacrylate, etc., and combinations thereof.

В одном из особенно предпочтительных примеров осуществления настоящего изобретения полиэпоксидный модификатор представляет собой тройной полимер, полученный из функционализированного эпоксидом (мет)акрилового мономерного компонента, α-олефинового мономерного компонента и не содержащего эпоксидных функциональных групп (мет)акрилового мономерного компонента. Например, полиэпоксидный модификатор может представлять собой тройной сополимер этилена, метилакрилата и глицидилметакрилата, имеющий следующую структуру:In one particularly preferred embodiment of the present invention, the polyepoxide modifier is a ternary polymer derived from an epoxide functionalized (meth) acrylic monomer component, an α-olefin monomer component and an epoxy-free (meth) acrylic monomer component. For example, the polyepoxide modifier may be a triple copolymer of ethylene, methyl acrylate and glycidyl methacrylate having the following structure:

Figure 00000002
Figure 00000002

где x, y и z равны 1 или более.where x, y and z are 1 or more.

Полимер может быть получен из функционализированного эпоксидными группами мономера с помощью множества известных методик. Например, на основную цепь полимера может быть привит мономер, содержащий полярные функциональные группы, в результате чего может быть получен графт-сополимер. Методики графт-полимеризации хорошо известны в данной области техники и описаны, например, в патенте US 5179164, содержание которого полностью включено в настоящее описание посредством ссылки для всех целей. В других вариантах осуществления с помощью известных методик свободнорадикальной полимеризации, например, реакций, протекающих при высоком давлении, реакций, протекающих в присутствии каталитических систем Циглера-Натта, систем катализатора с одним активным центром (например, металлоценового катализатора) и т.д., может быть произведена сополимеризация мономера, содержащего функциональные эпоксидные группы, с другим мономером с образованием блок-сополимера или неупорядоченного сополимера.The polymer can be prepared from epoxy functionalized monomer using a variety of known techniques. For example, a monomer containing polar functional groups can be grafted onto the polymer backbone, whereby a graft copolymer can be obtained. Graft polymerization techniques are well known in the art and are described, for example, in US Pat. No. 5,179,164, the contents of which are incorporated herein by reference for all purposes. In other embodiments, using known methods of free radical polymerization, for example, reactions taking place at high pressure, reactions taking place in the presence of Ziegler-Natta catalyst systems, catalyst systems with one active center (e.g., metallocene catalyst), etc., can copolymerization of a monomer containing functional epoxy groups with another monomer to form a block copolymer or a disordered copolymer.

Относительная доля мономерного компонента (компонентов) может быть выбрана таким образом, чтобы достичь определенного баланса между реакционной способностью эпоксидных групп и показателем текучести расплава. В частности, высокое содержание эпоксидного мономера может приводить к высокой реакционной способности в реакциях с полимолочной кислотой, но слишком высокое его содержание может снижать показатель текучести расплава до такой степени, что применение полиэпоксидного модификатора будет снижать прочность расплава полимерной смеси. Таким образом, в большинстве примеров осуществления, функционализированный эпоксидом (мет)акриловый мономер (мономеры) составляет от приблизительно 1 масс.% до приблизительно 25 масс.%, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 2 масс.% до приблизительно 20 масс.%, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 4 масс.% до приблизительно 15 масс.% от массы сополимера. Аналогично, α-олефиновый мономер (мономеры) может составлять от приблизительно 55 масс.% до приблизительно 95 масс.%, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 60 масс.% до приблизительно 90 масс.%, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 65 масс.% до приблизительно 85 масс.% от массы сополимера. Если применяют другие мономерные компоненты (например, не содержащие эпоксидных функциональных групп (мет)акриловые мономеры), то они могут составлять от приблизительно 5 масс.% до приблизительно 35 масс.%, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 8 масс.% до приблизительно 30 масс.%, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 10 масс.% до приблизительно 25 масс.% от массы сополимера. Один из конкретных примеров подходящего полиэпоксидного модификатора, который может быть применен при осуществлении настоящего изобретения, представляет собой коммерчески доступный продукт, поставляемый Arkema под наименованием Lotader® AX8950. Показатель текучести расплава Lotader® AX8950 составляет от 70 до 100 г/10 мин., содержание в нем глицидилметакрилатного мономера составляет от 7 масс.% до 11 масс.%, содержание метилакрилатного мономера составляет от 13 масс.% до 17 масс.%, и содержание этиленового мономера составляет от 72 масс.% до 80 масс.%The relative fraction of the monomer component (s) can be selected so as to achieve a certain balance between the reactivity of the epoxy groups and the melt flow rate. In particular, a high content of epoxy monomer can lead to high reactivity in reactions with polylactic acid, but its too high content can reduce the melt flow rate to such an extent that the use of a polyepoxide modifier will reduce the melt strength of the polymer mixture. Thus, in most embodiments, the epoxide functionalized (meth) acrylic monomer (s) comprises from about 1 wt.% To about 25 wt.%, In some embodiments, from about 2 wt.% To about 20 wt.%, And in some embodiments, from about 4% to about 15% by weight of the copolymer. Similarly, the α-olefin monomer (s) may be from about 55 wt.% To about 95 wt.%, In some embodiments, from about 60 wt.% To about 90 wt.%, And in some embodiments, from about 65 wt. % to about 85% by weight of the copolymer. If other monomer components are used (for example, not containing epoxy functional groups (meth) acrylic monomers), they can be from about 5 wt.% To about 35 wt.%, In some embodiments, from about 8 wt.% To about 30 wt.%, and in some embodiments, from about 10 wt.% to about 25 wt.% by weight of the copolymer. One specific example of a suitable polyepoxide modifier that can be used in the practice of the present invention is a commercially available product sold by Arkema under the name Lotader® AX8950. The melt flow rate of Lotader® AX8950 is from 70 to 100 g / 10 min., The content of glycidyl methacrylate monomer in it is from 7 wt.% To 11 wt.%, The content of methyl acrylate monomer is from 13 wt.% To 17 wt.%, And the content of ethylene monomer is from 72 wt.% to 80 wt.%

Кроме выбора типа и относительного содержания мономеров, используемых для получения полиэпоксидного модификатора, для достижения требуемых свойств также может быть выбрано общее процентное содержание модификатора. Например, если уровень модификации слишком низок, то могут быть не достигнуты требуемые степени повышения прочности расплава и улучшения механических свойств. Однако, авторами настоящего изобретения также было обнаружено, что, если уровень модификации слишком высок, то вытяжка волокон может быть ограничена в результате сильного межмолекулярного взаимодействия (например, образования поперечных связей) и образования эпоксидными функциональными группами физической сетчатой структуры. Таким образом, используемое количество полиэпоксидного модификатора обычно составляет от приблизительно 0,01 масс.% до приблизительно 10 масс.%, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,05 масс.% до приблизительно 5 масс.%, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,1 масс.% до приблизительно 1,5 масс.%, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,2 масс.% до приблизительно 0,8 масс.% от массы полимолочной кислоты, находящейся в композиции. В зависимости от типа и количества других используемых компонентов, концентрация полиэпоксидного модификатора во всей термопластической композиции может находиться в пределах приведенных выше диапазонов или составлять менее указанных значений. Например, в некоторых вариантах осуществления, полиэпоксидный модификатор составляет от приблизительно 0,01 масс.% до приблизительно 10 масс.%, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,05 масс.% до приблизительно 5 масс.%, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,1 масс.% до приблизительно 1,5 масс.%, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,2 масс.% до приблизительно 0,8 масс.% от общей массы композиции. Аналогично, полимолочная кислота обычно составляет приблизительно 70 масс.% или более, в некоторых вариантах осуществления, от приблизительно 80 масс.% до приблизительно 99 масс.%, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 85 масс.% до приблизительно 95 масс.% от массы композиции.In addition to choosing the type and relative content of monomers used to produce the polyepoxide modifier, the total percentage modifier can also be selected to achieve the desired properties. For example, if the level of modification is too low, then the required degree of increase in melt strength and improvement of mechanical properties may not be achieved. However, the authors of the present invention also found that if the level of modification is too high, then the stretching of the fibers can be limited as a result of strong intermolecular interaction (for example, cross-linking) and the formation of a physical network by epoxy functional groups. Thus, the amount of polyepoxide modifier used is typically from about 0.01 wt.% To about 10 wt.%, In some embodiments, from about 0.05 wt.% To about 5 wt.%, In some embodiments, from about 0 , 1 wt.% To about 1.5 wt.%, And in some embodiments, from about 0.2 wt.% To about 0.8 wt.% Of the mass of polylactic acid in the composition. Depending on the type and amount of other components used, the concentration of the polyepoxide modifier in the entire thermoplastic composition may be within the ranges indicated above or be less than the indicated values. For example, in some embodiments, the polyepoxide modifier is from about 0.01 wt.% To about 10 wt.%, In some embodiments, from about 0.05 wt.% To about 5 wt.%, In some embodiments, from about 0.1 wt.% To about 1.5 wt.%, And in some embodiments, from about 0.2 wt.% To about 0.8 wt.% Of the total weight of the composition. Similarly, polylactic acid typically comprises about 70 wt.% Or more, in some embodiments, from about 80 wt.% To about 99 wt.%, And in some embodiments, from about 85 wt.% To about 95 wt.% From mass of the composition.

C. Упрочняющая добавкаC. Strengthening additive

Несмотря на то, что это необязательно, для повышения прочности расплава и стабильности композиции при прядении в процессе получения волокон, термопластическая композиция согласно настоящему изобретению также может содержать одну или более полимерных упрочняющих добавок. Один из полезных эффектов настоящего изобретения состоит в том, что при использовании таких добавок, гидрофобная часть полиэпоксидного модификатора (например, олефиновый мономер) также может взаимодействовать с упрочняющей добавкой с образованием по существу гомогенной совместимой с остальными компонентами нанодисперсии упрочняющей добавки в матрице полимолочной кислоты. Такое однородное распределение позволяет придавать полученным волокнам требуемые механические свойства.Although not necessary, in order to increase the melt strength and stability of the composition during spinning during the production of fibers, the thermoplastic composition according to the present invention may also contain one or more polymer reinforcing additives. One of the beneficial effects of the present invention is that when using such additives, the hydrophobic part of the polyepoxide modifier (e.g., olefin monomer) can also interact with the reinforcing additive to form a substantially homogeneous reinforcing additive compatible with the other nanodispersion components in the polylactic acid matrix. This uniform distribution allows to give the obtained fibers the required mechanical properties.

Благодаря своей полимерной структуре, упрочняющая добавка имеет относительно высокую молекулярную массу и может способствовать повышению прочности расплава и стабильности термопластической композиции. Обычно требуется, чтобы полимерная упрочняющая добавка не смешивалась с полимолочной кислотой. В этом случае упрочняющая добавка может быть диспергирована в виде доменов дискретной фазы в непрерывной фазе полимолочной кислоты. Дискретные домены могут поглощать энергию, возникающую при напряжениях во время удлинения композиции при вытяжении волокон, что повышает общую жесткость и прочность получаемых волокон. Несмотря на то, что обычно полимеры являются несмешиваемыми, может быть выбрана упрочняющая добавка, параметр растворимости которой относительно близок к параметру растворимости полимолочной кислоты. Такое соответствие обычно повышает межфазную адгезию и улучшает физическое взаимодействие на границах дискретной и непрерывной фаз и, таким образом, снижает вероятность разрушения композиции при растяжении. Таким образом, отношение параметра растворимости полимолочной кислоты к параметру растворимости упрочняющей добавки обычно составляет от приблизительно 0,5 до приблизительно 1,5, и в некоторых вариантах осуществления, от приблизительно 0,8 до приблизительно 1,2. Например, параметр растворимости полимерной упрочняющей добавки может составлять от приблизительно 15 до приблизительно 30 МДж1/23/2, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 18 до приблизительно 22 МДж1/23/2, в то время как параметр растворимости полимолочной кислоты составлять приблизительно 20,5 МДж1/23/2. Термин "параметр растворимости", используемый в настоящем описании, означает "параметр растворимости Гильдебранда", который равен квадратному корню значения плотности энергии когезии и может быть вычислен из следующего уравнения:Due to its polymer structure, the reinforcing additive has a relatively high molecular weight and can contribute to increasing the melt strength and stability of the thermoplastic composition. It is usually required that the polymer reinforcing additive is not miscible with polylactic acid. In this case, the reinforcing additive can be dispersed in the form of discrete phase domains in the continuous phase of polylactic acid. Discrete domains can absorb energy arising from stresses during elongation of the composition during fiber drawing, which increases the overall stiffness and strength of the resulting fibers. Although polymers are typically immiscible, a reinforcing additive may be selected whose solubility parameter is relatively close to the solubility parameter of polylactic acid. Such compliance usually increases interfacial adhesion and improves physical interaction at the boundaries of the discrete and continuous phases and, thus, reduces the likelihood of fracture of the composition under tension. Thus, the ratio of the solubility parameter of polylactic acid to the solubility parameter of the hardening additive is usually from about 0.5 to about 1.5, and in some embodiments, from about 0.8 to about 1.2. For example, the solubility parameter of the polymer reinforcing agent may be from about 15 to about 30 MJ 1/2 / m 3/2 , and in some embodiments, from about 18 to about 22 MJ 1/2 / m 3/2 , while the solubility parameter of polylactic acid is approximately 20.5 MJ 1/2 / m 3/2 . The term “solubility parameter” as used herein means “Hildebrand solubility parameter”, which is equal to the square root of the cohesion energy density and can be calculated from the following equation:

Figure 00000003
Figure 00000003

где:Where:

ΔHv = теплота парообразованияΔHv = heat of vaporization

R = универсальная газовая постояннаяR = universal gas constant

T = ТемператураT = Temperature

Vm = Молекулярный объемVm = Molecular Volume

Параметры растворимости Гильдебранда многих полимеров приведены в публикации Solubility Handbook of Plastics, Wyeych (2004), содержание которой полностью включено в настоящее описание посредством ссылки.Hildebrand's solubility parameters for many polymers are given in Solubility Handbook of Plastics, Wyeych (2004), the entire contents of which are incorporated herein by reference.

Выбор полимерной упрочняющей добавки также может обеспечить определенный показатель текучести расплава (или вязкость), способствующий адекватному сохранению формы дискретных доменов. Например, если показатель текучести расплава упрочняющей добавки слишком велик, то течение и распределение добавки в непрерывной фазе становится неконтролируемым. В этом случае образуются слоистые или пластинчатые домены, плохо сохраняющие свою форму, которые с большой вероятностью могут преждевременно разрушаться во время вытяжения волокон. Напротив, если показатель текучести расплава упрочняющей добавки слишком мал, то добавка скапливается, образуя очень крупные эллиптические домены, плохо диспергируемые во время смешивания. Это может приводить к неравномерному распределению упрочняющей добавки по всей массе непрерывной фазы. Таким образом, отношение показателя текучести расплава упрочняющей добавки к показателю текучести расплава полимолочной кислоты обычно составляет от приблизительно 0,2 до приблизительно 8, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,5 до приблизительно 6, и в некоторых вариантах осуществления, от приблизительно 1 до приблизительно 5. Показатель текучести расплава полимерной упрочняющей добавки, измеренный при нагрузке 2160 граммов и температуре 190°C, может составлять, например, от приблизительно 0,1 до приблизительно 250 граммов за 10 минут, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,5 до приблизительно 200 граммов за 10 минут, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 5 до приблизительно 150 граммов за 10 минут.The choice of polymer reinforcing additives can also provide a certain melt flow rate (or viscosity), which contributes to the adequate retention of the shape of discrete domains. For example, if the melt flow rate of the reinforcing additive is too large, then the flow and distribution of the additive in the continuous phase becomes uncontrollable. In this case, layered or lamellar domains are formed that poorly retain their shape, which are very likely to prematurely collapse during fiber stretching. On the contrary, if the melt flow rate of the reinforcing additive is too small, the additive accumulates, forming very large elliptical domains that are poorly dispersed during mixing. This can lead to an uneven distribution of the hardening additive throughout the mass of the continuous phase. Thus, the ratio of the melt flow rate of the reinforcing additive to the melt flow rate of polylactic acid is usually from about 0.2 to about 8, in some embodiments from about 0.5 to about 6, and in some embodiments, from about 1 to about 5. The melt flow rate of the polymer reinforcing additive, measured at a load of 2160 grams and a temperature of 190 ° C, can be, for example, from about 0.1 to about 250 grams per 10 minutes, in some embodiments, from about 0.5 to about 200 grams in 10 minutes, and in some embodiments, from about 5 to about 150 grams in 10 minutes.

Кроме рассмотренных выше свойств, механические характеристики полимерной упрочняющей добавки также могут быть выбраны таким образом, который обеспечивает требуемое повышение жесткости волокна. Например, модуль упругости Юнга упрочняющей добавки может быть относительно более низким, чем модуль упругости полимолочной кислоты. Например, характерное отношение модуля упругости полимолочной кислоты к модулю упрочняющей добавки составляет от приблизительно 1 до приблизительно 250, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 2 до приблизительно 100, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 2 до приблизительно 50. Модуль упругости упрочняющей добавки может, например, составлять от приблизительно 2 до приблизительно 500 мега Паскаль (МПа), в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 5 до приблизительно 300 МПа, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 10 до приблизительно 200 МПа. Напротив, модуль упругости полимолочной кислоты обычно составляет от приблизительно 800 МПа до приблизительно 2000 МПа. Кроме того, величина максимального удлинения (т.е. процентное удлинение полимера при максимальной нагрузке) полимерной упрочняющей добавки также может превышать максимальное удлинение полимолочной кислоты. Например, максимальное удлинение полимерной упрочняющей добавки согласно настоящему изобретению может составлять приблизительно 50% или более, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 100% или более, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 100% до приблизительно 2000%, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 250% до приблизительно 1500%.In addition to the above properties, the mechanical characteristics of the polymer reinforcing additives can also be selected in such a way as to provide the desired increase in fiber stiffness. For example, the Young's modulus of elasticity of the reinforcing additive may be relatively lower than the elastic modulus of polylactic acid. For example, the characteristic ratio of the elastic modulus of polylactic acid to the modulus of the reinforcing additive is from about 1 to about 250, in some embodiments, from about 2 to about 100, and in some embodiments, from about 2 to about 50. The elastic modulus of the reinforcing additive may, for example from about 2 to about 500 mega Pascal (MPa), in some embodiments, from about 5 to about 300 MPa, and in some embodiments, wasp estvleniya from about 10 to about 200 MPa. In contrast, the elastic modulus of polylactic acid is usually from about 800 MPa to about 2000 MPa. In addition, the maximum elongation (i.e., percent elongation of the polymer at maximum load) of the polymer reinforcing additive may also exceed the maximum elongation of polylactic acid. For example, the maximum elongation of the polymer reinforcing agent of the present invention may be about 50% or more, in some embodiments, about 100% or more, in some embodiments, from about 100% to about 2000%, and in some embodiments, from about 250% up to about 1500%.

Согласно изобретению может быть применено множество полимерных добавок, имеющих свойства, описанные выше; однако, особенно подходящие примеры таких полимеров могут включать полиолефины (например, полиэтилен, полипропилен, полибутилен и т.д.); политетрафторэтилены; сложные полиэфиры (например, повторно используемый сложный полиэфир, полиэтилентерефталат и т.д.); поливинилацетаты (например, полиэтиленвинилацетат, поливинилхлоридацетат и т.д.); поливиниловые спирты (например, поливиниловый спирт, полиэтиленвиниловый спирт) и т.д.; поливинилбутирали; акриловые полимеры (например, полиакрилат, полиметилакрилат, полиметилметакрилат и т.д.); полиамиды (например, нейлон); поливинилхлориды; поливинилиденхлориды; полистиролы; полиуретаны; и т.д. Подходящие полиолефины могут, например, включать этиленовые полимеры (например, полиэтилен низкой плотности ("ПНП"), полиэтилен высокой плотности ("ПВП"), линейный полиэтилен низкой плотности ("ЛПНП") и т.д., гомополимеры пропилена (например, синдиотактические, атактические, изотактические и т.д.), сополимеры пропилена и т.д.According to the invention, a plurality of polymer additives having the properties described above can be used; however, particularly suitable examples of such polymers may include polyolefins (eg, polyethylene, polypropylene, polybutylene, etc.); polytetrafluoroethylene; polyesters (e.g., reusable polyester, polyethylene terephthalate, etc.); polyvinyl acetates (e.g. polyethylene vinyl acetate, polyvinyl chloride acetate, etc.); polyvinyl alcohols (e.g. polyvinyl alcohol, polyethylene vinyl alcohol), etc .; polyvinyl butyral; acrylic polymers (e.g. polyacrylate, polymethyl acrylate, polymethyl methacrylate, etc.); polyamides (e.g. nylon); polyvinyl chloride; polyvinylidene chloride; polystyrenes; polyurethanes; etc. Suitable polyolefins may, for example, include ethylene polymers (e.g., low density polyethylene ("HDPE"), high density polyethylene ("PVP"), linear low density polyethylene ("LDL"), etc., propylene homopolymers (e.g. syndiotactic, atactic, isotactic, etc.), propylene copolymers, etc.

В одном из конкретных примеров осуществления полимер представляет собой пропиленовый полимер, например, гомополипропилен или сополимер пропилена. Пропиленовый полимер может представлять собой, например, по существу изотактический полипропиленовый гомополимер или сополимер, содержащий приблизительно 10 масс.% или менее другого мономера, т.е. по меньшей мере приблизительно 90 масс.% пропилена. Температура плавления подобных гомополимеров может составлять от приблизительно 160°C до приблизительно 170°C.In one specific embodiment, the polymer is a propylene polymer, for example, a homopolypropylene or a propylene copolymer. The propylene polymer can be, for example, a substantially isotactic polypropylene homopolymer or copolymer containing about 10 wt.% Or less of another monomer, i.e. at least about 90 wt.% propylene. The melting point of such homopolymers can be from about 160 ° C to about 170 ° C.

В другом примере осуществления полиолефин может представлять собой сополимер этилена или пропилена и другого α-олефина, например, C3-C20 α-олефина или C3-C12 α-олефина. Конкретные примеры подходящих α-олефинов включают 1-бутен; 3-метил-1-бутен; 3,3-диметил-1-бутен; 1-пентен; 1-пентен, имеющий один или более метильный, этильный или пропильный заместитель; 1-гексен, имеющий один или более метильный, этильный или пропильный заместитель; 1-гептен, имеющий один или более метильный, этильный или пропильный заместитель; 1-октен, имеющий один или более метильный, этильный или пропильный заместитель; 1-нонен, имеющий один или более метильный, этильный или пропильный заместитель; замещенный этилом, метилом или двумя метилами 1-децен; 1-додецен; и стирол. Особенно предпочтительными α-олефиновыми сомономерами являются 1-бутен, 1-гексен и 1-октен. Содержание этилена или пропилена в таких сополимерах может составлять от приблизительно 60% мол. до приблизительно 99% мол., в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 80% мол. до приблизительно 98,5% мол., и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 87% мол. до приблизительно 97,5% мол. Аналогично, содержание α-олефина может составлять от приблизительно 1% мол. до приблизительно 40% мол., в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1,5% мол. до приблизительно 15% мол., и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 2,5% мол. до приблизительно 13% мол.In another embodiment, the polyolefin may be a copolymer of ethylene or propylene and another α-olefin, such as a C 3 -C 20 α-olefin or a C 3 -C 12 α-olefin. Specific examples of suitable α-olefins include 1-butene; 3-methyl-1-butene; 3,3-dimethyl-1-butene; 1-pentene; 1-pentene having one or more methyl, ethyl or propyl substituents; 1-hexene having one or more methyl, ethyl or propyl substituents; 1-heptene having one or more methyl, ethyl or propyl substituents; 1-octene having one or more methyl, ethyl or propyl substituents; 1-nonene having one or more methyl, ethyl or propyl substituents; substituted with ethyl, methyl or two methyl 1-decene; 1-dodecene; and styrene. Particularly preferred α-olefin comonomers are 1-butene, 1-hexene and 1-octene. The content of ethylene or propylene in such copolymers may be from about 60 mol%. to about 99 mol%, in some embodiments, from about 80 mol%. to about 98.5 mol%, and in some embodiments, from about 87 mol%. up to approximately 97.5 mol%. Similarly, the content of α-olefin may be from about 1 mol%. to about 40 mol%, in some embodiments, from about 1.5 mol%. to about 15 mol%, and in some embodiments, from about 2.5 mol%. up to about 13 mol%.

Примеры олефиновых сополимеров, подходящих для использования согласно настоящему изобретению, включают сополимеры на основе этилена, поставляемые ExxonMobil Chemical Company, Houston, Техас, под наименованием EXACT™. Другие подходящие сополимеры этилена поставляет Dow Chemical Company, Midland, Мичиган, под наименованием ENGAGE™, AFFINITY™, DOWLEX™ (линейный полиэтилен низкой плотности, сокращенно ЛПНП) и ATTANE™ (полиэтилен сверхнизкой плотности, сокращенно ПСНП). Другие подходящие этиленовые полимеры описаны в патентах US 4937299, Ewen et al.; US 5218071. Tsutsui et al.; US 5272236, Lai, et al. и US 5278272, Lai, et al., содержание которых полностью включено в настоящее описание посредством ссылки для любых целей. Подходящие сополимеры пропилена также поставляет ExxonMobil Chemical Co., [Houston, Техас, под наименованием VISTAMAXX™; Atofina Chemicals, Feluy, Бельгия, под наименованием FINA™ (например, 8573); Mitsui Petrochemical Industries, под наименованием TAFMER™; и Dow Chemical Co., Midland, Мичиган, под наименованием VERSIFY™. Другие примеры подходящих пропиленовых полимеров описаны в патентах US 6500563, Datta, et al.; US 5539056, Yanq, et al. и US 5596052, Resconi. et al., содержание которых полностью включено в настоящее описание посредством ссылки для любых целей.Examples of olefin copolymers suitable for use in accordance with the present invention include ethylene-based copolymers sold by ExxonMobil Chemical Company, Houston, Texas, under the name EXACT ™. Other suitable ethylene copolymers are supplied by Dow Chemical Company, Midland, MI, under the names ENGAGE ™, AFFINITY ™, DOWLEX ™ (linear low density polyethylene, abbreviated as LDL) and ATTANE ™ (ultra low density polyethylene, abbreviated as PSNP). Other suitable ethylene polymers are described in US Pat. No. 4,937,299 to Ewen et al .; US 5218071. Tsutsui et al .; US 5272236, Lai, et al. and US 5278272, Lai, et al., the contents of which are fully incorporated into this description by reference for any purpose. Suitable propylene copolymers are also available from ExxonMobil Chemical Co., [Houston, Texas, under the name VISTAMAXX ™; Atofina Chemicals, Feluy, Belgium, under the name FINA ™ (e.g. 8573); Mitsui Petrochemical Industries, under the name TAFMER ™; and Dow Chemical Co., Midland, MI, under the name VERSIFY ™. Other examples of suitable propylene polymers are described in US Pat. Nos. 6,500,563, Datta, et al .; US 5539056, Yanq, et al. and US 5596052, Resconi. et al., the contents of which are fully incorporated into this description by reference for any purpose.

Для получения олефиновых сополимеров может быть применено множество известных методик. Например, олефиновые полимеры могут быть получены с помощью катализатора свободнорадикальной полимеризации или координационного катализатора (например, катализатора Циглера-Натта). Предпочтительно, олефиновый полимер получают с помощью координационного катализатора с одним активным центром, например, металлоценового катализатора. С помощью такой каталитической системы получают сополимеры этилена, в которых сомономер случайным образом распределен по молекулярной цепочке и равномерно распределен по всем фракциям с разной молекулярной массой. Полиолефины, полученные с помощью металлоценового катализатора, описаны, например, в патентах US 5571619, McAlpin et al.; US 5322728, Davis et al.; US 5472775, Obiieski et al.; US 5272236, Lai et al. и US 6090325, Wheat, et al., содержание которых полностью включено в настоящее описание посредством ссылки для любых целей. Примеры металлоценовых катализаторов включают дихлорид бис(н-бутилциклопентадиенил)титана, дихлорид бис(н-бутилциклопентадиенил)циркония, хлорид бис(циклопентадиенил)скандия, дихлорид бис(инденил)циркония, дихлорид бис(метилциклопентадиенил)титана, дихлорид бис(метилциклопентадиенил)циркония, кобальтоцен, трихлорид циклопентадиенилтитана, ферроцен, дихлорид гафноцена, дихлорид изопропил(циклопентадиенил-1-флуоренил)циркония, дихлорид молибдоцена, никелоцен, дихлорид ниобоцена, рутеноцен, дихлорид титаноцена, хлоргидрид цирконоцена, дихлорид цирконоцена и т.д. Полимеры, полученные с использованием металлоценовых катализаторов, обычно имеют узкий диапазон значений молекулярной массы. Например, полимеры, полученные с использованием металлоценовых катализаторов, могут иметь коэффициенты полидисперсности (Mw/Mn), составляющие менее 4, регулируемое распределение короткоцепочечного ветвления и регулируемую изотактичность.To obtain olefin copolymers can be applied many known methods. For example, olefin polymers can be prepared using a free radical polymerization catalyst or a coordination catalyst (e.g., Ziegler-Natta catalyst). Preferably, the olefin polymer is prepared using a coordination catalyst with one active site, for example, a metallocene catalyst. Using such a catalytic system, ethylene copolymers are obtained in which the comonomer is randomly distributed along the molecular chain and uniformly distributed over all fractions with different molecular weights. Polyolefins obtained using a metallocene catalyst are described, for example, in patents US 5571619, McAlpin et al .; US 5322728, Davis et al .; US 5472775, Obiieski et al .; US 5,272,236, Lai et al. and US 6090325, Wheat, et al., the contents of which are fully incorporated into this description by reference for any purpose. Examples of metallocene catalysts include bis (n-butylcyclopentadienyl) titanium dichloride, bis (n-butylcyclopentadienyl) zirconium dichloride, scandium bis (cyclopentadienyl) chloride, bis (indenyl) zirconium dichloride, bis (methylcyclopentadienyl) titanium dichloride dichloride cobaltocene, cyclopentadienyl titanium trichloride, ferrocene, hafnocene dichloride, isopropyl (cyclopentadienyl-1-fluorenyl) zirconium dichloride, molybdocene dichloride, nickelocene, niobocene dichloride, rutenocene, titanocene dichloride, chlorofluoride on, zirconocene dichloride, etc. Polymers prepared using metallocene catalysts typically have a narrow range of molecular weights. For example, polymers prepared using metallocene catalysts may have polydispersity coefficients (M w / M n ) of less than 4, controlled distribution of short chain branching, and controlled isotacticity.

Если применяют упрочняющую добавку, то ее количество обычно составляет от приблизительно 1 масс.% до приблизительно 25 масс.%, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 2 масс.% до приблизительно 20 масс.%, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 5 масс.% до приблизительно 15 масс.% от массы термопластической композиции.If a reinforcing additive is used, its amount is usually from about 1 wt.% To about 25 wt.%, In some embodiments, from about 2 wt.% To about 20 wt.%, And in some embodiments, from about 5 wt. % to about 15 wt.% by weight of the thermoplastic composition.

D. Другие компонентыD. Other components

Один из положительных аспектов настоящего изобретения состоит в возможности получения удовлетворительных механических свойств (например, удлинения) в отсутствии традиционных пластификаторов, таких как алкиленгликоли (например, полиэтиленгликоли, например, продукты, поставляемые Dow Chemical под наименованием Carbowax™), алкандиолы и алкиленоксиды, содержащие одну или более гидроксильные группы, которые реагируют со сложноэфирными связями полимолочной кислоты, вызывая ее гидролитическое разложение. Другие примеры подобных пластификаторов описаны в заявке US 2010/0048082, Topolkaraev. et al., содержание которого полностью включено в настоящее описание посредством ссылки для всех целей. Таким образом, термопластическая композиция настоящего изобретения может по существу не содержать подобных пластификаторов. Тем не менее, следует понимать, что в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения могут быть использованы пластификаторы. Однако, количество пластификаторов, если их добавляют, обычно составляет менее приблизительно 10 масс.%, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,1 масс.% до приблизительно 5 масс.%, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0.2 масс.% до приблизительно 2 масс.% от массы термопластической композиции.One of the positive aspects of the present invention is the possibility of obtaining satisfactory mechanical properties (for example, elongation) in the absence of traditional plasticizers, such as alkylene glycols (for example, polyethylene glycols, for example, products supplied by Dow Chemical under the name Carbowax ™), alkanediols and alkylene oxides containing one or more hydroxyl groups that react with ester bonds of polylactic acid, causing its hydrolytic decomposition. Other examples of such plasticizers are described in application US 2010/0048082, Topolkaraev. et al., the contents of which are fully incorporated into this description by reference for all purposes. Thus, the thermoplastic composition of the present invention may essentially not contain such plasticizers. However, it should be understood that in some embodiments, the implementation of the present invention can be used plasticizers. However, the amount of plasticizers, if added, is usually less than about 10 wt.%, In some embodiments, from about 0.1 wt.% To about 5 wt.%, And in some embodiments, from about 0.2 wt.% To about 2 wt.% By weight of the thermoplastic composition.

Разумеется, по множеству разных причин в композицию могут быть добавлены и другие ингредиенты. Например, материалы, которые могут быть добавлены, включают, без ограничения, катализаторы, пигменты, антиоксиданты, стабилизаторы, поверхностно-активные вещества, парафины (воски), активаторы течения, твердые растворители, зародышеобразующие агенты (например, диоксид титана, карбонат кальция и т.д.), порошки и другие материалы, добавляемые для повышения способности термопластической композиции к обработке. Если упомянутые материалы применяют, то для обеспечения оптимальной совместимости и экономической эффективности обычно предпочтительно, чтобы количества таких дополнительных ингредиентов были минимальными. Так, например, обычно предпочтительно, чтобы содержание таких ингредиентов составляло менее приблизительно 10 масс.%, в некоторых вариантах осуществления менее приблизительно 8 масс.%, и в некоторых вариантах осуществления менее приблизительно 5 масс.% от массы термопластической композиции.Of course, for many different reasons, other ingredients may be added to the composition. For example, materials that may be added include, but are not limited to, catalysts, pigments, antioxidants, stabilizers, surfactants, paraffins (waxes), flow activators, solid solvents, nucleating agents (e.g. titanium dioxide, calcium carbonate, etc.) etc.), powders and other materials added to increase the processing ability of the thermoplastic composition. If the materials mentioned are used, it is usually preferable that the amounts of such additional ingredients be minimized to ensure optimum compatibility and cost-effectiveness. So, for example, it is usually preferred that the content of such ingredients is less than about 10 wt.%, In some embodiments, less than about 8 wt.%, And in some embodiments, less than about 5 wt.% By weight of the thermoplastic composition.

Также следует понимать, что в термопластическую композицию могут быть включены другие компоненты. Один из таких возможно применяемых компонентов представляет собой дополнительный биоразлагаемый сложный полиэфир, включающий алифатические сложные полиэфиры, например, поликапролактон, сложные полиэфирамиды, модифицированный полиэтилентерефталат, полимолочную кислоту (ПМК) и ее сополимеры, тройные сополимеры на основе полимолочной кислоты, полигликолевую кислоту, полиалкиленкарбонаты (например, полиэтиленкарбонат), поли-3-гидроксибутират (ПГБ), поли-3-гидроксивалерат (ПГВ), сополимер 3-гидроксибутирата и 4-гироксибутирата, сополимеры 3-гидроксибутирата и 3-гидроксивалерата (ПГБВ), сополимер 3-гидроксибутирата и 3-гидроксигексаноата, сополимер 3-гидроксибутирата и 3-гидроксиоктаноата, сополимер 3-гидроксибутирата и 3-гидроксидеканоата, сополимер 3-гидроксибутирата и 3-гидроксиоктадеканоата и алифатические полимеры на основе сукцинатов (солей или эфиров янтарной кислоты) (например, полибутиленсукцинат, полибутилен-сукцинат-адипат, полиэтиленсукцинат и т.д.); алифатически-ароматические сложноэфирные сополимеры (например, полибутиленадипат-терефталат, полиэтиленадипат-терефталат, полиэтиленадипат-изофталат, полибутиленадипат-изофталат и т.д.) и т.д.It should also be understood that other components may be included in the thermoplastic composition. One of the possible components that can be used is an additional biodegradable polyester, including aliphatic polyesters, for example polycaprolactone, polyetheramides, modified polyethylene terephthalate, polylactic acid (PMA) and its copolymers, polylactic acid based triple copolymers, polyglycolic acid, for example polyalkylene carbonates (e.g. , polyethylene carbonate), poly-3-hydroxybutyrate (PHB), poly-3-hydroxyvalerate (PGV), a copolymer of 3-hydroxybutyrate and 4-hydroxybutyrate, copolymers 3-hydroxybutyrate and 3-hydroxyvalerate (PHBV), a copolymer of 3-hydroxybutyrate and 3-hydroxyhexanoate, a copolymer of 3-hydroxybutyrate and 3-hydroxyoctanoate, a copolymer of 3-hydroxybutyrate and 3-hydroxydecanoate, a copolymer of 3-hydroxybutyrate and 3-hydroxyhydroxyate succinate base (salts or esters of succinic acid) (for example, polybutylene succinate, polybutylene succinate adipate, polyethylene succinate, etc.); aliphatic-aromatic ester copolymers (e.g., polybutylene adipate-terephthalate, polyethylene adipate-terephthalate, polyethylene adipate-isophthalate, polybutylene adipate-isophthalate, etc.), etc.

II. СмешиваниеII. Mixing

Чистая полимолочная кислота обычно поглощает воду из окружающей среды, в результате чего содержание влаги в ней может составлять от приблизительно 500 до 600 частей на миллион или даже более в пересчете на сухую массу исходной полимолочной кислоты. Содержание влаги может быть определено множеством различных способов, известных в данной области техники, например, в соответствии со способом ASTM D 7191-05, как указано выше. Поскольку присутствие воды во время обработки расплава может приводить к гидролитическому разложению полимолочной кислоты и снижению ее молекулярной массы, иногда бывает желательно высушивать полимолочную кислоту перед смешиванием. Например, для большинства примеров осуществления желательно, чтобы содержание влаги в полимолочной кислоте перед ее смешиванием с полиэпоксидным модификатором составляло приблизительно 200 частей на миллион или менее, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1 до приблизительно 100 частей на миллион, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 2 до приблизительно 80 частей на миллион. Сушка полимолочной кислоты может быть проведена, например, при температуре, составляющей от приблизительно 50°C до приблизительно 100°C, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 70°C до приблизительно 80°C.Pure polylactic acid usually absorbs water from the environment, as a result of which the moisture content in it can be from about 500 to 600 ppm or even more, calculated on the dry weight of the original polylactic acid. The moisture content can be determined by many different methods known in the art, for example, in accordance with ASTM D 7191-05, as described above. Since the presence of water during melt processing can lead to hydrolytic decomposition of polylactic acid and a decrease in its molecular weight, it is sometimes desirable to dry polylactic acid before mixing. For example, for most embodiments, it is desirable for the polylactic acid to have a moisture content of about 200 ppm or less before mixing with the polyepoxide modifier, in some embodiments, from about 1 to about 100 ppm, and in some embodiments, from about 2 to about 80 ppm. Drying of polylactic acid can be carried out, for example, at a temperature of from about 50 ° C to about 100 ° C, and in some embodiments, from about 70 ° C to about 80 ° C.

Смешивание компонентов термопластической композиции может быть произведено с помощью множества известных методик. Например, в одном из примеров осуществления подача сырьевых материалов (например, полимолочной кислоты и полиэпоксидного модификатора) может быть произведена по отдельности или в комбинации. Например, сырьевые материалы сначала могут быть смешаны друг с другом в сухом состоянии с образованием по существу гомогенной сухой смеси. Аналогично, сырьевые материалы могут быть поданы как одновременно, так и последовательно в устройство для формования из расплава, в котором осуществляют диспегирующее смешивание материалов. Могут быть применены способы периодического и/или непрерывного формования из расплава. Например, для смешивания материалов и формования из расплава могут быть использованы смеситель/месильная машина, смеситель Банбури (Banbury), смеситель Фаррела (Farrel) непрерывного действия, одношнековый экструдер, двухшнековый экструдер, вальцовая мельница и т.д. Особенно подходящее устройство для формования из расплава может представлять собой экструдер с двумя шнеками, вращающимися в одном направлении (например, экструдер ZSK-30, поставляемый Werner & Pfleiderer Corporation, Ramsey, New Jersey, или экструдер Thermo Prism™ USALAB 16, поставляемый Thermo Electron Corp., Stone, Англия). Такие экструдеры могут включать впускные отверстия и отверстия для выпуска газов и обеспечивать интенсивное смешивание с высокой эффективностью распределения и диспергирования. Например, полимолочная кислота и полиэпоксидный модификатор могут быть направлены в одно и то же или в разные впускные отверстия двухшнекового экструдера и смешаны в расплавленном состоянии с образованием по существу гомогенной расплавленной смеси. При необходимости, другие добавки (например, упрочняющие добавки) также могут быть введены в полимерный расплав и/или введены по отдельности в экструдер через отверстия, расположенные на разных участках по длине экструдера. В альтернативном варианте добавки могут быть смешаны с полимолочной кислотой и/или полизпоксидным модификатором предварительно.Mixing the components of the thermoplastic composition can be done using a variety of known techniques. For example, in one embodiment, the supply of raw materials (for example, polylactic acid and polyepoxide modifier) can be performed individually or in combination. For example, the raw materials may first be mixed with each other in a dry state to form a substantially homogeneous dry mixture. Similarly, raw materials can be fed both simultaneously and sequentially to a melt molding apparatus in which dispersing mixing of materials is carried out. Methods of batch and / or continuous melt molding may be used. For example, a mixer / kneading machine, a Banbury mixer, a continuous Farrel mixer, a single screw extruder, a twin screw extruder, a roller mill, etc. can be used to mix materials and melt molding. A particularly suitable melt molding device may be an extruder with two screws rotating in the same direction (for example, an extruder ZSK-30 supplied by Werner & Pfleiderer Corporation, Ramsey, New Jersey, or an extruder Thermo Prism ™ USALAB 16 supplied by Thermo Electron Corp ., Stone, England). Such extruders may include inlets and gas outlets and provide intensive mixing with high distribution and dispersion efficiencies. For example, polylactic acid and the polyepoxide modifier can be sent to the same or different inlets of a twin-screw extruder and mixed in the molten state to form a substantially homogeneous molten mixture. If necessary, other additives (for example, reinforcing additives) can also be introduced into the polymer melt and / or separately introduced into the extruder through holes located in different sections along the length of the extruder. Alternatively, the additives may be mixed with polylactic acid and / or the polyspoxide modifier in advance.

Независимо от выбора конкретного способа обработки, сырьевые материалы смешивают при высоких значениях сдвига / давления и пониженной температуре, достаточных для обеспечения достаточного диспергирования, но при которых не наблюдается протекание заметной преждевременной реакции полиэпоксидного модификатора с полимолочной кислотой. Например, смешивание обычно осуществляют при температуре выше температуры плавления полимолочной кислоты, но ниже температуры, приводящей к заметному инициированию реакции с полиэпоксидным модификаторов (например, приблизительно 230°C), например, при температуре от приблизительно 170°C до приблизительно 230°C, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 180°C до приблизительно 220°C, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 185°C до приблизительно 215°C. Аналогично, кажущаяся скорость сдвига во время формования из расплава может составлять от приблизительно 100 секунд-1 до приблизительно 10000 секунд-1, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 200 секунд-1 до приблизительно 5000 секунд-1, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 500 секунд-1 до приблизительно 1200 секунд-1. Кажущуюся скорость сдвига определяют по уравнению 4 Q/πR3, в котором О представляет собой объемную скорость потока ("м3/с") полимерного расплава, a R - радиус ("м") капилляра (например, отверстия головки экструдера), через который протекает расплавленный полимер. Разумеется, для достижения требуемой степени гомогенности можно регулировать и другие переменные параметры, например, время пребывания материала в устройстве при проведении формования из расплава, которое обратно пропорционально скорости пропускания материала.Regardless of the choice of a particular processing method, the raw materials are mixed at high shear / pressure and low temperature, sufficient to ensure sufficient dispersion, but at which there is no noticeable premature reaction of the polyepoxide modifier with polylactic acid. For example, mixing is usually carried out at a temperature above the melting point of polylactic acid, but lower than the temperature, leading to a noticeable initiation of a reaction with polyepoxide modifiers (e.g., approximately 230 ° C), e.g. in some embodiments, from about 180 ° C to about 220 ° C, and in some embodiments, from about 185 ° C to about 215 ° C. Similarly, the apparent shear rate during melt molding may be from about 100 seconds -1 to about 10,000 seconds -1 , in some embodiments, from about 200 seconds -1 to about 5000 seconds -1 , and in some embodiments, from about 500 seconds -1 to about 1200 seconds -1 . The apparent shear rate is determined by equation 4 Q / πR 3 , in which O is the volumetric flow rate ("m 3 / s") of the polymer melt, and R is the radius ("m") of the capillary (for example, the extruder head hole), through which flows the molten polymer. Of course, in order to achieve the required degree of homogeneity, other variable parameters can also be controlled, for example, the residence time of the material in the device during melt molding, which is inversely proportional to the transmission rate of the material.

Авторами настоящего изобретения было обнаружено, что селективное регулирование параметров полиэпоксида (например, активности, молекулярной массы и т.д.) и определенных условий смешивания в расплаве приводит к получению морфологии, повышающей реакционную способность полиэпоксида в реакциях с полимолочной кислотой. В частности, полученная морфология может включать множество доменов дискретной фазы полиэпоксидного модификатора, распределенных в непрерывной матрице полимолочной кислоты. Домены могут иметь множество различных форм, например, эллиптическую, сферическую, цилиндрическую и т.д. Однако, независимо от формы, размер отдельного домена после смешивания достаточно мал, что обеспечивает большую площадь поверхности для последующего протекания реакции с полимолочной кислотой. Например, размер домена (например, длина) обычно составляет от приблизительно 10 до приблизительно 1000 нанометров, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 20 до приблизительно 800 нанометров, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 40 до приблизительно 600 нанометров, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 50 до приблизительно 400 нанометров. Необязательно присутствующая упрочняющая добавка также может образовывать дискретные домены в матрице полимолочной кислоты. Если они образуются, то такие домены обычно крупнее доменов, образованных полиэпоксидом. Например, размер (например, длина) доменов, образованных упрочняющей добавкой, может составлять от приблизительно 0,5 мкм до приблизительно 30 мкм, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1 мкм до приблизительно 10 мкм. Разумеется, также следует понимать, что домены могут быть образованы комбинацией полиэпоксида, упрочняющей добавки и/или других компонентов смеси.The inventors of the present invention have found that the selective control of polyepoxide parameters (e.g., activity, molecular weight, etc.) and certain melt mixing conditions results in a morphology that increases the polyepoxide reactivity in reactions with polylactic acid. In particular, the resulting morphology may include many domains of the discrete phase of the polyepoxide modifier distributed in a continuous matrix of polylactic acid. Domains can have many different shapes, for example, elliptical, spherical, cylindrical, etc. However, regardless of the shape, the size of a single domain after mixing is sufficiently small, which provides a large surface area for the subsequent reaction with polylactic acid. For example, the domain size (eg, length) is usually from about 10 to about 1000 nanometers, in some embodiments from about 20 to about 800 nanometers, in some embodiments from about 40 to about 600 nanometers, and in some embodiments from about 50 to about 400 nanometers. Optionally, the reinforcing agent present can also form discrete domains in a polylactic acid matrix. If they form, then such domains are usually larger than the domains formed by polyepoxide. For example, the size (eg, length) of the domains formed by the reinforcing additive may be from about 0.5 μm to about 30 μm, and in some embodiments, from about 1 μm to about 10 μm. Of course, it should also be understood that the domains can be formed by a combination of polyepoxide, a reinforcing additive and / or other components of the mixture.

III. Методика проведения реакцииIII. Reaction Procedure

Реакцию смеси полиэпоксидного модификатора и полимолочной кислоты проводят, пока исходные полимеры находятся в расплавленном состоянии ("обработка в расплаве"), что позволяет сводить к минимуму необходимость проведения операций удаления дополнительных растворителей и/или растворителя. В частности, смесь может быть подана в экструдер (например, одношнековый экструдер), который содержит способный вращаться шнек, установленный в корпусе (например, цилиндрическом корпусе), который может быть нагреваемым. Смесь пропускают в направлении технологического потока от питающей части к выпускной части под действием усилия, создаваемого при вращении шнека. Подобные шнековые экструдеры обычно разделены по длине шнека на три секции. Первая секция представляет собой питающую секцию, в которой происходит захват твердого материала шнеком. Вторая секция представляет собой секцию плавления, в которой происходит плавление большей части твердых материалов. Для интенсификации плавления полимера шнек внутри этой секции обычно имеет конусообразную форму. Третья секция представляет собой смесительную секцию, при работе которой происходит подача расплавленного материала с постоянной скоростью в этап экструзии. Выбор конфигурации шнека не особенно критичен для настоящего изобретения, и шнек может содержать любое количество и/или любую ориентацию резьбы или канавок, известную в данной области техники.The reaction of the mixture of the polyepoxide modifier and polylactic acid is carried out while the starting polymers are in the molten state ("melt processing"), which minimizes the need for removal of additional solvents and / or solvent. In particular, the mixture may be fed into an extruder (e.g., a single screw extruder), which comprises a rotatable screw mounted in a housing (e.g., a cylindrical housing), which may be heated. The mixture is passed in the direction of the process flow from the supply part to the outlet part under the action of the force created by the rotation of the screw. Such screw extruders are usually divided into three sections along the length of the screw. The first section is a feeding section in which the solid material is captured by the screw. The second section is a melting section in which most of the solid materials are melted. To intensify the melting of the polymer, the screw inside this section usually has a conical shape. The third section is a mixing section, during operation of which the supply of molten material occurs at a constant speed in the extrusion stage. The choice of screw configuration is not particularly critical for the present invention, and the screw may comprise any number and / or any orientation of thread or grooves known in the art.

Перед выпуском из экструдера через экструзионную головку, расплавленный полимер также может быть пропущен через одну или более сеток ("сеточное уплотнение или набор сеток"), находящихся в корпусе, которые необязательно усилены распределительной решеткой. Кроме удаления загрязняющих и нерасплавленных твердых веществ, узел сеточного уплотнения/распределительной решетки способствует созданию в корпусе противодавления, что улучшает однородность расплава и перемешивание полимера. Давление в головке можно регулировать, меняя конфигурацию сеточного уплотнения (количество сеток, размер отверстий сеток и т.д.). Сеточное уплотнение может включать, например, от 2 до 15 сеток, в некоторых вариантах осуществления от 3 до 10 сеток, и в некоторых вариантах осуществления от 4 до 8 сеток. Если применяют множество сеток, то размеры отверстий сеток, находящихся выше по потоку обычно достаточны для сбора только крупных частиц, а размеры отверстий сеток, расположенных последовательно ниже по потоку позволяют собирать все более мелкие частицы. Несмотря на то, что возможно применение сеток различных размеров, для создания в корпусе достаточно высокого противодавления обычно желательно, чтобы уплотнение содержало по меньшей мере одну сетку с отверстиями относительно малого размера. Например, средняя ширина (или диаметр) отверстий сетки может составлять приблизительно 100 микрометров или менее, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 75 микрометров или менее, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1 до приблизительно 50 микрометров. Предпочтительно, уплотнение включает множество сеток (например, 3 или более) с отверстиями подобного размера.Before being discharged from the extruder through the extrusion head, the molten polymer can also be passed through one or more nets (“mesh seal or mesh set”) located in the housing, which are optionally reinforced with a distribution grid. In addition to removing contaminants and unmelted solids, the mesh seal / distribution grid assembly helps create backpressure in the housing, which improves melt uniformity and polymer mixing. The pressure in the head can be adjusted by changing the configuration of the mesh seal (number of grids, size of the holes of the grids, etc.). The mesh seal may include, for example, from 2 to 15 grids, in some embodiments, from 3 to 10 grids, and in some embodiments, from 4 to 8 grids. If multiple grids are used, the sizes of the openings of the grids located upstream are usually sufficient to collect only large particles, and the sizes of the holes of the grids located sequentially downstream allow collecting smaller particles. Although it is possible to use grids of various sizes, to create a sufficiently high back pressure in the housing, it is usually desirable that the seal contains at least one grid with holes of a relatively small size. For example, the average width (or diameter) of the mesh openings may be about 100 micrometers or less, in some embodiments, about 75 micrometers or less, and in some embodiments, from about 1 to about 50 micrometers. Preferably, the seal includes a plurality of nets (e.g., 3 or more) with holes of a similar size.

Скорость шнека также может быть выбрана так, чтобы обеспечить требуемую продолжительность пребывания, скорость сдвига, температуру обработки в расплаве и т.д. Например, скорость шнека может составлять от приблизительно 50 до приблизительно 200 оборотов в минуту ("об/мин"), в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 70 до приблизительно 150 об/мин, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 80 до приблизительно 120 об/мин. При этом могут развиваться температуры, превышающие температуры, обычно применяемые для экструдирования полимолочной кислоты и достаточно высокие для инициирования реакции с полиэпоксидным модификатором, например, превышающие приблизительно 230°C. Например, в экструдере могут быть созданы одна или множество зон, в по меньшей мере одной из которых создается температура, составляющая от приблизительно 230°C до приблизительно 350°C, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 235°C до приблизительно 300°C, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 240°C до приблизительно 280°C.The screw speed can also be selected so as to provide the desired residence time, shear rate, melt processing temperature, etc. For example, the screw speed may be from about 50 to about 200 revolutions per minute ("rpm"), in some embodiments, from about 70 to about 150 rpm, and in some embodiments, from about 80 to about 120 rpm min In this case, temperatures can develop that are higher than the temperatures commonly used for extruding polylactic acid and high enough to initiate a reaction with a polyepoxide modifier, for example, exceeding approximately 230 ° C. For example, one or a plurality of zones can be created in the extruder, in at least one of which a temperature of from about 230 ° C to about 350 ° C is created, in some embodiments, from about 235 ° C to about 300 ° C, and in some embodiments, from about 240 ° C to about 280 ° C.

Скорость сдвига расплава и, в свою очередь, глубина инициирования реакции, также могут быть увеличены с помощью установки в смесительной секции экструдера одного или более распределительных и/или дисперсионных смесительных элементов. Подходящие распределительные смесительные элементы для одношнековых экструдеров могут включать, например, смесительные элементы Saxon, Dulmage, роторно-полостные смесители и т.д. Аналогично, подходящие дисперсионные смесительные элементы могут включать смесители, включающие шнек с дополнительным кольцеобразным выступом (Blister ring), смесительные элементы Leroy/Maddock, смесительные элементы CRD и т.д. В данной области техники хорошо известно, что интенсивность перемешивания может быть дополнительно повышена с помощью установки в корпусе устройства штифтов (стержней), которые осуществляют сминание и переориентацию полимерного расплава, например, штифтов, устанавливаемых в экструдерах месильных машин Бусс (Buss), роторно-полостных смесителях и вихревых смесителях со штифтами, входящими в зацепление (англ. Vortex Intermeshing Pin, сокращенно VIP). Независимо от типа конкретных выбранных элементов, применение одного более смесительных элементов может создавать высокие скорости сдвига расплава, способствующие инициированию требуемой реакции. Обычно, кажущаяся скорость сдвига во время обработки в расплаве может составлять от приблизительно 100 секунд-1 до приблизительно 10000 секунд-1, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 200 секунд-1 до приблизительно 5000 секунд-1, и в некоторых вариантах осуществления, от приблизительно 500 секунд-1 до приблизительно 1200 секунд-1. Разумеется, для достижения требуемой глубины протекания реакции можно регулировать другие параметры, например, время пребывания при обработке в расплаве, которое обратно пропорционально скорости пропускания.The melt shear rate and, in turn, the depth of reaction initiation can also be increased by installing one or more distribution and / or dispersion mixing elements in the mixing section of the extruder. Suitable distribution mixing elements for single screw extruders may include, for example, Saxon, Dulmage mixing elements, rotary vane mixers, etc. Similarly, suitable dispersion mixing elements may include mixers including an auger with an additional Blister ring, Leroy / Maddock mixing elements, CRD mixing elements, etc. It is well known in the art that the mixing intensity can be further increased by installing pins (rods) in the device body that crush and reorient the polymer melt, for example, pins installed in the extruders of Buss kneading machines, rotary cavity faucets and vortex mixers with pins engaging (eng. Vortex Intermeshing Pin, abbreviated VIP). Regardless of the type of particular elements selected, the use of one or more mixing elements can create high shear rates of the melt, contributing to the initiation of the desired reaction. Typically, the apparent shear rate during melt processing may be from about 100 seconds -1 to about 10,000 seconds -1 , in some embodiments, from about 200 seconds -1 to about 5000 seconds -1 , and in some embodiments, from about 500 seconds -1 to about 1200 seconds -1 . Of course, to achieve the desired depth of the reaction, you can adjust other parameters, for example, the residence time during processing in the melt, which is inversely proportional to the transmission rate.

Авторами настоящего изобретения также было обнаружено, что для достижения требуемой глубины протекания реакции кроме регулирования параметров сдвигового усилия, также можно регулировать содержание влаги в смеси-предшественнике. Не ограничиваясь какой-либо теорией можно предположить, что в реакции полиэпоксида с полимолочной кислотой вода действует как катализатор. Тем не менее, слишком высокое содержание влаги может приводить к разложению полимолочной кислоты и понижению ее молекулярной массы. В этом отношении, авторами настоящего изобретения было обнаружено, что содержание влаги в смеси-предшественнике может быть доведено до значений, составляющих от приблизительно 100 до приблизительно 500 частей на миллион, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 125 до приблизительно 400 частей на миллион, и в некоторых вариантах осуществления, от приблизительно 150 до приблизительно 300 частей на миллион. Такие значения содержания влаги могут быть получены после сушки, например, при температуре от приблизительно 40°C до приблизительно 80°C, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 50°C до приблизительно 70°C.The authors of the present invention also found that in order to achieve the desired depth of the reaction, in addition to controlling the shear parameters, it is also possible to control the moisture content in the precursor mixture. Not limited to any theory, it can be assumed that in the reaction of the polyepoxide with polylactic acid, water acts as a catalyst. However, too high a moisture content can lead to the decomposition of polylactic acid and a decrease in its molecular weight. In this regard, it has been found by the present inventors that the moisture content of the precursor mixture can be brought to values of from about 100 to about 500 ppm, in some embodiments, from about 125 to about 400 ppm, and in in some embodiments, from about 150 to about 300 ppm. Such moisture values can be obtained after drying, for example, at a temperature of from about 40 ° C to about 80 ° C, and in some embodiments, from about 50 ° C to about 70 ° C.

Несмотря на то, что прореагировавшая полимолочная кислота отличается от исходного полимера некоторыми свойствами, она, тем не менее, может сохранять другие свойства исходного полимера. Например, поскольку термопластическая композиция, используемая для получения волокон, обычно не содержит пластификатор, температура стеклования (Tg) прореагировавшей композиции обычно остается той же, что и температура стеклования полимолочной кислоты. То есть Tg прореагировавшей термопластической композиции может составлять от приблизительно 50°C до приблизительно 80°C и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 55°C до приблизительно 65°C. Температура плавления термопластической композиции также может составлять от приблизительно 150°C до приблизительно 250°C, и в некоторых - вариантах осуществления от приблизительно 160°C до приблизительно 220°C.Despite the fact that the reacted polylactic acid differs from the starting polymer in some properties, it can nevertheless preserve other properties of the starting polymer. For example, since the thermoplastic composition used to make the fibers typically does not contain a plasticizer, the glass transition temperature (T g ) of the reacted composition usually remains the same as the glass transition temperature of polylactic acid. That is, the T g of the reacted thermoplastic composition may be from about 50 ° C to about 80 ° C, and in some embodiments, from about 55 ° C to about 65 ° C. The melting temperature of the thermoplastic composition may also be from about 150 ° C to about 250 ° C, and in some embodiments, from about 160 ° C to about 220 ° C.

III. Формирование волоконIII. Fiber formation

Волокна, получаемые из прореагировавшей термопластической композиции, обычно могут иметь любую требуемую конфигурацию, примеры которой включают однокомпонентные и многокомпонентные волокна (например, конфигурацию оболочка-сердечник, конфигурацию друг вдоль друга, конфигурацию "сегментированного пирога", конфигурацию "островок в море" и т.д.). В некоторых вариантах осуществления для дополнительного повышения прочности и улучшения других механических свойств волокна могут содержать в качестве компонента (например, двухкомпонентные волокна) или составляющего вещества (например, волокна, включающие два составляющих вещества) один или более дополнительный полимер. Например, термопластическая композиция может образовывать компонент оболочки двухкомпонентного волокна оболочка/сердечник, в то время как дополнительный полимер может образовывать компонент сердечника или наоборот. Дополнительный полимер может представлять собой термопластический полимер, который в общем случае не считается биоразлагаемым, например, полиолефин, например, полиэтилен, полипропилен, полибутилен и т.д.; политетрафторэтилен; сложный полиэфир, например, полиэтилентерефталат и т.д.; поливинилацетат; поливинилхлоридацетат; поливинилбутираль; акриловый полимер, например, полиакрилат, полиметилакрилат, полиметилметакрилат и т.д.; полиамид, например, нейлон; поливинилхлорид; поливинилиденхлорид; полистирол; поливиниловый спирт; и полиуретан. Однако, более желательно, чтобы дополнительный полимер был биоразлагаемым, например, включал алифатические сложные полиэфиры, например, сложные полиэфирамиды, модифицированный полиэтилентерефталат, полигликолевую кислоту, полиалкиленкарбонаты (например, полиэтиленкарбонат), полигидроксиалканоаты (ПГА), полигидроксибутираты (ПГБ), полигидроксивалераты (ПГВ), сополимеры полигидроксибутирата и гидроксивалерата (ПГБВ) и поликапролактон, и алифатические полимеры на основе сукцинатов (например, полибутиленсукцинат, полибутиленсукцинат-адипат и полиэтиленсукцинат); ароматические сложные полиэфиры; или другие сополимеры алифатических и ароматических сложных эфиров.The fibers obtained from the reacted thermoplastic composition can usually have any desired configuration, examples of which include single-component and multicomponent fibers (for example, shell-core configuration, configuration along each other, configuration of a “segmented cake”, configuration “island in the sea”, etc. d.). In some embodiments, to further increase strength and improve other mechanical properties, the fibers may contain as a component (e.g., bicomponent fibers) or a constituent material (e.g., fibers comprising two constituent substances) one or more additional polymer. For example, the thermoplastic composition may form the sheath / core component of the bicomponent fiber, while the additional polymer may form the core component or vice versa. The additional polymer may be a thermoplastic polymer that is generally not considered biodegradable, for example, a polyolefin, for example, polyethylene, polypropylene, polybutylene, etc .; polytetrafluoroethylene; polyester, for example polyethylene terephthalate, etc .; polyvinyl acetate; polyvinyl chloride acetate; polyvinyl butyral; acrylic polymer, for example, polyacrylate, polymethyl acrylate, polymethyl methacrylate, etc .; polyamide, for example, nylon; polyvinyl chloride; polyvinylidene chloride; polystyrene; polyvinyl alcohol; and polyurethane. However, it is more desirable that the additional polymer be biodegradable, for example, include aliphatic polyesters, for example, polyetheramides, modified polyethylene terephthalate, polyglycolic acid, polyalkylene carbonates (e.g. polyethylene carbonate), polyhydroxyalkanoates (PHA), polyhydroxybutyrates (PHBV) , copolymers of polyhydroxybutyrate and hydroxyvalerate (PHBV) and polycaprolactone, and succinate-based aliphatic polymers (e.g. polybutylene succinate, polybutylene succinate-a Ipat and polyethylene succinate); aromatic polyesters; or other copolymers of aliphatic and aromatic esters.

Для получения волокон согласно настоящему изобретению может быть применен любой из множества способов. Например, описанная выше термопластическая композиция может быть экструдирована через фильеру, подвергнута быстрому охлаждению и затянута в вертикальную шахту устройства для вытяжения волокна. Реакция полиэпоксидного модификатора с полимолочной кислотой может происходить при выполнении перечисленных этапов или до введения в технологическую линию для формования волокон. После формования волокна могут быть нарезаны, в результате чего получают штапельное волокно, средняя длина которого составляет от приблизительно 3 до приблизительно 80 миллиметров, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 4 до приблизительно 65 миллиметров, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 5 до приблизительно 50 миллиметров. Штапельное волокно затем может быть введено в нетканое полотно, известное в данной области техники, например, нетканое кардное полотно, нетканое полотно, полученное аэродинамическим формованием и т.д. Волокна также могут быть осаждены на перфорированную поверхность, на которой они образуют нетканое полотно.Any of a variety of methods can be used to produce the fibers of the present invention. For example, the thermoplastic composition described above can be extruded through a die, subjected to rapid cooling, and pulled into a vertical shaft of a fiber drawing apparatus. The reaction of the polyepoxide modifier with polylactic acid can occur when the above steps are performed or before being introduced into the fiber spinning line. After forming, the fibers can be cut, resulting in a staple fiber, the average length of which is from about 3 to about 80 millimeters, in some embodiments, from about 4 to about 65 millimeters, and in some embodiments, from about 5 to about 50 millimeters . The staple fiber can then be introduced into a non-woven fabric known in the art, for example, non-woven carded fabric, non-woven fabric obtained by aerodynamic molding, etc. Fibers can also be deposited on a perforated surface on which they form a non-woven fabric.

Так, на Фиг.1 более подробно изображен один из примеров осуществления способа получения волокон. В этом конкретном примере осуществления предварительно смешанную термопластическую композицию экструдируют при относительно высокой температуре, позволяющей инициировать реакцию между эпоксидными функциональными группами модификатора и полимолочной кислотой, а также производить формирование волокон. Например, смесь полимолочной кислоты и полиэпоксидного модификатора направляют в экструдер 12 из подающего бункера 14. Смесь может быть направлена в подающий бункер 14 с помощью любой из традиционных методик. Как более подробно описано выше, экструдер 12 нагревают до температуры, достаточной для экструзии расплавленного полимера и протекания реакции между полиэпоксидным модификатором и полимолочной кислотой. Экструдированную композицию затем пропускают через трубопровод 16 для полимера в фильеру 18. Например, фильера 18 может включать корпус, содержащий фильерный комплект, включающий множество пластин, расположенных одна над другой, в которых имеются расположенные в определенном порядке отверстия, по которым могут протекать полимерные компоненты. Фильера 18 также включает отверстия, расположенные в виде одного или более рядов. При продавливании полимера через отверстия формируются нити, образующие завесу (пучок). В способе 10 также применяют охлаждающую воздуходувку 20, расположенную вблизи завесы из волокон, извлекаемых из фильеры 18. Воздух, поступающий из охлаждающей воздуходувки 20, охлаждает волокна, извлекаемые из фильеры 18. Охлаждающий воздух может быть направлен с одной из сторон завесы из волокон, как показано на Фиг.1, или с обеих сторон завесы из волокон.So, Figure 1 shows in more detail one example of a method for producing fibers. In this particular embodiment, the pre-blended thermoplastic composition is extruded at a relatively high temperature to initiate a reaction between the epoxy functional groups of the modifier and polylactic acid, and also to form fibers. For example, a mixture of polylactic acid and a polyepoxide modifier is sent to the extruder 12 from the feed hopper 14. The mixture can be sent to the feed hopper 14 using any of the conventional techniques. As described in more detail above, the extruder 12 is heated to a temperature sufficient to extrude the molten polymer and to proceed the reaction between the polyepoxide modifier and polylactic acid. The extruded composition is then passed through a polymer conduit 16 into a die 18. For example, die 18 may include a housing containing a die assembly including a plurality of plates arranged one above the other, in which there are holes in a specific order through which polymer components can flow. The die 18 also includes holes arranged in one or more rows. When polymer is pressed through holes, filaments are formed, forming a curtain (bundle). The method 10 also employs a cooling blower 20 located near the curtain of fibers extracted from the die 18. The air coming from the cooling blower 20 cools the fibers extracted from the die 18. Cooling air can be directed from one side of the curtain of fibers, as shown in FIG. 1, or on both sides of a curtain of fibers.

После охлаждения осуществляют затягивание волокон в вертикальную шахту устройства 22 для вытяжения волокна. Устройства для вытяжения волокон или эжекторы, применяемые при прядении волокна из полимерных расплавов, хорошо известны в данной области техники. Подходящие для применения в способе согласно настоящему изобретению устройства для вытяжения волокна включают эжектор для линейного вытяжения волокна, подобный описанному в патентах US 3802817 и US 3423255, содержание которых полностью включено в настоящее описание посредством ссылки для всех соответствующих целей. Устройство 22 для вытяжения волокна обычно включает длинную вертикальную шахту, через которую волокна протягивают под действием засасывающего воздуха, поступающего из отверстий в сторонах шахты и продуваемого в направлении вниз через шахту. Всасывающий воздух направляют в устройство 22 для вытяжения волокна с помощью нагревателя или воздуходувки 24. Под действием всасывающего воздуха волокна и окружающий воздух транспортируются через устройство 22 для вытяжения волокна. Действие потока газа вызывает вытяжение волокон или уменьшение их диаметра, в результате которого повышается степень ориентации молекул или кристалличность полимеров, из которых образованы волокна. Волокна пропускают через выпускное отверстие устройства 22 для вытяжения волокна и укладывают на прядильный диск 42. Высокая прочность волокон согласно настоящему изобретению позволяет применять высокие степени вытяжения при осуществлении способа согласно настоящему изобретению. Степень вытяжения вычисляют как отношение линейной скорости волокон после вытяжения (например, линейной скорости прядильного диска 42 или перфорированной поверхности (не показана)) к линейной скорости волокон после экструзии. Например, в некоторых вариантах осуществления степень вытяжения может быть вычислена следующим образом:After cooling, the fibers are pulled into the vertical shaft of the fiber traction device 22. Fiber traction devices or ejectors used in spinning fibers from polymer melts are well known in the art. Suitable fiber traction devices for use in the method of the present invention include an ejector for linear traction of fiber, similar to that described in US Pat. The fiber traction device 22 typically includes a long vertical shaft through which the fibers are pulled by suction air coming in from openings in the sides of the shaft and blown downward through the shaft. The suction air is sent to the fiber drawing device 22 by a heater or blower 24. Under the action of the suction air, the fibers and the surrounding air are transported through the fiber drawing device 22. The action of the gas flow causes the fibers to stretch or reduce their diameter, which increases the degree of orientation of the molecules or crystallinity of the polymers from which the fibers are formed. The fibers are passed through the outlet of the fiber stretcher 22 and stacked on the spinning disk 42. The high strength of the fibers according to the present invention allows the use of high degrees of stretch when implementing the method according to the present invention. The degree of elongation is calculated as the ratio of the linear velocity of the fibers after stretching (for example, the linear velocity of the spinning disk 42 or perforated surface (not shown)) to the linear velocity of the fibers after extrusion. For example, in some embodiments, the degree of traction can be calculated as follows:

Степень вытяжения = A/B,Extent = A / B,

гдеWhere

A представляет собой линейную скорость волокна после вытяжения (т.е. скорость прядильного диска), которая может быть непосредственно измерена; иA represents the linear speed of the fiber after stretching (i.e., the speed of the spinning disk), which can be directly measured; and

B представляет собой линейную скорость экструдированного волокна, которая может быть вычислена следующим образом:B is the linear velocity of the extruded fiber, which can be calculated as follows:

Линейная скорость волокна, поступающего из экструдера = C/(25*π*D*E2), гдеThe linear velocity of the fiber coming from the extruder = C / (25 * π * D * E 2 ), where

C - скорость потока через одно отверстие (граммы в минуту);C is the flow rate through one hole (grams per minute);

D - плотность расплава полимера (граммы на кубический сантиметр); иD is the polymer melt density (grams per cubic centimeter); and

E - диаметр отверстия (в сантиметрах), через которое экструдируют волокно. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения степень вытяжения может составлять от приблизительно 200:1 до приблизительно 7500:1, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 500:1 до приблизительно 6500:1, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1000:1 до приблизительно 6000:1.E is the diameter of the hole (in centimeters) through which the fiber is extruded. In some embodiments, the degree of stretching can range from about 200: 1 to about 7500: 1, in some embodiments, from about 500: 1 to about 6500: 1, and in some embodiments, from about 1000: 1 to about 6000: one.

Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что при необходимости волокна, собранные на прядильный диск 42, могут быть необязательно подвергнуты дополнительной технологической обработке и/или трансформации (не показана). Например, собранные волокна могут быть подвергнуты "холодному вытяжению" при температуре ниже их температуры размягчения до достижения требуемого диаметра, после чего их подвергают гофрировке, структурированию и/или резке на куски требуемой длины с образованием штапельного волокна.Specialists in the art should understand that, if necessary, the fibers collected on the spinning disk 42 may optionally be subjected to additional processing and / or transformation (not shown). For example, the collected fibers can be subjected to "cold drawing" at a temperature below their softening temperature until the desired diameter is reached, after which they are corrugated, structured and / or cut into pieces of the required length to form staple fibers.

Авторами настоящего изобретения было обнаружено, что независимо от конкретного способа формирования волокон, вытяжение волокон значительно увеличивает продольный размер прореагировавших дискретных доменов, то есть обычно они имеют линейную удлиненную форму. Продольные размеры протяженных доменов могут приблизительно на 10% или более, в некоторых вариантах осуществления на величину от приблизительно 50% до приблизительно 1000%, и в некоторых вариантах осуществления на величину от приблизительно 100% до приблизительно 500% превышать продольные размеры доменов до вытяжения волокон. Продольный размер доменов после вытяжения волокон может, например, составлять от приблизительно 10 мкм до приблизительно 300 мкм, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 40 мкм до приблизительно 250 мкм, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 50 мкм до приблизительно 200 мкм. Домены также могут иметь относительно малую толщину и, таким образом, иметь небольшой размер в направлении, перпендикулярном продольному направлению (т.е. в плоскости поперечного сечения). Например, размер поперечного сечения может составлять от приблизительно 0,02 до приблизительно 75 микрометров, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,1 до приблизительно 40 микрометров, и в некоторых вариантах осуществления от 0,4 до приблизительно 20 микрометров. При такой величине аспектное отношение для доменов (отношение продольного размера к размеру поперечного сечения) составляет от приблизительно 3 до приблизительно 200, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 5 до приблизительно 100, ив некоторых вариантах осуществления от приблизительно 5 до приблизительно 50.The inventors of the present invention have found that, regardless of the particular method of fiber formation, fiber elongation significantly increases the longitudinal size of the reacted discrete domains, that is, they usually have a linear elongated shape. The longitudinal dimensions of the extended domains can be approximately 10% or more, in some embodiments, by a value of from about 50% to about 1000%, and in some embodiments, by a size of from about 100% to about 500%, the longitudinal sizes of the domains can be larger than the fibers. The longitudinal size of the domains after stretching the fibers may, for example, be from about 10 microns to about 300 microns, in some embodiments, from about 40 microns to about 250 microns, and in some embodiments, from about 50 microns to about 200 microns. Domains can also have a relatively small thickness and, thus, have a small size in the direction perpendicular to the longitudinal direction (i.e., in the plane of the cross section). For example, the cross-sectional size may be from about 0.02 to about 75 micrometers, in some embodiments, from about 0.1 to about 40 micrometers, and in some embodiments, from 0.4 to about 20 micrometers. With this value, the aspect ratio for the domains (longitudinal to cross-sectional ratio) is from about 3 to about 200, in some embodiments from about 5 to about 100, and in some embodiments from about 5 to about 50.

Присутствие таких протяженных доменов указывает на способность термопластической композиции поглощать энергию, выделяющуюся во время вытяжения волокон. В этом случае композиция не настолько хрупка, как чистый полимер и, таким образом, при приложении напряжения может происходить релаксация, а не разрушение. При релаксации во время приложения напряжения полимер может продолжать функционировать как несущий элемент, даже после существенного удлинения волокон. В этом отношении волокна согласно настоящему изобретению могут обладать повышенным "максимальным удлинением", т.е. процентным удлинением волокна при максимальной нагрузке. Например, максимальное удлинение волокон согласно настоящему изобретению сожжет составлять приблизительно 25% или более, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 30% или более, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 40% до приблизительно 350%, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 50% до приблизительно 250%. Такие значения удлинения могут быть получены при использовании волокон, имеющих различные величины средних диаметров, например, диаметр которых составляет от приблизительно 0,1 до приблизительно 50 микрометров, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1 до приблизительно 40 микрометров, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 2 до приблизительно 25 микрометров, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 5 до приблизительно 15 микрометров.The presence of such extended domains indicates the ability of the thermoplastic composition to absorb the energy released during the stretching of the fibers. In this case, the composition is not as fragile as a pure polymer, and thus, relaxation can occur when stress is applied, rather than destruction. During relaxation during application of stress, the polymer can continue to function as a supporting element, even after a substantial elongation of the fibers. In this regard, the fibers of the present invention may have an increased “maximum elongation”, i.e. percent fiber elongation at maximum load. For example, the maximum fiber elongation according to the present invention will burn approximately 25% or more, in some embodiments about 30% or more, in some embodiments from about 40% to about 350%, and in some embodiments from about 50% to about 250% Such elongation values can be obtained using fibers having different mean diameters, for example, from about 0.1 to about 50 micrometers in diameter, from about 1 to about 40 micrometers in some embodiments, from about 2 in some embodiments up to about 25 micrometers, and in some embodiments, from about 5 to about 15 micrometers.

Несмотря на способность удлиняться под действием напряжения, волокна согласно настоящему изобретению также могут оставаться относительно прочными. Один из параметров, который указывает на относительную прочность волокна согласно настоящему изобретению, представляет собой "прочность на разрыв", которая означает прочность на растяжение волокна, выраженная как отношение прилагаемой силы к единице линейной плотности. Например, прочность на разрыв волокон согласно настоящему изобретению может составлять от приблизительно 0,75 до приблизительно 6,0 грамм-силы ("gf") на денье (что приблизительно составляет от 7,35·10-3 до 58,8·10-3 Н на денье), в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1,0 до приблизительно 4,5 gf на денье (что приблизительно составляет от 9,8·10-3 до 44,1·10-3 Н на денье), и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1,5 до приблизительно 4,0 gf на денье (что приблизительно составляет от 14,75·10-3 до 39,2·10-3 Н на денье). В зависимости от предполагаемого применения денье волокон может быть различным. Обычно получают волокна, которые имеют денье на нить (т.е. единица линейной плотности равна массе в граммах 9000 метров волокна), составляющее менее приблизительно 6, в некоторых вариантах осуществления менее приблизительно 3, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,5 до приблизительно 3.Despite the ability to elongate under stress, the fibers of the present invention can also remain relatively strong. One parameter that indicates the relative strength of the fiber according to the present invention is “tensile strength”, which means the tensile strength of the fiber, expressed as the ratio of the applied force to the unit of linear density. For example, the tensile strength of the fibers according to the present invention can be from about 0.75 to about 6.0 gram-force ("g f ") on denier (which is approximately 7.35 · 10 -3 to 58.8 · 10 -3 N denier), in some embodiments, from about 1.0 to about 4.5 g f denier (which is approximately 9.8 · 10 -3 to 44.1 · 10 -3 N denier), and in some embodiments, from about 1.5 to about 4.0 g f denier (which is about 14.75 · 10 -3 to 39.2 · 10 -3 N denier). Depending on the intended use, denier fibers may be different. Typically, fibers are obtained that have denier per thread (i.e., a unit of linear density is equal to a gram weight of 9,000 meters of fiber) of less than about 6, in some embodiments, less than about 3, and in some embodiments, from about 0.5 to about 3.

При необходимости, из волокон согласно настоящему изобретению также может быть образовано полотно со связной структурой, которое получают, осаждая волокна случайным образом на формовочную поверхность (необязательно с приложением вакуума) и затем скрепляя получаемое полотно с помощью любой известной методики. Например, под устройством для вытяжения волокна может быть установлена бесконечная перфорированная формовочная поверхность, на которую осаждают волокна, поступающие из выпускного отверстия. Под формовочной поверхностью может быть установлен источник вакуума, под действием которого происходит вытягивание волокон и формование нескрепленного нетканого полотна. После формования нетканое полотно может быть скреплено с помощью любой традиционной методики, например, при помощи клеящего вещества или автогенной склейкой (например, сплавлением и/или при аутоадгезии волокон без применения дополнительного клеящего вещества). Автогенная склейка, например, может быть произведена посредством контакта волокон, пока они еще находятся в полурасплавленном или клейком состоянии, или простым смешиванием с полимолочной кислотой (кислотами), применяемой для формования волокон, полимера, повышающего клейкость, и/или растворителя. Подходящие методики автогенной склейки могут включать ультразвуковое скрепление, термическое скрепление, скрепление горячим воздухом, каландрирование и т.д. Например, полотно может быть дополнительно скреплено или на нем может быть вытеснен шаблон термомеханическим способом, в соответствии с которым полотно пропускают между нагретым опорным валком и нагретым валком для тиснения. На валок для тиснения может быть нанесен любой выпуклый шаблон, который обеспечивает получения полотна с требуемыми свойствами или внешним видом. Предпочтительно, чтобы на валок для тиснения был нанесен выпуклый шаблон, ограничивающий множество участков скрепления, которые ограничивают скрепленную область, составляющую от приблизительно 2% до 30% от общей площади валка. Примеры шаблонов включают, например, шаблоны, описанные в патенте US 3855046, Hansen et al., патенте US 5620779, Lew et al., патенте US 5962112, Havnes et al., патенте US 6093665, Savovitz et al., в также в патентах на промышленный образец US 428267, Romano et al.; US 390708, US Brown: US 418305, Zander, et al.: US 384508, Zander, et al.; US 384819, Zander, et al.; US 358035, Zander, et al.: и US 315990, Blenke. et al., содержания которых полностью включены в настоящее описание посредством ссылки для любых целей. Давление между валками может составлять от приблизительно 5 до приблизительно 2000 фунтов на линейный дюйм (что приблизительно составляет от 89 до 3,57·104 кг/м). Давление между валками и температуру валков устанавливают таким образом, чтобы получить требуемые свойства или внешний вид полотна и сохранить тканеподобную фактуру. Как хорошо известно специалистам в данной области техники, требуемые значения температуры и давления могут колебаться в широких пределах в зависимости от множества факторов, неограничивающие примеры которых включают область скрепления шаблона, свойства полимера, свойства волокон и свойства нетканого полотна.If necessary, a web with a coherent structure can also be formed from the fibers of the present invention, which is obtained by depositing the fibers randomly on the molding surface (optionally by applying a vacuum) and then bonding the resulting fabric using any known technique. For example, an infinite perforated molding surface may be installed under the fiber traction device onto which fibers coming from the outlet are deposited. A vacuum source can be installed under the molding surface, under the influence of which the fibers are drawn and the non-woven non-woven fabric is formed. After molding, the non-woven fabric can be bonded using any conventional technique, for example, using an adhesive or autogenous bonding (for example, fusion and / or auto-adhesion of fibers without the use of an additional adhesive). Autogenous bonding, for example, can be accomplished by contacting the fibers while they are still in a semi-molten or sticky state, or by simple mixing with polylactic acid (s) used to form the fibers, the tackifying polymer, and / or the solvent. Suitable autogenous bonding techniques may include ultrasonic bonding, thermal bonding, hot air bonding, calendaring, etc. For example, the web may be further bonded or a template may be extruded onto it in a thermomechanical manner, according to which the web is passed between the heated backup roll and the heated embossing roll. Any convex pattern can be applied to the embossing roll, which provides a web with the desired properties or appearance. It is preferable that a convex pattern be applied to the embossing roll defining a plurality of bonding portions that define a bonded region comprising from about 2% to 30% of the total area of the roll. Examples of patterns include, for example, the patterns described in US Pat. No. 3,855,046, Hansen et al., US Pat. No. 5,620,779, Lew et al., US Pat. No. 5,962,112, Havnes et al., US Pat. No. 6,093,665, Savovitz et al., Also in patents. US Pat. No. 4,288,267, Romano et al .; US 390708, US Brown: US 418305, Zander, et al .: US 384508, Zander, et al .; US 384819, Zander, et al .; US 358035, Zander, et al .: and US 315990, Blenke. et al., the contents of which are fully incorporated into this description by reference for any purpose. The pressure between the rolls can be from about 5 to about 2000 psi (which is about 89 to 3.57 · 10 4 kg / m). The pressure between the rolls and the temperature of the rolls are set so as to obtain the desired properties or appearance of the web and maintain a fabric-like texture. As is well known to specialists in this field of technology, the required temperature and pressure can vary widely depending on many factors, non-limiting examples of which include the area of the template bonding, polymer properties, fiber properties and non-woven fabric properties.

Кроме полотен спанбонд, из термопластической композиции согласно настоящему изобретению также может быть получено множество других нетканых полотен, например, полотна, получаемые из расплава аэродинамическим способом, скрепленные кардные полотна, полотна, получаемые мокрым формованием, полотна, получаемые суховоздушным формованием, коформные полотна, полотна, спутанные гидравлическим способом и т.д. Например, термопластическая композиция может быть экструдирована через множество мелких капилляров фильеры в сходящийся в одну точку поток газа (например, воздуха), движущийся с высокой скоростью, в результате чего происходит уменьшение диаметра волокон. Затем полученные аэродинамическим способом из расплава волокна транспортируют с помощью высокоскоростного потока газа и размещают на сборной поверхности с образованием полотна распределенных случайным образом волокон, полученных аэродинамическим способом. В альтернативном варианте кардное полотно может быть сформовано из полимера посредством транспортировки жгутов волокон, полученных из термопластической композиции, в трепальную машину, в которой осуществляют разделение волокон. Затем волокна пропускают через чесальный или кардочесальный узел, в котором осуществляют дополнительное разделение и выравнивание волокон в машинном (продольном) направлении с образованием волокнистого нетканого полотна, ориентированного в машинном направлении. После формования нетканое полотно обычно стабилизируют с помощью одной или более известных методик скрепления.In addition to spunbond webs, many other non-woven webs can also be obtained from the thermoplastic composition according to the present invention, for example, meltblown webs, bonded carded webs, wet formed webs, dry-formed webs, conformal webs, webs, hydraulically confused, etc. For example, a thermoplastic composition can be extruded through many small capillaries of a die into a gas stream (for example, air) converging at one point, moving at high speed, resulting in a reduction in fiber diameter. Then, the fibers obtained by the aerodynamic method from the melt are transported using a high-speed gas stream and placed on the collection surface to form a web of randomly distributed fibers obtained by the aerodynamic method. Alternatively, the carded web may be formed from a polymer by transporting fiber bundles obtained from the thermoplastic composition into a bobbin machine in which the fibers are separated. Then the fibers are passed through a carding or carding unit, in which additional separation and alignment of the fibers in the machine (longitudinal) direction is carried out with the formation of a fibrous non-woven fabric oriented in the machine direction. After molding, the non-woven fabric is usually stabilized using one or more known bonding techniques.

При необходимости нетканое полотно также может представлять собой композиционный материал, содержащий комбинацию волокон из термопластической композиции и волокон других типов (например, штапельного волокна, нитей и т.д.). Например, может быть введено дополнительное синтетическое волокно, например, волокна, полученные из полиолефинов, например, полиэтилена, полипропилена, полибутилена и т.д.; политетрафторэтилена; сложных полиэфиров, например, полиэтилентерефталата и т.д.; поливинилацетата; поливинилхлоридацетата; поливинилбутираля; акриловых полимеров, например, полиакрилата, полиметилакрилата, полиметилметакрилата и т.д.; полиамидов, например, нейлона; поливинилхлорида; поливинилиденхлорида; полистирола; поливинилового спирта; полиуретанов; полимолочной кислоты; и т.д. При необходимости также могут быть использованы биоразлагаемые полимеры, например, полигликолевая кислота (англ. poly(glycolic acid), сокращенно PGA), полимолочная кислота (англ. poly(lactic acid), сокращенно PLA), поли-β-яблочная кислота (англ. poly(β-malic acid), сокращенно PMLA), поли-ε-капролактон (англ. poly(ε-caprolactone), сокращенно PCL), поли-ρ-диоксанон (англ. poly(ρ-dioxanone), сокращенно PDS), полибутиленсукцинат (англ. poly(butylene succinate), сокращенно PBS) и поли-3-гидроксибутират (англ. poly(3-hydroxybutyrate), сокращенно РНВ). Некоторые примеры известных синтетических волокон включают двухкомпонентное волокно типа оболочка-сердечник, поставляемое KoSa Inc., Charlotte, Северная Каролина, под наименованиями Т-255 и Т-256, где оба продукта включают полиолефиновую оболочку, или Т-254, оболочка которого состоит из низкоплавкого сложноэфирного сополимера. Также могут быть использованы другие известные двухкомпонентные волокна, которые включают волокна, поставляемые Chisso Corporation, Moriyama, Япония, или Fibervisions LLC, Wilmington, Делавэр. Также могут быть использованы штапельные волокна из полимолочной кислоты, например, волокна, поставляемые Far Eastern Textile, Ltd., Тайвань.If necessary, the nonwoven fabric can also be a composite material containing a combination of fibers from a thermoplastic composition and fibers of other types (for example, staple fibers, threads, etc.). For example, additional synthetic fiber can be introduced, for example, fibers obtained from polyolefins, for example, polyethylene, polypropylene, polybutylene, etc .; polytetrafluoroethylene; polyesters, for example, polyethylene terephthalate, etc .; polyvinyl acetate; polyvinyl chloride acetate; polyvinyl butyral; acrylic polymers, for example polyacrylate, polymethyl acrylate, polymethyl methacrylate, etc .; polyamides, for example, nylon; polyvinyl chloride; polyvinylidene chloride; polystyrene; polyvinyl alcohol; polyurethanes; polylactic acid; etc. If necessary, biodegradable polymers can also be used, for example, polyglycolic acid (eng. Poly (glycolic acid), abbreviated PGA), polylactic acid (eng. Poly (lactic acid), abbreviated PLA), poly-β-malic acid (eng. poly (β-malic acid), abbreviated PMLA), poly-ε-caprolactone (English poly (ε-caprolactone), abbreviated PCL), poly-ρ-dioxanone (English poly (ρ-dioxanone), abbreviated PDS), polybutylene succinate (eng. poly (butylene succinate), abbreviated PBS) and poly-3-hydroxybutyrate (eng. poly (3-hydroxybutyrate), abbreviated as RNB). Some examples of known synthetic fibers include a sheath-core bicomponent fiber sold by KoSa Inc., Charlotte, North Carolina, under the names T-255 and T-256, where both products include a polyolefin sheath, or T-254, whose sheath consists of a low melting point ester copolymer. Other known bicomponent fibers may also be used, which include fibers available from Chisso Corporation, Moriyama, Japan, or Fibervisions LLC, Wilmington, Delaware. Staple fibers made from polylactic acid can also be used, for example, fibers supplied by Far Eastern Textile, Ltd., Taiwan.

Композиционный материал также может содержать целлюлозные волокна, например, целлюлозные волокна большой и средней длины, целлюлозные волокна малой и средней длины или их смеси. Один из примеров подходящих распушенных целлюлозных волокон большой и средней длины включает крафт-целлюлозные волокна из мягкой древесины. Крафт-целлюлозные волокна из мягкой древесины получают из деревьев хвойных пород, неограничивающие примеры которых включают целлюлозные волокна из мягкой древесины деревьев северных, западных и южных областей, которая включает красное дерево (сосну обыкновенную), можжевельник виргинский, канадскую ель, дугласову пихту, ель обыкновенную, сосну (например, южную сосну), американскую ель (например, черную ель), бамбук, их комбинации и т.д. Для осуществления настоящего изобретения могут быть использованы волокна из крафт-целлюлозы, полученной из мягкой древесины деревьев северных пород. Один из примеров коммерчески доступных волокон из крафт-целлюлозы, полученной из мягкой древесины деревьев южных пород, подходящих для применения согласно настоящему изобретению, включает продукты, поставляемые под торговым наименованием "NF-405" Компанией Weyerhaeuser Company, офисы которой находятся в Federal Way, Вашингтон. Другой пример целлюлозы, подходящей для применения согласно настоящему изобретению, представляет собой беленую сульфатную целлюлозу, в основном содержащую волокна из мягкой древесины, которую поставляет Bowater Corp., офисы которой находятся в Greenville, Южная Каролина, под торговым наименованием целлюлоза CoosAbsorb S. Согласно настоящему изобретению также могут быть применены волокна малой и средней длины. Одним из примеров подходящих целлюлозных волокон малой и средней длины являются волокна из крафт-целлюлозы, полученные из древесины твердых пород. Волокна из крафт-целлюлозы, полученные из древесины твердых пород, получают из лиственных деревьев, и они включают целлюлозные волокна, полученные из пород деревьев, неограничивающие примеры которых включают эвкалипт, клен, березу, осину и т.д. Для повышения мягкости, усиления яркости, повышения непрозрачности и изменения пористости структуры полотна с целью повышения его способности к капиллярному впитыванию, особенно предпочтительными являются волокна из эвкалиптовой крафт-целлюлозы. Также могут быть использованы волокна из бамбука или хлопка.The composite material may also contain cellulose fibers, for example, long and medium length cellulose fibers, short and medium length cellulose fibers, or mixtures thereof. One example of suitable fluffy cellulosic fibers of large and medium lengths includes softwood kraft pulp fibers. Softwood kraft pulp fibers are obtained from coniferous trees, non-limiting examples of which include softwood pulp fibers from northern, western and southern regions, which includes mahogany (common pine), Virginian juniper, Canadian spruce, Douglas fir, ordinary spruce , pine (e.g., southern pine), American spruce (e.g., black spruce), bamboo, combinations thereof, etc. For the implementation of the present invention can be used fiber from kraft pulp obtained from soft wood of trees of northern species. One example of commercially available kraft pulp fibers derived from southern tree softwood suitable for use in the present invention includes products sold under the trade name "NF-405" by Weyerhaeuser Company, with offices in Federal Way, Washington . Another example of cellulose suitable for use in accordance with the present invention is bleached sulfate cellulose, mainly containing softwood fibers, supplied by Bowater Corp., with offices in Greenville, SC, under the trade name CoosAbsorb S. According to the present invention also can be applied fibers of small and medium length. One example of suitable short and medium length cellulosic fibers is Kraft pulp fibers obtained from hardwood. Kraft cellulose fibers obtained from hardwood are obtained from deciduous trees, and they include cellulose fibers obtained from tree species, non-limiting examples of which include eucalyptus, maple, birch, aspen, etc. To increase softness, increase brightness, increase opacity and change the porosity of the fabric structure in order to increase its ability to capillary absorption, fibers from eucalyptus kraft cellulose are particularly preferred. Bamboo or cotton fibers may also be used.

Нетканые композиционные материалы могут быть получены с помощью разнообразных известных методик. Например, нетканый композиционный материал может представлять собой "коформный материал", который содержит смесь или стабилизированную матрицу волокон из термопластической композиции и поглощающий материал. Например, коформные материалы могут быть получены способом, в котором по меньшей мере одна экструзионная головка для получения волокон аэродинамическим способом из расплава расположена вблизи трубопровода, через который в полотно во время его формования добавляют поглощающие материалы. Неограничивающие примеры таких поглощающих материалов могут включать целлюлозные волокна, сверхпоглощающие частицы, неорганические и/или органические поглощающие материалы, обработанное полимерное штапельное волокно и т.д. Относительное процентное содержание поглощающего материала может колебаться в широком диапазоне в зависимости от требуемых характеристик нетканого композиционного материала. Например, нетканый композиционный материал может содержать от приблизительно 1 масс.% до приблизительно 60 масс.%, в некоторых вариантах осуществления от 5 масс.% до приблизительно 50 масс.%, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 10 масс.% до приблизительно 40 масс.% волокон из термопластической композиции. Аналогично, нетканый композиционный материал может содержать от приблизительно 40 масс.% до приблизительно 99 масс.%, в некоторых вариантах осуществления от 50 масс.% до приблизительно 95 масс.%, и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 60 масс.% до приблизительно 90 масс.% поглощающего материала. Некоторые примеры подобных коформных материалов описаны в патентах US 4100324, Anderson. et al.; US 5284703, Everhart, et al. и US 5350624, Georger, et al., содержание которых полностью включено в настоящее описание посредством ссылки для любых целей.Non-woven composite materials can be obtained using a variety of known methods. For example, the nonwoven composite material may be a "coform material" that contains a mixture or stabilized matrix of fibers from a thermoplastic composition and an absorbent material. For example, coform materials can be obtained by a process in which at least one extrusion die for producing fibers is melt-blown aerodynamically from a pipeline through which absorbent materials are added to the web during molding. Non-limiting examples of such absorbent materials may include cellulosic fibers, superabsorbent particles, inorganic and / or organic absorbent materials, processed polymer staple fiber, etc. The relative percentage of absorbent material can fluctuate over a wide range depending on the required characteristics of the nonwoven composite material. For example, the nonwoven composite material may contain from about 1 wt.% To about 60 wt.%, In some embodiments, from 5 wt.% To about 50 wt.%, And in some embodiments, from about 10 wt.% To about 40 wt.% fibers from a thermoplastic composition. Similarly, the nonwoven composite material may contain from about 40 wt.% To about 99 wt.%, In some embodiments, from 50 wt.% To about 95 wt.%, And in some embodiments, from about 60 wt.% To about 90 wt.% absorbing material. Some examples of such coform materials are described in US Pat. No. 4,100,324 to Anderson. et al .; US 5,284,703, Everhart, et al. and US 5350624, Georger, et al., the contents of which are fully incorporated into this description by reference for any purpose.

Настоящее изобретение также включает получение нетканых многослойных материалов, в которых один или более слой получен из термопластической композиции. Например, нетканое полотно, составляющее один слой, может представлять собой полотно спанбонд, содержащее термопластическую композицию, а нетканое полотно, составляющее другой слой, может содержать термопластическую композицию, другой биоразлагаемый полимер (полимеры) и/или любой другой полимер (например, полиолефин). В одном из примеров осуществления нетканый многослойный материал содержит слой, полученный аэродинамическим способом, расположенный между двумя слоями спанбонд, образуя многослойный материал типа "слой спанбонд / слой, полученный аэродинамическим способом / слой спанбонд " (англ. spunbond/meltblown/spunbond, сокращенно "SMS"). При необходимости слой (слои) спанбонд может быть образован из термопластической композиции. Полученный аэродинамическим способом слой может быть образован из термопластической композиции, другого биоразлагаемого полимера (полимеров) и/или любого другого полимера (например, полиолефина). Различные методики получения многослойных материалов типа SMS описаны в патентах US 4041203, Brock et al.: US 5213881, Timmons. et al.: US 5464688, Timmons. et al.; US 4374888, Bornslaeger: US 5169706, Collier, et al.; и US 4766029, Brock et al., а также в опубликованной патентной заявке US No.2004/0002273, Fitting, et al., содержания которых полностью включены в настоящее описание посредством ссылки для любых целей. Разумеется, нетканый многослойный материал может иметь другую конфигурацию и включать любое требуемое количество слоев, полученных аэродинамическим способом и полученных высокоскоростным формованием, например, представлять собой многослойный материал, включающий: слой спанбонд / слой, полученный аэродинамическим способом / слой, полученный аэродинамическим способом/ слой спанбонд (тип "SMMS"), или представлять собой многослойный материал, включающий: слой спанбонд / слой, полученный аэродинамическим способом (тип "SM") и т.д. Несмотря на то, что значения плотности нетканого многослойного материала могут быть подобраны специально для определенного применения, эти значения обычно составляют от приблизительно 10 до приблизительно 300 граммов на квадратный метр ("г/кв.м."), в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 25 до приблизительно 200 г/кв.м., и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 40 до приблизительно 150 г/кв.м.The present invention also includes the production of nonwoven multilayer materials in which one or more layers are obtained from a thermoplastic composition. For example, a nonwoven fabric comprising one layer may be a spunbond fabric containing a thermoplastic composition, and a nonwoven fabric comprising another layer may comprise a thermoplastic composition, another biodegradable polymer (s) and / or any other polymer (e.g., polyolefin). In one embodiment, the nonwoven laminate comprises an aerodynamic layer located between two spunbond layers to form a spunbond layer / aerodynamic layer / spunbond layer (English spunbond / meltblown / spunbond, abbreviated SMS "). If necessary, the spanbond layer (s) may be formed from a thermoplastic composition. The layer obtained by the aerodynamic method can be formed from a thermoplastic composition, another biodegradable polymer (s) and / or any other polymer (for example, a polyolefin). Various methods for producing multilayer materials such as SMS are described in patents US 4041203, Brock et al .: US 5213881, Timmons. et al .: US 5464688, Timmons. et al .; US 4374888, Bornslaeger: US 5169706, Collier, et al .; and US 4766029, Brock et al., as well as in published patent application US No. 2004/0002273, Fitting, et al., the contents of which are fully incorporated into this description by reference for any purpose. Of course, the nonwoven multilayer material may have a different configuration and include any desired number of layers obtained by the aerodynamic method and obtained by high-speed molding, for example, be a multilayer material comprising: a spunbond layer / aerodynamically obtained layer / aerodynamically obtained layer / spunbond layer (type "SMMS"), or be a multilayer material, including: a spunbond layer / layer obtained by an aerodynamic method (type "SM"), etc. Although the density values of the nonwoven laminate can be tailored specifically for a particular application, these values typically range from about 10 to about 300 grams per square meter ("g / sq."), In some embodiments, from about 25 up to about 200 g / m2, and in some embodiments, from about 40 to about 150 g / m2.

При необходимости, для придания требуемых характеристик нетканому полотну или многослойному материалу, нетканое полотно или многослойный материал могут быть подвергнуты различной обработке. Например, полотно может быть обработано добавками, препятствующими смачиванию жидкостями, антистатическими агентами, поверхностно-активными веществами, окрашивающими веществами, средствами, предотвращающими запотевание, фторированными химическими веществами, отталкивающими кровь или спирт, смазочными веществами и/или противомикробными агентами. Кроме того, для повышения эффективности фильтрования полотно может быть подвергнуто электретной обработке, которая придает материалу электростатический заряд. Распределение заряда может включать слои положительных или отрицательных зарядов, находящихся на или вблизи поверхности полимера, или зарядовые облака, находящиеся в массе полимера. Заряд также может включать поляризационные заряды, «замороженные» в упорядоченном расположении диполей молекул. Методики электретной обработки ткани хорошо известны специалистам в данной области техники. Неограничивающие примеры таких методик включают термическую обработку, контакт с жидкостью, облучение пучком электронов и воздействие коронного разряда. В одном из конкретных примеров осуществления электретная обработка представляет собой воздействие коронного разряда, которое включает воздействие на многослойный материал пары электрических полей, имеющих противоположные полярности. Другие способы получения электретных материалов описаны в патентах US 421568, Kubik. et al.; US 4375718, Wadsworth: US 4592815, Nakao; US 4874659, Ando; US 5401446, Tsai, et al.; US 5883026, Reader, et al.; US 5908598, Rousseau, et al.; US 6365,088, Knight, et al., содержания которых полностью включены в настоящее описание посредством ссылки для любых целей.If necessary, in order to impart the required characteristics to the nonwoven fabric or the multilayer material, the nonwoven fabric or the multilayer material can be subjected to various processing. For example, the web may be treated with anti-wetting agents, antistatic agents, surfactants, coloring agents, anti-fog agents, fluorinated chemicals that repel blood or alcohol, lubricants and / or antimicrobial agents. In addition, to increase the filtering efficiency, the web can be subjected to electret processing, which gives the material an electrostatic charge. The charge distribution may include layers of positive or negative charges located on or near the surface of the polymer, or charge clouds located in the mass of the polymer. The charge may also include polarization charges “frozen” in the ordered arrangement of molecular dipoles. Techniques for electret treatment of tissue are well known to specialists in this field of technology. Non-limiting examples of such techniques include heat treatment, contact with a liquid, electron beam irradiation, and corona discharge. In one specific embodiment, the electret treatment is a corona discharge that includes exposing a laminate to a pair of electric fields having opposite polarities. Other methods for producing electret materials are described in US Pat. No. 4,215,668 to Kubik. et al .; US 4,375,718; Wadsworth: US 4,592,815; Nakao; US 4,874,659, Ando; US 5401446, Tsai, et al .; US 5883026, Reader, et al .; US 5908598, Rousseau, et al .; US 6365,088, Knight, et al., The contents of which are fully incorporated into this description by reference for any purpose.

IV. ИзделияIV. Products

Нетканое полотно может иметь множество применений. Например, полотно может быть введено в "медицинское изделие", например, халат, хирургические простыни, защитные маски, головные уборы, хирургические шапочки, бахилы, обертки для стерилизации, одеяла с подогревом, греющие маты (грелки-матрацы) и т.д. Разумеется, нетканое полотно также мог быть использовано для изготовления разных других изделий. Например, нетканое полотно может быть введено в "поглощающее изделие", которое может поглощать воду или другие текучие среды. Неограничивающие примеры некоторых поглощающих изделий включают поглощающие изделия для личного пользования, например, подгузники (памперсы), тренировочные брюки, поглощающие нижние брюки, изделия для больных недержанием, изделия женской гигиены (например, гигиенические салфетки), купальные костюмы, гигиенические салфетки для младенцев, гигиенические салфетки для вытирания рук и т.д.; медицинские поглощающие изделия, например, одежду, материалы для ограничения операционного поля, нижнее белье, наматрасники, перевязочные материалы, поглощающие простыни и медицинские салфетки; салфетки для подачи пищи; одежду; сумочки и т.д. Материалы и способы, подходящие для изготовления таких изделий, хорошо известны специалистам в данной области техники. Например, поглощающие изделия обычно включают слой, по существу непроницаемый для жидкости (например, внешнюю оболочку), слой, проницаемый для жидкости (например, слой, прилегающий к телу, слой, расположенный со стороны потока жидкости, и т.д.) и поглощающий внутренний слой. Например, в одном из примеров осуществления нетканое полотно, полученное согласно настоящему изобретению, может быть использовано для получения внешней оболочки поглощающего изделия. При необходимости, нетканое полотно может быть присоединено к непроницаемой для жидкости пленке, которая может быть как проницаема, так и непроницаема для паров.Non-woven fabric can have many uses. For example, a sheet can be inserted into a “medical device”, for example, a dressing gown, surgical sheets, protective masks, hats, surgical hats, shoe covers, sterilization wraps, heated blankets, heating mats (mattresses), etc. Of course, the nonwoven fabric could also be used for the manufacture of various other products. For example, a nonwoven web may be incorporated into an “absorbent article” that can absorb water or other fluids. Non-limiting examples of some absorbent articles include absorbent articles for personal use, for example, diapers (diapers), sweatpants, absorbent underpants, incontinence products, feminine hygiene products (eg, sanitary napkins), bathing suits, sanitary napkins for babies, hygienic hand wipes, etc .; medical absorbent products, for example, clothing, materials to limit the surgical field, underwear, mattress covers, dressings, absorbent sheets and medical napkins; food wipes; clothes handbags etc. Materials and methods suitable for the manufacture of such products are well known to those skilled in the art. For example, absorbent articles typically include a layer substantially impervious to liquid (e.g., an outer shell), a layer permeable to liquid (e.g., a layer adjacent to the body, a layer located on the side of the fluid flow, etc.) and an absorbent the inner layer. For example, in one embodiment, the nonwoven fabric obtained according to the present invention can be used to obtain the outer shell of an absorbent article. If necessary, the nonwoven fabric can be attached to a liquid impermeable film, which can be either permeable or vapor impermeable.

Лучшее понимание настоящего изобретения может быть достигнуто после прочтения приведенных ниже примеров. В каждом из приведенных ниже примеров перед смешиванием с полиэпоксидным модификатором полимолочную кислоту сушили в эксикаторе при температуре, составляющей приблизительно 77°C. Перед получением волокна полученную смесь также сушили в эксикаторе при температуре, составляющей от 125°F до 150°F (приблизительно от 51,67°C до 65,56°C). Пример 1A better understanding of the present invention can be achieved after reading the examples below. In each of the examples below, prior to mixing with the polyepoxide modifier, polylactic acid was dried in a desiccator at a temperature of approximately 77 ° C. Before fiber production, the resulting mixture was also dried in a desiccator at a temperature of 125 ° F to 150 ° F (approximately 51.67 ° C to 65.56 ° C). Example 1

Контрольное волокно из 100% полимолочной кислоты (ПМК) было получено экструзией PLA 6201 D (Natureworks®, показатель текучести расплава составлял 10 г/10 мин при 190°C) в виде волокна. В частности, полимолочную кислоту подавали в экструдер, нагреваемый до температуры 235°C. Производительность экструдера составляла 0,4 грамма для одного отверстия в минуту (при использовании фильерного комплекта, имеющего 16 отверстий на дюйм). Расплав экструдировали через фильерный комплект, получая непрерывные волокна, которые затем подвергали быстрому охлаждению воздухом, температура которого составляла 25°C, нагнетаемым воздуходувкой. Затем непрерывные волокна протягивали через установку для вытяжения волокна и направляли их на прядильный диск со скоростью, составляющей 2000 метров в минуту ("м/мин"). Полученная степень вытяжения составляла 1549. Волокна собирали со скоростью 2000 м/мин, получая целевое волокно толщиной 15 мкм. Затем волокна транспортировали на прядильный диск со скоростью, составляющей 3000 метров в минуту ("м/мин"). Полученная степень вытяжения составляла 2324.A control fiber of 100% polylactic acid (PMA) was obtained by extruding PLA 6201 D (Natureworks®, melt flow rate of 10 g / 10 min at 190 ° C.) as a fiber. In particular, polylactic acid was fed to an extruder heated to a temperature of 235 ° C. The extruder productivity was 0.4 grams per hole per minute (using a spinneret kit having 16 holes per inch). The melt was extruded through a spinneret assembly, producing continuous fibers, which were then rapidly cooled by air at a temperature of 25 ° C, driven by a blower. Then, the continuous fibers were pulled through the fiber stretcher and sent to the spinning disk at a speed of 2000 meters per minute ("m / min"). The obtained degree of elongation was 1549. The fibers were collected at a speed of 2000 m / min, obtaining the target fiber with a thickness of 15 μm. Then the fibers were transported to a spinning disk at a speed of 3000 meters per minute ("m / min"). The obtained degree of traction was 2324.

Пример 2Example 2

Была исследована способность смеси, включающей 97 масс.% полимолочной кислоты (PLA 6201 D, Natureworks®) и 3 масс.% полиэпоксидного модификатора, образовывать волокна. Полиэпоксидный модификатор представлял собой тройной сополимер этилена, метилакрилата и глицидилметакрилата (Sigma-Aldrich Co.), имеющий показатель текучести расплава, составляющий 6 г/10 мин (190°C/2160 г), содержание глицидилметакрилата, составляющее 8 масс.%, содержание метилакрилата - 25 масс.% и содержание этилена - 67 масс.% Полимеры подавали в двухшнековый экструдер Thermo Prism™ USALAB 16 (Thermo Electron Corp., Stone, Англия). Температура расплава в экструдере составляла 195°C. Экструдер включал 11 зон, соответственно пронумерованных 0-10, начиная от питающего бункера до экструзионной головки. Полимер, содержащий полимолочную кислоту, смешивали в сухом виде с полиэпоксидным модификатором и направляли в питающее отверстие экструдера (не подогреваемое, расположенное до зоны 1 экструдера) со скоростью 3 фунта в час (что приблизительно составляет 1,36 кг в час). Скорость шнека составляла 200 оборотов в минуту. Экструзионная головка, применяемая для экструзии полимера, имела 1 отверстие (диаметром 3 миллиметра). После формования экструдированный полимер охлаждали на охлаждаемом с помощью воздуходувки ленточном транспортере и формовали в виде гранул. Затем гранулы направляли в экструдер, нагреваемый до температуры 240°C. Производительность экструдера составляла 0,4 грамма для одного отверстия в минуту (при использовании фильерного комплекта, имеющего 16 отверстий на дюйм). Расплав экструдировали через фильерный комплект, получая непрерывные волокна, которые затем подвергали быстрому охлаждению воздухом, температура которого составляла 25°C, нагнетаемым воздуходувкой. Затем непрерывные волокна вытягивали на прядильный диск со скоростью, составляющей 2000 метров в минуту. Полученная степень вытяжения составляла 1549.The ability to form fibers, including 97 wt.% Polylactic acid (PLA 6201 D, Natureworks®) and 3 wt.% Polyepoxide modifier, was investigated. The polyepoxide modifier was a triple copolymer of ethylene, methyl acrylate and glycidyl methacrylate (Sigma-Aldrich Co.), having a melt flow rate of 6 g / 10 min (190 ° C / 2160 g), a glycidyl methacrylate content of 8 wt.%, Methyl acrylate content - 25 wt.% And ethylene content - 67 wt.% The polymers were fed into a twin screw extruder Thermo Prism ™ USALAB 16 (Thermo Electron Corp., Stone, England). The melt temperature in the extruder was 195 ° C. The extruder included 11 zones, respectively numbered 0-10, ranging from the feed hopper to the extrusion head. The polymer containing polylactic acid was mixed dry with the polyepoxide modifier and sent to the feed hole of the extruder (not heated, located up to zone 1 of the extruder) at a speed of 3 pounds per hour (approximately 1.36 kg per hour). The screw speed was 200 rpm. The extrusion head used for extrusion of the polymer had 1 hole (3 mm in diameter). After molding, the extruded polymer was cooled on a belt conveyor cooled by a blower and formed into granules. Then the granules were sent to an extruder, heated to a temperature of 240 ° C. The extruder productivity was 0.4 grams per hole per minute (using a spinneret kit having 16 holes per inch). The melt was extruded through a spinneret assembly, producing continuous fibers, which were then rapidly cooled by air at a temperature of 25 ° C, driven by a blower. Then, the continuous fibers were pulled onto a spinning disk at a speed of 2000 meters per minute. The obtained degree of traction was 1549.

Пример 3Example 3

Волокна были получены из смеси, включающей 95 масс.% полимолочной кислоты (PLA 6201 D, Natureworks®) и 5 масс.% тройного сополимера этилена, метилакрилата и глицидилметакрилата (Sigma-Aldrich Co.), как описано в Примере 2. Затем непрерывные волокна вытягивали на прядильный диск со скоростью, составляющей 2000 метров в минуту. Полученная степень вытяжения составляла 1549. Волокна также скручивали при скорости 3000 метров в минуту, получая степень вытяжения, составляющую 2324.The fibers were obtained from a mixture comprising 95 wt.% Polylactic acid (PLA 6201 D, Natureworks®) and 5 wt.% Ternary copolymer of ethylene, methyl acrylate and glycidyl methacrylate (Sigma-Aldrich Co.), as described in Example 2. Then, continuous fibers pulled onto a spinning disk at a speed of 2000 meters per minute. The obtained stretch ratio was 1549. The fibers were also twisted at a speed of 3000 meters per minute, obtaining a stretch ratio of 2324.

Пример 4Example 4

Волокна были получены из смеси, включающей 90 масс.% полимолочной кислоты (PLA 6201 D, Natureworks®) и 10 масс.% тройного сополимера этилена, метилакрилата и глицидилметакрилата (Sigma-Aldrich Co.), как описано в Примере 2, за исключением того, что волокна экструдировали при 215°C и вытягивали на прядильный диск при скорости 500 м/мин, получая степень вытяжения, составляющую 387. Перед формованием волокон смесь исследовали с помощью трансмиссионной электронной микроскопии ("ТЭМ"). Изображение смеси при 10000-кратном увеличении представлено на Фиг.2. Как показано, смесь содержит множество мелких доменов, представленных в виде более темных участков.The fibers were obtained from a mixture comprising 90 wt.% Polylactic acid (PLA 6201 D, Natureworks®) and 10 wt.% Ternary copolymer of ethylene, methyl acrylate and glycidyl methacrylate (Sigma-Aldrich Co.), as described in Example 2, except that the fibers were extruded at 215 ° C and pulled onto a spinning disk at a speed of 500 m / min, obtaining a degree of elongation of 387. Before forming the fibers, the mixture was examined using transmission electron microscopy (TEM). The image of the mixture at a magnification of 10,000 is shown in FIG. As shown, the mixture contains many small domains, presented in the form of darker areas.

Пример 5Example 5

Гранулы были получены из смеси, содержащей 85 масс.% полимолочной кислоты (PLA 6201 D, Natureworks®) и 15 масс.% тройного сополимера этилена, метилакрилата и глицидилметакрилата (Sigma-Aldrich Co.), как описано в Примере 2. Из полученных гранул не получали волокна.Granules were obtained from a mixture containing 85 wt.% Polylactic acid (PLA 6201 D, Natureworks®) and 15 wt.% Ternary copolymer of ethylene, methyl acrylate and glycidyl methacrylate (Sigma-Aldrich Co.), as described in Example 2. From the obtained granules did not receive fiber.

Пример 6Example 6

Волокна были получены из смеси, включающей 90 масс.% полимолочной кислоты (PLA 6201 D, Natureworks®) и 10 масс.% полиэпоксидного модификатора. Полиэпоксидный модификатор представлял собой тройной сополимер этилена, метилакрилата и глицидилметакрилата (Lotader® AX8950, Arkema), имеющий показатель текучести расплава, составляющий 70-100 г/10 мин (190°C/2160 г), содержание глицидилметакрилата, составляющее от 7 до 11 масс.%, содержание метилакрилата, составляющее от 13 до 17 масс.%, и содержание этилена, составляющее от 72 до 80 масс.% Применяли ту же пропись, что и в Примере 2, за исключением того, что волокна экструдировали при 210°C и вытягивали на прядильный диск со скоростью, составляющей 800 м/мин, в результате чего получали степень вытяжения, составляющую 620.The fibers were obtained from a mixture comprising 90 wt.% Polylactic acid (PLA 6201 D, Natureworks®) and 10 wt.% Polyepoxide modifier. The polyepoxide modifier was a triple copolymer of ethylene, methyl acrylate and glycidyl methacrylate (Lotader® AX8950, Arkema), having a melt flow rate of 70-100 g / 10 min (190 ° C / 2160 g), a glycidyl methacrylate content of 7 to 11 masses %, a methyl acrylate content of 13 to 17% by mass, and an ethylene content of 72 to 80% by mass. The same recipe was used as in Example 2, except that the fibers were extruded at 210 ° C and pulled onto a spinning disk at a speed of 800 m / min, as a result what got the degree of extension of 620.

Пример 7Example 7

Гранулы были получены из смеси, содержащей 90 масс.% полимолочной кислоты (PLA 6201 D, Natureworks®) и 10 масс.% тройного сополимера этилена, метилакрилата и глицидилметакрилата (Sigma-Aldrich Co.), как описано в Примере 2, за исключением того, что полимеры смешивали друг с другом при температуре расплава, составляющей 235°C. Из полученных гранул не получали волокна.Granules were obtained from a mixture containing 90 wt.% Polylactic acid (PLA 6201 D, Natureworks®) and 10 wt.% Ternary copolymer of ethylene, methyl acrylate and glycidyl methacrylate (Sigma-Aldrich Co.), as described in Example 2, except that the polymers were mixed with each other at a melt temperature of 235 ° C. No fibers were obtained from the obtained granules.

Согласно прописям Примеров 1-4 и 6 были получены десять (10) образцов, для которых затем определяли прочность на разрыв и удлинение. Результаты (усредненные) представлены ниже.According to the excerpts of Examples 1-4 and 6, ten (10) samples were obtained, for which tensile and elongation strengths were then determined. The results (averaged) are presented below.

Таблица 1Table 1 Свойства волокон, полученных в примерах 1-4 и 6Properties of the fibers obtained in examples 1-4 and 6 Пример #Example # ПМК (масс.%)PMK (wt.%) Функционализированный эпоксидом модификаторEpoxy Functionalized Modifier Диаметр (мкм)Diameter (μm) Удлинение (%)Elongation (%) Прочность на разрыв (г/г)Tensile strength (g / g) Содержание влаги перед прядением (части на миллион (ppm))Moisture content before spinning (parts per million (ppm)) Показатель текучести расплава (г/10 мин)Melt Flow Index (g / 10 min) масс.%mass%

1one 100one hundred -- 00 10,3110.31 43,0143.01 4,174.17 4040 22 9797 66 33 14,8414.84 123,40123.40 2,192.19 7373 33 9595 66 55 14,8914.89 147,13147.13 1,741.74 5959 4four 9090 66 1010 25,5425.54 32,0732.07 1,601,60 4747 66 9090 -70-100-70-100 1010 21,0921.09 41,9341.93 1,931.93 5353

Пример 8Example 8

Была исследована способность смеси, включающей 88,7 масс.% полимолочной кислоты (PLA 6201 D, Natureworks®), 1,5 масс.% полиэпоксидного модификатора и 9,8 масс.% упрочняющей добавки, образовывать волокна. Полиэпоксидный модификатор представлял собой тройной сополимер этилена, метилакрилата и глицидилметакрилата (Lotader® AX8950, Arkema). Упрочняющая добавка представляла собой Vistamaxx™ 2120 (Exxonmobil), который является полиолефиновым сополимером/эластомером, имеющим показатель текучести расплава 29 г/10 мин (190°C, 2160 г) и плотность 0,866 г/см3. Полимеры направляли в экструдер с двумя шнеками, вращающимися в одном направлении (ZSK-30, диаметром 30 мм, длиной 1328 миллиметров), применяемый для компаундирования, который поставляет Werner and Pfleiderer Corporation, Ramsey, New Jersey. Экструдер включал 14 зон, соответственно пронумерованных 1-14, начиная от питающего бункера до экструзионной головки. Полимеры направляли в первый цилиндр #1 через питатель, работающий под действием силы тяжести, при общем расходе, составляющем 15 фунтов в час (6,8 кг в час). Экструзионная головка, применяемая для экструзии полимера, имела 3 фильерных отверстия (диаметром 6 миллиметров), расстояние между которыми составляло 4 миллиметра. После формования экструдированный полимер охлаждали на охлаждаемом с помощью воздуходувки ленточном транспортере и формовали в виде гранул с помощью гранулятора Conair. Скорость шнека составляла 100 оборотов в минуту. Затем гранулы направляли в экструдер, нагреваемый до температуры 220°C. Производительность экструдера составляла 0,4 грамма для одного отверстия в минуту (при использовании фильерного комплекта, имеющего 16 отверстий на дюйм). Расплав экструдировали через фильерный комплект, получая непрерывные волокна, которые затем подвергали быстрому охлаждению воздухом, температура которого составляла 25°C, нагнетаемым воздуходувкой. Затем непрерывные волокна вытягивали на прядильный диск со скоростью, составляющей 1000 метров в минуту. Полученная степень вытяжения составляла 775.The ability of the mixture to form fibers, including 88.7 wt.% Polylactic acid (PLA 6201 D, Natureworks®), 1.5 wt.% Polyepoxide modifier and 9.8 wt.% Hardening additive, was investigated. The polyepoxide modifier was a triple copolymer of ethylene, methyl acrylate and glycidyl methacrylate (Lotader® AX8950, Arkema). The strengthening additive was Vistamaxx ™ 2120 (Exxonmobil), which is a polyolefin copolymer / elastomer having a melt flow rate of 29 g / 10 min (190 ° C, 2160 g) and a density of 0.866 g / cm 3 . The polymers were sent to an extruder with two screws rotating in the same direction (ZSK-30, 30 mm in diameter, 1328 mm long) used for compounding, which was supplied by Werner and Pfleiderer Corporation, Ramsey, New Jersey. The extruder included 14 zones, respectively numbered 1-14, starting from the feed hopper to the extrusion head. The polymers were sent to first cylinder # 1 through a gravity feeder at a total flow rate of 15 pounds per hour (6.8 kg per hour). The extrusion head used for extrusion of the polymer had 3 die holes (with a diameter of 6 millimeters), the distance between which was 4 millimeters. After molding, the extruded polymer was cooled on an air-cooled belt conveyor and formed into pellets using a Conair granulator. The screw speed was 100 rpm. Then the granules were sent to an extruder, heated to a temperature of 220 ° C. The extruder productivity was 0.4 grams per hole per minute (using a spinneret kit having 16 holes per inch). The melt was extruded through a spinneret assembly, producing continuous fibers, which were then rapidly cooled by air at a temperature of 25 ° C, driven by a blower. Then, the continuous fibers were pulled onto a spinning disk at a speed of 1000 meters per minute. The obtained degree of traction was 775.

Пример 9Example 9

Волокна были получены, как описано в Примере 8, за исключением того, что температура, при которой экструдировали волокна, составляла 240°C, и скорость вытяжения прядильного диска составляла 1000 метров в минуту. Полученная степень вытяжения составляла 775.Fibers were obtained as described in Example 8, except that the temperature at which the fibers were extruded was 240 ° C, and the spin speed of the spinning disk was 1000 meters per minute. The obtained degree of traction was 775.

Пример 10Example 10

Волокна были получены, как описано в Примере 8, за исключением того, что упрочняющая добавка представляла собой Escorene™ Ultra 7720 (Exxonmobil), который представляет собой этиленвинилацетатный ("EVA") полимер, который имеет показатель текучести расплава 150 г/10 мин и плотность 0,946 г/см3, при скорости вытяжения прядильного диска, составляющей 700 метров в минуту. Полученная степень вытяжения составляла 542.Fibers were obtained as described in Example 8, except that the reinforcing additive was Escorene ™ Ultra 7720 (Exxonmobil), which is an ethylene vinyl acetate ("EVA") polymer that has a melt flow rate of 150 g / 10 min and density 0.946 g / cm 3, when the traction drive of the spinning speed is 700 meters per minute. The resulting degree of traction was 542.

Пример 11Example 11

Волокна были получены, как описано в Примере 10, за исключением того, что температура, при которой экструдировали волокна, составляла 240°C, и скорость вытяжения прядильного диска составляла 1000 метров в минуту. Полученная степень вытяжения составляла 775.Fibers were obtained as described in Example 10, except that the temperature at which the fibers were extruded was 240 ° C and the spinning speed of the spinning disk was 1000 meters per minute. The obtained degree of traction was 775.

Пример 12Example 12

Волокна были получены, как описано в Примере 10, за исключением того, что температура, при которой экструдировали волокна, составляла 230°C.Fibers were obtained as described in Example 10, except that the temperature at which the fibers were extruded was 230 ° C.

Пример 13Example 13

Волокна были получены, как описано в Примере 8, за исключением того, что температура, при которой производили смешивание полимеров, составляла 235°C, температура, при которой экструдировали волокна, составляла 235°C, и скорость вытяжения прядильного диска составляла 3000 метров в минуту. Полученная степень вытяжения составляла 2324.Fibers were obtained as described in Example 8, except that the temperature at which the polymers were mixed was 235 ° C, the temperature at which the fibers were extruded was 235 ° C, and the spin speed of the spinning disk was 3000 meters per minute . The obtained degree of traction was 2324.

Согласно прописям Примеров 8-13 были получены десять (10) образцов, для которых затем определяли прочность на разрыв и удлинение. Результаты (усредненные) представлены ниже.According to the copybooks of Examples 8-13, ten (10) samples were obtained, for which tensile and elongation strengths were then determined. The results (averaged) are presented below.

Таблица 2 Свойства волокон, полученных в примерах 8-13Table 2 The properties of the fibers obtained in examples 8-13

Пр. #Etc. # Упрочняющая добавкаHardening additive Темп. смешивания (°C)Pace. mixing (° C) Темп. при экструзии волокон (°C)Pace. fiber extrusion (° C) Диаметр (мкм)Diameter (μm) Удлинение (%)Elongation (%) Прочность на разрыв г/гTensile strength g / g Содержание влаги перед прядением (части на миллион)Moisture content before spinning (parts per million) 88 Vistamaxx™ 2120Vistamaxx ™ 2120 185185 220220 17,2117.21 60,9160.91 1,921.92 195195 99 Vistamaxx™ 2120Vistamaxx ™ 2120 185185 240240 20,5920.59 119,80119.80 2,032.03 195195 1010 Escorene™Escorene ™ 185185 220220 25,4925.49 89,4789.47 2,202.20 8585

Ultra 7720Ultra 7720 11eleven Escorene™ Ultra 7720Escorene ™ Ultra 7720 185185 240240 17,2517.25 65,9365.93 2,002.00 8585 1212 Escorene™ Ultra 7720Escorene ™ Ultra 7720 185185 230230 19,1719.17 96,0196.01 1,971.97 8585 1313 Vistamaxx™ 2120Vistamaxx ™ 2120 235235 235235 12,8512.85 83,8783.87 1,991.99 5757

Пример 14Example 14

Была исследована способность смеси, включающей 89,6 масс.% полимолочной кислоты (PLA 6201 D, Natureworks®), 0,5 масс.% полиэпоксидного модификатора и 9,9 масс.% упрочняющей добавки, образовывать волокна. Полиэпоксидный модификатор представлял собой тройной сополимер этилена, метилакрилата и глицидилметакрилата (Lotader® AX8950, Arkema). Упрочняющая добавка представляла собой Vistamaxx™ 2120 (Exxonmobil). Полимеры направляли в экструдер с двумя шнеками, вращающимися в одном направлении (ZSK-30, диаметром 30 мм, длиной 1328 миллиметров), применяемый для компаундирования, который поставляет Werner and Pfleiderer Corporation, Ramsey, New Jersey. Экструдер включал 14 зон, соответственно пронумерованных 1-14, начиная от питающего бункера до экструзионной головки. Полимеры направляли в первый цилиндр #1 через питатель, работающий под действием силы тяжести, при общем расходе, составляющем 15 фунтов в час (6,8 кг в час). Экструзионная головка, применяемая для экструзии полимера, имела 3 фильерных отверстия (диаметром 6 миллиметров), расстояние между которыми составляло 4 миллиметра. После формования экструдированный полимер охлаждали на охлаждаемом с помощью воздуходувки ленточном транспортере и формовали в виде гранул с помощью гранулятора Conair. Скорость шнека составляла 100 оборотов в минуту. Затем гранулы направляли в экструдер, нагреваемый до температуры 220°C. Производительность экструдера составляла 0,4 грамма для одного отверстия в минуту (при использовании фильерного комплекта, имеющего 16 отверстий на дюйм). Расплав экструдировали через фильерный комплект, получая непрерывные волокна, которые затем подвергали быстрому охлаждению воздухом, температура которого составляла 25°C, нагнетаемым воздуходувкой. Затем непрерывные волокна вытягивали на прядильный диск со скоростью, составляющей 500 метров в минуту. Полученная степень вытяжения составляла 387. Сбор волокон был невозможен.The ability of the mixture to form fibers, including 89.6 wt.% Polylactic acid (PLA 6201 D, Natureworks®), 0.5 wt.% Polyepoxide modifier and 9.9 wt.% Hardening additive, was investigated. The polyepoxide modifier was a triple copolymer of ethylene, methyl acrylate and glycidyl methacrylate (Lotader® AX8950, Arkema). The reinforcing additive was Vistamaxx ™ 2120 (Exxonmobil). The polymers were sent to an extruder with two screws rotating in the same direction (ZSK-30, 30 mm in diameter, 1328 mm long) used for compounding, which was supplied by Werner and Pfleiderer Corporation, Ramsey, New Jersey. The extruder included 14 zones, respectively numbered 1-14, starting from the feed hopper to the extrusion head. The polymers were sent to first cylinder # 1 through a gravity feeder at a total flow rate of 15 pounds per hour (6.8 kg per hour). The extrusion head used for extrusion of the polymer had 3 die holes (with a diameter of 6 millimeters), the distance between which was 4 millimeters. After molding, the extruded polymer was cooled on an air-cooled belt conveyor and formed into pellets using a Conair granulator. The screw speed was 100 rpm. Then the granules were sent to an extruder, heated to a temperature of 220 ° C. The extruder productivity was 0.4 grams per hole per minute (using a spinneret kit having 16 holes per inch). The melt was extruded through a spinneret assembly, producing continuous fibers, which were then rapidly cooled by air at a temperature of 25 ° C, driven by a blower. Then, the continuous fibers were pulled onto a spinning disk at a speed of 500 meters per minute. The obtained degree of traction was 387. The collection of fibers was impossible.

Пример 15Example 15

Волокна были получены, как описано в Примере 14, за исключением того, что температура, при которой экструдировали волокна, составляла 225°C, и скорость прядильного диска составляла 750 м/мин. Сбор волокон был невозможен.Fibers were obtained as described in Example 14, except that the temperature at which the fibers were extruded was 225 ° C and the spinning disk speed was 750 m / min. Fiber collection was not possible.

Пример 16Example 16

Волокна были получены, как описано в Примере 14, за исключением того, что температура, при которой экструдировали волокна, составляла 230°C, и скорость прядильного диска составляла 1500 м/мин. Сбор волокон был невозможен.Fibers were obtained as described in Example 14, except that the temperature at which the fibers were extruded was 230 ° C and the spinning disk speed was 1500 m / min. Fiber collection was not possible.

Пример 17Example 17

Волокна были получены, как описано в Примере 14, за исключением того, что температура, при которой экструдировали волокна, составляла 235°C, и скорость прядильного диска составляла 2000 м/мин. Волокна собирали при 2000 м/мин, и прядение волокон осуществляли при скорости 3000 м/мин.Fibers were obtained as described in Example 14, except that the temperature at which the fibers were extruded was 235 ° C and the spinning disk speed was 2000 m / min. The fibers were collected at 2000 m / min, and the spinning of the fibers was carried out at a speed of 3000 m / min.

Пример 18Example 18

Волокна были получены, как описано в Примере 14, за исключением того, что температура, при которой экструдировали волокна, составляла 240°C, и скорость прядильного диска составляла 2000 м/мин. Волокна собирали при 2000 м/мин, и прядение волокон осуществляли при скорости 3000 м/мин.Fibers were obtained as described in Example 14, except that the temperature at which the fibers were extruded was 240 ° C and the spinning disk speed was 2000 m / min. The fibers were collected at 2000 m / min, and the spinning of the fibers was carried out at a speed of 3000 m / min.

Пример 19Example 19

Волокна были получены, как описано в Примере 14, за исключением того, что температура, при которой экструдировали волокна, составляла 245°C, и скорость прядильного диска составляла 2000 м/мин. Волокна собирали при 2000 м/мин, и прядение волокон осуществляли при скорости 2800 м/мин.Fibers were obtained as described in Example 14, except that the temperature at which the fibers were extruded was 245 ° C and the spinning disk speed was 2000 m / min. The fibers were collected at 2000 m / min, and the spinning of the fibers was carried out at a speed of 2800 m / min.

Пример 20Example 20

Волокна были получены, как описано в Примере 14, за исключением того, что температура, при которой экструдировали волокна, составляла 250°C, и скорость прядильного диска составляла 2000 м/мин. Волокна собирали при 2000 м/мин, и прядение волокон осуществляли при скорости 2900 м/мин.Fibers were obtained as described in Example 14, except that the temperature at which the fibers were extruded was 250 ° C and the spinning disk speed was 2000 m / min. The fibers were collected at 2000 m / min, and the spinning of the fibers was carried out at a speed of 2900 m / min.

Согласно прописям Примеров 17-20 были получены десять (10) образцов, для которых затем определяли прочность на разрыв и удлинение. Результаты (усредненные) представлены ниже.According to the excerpts of Examples 17-20, ten (10) samples were obtained for which tensile and elongation strengths were then determined. The results (averaged) are presented below.

Таблица 3Table 3 Свойства волокон, полученных в примерах 17-20The properties of the fibers obtained in examples 17-20 Пример #Example # Темп. при экструзии волокон (°C)Pace. fiber extrusion (° C) Скорость прядильного диска (м/мин)Spinning Disc Speed (m / min) Диаметр (мкм)Diameter (μm) Удлинение (%)Elongation (%) Прочность на разрыв г/гTensile strength g / g Макс. степень вытяженияMax. degree of traction Содержание влаги перед прядением (части на миллион)Moisture content before spinning (parts per million) 1717 235°C235 ° C 20002000 15,015.0 60,660.6 1,81.8 23242324 133133 18eighteen 240°C240 ° C 20002000 14,714.7 94,094.0 2,32,3 23242324 133133

1919 245°C245 ° C 20002000 14,614.6 95,695.6 2,22.2 21692169 133133 20twenty 250°C250 ° C 20002000 15,215,2 101,2101,2 1,71.7 22462246 133133

Пример 21Example 21

Была исследована способность смеси, включающей 88,7 масс.% полимолочной кислоты (PLA 6201 D, Natureworks®), 1,5 масс.% полиэпоксидного модификатора и 9,8 масс.% упрочняющей добавки, образовывать волокна. Полиэпоксидный модификатор представлял собой тройной сополимер этилена, метилакрилата и глицидилметакрилата (Lotader® AX8950, Arkema). Упрочняющая добавка представляла собой Vistamaxx™ 2120 (Exxonmobil). Полимеры направляли в экструдер с двумя шнеками, вращающимися в одном направлении (ZSK-30, диаметром 30 мм, длиной 1328 миллиметров), применяемый для компаундирования, который поставляет Werner and Pfleiderer Corporation, Ramsey, New Jersey. Экструдер включал 14 зон, соответственно пронумерованных 1-14, начиная от питающего бункера до экструзионной головки. Полимеры направляли в первый цилиндр #1 через питатель, работающий под действием силы тяжести, при общем расходе, составляющем 15 фунтов в час (6,8 кг в час). Экструзионная головка, применяемая для экструзии полимера, имела 3 фильерных отверстия (диаметром 6 миллиметров), расстояние между которыми составляло 4 миллиметра. После формования экструдированный полимер охлаждали на охлаждаемом с помощью воздуходувки ленточном транспортере и формовали в виде гранул с помощью гранулятора Conair. Скорость шнека составляла 100 оборотов в минуту. Затем гранулы направляли в экструдер, нагреваемый до температуры 220°C. Производительность экструдера составляла 0,4 грамма для одного отверстия в минуту (при использовании фильерного комплекта, имеющего 16 отверстий на дюйм). Расплав экструдировали через фильерный комплект, получая непрерывные волокна, которые затем подвергали быстрому охлаждению воздухом, температура которого составляла 25°C, нагнетаемым воздуходувкой. Затем непрерывные волокна вытягивали на прядильный диск со скоростью, составляющей 500 метров в минуту. Полученная степень вытяжения составляла 387. Сбор волокон был невозможен.The ability of the mixture to form fibers, including 88.7 wt.% Polylactic acid (PLA 6201 D, Natureworks®), 1.5 wt.% Polyepoxide modifier and 9.8 wt.% Hardening additive, was investigated. The polyepoxide modifier was a triple copolymer of ethylene, methyl acrylate and glycidyl methacrylate (Lotader® AX8950, Arkema). The reinforcing additive was Vistamaxx ™ 2120 (Exxonmobil). The polymers were sent to an extruder with two screws rotating in the same direction (ZSK-30, 30 mm in diameter, 1328 mm long) used for compounding, which was supplied by Werner and Pfleiderer Corporation, Ramsey, New Jersey. The extruder included 14 zones, respectively numbered 1-14, starting from the feed hopper to the extrusion head. The polymers were sent to first cylinder # 1 through a gravity feeder at a total flow rate of 15 pounds per hour (6.8 kg per hour). The extrusion head used for extrusion of the polymer had 3 die holes (with a diameter of 6 millimeters), the distance between which was 4 millimeters. After molding, the extruded polymer was cooled on an air-cooled belt conveyor and formed into pellets using a Conair granulator. The screw speed was 100 rpm. Then the granules were sent to an extruder, heated to a temperature of 220 ° C. The extruder productivity was 0.4 grams per hole per minute (using a spinneret kit having 16 holes per inch). The melt was extruded through a spinneret assembly, producing continuous fibers, which were then rapidly cooled by air at a temperature of 25 ° C, driven by a blower. Then, the continuous fibers were pulled onto a spinning disk at a speed of 500 meters per minute. The obtained degree of traction was 387. The collection of fibers was impossible.

Пример 22Example 22

Волокна были получены, как описано в Примере 21, за исключением того, что температура, при которой экструдировали волокна, составляла 225°C, и скорость прядильного диска составляла 1200 м/мин. Сбор волокон был невозможен.Fibers were obtained as described in Example 21, except that the temperature at which the fibers were extruded was 225 ° C and the spinning disk speed was 1200 m / min. Fiber collection was not possible.

Пример 23Example 23

Волокна были получены, как описано в Примере 21, за исключением того, что температура, при которой экструдировали волокна, составляла 230°C, и скорость прядильного диска составляла 2000 м/мин. Волокна собирали при 2000 м/мин, и прядение волокон осуществляли при скорости 2400 м/мин.Fibers were obtained as described in Example 21, except that the temperature at which the fibers were extruded was 230 ° C and the spinning disk speed was 2000 m / min. The fibers were collected at 2000 m / min, and the spinning of the fibers was carried out at a speed of 2400 m / min.

Пример 24Example 24

Волокна были получены, как описано в Примере 21, за исключением того, что температура, при которой экструдировали волокна, составляла 235°C, и скорость прядильного диска составляла 2000 м/мин. Волокна собирали при 2000 м/мин, и прядение волокон осуществляли при скорости 3000 м/мин.Fibers were obtained as described in Example 21, except that the temperature at which the fibers were extruded was 235 ° C and the spinning disk speed was 2000 m / min. The fibers were collected at 2000 m / min, and the spinning of the fibers was carried out at a speed of 3000 m / min.

Пример 25Example 25

Волокна были получены, как описано в Примере 21, за исключением того, что температура, при которой экструдировали волокна, составляла 240°C, и скорость прядильного диска составляла 2000 м/мин. Волокна собирали при 2000 м/мин, и прядение волокон осуществляли при скорости 3000 м/мин.Fibers were obtained as described in Example 21, except that the temperature at which the fibers were extruded was 240 ° C and the spinning disk speed was 2000 m / min. The fibers were collected at 2000 m / min, and the spinning of the fibers was carried out at a speed of 3000 m / min.

Пример 26Example 26

Волокна были получены, как описано в Примере 21, за исключением того, что температура, при которой экструдировали волокна, составляла 245°C, и скорость прядильного диска составляла 2000 м/мин. Волокна собирали при 2000 м/мин, и прядение волокон осуществляли при скорости 3000 м/мин.Fibers were obtained as described in Example 21, except that the temperature at which the fibers were extruded was 245 ° C and the spinning disk speed was 2000 m / min. The fibers were collected at 2000 m / min, and the spinning of the fibers was carried out at a speed of 3000 m / min.

Пример 27Example 27

Волокна были получены, как описано в Примере 21, за исключением того, что температура, при которой экструдировали волокна, составляла 250°C, и скорость прядильного диска составляла 2000 м/мин. Волокна собирали при 2000 м/мин, и прядение волокон осуществляли при скорости 2800 м/мин.Fibers were obtained as described in Example 21, except that the temperature at which the fibers were extruded was 250 ° C and the spinning disk speed was 2000 m / min. The fibers were collected at 2000 m / min, and the spinning of the fibers was carried out at a speed of 2800 m / min.

Согласно прописям Примеров 23-27 были получены десять (10) образцов, для которых затем определяли прочность на разрыв и удлинение. Результаты (усредненные) представлены ниже.According to the excerpts of Examples 23-27, ten (10) samples were obtained, for which tensile and elongation strengths were then determined. The results (averaged) are presented below.

Таблица 4Table 4 Свойства волокон, полученных в примерах 23-27The properties of the fibers obtained in examples 23-27 Пример #Example # Темп. при экструзии волокон (°C)Pace. fiber extrusion (° C) Скорость прядильного диска (м/мин)Spinning Disc Speed (m / min) Диаметр (мкм)Diameter (μm) Удлинение (%)Elongation (%) Прочность на разрыв г/гTensile strength g / g Макс. степень вытяженияMax. degree of traction Содержание влаги перед прядением (части на миллион)Moisture content before spinning (parts per million) 2323 230°C230 ° C 20002000 14,714.7 48,548.5 1,71.7 18591859 306306 2424 235°C235 ° C 20002000 15,015.0 64,264,2 1,61,6 23242324 306306 2525 240°C240 ° C 20002000 15,015.0 103,1103.1 1,91.9 23242324 306306 2626 245°C245 ° C 20002000 14,714.7 105,2105,2 1,91.9 23242324 306306 2727 250°C250 ° C 20002000 14,714.7 101,3101.3 1,61,6 21692169 306306

Пример 28Example 28

Была исследована способность смеси, включающей 87,8 масс.% полимолочной кислоты (PLA 6201 D, Natureworks®), 2,4 масс.% полиэпоксидного модификатора и 9,8 масс.% упрочняющей добавки, образовывать волокна. Полиэпоксидный модификатор представлял собой тройной сополимер этилена, метилакрилата и глицидилметакрилата (Lotader® AX8950, Arkema). Упрочняющая добавка представляла собой Vistamaxx™ 2120 (Exxonmobil). Полимеры направляли в экструдер с двумя шнеками, вращающимися в одном направлении (ZSK-30, диаметром 30 мм, длиной 1328 миллиметров), применяемый для компаундирования, который поставляет Werner and Pfleiderer Corporation, Ramsey, New Jersey. Экструдер включал 14 зон, соответственно пронумерованных 1-14, начиная от питающего бункера до экструзионной головки. Полимеры направляли в первый цилиндр #1 через питатель, работающий под действием силы тяжести, при общем расходе, составляющем 15 фунтов в час (6,8 кг в час). Экструзионная головка, применяемая для экструзии полимера, имела 3 фильерных отверстия (диаметром 6 миллиметров), расстояние между которыми составляло 4 миллиметра. После формования экструдированный полимер охлаждали на охлаждаемом с помощью воздуходувки ленточном транспортере и формовали в виде гранул с помощью гранулятора Conair. Скорость шнека составляла 100 оборотов в минуту. Затем гранулы направляли в экструдер, нагреваемый до температуры 220°C. Производительность экструдера составляла 0,4 грамма для одного отверстия в минуту (при использовании фильерного комплекта, имеющего 16 отверстий на дюйм). Расплав экструдировали через фильерный комплект, получая непрерывные волокна, которые затем подвергали быстрому охлаждению воздухом, температура которого составляла 25°C, нагнетаемым воздуходувкой. Затем непрерывные волокна вытягивали на прядильный диск со скоростью, составляющей 1300 метров в минуту. Полученная степень вытяжения составляла 387. Сбор волокон был невозможен.The ability of the mixture to form fibers, including 87.8 wt.% Polylactic acid (PLA 6201 D, Natureworks®), 2.4 wt.% Polyepoxide modifier and 9.8 wt.% Hardening additive, was investigated. The polyepoxide modifier was a triple copolymer of ethylene, methyl acrylate and glycidyl methacrylate (Lotader® AX8950, Arkema). The reinforcing additive was Vistamaxx ™ 2120 (Exxonmobil). The polymers were sent to an extruder with two screws rotating in the same direction (ZSK-30, 30 mm in diameter, 1328 mm long) used for compounding, which was supplied by Werner and Pfleiderer Corporation, Ramsey, New Jersey. The extruder included 14 zones, respectively numbered 1-14, starting from the feed hopper to the extrusion head. The polymers were sent to first cylinder # 1 through a gravity feeder at a total flow rate of 15 pounds per hour (6.8 kg per hour). The extrusion head used for extrusion of the polymer had 3 die holes (with a diameter of 6 millimeters), the distance between which was 4 millimeters. After molding, the extruded polymer was cooled on an air-cooled belt conveyor and formed into pellets using a Conair granulator. The screw speed was 100 rpm. Then the granules were sent to an extruder, heated to a temperature of 220 ° C. The extruder productivity was 0.4 grams per hole per minute (using a spinneret kit having 16 holes per inch). The melt was extruded through a spinneret assembly, producing continuous fibers, which were then rapidly cooled by air at a temperature of 25 ° C, driven by a blower. Then, the continuous fibers were pulled onto a spinning disk at a speed of 1300 meters per minute. The obtained degree of traction was 387. The collection of fibers was impossible.

Пример 29Example 29

Волокна были получены, как описано в Примере 28, за исключением того, что температура, при которой экструдировали волокна, составляла 225°C, и скорость прядильного диска составляла 1500 м/мин. Сбор волокон был невозможен.Fibers were obtained as described in Example 28, except that the temperature at which the fibers were extruded was 225 ° C and the spinning disk speed was 1500 m / min. Fiber collection was not possible.

Пример 30Example 30

Волокна были получены, как описано в Примере 28, за исключением того, что температура, при которой экструдировали волокна, составляла 230°C, и скорость прядильного диска составляла 2000 м/мин. Волокна собирали при 2000 м/мин, и прядение волокон осуществляли при скорости 3000 м/мин.Fibers were obtained as described in Example 28, except that the temperature at which the fibers were extruded was 230 ° C and the spinning disk speed was 2000 m / min. The fibers were collected at 2000 m / min, and the spinning of the fibers was carried out at a speed of 3000 m / min.

Пример 31Example 31

Волокна были получены, как описано в Примере 28, за исключением того, что температура, при которой экструдировали волокна, составляла 235°, и скорость прядильного диска составляла 2000 м/мин. Волокна собирали при 2000 м/мин, и прядение волокон осуществляли при скорости 2900 м/мин.Fibers were obtained as described in Example 28, except that the temperature at which the fibers were extruded was 235 ° and the spinning disk speed was 2000 m / min. The fibers were collected at 2000 m / min, and the spinning of the fibers was carried out at a speed of 2900 m / min.

Пример 32Example 32

Волокна были получены, как описано в Примере 28, за исключением того, что температура, при которой экструдировали волокна, составляла 240°C, и скорость прядильного диска составляла 2000 м/мин. Волокна собирали при 2000 м/мин, и прядение волокон осуществляли при скорости 3000 м/мин.Fibers were obtained as described in Example 28, except that the temperature at which the fibers were extruded was 240 ° C and the spinning disk speed was 2000 m / min. The fibers were collected at 2000 m / min, and the spinning of the fibers was carried out at a speed of 3000 m / min.

Пример 33Example 33

Волокна были получены, как описано в Примере 28, за исключением того, что температура, при которой экструдировали волокна, составляла 245°C, и скорость прядильного диска составляла 2000 м/мин. Волокна собирали при 2000 м/мин, и прядение волокон осуществляли при скорости 3000 м/мин.Fibers were obtained as described in Example 28, except that the temperature at which the fibers were extruded was 245 ° C and the spinning disk speed was 2000 m / min. The fibers were collected at 2000 m / min, and the spinning of the fibers was carried out at a speed of 3000 m / min.

Пример 34Example 34

Волокна были получены, как описано в Примере 28, за исключением того, что температура, при которой экструдировали волокна, составляла 250°C, и скорость прядильного диска составляла 2000 м/мин. Волокна собирали при 2000 м/мин, и прядение волокон осуществляли при скорости 2800 м/мин.Fibers were obtained as described in Example 28, except that the temperature at which the fibers were extruded was 250 ° C and the spinning disk speed was 2000 m / min. The fibers were collected at 2000 m / min, and the spinning of the fibers was carried out at a speed of 2800 m / min.

Согласно прописям Примеров 30-34 были получены десять (10) образцов, для которых затем определяли прочность на разрыв и удлинение. Результаты (усредненные) представлены ниже.According to the copybooks of Examples 30-34, ten (10) samples were obtained for which tensile and elongation strengths were then determined. The results (averaged) are presented below.

Таблица 5Table 5 Свойства волокон, полученных в примерах 30-34Properties of the fibers obtained in examples 30-34 Пример #Example # Темп. при экструзии волокон (°C)Pace. fiber extrusion (° C) Скорость прядильного диска (м/мин)Spinning Disc Speed (m / min) Диаметр (мкм)Diameter (μm) Удлинение (%)Elongation (%) Прочность на разрыв г/гTensile strength g / g Макс. степень вытяженияMax. degree of traction Содержание влаги перед прядением (части на миллион)Moisture content before spinning (parts per million) 30thirty 230°C230 ° C 20002000 14,514.5 45,945.9 1,61,6 23242324 297297 3131 235°C235 ° C 20002000 14,614.6 70,770.7 1,61,6 22462246 297297 3232 240°C240 ° C 20002000 13,813.8 86,886.8 1,91.9 23242324 297297 3333 245°C245 ° C 20002000 14,214.2 105,5105.5 1,91.9 23242324 297297 3434 250°C250 ° C 20002000 14,614.6 95,195.1 1,61,6 21692169 297297

Пример 35Example 35

Была исследована способность смеси, включающей 88,7 масс.% полимолочной кислоты (PLA 6201 D, Natureworks®), 1,5 масс.% полиэпоксидного модификатора и 9,8 масс.% упрочняющей добавки, образовывать волокна. Полиэпоксидный модификатор представлял собой тройной сополимер этилена, метилакрилата и глицидилметакрилата (Lotader® AX8950, Arkema). Упрочняющая добавка представляла собой Vistamaxx™ 2120 (Exxonmobil). Полимеры направляли в экструдер с двумя шнеками, вращающимися в одном направлении (ZSK-30, диаметром 30 мм, длиной 1328 миллиметров), применяемый для компаундирования, который поставляет Wemer and Pfleiderer Corporation, Ramsey, New Jersey. Экструдер включал 14 зон, соответственно пронумерованных 1-14, начиная от питающего бункера до экструзионной головки. Полимеры направляли в первый цилиндр #1 через питатель, работающий под действием силы тяжести, при общем расходе, составляющем 15 фунтов в час (6,8 кг в час). Экструзионная головка, применяемая для экструзии полимера, имела 3 фильерных отверстия (диаметром 6 миллиметров), расстояние между которыми составляло 4 миллиметра. После формования экструдированный полимер охлаждали на охлаждаемом с помощью воздуходувки ленточном транспортере и формовали в виде гранул с помощью гранулятора Conair. Скорость шнека составляла 200 оборотов в минуту. Затем гранулы направляли в экструдер, нагреваемый до температуры 220°C. Производительность экструдера составляла 0,4 грамма для одного отверстия в минуту (при использовании фильерного комплекта, имеющего 16 отверстий на дюйм). Расплав экструдировали через фильерный комплект, получая непрерывные волокна, которые затем подвергали быстрому охлаждению воздухом, температура которого составляла 25°C, нагнетаемым воздуходувкой. Затем непрерывные волокна вытягивали на прядильный диск со скоростью, составляющей 2000 метров в минуту. Полученная степень вытяжения составляла 1547. Волокна собирали, и затем скорость прядильного диска увеличивали до 3000 м/мин.The ability of the mixture to form fibers, including 88.7 wt.% Polylactic acid (PLA 6201 D, Natureworks®), 1.5 wt.% Polyepoxide modifier and 9.8 wt.% Hardening additive, was investigated. The polyepoxide modifier was a triple copolymer of ethylene, methyl acrylate and glycidyl methacrylate (Lotader® AX8950, Arkema). The reinforcing additive was Vistamaxx ™ 2120 (Exxonmobil). The polymers were sent to an extruder with two screws rotating in the same direction (ZSK-30, 30 mm in diameter, 1328 mm long) used for compounding, supplied by Wemer and Pfleiderer Corporation, Ramsey, New Jersey. The extruder included 14 zones, respectively numbered 1-14, starting from the feed hopper to the extrusion head. The polymers were sent to first cylinder # 1 through a gravity feeder at a total flow rate of 15 pounds per hour (6.8 kg per hour). The extrusion head used for extrusion of the polymer had 3 die holes (with a diameter of 6 millimeters), the distance between which was 4 millimeters. After molding, the extruded polymer was cooled on an air-cooled belt conveyor and formed into pellets using a Conair granulator. The screw speed was 200 rpm. Then the granules were sent to an extruder, heated to a temperature of 220 ° C. The extruder productivity was 0.4 grams per hole per minute (using a spinneret kit having 16 holes per inch). The melt was extruded through a spinneret assembly, producing continuous fibers, which were then rapidly cooled by air at a temperature of 25 ° C, driven by a blower. Then, the continuous fibers were pulled onto a spinning disk at a speed of 2000 meters per minute. The obtained degree of traction was 1547. The fibers were collected, and then the spinning disk speed was increased to 3000 m / min.

Пример 36Example 36

Волокна были получены, как описано в Примере 35, за исключением того, что температура, при которой экструдировали волокна, составляла 230°C, и скорость прядильного диска составляла 2000 м/мин. Волокна собирали при 2000 м/мин, и прядение волокон осуществляли при скорости 3000 м/мин.Fibers were obtained as described in Example 35, except that the temperature at which the fibers were extruded was 230 ° C and the spinning disk speed was 2000 m / min. The fibers were collected at 2000 m / min, and the spinning of the fibers was carried out at a speed of 3000 m / min.

Пример 37Example 37

Волокна были получены, как описано в Примере 35, за исключением того, что температура, при которой экструдировали волокна, составляла 235°C, и скорость прядильного диска составляла 2000 м/мин. Волокна собирали при 2000 м/мин, и прядение волокон осуществляли при скорости 3000 м/мин.Fibers were obtained as described in Example 35, except that the temperature at which the fibers were extruded was 235 ° C and the spinning disk speed was 2000 m / min. The fibers were collected at 2000 m / min, and the spinning of the fibers was carried out at a speed of 3000 m / min.

Пример 38Example 38

Волокна были получены, как описано в Примере 35, за исключением того, что температура, при которой экструдировали волокна, составляла 240°C, и скорость прядильного диска составляла 2000 м/мин. Волокна собирали при 2000 м/мин, и прядение волокон осуществляли при скорости 3000 м/мин.Fibers were obtained as described in Example 35, except that the temperature at which the fibers were extruded was 240 ° C and the spinning disk speed was 2000 m / min. The fibers were collected at 2000 m / min, and the spinning of the fibers was carried out at a speed of 3000 m / min.

Пример 39Example 39

Волокна были получены, как описано в Примере 35, за исключением того, что температура, при которой экструдировали волокна, составляла 245°C, и скорость прядильного диска составляла 2000 м/мин.Fibers were obtained as described in Example 35, except that the temperature at which the fibers were extruded was 245 ° C and the spinning disk speed was 2000 m / min.

Пример 40Example 40

Волокна были получены, как описано в Примере 35, за исключением того, что температура, при которой экструдировали волокна, составляла 250°C, и скорость прядильного диска составляла 2000 м/мин. Волокна собирали при 2000 м/мин, и прядение волокон осуществляли при скорости 3000 м/мин.Fibers were obtained as described in Example 35, except that the temperature at which the fibers were extruded was 250 ° C and the spinning disk speed was 2000 m / min. The fibers were collected at 2000 m / min, and the spinning of the fibers was carried out at a speed of 3000 m / min.

Пример 41Example 41

Волокна были получены, как описано в Примере 35, за исключением того, что температура, при которой экструдировали волокна, составляла 255°, и скорость прядильного диска составляла 2000 м/мин. Волокна собирали при 2000 м/мин, и прядение волокон осуществляли при скорости 3000 м/мин.Fibers were obtained as described in Example 35, except that the temperature at which the fibers were extruded was 255 ° and the spinning disk speed was 2000 m / min. The fibers were collected at 2000 m / min, and the spinning of the fibers was carried out at a speed of 3000 m / min.

Согласно прописям Примеров 35-41 были получены десять (10) образцов, для которых затем определяли прочность на разрыв и удлинение. Результаты (усредненные) представлены ниже.According to the excerpts of Examples 35-41, ten (10) samples were obtained for which tensile and elongation strengths were then determined. The results (averaged) are presented below.

Таблица 6Table 6 Свойства волокон, полученных в примерах 35-41Properties of the fibers obtained in examples 35-41 Пример #Example # Темп. при экструзии волокон (°C)Pace. fiber extrusion (° C) Скорость прядильного диска (м/мин)Spinning Disc Speed (m / min) Диаметр (мкм)Diameter (μm) Удлинение (%)Elongation (%) Прочность на разрыв г/гTensile strength g / g Макс. степень вытяженияMax. degree of traction Содержание влаги перед прядением (части на миллион)Moisture content before spinning (parts per million) 3535 220°C220 ° C 20002000 13,8513.85 59,1459.14 1,481.48 23242324 629629 3636 230°C230 ° C 20002000 14,0214.02 81,7781.77 1,501,50 23242324 629629 3737 235°C235 ° C 20002000 14,4514.45 93,8593.85 1,621,62 23242324 473473 3838 240°C240 ° C 20002000 14,7514.75 121,63121.63 1,791.79 23242324 473473 3939 245°C245 ° C 20002000 14,6014.60 125,88125.88 1,941.94 23242324 473473 4040 250°C250 ° C 20002000 14,5314.53 127,68127.68 1,851.85 23242324 217217 4141 255°C255 ° C 20002000 14,7014.70 123,97123.97 1,791.79 23242324 217217

Пример 42Example 42

Также исследовали волокна, полученные из смеси, содержащей 88,7 масс.% полимолочной кислоты (PLA 6201 D, Natureworks®), 9,8 масс.% упрочняющей добавки и 1,5 масс.% полиэпоксидного модификатора. Полиэпоксидный модификатор представлял собой тройной сополимер этилена, метилакрилата и глицидилметакрилата (Lotader® АХ8950, Arkema). Упрочняющая добавка представляла собой PP 3155 (Exxonmobil), полипропиленовый гомополимер. Полимеры направляли в экструдер с двумя шнеками, вращающимися в одном направлении (ZSK-30, диаметром 30 мм, длиной 1328 миллиметров), применяемый для компаундирования, который поставляет Werner and Pfleiderer Corporation, Ramsey, New Jersey. Экструдер включал 14 зон, соответственно пронумерованных 1-14, начиная от питающего бункера до экструзионной головки. Полимеры направляли в первый цилиндр #1 через питатель, работающий под действием силы тяжести, при общем расходе, составляющем 15 фунтов в час (6,8 кг в час). Экструзионная головка, применяемая для экструзии полимера, имела 3 фильерных отверстия (диаметром 6 миллиметров), расстояние между которыми составляло 4 миллиметра. После формования экструдированный полимер охлаждали на охлаждаемом с помощью воздуходувки ленточном транспортере и формовали в виде гранул с помощью гранулятора Conair. Скорость шнека составляла 100 оборотов в минуту. Затем гранулы направляли в экструдер, нагреваемый до температуры 230°C. Производительность экструдера составляла 0,4 грамма для одного отверстия в минуту (при использовании фильерного комплекта, имеющего 16 отверстий на дюйм). Расплав экструдировали через фильерный комплект, получая непрерывные волокна, которые затем подвергали быстрому охлаждению воздухом, температура которого составляла 25°C, нагнетаемым воздуходувкой. Затем непрерывные волокна вытягивали на прядильный диск со скоростью, составляющей 2000 метров в минуту. Волокна собирали при 2000 м/мин, и прядение волокон осуществляли при скорости 3000 м/мин.Also investigated were fibers obtained from a mixture containing 88.7% by weight of polylactic acid (PLA 6201 D, Natureworks®), 9.8% by weight of a reinforcing additive, and 1.5% by weight of a polyepoxide modifier. The polyepoxide modifier was a triple copolymer of ethylene, methyl acrylate and glycidyl methacrylate (Lotader® AX8950, Arkema). The reinforcing additive was PP 3155 (Exxonmobil), a polypropylene homopolymer. The polymers were sent to an extruder with two screws rotating in the same direction (ZSK-30, 30 mm in diameter, 1328 mm long) used for compounding, which was supplied by Werner and Pfleiderer Corporation, Ramsey, New Jersey. The extruder included 14 zones, respectively numbered 1-14, starting from the feed hopper to the extrusion head. The polymers were sent to first cylinder # 1 through a gravity feeder at a total flow rate of 15 pounds per hour (6.8 kg per hour). The extrusion head used for extrusion of the polymer had 3 die holes (with a diameter of 6 millimeters), the distance between which was 4 millimeters. After molding, the extruded polymer was cooled on an air-cooled belt conveyor and formed into pellets using a Conair granulator. The screw speed was 100 rpm. Then the granules were sent to an extruder, heated to a temperature of 230 ° C. The extruder productivity was 0.4 grams per hole per minute (using a spinneret kit having 16 holes per inch). The melt was extruded through a spinneret assembly, producing continuous fibers, which were then rapidly cooled by air at a temperature of 25 ° C, driven by a blower. Then, the continuous fibers were pulled onto a spinning disk at a speed of 2000 meters per minute. The fibers were collected at 2000 m / min, and the spinning of the fibers was carried out at a speed of 3000 m / min.

Пример 43Example 43

Волокна были получены, как описано в Примере 42, за исключением того, что температура, при которой экструдировали волокна, составляла 235°C, и скорость прядильного диска составляла 2000 м/мин. Волокна собирали при 2000 м/мин, и прядение волокон осуществляли при скорости 3000 м/мин.Fibers were obtained as described in Example 42, except that the temperature at which the fibers were extruded was 235 ° C and the spinning disk speed was 2000 m / min. The fibers were collected at 2000 m / min, and the spinning of the fibers was carried out at a speed of 3000 m / min.

Пример 44Example 44

Волокна были получены, как описано в Примере 42, за исключением того, что температура, при которой экструдировали волокна, составляла 240°C, и скорость прядильного диска составляла 2000 м/мин. Волокна собирали при 2000 м/мин, и прядение волокон осуществляли при скорости 3000 м/мин.Fibers were obtained as described in Example 42, except that the temperature at which the fibers were extruded was 240 ° C and the spinning disk speed was 2000 m / min. The fibers were collected at 2000 m / min, and the spinning of the fibers was carried out at a speed of 3000 m / min.

Согласно прописям Примеров 42-44 были получены десять (10) образцов, для которых затем определяли прочность на разрыв и удлинение. Результаты (усредненные) представлены ниже.According to the excerpts of Examples 42-44, ten (10) samples were obtained, for which tensile and elongation strengths were then determined. The results (averaged) are presented below.

Таблица 7Table 7 Свойства волокон, полученных в примерах 42-44The properties of the fibers obtained in examples 42-44 Пр. #Etc. # Функционализированный эпоксидом модификатор (масс.%)Epoxy functionalized modifier (wt.%) Темп. при экструзии волокон (°C)Pace. fiber extrusion (° C) Скорость прядильного диска (м/мин)Spinning Disc Speed (m / min) Диаметр (мкм)Diameter (μm) Удлинение (%)Elongation (%) Прочность на разрыв г/гTensile strength g / g Макс. степень вытяженияMax. degree of traction Содержание влаги перед прядением (части на миллион)Moisture content before spinning (parts per million) 4242 1,51,5 230°C230 ° C 20002000 12,8012.80 87,5287.52 2,882.88 23242324 630630 4343 1,51,5 235°C235 ° C 20002000 12,9012.90 87,6587.65 2,862.86 23242324 630630 4444 1,51,5 240°C240 ° C 20002000 12,2412.24 88,7688.76 2,982.98 23242324 630630

Пример 45 Была исследована способность смеси, включающей 89,25 масс.% полимолочной кислоты (PLA 6201 D, Natureworks®), 0,75 масс.% полиэпоксидного модификатора и 10 масс.% упрочняющей добавки, образовывать волокна. Полиэпоксидный модификатор представлял собой тройной сополимер этилена, метилакрилата и глицидилметакрилата (Lotader® AX8900, Arkema). Упрочняющая добавка представляла собой РР 3155 (Exxon-Mobil), полипропиленовый гомополимер. Полимеры направляли в экструдер с двумя шнеками, вращающимися в одном направлении (ZSK-30, диаметром 30 мм, длиной 1328 миллиметров), применяемый для компаундирования, который поставляет Werner and Pfleiderer Corporation, Ramsey, New Jersey. Экструдер включал 14 зон, соответственно пронумерованных 1-14, начиная от питающего бункера до экструзионной головки. Полимеры направляли в первый цилиндр #1 через питатель, работающий под действием силы тяжести, при общем расходе, составляющем 15 фунтов в час (6,8 кг в час). Экструзионная головка, применяемая для экструзии полимера, имела 3 фильерных отверстия (диаметром 6 миллиметров), расстояние между которыми составляло 4 миллиметра. После формования экструдированный полимер охлаждали на охлаждаемом с помощью воздуходувки ленточном транспортере и формовали в виде гранул с помощью гранулятора Conair. Скорость шнека составляла 200 оборотов в минуту. После формования экструдированный полимер охлаждали на охлаждаемом с помощью воздуходувки ленточном транспортере и формовали в виде гранул. Затем гранулы направляли в экструдер, нагреваемый до температуры 240°C. Производительность экструдера составляла 0,4 грамма для одного отверстия в минуту (при использовании фильерного комплекта, имеющего 16 отверстий на дюйм). Расплав экструдировали через фильерный комплект, получая непрерывные волокна, которые затем подвергали быстрому охлаждению воздухом, температура которого составляла 25°C, нагнетаемым воздуходувкой. Затем непрерывные волокна вытягивали на прядильный диск со скоростью, составляющей 2000 метров в минуту. Полученная степень вытяжения составляла 1547. Волокна собирали, и затем скорость прядильного диска увеличивали до 3000 м/мин. Затем производительность экструдера снижали до 0,28 граммов на отверстие в минуту, и волокна вытягивали на прядильный диск при скорости 3000 м/мин, в результате чего получали степень вытяжения, составляющую 3320.Example 45 The ability of a mixture to form fibers, including 89.25 wt.% Polylactic acid (PLA 6201 D, Natureworks®), 0.75 wt.% Polyepoxide modifier and 10 wt.% Hardening additive, was investigated. The polyepoxide modifier was a triple copolymer of ethylene, methyl acrylate and glycidyl methacrylate (Lotader® AX8900, Arkema). The reinforcing additive was PP 3155 (Exxon-Mobil), a polypropylene homopolymer. The polymers were sent to an extruder with two screws rotating in the same direction (ZSK-30, 30 mm in diameter, 1328 mm long) used for compounding, which was supplied by Werner and Pfleiderer Corporation, Ramsey, New Jersey. The extruder included 14 zones, respectively numbered 1-14, starting from the feed hopper to the extrusion head. The polymers were sent to first cylinder # 1 through a gravity feeder at a total flow rate of 15 pounds per hour (6.8 kg per hour). The extrusion head used for extrusion of the polymer had 3 die holes (with a diameter of 6 millimeters), the distance between which was 4 millimeters. After molding, the extruded polymer was cooled on an air-cooled belt conveyor and formed into pellets using a Conair granulator. The screw speed was 200 rpm. After molding, the extruded polymer was cooled on a belt conveyor cooled by a blower and formed into granules. Then the granules were sent to an extruder, heated to a temperature of 240 ° C. The extruder productivity was 0.4 grams per hole per minute (using a spinneret kit having 16 holes per inch). The melt was extruded through a spinneret assembly, producing continuous fibers, which were then rapidly cooled by air at a temperature of 25 ° C, driven by a blower. Then, the continuous fibers were pulled onto a spinning disk at a speed of 2000 meters per minute. The obtained degree of traction was 1547. The fibers were collected, and then the spinning disk speed was increased to 3000 m / min. Then the performance of the extruder was reduced to 0.28 grams per hole per minute, and the fibers were pulled onto the spinning disk at a speed of 3000 m / min, resulting in a degree of traction of 3320.

Пример 46Example 46

Волокна были получены, как описано в Примере 45, за исключением того, что температура, при которой экструдировали волокна, составляла 245°C, и скорость прядильного диска составляла 2000 м/мин. Волокна не собирали.Fibers were obtained as described in Example 45, except that the temperature at which the fibers were extruded was 245 ° C and the spinning disk speed was 2000 m / min. Fibers were not collected.

Пример 47Example 47

Волокна были получены, как описано в Примере 45, за исключением того, что температура, при которой экструдировали волокна, составляла 250°C, и скорость прядильного диска составляла 2000 м/мин. Волокна не собирали.Fibers were obtained as described in Example 45, except that the temperature at which the fibers were extruded was 250 ° C and the spinning disk speed was 2000 m / min. Fibers were not collected.

Пример 48Example 48

Волокна были получены, как описано в Примере 45, за исключением того, что концентрация Lotader™ AX8900 составляла 0,5%, и скорость прядильного диска составляла 2000 м/мин. Волокна собирали при 2000 м/мин, и осуществляли прядение при скорости 3000 м/мин и производительности 0,16 граммов на отверстие в минуту, в результате чего получали степень вытяжения, составляющую 5810.Fibers were obtained as described in Example 45, except that the concentration of Lotader ™ AX8900 was 0.5% and the spinning disk speed was 2000 m / min. The fibers were collected at 2000 m / min, and spinning was carried out at a speed of 3000 m / min and a productivity of 0.16 grams per hole per minute, resulting in a degree of elongation of 5810.

Пример 49Example 49

Волокна были получены, как описано в Примере 45, за исключением того, что концентрация полипропилена составляла 2,5%, и скорость прядильного диска составляла 2000 м/мин. Волокна собирали при 2000 м/мин, и осуществляли прядение при скорости 3000 м/мин и производительности 0,24 грамма на отверстие в минуту, в результате чего получали степень вытяжения, составляющую 3873. Перед формованием волокон, смесь исследовали с помощью трансмиссионной электронной микроскопии ("ТЭМ"). Изображение смеси при 10000-кратном увеличении представлено на Фиг.3. Как показано, смесь содержит множество доменов Lotader® AX 8900, размер которых составляет порядка нанометров, которые представлены мелкими более темными участками, а также множество доменов, образованных полипропиленом, размер которых составляет порядка микрометров, которые представлены боле крупными затемненными участками.Fibers were obtained as described in Example 45, except that the polypropylene concentration was 2.5% and the spinning disk speed was 2000 m / min. The fibers were collected at 2000 m / min, and spinning was carried out at a speed of 3000 m / min and a productivity of 0.24 grams per hole per minute, resulting in a degree of elongation of 3873. Before forming the fibers, the mixture was examined using transmission electron microscopy ( "TEM"). The image of the mixture at a magnification of 10,000 is shown in FIG. 3. As shown, the mixture contains many domains of Lotader® AX 8900, the size of which is on the order of nanometers, which are represented by small darker areas, as well as many domains formed by polypropylene, whose size is on the order of micrometers, which are represented by large, dark areas.

Пример 50Example 50

Волокна были получены, как описано в Примере 45, за исключением того, что полиэпоксидный модификатор представлял собой CESA™ Extend 8478 (Clariant Corporation, 10% BASF Joncryl™ ADR 4368, разбавленный в Natureworks PLA 6201 D) и концентрация CESA составляла 0,5 масс.%; скорость прядильного диска составляла 2000 м/мин, в результате чего получали степень вытяжения, составляющую 1549. Волокна не собирали.Fibers were obtained as described in Example 45, except that the polyepoxide modifier was CESA ™ Extend 8478 (Clariant Corporation, 10% BASF Joncryl ™ ADR 4368, diluted in Natureworks PLA 6201 D) and the CESA concentration was 0.5 mass .%; the spinning disk speed was 2000 m / min, resulting in a degree of extension of 1549 was obtained. No fibers were collected.

Перед формованием волокон, смесь исследовали с помощью трансмиссионной электронной микроскопии ("ТЭМ"). Изображение смеси при 10000-кратном увеличении представлено на Фиг.4. Как показано, смесь содержит множество крупных доменов, представленных в виде более темных участков. Согласно прописям Примеров 45, 48 и 49 были получены десять (10) образцов, для которых затем определяли прочность на разрыв и удлинение. Результаты (усредненные) представлены ниже.Before forming the fibers, the mixture was examined using transmission electron microscopy ("TEM"). An image of the mixture at a magnification of 10,000 is shown in FIG. 4. As shown, the mixture contains many large domains, presented in the form of darker areas. According to the prescriptions of Examples 45, 48, and 49, ten (10) samples were obtained, for which tensile and elongation strengths were then determined. The results (averaged) are presented below.

Таблица 8Table 8 Свойства волокон, полученных в Примерах 45 и 48-49The properties of the fibers obtained in Examples 45 and 48-49 Пример #Example # Функционализированный эпоксидом модификатор (масс.%)Epoxy functionalized modifier (wt.%) Темп. при экструзии волокна (°C)Pace. fiber extrusion (° C) Скорость прядильного диска (м/мин)Spinning Disc Speed (m / min) Диаметр (мкм)Diameter (μm) Удлинение (%)Elongation (%) Прочность на разрыв г/гTensile strength g / g Макс. степень вытяженияMax. degree of traction Содержание влаги перед прядением (части на миллион)Moisture content before spinning (parts per million) 4545 0,750.75 240°C240 ° C 20002000 13,413,4 98,998.9 2,22.2 33203320 8383 4848 0,500.50 240°C240 ° C 20002000 14,314.3 97,897.8 2,32,3 58105810 4343 4949 0,750.75 240°C240 ° C 20002000 14,514.5 112,0112.0 2,22.2 38733873 332332

Пример 51 Была исследована способность смеси, включающей 98,5 масс.% полимолочной кислоты (PLA 6201 D, Natureworks®) и 1,5 масс.% полиэпоксидного модификатора, образовывать волокна. Полиэпоксидный модификатор представлял собой тройной сополимер этилена, метилакрилата и глицидилметакрилата (Lotader® AX8900, Arkema). Полимеры направляли в экструдер с двумя шнеками, вращающимися в одном направлении (ZSK-30, диаметром 30 мм, длиной 1328 миллиметров), применяемый для компаундирования, который поставляет Werner and Pfleiderer Corporation, Ramsey, New Jersey. Экструдер включал 14 зон, соответственно пронумерованных 1-14, начиная от питающего бункера до экструзионной головки. Полимеры направляли в первый цилиндр #1 через питатель, работающий под действием силы тяжести, при общем расходе, составляющем 15 фунтов в час (6,8 кг в час). Экструзионная головка, применяемая для экструзии полимера, имела 3 фильерных отверстия (диаметром 6 миллиметров), расстояние между которыми составляло 4 миллиметра. После формования экструдированный полимер охлаждали на охлаждаемом с помощью воздуходувки ленточном транспортере и формовали в виде гранул с помощью гранулятора Conair. Скорость шнека составляла 200 оборотов в минуту. После формования экструдированный полимер охлаждали на охлаждаемом с помощью воздуходувки ленточном транспортере и формовали в виде гранул. Затем гранулы направляли в экструдер, нагреваемый до температуры 240°C. Производительность экструдера составляла 0,4 грамма для одного отверстия в минуту (при использовании фильерного комплекта, имеющего 16 отверстий на дюйм). Расплав экструдировали через фильерный комплект, получая непрерывные волокна, которые затем подвергали быстрому охлаждению воздухом, температура которого составляла 25°C, нагнетаемым воздуходувкой. Затем непрерывные волокна вытягивали на прядильный диск со скоростью, составляющей 2000 метров в минуту. Полученная степень вытяжения составляла 1547. Волокна не собирали, но скорость прядильного диска увеличивали до 3000 м/мин. Затем производительность экструдера снижали до 0,28 граммов на отверстие в минуту, и волокна вытягивали на прядильный диск при 3000 м/мин, в результате чего получали степень вытяжения, составляющую 3320.Example 51 The ability of a mixture to form fibers comprising 98.5 wt.% Polylactic acid (PLA 6201 D, Natureworks®) and 1.5 wt.% Polyepoxide modifier was investigated. The polyepoxide modifier was a triple copolymer of ethylene, methyl acrylate and glycidyl methacrylate (Lotader® AX8900, Arkema). The polymers were sent to an extruder with two screws rotating in the same direction (ZSK-30, 30 mm in diameter, 1328 mm long) used for compounding, which was supplied by Werner and Pfleiderer Corporation, Ramsey, New Jersey. The extruder included 14 zones, respectively numbered 1-14, starting from the feed hopper to the extrusion head. The polymers were sent to first cylinder # 1 through a gravity feeder at a total flow rate of 15 pounds per hour (6.8 kg per hour). The extrusion head used for extrusion of the polymer had 3 die holes (with a diameter of 6 millimeters), the distance between which was 4 millimeters. After molding, the extruded polymer was cooled on an air-cooled belt conveyor and formed into pellets using a Conair granulator. The screw speed was 200 rpm. After molding, the extruded polymer was cooled on a belt conveyor cooled by a blower and formed into granules. Then the granules were sent to an extruder, heated to a temperature of 240 ° C. The extruder productivity was 0.4 grams per hole per minute (using a spinneret kit having 16 holes per inch). The melt was extruded through a spinneret assembly, producing continuous fibers, which were then rapidly cooled by air at a temperature of 25 ° C, driven by a blower. Then, the continuous fibers were pulled onto a spinning disk at a speed of 2000 meters per minute. The obtained degree of traction was 1547. No fibers were collected, but the spinning disk speed was increased to 3000 m / min. Then the performance of the extruder was reduced to 0.28 grams per hole per minute, and the fibers were pulled onto a spinning disk at 3000 m / min, resulting in a degree of traction of 3320.

Перед формованием волокон, смесь исследовали с помощью трансмиссионной электронной микроскопии ("ТЭМ"). Изображение смеси при 10000-кратном увеличении представлено на Фиг.5. Как показано, смесь содержит множество доменов, образованных Lotader® AX 8900, размер которых находится в нанодиапазоне, которые представленных в виде более мелких затемненных участков.Before forming the fibers, the mixture was examined using transmission electron microscopy ("TEM"). An image of the mixture at a magnification of 10,000 is shown in FIG. 5. As shown, the mixture contains many domains formed by Lotader® AX 8900, the size of which is in the nanoscale, which are presented in the form of smaller darkened areas.

Пример 52Example 52

Волокна были получены, как описано в Примере 51, за исключением того, что концентрация Lotader® AX8900 составляла 0,5%, и скорость прядильного диска составляла 2000 м/мин. Волокна собирали при 2000 м/мин, и прядение осуществляли при 3000 м/мин и производительности 0,16 граммов на отверстие в минуту, в результате чего получали степень вытяжения, составляющую 5810. Согласно прописи Примера 52 были получены десять (10) образцов, для которых затем определяли прочность на разрыв и удлинение. Результаты (усредненные) представлены ниже.Fibers were obtained as described in Example 51, except that the concentration of Lotader® AX8900 was 0.5% and the spinning disk speed was 2000 m / min. Fibers were collected at 2000 m / min, and spinning was carried out at 3000 m / min and a productivity of 0.16 grams per hole per minute, resulting in a degree of stretching of 5810. Ten (10) samples were obtained according to the recipe of Example 52, for which then determined the tensile strength and elongation. The results (averaged) are presented below.

Таблица 9Table 9 Свойства волокон, полученных в Примере 52Properties of the fibers obtained in Example 52 Пр. #Etc. # Поли-эпоксидный модификатор (масс.%)Poly-epoxy modifier (wt.%) Темп. при экструзии волокон (°C)Pace. fiber extrusion (° C) Скорость прядильного диска (м/мин)Spinning Disc Speed (m / min) Диаметр (мкм)Diameter (μm) Удлинение (%)Elongation (%) Прочность на разрыв г/гTensile strength g / g Макс. степень вытяженияMax. degree of traction Содержание влаги перед прядением (части на миллион)Moisture content before spinning (parts per million) 5252 0,50.5 240°C240 ° C 20002000 13,613.6 69,469,4 2,82,8 58105810 7272

Пример 53Example 53

Была исследована возможность получения полотна спанбонд из волокон, полученных из смеси 88,7 масс.% полимолочной кислоты (PLA 6201 D, Natureworks®), 9,8 масс.% РР3155 (Exxon-Mobil) и 1,5 масс.% полиэпоксидного модификатора. Полиэпоксидный модификатор представлял собой тройной сополимер этилена, метилакрилата и глицидилметакрилата (Lotader® AX8950, Arkema). Полимеры подавали в экструдер с двумя шнеками, находящимися в зацеплении и вращающимися в одном направлении (64 мм, длиной 2240 мм). Экструдер включал 8 зон, соответственно пронумерованных 1-8, начиная от питающего бункера до экструзионной головки. Полимеры направляли в первый цилиндр #1 через питатель, работающий под действием силы тяжести, при общем расходе, составляющем 550 фунтов в час (что приблизительно составляет 249,5 кг в час). Экструзионная головка, применяемая для экструзии полимера, имела 24 фильерных отверстия (диаметром 3 миллиметра). После образвоания экструдированный полимер охлаждали в воде и гранулированли с помощью гранулятора Gala Underwater. Скорость шнека составляла 350 оборотов в минуту. Затем гранулы направляли в экструдер, нагреваемый до температуры 240°C. Производительность экструдера составляла 0,7 граммов на отверстие в минуту (отверстия размером 0,6 мм, при использовании фильерного комплекта, имеющего 100 отверстий на дюйм). Расплав экструдировали через фильерный комплект, получая непрерывные волокна, которые затем подвергали быстрому охлаждению воздухом, температура которого составляла 25°C, нагнетаемым воздуходувкой. Затем непрерывные волокна подвергали вытяжению механическим способом, применяя установку для вытяжения волокна, и наматывали на движущуюся формовочную проволоку при скорости вытяжения 4600 метров в минуту, в результате чего получали степень вытяжения, составляющую 2025. Затем волокна подвергали термическому скреплению с помощью нагреваемого каландрового вала, получая непрерывное полотно спанбонд. Полученное полотно наматывали на устройство для намотки, и затем исследовали его свойства.The possibility of obtaining a spunbond web from fibers obtained from a mixture of 88.7 wt.% Polylactic acid (PLA 6201 D, Natureworks®), 9.8 wt.% PP3155 (Exxon-Mobil) and 1.5 wt.% Polyepoxide modifier was investigated . The polyepoxide modifier was a triple copolymer of ethylene, methyl acrylate and glycidyl methacrylate (Lotader® AX8950, Arkema). The polymers were fed into an extruder with two screws meshed and rotating in the same direction (64 mm, 2240 mm long). The extruder included 8 zones, respectively numbered 1-8, starting from the feed hopper to the extrusion head. The polymers were sent to first cylinder # 1 through a gravity feeder at a total flow rate of 550 pounds per hour (approximately 249.5 kg per hour). The extrusion head used for extrusion of the polymer had 24 die holes (3 mm in diameter). After formation, the extruded polymer was cooled in water and granulated using a Gala Underwater granulator. The screw speed was 350 rpm. Then the granules were sent to an extruder, heated to a temperature of 240 ° C. The extruder productivity was 0.7 grams per hole per minute (holes 0.6 mm in size, using a spinneret kit having 100 holes per inch). The melt was extruded through a spinneret assembly, producing continuous fibers, which were then rapidly cooled by air at a temperature of 25 ° C, driven by a blower. Then, the continuous fibers were stretched mechanically using a fiber stretcher, and wound onto a moving spinning wire at a drawing speed of 4600 meters per minute, resulting in a stretch ratio of 2025. Then, the fibers were thermally bonded using a heated calender shaft to obtain continuous spanbond canvas. The resulting web was wound onto a winding device, and then its properties were examined.

Пример 54Example 54

Полотна спанбонд были получены как описано в Примере 53, за исключением того, что полимерная смесь представляла собой пластифицированную ПМК, состоящую из 92 масс.% полимолочной кислоты (PLA 6201 D, Natu reworks®), 2 масс.% Pluriol WI-285 (BASF), 2,7 масс.% Carbowax 8000 (Dow) и 3,3 масс.% Fusabond MD-353D (DuPont), и скорость вытяжения составляла 3200 м/мин, в результате чего получали степень вытяжения, составляющую 1410. Полученные полотна наматывали на устройства для намотки для проведения исследований их свойств.Spunbond webs were prepared as described in Example 53, except that the polymer mixture was a plasticized PMA consisting of 92 wt.% Polylactic acid (PLA 6201 D, Natureworks®), 2 wt.% Pluriol WI-285 (BASF ), 2.7 wt.% Carbowax 8000 (Dow) and 3.3 wt.% Fusabond MD-353D (DuPont), and the stretch speed was 3200 m / min, resulting in a stretch ratio of 1410. The resulting webs were wound winding devices for researching their properties.

Пример 55Example 55

Полотна спанбонд были получены как описано в Примере 53, за исключением того, что полимер представлял собой 100% (масс.) полимолочную кислоту (PLA 6201 D, Natu reworks®), которую не подвергали компаундированию, и скорость вытяжения составляла 3400 м/мин (отверстия размером 0,35 мм, при использовании фильерного комплекта, имеющего 100 отверстий на дюйм), в результате чего получали степень вытяжения, составляющую 509. Полученные полотна наматывали на устройства для намотки для проведения исследований их свойств.Spunbond webs were prepared as described in Example 53, except that the polymer was 100% (w / w) polylactic acid (PLA 6201 D, Natureworks®), which was not subjected to compounding, and the stretching speed was 3400 m / min ( holes with a size of 0.35 mm, using a spinneret kit having 100 holes per inch), resulting in a degree of extension of 509. The resulting webs were wound on winding devices to conduct studies of their properties.

Согласно прописям Примеров 53-55 были получены десять (10) образцов, для которых затем определяли прочность на разрыв и удлинение в продольном (машинном) направлении (МН) и поперечном направлении (ПН) полотна. Результаты (усредненные) представлены ниже. Для учета разности в плотности полотен, значения прочности на разрыв были нормализованы по плотности.According to the excerpts of Examples 53-55, ten (10) samples were obtained, for which the tensile and elongation strengths were then determined in the longitudinal (machine) direction (MN) and the transverse direction (PN) of the web. The results (averaged) are presented below. To account for the difference in the density of the webs, the tensile strength values were normalized by density.

Таблица 10Table 10 Свойства волокон, полученных в примерах 53-55Properties of the fibers obtained in examples 53-55 Пр. #Etc. # Тип смесиType of mixture Плотность (г/кв.м)Density (g / sq.m) Нормализованная прочность на разрыв в МН (г/(2”* г/кв.м))Normalized tensile strength in MN (g / (2 ”* g / m2)) Нормализованная прочность на разрыв в ПН (г/(2”*г/кв.м))Normalized tensile strength in PN (g / (2 ”* g / sq.m)) Удлинение в МН (%)Elongation in MN (%) Удлинение в ПН (%)Elongation in PN (%) 5353 ПМК, РР3155, Lotader® АХ8950PMK, PP3155, Lotader® AX8950 27,527.5 284284 4949 2424 4444 5454 Пластифицированная ПМКPlasticized PMK 22,022.0 132132 3232 18eighteen 5252 5555 100 масс.% ПМК100 wt.% PMK 25,025.0 181181 4747 4four 15fifteen

Несмотря на то, что изобретение было подробно описано с помощью конкретных примеров осуществления, после прочтения предлагаемого описания специалистам в данной области техники должно быть понятно, что представленные примеры осуществления могут иметь эквиваленты, а также в них могут быть внесены изменения и модификации. Соответственно, объем настоящего изобретения определяется прилагаемой формулой изобретения и любыми ее эквивалентами.Although the invention has been described in detail using specific examples of implementation, after reading the proposed description, specialists in the art should understand that the presented examples of implementation may have equivalents, as well as changes and modifications may be made to them. Accordingly, the scope of the present invention is defined by the appended claims and any equivalents thereof.

Claims (22)

1. Способ получения волокон из полимолочной кислоты, включающий:
смешивание в расплаве полимолочной кислоты с полиэпоксидным модификатором и полимерной упрочняющей добавкой с образованием термопластической композиции, причем упрочняющая добавка диспергирована в виде доменов дискретной фазы в непрерывной фазе полимолочной кислоты, смешивание в расплаве осуществляют при температуре выше температуры плавления полимолочной кислоты, но ниже температуры, составляющей приблизительно 230°С, и при этом среднечисловая молекулярная масса полиэпоксидного модификатора составляет от приблизительно 7500 до приблизительно 250000 граммов на моль, и количество полиэпоксидного модификатора составляет от приблизительно 0,01 масс. % до приблизительно 10 масс. % от массы полимолочной кислоты;
последующую экструзию термопластической композиции при температуре, превышающей приблизительно 230°С, которая способствует протеканию реакции полиэпоксидного модификатора с полимолочной кислотой; и
пропускание прореагировавшей композиции через экструзионную головку с образованием волокна.
1. A method of obtaining fibers from polylactic acid, including:
melt mixing of polylactic acid with a polyepoxide modifier and a polymer strengthening additive to form a thermoplastic composition, wherein the strengthening additive is dispersed as discrete phase domains in the continuous phase of polylactic acid, melt mixing is carried out at a temperature above the melting temperature of polylactic acid, but below a temperature of approximately approximately 230 ° C, and the number-average molecular weight of the polyepoxide modifier is from about 7500 to pr approximately 250,000 grams per mole, and the amount of polyepoxide modifier is from about 0.01 mass. % to about 10 mass. % by weight of polylactic acid;
subsequent extrusion of the thermoplastic composition at a temperature exceeding approximately 230 ° C, which contributes to the reaction of the polyepoxide modifier with polylactic acid; and
passing the reacted composition through the extrusion die to form a fiber.
2. Способ по п. 1, в котором полиэпоксидный модификатор включает функционализированный эпоксидом (мет)акриловый мономерный компонент, например, глицидилакрилат, глицидилметакрилат или их комбинацию.2. The method of claim 1, wherein the polyepoxide modifier comprises an epoxide functionalized (meth) acrylic monomer component, for example glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, or a combination thereof. 3. Способ по п. 2, в котором полиэпоксидный модификатор представляет собой сополимер, который включает мономерный компонент на основе функционализированной эпоксидом (мет)акриловой кислоты и дополнительный мономерный компонент.3. The method according to claim 2, in which the polyepoxide modifier is a copolymer that includes a monomer component based on epoxide functionalized (meth) acrylic acid and an additional monomer component. 4. Способ по п. 3, в котором дополнительный мономерный компонент включает α-олефиновый мономер.4. The method of claim 3, wherein the additional monomer component comprises an α-olefin monomer. 5. Способ по п. 4, в котором сополимер дополнительно включает (мет)акриловый мономерный компонент, не содержащий эпоксидной группы.5. The method of claim 4, wherein the copolymer further comprises an (meth) acrylic monomer component that does not contain an epoxy group. 6. Способ по п. 1, в котором полиэпоксидный модификатор представляет собой тройной сополимер этилена, метакрилата и глицидилметакрилата.6. The method according to claim 1, in which the polyepoxide modifier is a triple copolymer of ethylene, methacrylate and glycidyl methacrylate. 7. Способ по п. 1, в котором среднечисловая молекулярная масса полиэпоксидного модификатора составляет от приблизительно 15000 до приблизительно 150000 граммов на моль.7. The method of claim 1, wherein the number average molecular weight of the polyepoxide modifier is from about 15,000 to about 150,000 grams per mole. 8. Способ по п. 1, в котором эквивалентная масса эпоксида в полиэпоксидном модификаторе составляет от приблизительно 200 до приблизительно 10000 граммов на моль.8. The method of claim 1, wherein the equivalent weight of the epoxide in the polyepoxide modifier is from about 200 to about 10,000 grams per mole. 9. Способ по п. 1, в котором полимолочная кислота составляет приблизительно 70 масс. % или более от массы термопластической композиции.9. The method according to p. 1, in which polylactic acid is approximately 70 mass. % or more by weight of the thermoplastic composition. 10. Способ по п. 1, в котором смешивание в расплаве осуществляют при температуре, составляющей от приблизительно 180°С до приблизительно 220°С, и экструзию термопластической композиции осуществляют при температуре, составляющей от приблизительно 235°С до приблизительно 300°С.10. The method according to p. 1, in which the melt mixing is carried out at a temperature of from about 180 ° C to about 220 ° C, and the extrusion of the thermoplastic composition is carried out at a temperature of from about 235 ° C to about 300 ° C. 11. Способ по п. 1, в котором температура стеклования термопластической композиции составляет от приблизительно 55°С до приблизительно 65°С.11. The method of claim 1, wherein the glass transition temperature of the thermoplastic composition is from about 55 ° C to about 65 ° C. 12. Способ по п. 1, в котором смешанная в расплаве композиция включает множество дискретных доменов, диспергированных в непрерывной фазе, причем дискретные домены содержат полиэпоксидный модификатор, а непрерывная фаза содержит полимолочную кислоту.12. The method of claim 1, wherein the melt-mixed composition comprises a plurality of discrete domains dispersed in a continuous phase, the discrete domains containing a polyepoxide modifier and the continuous phase containing polylactic acid. 13. Способ по п. 12, в котором размер доменов составляет от приблизительно 10 до приблизительно 1000 нанометров.13. The method according to p. 12, in which the size of the domains is from about 10 to about 1000 nanometers. 14. Способ по п. 1, в котором содержание влаги в полимолочной кислоте до проведения смешивания в расплаве составляет от приблизительно 1 до приблизительно 100 частей на миллион, а содержание влаги в термопластической композиции до проведения экструзии составляет от приблизительно 100 до приблизительно 500 частей на миллион.14. The method according to p. 1, in which the moisture content in polylactic acid before mixing in the melt is from about 1 to about 100 parts per million, and the moisture content in the thermoplastic composition before extrusion is from about 100 to about 500 parts per million . 15. Способ по п. 1, в котором полимерная упрочняющая добавка представляет собой полиолефин.15. The method according to p. 1, in which the polymer reinforcing additive is a polyolefin. 16. Волокно из полимолочной кислоты, полученное способом по любому из предшествующих пунктов.16. Fiber from polylactic acid obtained by the method according to any one of the preceding paragraphs. 17. Волокно из полимолочной кислоты, средний диаметр которого составляет от приблизительно 5 до приблизительно 25 микрометров, и волокно включает термопластическую композицию, полученную путем реакции полимолочной кислоты с полиэпоксидным модификатором, где полиэпоксидный модификатор включает сополимер, который содержит модифицированный эпоксидом (мет)акриловый мономерный компонент и олефиновый мономерный компонент, и температура стеклования волокна составляет от приблизительно 55°С до приблизительно 65°С, и при этом удлинение волокна при пиковой нагрузке составляет приблизительно 50% или более, а прочность на разрыв составляет от приблизительно 0,75 до приблизительно 6 грамм-силы на денье.17. A fiber of polylactic acid, the average diameter of which is from about 5 to about 25 micrometers, and the fiber includes a thermoplastic composition obtained by reacting polylactic acid with a polyepoxide modifier, where the polyepoxide modifier includes a copolymer that contains an epoxide-modified (meth) acrylic monomer component and an olefin monomer component, and the glass transition temperature of the fiber is from about 55 ° C to about 65 ° C, and the elongation of the fibers at peak load is approximately 50% or more, and the tensile strength is from about 0.75 to about 6 grams-force per denier. 18. Волокно из полимолочной кислоты по п. 16, где удлинение волокна при пиковой нагрузке составляет от приблизительно 100% до приблизительно 350%, и прочность на разрыв составляет от приблизительно 1,5 до приблизительно 3,5 грамм-силы на денье.18. The polylactic acid fiber of claim 16, wherein the fiber elongation at peak load is from about 100% to about 350%, and the tensile strength is from about 1.5 to about 3.5 gram-denier. 19. Волокно из полимолочной кислоты по п. 16, в котором термопластическая композиция включает множество дискретных доменов, диспергированных в непрерывной фазе, причем дискретные домены содержат полиэпоксидный модификатор, а непрерывная фаза содержит полимолочную кислоту.19. The fiber from polylactic acid according to claim 16, wherein the thermoplastic composition comprises a plurality of discrete domains dispersed in a continuous phase, the discrete domains containing a polyepoxide modifier and the continuous phase containing polylactic acid. 20. Нетканое полотно, включающее волокно по любому из пунктов 16-19.20. A nonwoven fabric comprising fiber according to any one of paragraphs 16-19. 21. Поглощающее изделие, содержащее нетканое полотно по п. 20.21. An absorbent product containing a nonwoven fabric according to claim 20. 22. Поглощающее изделие по п. 21, включающее слой, по существу непроницаемый для жидкости, слой, проницаемый для жидкости, и поглощающий внутренний слой. 22. The absorbent article of claim 21, comprising a layer substantially impervious to liquid, a layer permeable to liquid, and an absorbent inner layer.
RU2013109176/05A 2010-08-13 2011-07-06 Modified polylactic acid fibres RU2588235C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/856,012 US8936740B2 (en) 2010-08-13 2010-08-13 Modified polylactic acid fibers
US12/856,012 2010-08-13
PCT/IB2011/053009 WO2012020335A2 (en) 2010-08-13 2011-07-06 Modified polylactic acid fibers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013109176A RU2013109176A (en) 2014-09-20
RU2588235C2 true RU2588235C2 (en) 2016-06-27

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11154635B2 (en) 2017-01-31 2021-10-26 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Porous polyester material

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2002107430A (en) * 1999-08-25 2003-11-10 Кимберли-Кларк Ворлдвайд, Инк. (Us) BIOLOGICALLY DESTRUCTIVE NONWOVEN MATERIALS WITH THE ABILITY TO ABSORBE LIQUID AND CONTAINING THEIR DISPOSABLE ABSORBENT PRODUCTS

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2002107430A (en) * 1999-08-25 2003-11-10 Кимберли-Кларк Ворлдвайд, Инк. (Us) BIOLOGICALLY DESTRUCTIVE NONWOVEN MATERIALS WITH THE ABILITY TO ABSORBE LIQUID AND CONTAINING THEIR DISPOSABLE ABSORBENT PRODUCTS

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11154635B2 (en) 2017-01-31 2021-10-26 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Porous polyester material
RU2761619C2 (en) * 2017-01-31 2021-12-13 Кимберли-Кларк Ворлдвайд, Инк. Porous material based on composite polyester

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2561122C2 (en) Reinforced polylactic acid fibres
RU2624303C2 (en) Improved fiber from polylactic acid
AU2011288212B2 (en) Modified polylactic acid fibers
US20210180216A1 (en) Renewable Polyester Fibers having a Low Density
US20120164905A1 (en) Modified Polylactic Acid Fibers
AU2006351891B2 (en) Biodegradable polylactic acids for use in forming fibers
EP3152348A1 (en) Hollow porous fibers
AU2016368453A1 (en) Method for forming porous fibers
RU2588235C2 (en) Modified polylactic acid fibres