FI91735B - Imukykyinen rakenne pakkausta varten - Google Patents

Description

91735

Imukykyinen rakenne pakkausta varten

Esillä oleva keksintö koskee pakkausalaa ja sen tavoitteena on erityisesti elintarvikkeiden kestopakkaa-5 minen modifioimalla tuotteita ympäröivä ilma hydroreaktii-visia aineita sisältävän imukykyisen elementin avulla.

Nykyisin tunnetut pakkaukseen suljetun ilman valvonnan mahdollistavien materiaalien valmistusmenetelmät turvautuvat joko imukykyisten pohjien käyttöön erottuneen 10 tai tiivistyneen veden pitämiseksi erillään pakatusta tuotteesta tai aktiivisten vaikutusaineiden, kuten kuivaavien tai bakteriostaattisten aineiden käyttöön kiinteänä jauheena pussissa.

Toisinaan nämä kaksi menetelmää toimeenpannaan yh-15 distettyinä sekoittamalla imukykyisiä aineita aktiivisiin aineisiin tai kerrostamalla viimeksi mainittuja imukykyi-selle alustalle imeyttämällä tai sivelemällä.

Itse asiassa elintarvikkeen tai muunlaisen tuotteen säilyttämiseksi pakkauksessa on ensimmäinen edellytys 20 erottaa siitä kerääntynyt neste. Helpointa on valmistaa rei'itetty kaksoispohja, kuten GB-patentissa 1 131 848. Jotkut rasiat sisältävät imukykyistä paperia olevia arkkeja. US-patentti 4 275 811 esittää imukykyisen materiaalin päällystettynä revitetyllä läpäisemättömällä kalvolla 25 säilytettäväksi tarkoitetun elintarvikkeen erottamiseksi kosteasta imukykyisestä materiaalista. Patenttihakemuksessa JP 61/058 658 tai US-patentissa 4 615 923 imukykyinen pohja käsittää hydrogeelin muodostusta lisääviä aineita, jotka kykenevät pidättämään vesimäiset nesteet. Jotta nes-30 te voitaisiin paremmin erottaa tuotteesta, ehdotetaan toisinaan rei'itetyn kaksinkertaisen sisäpohjan asettamista kuten patenttihakemuksessa FR-2 586 653.

Pakkauksen sisältämän ilman kontrolloimiseen käytetään erilaisia reagensseja halutun vaikutuksen mukaan. 35 Täten pakkaukset käsittävät usein piidioksidi- tai kai- 2 91735 siumkloridipusseja veden poistamiseksi ilmasta, toisin sanoen höyrystyneen veden muuttamiseksi nestemäiseksi. Usein päätetään absorboida pakkauksessa oleva happi. GB-patentti 496 935 esittää hapettuvan metallisen aineen tai 5 rautasulfaatin sekoitettuna tai ei muihin aineisiin,kuten sitruunahappoon, mikrobien toiminnan hidastamiseksi.

Patenttihakemus EP 206 343 esittää rautajauheen ja elektrolyyttisen aineen seoksen, joka on paperin muodossa. Muut patentit täydentävät happea absorboimaan kykenevien 10 tuotteiden valikoiman, joita tuotetta ovat esimerkiksi sulfiitit (US 2 825 651), bisulfiitit (US 3 169 068) tai metallikarbonaattien hiilihapon poistamisesta syntyneet metallioksidit (US 3 361 531) tai vielä askorbiinihappo tai sen suolat (FR-patentti 2 394 988). Absorboivina ai-15 neina on mainittu kuidut, savet, bentoniitit, kaoliinit,

aktiivinen alumiinioksidi ja aktiivihiili. Patenttihakemus JP 80/29 975 esittää imeytetyn materiaalin, joka on päällystetty happea absorboivalla aineella, sekä hiilidioksidia kehittävän aineen. Toisinaan on edullista tuottaa hap-20 pea veden vaikutuksesta, kuten patenttihakemuksessa JP

61/145 270, jossa jauhe on sisällytetty pussiin. EP-pa-tentti 128 795 kuvaa rasiapohjan, joka sisältää, imukykyi-sessä materiaalissa, ei ainoastaan materiaalin, joka kykenee vapauttamaan kaasua vesipitoisen nesteen vaikutukses-25 ta, vaan myös elintarvikkeen aineosia mahdollistaen, aero-solivaikutuksella, sen hajoamisen estämisen. Imukykyinen materiaali on arkkina tai levynä.

Nesteen vaikutuksesta tapahtuvan aktiivisten aineiden vetistymisen välttämiseksi on imukykyisen materiaalin 30 läsnäolo välttämätöntä myös näitä aineita jauheen tai gra-nulaattien muodossa sisältävissä pusseissa. Kuivaavan aineen uudelleenkäytön mahdollistamiseksi US-patentti 4 615 823 esittää koostumuksen, jossa vetistyvät suolat pidätetään pussissa kuitujen avulla, kun taas JP-patentit 35 56/143 263 sekä 61/103 523 esittävät suolaisen nesteen pi- » 91735 3 dätyksen pussissa geelinmuodostusta edistävien aineiden avulla.

Aktiivinen aine voi olla selluloosatyynyyn sisällytetty bakterisidi, kuten GB-patentissa 863 095 on esi-5 tetty.

Pakkauksen sisältämän ilman kontrolloimiseen tarkoitetuista aineista keksintö koskee niitä, jotka tulevat aktiivisiksi joko säilytettäväksi tarkoitetun tuotteen vapauttaman nesteen tai höyryn tiivistymisestä tuloksena 10 olevan nesteen vaikutuksesta.

Keksinnön tavoitteena on ratkaista ongelma, joka käsittää näiden aineiden toiminnan pidentämisen mahdollisimman pitkään. Aiempia toimintatapoja koskeva analyysi osoitti, ettei tätä ongelmaa ole vielä käsitelty.

15 Itse asiassa, kun jauheet tai granulaatit on eris tetty pussiin, ne reagoivat heti, kun neste on tunkeutunut viimeksi mainitun seinämän läpi. Kaasun tai aktiivisen aineksen kehitys on näin ollen hallitsematon.

Siinä tapauksessa, että nesteitä muodostuu asteit-20 tain, esimerkiksi jonkun elintarvikkeen koko säilytysajan kuluessa, on mahdollista pidentää näiden ainesten toimintaa sijoittamalla niitä erittäin suuri määrä kerättävänä olevan nesteen määrään nähden. Mutta tuotteet ovat verrattain kalliita eikä tämä ratkaisu ole taloudellisesti edul-25 linen.

Lisäksi pussissa jauheella on taipumus kerääntyä paakuiksi kosteuden vaikutuksesta. Osa ei näin ollen pääse nesteeseen ja muuttuu tehottomaksi.

Lyhyesti sanoen pussien valmistus ja täyttäminen 30 ovat suuria kustannuksia vaativia toimenpiteitä. Tämän- tyyppinen alusta ei ole taloudellisesti kannattava, mitä tulee sen käyttöön esimerkiksi elintarvikkeiden pakkausra-sioissa, joiden hinnasta sen tulisi muodostaa ainoastaan ' vähäinen osa.

35 Jos tarkastellaan alustan sivelemisen käsittävää menetelmää, kohdataan ongelma, joka johtuu erittäin ra- 4 91735 jallisesta reagenssimäärästä, joka tätä tapaa käyttäen on mahdollista kiinnittää pintayksikköä kohti. Ei ole myöskään mahdollista tarkistaa tuotteen vaikutusta aiemmin. Lisäksi tiedetään, että joitakin hydroreaktiivisia ainei-5 ta ei voida käyttää vesipitoisina liuotteina ilman, että ne muuttuvat.

Keksinnön mukaan nämä epäkohdat korjataan valmistamalla imukykyinen rakenne, joka käsittää vähintään yhden hydroreaktiivisen aineen, joka rakenne on tarkoitettu si- 10 joitettavaksi pakkauksen, erityisesti elintarvikkeita sisältävän pakkauksen sisäpuolelle, absorboimaan siitä nesteet, jotka ovat erottuneet tai tiivistyneet ja joiden kanssa kosketuksiin joutuessaan aine reagoi ja vapauttaa vähintään yhden aktiivisen aineksen, ja jolle on tunnus- 15 omaista, että se käsittää vähintään yhden patjan, joka on muodostettu ilmavirtaa käyttäen vesihakuisten ja vesipa-koisten materiaalien olennaisesti kuitumaisesta seoksesta ja jonka sisäpuolelle mainittu hydroreaktiivinen aine on sijoitettu.

20 Tällainen rakenne tarjoaa seuraavat edut: - Jauheen tai granulaattien muodossa olevan vaiku-tusaineen sijoitus kuitupatjan sisään välttää kaikki paakkujen muodostumisvaarat. Tuote ei näin ollen menetä tehokkuuttaan. Tämä rakenne tarjoaa mahdollisuuden sisällyttää 25 verrattain suuri määrä jauhetta tai granulaatteja.

- Vesihakuisten ja vesipakoisten materiaalien määrien sopivalla valinnalla on mahdollista säätää rakenteen kostumisnopeutta ja siten valvoa reaktion kestoaikaa. Kun kyse on elintarvikkeiden säilytyksestä, voidaan viimeistä 30 säilytyspäivää siirtää huomattavasti kauemmas luotettavasti, sillä kestovaikutus pakkaukseen suljettuun ilmaan voidaan taata.

- Se, että patja muodostetaan ilmavirran avulla, toisin sanoen kuitumaiset materiaalit kuljetetaan ilmavir- 35 tauksessa, asetetaan sitten hihnakuljettimelle yhdessä mahdollisen jauheiden esiseoksen kanssa, mahdollistaa ♦ 5 91 735 erittäin korkeat valmistusnopeudet ja tekee siten sen hinnasta hyvin halvan. Lisäksi jauheen kantajan muodostavat materiaalit voidaan valita hyvin halvalla.

- Ilmavirran avulla suoritettava prosessi mahdol-5 listaa, että vettä ei käytetä patjan muodostamiseen tai tarvittaessa patjan lujittamiseen, millä vältetään hydro-reaktiivisen aineen mahdollinen osittainenkin hajoaminen veden vaikutuksesta.

Tämä rakenne päällystetään edullisesti kultakin 10 puoleltaan harsolla tai kalvolla, joka on läpäisevä tai läpäisemätön tarpeen mukaan siten, että johdetaan nesteet tunkeutumaan patjan sisään.

Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan imukykyinen kokonaisuus voidaan lujittaa yleisesti tunnet-15 tujen menetelmien mukaisesti käyttämällä lämmössä sulavia sideaineita kuituna tai jauheena. Samoin voidaan käyttää vesipitoisia latekseja ruiskuttamalla tai levittämällä ne vaahtona tuotteen pinnalle. Kun kokonaisuus on näin lujitettu, voidaan välttää sen päällystäminen yhdeltä puolelta 20 harsolla tai kalvolla.

Keksinnön erään toisen edullisen suoritusmuodon mukaan hydroreaktiiviset materiaalit sisältävä patja voidaan yhdistää vähintään yhteen toiseen imukykyiseen patjaan, joka muodostuu esimerkiksi yhteenliitetyistä kui-25 duista, joiden kostutettavuus on erilainen kuin ensimmäisen patjan, ja joka muodostaa imevän elementin nesteläh-teen ja reagenssit sisältävän rakenteen väliin siten, että se lisää viivytysvaikutusta ja kontrolloi nesteen jakautumista ja vaikutusta toiseen patjaan päin.

30 Hydroreaktiivisen aineen sisältävä patja muodostuu vähintään yhdestä vesihakuisesta materiaalista sekä yhdestä toisesta selvästi vähemmän vesihakuisesta, joka on toisin sanoen vesipakoinen ensimmäiseen nähden. Lisäksi ainakin yhden näistä aineosista tulee olla kuitumainen.

35 Valinta voidaan tehdä seuraavien yhdistelmien jou kosta: 6 91735

Vesihakuinen komponentti Vesipakoinen komponentti .Selluloosapitoiset kuidut .Synteettiset kuidut käsiteltyinä tai ei .Selluloosapitoiset kuidut .Lateksityyppinen sideaine 5 .Selluloosapitoiset kuidut .Lämmössäsulavana jauheena oleva sideaine .Vesihakuinen jauhe .Synteettiset kuidut .Käsitellyt synteettiset .Synteettiset kuidut kuidut 10 .Käsitellyt synteettiset .Lateksina ja/tai jauheena kuidut oleva sideaine .Käsitellyt synteettiset .Vesipakoiset selluloosapi- kuidut toiset kuidut .Vesihakuiset kuidut .Vähemmän vesihakuinen jauhe 15 Selluloosamaiset kuidut käsittävät luonnonkuidut, kuten puuvilla- tai puukuidut, jotka on saatettu vesiha-kuisiksi tai vesipakoisiksi niiden käsittelyn luonteen mukaisesti, joka määrää vesipakoisen ylijäämähartsin määrän, tai regeneroidut kuidut, kuten raionkuidut, viskoosi-20 kuidut jne.

Käsitellyillä synteettisillä kuiduilla ymmärretään synteettisiä kuituja (PP, PE, PET, ...), joiden pinta on merkittävästi modifioitu, jotta kuidut saataisiin paremmin vedellä kostutettaviksi (esimerkiksi PE-kuidut, joita myy 25 Hercules Pulpex-tavaramerkillä).

Vesihakuisilla kuiduilla ymmärretään luonnostaan vesihakuisia kuituja, kuten lasikuituja tai metafosfaatte- ja-

Vesihakuinen jauhe voi olla epäorgaanista tai or-30 gaanista. Epäorgaaniset jauheet käsittävät savet, vermiku-liitit, lasin jne. Orgaaniset jauheet ovat luontoperäisiä (guar, alginaatti, modifioidut selluloosat tai tärkkelykset, sakeuttavat, sitkeyttävät tai hydrogeelinmuodostusta lisäävät tuotteet) tai synteettisiä (polyeteenioksidit, 35 polyvinyylialkoholit, polykarboksylaatit...). Nämä jauheet ovat enemmän tai vähemmän vesihakuisia - kuten kuidut - » 91735 7 sillä ne voivat olla hitaita kostumaan.(vesipakoisuus) ja/ tai hyytelöimään veden (hydrogeelinmuodostusta lisäävä jauhe) pidättääksen sen (vesihakuisuus), mikä kuitenkin vaikuttaa hidastavasta veden leviämiseen patjassa - mikä 5 on haluttu ominaisuus - lisättäessä vesipakoisia, nyt vähemmän vesihakuisiksi määriteltyjä materiaaleja.

Lyhyesti sanoen yhdistelmän vesihakuinen komponentti voi olla jokin yllämainituista vesihakuisista komponenteista tai sitten näistä kahden tai useamman yhdistelmä. 10 Esimerkiksi voidaan lisätä jokin vesihakuinen jauhe, varsinkin jokin hydrogeelinmuodostusta lisäävä jauhe, sellu-loosapitoisiin kuituihin.

Vesihakuisten ja vesipakoisten materiaalien välinen suhde tulee valita siten, että tuotteen kostutettavuus 15 saadaan yhteensopivaksi aiotun käyttötarkoituksen, toisin sanoen pakkauksessa olevien nesteiden luonteen ja määrän kanssa. Useimmiten pyritään saavuttamaan mahdollisimman heikko kostutettavuus ilman, että tuotteesta tulisi täysin vesipakoinen; ettei se toisin sanoen pystyisi absorboimaan 20 nestettä.

Näin vesipakoisen materiaalin määrä voi vaihdella välillä 5-50 paino-% imukykyisestä rakenteesta, ilman hydroreaktiivista ainetta.

On välttämätöntä määritellä termit vesihakuinen ja 25 vesipakoinen, joilla jotain tuotetta kutsutaan.

Jonkin tuotteen vesihakuisuus riippuu sen pinta- energiasta. Tiedetään, että jokin neste kostuttaa jonkin tasaisen pinnan sitä paremmin, mitä vähäisempi on nesteen ja kiinteän pinnan pintaenergioiden ero. Täten vesi, jonka 30 pintaenergia on 72 mj/m2, kostuttaa hyvin polyesterin (43 mJ/m2) tai selluloosan (36 mJ/m2) tai polypropyleenin (29 mJ/m2). Vesi ei kostuta teflonia (PTFE), jonka pinta-energia on hyvin alhainen (18 mj/m2).

Ensinmainittuja pintoja pidetään vesihakuisina, kun 35 taas PP, PE sekä vielä suuremmalla syyllä PTFE tunnetaan 8 91735 vesipakoisiksi, sillä niiden pintaenergiat ovat selvästi alhaisemmat kuin veden pintaenergiat.

Lisäksi silikonipitoinen sideaine RP:n Rhodorsil 6356 (tavaramerkki) (25 mJ/m2) on enemmän vesipakoinen kuin 5 fenolipitoinen sideaine pintaenergialtaan 42 mJ/m2 tai epoksimaali Epikote 828 (tavaramerkki) (44,5 mJ/m2).

Valitettavasti kuitujen pinta ei ole tasainen ja niiden karheus modifioi nesteen kosketuskulmaa tähän pintaan.

10 Jonkin kuidun kostutettavuuden määrittämiseksi voi daan mitata sen kosketuskulma veden kanssa esimerkiksi B. Millerin menetelmän mukaan, joka on esitetty julkaisussa Colloids and Surfaces, 6, (1983), 49 - 61, ja jossa mitataan nesteen ja nesteen kanssa kosketuksiin joutuvan kui-15 dun välinen kulma sekä nesteestä pois vedettävän kuidun poistumiskulma. Pyöreille kuiduilla Miller on saanut seu-raavat arvot:

Kulmat (asteina) Kosketuskulma Poistumiskulma

Teflon 118 92 20 Polypropyleeni 100 78

Polystyreeni (PS) 95 71 PS - Polyakryylinitriitti 83 51

Nailon 6 69 25 Täten tämä menetelmä mahdollistaa kostutettavuusasteen 25 laskemisen. Kun kulmat ovat yli 90°, vesi ei kostuta kuitua. Kuitu on täysin vesipakoinen. Sen sijaan jokin valkaistu sulfaattiselluloosakuitu osoittautuisi täysin vesi-hakuiseksi hyvin pienillä kosketus- ja poistumiskulmil-laan. Edellä olevasta seuraa, että tuotteet, joita nimite-30 tään vesihakuisiksi ja vesipakoisiksi (esillä olevassa keksinnössä) ovat tuotteita, joiden kosketuskulmat veden kanssa ovat huomattavan erilaiset. Kulmien eron tulee olla yli 20°, toisin sanoen vesihakuisiksi sanotuilla kuiduilla ovat kosketus- ja poistumiskulmat pienimmät ja alle 90°, 35 jotta niitä kutsuttaisiin vesihakuisiksi.

• 9 91735

Kosketuskulman mittaus on ratkaiseva arvioitaessa jonkin materiaalin, erityisesti kuidun, vesipakoisuutta tai vesihakuisuutta, sillä jokin vesipakoinen tuote voidaan käsitellä pinnaltaan vesihakuiseksi ja päinvastoin.

5 Kuvatut, imukykyisen kokonaisuuden sisältämät hyd- roreaktiiviset aineet tai hydroreaktiiviset materiaalit ovat herkkiä vedelle, nesteelle ja höyrylle.

Tämä reaktiivisuus fysikaalis-kemiallisessa merkityksessä ilmenee esimerkiksi materiaalin hydratoitumisena, 10 sen liukenemisena tai sen hajoamisena vesipitoisen nesteen vaikutuksesta. Hydroreaktiivisen materiaalin hydroreaktii-vinen yhdiste ei ole välttämättä koostumuksen aktiivinen vaikutusaine.

Täten vesi voi hajottaa hydratun yhdisteen vedyksi, 15 joka jonkin katalyytin vaikutuksesta yhdistyy happeen hapettoman tilan saavuttamiseksi (US-patentti 3 419 400). Hydroreaktiivinen yhdiste voi olla liukeneva kapseli, joka sisältää aktiivisia aineita.

Hydroreaktiivinen materiaali koostuu yhdestä tai 20 useammasta puhtaasta tai seoksena olevasta tuotteesta, epäorgaanisista tai orgaanisista tuotteista, jotka ovat ainakin osittain liukenevia tai pysytyvät yhdistymään veden kanssa tai reagoimaan tai sekoittumaan. Näitä ovat esimerkiksi kivennäissuolat (NaCl, CaCl2), orgaaniset suo-25 lat (glukonaatit...), emäkset (Ca(OH)2, NaOH..) tai hapot (sitruunahapot, askorbiinihapot), liukenevat aineet (sokeri), oksidit (CaO, MnO), peroksidit (perkarbonaatti 2Na2C03, 3H202), hydridit, metallit kapseloituina tai ei (Na, Fe...) ja karboksimetyyliselluloosat.

30 Kun hydroreaktiivinen materiaali koostuu kahdesta tai ueammasta aineosasta, on mahdollista jakaa kukin aineosa erilliseen kuitupatjaan tai patjan erilliseen kerrokseen, joka patja näin on monikerroksinen.

Hydroreaktiivinen materiaali voi jo olla "stabiloi-35 tu", toisin sanoen käsitelty vähemmän reaktiiviseksi ilma- • 91735 10 kehän veden kanssa, mikä lisäksi toissijaisena vaikutuksenaan tasoittaa ja viivyttää materiaalin reaktiivisuutta veden kanssa.

Hydroreaktiivinen materiaali voi esiintyä jauheen, 5 granulaattien, hiutaleiden, lastujen, rihmojen tai jopa kuitujen muodossa. Esimerkkinä kuvataan kolmen testin avulla kolmen keksinnön mukaisen tuotteen käyttäytymistä verrattuna kahden tekniikan tason mukaisen tuotteen käyttäytymiseen .

10 Ensimmäinen testi mahdollistaa tuotteen kokonais- absorption ja hetkellisen absorption laskemisen. Luonnollisesti tavoitellaan reaktion hidastamiseksi heikkoa kos-tutettavuutta. Mutta tämä on riittävä, jotta käytännössä neste voisi absorboitua sitä mukaa, kun se purkautuu.

15 Tätä testiä varten asetetaan koekappale suuruudel taan 6 x 10 cm vaakasuoran tason päälle. Kastellaan se tietyllä vesimäärällä. Sen jälkeen kallistetaan tukitasoa 30° ja kootaan ylimääräinen, valuva vesi. Erotuksena lasketaan koekappaleen kokonaisabsorptio.

20 Sitten asetetaan toinen, ensimmäisen kanssa ident tinen koekappale 30°:seen kallistetulle pinnalle. Byretin avulla kaadetaan välittömästi vesimäärä, joka on 50 % suurempi sitä, minkä tuote kykenee imemään itseensä tullakseen kyllästetyksi, ja kootaan ylijäämävesi. Erotuksena 25 lasketaan hetkellinen absorptio, joka voidaan ilmaista prosenttimääränä kokonaisabsorptiosta ja jota voidaan nimittää kostutettavuudeksi.

Tuotteen kokonaisreaktiivisuuden laskemiseksi menetellään tässä seuraavan toisen testin mukaisesti. Asete-30 taan tuotteen koekappale Erlen-Meyer-pulloon, joka suljetaan korkilla, johon on lävistetty kaksi reikää. Ensimmäisen päällä on pullo, jonka välityksellä viedään sisään vesimäärä, joka on 50 % koekappaleen kokonaisabsorptiota suurempi. Toinen yhdistetään vesimanometriin, jolla voi-35 daan seurata kaasun vapautumisesta johtuvaa painetta. Mi- 91735 11 tataan maksimlpaine vesipatsaana sekä reaktion kokonaisaika, sitten lasketaan aika, jonka vesipatsas tarvitsee laskeutuakseen puoleen saavuttamastaan korkeimmasta arvosta; näin määritellään reaktion kestoaika.

5 Kolmannen testin tavoitteena on jäljitellä säiliön pohjalle asetetun tuotteen kostumista. Säiliö ei ole koskaan aivan vaakasuorassa, niin että neste valuu yleensä tuotteen reunoille. Absorptio tapahtuu kapillaarisuudella Lucas'n lain mukaan, se on käytännöllisesti katsoen riip-10 pumaton kallistuskulmasta. Klemmin testin avulla voidaan seurata vaakaan ripustetulla koekappaleella nesteen kohoamista aikaan nähden mittaamalla kostutuskorkeus ja absorboitunut vesimäärä.

Testin lopuksi määritellään kokona!sabsorptio upot-15 tamalla koekappale ja asettamalla se sitten tippumaan pystysuoraan.

Näin voidaan esittää absorptio kunakin hetkenä prosenttimääränä kokonaisabsorptiosta upotus-kuivatus -menetelmän avulla.

20 Esimerkki 1

Valmistetaan hydroreaktiivinen jauheseos, jonka lähtöaineina on kolme osaa perkarbonaatin ja jonkin orgaanisen kaksiemäksisen hapon tasamoolista seosta ja yksi osa sideaineena toimivaa neutraalia suolaa, kuten natriumklo-25 ridia. Käytetty perkarbonaatti on stabiloitua. Vesipitoi sessa ympäristössä se vapauttaa happea (13 %) ja hiilidioksidia hapon vaikutuksesta.

Valmistetaan pusseja kooltaan 6 x 10 cm kuitukankaasta, jota myydään Sericel-tavaramerkillä, ja joka muo-30 dostuu muoviristikosta, jolle on liimattu kaksi selluloo-savanulevyä.

Ensimmäistä testiä varten asetetaan 0,72 g ensimmäiseen pussiin ja 2 g toiseen. Todetaan, että kummassakin tapauksessa kokonaisabsorptio on 5,7 g ja hetkellinen ab-35 sorptio 88 %.

12 91735

Toista testiä varten asetetaan jälleen 2 g yhteen pussiin. Havaitaan paineen kohoavan nopeasti ja saavuttavan maksiminsa 33 cm vesipatsasta 2 minuutin reaktio-ajassa. Voidaan vetää johtopäätös, että veden läsnäolo 5 laukaisee kaasun vapautumisen välittömästi, ilman viivy-tysvaikutusta. Paine alenee sen jälkeen kaasujen liukenemisen johdosta. Reaktion kestoaika on 60 minuuttia.

Vertailun vuoksi, 2 g hydroreaktiivista, 120 ml:11a vettä hydrolysoitua jauhetta aiheuttaa paineenkasvun, joka 10 on 38 cm vesipatsasta 5 minuutin reaktioajassa. Pelkän jauheen reaktion kestoaika on noin 35 minuuttia. Tämä esimerkki samoin kuin esimerkki 2 osoittavat, että reaktioaika pysyy muuttumattomana ja että reaktion kestoaika on vähemmän kuin kaksinkertainen, kun jauhe on yhdessä tek-15 nilkan tason mukaisten imukykyisten materiaalien kanssa.

Esimerkki 2

Sama hydroreaktiivinen seos samana määränä kuin esimerkissä 1 viedään pussiin, joka on valmistettu liittämällä yhteen yksi selluloosakuituraina, jonka kuidut yh-20 distetään sumuttamalla lateksia neliömässaltaan 60 g/m2 -tuotetta myy Kaysersberg-yhtymä Homecel-tavaramerkillä -sekä yksi Sericel-levy neliömassaltaan 60 g/m2.

Kooltaan 6 x 10 cm ja painoltaan 3,5 g oleva pussi, joka sisältää 2 g hydroreaktiivista seosta - rakenne on 25 tekniikan tason mukainen - saa aikaan absorption, joka on 9,7 g sekä 88-prosenttisen kostutettavuuden. (Ilman jauhetta kostutettavuus on 95 %).

Pussi kostuu nopeasti, minkä seurauksena reagenssin hydrolysoituminen kasvaa, mikä on vastoin tavoitetta. Itse 30 asiassa todetaan toisen testin mukaan, että reaktioaika on lyhyempi (3 min) maksimipaineelle 28 cm vesipatsasta. Reaktion kestoaika 45 minuuttia on samoin vähäisempi kuin esimerkissä 1.

Kolmas testi varmistaa, että tämä pussi on kostu-35 vampi kuin edellinen ja hydroreaktiivisen seoksen tehok- i 13 fi 1 7 ό 5 kuus on heikompi. Kokonaisabsorptio on tässä 7,5 g 2,5 g:n koekappaleelle. Absorptiot ovat vastaavasti: 65 % minuutin kuluttua 84 % 10 minuutin kuluttua 5 84 % tunnin kuluttua Tämän tuotteen absorptio on tunnin kuluttua yli 75 % ottotehosta.

Esimerkki 3

Keksinnön mukaisesti muodostetaan imukykyinen koko-10 naisuus käsittäen saman hydroreaktiivisen materiaalin. Tätä varten kuidutetaan selluloosakuitumassaa (tuotetta myy ITT tavaramerkillä Rayfloc J) sekä synteettistä poly-eteenimassaa (kuituja myy Mitsui tavaramerkillä SWP) suhteessa 95/5. Näillä kuiduilla kuormitettuun ilmavirtaan 15 lisätään esimerkissä 1 kuvatun seoksen hydroreaktiivista jauhetta 120 %. Kokonaisuus imetään pehmopaperille neliö-massaltaan 18 g/m2, kalanteroidaan ja lämpösidotaan uunissa lämpötilassa 30 - 150°, jotta mahdollistettaisiin vesipa-koisen polyeteenin lämpöliittyvien kuitujen sulaminen. 20 Kokonaisuus liimataan hotmelt-liimalla yhdeltä puoleltaan polyeteenikalvolle ja toiselta puoleltaan kuitukankaalle.

Kuitukankaan liimaaminen voidaan välttää korvaamalla pehmopaperi kaksi komponenttia sisältävillä poly-propyleeni-polyeteenikuiduilla (Jacob Holmin tavaramerkki 25 Danaklon ES), mikä mahdollistaa kuitukankaan liitoksen imukykyiseen patjaan kuitukankaan polyeteenimateriaalien ja imukykyisen patjan sulatuksella. Kuitukankaan laatu, sen muodostavien kuitujen voitelukäsittely ja voitelun lämmönsietokyky määräävät lopullisen tuotteen kostutetta-30 vuuden.

Neliömassaltaan 530 g/m2 olevan tuotteen koostumus on: - pehmopaperia 18 g/m2 - selluloosakuituja 200 g/m2 35 - synteettisiä kuituja 10 g/m2 » • · 91735 14 - hydroreaktiivista jauhetta 250 g/m2 (47 %) - kiinnitysaineita 6 g/m2 - polyeteenikalvoa 28 g/m2 - kuitukangasta 18 g/m2 5 Koekappale kooltaan 6 x 10 cm ja painoltaan 3,2 g absorboi 16,5 g ja sen kostutettavuus on 82 %. Suuren nestemäärän hetkellinen absorptio on hieman hidastunut, mikä mahdollistaa voimakkaan kapillaarisen absorption.

Keksinnön mukaisen tuotteen reaktioaika on huomat-10 tavasti kasvanut eli 330 minuuttia, muuttumattomalla mak-simipaineella 30 cm vesipatsasta. Reaktion kestoaika on siten 485 minuuttia tälle 3,85 g:n koekappaleelle, joka sisältää 1,85 g hydroreaktiivista materiaalia.

Absorptiomittaukset kapillaarisuuden avulla osoit-15 tavat, että tuotteen kostuminen on vähäistä, mikä mahdollistaa reagenssien heikon hydrolyysin upottamisen välityksellä tapahtuvalle 12,6 g:n absorptiolle (3,3 g tuotetta).

Kolmannen testin mukaiset absorptiot ovat: 51 % 1 minuutin kuluttua 20 64 % 10 minuutin kuluttua 64 % 60 minuutin kuluttua

Absorptio yhden tunnin kuluttua on paljon pienempi kuin 75 % kapasiteetista.

Esimerkki 4 25 Menetellään kuten esimerkissä 3, mutta viedään kui- tuseokseen enemmän polyeteenikuituja, 5 %:n sijasta 15 % tuotteen reaktiivisuuden muuntelemiseksi vielä enemmän.

Neliömassaltaan 400 g/m2 olevan tuotteen koostumus on: 30 - pehmopaperia 18 g/m2 - selluloosakuituja 160 g/m2 - synteettisiä kuituja 24 g/m2 - hydroreaktiivista jauhetta 144 g/m2 (36 %) - kiinnitysaineita 6 g/m2 35 - polyeteenikalvoa 28 g/m2 - kuitukangasta 18 g/m2 15 91735

Kooltaan 6 x 10 cm ja painoltaan 2,2 g olevan koekappaleen, joka sisältää 0,8 g hydroreaktllvlsta seosta, absorptio on 10,6 g ja sen kostutettavuus on ainoastaan 6 %.

5 Kooltaan 7 x 12 cm ja painoltaan 3,8 g oleva koe kappale, joka sisältää 1,4 g hydroreaktllvlsta seosta, vapauttaa kaasun 150 minuutissa saavuttaen makslmlpalneen 36 cm vesipatsasta. Keksinnöllä tavoiteltu vaikutus on kiistattomasti saavutettu, nimittäin asteittaisen, ajalli-10 sesti porrastetun kaasun vapautumisen mahdollistaminen. 150 minuutin reaktioajalle on reaktion kestoaika 300 minuuttia. Nämä arvot ovat selvästi korkeammat kuin tekniikan tason mukaisilla tuotteilla saavutetut arvot.

Absorptio upotuksen välityksellä on 8,1 g koekappa-15 leelle painoltaan 2,7 g. Absorptiot kapillaarisella nousulla ovat vastaavasti: 40 % 1 minuutin kuluttua 57 % 10 minuutin kuluttua 57 % 60 minuutin kuluttua 20 Absorptio yhden tunnin kuluttua ei ylitä arvoa 75 % kapasiteetista. Se on pienempi kuin ainoastaan 5 % vesipa-koisia kuituja sisältävän tuotteen absorptio.

Esimerkki 5

Menetellään kuten esimerkissä 4, mutta tuotteen 25 yhden pinnan peittävä kuitukangas korvataan edellä mainitulla kuivamenetelmäpaperilla Homecel neliömassaltaan 60 g/m2. Kyseessä on imukykyinen kuitukangas, jonka kostutettavuus on suurempi kuin polyeteenikuituja SWP käsittävän alemman kerroksen.

30 Tämän esimerkin tarkoituksena on osoittaa, että yhdellä tai useammalla toimenpiteellä voidaan aikaansaada monikerroksisia kokonaisuuksia. On olemassa toisia keinoja asettaa kuituja tai jauheita paikallisesti, esimerkiksi palasina, kuitumassan sisään.

35 Voidaan kuvitella kokonaisuus, josta aktiivinen aine vapautuu kahden tuotteen A ja B, joista ainakin yksi # 91735 16 on hydroreaktiivinen, reaktiolla, näiden aineiden A ja B ollessa sijoitetut järkevästi kokonaisuuden eri kerroksiin tai eri alueille viipymävaikutuksen lisäämiseksi.

Koekappaleen, kooltaan 6 x 10 cm ja painoltaan 5 2,4 g, joka sisältää 1 g hydroreaktiivista seosta, absorp tio on 13,7 g ja sen kostutettavuus Homecel-pinnalla on 80 %. Tämä puoli on hyvin vesihakuinen verrattuna hydro-reaktiivisen materiaalin sisältävään vesipakoisempaan pintaan.

10 Koekappale kooltaan 7 x 12 cm sisältäen noin 1,3 g hydroreaktiivisia aineita saavuttaa veden vaikutuksesta maksimipaineen 10 cm vesipatsasta 1 minuutin reaktioaika-na. Reaktioaika on yli 300 minuuttia. Paine pysyy vakiona välillä 8 - 9 cm vesipatsasta.

15 Tämä kokonaisuus, jossa vesi jakaantuu ilman rea- genssia olevan vyöhykkeen ja reaktiivisen vyöhykkeen välillä, antaa mahdollisuuden rajoittaa kaasun vapautumista ja saavuttaa korkea reaktion kestoaika.

Kolmas testi varmistaa, että tämä kokonaisuus on 20 kostuvampi. Kokonaisabsorptio on 11,8 g (koekappaleen paino 2,8 g).

Absorptiot ovat vastaavasti: 54 % 1 minuutin kuluttua 63 % 10 minuutin kuluttua 25 66,5 % 60 minuutin kuluttua

Absorptio yhden tunnin kuluttua ei ylitä arvoa 75 % kapasiteetista.

Nämä esimerkit osoittavat keksinnön mukaisten tuotteiden edut verrattuina yleisesti tunnettuihin tuottei-30 siin. Itse asiassa hydroreaktiivisen materiaalin hydrolyy-siajat ovat tässä enemmän kuin kaksinkertaiset, mikä oli tavoiteltu vaikutus, valittujen, järkevästi yhdisteltyjen imukykyisten materiaalien käytön ansiosta.

Tämä vaikutus saadaan kuvatun menetelmän mukaises-35 ti käyttämällä 5 - 15 % termoplastisia kuituja, kuten Mit-suin SWP-kuituja tai Hercules'n Pulpex-kuituja.

91735 17

Samoin voidaan käyttää kuituja kehrättyinä, leikattuina, käherrettyinä tai ei, JACOB HOLMin DANAKLON-poly-eteenikuituja tai kaksikomponenttisia DANAKLON ES -kuituja tai vielä UNITIKAn MELTY-kuituja (tavaramerkkejä). Nämä 5 kuidut sulavat hyvin kuitupatjan yhdistämiseksi. Lämmössä sulavien jauheiden käyttö, esimerkiksi EASTMANin alhaisen sulamispisteen omaavan polyesterijauheen käyttö, mahdollistaa joustavampien tuotteiden saamisen.

Vesihakuinen materiaali koostuu luonnollisista tai 10 regeneroiduista kuiduista tai massoista, tai kuiduista tai massasta tai imukykyisestä kuitukankaasta, jotka ovat synteettistä, vesihakuiseksi käsiteltyä materiaalia. Sama materiaali osittain käsiteltynä saattaa tarjota tavoitellut ominaisuudet yhdistäen vesihakuisuuden ja vesipakoisuuden. 15 Esimerkki 6 Tämän suoritusmuodon mukaisesti muodostetaan kuiva-menetelmällä, toisin sanoen ilmavirran avulla, ensimmäisessä vaiheessa kuituraina. Sen jälkeen asetetaan pinnalle jauhe, joka saatetaan tunkeutumaan rainan sisään ilmapu-20 halluksella, imemällä läpi rainan paksuuden tai sitten yhdistämällä molemmat keinot.

Tämä raina, joka sisältää kaiken jauheen tai osan siitä, voidaan peittää samoin ilmavirtaa käyttäen muodostetulla lisärainalla, joka ei sisällä tai sisältää hydro-25 reaktiivisen jauheen toisen osan.

Näin on valmistettu selluloosapitoisista kuiduista raina neliömassaltaan 300 g/m2 sisältäen 20 % polyeteeni-kuituja ja käsittäen hydroreaktiivisen jauheen, jonka koostumus on sama kuin esimerkissä 1.

30 Tämä raina lämpösidotaan viemällä uuniin. Hydro reaktiivisen aineen liukenemisnopeus tarkistetaan mittaamalla hydroreaktiivisen aineen liukenemisnopeus sen jälkeen, kun koekappaleen päälle on kaadettu 120 cm3 vettä.

Täten samalla kun hydroreaktiivinen aine yksin ai-35 heuttaa tasapainossa kaasun vapautumisen, joka vastaa 16 cm:n vesipatsaan painetta, 2 minuutin reaktioajassa, rea- 18 91735 goi raina säännöllisesti ja pitemmän, aikaa. Vapautuneen kaasun paine tasapainossa on 15 cm vesipatsasta 12 minuutin reaktioajalle.

Esimerkki 7 5 Valmistetaan kuivamenetelmällä selluloosapitoisis ta kuiduista kolme rainaa sisältäen synteettisiä SWP-kui-tuja 0%, 5 % ja 15 % sekä perkarbonaattia jauheena. Muodostetut rainat viedään kuuden minuutin ajaksi uuniin 150°: seen.

10 Tämän peroksidoidun suolan liukenemisnopeuden las kemiseksi mitataan neljännen testin mukaisesti liukenemisen kesto, toisin sanoen aika, jonka tislattuun veteen upotettu koekappale tarvitsee saavuttaakseen tasapainon sekoitettaessa veteen liuenneen suolan liuoksesta. Havai-15 taan, että peroksidin liukenemisajat kasvavat tuotteiden P5 ja P15 vesipakoisten kuitujen vaikutuksesta samoin kuin, kuten edellä, perkarbonaatin hydratointiajat.

PO P5 P15 20 P Selluloosa + Selluloosa Selluloosa

Viittaus 0,5 g 0,5 g +5% SWP + 15 % SWP

perkarbo- perkarbo- + 0,5 g 0,5 g naattia naattia perkarbo- perkarbo- _naattia naattia 25 Neliömassa 220 280 310 (g/m2)

Testi 4 alkuperäinen pH 5,2 5,2 5,2 5,2 30 Tasapainon pH 11,0 11,0 11,0 11,0

Liukenemis-(t)en kesto pH = 10,4 14 38 50 80 « 91735 19

Esimerkki 8

Kuten esimerkissä 7 valmistetaan seoksia, jotka sisältävät sitruunahappoa jauheena perkarbonaatin sijasta.

Samalla tavalla tarkistetaan hydroreaktiivisen ha-5 pon liukenemisnopeus neljännen testin menetelmää käyttäen upottamalla koekappale tislattuun veteen, joka on edeltäkäsin saatettu pH-arvoon 8 soodan avulla.

C CO C5 C15

Viittaus 0,5 g Selluloosa + Selluloosa Selluloosa

10 sitruuna- 0,5 + 5 % SWP + 15 % SWP

happoa sitruuna- + 0,5 g 0,5 g happoa sitruuna- sitruuna- _happoa_happoa

Neliömassa 265 280 310 15 (g/m2)

Testi 4 Alkuperäinen pH 8,2 8,2 8,2 8,2

Tasapainon pH 2,6 2,6 2,6 2,6 20 Liukenemis- (t)en kesto pH = 3,2 10 23 28 *600

Claims (11)

91735

1. Imukykyinen rakenne, joka käsittää vähintään yhden hydroreaktiivisen aineen ja joka on tarkoitettu si- 5 jostettavaksi erityisesti elintarvikkeille tarkoitettuun pakkaukseen imemään siitä ainakin osittain nesteet, jotka ovat erottuneet tai tiivistyneet ja joiden kanssa kosketuksissa ollessaan aine reagoi ja vapauttaa vähintään yhden aktiivisen komponentin, tunnettu siitä, että 10 se muodostuu vähintään yhdestä, vesihakuisten ja vesipa-koisten materiaalien olennaisesti kuitumaisesta seoksesta ilmavirran avulla muodostetusta patjasta, jonka sisään mainittu hydroreaktiivinen aine on sijoitettuna.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen imukykyinen ra-15 kenne, tunnettu siitä, että vesihakuiset materiaalit ovat kuituja mahdollisesti sekoitettuina vesihakuisiin jauheisiin.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen imukykyinen rakenne, tunnettu siitä, että kuidut ovat selluloo- 20 sakuituja, kuten puukuituja, puuvillakuituja tai viskoosi-kuituja.

4. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen imukykyinen rakenne, tunnettu siitä, että ve-sipakoiset materiaalit muodostuvat vesipakoisista kuiduis- 25 ta, sideaineesta tai jauheesta.

5. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen imukykyinen rakenne, tunnettu siitä, että patja, ilman hydroreaktiivista ainetta, muodostuu 5-60 pai-no-%:sta vesipakoisia materiaaleja.

6. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukai nen imukykyinen rakenne, tunnettu siitä, että hydroreaktiivinen aine on jauheen, granulaattien, hiutale!t-ten, lastujen, rihmojen tai kuitujen muodossa.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen imukykyinen ra-35 kenne, tunnettu siitä, että patjassa olevan hydro- li 91735 reaktiivisen aineen paino on 0,1 - 20, -kertainen verrattuna patjan painoon ilman hydroreaktiivista ainetta.

8. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen imukykyinen rakenne, tunnettu siitä, että pat- 5 ja päällystetään, vähintään yhdeltä pinnaltaan, läpäisevällä harsolla tai läpäisemättömällä kalvolla.

9. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen imukykyinen rakenne, tunnettu siitä, että patja stabiloidaan sideaineen avulla.

10. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mu kainen imukykyinen rakenne, tunnettu siitä, että se käsittää toisen kuitumaisen patjan, jonka kostutetta-vuus on suurempi kuin ensimmäisen patjan.

11. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mu-15 kainen imukykyinen rakenne, jossa hydroreaktiivinen aine on muodostunut vähintään kahdesta komponentista, tunnettu siitä, että se käsittää vähintään kaksi kerrosta tai kaksi kuitumaista patjaa, kunkin sisältäessä hyd-roreaktiivisen aineen yhden komponentin. 22 91 735