Нетканое полотно, фиксирующее краситель, и способ его изготовления
Группа изобретений может быть использована в производстве цветоулавливающей ткани для стирки. Способ изготовления нетканого полотна, фиксирующего краситель, включает нанесение на подложку из нетканого полотна композиции, содержащей связующее вещество, агент, фиксирующий краситель, лимонную кислоту и/или ее соль. В качестве связующего вещества композиция содержит полиамидоамин эпихлоргидрин. Агент, фиксирующий краситель, выбран из группы, включающей сополимер винилимидазола и винилпирролидона, сополимер винилимидазола и винилкарбазола, сополимер винилимидазола и винилфталимида, сополимер винилимидазола и винилиндола. Предложены также варианты нетканого полотна. Группа изобретений позволяет увеличить степень функционализации нетканого полотна и его способность улавливать краситель. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл., 2 пр.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к способам изготовления нетканого полотна, фиксирующего краситель, такого как цветоулавливающая ткань для стирки белья и к нетканым полотнам, фиксирующим краситель. В частности, нетканое полотно, фиксирующее краситель, может быть способно фиксировать краситель, поступающий из моющей жидкости во время стирки одежды, и может быть способно предотвращать переосаждение любого выделившегося красителя на одежду.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Цветоулавливающие ткани для стирки белья могут быть помещены в стиральную машину вместе с бельем во время стирки, чтобы предотвратить перенос цвета с одного предмета стираемого белья на другой во время стирки. Цветоулавливающая ткань для стирки белья обычно состоит из базовой ткани и специального цветоулавливающего вещества, которое химически связано с базовой тканью. Базовая ткань обычно состоит из волокон и связующего вещества. Волокна могут быть различных видов (например, синтетические, натуральные и/или из регенерированной целлюлозы), но, по меньшей мере, один вид волокна содержит ОН-группы, например, целлюлозные волокна. Базовая ткань может быть изготовлена способом мокрой укладки, воздушной укладки или способом спанлейс.
Обычно функционализация фиксации цвета достигалась посредством катионизации подложки из нетканого полотна при высоком значении pH (например, более 10). Известные методы применяют, например, гидроксид натрия, соединения четвертичного аммония, такие как глицидетриметиламмония хлорид (GMAC), 2-диэтиламиноэтилхлорид (DEC) и поливиниламин. В случае использования химического вещества GMAC и тому подобного, для формирования ковалентной связи с гидроксильными группами целлюлозы требуется среда с высоким значением рН (например, рН щелочной среды). Что касается такой вторичной химической обработки, то поднимались проблемы здоровья и безопасности, связанные с обращением и обработкой таких соединений в сочетании с присутствием и выделением потенциальных канцерогенов. Кроме того, продолжительность проведения привитой сополимеризации GMAC обычно составляет от 24 до 36 часов. После проведения привитой сополимеризации требуется нейтрализация посредством HCl + промывка + сушка, как описано в документе WO 97/48789. Другие традиционные цветоулавливающие ткани для стирки белья, при этом, цветоулавливающее вещество ковалентно связано с базовой тканью, раскрыты в документах WO 2018/083170 A1 и WO 2016/096715 A1.
Что касается применения в стиральной машине, то важным требованием является то, чтобы цветоулавливающее вещество плюс зафиксированный краситель оставались на базовой ткани и не вытекали в моющую жидкость, содержащую белье. В противном случае, белье снова будет окрашено цветом, который уже был связан с цветоулавливающей тканью для стирки белья. В соответствии с известным уровнем техники, это достигается путем ковалентного связывания цветоулавливающих веществ с базовой тканью, как описано выше.
Однако также известно, что ковалентное связывание таких катионных соединений ослабляет базовую ткань, что приводит к потенциальным проблемам с прочностью и разрушением при окончательной стирке белья. Более того, недостатком подхода GMAC является то, что GMAC связывается только с целлюлозными компонентами базовой ткани, а это означает, что только определенная часть базовой ткани может быть функционализирована. Например, связующее вещество до настоящего времени не способствовало эффективности цветоулавливания.
ЦЕЛИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение направлено на преодоление вышеописанных проблем и недостатков. В частности, целью настоящего изобретения может быть предложение нетканого полотна, фиксирующего краситель, имеющего повышенную степень функционализации базовой ткани и повышенную способность улавливать краситель, нетканого полотна, фиксирующего краситель, с уменьшенным риском для здоровья и безопасности при изготовлении и/или ускоренном и экономичном изготовлении нетканого полотна, фиксирующего краситель (например, путем отказа от этапа вторичной химической обработки).
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Авторы настоящего изобретения провели тщательные исследования и обнаружили, что при нанесении композиции на подложку из нетканого полотна, используемого в качестве базовой ткани, при этом, композиция обладает как связующим функциональностями, так и функциональностями, позволяющими фиксировать краситель, базовая ткань может быть предложена как обладающая практически полностью (то есть, не только на своей поверхности) функциональностями, позволяющими фиксировать краситель. Не ограничиваясь какой-либо теорией, авторы настоящего изобретения предполагают, что, вызвав реакцию полимеризации связующего вещества (или влагопрочного агента), которую можно запустить, например, кислотой (то есть, в кислой среде, а не в опасной щелочной среде), по меньшей мере, часть функциональностей, позволяющих фиксировать краситель, или агент, фиксирующий краситель, подмешанный в связующую композицию, может быть заключен или внедрен в формирующийся полимер (матрицу) и, таким образом, связан или прикреплен, в частности, нековалентно связан или прикреплен к волокнам подложки из нетканого полотна (в частности, по существу полностью и/или однородно по всей подложке). В частности, функциональности, позволяющие фиксировать краситель, или агент, фиксирующий краситель, может, таким образом, быть абсорбирован в базовую ткань, а не быть ковалентно связанным, как это известно из традиционного химического катионизирования, такого как GMAC. В результате, может быть достигнуто увеличение улавливания красителя (DPU), например, более чем на 20 %. Более того, поскольку функциональности, позволяющие фиксировать краситель, или агент, фиксирующий краситель, может быть нековалентно связан с волокнами, можно избежать любых проблем в плане прочности и разрушения из-за ковалентного связывания, и полученное нетканое полотно может сохранять достаточные прочностные свойства, в частности, предел прочности на разрыв во влажном состоянии, или может даже демонстрировать улучшенные прочностные свойства. Кроме того, композиция может быть нанесена посредством однократной поточной обработки во время изготовления или формирования подложки из нетканого полотна, что тем самым снизит затраты и увеличит скорость изготовления. В частности, от этапа последующий вторичной химической обработки (такого как этап катионизирования посредством GMAC, например) можно отказаться, но в случае применения, он может дополнительно повысить эффективность улавливания красителя. Кроме того, как упоминалось выше, можно избежать щелочных условий при катионизации, а также присутствия и выделения потенциальных канцерогенов, тем самым уменьшив проблемы со здоровьем и безопасностью при изготовлении и использовании нетканого полотна, фиксирующего краситель (или цветоулавливающей ткани для стирки белья), во время стирки.
Соответственно, настоящее изобретение относится к способу изготовления нетканого полотна, фиксирующего краситель (или фиксирующего цвет) (или ткани для стирки белья), содержащему этапы предложения подложки из нетканого полотна (или базовой ткани) и нанесения композиции на подложку из нетканого полотна, причем, композиция имеет связующее вещество (в частности, полимеризирующееся) и обладает функциональностями, позволяющими фиксировать краситель (такими, что, по меньшей мере, часть функциональностей, позволяющих фиксировать краситель (например, агент, фиксирующий краситель), сцепляется с подложкой из нетканого полотна (в частности, сцепляется без выделения и/или нековалентно) при связывании (в частности, полимеризируется) и/или такими, что, по меньшей мере, часть функциональностей, позволяющих фиксировать краситель (например, агент, фиксирующий краситель), абсорбируется в подложку из нетканого полотна при связывании (в частности, полимеризируется)).
Настоящее изобретение также относится к нетканому полотну (или ткани для стирки белья), фиксирующему краситель (или фиксирующему цвет), получаемому способом изготовления нетканого полотна, фиксирующего краситель, как описано в настоящем документе.
Кроме того, настоящее изобретение относится к нетканому полотну (или ткани для стирки белья), фиксирующему краситель (или фиксирующему цвет), содержащему подложку из нетканого полотна (или базовой ткани), и агент, фиксирующий краситель, сцепляющийся (в частности, сцепляющийся или связывающийся без выделения и/или нековалентно) с подложкой из нетканого полотна посредством связующего вещества (или влагопрочного агента) и/или агента, фиксирующего краситель, абсорбируемого в подложку из нетканого полотна.
Другие цели и многие соответствующие преимущества вариантов осуществления настоящего изобретения можно будет легко оценить и лучше понять при обращении к нижеследующему подробному описанию вариантов осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее будет представлено подробное описание настоящего изобретения, другие его признаки и преимущества. Однако настоящее изобретение не ограничивается нижеследующим конкретным описанием, которое носит скорее иллюстративный характер.
Следует отметить, что признаки, описанные в связи с одним примерным вариантом осуществления настоящего изобретения или примерным аспектом, могут быть объединены с любым другим примерным вариантом осуществления настоящего изобретения или примерным аспектом, в частности, признаки, описанные в связи с любым примерным вариантом осуществления нетканого полотна, фиксирующего краситель, могут быть объединены с любым другим примерным вариантом осуществления нетканого полотна, фиксирующего краситель, и с любым примерным вариантом осуществления способа изготовления нетканого полотна, фиксирующего краситель, и наоборот, если конкретно не указано иное.
Когда неопределенный или определенный артикль используется для термина, употребляемого в единственном числе, такой как «a», «an» или «the», то также подразумевается и множественное число этого термина и наоборот, если конкретно не указано иное, при этом, слово «один» или число «1», в контексте настоящего документа, обычно означает «только один» или «точно один».
Выражение «содержащий», в контексте настоящего документа, включает не только значение «содержащий», «включающий» или «имеющий в своем составе», но оно также может охватывать значения «состоящий по существу из» и «состоящий из».
Если конкретно не указано иное, выражение «по меньшей мере, часть», в контексте настоящего документа, может означать, по меньшей мере, 5 % такового, в частности, по меньшей мере, 10 % такового, в частности, по меньшей мере, 15 % такового, в частности, по меньшей мере, 20 % такового, в частности, по меньшей мере, 25 % такового, в частности, по меньшей мере, 30 % такового, в частности, по меньшей мере, 35 % такового, в частности, по меньшей мере, 40 % такового, в частности, по меньшей мере, 45 % такового, в частности, по меньшей мере, 50 % такового, в частности, по меньшей мере, 55 % такового, в частности, по меньшей мере, 60 % такового, в частности, по меньшей мере, 65 % такового, в частности, по меньшей мере, 70 % такового, в частности, по меньшей мере, 75 % такового, в частности, по меньшей мере, 80 % такового, в частности, по меньшей мере, 85 % такового, в частности, по меньшей мере, 90 % такового, в частности, по меньшей мере, 95 % такового, в частности, по меньшей мере, 98 % такового, а также может означать 100 % такового.
Термин «нетканое полотно», в контексте настоящего документа, может, в частности, означать холст, состоящий из отдельных волокон, которые, по меньшей мере, частично переплетены, но не обычным образом, как в трикотажном или тканом полотне. В контексте настоящей заявки, нетканое полотно также может быть обозначено термином «ткань для стирки белья», демонстрирующим его предусмотренное назначение для использования совместно со стираемым бельем в стиральной машине в процессе стирки, например, дома или в прачечной.
Термин «фиксирующее краситель» (который также может называться как «фиксирующее цвет», «цветоулавливающее», «захватывающее краситель» или тому подобное), в контексте настоящего документа, может, в частности, обозначать способность связывания, адсорбирования, абсорбирования или фиксирования иным образом красителя или цвета, поступающего из жидкости, такой как моющая жидкость, и удерживания красителя или цвета таким образом, чтобы краситель или цвет не мог легко выделиться снова в жидкость, из которой он был удален.
Термин «функциональность, позволяющая фиксировать краситель», в контексте настоящего документа, может, в частности, обозначать свойство или функциональную группу (например, молекулу или соединение, например, агент, фиксирующий краситель, способный (или выполненный с возможностью) связывать, адсорбировать, абсорбировать или иным образом фиксировать краситель или цвет, поступающий из жидкости, такой как моющая жидкость, и удерживать краситель или цвет таким образом, чтобы краситель или цвет не мог легко выделяться снова в жидкость, из которой он был удален. С этой целью функциональность, позволяющая фиксировать краситель, может, в частности, иметь катионные свойства (например, является временно (в зависимости от среды pH) или постоянно положительно заряженной) или представлять собой катионную функциональную группу (такую как функциональная группа или фрагмент третичного или четвертичного амина), потому что большинство красителей или цветов, которые могут выделяться или вымываться из предмета стираемого белья в моющую жидкость, обычно представляют собой анионные соединения (то есть, являются временно или постоянно отрицательно заряженными).
В контексте настоящего документа, термин «связующая функциональность» может, в частности, обозначать свойство или функциональную группу (например, молекулу или соединение, например, связующее вещество или влагопрочный агент), способную (или выполненную с возможностью) связываться или сцепляться. С этой целью, в контексте настоящей заявки, связующая функциональность может, в частности, представлять собой полимеризационную функциональность. Термин «полимеризационная функциональность», в контексте настоящего документа, может, в частности, обозначать свойство или функциональную группу (например, молекулу или соединение), способную (или выполненную с возможностью) подвергаться реакции полимеризации. Таким образом, полимер, например, полимерная матрица, может быть сформирована, как способная (или выполненная с возможностью) заключать или внедрять, по меньшей мере, часть функциональностей, позволяющих фиксировать краситель, или агент, фиксирующий краситель, подмешанный в связующую композицию, который, таким образом, может быть связан или сцеплен, в частности, связан или сцеплен без выделения и/или нековалентно, в (волокна подложки) подложку из нетканого полотна или абсорбироваться в подложку из нетканого полотна (или базовую ткань).
В первом аспекте, настоящее изобретение относится к способу изготовления нетканого полотна, фиксирующего краситель, причем способ содержит этапы:
предложения подложки из нетканого полотна;
нанесения композиции на подложку из нетканого полотна, причем композиция имеет как связующие функциональности, так и функциональности, позволяющие фиксировать краситель.
Изначально, способ содержит этап предложения подложки из нетканого полотна (которая также может называться «базовой тканью»).
В одном варианте осуществления настоящего изобретения, подложка из нетканого полотна содержит, по меньшей мере, один тип волокон, которые в основном составляют подложку из нетканого полотна. Подходящие примеры волокон включают натуральные и/или синтетические волокна.
В частности, могут быть использованы целлюлозные волокна (такие как целлюлозная масса). В контексте настоящего документа, термин «целлюлозные волокна» может, в частности, обозначать волокна на основе целлюлозы, в частности, модифицированные или регенерированные целлюлозные волокна, такие как волокна, полученные из целлюлозы, или из производных целлюлозы, таких как этилцеллюлоза, ацетилцеллюлоза и тому подобных. В контексте настоящего документа, термин «регенерированные целлюлозные волокна» может, в частности, обозначать искусственные целлюлозные волокна, полученные способом химического прядения из раствора полимера. Особенно подходящие примеры включают волокна из целлюлозы, вискозы, лиоцелла, хлопка, конопли, манилы, джута, сизаля, вискозы, абаки и другие, а также включают волокна из пульпы древесины мягких пород и пульпы древесины твердых пород. Вискоза представляет собой тип крученого волокна, полученного из раствора полимера, в соответствии с вискозным способом, который обычно включает промежуточное растворение целлюлозы с получением ксантогената целлюлозы и последующее скручивание в волокна. Лиоцелл (тенсель) представляет собой тип крученого волокна, полученного из раствора полимера, в соответствии с аминооксидным способом, который обычно включает растворение целлюлозы в N-метилморфолин-N-оксиде и последующее скручивание в волокна.
Другие подходящие волокна включают синтетические волокна или термосвариваемые волокна. Примеры таких волокон включают волокна из полиэтилена (PE), полипропилена (PP), сложного полиэфира, такого как полиэтилентерефталат (PET), и поли(молочной кислоты) (PLA). Дополнительные примеры включают бикомпонентные волокна, такие как бикомпонентные волокна типа волокон со структурой «ядро-оболочка». Бикомпонентные волокна состоят из двух видов полимеров, имеющих разные физические и/или химические характеристики, в частности, разные характеристики плавления. Бикомпонентное волокно типа волокна со структурой «ядро-оболочка» обычно имеет ядро из компонента с более высокой точкой плавления и оболочку из компонента с более низкой точкой плавления. Примеры бикомпонентных волокон включают PET/PET волокна, PE/PP волокна, PET/PE волокна и PLA/PLA волокна.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения, подложка из нетканого полотна содержит целлюлозу или целлюлозные волокна.
Граммаж подложки из нетканого полотна и/или нетканого холста конкретно не ограничивается. Как правило, подложка из нетканого полотна и/или нетканый холст имеет граммаж от 15 до 1000 г/м2, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, от 50 до 600 г/м2 или от 20 до 120 г/м2.
Длина и грубость волокон конкретно не ограничены. Грубость волокна определяют как масса на единицу длины волокна. Длина волокна обычно может составлять от 1 до 100 мм, например, от 3 до 80 мм. Грубость натуральных волокон или целлюлозных волокон обычно составляет от 30 до 300 мг/км, например, от 70 до 150 мг/км. Грубость синтетических волокон или термосвариваемых волокон обычно составляет от 0,1 до 5 децитекс, например, от 0,3 до 3 децитекс.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения, средняя длина волокна может составлять от 1 до 15 мм, например, от 3 до 10 мм. Преимуществом, в частности, может быть то, что подложку из нетканого полотна получают способом мокрой укладки.
В одном варианте осуществления волокна настоящего изобретения, средняя длина волокна может составлять от 3 мм до 100 мм, в частности, от 10 мм до 80 мм. Преимуществом, в частности, может быть то, что подложку из нетканого полотна получают способом воздушной укладки.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения, подложка из нетканого полотна может быть приготовлена заранее, например, храниться в течение определенного периода времени перед нанесением композиции на подложку из нетканого полотна, как поясняется в настоящем документе далее. Также возможно предложение подложки из нетканого полотна путем приобретения коммерчески доступной подложки из нетканого полотна.
Однако может быть преимуществом, если этап предложения подложки из нетканого полотна и этап нанесения композиции на подложку из нетканого полотна выполняют непосредственно друг за другом или даже в комбинации друг с другом, в частности, с использованием одного и того же оборудования, например, бумагоделательной машины.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения, этап предложения подложки из нетканого полотна содержит формирование подложки из нетканого полотна с помощью, по меньшей мере, одного способа, выбранного из группы, состоящей из способа мокрой укладки, воздушной укладки, способа спанлейс и способа спанбонд. Например, подложка из нетканого полотна может быть сформирована традиционным способом мокрой укладки с использованием машины для мокрой укладки, например, машины с наклонной проволокой или плоской проволокой, или нетканое полотно может быть изготовлено способом сухой формовки с воздушной укладкой. Традиционный способ мокрой укладки описан, например, в патенте US 2004/0129632 A1, раскрытие которого включено в настоящий документ посредством ссылки. Подходящий способ изготовления нетканого полотна способом сухой формовки с воздушной укладкой описан, например, в патенте US 3,905,864, раскрытие которого включено в настоящий документ посредством ссылки. Таким образом, подложка из нетканого полотна может быть сформирована способом мокрой укладки или способом воздушной укладки. Кроме того, она может быть сформирована способом спанлейс. Спанлейсинг (который также может называться гидроперепутыванием) представляет собой способ связывания мокрых или сухих волокнистых холстов, когда тонкие струи воды под высоким давлением проникают в волокнистый холст и вызывают перепутывание волокон, тем самым обеспечивая целостность ткани. В одном примерном способе спанбонд, (по существу бесконечные) волокна или нити (обычно изготовленные из полимеров, таких как термопластичные или термоэластичные полимеры) скручивают из расплавленной массы или раствора, а затем диспергируют непосредственно в холст с помощью дефлекторов, или они также могут быть направлены воздушными потоками и растянуты. В одном варианте осуществления настоящего изобретения, способ спандбонд может также включать способ мельтблаун, обычно включающий экструзию расплавленных полимерных волокон через крутильную сетку или лекало с формированием длинных тонких волокон, которые растягиваются и охлаждаются при прохождении горячего воздуха по волокнам, когда они выходят из лекала.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения, композицию наносят во время осуществления (поточного) способа формирования (то есть, во время изготовления) нетканого полотна. Этого может достичь, например, с помощью плюсовки или клеильного пресса, который обычно является частью бумагоделательной машины, или путем распыления. Таким образом, композицию можно применять в поточном изготовлении подложки из нетканого полотна, например, в качестве однократной поточной обработки во время изготовления или формирования подложки из нетканого полотна, без необходимости использования последующего (второго) процесса, как это обычно требуется при традиционной функционализации фиксации цвета, например, посредством GMAC. Как следствие, затраты на изготовление могут быть уменьшены, а скорость изготовления может быть увеличена.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения, композиция, подлежащая нанесению на подложку из нетканого полотна, представляет собой жидкую композицию, такую как раствор или дисперсию, например, содержащую воду и/или другой растворитель. Преимуществом может являться эффективное и равномерное нанесение композиции на подложку из нетканого полотна, например, с помощью клеильного пресса или плюсовки. В дополнительном или альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения, композиция также может быть нанесена путем отливки, розлива с дозированием, распределения, нанесения покрытия распылением, нанесения покрытия погружением, нанесения покрытия наливом, нанесения покрытия валиком, печати (такой как струйная печать) или тому подобного.
Композиция, подлежащая нанесению на подложку из нетканого полотна, имеет как связующие функциональности, так и функциональности, позволяющие фиксировать краситель. В частности, композиция может содержать, по меньшей мере, одно соединение, имеющее связующие функциональности, и по меньшей мере, одно (другое) соединение, имеющее функциональности, позволяющие фиксировать краситель. Однако также возможно, чтобы композиция содержала, по меньшей мере, одно соединение, имеющее как связующие функциональности, так и функциональности, позволяющие фиксировать краситель, например, связующее вещество, имеющее функциональности, позволяющие фиксировать краситель, или агент, фиксирующий краситель, имеющий связующие функциональности.
При нанесении композиции, имеющей как связующие функциональности, так и функциональности, позволяющие фиксировать краситель, на подложку из нетканого полотна, представляется возможным сцепить или прикрепить функциональности, позволяющие фиксировать краситель (например, агент, фиксирующий краситель), к подложке из нетканого полотна, в частности, к ее волокнам, при связывании. В частности, представляется возможным сцепить без выделения или прикрепить функциональности, позволяющие фиксировать краситель (например, агент, фиксирующий краситель), к подложке из нетканого полотна, в частности, к ее волокнам, то есть, так, чтобы агент, фиксирующий краситель, не мог выделяться из подложки из нетканого полотна при контакте с водой, например, так, чтобы агент, фиксирующий краситель, не мог по существу выщелачиваться или вымываться. В дополнительном или альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения, представляется возможным сцепить нековалентно или прикрепить функциональности, позволяющие фиксировать краситель (например, агент, фиксирующий краситель), к подложке из нетканого полотна, в частности, к ее волокнам. В частности, представляется возможным абсорбировать функциональности, позволяющие фиксировать краситель, или агент, фиксирующий краситель, в подложке из нетканого полотна. Например, вызвав реакцию полимеризации связующего вещества или влагопрочного агента, по меньшей мере, часть функциональностей, позволяющих фиксировать краситель, или агент, фиксирующий краситель, подмешанный в композицию, может быть заключен или внедрен в формирующийся полимер (матрицу) и, таким образом, связан или прикреплен, в частности, нековалентно связан или прикреплен, к волокнам подложки из нетканого полотна (в частности, по существу полностью и/или однородно во всей подложке). Говоря описательно, представляется возможным, что функциональности, позволяющие фиксировать краситель (например, агент, фиксирующий краситель), могут быть прикреплены к волокнам подложки из нетканого полотна с помощью полимерного связующего вещества, действующего как клей или адгезив, но без формирования ковалентных (или химических) связей с волокнами. Таким образом, может быть достигнуто прочное прикрепление функциональностей, позволяющих фиксировать краситель, тем самым по существу предотвращая выделение или вытекание красителя (захваченного функциональностями, позволяющими фиксировать краситель), не ухудшая, однако, прочности подложки из нетканого полотна, как это часто бывает при традиционной функционализации фиксации цвета, такой как посредством катионизации, например, GMAC. Скорее даже возможно, что прочность, такая как предел прочности на разрыв во влажном состоянии, подложки из нетканого полотна может быть увеличена путем нанесения композиции, имеющей связующие функциональности. Более того, поскольку возможно предложить подложку из нетканого полотна по существу полностью (то есть, не только на ее поверхности) с функциональностями, позволяющими фиксировать краситель, способность улавливать краситель может быть значительно увеличена.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения, композиция содержит катионный полимер. Катионный полимер может предложить связующие функциональности и/или функциональности, позволяющие фиксировать краситель. Таким образом, учитывая вышеизложенное, с помощью одного соединения можно получить композицию, имеющую как связующие функциональности, так и функциональности, позволяющие фиксировать краситель. Тем не менее, также может использовать комбинацию из, по меньшей мере, двух катионных полимеров, каждый из которых имеет как связующие функциональности, так и функциональности, позволяющие фиксировать краситель.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения, катионный полимер содержит аминный фрагмент, в частности, по меньшей мере, один из первичного, вторичного, третичного и четвертичного аминного фрагмента, более конкретно, по меньшей мере, один из вторичного, третичного и четвертичного аминного фрагмента, еще более конкретно, по меньшей мере, один из третичного и четвертичного аминного фрагмента.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения, катионный полимер содержит четвертичные аминные фрагменты. Учитывая вышеизложенное, полимер может предложить функциональности, позволяющие фиксировать краситель, независимо от среды pH, например, также при pH нейтральной или даже щелочной среды, как это может иметь место в моющей жидкости.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения, катионный полимер имеет катионные фрагменты в основной цепи полимера. Например, катионный полимер может быть линейным полимером, имеющим основную цепь полимера с катионными фрагментами. Катионные фрагменты, в частности, могут быть выбраны из третичного или четвертичного аминного фрагмента. Подходящий пример таких катионных фрагментов может включать полиамидоамин эпихлоргидрин (PAAE), который оказался особенно подходящим для достижения целей настоящего изобретения.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения, катионный полимер имеет боковые цепи, содержащие катионные фрагменты. Например, катионный полимер может представлять собой (разветвленный) полимер с привитыми боковыми цепями, содержащими катионные фрагменты. Катионные фрагменты могут быть, в частности, выбраны из третичного или четвертичного аминного фрагмента. Подходящий пример таких катионных фрагментов может включать сополимер винилимидазола и винилпирролидона, который оказался особенно подходящим для достижения целей настоящего изобретения.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения, композиция содержит катионный полимер в количестве от 0,1 до 30 % по массе, например, в количестве от 0,2 до 20 % по массе, например, в количестве от 0,5 до 15 % по массе, например, в количестве от 0,75 до 12,5 % по массе, например, в количестве от 1 до 10 % по массе, в пересчете на общую массу композиции.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения, композиция содержит связующее вещество (или влагопрочный агент) и агент, фиксирующий краситель. В контексте настоящего изобретения, термин «связующее вещество» может, в частности, обозначать соединение, которое имеет или проявляет связующую функциональность. В контексте настоящего изобретения, термин «влагопрочный агент» может, в частности, обозначать агент, который улучшает предел прочности на разрыв нетканого холста во влажном состоянии и может иметь или проявлять связующую функциональность. В контексте настоящего изобретения, термин «агент, фиксирующий краситель» может, в частности, обозначать соединение, которое имеет или проявляет функциональность, позволяющую фиксировать краситель.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения, связующее вещество или влагопрочный агент содержит полиамидоамин эпихлоргидрин (PAAE), который оказался особенно подходящим для достижения целей настоящего изобретения.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения, агент, фиксирующий краситель, выбран из группы, состоящей из сополимера винилимидазола (более конкретно, N-винилимидазола) и винилпирролидона (более конкретно, N-винилпирролидона), сополимера винилимидазола (более конкретно, N-винилимидазола) и винилкарбазола (более конкретно, N-винилкарбазола), сополимера винилимидазола (более конкретно, N-винилимидазола) и винилфталимида (более конкретно, N-винилфталимида) и сополимера винилимидазола (более конкретно, N-винилимидазола) и винилиндола (более конкретно, N-винилиндола). В частности, агент, фиксирующий краситель, может содержать сополимер винилимидазола и винилпирролидона, который оказался особенно подходящим для достижения целей настоящего изобретения.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения, композиция содержит связующее вещество или влагопрочный агент в количестве от 0,1 до 30 % по массе, например, в количестве от 0,2 до 25 % по массе, например, в количестве от 0,5 до 20 % по массе, например, в количестве от 0,75 до 17,5 % по массе, например, в количестве от 1 до 15 % по массе, в пересчете на общую массу композиции.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения, композиция содержит агент, фиксирующий краситель, в количестве от 0,1 до 20 % по массе, например, в количестве от 0,2 до 17,5 % по массе, например, в количестве от 0,5 до 15 % по массе, например, в количестве от 0,75 до 12,5 % по массе, например, в количестве от 1 до 10 % по массе, в пересчете на общую массу композиции.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения, композиция дополнительно содержит кислоту и/или ее соль (то есть, кислую соль), в частности, органическую кислоту и/или ее соль (то есть, соль органической кислоты). Учитывая вышеизложенное, значение pH композиции может быть соответствующим образом отрегулировано таким образом, что реакция полимеризации связующих функциональностей или связующего вещества, или влагопрочного агента, может быть запущена или вызвана после того, как композиция была нанесена на подложку из нетканого полотна и, например, подвергнута воздействию тепла и/или давления. В результате этого, по меньшей мере, часть функциональностей, позволяющих фиксировать краситель, или агент, фиксирующий краситель, подмешанный в композицию, может быть заключен или внедрен в формирующийся полимер (матрицу) и, таким образом, связан или прикреплен, в частности, нековалентно связан или прикреплен к волокнам подложки из нетканого полотна.
Подходящие примеры кислоты включают карбоновые кислоты, в частности, выбранные из группы, состоящей из монокарбоновых кислот, дикарбоновых кислот, трикарбоновых кислот и поликарбоновых кислот, в частности, выбранные из группы, состоящей из алифатических монокарбоновых кислот, алифатических дикарбоновых кислот, алифатических трикарбоновых кислот и алифатических поликарбоновых кислот, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения выбранные из группы, состоящей из дикарбоновых кислот, трикарбоновых кислот и поликарбоновых кислот, в частности, выбранные из группы, состоящей из алифатических дикарбоновых кислот, алифатических трикарбоновых кислот и алифатических поликарбоновых кислот. Например, кислота может быть выбрана из группы, состоящей из уксусной кислоты, малеиновой кислоты, фумаровой кислоты, щавелевой кислоты, малоновой кислоты, янтарной кислоты, адипиновой кислоты, лимонной кислоты и бутантетракарбоновой кислоты. В частности, кислота может содержать лимонную кислоту, которая оказалась особенно подходящей для достижения целей настоящего изобретения. Подходящие соли вышеуказанных кислот включают их щелочные соли, в частности, их натриевые и/или калиевые соли, например, цитрат натрия.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения, композиция содержит кислоту и/или ее соль в количестве от 0,1 до 5 % по массе, например, в количестве от 0,2 до 2,5 % по массе, например, в количестве от 0,3 до 2 % по массе, например, в количестве от 0,4 до 1,5 % по массе, например, в количестве от 0.5 до 1 % по массе, в пересчете на общую массу композиции.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения, композиция может иметь значение pH, например, отрегулированное добавлением кислоты и/или ее соли к композиции, в диапазоне от pH 2 до pH 7, в частности, от pH 2,5 до pH 6, например, от pH 3 до pH 5, в частности, от pH 3 до pH 4. Учитывая вышеизложенное, реакция полимеризации связующих функциональностей или связующего вещества, или влагопрочного агента, может быть запущена или вызвана после того, как композиция была нанесена на подложку из нетканого полотна и, например, подвергнута воздействию тепла и/или давления. В результате этого, по меньшей мере, часть функциональностей, позволяющих фиксировать краситель, или агент, фиксирующий краситель, подмешанный в композицию, может быть заключен или внедрен в формирующийся полимер (матрицу) и, таким образом, связан или прикреплен, в частности, нековалентно связан или прикреплен к волокнам подложки из нетканого полотна. Более того, можно избежать щелочных условий при катионизации, тем самым уменьшив проблемы со здоровьем и безопасностью при изготовлении и использовании нетканого полотна, фиксирующего краситель (или цветоулавливающей ткани для стирки белья) во время стирки.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, композиция содержит полиамидоамин эпихлоргидрин (PAAE), сополимер винилимидазола и винилпирролидона, и лимонную кислоту (и/или ее соль, например, цитрат натрия), комбинация которых оказалась особенно подходящей для достижения целей настоящего изобретения.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения, способ может дополнительно содержать этап сушки, в частности, после этапа нанесения композиции, имеющей связующие функциональности и функциональности, позволяющие фиксировать краситель, на подложку из нетканого полотна, например, сразу после этапа нанесения композиции на подложку из нетканого полотна. Например, этап сушки может быть выполнен, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, таким образом, чтобы вода или любой другой растворитель, вытекающий из композиции или в процессе формирования подложки из нетканого полотна (например, в случае способа мокрой укладки и/или способа спанлейс), был по существу удален. В дополнительном или альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения, этап сушки может быть выполнен, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, таким образом, чтобы связующие функциональности композиции подвергались реакции полимеризации, тем самым прикрепляя или связывая, по меньшей мере, часть функциональностей, позволяющих фиксировать краситель, или агент, фиксирующий краситель, с (волокнами) подложки из нетканого полотна. С этой целью температура сушки может быть установлена на уровне более 80 °C, например, более 100 °C, например, более 120 °C, например, более 140 °C, например, более 180 °C.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения, способ может дополнительно содержать этап обработки нетканого полотна, фиксирующего краситель, посредством (дополнительного или вторичного, например, традиционного) катионизирующего агента, в частности, после этапа нанесения композиции, обладающей связующими функциональностями и функциональностями, позволяющими фиксировать краситель, и/или, в частности, после (необязательного) этапа сушки, как обсуждалось выше. Посредством такого этапа последующей или вторичной химической обработки эффективность улавливания красителя может быть дополнительно увеличена. В частности, (вторичный) катионизирующий агент может содержать глицидетриметиламмония хлорид (GMAC), который оказался особенно подходящим для дальнейшего повышения эффективности улавливания красителя у нетканого полотна, фиксирующего краситель, в соответствии с настоящим изобретением.
Во втором аспекте, настоящее изобретение относится к нетканому полотну, фиксирующему краситель, которое можно получить способом изготовления нетканого полотна, фиксирующего краситель, как описано в настоящем документе.
В третьем аспекте, настоящее изобретение относится к нетканому полотну, фиксирующему краситель, содержащему подложку из нетканого полотна (или базовую ткань), и агенту, фиксирующему краситель, который сцепляется (в частности, без выделения и/или нековалентно сцепляется, или связывается) с подложкой из нетканого полотна с помощью связующего вещества или влагопрочного агента. В частности, агент, фиксирующий краситель, может абсорбироваться в подложку из нетканого полотна, а не ковалентно связываться. Нетканое полотно, фиксирующее краситель, в соответствии с третьим аспектом, может, например, быть получено способом изготовления нетканого полотна, фиксирующего краситель, как описано в настоящем документе.
Более того, нетканое полотно, фиксирующее краситель, в соответствии со вторым и/или третьим аспектом, может содержать подложку из нетканого полотна, агент, фиксирующий краситель, и/или связующее вещество (или влагопрочный агент), как приведено в качестве примера выше в связи со способом изготовления нетканого полотна, фиксирующего краситель. В частности, нетканое полотно, фиксирующее краситель, может содержать функциональности, позволяющие фиксировать краситель, или агент, фиксирующий краситель, заключенный или внедренный в полимер (матрицу) и, таким образом связанный или прикрепленный, в частности, нековалентно связанный или прикрепленный, к волокнам подложки из нетканого полотна. В частности, функциональности, позволяющие фиксировать краситель, или агент, фиксирующий краситель, может абсорбироваться в подложке из нетканого полотна, а не ковалентно связываться.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, агент, фиксирующий краситель, содержит сополимер винилимидазола и винилпирролидона, а связующее вещество или влагопрочный агент содержит полиамидоамин эпихлоргидрин (PAAE), комбинация которых оказалась особенно подходящей для достижения целей настоящего изобретения, как дополнительно продемонстрировано ниже.
Настоящее изобретение также описано посредством нижеследующих типичных этапов реакции и примеров, которые предназначены исключительно для демонстрации конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения и никоим образом не ограничивают объем настоящего изобретения.
Типичные этапы реакции полиамидоамина эпихлоргидрина (PAAE), сополимера винилимидазола и винилпирролидона, и лимонной кислоты:
Этап 1.
Стабилизация заряда на имидазольной группе с использованием эпихлоргидрина (эпоксидной смолы) (см. Фигуру 1).
Количество потенциально реакционноспособных имидазольных групп можно регулировать, варьируя соотношение [n/m] в сополимере. В примере способа использован сополимер винилпирролидона (NVP). Другие потенциально используемые группы сополимеров показаны на Фигуре 2.
PAAE не требует стабилизации заряда, так как катионный заряд на его группе PAAE стабилен, как показано на Фигурах 3/a и 3/b. Таким образом, PAAE является предпочтительной влагопрочной смолой, благодаря доступным эпоксидным группам и функциональным катионным четвертичным аминогруппам в основной цепи полимера.
Этап 2.
Активация стабилизированных заряженных молекул для полимеризации. Это означает активацию лимонной кислотой (имидазол-эпихлоргидрин)-аддукта (IE-аддукт), который показан на Фигуре 4, и полиамидоамина эпихлоргидрина (PAAE), показанного на Фигуре 5.
Этап 3.
Иммобилизация активированных заряженных фрагментов полимера путем кислотного и теплового отверждения связующей смеси. Поскольку карбоновая активация полиамидоамина эпихлоргидрина приводит к потере катионной функционализации, важно найти баланс между требованием к полимеризации (прочность связующего вещества) и потерей заряда основной цепи PAAE. В показанном примере способа загрузку 6 кг лимонной кислоты проводили в 1000 л связующего раствора до достижения значения pH 3,9.
Лимонная кислота в основном действует как соединительные мостики между IE-аддуктом и PAAE. Обе группы имеют стабилизированные катионные заряды, IE-аддукт на фрагменте разветвленного полимера, PAAE на основной цепи полимера. На Фигуре 6 представлена изображенная структура предложенной отвержденной связующей смеси, показывающая сегменты активированного полимера: IE-аддукт обозначен как [R1], а PAAE обозначен как [R2].
Примеры
Сравнительный пример 1 (Ср. прим. 1):
Стандартную подложку из нетканого полотна (66 % целлюлозы, полученной по международной технологии ЕСF (без использования элементарного хлора), 34 % вискозных волокон (Danufil) 5 мм или 8 мм x 0,95 децитекс) обрабатывали глицидетриметиламмония хлоридом (GMAC) при традиционной вторичной химической обработке с получением контрольного образца, функционализированного GMAC.
Пример 1 (Прим. 1):
Аналогичная стандартная подложка из нетканого полотна, которую использовали для Сравнительного примера 1, была поточно функционализирована с получением нетканого полотна, фиксирующего краситель, в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения, путем нанесения композиции, содержащей:
- 80 л Sokalan HP66K (сополимер винилимидазола и винилпирролидона)
- 130 л Kymene GHP20 (полиамидоамина эпихлоргидрина)
- 6 кг лимонной кислоты
- + 786 л воды
с получением 1000 л композиции, имеющей конечное значение pH 3,9.
Пример 2 (Прим. 2):
Нетканое полотно, фиксирующее краситель, из Примера 1 дополнительно обработали глицидетриметиламмония хлоридом (GMAC) при традиционной вторичной химической обработке с получением нетканого полотна, фиксирующего краситель, в соответствии с другим примерным вариантом осуществления настоящего изобретения.
Были определены различные свойства материалов нетканых полотен в соответствии со Сравнительным примером 1 и Примерами 1 и 2, результаты которых обобщены в Таблице 1 ниже:
Пределы прочности на разрыв в сухом и влажном состоянии определяли аналогично методам испытаний, описанным в ISO 1924-2, при этом, «предел прочности на разрыв вдоль» представляет собой соответствующий предел прочности на разрыв в машинном направлении, а «предел прочности на разрыв поперёк» представляет собой соответствующий предел прочности на разрыв в поперечном направлении.
Более того, была измерена эффективность улавливания красителя (DPU) нетканых полотен. Было разработано внутреннее испытание на DPU для измерения абсорбции мг красителя с использованием спектрометра (Hach Lange DR 6000, измерения были зарегистрированы на длине волны 538 нм). Ключевое приведенное значение - «Абсорбция мг красителя через 3 минуты».
Как можно заключить из результатов, представленных в Таблице 1, была зарегистрирована отличная эффективность фиксации красителя как с использованием вторичной обработки GMAC, так и без нее. Путем нанесения композиции, обладающей связующими функциональностями и функциональностями, позволяющими фиксировать краситель, во время изготовления подложки из нетканого полотна (Пример 1), можно достичь повышения эффективности DPU более чем на 25 %, по сравнению с традиционной вторичной обработкой GMAC (Сравнительный пример 1), и, кроме того, может быть увеличен предел прочности на разрыв, как в сухом, так и во влажном состоянии, также как и предел прочности на разрыв вдоль, и предел прочности на разрыв поперек. Путем дополнительной вторичной обработки GMAC (Пример 2) эффективность DPU может быть дополнительно улучшена, например, более чем на 50 %, по сравнению с традиционной вторичной обработкой только GMAC (Сравнительный пример 1).
Хотя настоящее изобретение было подробно описано посредством конкретных вариантов осуществления и примеров, изобретение этим не ограничивается, и возможны различные изменения и модификации, не выходящие за рамки объема настоящего изобретения.
1. Способ изготовления нетканого полотна, фиксирующего краситель, содержащий этапы:
предложения подложки из нетканого полотна;
нанесения композиции на подложку из нетканого полотна, причем композиция имеет как связующие функциональности, так и функциональности, позволяющие фиксировать краситель, причем композиция содержит связующее вещество и агент, фиксирующий краситель, причем связующее вещество содержит полиамидоамин эпихлоргидрин (PAAE), причем агент, фиксирующий краситель, выбран из группы, состоящей из сополимера винилимидазола и винилпирролидона, сополимера винилимидазола и винилкарбазола, сополимера винилимидазола и винилфталимида и сополимера винилимидазола и винилиндола,
причем композиция дополнительно содержит лимонную кислоту и/или ее соль,
причем композицию наносят во время изготовления подложки из нетканого полотна.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что этап предложения подложки из нетканого полотна содержит формирование подложки из нетканого полотна с помощью по меньшей мере одного способа, выбранного из группы, состоящей из способа мокрой укладки, способа воздушной укладки, способа спанлейс и способа спанбонд.
3. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что композиция содержит катионный полимер, в частности, полимер, имеющий четвертичные аминные фрагменты.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что катионный полимер имеет катионные фрагменты в своей основной цепи полимера.
5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что катионный полимер имеет боковые цепи, содержащие катионные фрагменты.
6. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что композиция содержит полиамидоамин эпихлоргидрин (PAAE), сополимер винилимидазола и винилпирролидона и лимонную кислоту.
7. Способ по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащий этап обработки нетканого полотна, фиксирующего краситель, катионизирующим агентом, например, глицидетриметиламмония хлоридом (GMAC).
8. Нетканое полотно, фиксирующее краситель, получаемое способом по любому из пп. 1-7.
9. Нетканое полотно, фиксирующее краситель, получаемое способом по любому из пп. 1-7, содержащее
подложку из нетканого полотна,
агент, фиксирующий краситель, сцепляющийся с подложкой из нетканого
полотна посредством связующего вещества.
10. Нетканое полотно, фиксирующее краситель, по п. 9, отличающееся тем, что агент, фиксирующий краситель, содержит сополимер винилимидазола и винилпирролидона, а связующее вещество содержит полиамидоамин эпихлоргидрин (PAAE).
