Синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью и способы его получения
Настоящее изобретение в целом относится к синтетическому волокну с повышенной биоразлагаемостью (например, сложнополиэфирному волокну с повышенной биоразлагаемостью) и к способам формирования синтетического волокна с повышенной биоразлагаемостью, к изоляционному материалу, включающему синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью, и к изделиям, включающим синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью. Технический результат - изобретение удовлетворяет потребность в улучшенном волокне с благоприятными свойствами в отношении разложения. 11 н. и 46 з.п. ф-лы, 5 ил.
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
[0001] Настоящая заявка утверждает приоритет Предварительной Патентной Заявки США № 62/612,789, поданной 2 января 2018 года, полное содержание которой тем самым включено здесь ссылкой.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0002] Настоящее изобретение в целом относится к синтетическому волокну с повышенной биоразлагаемостью (например, сложнополиэфирному волокну с повышенной биоразлагаемостью), и к способам формирования синтетического волокна с повышенной биоразлагаемостью, к изоляционному материалу, включающему синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью, и к изделиям, включающим синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0003] Пластики, такие как пластические материалы в семействе сложных полиэфиров, представляют собой продукты массового промышленного производства и широко применяются во всем мире. Например, термопластичные или термореактивные полимерные смолы, такие как смолы, включающие полиэтилен, используются для формирования волокон в самых разнообразных вариантах применения, контейнерах для жидкостей и продуктов питания, в термоформовании для производства, и в сочетании с другими материалами для технического применения. Использование синтетических пластиков значительно возрастает с каждым годом.
[0004] Одна причина столь широкого применения пластических продуктов состоит в их способности противостоять природным воздействиям. Например, полиэтиленовые полимеры состоят из длинных цепей углеродных атомов, которые обычно тесно переплетены, так что становится затруднительным их разрушение микроорганизмами (например, бактериями, грибами или любыми другими микроскопическими организмами), которые обычно ответственны за разложение (то есть, биоразложение) материала до воды, диоксида углерода, метана и биомассы (которая представляет собой остатки микроорганизмов). В то время как полиэтиленовые полимеры, такие как материалы семейства сложных полиэфиров, могут в конечном итоге разлагаться (например, подвергаться биоразложению), они могут разрушаться только в течение очень длительного периода времени. Таким образом, та же характеристика, которая делает пластики столь привлекательными, приводит к серьезным экологическим проблемам.
[0005] В недавние годы загрязнение и разрушение окружающей среды выброшенными пластмассовыми изделиями нарастает с тревожной быстротой. В швейной и/или текстильной промышленности, например, становится все возрастающей проблема, что такие изделия, выполненные из сложных полиэфиров или других пластических волокон, заканчивают свое существование на мусорных свалках и/или в морской воде/водных потоках. В то время как в попытках смягчить или сократить проблемы утилизации пластиковых изделий были разработаны некоторые биоразлагаемые пластики, такие материалы непригодны для волокон, которые используются для изготовления высококачественной одежды и/или текстильных материалов. Например, все еще существует потребность в изоляционном материале для швейных и/или текстильных изделий, выполненных из более благоприятных для окружающей среды материалов.
[0006] В то время как обсуждались определенные аспекты традиционных технологий для содействия пониманию изобретений Заявителя, Заявитель никоим образом не отрицает эти технические аспекты, и предполагается, что его изобретения могут охватывать один или более традиционные технические аспекты.
[0007] В этом описании, где упоминается или обсуждается документ, акт или предмет общеизвестного знания, это упоминание или обсуждение не является признанием того, что документ, акт или предмет общеизвестного знания, или любая комбинация их, были общедоступными на дату приоритета, известными общественности, составляющими часть общего знания, или иным образом составляет прототип согласно применимым законодательным предписаниям, или является известным как попытка разрешить любую проблему, которой касается это описание.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0008] Вкратце, настоящее изобретение удовлетворяет потребность в улучшенном волокне с благоприятными свойствами в отношении разложения. В различных вариантах исполнения соответствующие изобретению волокна сами по себе пригодны для применения в изоляции, которая демонстрирует улучшение биоразлагаемости без нежелательного снижения прочности и/или изоляционных характеристик изоляции.
[0009] Настоящее изобретение может разрешать одну или более из обсужденных выше проблем и устранять недостатки технологии. Однако предполагается, что изобретение может оказаться полезным в разрешении других проблем и устранении недостатков в ряде технических отраслей. Поэтому заявленное изобретение не обязательно должно толковаться как ограниченное разрешением любой из обсуждаемых здесь конкретных проблем или устранением недостатков.
[0010] В первом аспекте это изобретение представляет синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью. Волокно может включать полимерный материал (такой как сложный полиэфир), и биоразлагаемую добавку в количестве, меньшем или равном 10 вес.%, которая повышает скорость биоразложения полимерного материала. В некоторых вариантах исполнения синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью может иметь размер/значение денье равное 1 денье или менее. В некоторых вариантах исполнения синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью может иметь значение денье более 1 денье. В некоторых вариантах исполнения синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью может быть силиконизированным.
[0011] Во втором аспекте настоящее изобретение представляет изоляционный материал, включающий синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью согласно первому аспекту.
[0012] В третьем аспекте настоящее изобретение представляет изделие, включающее синтетическое волокно согласно первому аспекту или изоляционный материал согласно второму аспекту.
[0013] В четвертом аспекте это изобретение представляет способ получения синтетического волокна с повышенной биоразлагаемостью согласно первому аспекту, изоляционного материала согласно второму аспекту, и/или изделия согласно третьему аспекту. Способ получения синтетического волокна с повышенной биоразлагаемостью, изоляционного материала и/или изделия может включать смешение биоразлагаемых частиц и полимерного материала с образованием полимерной смеси с повышенной биоразлагаемостью, и экструдирование полимерной смеси с повышенной биоразлагаемостью с образованием волокна. В некоторых вариантах исполнения синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью может иметь значение денье равное 1 денье или менее. В некоторых вариантах исполнения синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью может иметь значение денье более 1 денье. В некоторых вариантах исполнения способ может включать выполнение одной или более дополнительных технологических стадий, таких как силиконизирование синтетического волокна с повышенной биоразлагаемостью.
[0014] Определенные варианты исполнения раскрытого теперь синтетического волокна с повышенной биоразлагаемостью, изоляционного материала и изделий, включающих синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью, и способов получения синтетического волокна с повышенной биоразлагаемостью имеют ряд признаков, каждый из которых по отдельности не обеспечивает их желательные характеристики. Без ограничения сущности синтетического волокна с повышенной биоразлагаемостью, изоляционного материала, изделий и способов, как определенных в пунктах формулы изобретения, теперь будут вкратце описаны их наиболее важные признаки. После рассмотрения этого обсуждения, и в особенности по прочтении раздела этого описания, озаглавленного «Подробное описание изобретения», специалисту будет понятно, как особенности раскрытых здесь разнообразных вариантов осуществления создают ряд преимуществ перед существующим в настоящее время прототипом. Например, в некоторых вариантах исполнения синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью обеспечивает улучшенные характеристики биоразложения, тем самым придавая ему самому свойства «экологически благоприятных» волокон, моноволокон, наполнителя, пряжи, текстильных и нетканых материалов (например, изоляционных материалов), изделий (например, одежды, обуви, постельных принадлежностей, тканей, механических ременных приводов и промышленных изделий), и/или текстильных материалов. Варианты исполнения синтетического волокна с повышенной биоразлагаемостью могут предусматривать синтетическое (например, сложнополиэфирное) микроденье- или макроденье-волокно с улучшенными характеристиками биоразложения, которые, помимо всего прочего, могут сохранять ощущение шелковистости на ощупь и повышенные водоотталкивающие свойства во время обычного применения (например, до выбрасывания в обеспечивающую биоразложение микробами среду, такую как мусорная свалка или морская вода).
[0015] Эти и другие признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из нижеследующего подробного описания различных аспектов изобретения, рассматриваемого в сочетании с пунктами прилагаемой формулы изобретения и сопроводительными чертежами.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0016] Далее настоящее изобретение будет описано в сочетании с нижеследующими фигурами, которые не обязательно вычерчены в масштабе для облегчения понимания, в которых одинаковые ссылочные позиции сохраняют свое обозначение и значение для одинаковых или сходных элементов среди всех различных чертежей, и в которых:
[0017] ФИГ. 1 представляет перспективный вид сбоку контейнера со смесью биоразлагаемых частиц/добавок и полимерного материала, согласно определенным вариантам осуществления настоящего изобретения;
[0018] ФИГ. 2 представляет вид сбоку синтетического волокна с повышенной биоразлагаемостью согласно определенным вариантам осуществления настоящего изобретения;
[0019] ФИГ. 3 представляет увеличенный вид участка гранулы в варианте исполнения, содержащем смесь полимерного материала и биоразлагаемых частиц;
[0020] ФИГ. 4 представляет вид в разрезе участка синтетического волокна с повышенной биоразлагаемостью согласно ФИГ. 2; и
[0021] ФИГ. 5 представляет вид в разрезе силиконизированного синтетического волокна с повышенной биоразлагаемостью согласно определенным вариантам осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0022] Аспекты настоящего изобретения и определенные признаки, преимущества и его подробности более полно разъясняются ниже со ссылкой на неограничивающие варианты осуществления, иллюстрированные в сопроводительных чертежах. Описания общеизвестных материалов, технологического оборудования, способов обработки и т.д., опущены в такой мере, чтобы без необходимости не загромождать подробное изложение изобретения. Однако должно быть понятно, что подробное описание и конкретный(-ные) пример(-ры), показывая варианты осуществления изобретения, приводятся только в порядке иллюстрации, и никоим образом как ограничение. Разнообразные замещения, модификации, добавления и/или систематизации в пределах сущности и/или области основополагающих концепций изобретения будут очевидными квалифицированным специалистам в этой области технологии из этого описания.
[0023] Биоразложение представляет собой деградацию, разрушение, распад, разложение или преобразование материала на безвредные продукты, в частности, воду, диоксид углерода, метан и биомассу, в результате действия живых организмов, в частности, микроорганизмов (например, бактерий, грибов или любых других микроскопических организмов), и выделяемых/производимых ими ферментов. Биоразложение может происходить в аэробных (в присутствии кислорода) или анаэробных (в отсутствие кислорода) условиях. Разложение биоразлагаемых материалов может включать стадии как биологического, так и абиотического воздействия.
[0024] В первом аспекте изобретение представляет синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью, включающее:
- полимерный материал; и
- биоразлагаемую добавку в количестве, меньшем или равном 10 вес.%, для повышения скорости биоразложения полимерного материала.
[0025] Денье представляет единицу измерения, определяемую как вес в граммах 9000 метров волокна или пряжи. Это является обычным путем указания веса (или размера) волокна или пряжи. Например, стандартные сложнополиэфирные волокна, которые имеют размер 1,0 денье, обычно имеют диаметр приблизительно 10 микрометров. Микроденье-волокна представляют собой такие, которые имеют денье 1,0 или менее, тогда как макроденье-волокна имеют размер более 1,0 денье.
[0026] Денье синтетических волокон с повышенной биоразлагаемостью согласно настоящему изобретению может представляет микроденье-волокна. Например, в некоторых вариантах исполнения синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью может представлять собой микроденье-волокна с размером, равным или меньшим, чем 1 денье. В некоторых вариантах исполнения синтетические волокна с повышенной биоразлагаемостью могут представлять собой микроденье-волокна с размером менее 1,0 денье, в пределах диапазона от 0,5 до 1,0 денье, или в пределах диапазона от 0,7 до 0,9. В некоторых вариантах исполнения синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью может представлять собой микроденье-волокна с размером от 0,1 до 1,0 денье (например, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9 или 1,0), включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в них. В некоторых вариантах исполнения синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью может иметь размер от 0,5 до 7 денье, такое как волокна, используемые в качестве штапельных волокон, применяемых в качестве засыпной теплоизоляции.
[0027] В некоторых вариантах исполнения синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью представляет собой волокно с денье (d), причем 0,4≤d≤200 (например, d составляет 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1,0, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, 2,0, 2,1, 2,2, 2,3, 2,4, 2,5, 2,6, 2,7, 2,8, 2,9, 3,0, 3,1, 3,2, 3,3, 3,4, 3,5, 3,6, 3,7, 3,8, 3,9, 4,0, 4,1, 4,2, 4,3, 4,4, 4,5, 4,6, 4,7, 4,8, 4,9, 5,0, 5,1, 5,2, 5,3, 5,4, 5,5, 5,6, 5,7, 5,8, 5,9, 6,0, 6,1, 6,2, 6,3, 6,4, 6,5, 6,6, 6,7, 6,8, 6,9, 7,0, 7,1, 7,2, 7,3, 7,4, 7,5, 7,6, 7,7, 7,8, 7,9, 8,0, 8,1, 8,2, 8,3, 8,4, 8,5, 8,6, 8,7, 8,8, 8,9, 9,0, 9,1, 9,2, 9,3, 9,4, 9,5, 9,6, 9,7, 9,8, 9,9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128, 129, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138, 139, 140, 141, 142, 143, 144, 145, 146, 147, 148, 149, 150, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 157, 158, 159, 160, 161, 162, 163, 164, 165, 166, 167, 168, 169, 170, 171, 172, 173, 174, 175, 176, 177, 178, 179, 180, 181, 182, 183, 184, 185, 186, 187, 188, 189, 190, 191, 192, 193, 194, 195, 196, 197, 198, 199, или 200 денье), включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в них.
[0028] В некоторых вариантах исполнения синтетические волокна с повышенной биоразлагаемостью представляют собой макроденье-волокна с размером, который составляет свыше 1,0 денье, и является меньшим или равным 15,0; (например, в некоторых вариантах исполнения синтетическое волокно имеет размер 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, 2,0, 2,1, 2,2, 2,3, 2,4, 2,5, 2,6, 2,7, 2,8, 2,9, 3,0, 3,1, 3,2, 3,3, 3,4, 3,5, 3,6, 3,7, 3,8, 3,9, 4,0, 4,1, 4,2, 4,3, 4,4, 4,5, 4,6, 4,7, 4,8, 4,9, 5,0, 5,1, 5,2, 5,3, 5,4, 5,5, 5,6, 5,7, 5,8, 5,9, 6,0, 6,1, 6,2, 6,3, 6,4, 6,5, 6,6, 6,7, 6,8, 6,9, 7,0, 7,1, 7,2, 7,3, 7,4, 7,5, 7,6, 7,7, 7,8, 7,9, 8,0, 8,1, 8,2, 8,3, 8,4, 8,5, 8,6, 8,7, 8,8, 8,9, 9,0, 10,1, 10,2, 10,3, 10,4, 10,5, 10,6, 10,7, 10,8, 10,9, 10,0, 11,1, 11,2, 11,3, 11,4, 11,5, 11,6, 11,7, 11,8, 11,9, 12,0, 12,1, 12,2, 12,3, 12,4, 12,5, 12,6, 12,7, 12,8, 12,9, 13,0, 13,1, 13,2, 13,3, 13,4, 13,5, 13,6, 13,7, 13,8, 13,9, 14,0, 14,1, 14,2, 14,3, 14,4, 14,5, 14,6, 14,7, 14,8, 14,9 или 15,0 денье), включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в них (например, от 1,1 до 15,0, от 1,1 до 12,0, от 1,1 до 10,0, от 1,1 до 8,0, от 1,1 до 6,0, от 1,1 до 5,0, от 1,1 до 4,0, от 1,1 до 3,0, от 1,1 до 2,0, и т.д.).
[0029] В некоторых вариантах исполнения синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью представляют собой монофиламентное макроденье-волокно. В некоторых вариантах исполнения денье синтетического монофиламентного волокна с повышенной биоразлагаемостью может быть в пределах диапазона от 3 до 1000 (например, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 180, 185, 190, 195, 200, 225, 250, 275, 300, 325, 350, 375, 400, 425, 450, 475, 500, 525, 550, 575, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950 или 1000), включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в них (например, от 3 до 1000, от 3 до 600, от 3 до 300, от 3 до 200, от 3 до 150, от 3 до 75, от 3 до 40, от 3 до 30 или от 3 до 20, и т.д.).
[0030] В некоторых вариантах исполнения синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью может представлять собой монофиламентное волокно с толщиной (диаметром) в пределах диапазона от 0,5 мм до 6 мм (например, 0,5, 0,55, 0,6, 0,65, 0,7, 0,8, 0,9, 1,0, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, 2,0, 2,1, 2,2, 2,3, 2,4, 2,5, 2,6, 2,7, 2,8, 2,9, 3,0, 3,1, 3,2, 3,3, 3,4, 3,5, 3,6, 3,7, 3,8, 3,9, 4,0, 4,1, 4,2, 4,3, 4,4, 4,5, 4,6, 4,7, 4,8, 4,9, 5,0, 5,1, 5,2, 5,3, 5,4, 5,5, 5,6, 5,7, 5,8, 5,9, или 6,0 мм), включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в них (например, от 0,5 до 5 мм, от 0,5 до 4 мм, от 0,5 до 3 мм, от 0,5 до 2 мм, от 0,5 до 1,5 мм, от 0,5 до 1,4 мм, от 0,5 до 1,3 мм, от 0,5 до 1,2 мм, от 0,5 до 1,1 мм, от 0,5 до 1,0 мм, от 0,5 до 0,9 мм, от 0,5 до 0,8 мм, от 0,5 до 0,7 мм, и т.д.).
[0031] В некоторых вариантах исполнения волокна с повышенной биоразлагаемостью представляют собой синтетические волокна с повышенной биоразлагаемостью. Специалистам, имеющим обычную квалификацию в этой области технологии, вполне знакомы многие синтетические волокна, и совершенно в пределах их компетенции является выбор надлежащего синтетического волокна в зависимости от желательных свойств текстильного материала, наполнителя, ватина и/или изделия, в котором предполагается их применение. Варианты исполнения соответствующих изобретению волокон с повышенной биоразлагаемостью могут включать любое синтетическое волокно, известное в технологии как подходящее для получения текстильных материалов. В некоторых вариантах исполнения неисключительные синтетические волокна с повышенной биоразлагаемостью, которые могут быть использованы в изобретении, выбираются из нейлона, сложного полиэфира, полипропилена, полимолочной кислоты (PLA), полибутилакрилата (PBA), полиамида (например, нейлона/полиамида 6.6, полиамида 6, полиамида 4, полиамида 11, и полиамида 6.10, и т.д.), акрилового материала, ацетата, полиолефина, вискозы (района), лиоцелла, арамида, спандекса, вискозы, и волокон модала, и их комбинаций. В конкретных вариантах исполнения синтетические волокна с повышенной биоразлагаемостью включают сложнополиэфирные волокна с повышенной биоразлагаемостью. Например, в некоторых вариантах исполнения сложный полиэфир выбирается из полиэтилентерефталата (PET), поли(гексагидро-пара-ксилилен)терефталата, полибутилентерефталата, поли-1,4-циклогексилендиметилена (PCDT), политриметилентерефталата (PTT), и терефталатных сополимеров, в которых по меньшей мере 85 мольных процентов сложноэфирных структурных единиц составляют структурные единицы этилентерефталата или гексагидро-пара-ксилилентерефталата. В одном конкретном варианте исполнения сложный полиэфир представляет собой полиэтилентерефталат. В некоторых вариантах исполнения синтетические волокна с повышенной биоразлагаемостью включают свежеполученный полимерный материал, такой свежий сложный полиэфир (например, PET). В некоторых вариантах исполнения синтетические волокна с повышенной биоразлагаемостью включают повторно используемый полимерный материал (например, сложный полиэфир, такой как PET), такой как полимерный материал в виде переработанных отходов потребления (PCR) (например, сложный полиэфир, такой как PET).
[0032] В некоторых вариантах исполнения волокна с повышенной биоразлагаемостью представляют собой сухие волокна (то есть, невыглаженные, например, несиликонизированные волокна). В некоторых других вариантах исполнения волокна с повышенной биоразлагаемостью представляет собой выглаженные, например, силиконизированные волокна.
[0033] Синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью согласно настоящему изобретению может включать по меньшей мере 90 вес.% полимерного материала. Например, в некоторых вариантах исполнения синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью может включать от 90 до 99,9 вес.% полимерного материала (например, 90,0, 90,1, 90,2, 90,3, 90,4, 90,5, 90,6, 90,7, 90,8, 90,9, 91,0, 91,1, 91,2, 91,3, 91,4, 91,5, 91,6, 91,7, 91,8, 91,9, 92,0, 92,1, 92,2, 92,3, 92,4, 92,5, 92,6, 92,7, 92,8, 92,9, 93,0, 93,1, 93,2, 93,3, 93,4, 93,5, 93,6, 93,7, 93,8, 93,9, 94,0, 94,1, 94,2, 94,3, 94,4, 94,5, 94,6, 94,7, 94,8, 94,9, 95,0, 95,1, 95,2, 95,3, 95,4, 95,5, 95,6, 95,7, 95,8, 95,9, 96,0, 96,1, 96,2, 96,3, 96,4, 96,5, 96,6, 96,7, 96,8, 96,9, 97,0, 97,1, 97,2, 97,3, 97,4, 97,5, 97,6, 97,7, 97,8, 97,9, 98,0, 98,1, 98,2, 98,3, 98,4, 98,5, 98,6, 98,7, 98,8, 98,9, 99,0, 99,1, 99,2, 99,3, 99,4, 99,5, 99,6, 99,7, 99,8, или 99,9 вес.% полимерного материала), включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в них.
[0034] Синтетические волокна с повышенной биоразлагаемостью могут включать от 0,1 до 15 вес.% биоразлагаемых частиц или добавок (например, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1,0, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, 2,0, 2,1, 2,2, 2,3, 2,4, 2,5, 2,6, 2,7, 2,8, 2,9, 3,0, 3,1, 3,2, 3,3, 3,4, 3,5, 3,6, 3,7, 3,8, 3,9, 4,0, 4,1, 4,2, 4,3, 4,4, 4,5, 4,6, 4,7, 4,8, 4,9, 5,0, 5,1, 5,2, 5,3, 5,4, 5,5, 5,6, 5,7, 5,8, 5,9, 6,0, 6,1, 6,2, 6,3, 6,4, 6,5, 6,6, 6,7, 6,8, 6,9, 7,0, 7,1, 7,2, 7,3, 7,4, 7,5, 7,6, 7,7, 7,8, 7,9, 8,0, 8,1, 8,2, 8,3, 8,4, 8,5, 8,6, 8,7, 8,8, 8,9, 9,0, 9,1, 9,2, 9,3, 9,4, 9,5, 9,6, 9,7, 9,8, 9,9, 10,0, 10,1, 10,2, 10,3, 10,4, 10,5, 10,6, 10,7, 10,8, 10,9, 11,0, 11,1, 11,2, 11,3, 11,4, 11,5, 11,6, 11,7, 11,8, 11,9, 12,0, 12,1, 12,2, 12,3, 12,4, 12,5, 12,6, 12,7, 12,8, 12,9, 13,0, 13,1, 13,2, 13,3, 13,4, 13,5, 13,6, 13,7, 13,8, 13,9, 14,0, 14,1, 14,2, 14,3, 14,4, 14,5, 14,6, 14,7, 14,8, 14,9, или 15,0 весовых процентов биоразлагаемых частиц), включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в них (например, от 0,1 до 10 вес.%, от 0,5 до 4,5 вес.%, от 0,1 до 3 вес.%, от 0,5 до 14,5 вес.%, и т.д.).
[0035] В некоторых вариантах исполнения синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью включает от 0,1 до 15 об.% биоразлагаемых частиц или добавок (например, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1,0, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, 2,0, 2,1, 2,2, 2,3, 2,4, 2,5, 2,6, 2,7, 2,8, 2,9, 3,0, 3,1, 3,2, 3,3, 3,4, 3,5, 3,6, 3,7, 3,8, 3,9, 4,0, 4,1, 4,2, 4,3, 4,4, 4,5, 4,6, 4,7, 4,8, 4,9, 5,0, 5,1, 5,2, 5,3, 5,4, 5,5, 5,6, 5,7, 5,8, 5,9, 6,0, 6,1, 6,2, 6,3, 6,4, 6,5, 6,6, 6,7, 6,8, 6,9, 7,0, 7,1, 7,2, 7,3, 7,4, 7,5, 7,6, 7,7, 7,8, 7,9, 8,0, 8,1, 8,2, 8,3, 8,4, 8,5, 8,6, 8,7, 8,8, 8,9, 9,0, 9,1, 9,2, 9,3, 9,4, 9,5, 9,6, 9,7, 9,8, 9,9, 10,0, 10,1, 10,2, 10,3, 10,4, 10,5, 10,6, 10,7, 10,8, 10,9, 11,0, 11,1, 11,2, 11,3, 11,4, 11,5, 11,6, 11,7, 11,8, 11,9, 12,0, 12,1, 12,2, 12,3, 12,4, 12,5, 12,6, 12,7, 12,8, 12,9, 13,0, 13,1, 13,2, 13,3, 13,4, 13,5, 13,6, 13,7, 13,8, 13,9, 14,0, 14,1, 14,2, 14,3, 14,4, 14,5, 14,6, 14,7, 14,8, 14,9, или 15,0 об.%), включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в них (например, от 0,1 до 10 вес.%, от 0,5 до 4,5 вес.%, от 0,1 до 3 вес.%, от 0,5 до 14,5 вес.%, и т.д.).
[0036] В некоторых вариантах исполнения синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью согласно настоящему изобретению включает биоразлагаемые частицы или добавки в количестве, равном или меньшем 10 вес.%. Например, в некоторых вариантах исполнения синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью может включать биоразлагаемые частицы или добавки в количестве, равном или меньшем, чем 10,0, 9,9, 9,8, 9,7, 9,6, 9,5, 9,4, 9,3, 9,2, 9,1, 9,0, 8,9, 8,7, 8,6, 8,5, 8,4, 8,3, 8,2, 8,1, 8,0, 7,9, 7,8, 7,7, 7,6, 7,5, 7,4, 7,3, 7,2, 7,1, 7,0, 6,9, 6,7, 6,6, 6,5, 6,4, 6,3, 6,2, 6,1, 6,0, 5,9, 5,8, 5,7, 5,6, 5,5, 5,4, 5,3, 5,2, 5,1, 5,0, 4,9, 4,8, 4,7, 4,6, 4,5, 4,4, 4,3, 4,2, 4,1, 4,0, 3,9, 3,8, 3,7, 3,6, 3,5, 3,4, 3,3, 3,2, 3,1, 3,0, 2,9, 2,8, 2,7, 2,6, 2,5, 2,4, 2,3, 2,2, 2,1, 2,0, 1,9, 1,8, 1,7, 1,6, 1,5, 1,4, 1,3, 1,2, 1,1, 1,0, 0,9, 0,8, 0,7, 0,6, 0,5, 0,4, 0,3, 0,2 или 0,1 вес.%, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в них.
[0037] Варианты исполнения соответствующего изобретению синтетического волокна с повышенной биоразлагаемостью представляют полимерные волокна, внутри которых биоразлагаемые частицы или добавка(-ки) погружены в полимерный материал. Биоразлагаемые частицы или добавки могут быть биоразлагаемыми сами по себе, и также могут стимулировать и/или ускорять биоразложение полимерного материала сравнительно с ситуацией, если бы биоразлагаемые частицы не присутствовали, как описано выше. В некоторых вариантах исполнения биоразлагаемые частицы однородно примешаны внутри полимерного материала, чем подразумевается, что смесь полимерного материала и биоразлагаемых частиц, содержащихся внутри синтетического волокна, имеет по существу однородный состав (то есть, однородный на 90-100% состав, например, по меньшей мере на 90,0, 90,1, 90,2, 90,3, 90,4, 90,5, 90,6, 90,7, 90,8, 90,9, 91,0, 91,1, 91,2, 91,3, 91,4, 91,5, 91,6, 91,7, 91,8, 91,9, 92,0, 92,1, 92,2, 92,3, 92,4, 92,5, 92,6, 92,7, 92,8, 92,9, 93,0, 93,1, 93,2, 93,3, 93,4, 93,5, 93,6, 93,7, 93,8, 93,9, 94,0, 94,1, 94,2, 94,3, 94,4, 94,5, 94,6, 94,7, 94,8, 94,9, 95,0, 95,1, 95,2, 95,3, 95,4, 95,5, 95,6, 95,7, 95,8, 95,9, 96,0, 96,1, 96,2, 96,3, 96,4, 96,5, 96,6, 96,7, 96,8, 96,9, 97,0, 97,1, 97,2, 97,3, 97,4, 97,5, 97,6, 97,7, 97,8, 97,9, 98,0, 98,1, 98,2, 98,3, 98,4, 98,5, 98,6, 98,7, 98,8, 98,9, 99,0, 99,1, 99,2, 99,3, 99,4, 99,5, 99,6, 99,7, 99,8, или 99,9% однородный состав).
[0038] Если биоразлагаемые частицы включают частицы различных материалов, то различающиеся биоразлагаемые частицы сами по себе могут иметь по существу однородный состав (то есть, однородный на 90-100% состав, например, по меньшей мере на 90,0, 90,1, 90,2, 90,3, 90,4, 90,5, 90,6, 90,7, 90,8, 90,9, 91,0, 91,1, 91,2, 91,3, 91,4, 91,5, 91,6, 91,7, 91,8, 91,9, 92,0, 92,1, 92,2, 92,3, 92,4, 92,5, 92,6, 92,7, 92,8, 92,9, 93,0, 93,1, 93,2, 93,3, 93,4, 93,5, 93,6, 93,7, 93,8, 93,9, 94,0, 94,1, 94,2, 94,3, 94,4, 94,5, 94,6, 94,7, 94,8, 94,9, 95,0, 95,1, 95,2, 95,3, 95,4, 95,5, 95,6, 95,7, 95,8, 95,9, 96,0, 96,1, 96,2, 96,3, 96,4, 96,5, 96,6, 96,7, 96,8, 96,9, 97,0, 97,1, 97,2, 97,3, 97,4, 97,5, 97,6, 97,7, 97,8, 97,9, 98,0, 98,1, 98,2, 98,3, 98,4, 98,5, 98,6, 98,7, 98,8, 98,9, 99,0, 99,1, 99,2, 99,3, 99,4, 99,5, 99,6, 99,7, 99,8, или 99,9% однородный состав).
[0039] В некоторых вариантах исполнения биоразлагаемые частицы внутри синтетического волокна с повышенной биоразлагаемостью могут быть, например, полностью или по меньшей мере частично, покрыты полимерным материалом. В некоторых вариантах исполнения по меньшей мере 25% присутствующих биоразлагаемых частиц (например, более, чем 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, или 95%) могут быть, по меньшей мере частично, не покрыты полимерным материалом, и/или по меньшей мере частично обнажены на наружной поверхности полимерного материала. В некоторых вариантах исполнения по меньшей мере 50% присутствующих внутри синтетического волокна с повышенной биоразлагаемостью биоразлагаемых частиц могут быть, по меньшей мере частично, не покрыты или обнажены на наружной поверхности полимерного материала.
[0040] Биоразлагаемые частицы или добавка могут включать по меньшей мере одно органическое соединение. Биоразлагаемые частицы или добавка могут включать по меньшей мере одно соединение из алифатически-ароматического сложного эфира, полилактида, соединения с органолептическими свойствами, моносахарида, альдогексозы, или их комбинацию. В некоторых вариантах исполнения биоразлагаемая добавка может включать по меньшей мере один алифатически-ароматический сложный эфир, по меньшей мере один полилактид (PLA), по меньшей мере одно соединение с органолептическими свойствами, по меньшей мере один моносахарид, и по меньшей мере одну альдогексозу. В некоторых вариантах исполнения алифатически-ароматический сложный эфир и/или полилактид могут действовать для связывания по меньшей мере одного другого компонента биоразлагаемой добавки с полимерным материалом (например, сложным полиэфиром). Например, алифатически-ароматический сложный эфир и/или полилактид могут представлять собой полимерный носитель для другого(-гих) компонента(-ов) биоразлагаемой добавки. В некоторых вариантах исполнения алифатически-ароматический сложный эфир и/или полилактид могут действовать в качестве гидролизуемого компонента для стимулирования гидролиза полимерного материала и волокна в целом. Алифатически-ароматический сложный эфир, полилактид и/или цепи полимерного материала могут расщепляться в результате гидролиза водой, например, путем разрыва сложноэфирной связи. Алифатически-ароматический сложный эфир и/или полилактид (например, внутри полимерного материала волокна) может облегчать кислотный гидролиз, гидролиз водой и/или щелочной гидролиз полимерного материала вследствие химической и/или ферментативной обработки. Алифатически-ароматический сложный эфир и/или полилактид (например, внутри полимерного материала волокна) также может быть чувствительным к биологическому воздействию в процессе катализируемого ферментами гидролиза сложноэфирных, амидных или уретановых связей.
[0041] В некоторых вариантах исполнения алифатически-ароматический сложный эфир включает сополимерную композицию сополимера 1,4-бутилентерефталата и 1,4-бутиленадипината и сополимера тетраметилентерефталата и тетраметиленадипината (BTA). Алифатически-ароматический сложноэфирный компонент биоразлагаемой добавки может быть сформирован по меньшей мере из одной алифатической дикарбоновой кислоты или ее сложного эфира, по меньшей мере одного диола (такого как, и без ограничения, 1,4-бутандиол), и по меньшей мере одной полифункциональной ароматической кислоты (такой как, и без ограничения, фурандикарбоновая кислота) или ее сложного эфира. Алифатически-ароматический сложноэфирный компонент может иметь содержание ароматической кислоты свыше 60 мольных процентов. В некоторых вариантах исполнения алифатически-ароматический сложноэфирный компонент биоразлагаемой добавки может включать кислотный компонент (например, включающий ароматическую карбоновую кислоту и алифатическую кислоту (например, азелаиновую кислоту), и диольный компонент (например, выбранный из группы, состоящей из С3-, С4- и С6-диолов). В некоторых вариантах исполнения алифатически-ароматический сложноэфирный компонент биоразлагаемой добавки может включать продукт реакции полимеризации двухатомного спирта и ароматического дикарбоксильного соединения (например, ароматической дикарбоновой кислоты, (С1-3)-алкилового сложного эфира ароматической дикарбоновой кислоты, или их комбинации), и адипиновой кислоты.
[0042] Полилактидный (PLA) компонент биоразлагаемой добавки может представлять собой один или более биоактивные термопластичные алифатические сложные полиэфиры (например, образованные из возобновляемых источников). В некоторых вариантах исполнения полилактидный компонент может включать поли-L-лактид (PLLA), поли-D-лактид (PDLA), сополимер L-лактида и D, L-лактида (PLDLLA). Как известно в технологии, PLA может разлагаться главным образом в результате абиотического гидролиза. Например, разложение PLA может происходить постадийно, причем первая стадия представляет собой диффузию воды в материал, гидролиз сложноэфирных связей и снижение молекулярной массы, с последующим внутриклеточным поглощением олигомеров молочной кислоты и катаболизмом. Однако многие иные микроорганизмы также могут разлагать PLA, такие как выделяющие протеазу микроорганизмы, актиномицеты, грибы и/или компостные микроорганизмы.
[0043] Органолептический компонент биоразлагаемой добавки может быть предназначен для привлечения присутствующих в окружающей среде микроорганизмов, пригодных для биоразложения, которые разлагают (или обусловливают разложение), или привлечения других микроорганизмов, которые разлагают (или обусловливают разложение) полимерного материала (и потенциально компонентов самой биоразлагаемой добавки). Например, органолептический компонент биоразлагаемой добавки может быть предназначен для привлечения одного или более микроорганизмов, примеры которых обсуждаются ниже. Органолептический компонент биоразлагаемой добавки предназначен для стимуляции одного или более органов чувств микроорганизмов (таких как вкус, цвет, запах или осязание), чтобы привлекать микроорганизмы к синтетическому волокну с повышенной биоразлагаемостью и ускорять биодеградацию.
[0044] В некоторых вариантах исполнения органолептический компонент биоразлагаемой добавки может включать культивированные коллоиды и природные или искусственные волокна. Органолептический компонент может включать органолептические органические химические вещества в качестве способствующих набуханию агентов, то есть, природные волокна, культивированные коллоиды, циклодекстрин, полимолочную кислоту, и т.д. В некоторых вариантах исполнения органолептический компонент биоразлагаемой добавки может включать смесь изомеров 3,5-диметилпентенил-дигидро-2(3Н)-фуранозы. Содержание органолептического компонента может быть в диапазоне, равном или большем, чем 0-20% по весу биоразлагаемой добавки. В некоторых вариантах исполнения органолептический компонент как агент может составлять 20-40%, 40-60%, 60-80% или 80-100% по весу всей биоразлагаемой добавки.
[0045] Моносахаридный (и/или полисахаридный) и/или альдогексозный компонент биоразлагаемой добавки может действовать как пищевой или потребляемый материал для микроорганизмов, чтобы привлекать микроорганизмы и/или поддерживать активность микроорганизмов, которая в конечном счете обеспечивает разрушение полимерного материала волокна (и тем самым самого волокна). В некоторых вариантах исполнения моносахарид может представлять собой глюкозу. В некоторых вариантах исполнения моносахарид может быть D-глюкозой, D-галактозой и D-маннозой. В некоторых вариантах исполнения моносахарид представляет собой D-глюкозу. В некоторых вариантах исполнения моносахаридный и/или альдогексозный компонент может быть связан с мономерами полимерного материала волокна. В некоторых вариантах исполнения, во время формирования волокна по меньшей мере некоторые из моносахаридных и/или альдогексозных компонентов могут быть введены в полимер в качестве заместителей.
[0046] Биоразлагаемые частицы или добавка могут облегчать или выполнять быстрое биоразложение волокна (то есть, его полимерного материала) даже в анаэробной среде. Более конкретно, биоразлагаемая добавка может содействовать деятельности микроорганизмов в разрушении сложного полиэфира на СО2, Н2О, СН4 и биомассу (которые представляют собой отработанные микроорганизмы) при значительно более высокой скорости, по сравнению с ситуацией без добавок. Например, биоразлагаемая добавка может стимулировать первоначальный разрыв микроорганизмами (или микробами) С-С-связей внутри полимерного материала на макромолекулярном уровне, что приводит к разрушению связей. Тем самым поначалу микроорганизмы могут создавать выемки, углубления, полости или другие открытые области, которые распространяются в полимерный материал волокна. Тем самым добавки и первоначальные микроорганизмы создают увеличенную или возрастающую открытую площадь поверхности полимера, обеспечивая питающимся пластиками микробам возможность внедряться в отверстия в полимере (нежели оставаться только на наружной поверхности полимера). Тем самым повышается или стимулируется скорость биоразложения полимерного материала.
[0047] Однако биоразлагаемая добавка может повышать скорость биоразложения полимерного материала, сравнительно со скоростью его биоразложения без добавки, различными путями. Например, добавка может стимулировать стадию гидролиза/конденсации биоразложения волокна, стадию ацидогенеза (кислотообразования) при биоразложении волокна, стадию ацетогенеза в биоразложении волокна, стадию биосинтеза метана в биоразложении волокна, или их комбинацию. Как отмечено выше, биоразлагаемая добавка может повышать способность волокна (или полимерного материала) к гидролизу. Гидролиз может обусловливать разрыв цепей полимерного материала, и тем самым вызывать конденсацию (то есть, накопление воды). Стадия гидролиза/конденсации волокна/полимерного материала, выполняемая или более быстро проводимая биоразлагаемой добавкой, может иметь результатом распад полимерного материала волокна на разнообразные сахара.
[0048] В стадии ацидогенеза при биоразложении волокна ацидогенные микроорганизмы могут расщеплять органический материал или биомассу, образованную в стадии гидролиза/конденсации, другую биомассу полимерного материала и/или добавку. Ацидогенные микроорганизмы (например, ферментативные бактерии) могут создавать кислотную среду, в то же время выделяя различные кислоты, спирты и летучие жирные кислоты, такие как аммиак, Н2, СО2, H2S, короткоцепочечные летучие жирные кислоты, угольные кислоты, следовые количества других побочных продуктов, или их комбинацию. Ацидогенные микроорганизмы тем самым могут создавать частично разрушенную биомассу полимерного материала или из него.
[0049] В ходе стадии ацетогенеза при биоразложении волокна микроорганизмы могут дополнительно разлагать биомассу полимерного материала или из него с образованием уксусной кислоты, диоксида углерода, водорода, или их комбинации. Например, ацетогенные микроорганизмы, такие как ацетогены, могут преобразовывать биомассу в ацетат из углерода и других источников энергии. Ацетогенные микроорганизмы, или ацетогены, могут разрушать биомассу до такого уровня, на котором метаногенные микроорганизмы могут использовать бульшую часть оставшегося полимерного материала. Например, в процессе стадии метаногенеза при биоразложении волокна метаногенные микроорганизмы, или метаногены, могут разлагать биомассу полимерного материала или из него (и потенциально некоторые из промежуточных продуктов стадий гидролиза и ацидогенеза) до метана, воды и диоксида углерода, или их комбинации. В некоторых вариантах исполнения метаногенные микроорганизмы могут использовать уксусную кислоту и диоксид углерода (два основных продукта стадии гидролиза/конденсации, стадии ацидогенеза и стадии ацетогенеза) с образованием метана при метаногенезе. Например, метаногены могут потреблять СО2 и Н2 с образованием СН4 и Н2О. В качестве еще одного примера, метаногены могут использовать СН3СООН с образованием СН4 и СО2. В то время как СО2 может быть преобразован в метан и воду в результате реакции, основным механизмом создания метана при метаногенезе может быть путь, включающий уксусную кислоту. В некоторых вариантах исполнения путь с участием уксусной кислоты может приводить к метану и СО2. Кроме того, по мере расходования волокна/полимерного материала сам микроорганизм может отмирать и тем самым создавать дополнительную биомассу.
[0050] В некоторых вариантах исполнения синтетические волокна с повышенной биоразлагаемостью согласно настоящему изобретению разлагаются гораздо быстрее по сравнению с волокнами, имеющими подобные составы, но не содержащими биоразлагаемые частицы. Например, синтетические волокна с повышенной биоразлагаемостью согласно настоящему изобретению могут полностью биоразлагаться (например, преобразоваться в воду, диоксид углерода, метан и биомассу, или их комбинацию) в течение 10 лет, будучи под воздействием среды, пригодной для биоразложения (аэробного или анаэробного), такой как мусорная свалка, компостная куча/установка, морская вода/водный поток, или другая биоактивная среда/материал, который включает микроорганизмы, которые будут разрушать полимер волокна.
[0051] В некоторых вариантах исполнения синтетические волокна с повышенной биоразлагаемостью согласно настоящему изобретению могут полностью биоразлагаться в течение примерно 9,5, 9, 8,5, 8, 7,5, 7, 6,5 или 6 лет, будучи под воздействием пригодной для биоразложения среды (то есть, включающей микроорганизмы, которые потребляют или иным образом разлагают материалы синтетического волокна с образованием воды, диоксида углерода, метана, или их комбинации). В некоторых вариантах исполнения по меньшей мере 25% по массе синтетических волокон с повышенной биоразлагаемостью согласно настоящему изобретению могут быть подвергнуты биоразложению в пределах около 3, 2,5, 2 или 1,5 лет, будучи под воздействием пригодной для биоразложения среды.
[0052] В некоторых вариантах исполнения синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью согласно настоящему изобретению (или изделие, содержащее волокна) удовлетворяет стандартам или превосходит стандарты биоразлагаемости, как определено согласно стандарту ASTM D6400-12, Standard Specification for Labeling of Plastics Designed to be Aerobically Composted in Municipal or Industrial Facilities («Описание стандарта для маркировки пластиков, рассчитанных на аэробное компостирование в городском хозяйстве или в промышленных установках»), ASTM International, Западный Коншохокен, Пенсильвания, 2012, который тем самым включен здесь ссылкой.
[0053] В некоторых вариантах исполнения синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью согласно настоящему изобретению может быть силиконизированным. Термин «силиконизированный» используется здесь для обозначения волокна, которое покрыто включающей кремний композицией (например, силиконом). Способы силиконизирования являются общеизвестными в технологии, и описаны, например, в Патенте США № 3,454,422. Кремнийсодержащая композиция может быть нанесена с использованием любого известного в технологии способа, например, напылением, смешением, погружением, пропиткой, и т.д., волокна. Кремнийсодержащая (например, силикон) композиция, которая может включать органосилоксан или полисилоксан, связывается с наружной частью волокна. Кремнийсодержащая (например, силикон) композиция тем самым может полностью распространяться по всему полимерному материалу и биоразлагаемым добавкам, содержащимся, по меньшей мере частично, внутри полимерного материала. Кремнийсодержащая (например, силикон) композиция может быть лишена биоразлагаемых добавок.
[0054] В некоторых вариантах исполнения силиконовое покрытие представляет собой полисилоксан, такой как метилгидрополисилоксан, модифицированный метилгидрополисилоксан, полидиметилсилоксан, или модифицированный аминогруппами полидиметилсилоксан. Как известно в технологии, кремнийсодержащая композиция может быть нанесена непосредственно на волокно, или может быть перед нанесением разбавлена растворителем с образованием раствора или эмульсии, например, водной эмульсии полисилоксана. При последующей обработке покрытие может быть высушено и/или отверждено. Как известно в технологии, для ускорения отверждения кремнийсодержащей композиции (например, полисилоксана, содержащего Si-Н-связи) может быть использован катализатор, и для удобства может быть добавлен к эмульсии кремнийсодержащей композиции, причем полученная комбинация используется для обработки синтетического волокна с повышенной биоразлагаемостью. Пригодные катализаторы включают соли карбоновых кислот с железом, кобальтом, марганцем, свинцом, цинком и оловом, такие как ацетаты, октаноаты, нафтенаты и олеаты. В некоторых вариантах исполнения после силиконизирования волокно может быть высушено для удаления остаточного растворителя, и затем, необязательно, нагрето для отверждения до температуры между 65° и 200°С.
[0055] Синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью может быть гофрированным или негофрированным. В технологии известны разнообразные гофрирования, в том числе спиральные (то есть, винтовые), и стандартное гофрирование. Синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью может иметь любое желательное гофрирование.
[0056] В некоторых вариантах исполнения синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью представляет собой штапельное волокно (то есть, волокно, имеющее стандартизированную длину). Например, в некоторых вариантах исполнения синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью представляет собой штапельное волокно, имеющее длину от 5 до 120 мм (например, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, или 120 мм), включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в них (например, от 8 до 85 мм). В некоторых вариантах исполнения такие многочисленные штапельные волокна могут быть объединены или связаны друг с другом. В качестве еще одного примера, в некоторых вариантах исполнения синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью представляет собой штапельное волокно, имеющее длину от 8 до 51 мм (и потенциально размер от 0,5 до 7 денье) для засыпной теплоизоляции.
[0057] В некоторых вариантах исполнения синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью представляет собой нить. Нить представляет собой одиночное длинное нитевидное непрерывное текстильное волокно/прядь. В отличие от штапельных волокон, которые имеют конечную длину, нити имеют неопределенную длину, и могут быть протяженными на величину до ярдов или миль (или, например, где используются в пряже, могут быть протяженными по всей длине пряжи). В некоторых вариантах исполнения длина нити варьирует от 5 дюймов (12,7 см) до нескольких миль, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в них. Например, в некоторых вариантах исполнения нить может иметь длину по меньшей мере 5 дюймов (12,7 см) (например, по меньшей мере 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, или 100 дюймов (12,7-254 см) в длину, или любой диапазон и поддиапазон в нем). В некоторых вариантах исполнения нити могут быть длиной по меньшей мере в 1 фут (30,5 см) (например, по меньшей мере 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 310, 320, 330, 340, 350, 360, 370, 380, 390, 400, 410, 420, 430, 440, 450, 460, 470, 480, 490, 500, 510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580, 590, 600, 610, 620, 630, 640, 650, 660, 670, 680, 690, 700, 710, 720, 730, 740, 750, 760, 770, 780, 790, 800, 810, 820, 830, 840, 850, 860, 870, 880, 890, 900, 910, 920, 930, 940, 950, 960, 970, 980, 990, или 1000 футов (0,3-304,8 м) в длину, или любой диапазон и поддиапазон в нем).
[0058] Нити могут быть созданы способом, известным как экструзия (которая также может называться прядением из расплава). Например, в некоторых вариантах исполнения, после смешения биоразлагаемых частиц и полимерного материала, полученная полимерная смесь с повышенной биоразлагаемостью может быть экструдирована с образованием полимерной гранулы с повышенной биоразлагаемостью. Затем, в зависимости от желательного содержания биоразлагаемых частиц, многочисленные гранулы, включающие по меньшей мере полимерную гранулу с повышенной биоразлагаемостью, могут быть экструдированы с образованием волокна. Например, гранулы могут быть экструдированы общеизвестными способами, такими как доведение их до температуры плавления или за ее пределы, с образованием тем самым жидкой полимерной смеси с повышенной биоразлагаемостью, затем продавливание жидкой полимерной смеси с повышенной биоразлагаемостью через экструзионную матрицу, называемую фильерой. Фильера часто имеет многие мелкие отверстия, через которые протекает жидкость. Потоки жидкого полимера охлаждаются при выходе из фильеры, приводя к длинным прядям непрерывных синтетических волокон с повышенной биоразлагаемостью. Экструдированные нити необязательно могут быть объединены между собой (например, примыканием) на фильере для увеличения числа нитей в пучке. Пучок нитей может быть вытянут (растянут), чтобы сделать каждую нить более тонкой, и необязательно может быть текстурирован, как описывается ниже.
[0059] В альтернативном варианте, экструдированные нити могут быть не объединены с одной или многими другими нитями, и тем самым предназначены/использованы как монофиламент (то есть, одиночная непрерывная нить (или прядь) с повышенной биоразлагаемостью). Монофиламентные волокна могут быть использованы как одиночные выпряденные нити или как пряди из многочисленных волокон.
[0060] Способы текстурирования могут исполняться на пучках из нитей (применяемых, например, в пряже), чтобы нарушить параллельность нитей, и применяются на монофиламентах для текстурирования монофиламентов. Такие способы могут служить, например, для увеличения объема без возрастания веса, что может сделать полученную пряжу кажущейся более легкой по весу, создающей улучшенное ощущение на ощупь (мягкость), выглядящей более непрозрачной и/или имеющей улучшенные характеристики теплоизоляции. В то время как могут быть применены любые технологически приемлемые способы текстурирования, примеры способов текстурирования, исполняемых для применения в изобретении, включают гофрирование, петлевание, скручивание в спираль, придание извитости, скручивание, затем раскручивание, и вязание, затем распускание.
[0061] В некоторых вариантах исполнения синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью может не содержать смазочную добавку, так, как это раскрыто в патентном документе U.S. 3,324,060.
[0062] В некоторых вариантах исполнения синтетические волокна с повышенной биоразлагаемостью могут быть конфигурированы как высокоплавкие или несвязанные (или несвязываемые) волокна, такие как волокна с температурой связывания свыше 200°С. Вообще говоря, высокоплавкие или несвязанные волокна имеют температуру связывания, более высокую, чем температура размягчения других синтетических волокон, присутствующих в смеси волокон. В некоторых вариантах исполнения синтетические волокна с повышенной биоразлагаемостью могут быть конфигурированы как связанные волокна, такие как волокна с температурой связывания, меньшей или равной 200°С. Вообще говоря, связываемые волокна имеют более низкую температуру связывания, чем температура размягчения других синтетических волокон, присутствующих в смеси волокон. В некоторых таких вариантах исполнения связываемые синтетические волокна с повышенной биоразлагаемостью имеют температуру связывания, меньшую или равную 200°С. В некоторых вариантах исполнения связываемые синтетические волокна с повышенной биоразлагаемостью имеют температуру связывания от 50 до 200°С (например, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128, 129, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138, 139, 140, 141, 142, 143, 144, 145, 146, 147, 148, 149, 150, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 157, 158, 159, 160, 161, 162, 163, 164, 165, 166, 167, 168, 169, 170, 171, 172, 173, 174, 175, 176, 177, 178, 179, 180, 181, 182, 183, 184, 185, 186, 187, 188, 189, 190, 191, 192, 193, 194, 195, 196, 197, 198, 199, или 200°С), включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в них. В некоторых вариантах исполнения связываемые синтетические волокна с повышенной биоразлагаемостью имеют температуру связывания от 80°С до 150°С. В некоторых вариантах исполнения связываемые синтетические волокна с повышенной биоразлагаемостью имеют температуру связывания от 100°С до 125°С. В некоторых вариантах исполнения связываемые синтетические волокна с повышенной биоразлагаемостью включают низкоплавкие сложнополиэфирные волокна. В некоторых вариантах исполнения связываемые синтетические волокна с повышенной биоразлагаемостью представляют собой двухкомпонентные волокна, включающие наружную и внутреннюю части (обычно известные в технологии как оболочка и сердцевина), причем наружная часть включает материал, имеющий более низкую температуру плавления, чем внутренняя часть. В других вариантах исполнения связываемые синтетические волокна с повышенной биоразлагаемостью представляют собой однокомпонентные волокна.
[0063] В некоторых вариантах исполнения синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью дополнительно включает одну или более дополнительные добавки. Например, в некоторых вариантах исполнения синтетическое волокно дополнительно содержит аэрогель. Например, в некоторых вариантах исполнения синтетическое волокно дополнительно содержит частицы аэрогеля, например, как в синтетическом волокне, описанном в Публикации Международной Заявки № WO 2017/087511. Например, в некоторых вариантах исполнения соответствующее изобретению волокно содержит от 0,1 до 15 вес.% частиц аэрогеля, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в них (например, от 1 до 10 вес.%, от 0,5 до 4,5 вес.%, от 1 до 4,5 вес.%, от 2 до 4,5 вес.%, и т.д.), причем указанные частицы аэрогеля имеют средний диаметр от 0,3 до 20 мкм, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в них (например, от 0,8 до 2 мкм).
[0064] Специалистам с обычной квалификацией в этой области технологии будет без труда понятно, что существуют многообразные варианты применения, в пределах которых соответствующее изобретению синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью может быть благоприятным образом использовано. Действительно, варианты исполнения синтетического волокна с повышенной биоразлагаемостью и изоляционного материала согласно настоящему изобретению находят применение во многих различных отраслях промышленности. Неограничивающие примеры включают применение в текстильных тканях, например, в качестве сит бумагоделательных машин, пористых и/или непористых текстильных ремней механических передач, фильтров/фильтрации жидкостных сред, фильтров/фильтрации сухих сред, и т.д. (где волокно могло бы быть использовано, например, как монофиламент); в грузовиках-рефрижераторах; на трубопроводах (например, нефтехимических трубопроводах); в аэрокосмической технике (например, в изоляционных панелях в авиационно-космической технике); на криогенных резервуарах-хранилищах; в топливных элементах; в защите автомобильных аккумуляторов (например, аккумуляторов электромобилей); в текстильных ремнях механических передач (во влажной среде); в качестве любой другой ткани, в вариантах применения в виде ткани или изоляционного материала, и т.д. В некоторых вариантах исполнения, будучи выполненным в виде монофиламента (или пучка нитей), синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью и изоляционный материал согласно изобретению могут быть использованы в электрических кабелях и кабельных системах, в качестве филамента для 3D-печати, рыболовной лески, в держателях очков, промышленных крепежных системах, в нитках, тканых или вязаных тонких текстильных материалах, в качестве межслойного материала (например, в цистернах с двойными стенками, или тому подобных), в упрочняющей оплетке кабелей и/или труб, в вязальных спицах и шнурах, мокрых/жидкостных фильтрах (например, в фильтрах для фильтрации воды), в фильтрах для сухой фильтрации газов (воздушных фильтрах), в оплетке канатов и шнуров, в каплеуловителях/многоярусных скрубберах, в тканом гибком шланге, для изготовления сетей, в стоматологическом аппликаторе, в тканях автомобильного или промышленного назначения, в корсажах, щетках/вениках, в уплотнениях для защиты от атмосферных осадков, в медицинском оборудовании, в стойких к ультрафиолетовому излучению тканях, в текстильных материалах для армирования инфузионных протоков, в системах скрепления типа «крючок-петля», в сетках, в вязальных вискер-дисках, и т.д.
[0065] Во втором аспекте изобретение представляет изоляционный материал, включающий синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью.
[0066] В некоторых таких вариантах исполнения изоляционный материал может включать несвязываемые синтетические волокна с повышенной биоразлагаемостью. В некоторых вариантах исполнения изоляционный материал может включать связываемые синтетические волокна с повышенной биоразлагаемостью (и потенциально связываемые синтетические волокна без повышенной биоразлагаемости). В некоторых таких вариантах исполнения изоляционный материал может быть подвергнут тепловой обработке так, чтобы расплавить все связываемые волокна или их часть, для формирования тем самым термически связанной изоляции. Специалистам, имеющим обычную квалификацию в этой области технологии, будет понятно, что в таких вариантах исполнения, хотя связываемые волокна включены в смесь волокон, указанные волокна могут быть полностью или частично расплавленными волокнами, в отличие от связываемых волокон в их исходной форме перед тепловой обработкой.
[0067] Специалистам с обычной квалификацией в этой области технологии будет понятно, что волокно с повышенной биоразлагаемостью согласно настоящему изобретению в общем может быть использовано вместо синтетического или натурального волокна или в дополнение к нему, применяемого в изоляционном материале или в его качестве.
[0068] В некоторых вариантах исполнения изоляционный материал представляет собой ткань, ваточный холст, прокладку, предназначенный для пневмоукладки изоляционный материал, ленту нетканого материала, вертикально скрепленный ватин или горизонтально скрепленный ватин. В некоторых вариантах исполнения изоляционный материал представляет собой текстильный изоляционный материал (то есть, изоляционный материал, используемый в текстильной отрасли).
[0069] В некоторых вариантах исполнения изоляционный материал представляет собой засыпной изоляционный или наполнительный материал для пневмоукладки, содержащий многочисленные отдельные, протяженные в продольном направлении пучки, каждый из которых образован многими синтетическими волокнами с повышенной биоразлагаемостью согласно первому аспекту изобретения, причем пучки включают относительно открытый увеличенный срединный участок и относительно уплотненные скрученные концевые участки, протяженные от противолежащих концов срединного участка. Например, в некоторых вариантах исполнения изоляционный материал представляет собой засыпную хлопьевидную изоляцию, как описанную в Публикации Международной Заявки № WO 2017/058986, которая включает синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью.
[0070] В некоторых вариантах осуществления изобретение представляет ватин, включающий синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью. В некоторых вариантах исполнения ватин имеет толщину от 1 мм до 160 мм (например, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128, 129, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138, 139, 140, 141, 142, 143, 144, 145, 146, 147, 148, 149, 150, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 157, 158, 159, или 160 мм), включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в них. В некоторых вариантах исполнения толщина является меньшей или равной 40 мм, например, от 2 до 40 мм. В некоторых вариантах исполнения ватин имеет плотность от 1 до 10 кг/м3 (например, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, или 10 кг/м3), включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в них. В некоторых вариантах исполнения удельный вес ватина варьирует в диапазоне от 25 г/м2 (GSM) до 200 GSM.
[0071] В некоторых вариантах осуществления изобретение представляет пряжу, включающую синтетические волокна с повышенной биоразлагаемостью, объединенные тканием, вязанием, скручиванием, сплетением или иным образом. Такая пряжа может быть использована с образованием из волокон текстильного материала с повышенной биоразлагаемостью или другого изделия с повышенной биоразлагаемостью.
[0072] Clo (кло) (clo/oz/yd2) представляет собой единицу, применяемую для измерения теплоизолирующих свойств одежды. Значение 1,0 clo определяется как степень изоляции, которая позволяет пользователю сохранять тепловое равновесие в окружающей среде при 21°С (70°F) в нормально вентилируемом помещении (с движением воздуха 0,1 м/сек). Как правило, выше этой температуры одетый таким образом человек будет потеть, тогда как ниже этой температуры человеку будет холодно. Одежде и/или ее компонентам может быть приписано значение clo. Более высокое значение clo показывает, что изделие является более теплым, чем еще одно изделие со сравнительно более низким clo.
[0073] В некоторых вариантах исполнения изоляция (например, как ватин, свободная засыпка, и т.д.), включающая синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью, имеет характеристики теплоизоляции на уровне по меньшей мере 0,80 clo/oz/yd2. В некоторых вариантах исполнения изоляция имеет характеристики теплоизоляции, оцениваемые как по меньшей мере 1,0 clo/oz/yd2.
[0074] В третьем аспекте изобретение представляет изделие, включающее синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью согласно первому аспекту изобретения, или изоляционный материал согласно второму аспекту изобретения.
[0075] В некоторых неограничивающих вариантах исполнения изделие представляет собой изделие для ношения на ногах (например, туфли, носки, тапочки, сапоги), верхнюю одежду (например, предметы верхней одежды, такие как куртка, пиджак, туфля, сапог, брюки (например, такие как зимние штаны, лыжные брюки, и т.д.), перчатки, рукавицы, шарф, шапка, и т.д.), одежда/наряд (например, рубашки, брюки, предметы нижней одежды (например, нижнее белье, утепленное нижнее белье, носки, чулочные изделия, и т.д.), ночное белье (например, пижама, ночная рубашка, халат, и т.д.)), спортивная одежда (например, одежда, в том числе обувь, носимые для спорта или физических упражнений), спальный мешок, постельные принадлежности (например, стеганое ватное одеяло), подушка, диванная подушка, лежанка для домашнего животного, предметы домашнего обихода, и т.д. В некоторых вариантах исполнения синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью содержится внутри по меньшей мере части одного из перечисленных выше изделий.
[0076] В четвертом аспекте изобретение представляет неограничивающий способ получения синтетического волокна с повышенной биоразлагаемостью или изделия, включающего синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью (например, одежду, изоляционный материал, и т.д.). Способ может включать:
- смешение биоразлагаемых частиц и полимерного материала, с образованием тем самым полимерной смеси с повышенной биоразлагаемостью;
- экструзию полимерной смеси с повышенной биоразлагаемостью, и
- необязательно, выполнение одной или более дополнительных стадий обработки,
с формированием тем самым синтетического волокна с повышенной биоразлагаемостью или изделия.
[0077] В некоторых вариантах исполнения одна из дополнительных стадий обработки может включать силиконизирование волокна с повышенной биоразлагаемостью. В некоторых вариантах исполнения способ может включать, например, получение исходного, чистого, или «свежего» полимера. В некоторых альтернативных вариантах исполнения в способе может применяться повторно используемый полимер или отходы полимера (например, неизрасходованные в других процессах остатки полимера, или полимер из других продуктов). В некоторых таких вариантах исполнения способ необязательно может включать очистку повторно используемого полимера или отходов полимера для удаления загрязнений из повторно используемого полимера или отходов полимера. Как только загрязнения удалены, повторно используемый полимер или отходы полимера могут быть объединены с биоразлагаемыми частицами.
[0078] Полимерная смесь с повышенной биоразлагаемостью может быть непосредственно экструдирована с образованием волокна. В других вариантах исполнения полимерная смесь с повышенной биоразлагаемостью может быть экструдирована или иным образом преобразована в промежуточный продукт (например, гранулы), которые позже могут быть использованы для получения волокна. Где получается промежуточный продукт (например, гранула), промежуточный продукт необязательно может быть позже смешан с другим материалом (например, другим полимерным материалом или другими гранулами, которые включают отличающиеся или дополнительные биоразлагаемые частицы, или без биоразлагаемых частиц), чтобы контролировать и достигать желательного процентного содержания биоразлагаемых частиц в формируемом затем волокне.
[0079] Варианты исполнения соответствующего изобретению способа предусматривают формирование волокна, либо непосредственно из полимерной смеси с повышенной биоразлагаемостью, либо из промежуточных продуктов (например, гранул), с использованием подходящих способов получения текстильного волокна, какие являются общеизвестными в технологии. Способ получения текстильного волокна может включать, например, прядение из расплава, мокрое прядение, сухое прядение, гель-прядение, электропрядение, и тому подобные, как известно в технологии. Например, смесь (например, полимерная смесь с повышенной биоразлагаемостью, или смесь, содержащая промежуточные продукты - например, смесь, включающая расплавленные промежуточные продукты и, необязательно, один или более другие материалы) может быть экструдирована через фильеры с образованием непрерывных нитей. Непрерывные нити затем могут быть обработаны, например, вытяжкой, текстурированием, гофрированием и/или резкой, или еще одним известным в технологии способом, с образованием волокон с наиболее подходящей формой для их конечного применения. Непрерывные нити могут быть разрезаны до заданной длины и упакованы в тюк. Затем тюк может быть направлен, например, на устройство для формирования пряжи, которое перерабатывает штапельные волокна в пряжу (которая могла бы быть дополнительно обработана, например, для использования в одежде в качестве базового слоя предмета одежды). В некоторых вариантах исполнения волокна могут быть подвергнуты кардочесанию и прострочены (горизонтально или вертикально) с образованием нетканого изоляционного ватина.
[0080] В некоторых вариантах исполнения биоразлагаемая добавка вводится в полимерный материал (например, полиэтилен, такой как PET), и, будучи смешанной, полимерная смесь с повышенной биоразлагаемостью может быть экструдирована с образованием гранул, которые могут называться «маточной смесью». Затем маточная смесь может быть передана изготовителю для экструдирования (например, прядением из расплава с раздувом). Маточная смесь может быть использована (например, расплавлена и экструдирована) для получения синтетических волокон с повышенной биоразлагаемостью. В альтернативном варианте, маточная смесь может быть объединена с гранулами другого состава для получения желательной смеси, которая может быть применена для получения синтетических волокон с повышенной биоразлагаемостью.
[0081] Технологические стадии, выполняемые для формирования синтетического волокна с повышенной биоразлагаемостью, или изоляции или изделия, включающего синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью, могут различаться в зависимости от волокна, формирование которого предполагается. Например, в некоторых вариантах исполнения соответствующим изобретению способом формируется непрерывная нить, например, вытяжкой (и потенциально текстурированием и/или добавлением одного или более отделочных химикатов). В некоторых вариантах исполнения способ создает штапельные волокна, например, вытяжкой, резкой, необязательно гофрированием, и необязательно добавлением одного или более отделочных химикатов. В некоторых вариантах исполнения способом формируются монофиламентные волокна, например, вытяжкой и наматыванием нитей в виде одиночных непрерывных прядей. Предполагается, что в соответствии с изобретением могут быть использованы любые желательные отделочные химикаты. Отделочные химикаты являются общеизвестными в технологии и включают, например, средства силиконизирования, обработки для придания длительных водоотталкивающих свойств, и т.д.
[0082] Синтетические волокна с повышенной биоразлагаемостью могут формировать изделия и/или быть включенными в них (например, конечные продукты), например, предметы одежды, ткань, изоляция, монофиламенты, пряжа, и т.д. В некоторых вариантах исполнения изделия или изоляция с волокном с повышенной биоразлагаемостью подвергается биоразложению быстрее, чем подобные изделия или изоляция без волокон с повышенной биоразлагаемостью. Синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью, и/или изделия или изоляция, выполненные с соответствующим изобретению синтетическим волокном с повышенной биоразлагаемостью, могут иметь первую скорость BR1 (например, по массе) полного или частичного (например, на 25%, 50%, 75%) биоразложения, тогда как синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью и/или изделия или изоляция, выполненные из полимерных волокон без повышенной биоразлагаемости, могут иметь соответственно вторую скорость BR2 полного или частичного (например, на 25%, 50%, 75%) биоразложения, которая является значительно меньшей/медленной, чем первая скорость BR1 биоразложения. В некоторых вариантах исполнения первая скорость BR1 биоразложения может быть по меньшей мере на 50% выше или на 100% быстрее (то есть, вдвое быстрее), чем вторая скорость BR2 биоразложения, например, по меньшей мере на 50%, 75%, 100%, 150%, 200%, 300%, 400%, 500%, 600%, 700%, 800%, 900%, 1000%, 1100%, 1200%, 1300%, 1400% или 1500% быстрее, чем вторая скорость BR2 биоразложения.
[0083] Со ссылкой на ФИГ. 1-5, показан вариант исполнения синтетического (например, сложнополиэфирного) волокна 130 с повышенной биоразлагаемостью, как более подробно описанного выше, и способа получения такого волокна. Способ может включать получение полимерного материала 110 (изображенного внутри контейнера 100, как показано в ФИГ. 1). Полимерный материал 110, такой как сложный полиэфир, может быть смешан с биоразлагаемыми добавками или частицами 120 с образованием полимерной смеси с повышенной биоразлагаемостью, как показано в ФИГ. 1. Тем самым биоразлагаемые частицы 120 могут быть примешаны так, чтобы быть по существу однородно распределенными внутри полимерного материала 110. Смесь может быть экструдирована с образованием волокна 130 (которое может представлять собой нить, или может быть разрезано на штапельное волокно), как показано в ФИГ. 2, 4 и 5, или сформована в гранулы 140, как показано в ФИГ. 4, как более подробно описано выше и показано в ФИГ. 2-5. Где смесь экструдирована из расплава в гранулы, гранулы могут быть затем экструдированы с образованием волокон 130.
[0084] Один вариант исполнения соответствующего изобретению синтетического волокна 130 с повышенной биоразлагаемостью иллюстрирован в ФИГ. 2, 4 и 5. Как показано, полимерный материал 110 синтетического волокна 130 с повышенной биоразлагаемостью содержит многочисленные биоразлагаемые частицы или добавки 120, диспергированные в объеме полимерного материала 110. Биоразлагаемые частицы 120 могут быть однородно распределены во всем полимерном материале 110. Хотя ФИГ. 2-5 показывают биоразлагаемые частицы 120, полностью погруженные в полимерный материал 110, также возможно, что в некоторых примерах биоразлагаемые частицы 120 могут быть по меньшей мере только частично погружены в полимерный материал 110.
[0085] Как показано в ФИГ. 4, синтетическое волокно 130 с повышенной биоразлагаемостью может содержать многочисленные биоразлагаемые частицы 120, диспергированные во всем полимерном материале 110 волокна 130. Биоразлагаемые частицы 120 могут быть однородно распределены во всем полимерном материале 110 и волокне 130, как показано. Как показано в ФИГ. 4, биоразлагаемые частицы 120 могут присутствовать на наружной стороне полимерного материала 110 (и потенциально самого волокна 130) так, что микроорганизмы способны потреблять биоразлагаемые частицы 120 и образовывать впадины, полости, туннели или отверстия внутри объема полимерного материала 110, повышая скорость его биоразложения, как было разъяснено выше.
[0086] Как показано в ФИГ. 5, волокно 130 может быть силиконизировано так, что кремнийсодержащий материал 150 может быть протяженным вокруг полимерного материала 110 и биоразлагаемых частиц 120. Тем самым микроорганизмы могут потреблять или иным образом обусловливать отделение кремнийсодержащего материала 150 от полимерного материала 110 и биоразлагаемых частиц 120, чтобы тем самым обнажить биоразлагаемые частицы 120. Микроорганизмы тем самым могут быть способны потреблять биоразлагаемые частицы 120 и образовывать впадины, полости, туннели или отверстия для повышения скорости его биоразложения, как было разъяснено выше.
[0087] Используемая здесь терминология имеет целью описание только конкретных вариантов осуществления, и не предполагается быть ограничивающей изобретение. Как применяемые здесь, формы единственного числа «a», «an» и «the» предполагаются включающими также формы множественного числа, если контекст определенно не указывает иное. Кроме того, будет понятно, что термины «включать» (и любые формы слова «включать», такие как «включает» и «включающий»), «иметь» (и любые формы слова «иметь», такие как «имеет» и «имеющий»), «заключать» (и любые формы слова «заключать», такие как «заключает» и «заключающий»), «содержать» (и любые формы слова «содержать», такие как «содержит» и «содержащий»), и любой другой грамматический вариант их, являются неограничивающими глаголами-связками. В результате этого способ или изделие, которые «включают», «имеют», «заключают» или «содержат» одну или более стадии или элементы, обладают теми же одной или многими стадиями или элементами, но не ограничены наличием только тех одной или более стадий или элементов. Подобным образом, стадия способа или элемент изделия, которые «включают», «имеют», «заключают» или «содержат» один или более признаки, имеют эти один или более признаки, но не ограничиваются наличием только этих одного или более признаков.
[0088] Как используемые здесь, термины «включающий», «имеет», «заключающий», «содержащий», и другие грамматические варианты их охватывают термины «состоящий из» и «по существу состоящий из».
[0089] Выражение «по существу состоящий из» или его грамматические варианты, когда применяются здесь, должны восприниматься как определяющие указанные признаки, целые числа, стадии или компоненты, но не исключающие добавления одного или более дополнительных признаков, целых чисел, стадий, компонентов или групп их, но только если дополнительные признаки, целые числа, стадии, компоненты или группы их материально не изменяют базовые и новые характеристики заявленных составов или способов.
[0090] Все публикации, цитированные в этом описании, включены здесь ссылкой, как если бы каждая отдельная публикация была конкретно и индивидуально показана как включенная ссылкой здесь в полном ее изложении.
[0091] Предмет изобретения, включенный ссылкой, не рассматривается как альтернативный любым ограничениям пункта формулы изобретения, если ясно не оговаривается иное.
[0092] Где один или более диапазоны упоминаются на всем протяжении этого описания, каждый диапазон предполагается составляющим сокращенный формат представления информации, где диапазон понимается как охватывающий каждую дискретную точку внутри диапазона, как если бы они были полностью изложены здесь.
[0093] В то время как некоторые аспекты и варианты осуществления настоящего изобретения были описаны и изображены здесь, квалифицированными специалистами в этой области технологии могут быть выполнены альтернативные аспекты и варианты осуществления для достижения тех же целей. Соответственно этому, это изобретение и пункты прилагаемой формулы изобретения предполагаются покрывающими все такие дополнительные и альтернативные аспекты и варианты осуществления, как входящие в пределы подлинной сущности и области изобретения.
1. Синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью для применения в текстильном материале, включающее:
полимерный материал, выбранный из полиэтиленового полимера, полибутилентерефталата, полиэтилентерефталата (PET), политриметилентерефталата (PTT) и полипропилена; и
от 0,1 до 4,5 вес.% одной или более биоразлагаемых добавок, по меньшей мере частично содержащихся внутри полимерного материала и повышающих скорость биоразложения полимерного материала в пригодной для биоразложения среде, причем биоразлагаемая добавка включает по меньшей мере одно соединение из алифатически-ароматического сложного эфира, полилактида, соединения с органолептическими свойствами, моносахарида, альдогексозы или их комбинацию,
причем волокно имеет денье от 0,4 до 10.
2. Волокно по п. 1, включающее по меньшей мере 85% полимерного материала.
3. Волокно по п. 1 или 2, в котором полимерный материал включает сложный полиэфир.
4. Волокно по п. 3, в котором сложный полиэфир представляет собой полиэтилентерефталат.
5. Волокно по любому из предшествующих пунктов, в котором биоразлагаемая добавка включает по меньшей мере один алифатически-ароматический сложный эфир, по меньшей мере один полилактид, по меньшей мере одно соединение с органолептическими свойствами, по меньшей мере один моносахарид и по меньшей мере одну альдогексозу.
6. Волокно по любому из предшествующих пунктов, в котором синтетическое волокно является силиконизированным.
7. Волокно по п. 6, в котором силицирующий материал свободен от одной или более биоразлагаемых добавок.
8. Волокно по любому из предшествующих пунктов, в котором одна или более биоразлагаемые добавки однородно диспергированы внутри полимерного материала.
9. Волокно по любому из предшествующих пунктов, включающее от 0,5 до 3 вес.% одной или более биоразлагаемых добавок.
10. Волокно по любому из предшествующих пунктов, включающее от 0,5 до 1,5 вес.% одной или более биоразлагаемых добавок.
11. Волокно по любому из предшествующих пунктов, имеющее значение денье, меньшее или равное 1 денье.
12. Волокно по любому из предшествующих пунктов, имеющее значение денье более 1 денье.
13. Волокно по любому из предшествующих пунктов, в котором волокно удовлетворяет стандартам или превосходит стандарты биоразлагаемости, как определено согласно стандарту ASTM D6400-12.
14. Волокно по любому из предшествующих пунктов, в котором волокно сконфигурировано как монофиламент.
15. Волокно по любому из предшествующих пунктов, имеющее температуру связывания, меньшую или равную 200°С.
16. Волокно по любому из предшествующих пунктов, в котором пригодная для биоразложения среда представляет собой среду, включающую микроорганизмы, которые разрушают и/или облегчают разложение полимерного материала и биоразлагаемых добавок.
17. Волокно по п. 16, в котором пригодная для биоразложения среда является анаэробной.
18. Волокно по п. 16, в котором пригодная для биоразложения среда представляет собой мусорную свалку или морскую воду.
19. Волокно по любому из предшествующих пунктов, в котором волокно представляет собой штапельное волокно, имеющее длину от 5 до 120 мм.
20. Волокно по любому из предшествующих пунктов, в котором волокно представляет собой нить.
21. Ватин для применения в изоляции, включающий синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью по любому из предшествующих пунктов.
22. Изоляционный материал, включающий синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью по любому из пп. 1-20.
23. Пряжа для применения в текстильном материале, включающая синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью по любому из пп. 1-20.
24. Изделие, включающее синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью по любому из пп. 1-20.
25. Изделие по п. 24, причем изделие выбрано из группы, состоящей из предмета верхней одежды, обуви, одежды, спального мешка, постельных принадлежностей и промышленного текстильного материала.
26. Синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью для применения в текстильном материале, включающее:
полимерный материал, выбранный из полиэтиленового полимера, полибутилентерефталата, полиэтилентерефталата (PET), политриметилентерефталата (PTT) и полипропилена; и
от 0,1 до 4,5 вес.% одной или более биоразлагаемых добавок, по меньшей мере частично содержащихся внутри полимерного материала и повышающих скорость биоразложения полимерного материала в пригодной для биоразложения среде, причем биоразлагаемые добавки включают по меньшей мере одно соединение из алифатически-ароматического сложного эфира, полилактида, соединения с органолептическими свойствами, моносахарида, альдогексозы или их комбинацию, и
силиконовое покрытие, проходящее вокруг полимерного материала и биоразлагаемых добавок,
причем волокно имеет денье от 0,4 до 10.
27. Волокно по п. 26, включающее по меньшей мере 85% полимерного материала.
28. Волокно по п. 26 или 27, в котором полимерный материал включает сложный полиэфир.
29. Волокно по п. 28, в котором сложный полиэфир представляет собой полиэтилентерефталат.
30. Волокно по любому из пп. 26-29, в котором биоразлагаемые добавки включают по меньшей мере один алифатически-ароматический сложный эфир, по меньшей мере один полилактид, по меньшей мере одно соединение с органолептическими свойствами, по меньшей мере один моносахарид и по меньшей мере одну альдогексозу.
31. Волокно по любому из пп. 26-30, в котором силиконовое покрытие свободно от биоразлагаемых добавок.
32. Волокно по любому из пп. 26-31, в котором одна или более биоразлагаемые добавки однородно диспергированы внутри полимерного материала.
33. Волокно по любому из пп. 26-32, включающее от 0,5 до 3 вес.% одной или более биоразлагаемых добавок.
34. Волокно по любому из пп. 26-33, включающее от 0,5 до 1,5 вес.% одной или более биоразлагаемых добавок.
35. Волокно по любому из пп. 26-34, имеющее значение денье, меньшее или равное 1 денье.
36. Волокно по любому из пп. 26-34, имеющее значение денье более 1 денье.
37. Волокно по любому из пп. 26-36, имеющее температуру связывания свыше 200°С.
38. Волокно по любому из пп. 26-37, включающее связываемое волокно, имеющее температуру связывания, меньшую или равную 200°С.
39. Волокно по любому из пп. 26-38, в котором пригодная для биоразложения среда представляет собой среду, включающую микроорганизмы, которые разрушают и/или облегчают разложение полимерного материала и биоразлагаемых добавок.
40. Волокно по п. 39, в котором пригодная для биоразложения среда является анаэробной.
41. Волокно по п. 40, в котором пригодная для биоразложения среда представляет собой мусорную свалку или морскую воду.
42. Волокно по любому из пп. 26-41, в котором волокно представляет собой штапельное волокно, имеющее длину от 5 до 120 мм.
43. Волокно по любому из пп. 26-41, в котором волокно представляет собой нить.
44. Волокно по п. 43, в котором волокно сконфигурировано как монофиламент.
45. Ватин для применения в изоляции, включающий синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью по любому из пп. 26-44.
46. Изоляционный материал, включающий синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью по любому из пп. 26-44.
47. Пряжа для применения в текстильном материале, включающая синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью по любому из пп. 26-44.
48. Изделие, включающее синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью по любому из пп. 26-44.
49. Изделие по п. 48, причем изделие выбрано из группы, состоящей из предмета верхней одежды, обуви, одежды, спального мешка и постельных принадлежностей.
50. Способ получения синтетического волокна с повышенной биоразлагаемостью по любому из пп. 1-20, 26-44, причем способ включает:
смешение одной или более биоразлагаемых добавок и полимерного материала с образованием полимерной смеси с повышенной биоразлагаемостью; и
экструзию полимерной смеси с повышенной биоразлагаемостью; и
необязательно, выполнение одной или более дополнительных стадий обработки с формированием синтетического волокна.
51. Способ по п. 50, в котором одна или более дополнительные стадии обработки включают силиконизирование волокна.
52. Способ по п. 50 или 51, в котором во время смешения одна или более биоразлагаемые добавки и полимерный материал являются сухими.
53. Способ по любому из пп. 50-52, в котором во время смешения одна или более биоразлагаемые добавки и полимерный материал являются влажными или представляющими собой жидкость.
54. Способ по любому из пп. 50-53, где при экструзии полимерной смеси с повышенной биоразлагаемостью формируют волокно, имеющее значение денье, меньшее или равное 1 денье.
55. Способ по любому из пп. 50-54, где экструзия полимерной смеси с повышенной биоразлагаемостью включает формирование гранулы полимера с повышенной биоразлагаемостью.
56. Способ по п. 55, в котором дополнительные стадии обработки включают формирование синтетического волокна с повышенной биоразлагаемостью из гранулы полимера с повышенной биоразлагаемостью.
57. Способ по п. 56, в котором гранулу полимера с повышенной биоразлагаемостью подвергают экструзии так, чтобы сформировать синтетическое волокно с повышенной биоразлагаемостью.
