CZ201324A3

CZ201324A3 - Vrstva vláken obsahující obloučkovaná bi-nebo multi-komponentní vlákna a způsob její výroby

Info

Publication number: CZ201324A3
Application number: CZ2013-24A
Authority: CZ
Inventors: Jaroslav Kohut; Zdeněk Mečl; František Klaška; Pavlína Kašpárková
Original assignee: Pegas Nonwovens S.R.O.
Priority date: 2013-01-14
Filing date: 2013-01-14
Publication date: 2014-07-23
Also published as: JP6508654B2; SA515360784B1; MY171876A; CN105051280A; JP2016507012A; WO2014108106A1; PL2943607T3; WO2014108106A8; EP2943607B1; RU2649264C2; DK2943607T3; ES2628416T3; ZA201504970B; BR112015016685A2; RU2015132469A; EP2943607A1; HUE034578T2; US20150354112A1

Abstract

Vrstva vláken obsahující obloučkovaná multi-komponentní vlákna zahrnující alespoň dvě polymerní složky, jejichž vzájemné uspořádání v průřezu vlákna je uzpůsobené k podpoře obloučkování vlákna při jeho tuhnutí, a lišící se v teple krystalizace o 30 J/g až 5 J/g, a dále v alespoň jednom z parametrů index toku, míra polydisperzity a modul ohybu. Vzájemná odlišnost polymerních složek je u indexu toku v rozmezí 100 g/10 min až 5 g/min a/nebo u míry polydisperzity v rozmezí 1 až 0,3 a/nebo u modulu ohybu v rozmezí 300 MPa až 50 MPa. Vzájemná odlišnost u indexu toku je maximálně 100 g/10 min, u míry polydisperzity maximálně 1, u tepla krystalizace maximálně 30 J/g a u modulu ohybu maximálně 300 MPa. Míra obloučkování vlákna je alespoň 5 obloučků na 20 mm vlákna. Rovněž je popsána netkaná textilie z uvedené vrstvy a způsob výroby uvedené vrstvy.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká vrstvy vláken obsahující obloučkovaná bi- nebo multi-komponentní vlákna zahrnující alespoň dvě polymerní složky, jejichž vzájemné uspořádání v průřezu vlákna je uzpůsobené k podpoře obloučko vání vlákna při jeho tuhnutí, a lišících se v teple krystalizace a způsobu jeho výroby. Vrstva vláken uvedeného typu jsou určena zejména pro výrobu netkané textilie, určené převážně pro použití v hygienickém průmyslu.

Dosavadní stav techniky

Objemnost netkaných textilií může být významná z mnoha důvodů. Netkané textilie jsou často používány jako součásti hygienických výrobků, kde může být využito objemnosti materiálu jak funkčně (například jako součást smyčkové části upevňovacího systému tvořeného háčky a smyčkami (hook and loop), nebo například pro zlepšení distribuce kapaliny v jádru absorpčních výrobků), tak z hlediska pocitového - objemnost materiálu dodává krom jiného také měkkost a může být pozitivně přijímána v kontaktu s pokožkou. V některých případech mohou být netkané textilie používány jako součásti čistících pomůcek, jakými jsou například utěrky nebo prachovky. Zlepšení objemnosti u takových netkaných textilií může přispět také ke zvýšení jejich účinnosti jakožto čisticího prvku.

V řadě případů bylo vynaloženo úsilí zaměřené na vytvoření nebo pozměnění určitých vlastností netkaných textilních materiálů s cílem je zlepšit. Tyto snahy zahrnovaly výběr a/nebo úpravy různých chemických složení vláken, plošné hmotnosti, způsobu vrstvení vláken, hustoty vláken, uspořádání a velikosti vláken, vytlačování různých vzorů, používání různých druhů vazeb atd.

Objemnost netkané textilie je přímo závislá na vlastnostech vláken, která ji tvoří. Pro spunmelt netkané textilie jsou typická stejnorodá nekonečná vlákna. Následně může být objemnost zvýšena pomocí pojících metod. Jeden způsob představoval použití takových metod termického pojení, které zachovají maximální podíl volných úseků vláken mezi jednotlivými pojícími body při dosažení požadované pevnosti výsledného materiálu. Další způsob zahrnoval vystavení netkané textilie po pojení kalandrem působení vodního paprsku (hydroenhancing nebo hydroentanglement), aby došlo k načechrání vláken a zvětšení měřené tloušťky.

• · · · • · · ·

-2Jiný postup, který spočíval ve vytvoření netkané textilie z „dvousložkových“ polymemích vláken, zahrnoval kroky, kterými bylo vytvoření takových vláken pod tryskou, jejich uložení za vzniku vrstvy vláken a následné pojení pomocí kalandru se vzorem, vybraným pro dosažení určitého vzhledového efektu. Takováto dvousložková vlákna je možno vytvářet pomocí zvlákňovacích trysek opatřených dvěma přiléhajícími úseky, z nichž jedním je přiváděn první polymer a druhým je přiváděn druhý polymer tak, aby vznikalo vlákno mající jednu část průřezu tvořenou prvním polymerem a druhou část průřezu tvořenou druhým polymerem (odtud pojem „dvousložkové“). Příslušné polymery je přitom možno vybírat tak, aby měly rozdílné charakteristické vlastnosti, které umožňují v kombinaci strana / strana nebo asymetrické geometrii jádro / plášť zkadeření bikomponentních vláken v průběhu zvlákňování, jak jsou ochlazována a odtahována zpod trysky.

Jsou známy různé spisy zabývající se využitím jednotlivých rozdílů pro dosažení zkadeření vláken. Například evropský patent EP0685579 firmy Kimberly Clark popisuje kombinaci polypropylenu a polyetylénu. Další evropský spis EP1129247 od téže firmy popisuje kombinaci rozdílných polypropylenů. Klíčová je zde míra rozdílu jednotlivých popisovaných vlastností.

Výsledná zkadeřená vlákna je pak možno uložit za vzniku vrstvy a následně různými způsoby pojit za vzniku objemné netkané textilie.

Podstata vynálezu

Vynález uvádí vrstvu vláken obsahující obloučkovaná bi- nebo multi-komponentní vlákna zahrnující alespoň dvě polymemí složky, jejichž vzájemné uspořádání v průřezu vlákna je uzpůsobené k podpoře obloučko vání vlákna při jeho tuhnutí a které se liší v teple krystalizace, přičemž podstata vynálezu spočívá v tom, že rozdíl v teple krystalizace (dHc) je V rozmezí 30 J/g až 5 J/g a že se uvedené polymemí složky liší v alespoň jednom dalším parametru vybraném ze skupiny index toku, míra polydisperzity, a modul ohybu, přičemž vzájemná odlišnost polymemích složek je:

u indexu toku v rozmezí 100 g/l0 min až 5 g/l0 min; a / nebo u míry polydisperzity v rozmezí 1 až 0,3; a / nebo u modulu ohybu v rozmezí 300 MPa až 50 MPa;

přičemž vzájemná odlišnost u indexu toku je maximálně 100 g/10 min, u míry polydisperzity je maximálně 1, u tepla krystalizace je maximálně 30 J/g a u modulu ohybu maximálně 300 MPa; a přičemž uvedené vlákno vykazuje stupeň obloučkování alespoň 5 obloučků na 20 mm vlákna.

-3Dle výhodného provedení je vzájemná odlišnost uvedených polymerních složek u indexu toku v rozmezí 80 g/l0 min až 5 g/l0 min, s výhodou 60 g/l 0 min až 10 g/l 0 min; a / nebo je vzájemná odlišnost uvedených polymerních složek u míry polydisperzity 1 až 0,5, s výhodou 1 až 0,7; a / nebo je vzájemná odlišnost uvedených polymerních složek u tepla krystalizace (dHc) 30 J/g až 10 J/g, s výhodou 30 J/g až 20 J/g; a / nebo je vzájemná odlišnost uvedených polymerních složek u modulu ohybu 250 MPa až 80 MPa, s výhodou 200 MPa až 80 MPa.

Rovněž je výhodné, když uvedenými obloučko vánými bi- nebo multi-komponentními vlákny jsou bikomponentní vlákna typu strana-strana, přičemž s výhodou jsou obě složky bikomponentního vlákna homopolymer propylenu.

V jiném výhodném provedení jsou uvedené polymemí složky v průřezu vlákna uspořádané středově asymetricky a/nebo osově asymetricky vzhledem k tolika osám procházejícím v rovině průřezu a středem průřezu vlákna, kolik je přítomno polymerních složek.

Vynález se rovněž týká netkané textilie obsahující výše uvedenou vrstvu vláken, přičemž s výhodou jde o netkanou textilii typu spunmelt.

Vynález rovněž uvádí způsob výroby vrstvy vláken obsahující multikomponentní vlákna, přičemž tento způsob zahrnuje následující kroky:

i. připraví se polymemí složky, jejichž základem je polymer hodící se pro tvorbu vláken;

ii. načež se z polymerních složek vytvoří multikomponentní vlákna pod tryskou, a to multikomponentní vlákna s celkovým rozložením obou polymerních složek uzpůsobeným k podpoře obloučkování vlákna při jeho tuhnutí, a poté se chladí a dlouží chladícím a dloužícím vzduchem; a iii. z uvedených multikomponentních vláken se vytvoří vrstva vláken;

přičemž podle vynálezu se v kroku i. připraví polymemí složky, které se liší v teple krystalizace (dHc) v rozmezí 30 J/g až 5 J/g a dále se liší v alespoň jednom dalším parametru vybraném ze skupiny index toku, míra polydisperzity, a modul ohybu, přičemž vzájemná odlišnost polymerních složek je:

u indexu toku v rozmezí 100 g/l 0 min až 5 g/l 0 min; a / nebo u míry polydisperzity v rozmezí 1 až 0,3; a / nebo u modulu ohybu v rozmezí 300 MPa až 50 MPa;

přičemž vzájemná odlišnost u indexu toku je maximálně 100 g/l 0 min, u míry polydisperzity je maximálně 1, u tepla krystalizace je maximálně 30 J/g a u

modulu ohybu maximálně 300 MPa; a kde je míra obloučkování uvedeného vlákna alespoň 5 obloučků na 20 mm vlákna.

S výhodou se v kroku ii. vytvoří vlákna, jejichž polymerní složky jsou v průřezu vlákna uspořádané středově asymetricky a/nebo osově asymetricky vzhledem k tolika osám procházejících středem průřezu vlákna, kolik je přítomno polymerních složek.

S výhodou jsou uvedená multikomponentní vlákna bikomponentní vlákna typu strana-strana.

Obzvláště výhodné je, když uvedené polymerní složky obsahují jako hlavní složku homopolymer propylenu.

Stručný přehled obrázků na výkresech

Obr.lA - příklady asymetrického rozložení složek v průřezu multikomponentního vlákna Obr. 1B - příklady symetrického rozložení složek v průřezu multikomponentního vlákna

Definice

Pojem „vrstva vláken“ zde označuje materiály ve formě vláken, které se nacházejí ve stavu před pojením prováděným během procesu kalandrování popsaného například v patentové přihlášce W02012130414. „Vrstva vláken“ zahrnuje jednotlivá vlákna, mezi nimiž obvykle ještě není vytvořena vzájemná pevná vazba, i když mohou být určitým způsobem předběžně spojena, přičemž k tomuto předběžnému spojení může dojít během nebo krátce po ukládání vláken ve spunlace procesu. Toto předběžné spojení však stále umožňuje volný pohyb podstatného počtu vláken, která je tedy možno přemísťovat. Uvedená „vrstva vláken“ může zahrnovat několik vrstev vzniklých pokládáním vláken z několika zvlákňovacích hlav ve spunlace procesu.

Pojmy „vlákno“ a „filament“ jsou zde vzájemně zaměnitelné.

Pojmem „jednosložkové vlákno“ se označuje vlákno tvořené jedinou polymerní složkou nebo jedinou směsnou polymerní složkou, čímž se toto odlišuje od dvousložkového nebo vícesložkového vlákna.

Pojem „dvousložkové vlákno“ označuje vlákno, jehož průřez zahrnuje dvě samostatné polymerní složky, dvě samostatné směsné polymerní složky nebo jednu samostatnou polymerní složku a jednu samostatnou směsnou polymerní složku. Pojem „dvousložkové vlákno“ spadá pod souhrnný pojem „vícesložkové vlákno“. Dvousložkové vlákno může mít průřez rozdělen do dvou nebo několika částí tvořených rozdílnými složkami

C ·· 4·· · · · “ J ···« ·· ··· ····· jakéhokoli tvaru či uspořádání, včetně například souosého uspořádání, uspořádání jádro-plášť, strana-strana, radiálních uspořádání průřezů atd.

Pojem „vícesložkové vlákno“ označuje vlákno, jehož průřez zahrnuje více než jednu samostatnou polymemí složku nebo více než jednu směsnou polymemí složku nebo alespoň jednu samostatnou polymemí složku a alespoň jednu samostatnou směsnou polymemí složku. Pojem „vícesložkové vlákno“ je tedy nadřazeným pojmem, který zahrnuje mj. i „dvousložkové vlákno“. Vícesložkové vlákno může mít průřez rozdělen do několika částí tvořených rozdílnými složkami jakéhokoli tvaru či uspořádání, včetně například souosého uspořádání,uspořádání jádro-plášť, strana-strana, radiálního uspořádání, takzvané uspořádání „ostrovy-v-moři atd.

„Netkaná textilie“ je struktura ve formě rouna nebo síťoviny, která je vyrobena z usměrněných nebo náhodně orientovaných vláken, z kterých je nejprve vytvořena vrstva vláken, která se následně sceluje a vlákna se vzájemně spojují třením, působením kohezních sil, lepením nebo obdobným způsobem za vzniku jednoho nebo více pojících vzorů sestávajících z pojících vtisků vytvářených ohraničeným stlačováním a/nebo působením tlaku, ohřevu, ultrazvuku nebo tepelné energie, případně kombinací těchto účinků. Pojem nezahrnuje látky, které jsou vyrobeny tkaním a pletením nebo za použití přízí či vláken tvořících spojovací stehy. Vlákna mohou být přírodního i syntetického původu, přičemž se může jednat o staplová vlákna, spojitá vlákna nebo o vlákna vytvářená přímo v místě zpracování. Běžně dostupná vlákna mají průměry v rozsahu od zhruba 0,001 mm po zhruba asi 0,2 mm a dodávají se v několika různých formách: krátká vlákna (známá také jako staplová nebo kusá), spojitá jednotlivá vlákna (filamenty nebo monofilamenty), rozkroucené svazky spojitých vláken (tzv. koudel nebo kabílky) a kroucené svazky spojitých vláken (příze). Netkané textilie lze vytvářet mnoha postupy, včetně technologií meltblown, spunbond, spunmelt, zvlákňování z rozpouštědel, elektrostatického zvlákňování (elektrospinning), mykání, fibrilace filmu, fibrilace filmu z taveniny, kladení vrstev pomocí proudu vzduchu, kladení vrstev za sucha, kladení vrstev mokrých staplových vláken a různých kombinací těchto postupů, které jsou v oblasti techniky známy. Plošná hmotnost netkaných textilií se obvykle vyjadřuje v gramech na čtvereční metr (gsm).

Pojem asymetrie, je-li použit ve vztahu k rovině kolmého průřezu vlákna, znamená že rozložení složek vlákna není symetrické zejména podle středové symetrie, přičemž středem se rozumí střed průřezu vlákna, ani podle osové symetrie, přičemž je nutno posuzovat alespoň tolik os procházejících středem průřezu vlákna, kolik je přítomno polymerních složek.

Pojmem teplo použitým zejména jako teplo tání nebo teplo krystalizace se vždy rozumí skupenské teplo.

Popis příkladných provedení vynálezu

Vrstva vláken dle vynálezu se může skládat z nekonečných multikomponentních vláken. Vlákna jsou vytlačena pod tryskou a následně dloužena, ochlazena a uložena na pás tak, že vytvoří vrstvu vláken. V průběhu procesu dojde k samovolnému zkadeření těchto vláken. Vrstva vláken může být následně přepracována na netkanou textilii.

Jednotlivá vlákna jsou tvořena alespoň dvěma polymerními složkami A a B, přičemž tyto složky jsou přiváděny k trysce odděleně a v průřezu výsledného vlákna lze rozpoznat oblasti s výraznou převahou jedné A a druhé B polymerické složky a jejichž vzájemné uspořádání v průřezu vlákna je uzpůsobené k podpoře obloučko vání vláken již v průběhu tuhnutí vlákna.Tyto oblasti se mohou například nalézat na opačných stranách průřezu vlákna a tvořit tak rozložení známé u bikomponentních vláken pod názvem strana / strana, nebo může například jedna oblast obklopovat druhou a tvořit tak rozložení známé u bikomponentních vláken pod názvem jádro / plášť, přičemž pro zajištění zkadeření vlákna je celkové rozložení obou polymerických složek A,B materiálu v průřezu asymetrické. V jiném uspořádání může vlákno obsahovat tři polymemí složky A, B, C uspořádané například v rozložení známém pod názvem segmented pie (nakrájený koláč) nebo island in the sea (ostrovy v moři), přičemž pro zajištění zkadeření vlákna je celkové rozložení polymerických složek A, B materiálu v průřezu asymetrické.

Aniž bychom se chtěli vázat teorií, věříme, že vzájemné uspořádání polymemích složek v průřezu vlákna uzpůsobené k podpoře obloučkování vláken již v průběhu tuhnutí vlákna vyjádřené například mírou asymetrie polymemích složek významně ovlivňuje výsledné obloučkování, přičemž nelze jednoduše předpokládat, že čím větší je asymetrie rozložení vláken, tím výraznější bude obloučkování. Naopak je třeba brát v úvahu i vlastnosti jednotlivých složek, kdy může docházet k synergii rozložení a vlastností složek a vlákno s méně výraznou asymetrií rozložení může vykazovat významnější obloučkování než vlákno s výraznější mírou asymetrie. Odborník znalý oboru si je vědom, že optimální rozložení polymemích složek ve vlákně lze určit laboratorní zkouškou například na malé laboratorní trysce. Příklady jednotlivých asymetrických rozložení, resp. příklady rozložení podporujících zkadeření vlákna, neomezené na tento výčet, jsou uvedeny na obr. IA. Rozložení, která dle výše uvedené definice nejsou asymetrická, resp. obecně nepodporují obloučkování vláken, jsou uvedena na obr. IB.

-Ί -

V oboru je známa tvorba obloučko váných vláken stojící na výrazném rozdílu vlastností jednotlivých složek vyjadřovaná často takzvanou srážlivostí jednotlivých komponent. Takto připravovaná vlákna jsou známa pod názvem chemicky tvarovaná vlákna. Člověk znalý oboru si uvědomí, že pod pojmem srážlivost složky se skrývá změna objemu při přechodu z tekutého do pevného stavu, který je ovlivňována různými vlastnostmi polymeru. Pro dvousložkové vlákno je například možno použít kombinaci dvou polymerů. Například jednoho polymeru a jiného polymeru (polypropylen + polyetylén), kopolymeru (polypropylen + kopolymer polypropylenu) nebo směsi (polypropylen + směs polypropylenu a kopolymeru polypropylenu). Při použití dvou polymerů je vždy třeba velmi pečlivě zvážit použité materiály a jejich vzájemnou mísitelnost. Čím vzdálenější jsou od sebe, tím pravděpodobnější je nižší míra soudržnosti obou složek ve vlákně a může docházet k štěpení vlákna. Zejména v hygienických aplikacích je i malá míra štěpení vláken velmi nežádoucí, protože se může projevovat jako žmolky na povrchu textilie a tedy i na povrchu výrobku, což je koncovými spotřebiteli vnímáno jako znak méně kvalitního zboží. Je také známo použití stejného polymeru s jinými vlastnostmi (například rozdíl v indexu toku, polydisperzitě, míře krystalinity materiálu či elasticitě), přičemž pro úspěch je klíčový významný rozdíl alespoň jednoho parametru.

Například dle evropského patentu EP0685579 firmy Kimberly Clark je v případě polydisperzity třeba rozdílu alespoň 0,5 v přesně dané oblasti - spis uvádí, že jedna složka má polydisperzitu < 2.5 a druhá > 3; pro krystalinitu je třeba mít jednu složku amorfní a druhou krystalickou, přičemž rozdíl v teple tání musí činit alespoň 40 J/g; pro index toku hovoří o vysokém a nízkém indexu toku, přičemž index toku polymerů vhodných pro spunmelt aplikace se pohybuje od jednotek po tisíce g/lOmin a pro elasticitu požaduje kombinaci elastického a neelastického materiálu.

Předmětem tohoto vynálezu jsou obloučko váná multikomponentní vlákna, přičemž použité polymemí složky jsou si významně podobné. Odborník znalý oboru si je vědom široké nabídky různých komerčních typů polymerů na trhu a stejně tak si je vědom různé míry četnosti a dostupnosti jednotlivých typů. Vzhledem k rozložení poptávky je i nabídka soustředěna zejména na polymery v relativně úzké oblasti vlastností. Nezanedbatelnou výhodou použití významně podobných polymerů je tedy také jejich relativně snadná dostupnost na trhu.

Je žádoucí zdůraznit, že řečené polymemí složky mohou být tvořeny jedním polymerem, nebo mohou být tvořeny směsí několika různých látek. V oboru jsou známá také obloučko váná vlákna tvořena multikomponentními vlákny, jejichž základem je stejný • · · ·

polymer, ale liší se přídavkem příměsi. Například US spis 6,203,905 firmy Kimberly Clark popisuje přídavek nukleačního aditiva do jedné složky bikomponentních vláken. Řešení dle vynálezu může obsahovat přídavky aditiv (například barviva), ale přídavek takového aditiva nezpůsobuje ve významné míře obloučko vání vláken. Aditivum může být například přidáno do obou složek symetricky.

Jak je v oboru známo, některá funkční aditiva mohou vyvolávat chemickou reakci přímo v tavenině polymeru bezprostředně před zvlákněním a jejich účinnost může být ovlivněna například teplotou taveniny (například IRGATEC CR76 firmy BASF). Takto by vlivem rozdílné teploty taveniny obou složek mohlo dojít k výraznému rozdílu ve výsledných vlastnostech (například index toku, polydisperzita atd.) i při použití identické směsi polymeru a aditiva v obou složkách. Řešení dle vynálezu může obsahovat přídavky funkčních aditiv, ale tento přídavek nezpůsobuje ve významné míře obloučko vání vláken.

Jak je z předchozího zřejmé, v oboru je známo, že pokud je srážlivost polymerních složek dostatečně odlišná, dochází pod tryskou ve vlákně k pnutí které je příčinou zkadeření. Zkadeření vláken dle vynálezu je způsobeno kombinací malých rozdílů alespoň dvou, s výhodou tří parametrů polymeru.

Klíčovou veličinou je skupenské teplo krystalizace (dHc), které vypovídá o množství energie, kterou je nutno odebrat ze systému aby došlo ke zkrystalizování polymerních složek. Známá teorie říká, že pokud je rozdíl v teple dostačující, dojde nejprve k tuhnutí jedné složky, takto vznikající pnutí nemá protiváhu v druhé tekuté složce a vlákno se stáčí. Vždy je ale nutné mít dostatečný rozdíl mezi oběma polymemími složkami, jinak se efekt neprojeví.

Známý spis Kimberly-Clark EP0685579 určuje minimální rozdíl v teple tání, které zhruba odpovídá teplu krystalizace na 40 J/g. Naopak zkadeření vláken dle vynálezu probíhá při menších rozdílech, kdy se využívá výhod překvapivě významného synergického působení dalších rozdílů mezi polymerními složkami.

Zkadeření nebo zobloučkování vláken dle vynálezu je způsobeno kombinací malých rozdílů tepla krystalizace (dHc) a alespoň jednoho, s výhodou dvou dalších parametrů polymeru.

Jednotlivé složky se liší v teple krystalizace (dHc), přičemž rozdíl hodnot se pohybuje v oblasti 30 J/g až 5 J/g, lépe 30 J/g až 10 J/g, s výhodou 30 J/g až 20 J/g.

Jednotlivé složky se dále mohou lišit v hodnotě indexu toku (MFI), přičemž rozdíl hodnot se pohybuje v rozmezí zhruba 100 g/10 min až 5 g/10 min, lépe 80 g/10 min až 5g/l 0 min; s výhodou 60 g /10 min až 10 g/10 min.

-9····· ·· · ····· « · · · · · · ·· · • · · · · · · • · · · · · · · · • · ··· ··· • · · « ·· ··· · · · ♦ ·

Jednotlivé složky se dále mohou lišit v míře polydisperzity materiálu, přičemž rozdíl hodnot se pohybuje v rozmezí 1 až 0,3, lépe 1 až 0,5, s výhodou 1 až 0,7.

Jednotlivé složky se dále mohou lišit v modulu ohybu materiálu (flexural modulus), přičemž rozdíl hodnot se pohybuje v oblasti 300 MPa až 50 MPa, lépe 250 MPa až 80 MPa, s výhodou 200 MPa až 80 MPa.

Bez nutnosti vázat se teorií předpokládáme, že zkadeření vlákna je způsobeno pnutím ve vlákně, kdy jedna složka již krystalizuje, zatímco druhá setrvává v tekutém stavu nebo je její míra krystalizace v daný okamžik menší. V průběhu krystalizace obecně dochází k zmenšení objemu dané složky a pokud je v danou chvíli druhá složka stále tvárná a neklade příliš velký odpor, dojde ke zkadeření vlákna. Z uvedeného může vyplývat, že kromě samotné hodnoty skupenského tepla krystalizace (dHc) může mít na míru zkadeření vlákna vliv také teplota, kdy krystalizace začíná a rychlost samotné krystalizace vlákna. Vzhledem k tomu, že předmětem vynálezu je kombinace dvou významně podobných polymerů, budou pravděpodobně i zejména teploty krystalizace podobné. Příklady různých komerčních typů homopolymerů propylenu jsou uvedeny v tabulce.

Polymer / výrobce	Teplota krystalizace °C	Skupenské teplo krystalizace (dHc) J/g	Rychlost krystalizace (min)
Mosten NB425 od firmy Unipetrol	124	108	1,36
Tatren HT2511 od firmy Slovnaft	125	106	0,77
MR 2002 od firmy Total Petrochemicals	114	85	5,29
Achieve 3854 od firmy Exxon	113	91	8,19
Moplen HM562S od firmy Basel	121	87	1,55

Bez nutnosti vázat se teorií předpokládáme, že rozdíly v délce krystalizace v řádu jednotek minut nemají samy o sobě dostatečnou sílu způsobit dostatečné zkadeření vlákna, ale také přispívají k míře zkadeření vyvolané výše uvedenými rozdíly zejména v skupenském teple krystalizace (dHc).

Jednotlivé složky se mohou lišit v teplotě krystalizace, přičemž rozdíl hodnot se pohybuje v rozmezí zhruba 5 - 30°C, lépe 5 - 25°C, s výhodou 8 - 25°C.

- 10• ·

Jednotlivé složky se mohou lišit v rychlosti krystalizace, přičemž rozdíl hodnot je alespoň 20 sekund, lépe 50 sekund, lépe 120 sekund, s výhodou 150 sekund.

Polymemí složky jsou dávkovány do oddělených extruzních systémů, kde jsou roztaveny, zahřátý na vhodnou provozní teplotu a stále odděleně přivedeny do zvlákňovací trysky, kde je zformováno multikomponentní vlákno. Odborník znalý oboru si uvědomí, že proces přípravy polymeru pro zvláknění ve formě multikomponentního vlákna může dle typu technologie obsahovat více specifických kroků, stejně jako fakt, že do polymerních složek lze přidat různá aditiva k tomu určená za účelem například změny barvy vláken (barviva) nebo změny funkčních vlastností vláken (například hydrofilita, hydrofobita, nehořlavost), přičemž pro materiál dle vynálezu je významné, že tato aditiva neovlivňují obloučkování vláken a/nebo jsou ve výsledném vlákně rozložena symetricky. Pod tryskou je vytvořené vlákno vystaveno proudu chladícího a dloužícího vzduchu, takže již před dopadem na sběrnou podložku se na vláknech tvoří obloučky. Sběrnou podložkou může být například pohybující se pás, který unáší tvořící se vrstvu vláken. Takto za sebou může být zařazeno několik zvlákňovacích hlav, přičemž všechny mohou tvořit obloučkovaná vlákna, nebo klást jiné vrstvy (např. jednoduchá spunmelt vlákna - např. spunbond či meltblown; nanovlákna, folii atd.). Pro provedení dle vynálezu je výhodné, když vrstva/vrstvy obloučkovaných vláken jsou kladeny na ostatní vrstvy, takže nedochází k nežádoucí kompresi obloučkovaných vláken. Pro jiné aplikace mohou být výhodné kombinace obloučkovaných vláken z první a poslední trysky tak, že výsledný materiál má vnější vrstvy z obloučkovaných vláken a vnitřní vrstva může být nositelem jiných vlastností (například mechanické pevnosti výsledné netkané textilie).

Vrstva nebo vrstvy vláken jsou následně zpevněny, přičemž mohou být použity různé známé způsoby (například termické pojení, termické pojení kalandrem, vpichování, pojení vodním paprskem atd.). Jednotlivé způsoby pojení mají významný vliv na výsledné vlastnosti materiálu a odborník znalý oboru snadno určí, který je pro jeho materiál výhodný. Stejně tak si uvědomí, že volbou pojení s vyšší intenzitou či hustotou pojících bodů může dojít až ke smazání rozdílu v celkové objemnosti výsledné netkané textilie mezi materiálem obsahujícím vlákna dle vynálezu a běžným materiálem s neobloučkovanými vlákny.

Výsledná netkaná textilie může být použita v různých aplikacích jako například v následujícím nelimitujícím výčtu příkladů: utěrky jak na prach, tak hygienické, včetně vlhčených; součásti nábytku; součásti domácího vybavení zahrnujícího na příklad ubrusy, přehozy atd.; balící materiál; části hygienických produktů pro děti, ženy i inkontineční pomůcky, například mohou tvořit nebo být částí landing zones (část zachycující háčky v

systému hook and loop neboli háčků a smyček), ADL (Acquisition Distribution Layer neboli distribuční vrstva nad absorpčním jádrem), backsheet (zadní část), topsheet (svrchní část), boční panely, obal jádra, leg cuffs (manžety u nohou) atd.

Příklady

Příklad 1: provedení dle vynálezu

Vrstva vláken sestávající z nekonečných bikomponentních vláken, přičemž jedna komponenta je tvořena polypropylenem MR 2002 od firmy Total Petrochemicals a druhá polypropylenem Mosten NB425 od firmy Unipetrol. Oba materiály představují na trhu běžně dostupné homopolymery propylenu, oba jsou neelastické a krystalické.

	MR2002 od firmy Total Petrochemicals	rozdíl	Mosten NB425 od firmy Unipetrol
Index toku (MFI) (g/10 min)	15	10	25
Polydisperzita (PDI)	2,6	0,8	3,4
Skupenské teplo krystalizace (dHc J/g)	85,00 J/g	23,1 J/g	108,1 J/g
Modul ohybu materiálu (flexural modulus)	1300 MPa	10 MPa	1400 MPa

Vlákna byla vyrobena na lince na výrobu netkané textilie typu spunmelt technologie Reicofil 3 a odebrána z ležící vrstvy vláken před pojením materiálu.

Příklad 1A:

Nekonečné bikomponentní vlákno bylo typu strana - strana a jednotlivé složky byly přítomny v poměru 40% polypropylenu MR 2002 a 60% Mostenu NB425.

Míra obloučko vání dosáhla průměrné hodnoty 13,4 obloučku/ 20mm.

Příklad 1B:

Nekonečné bikomponentní vlákno bylo typu strana - strana a jednotlivé složky byly přítomny v poměru 30% polypropylenu MR 2002 a 70% Mostenu NB425.

Míra obloučkování dosáhla průměrné hodnoty 15,8 obloučku/20 mm.

• ·

Příklad 1C:

Nekonečné bikomponentní vlákno bylo typu strana - strana a jednotlivé složky byly přítomny v poměru 65% polypropylenu MR 2002 a 35% Mostenu NB425.

Míra obloučkování dosáhla průměrné hodnoty 8,2 obloučku/20 mm.

Příklad ID:

Nekonečné bikomponentní vlákno bylo typu strana - strana a jednotlivé složky byly přítomny v poměru 50% polypropylenu MR 2002 a 50% Mostenu NB425.

Míra obloučkování dosáhla průměrné hodnoty 11,7 obloučku/20 mm.

Příklad 2: provedení dle vynálezu

Vrstva vláken sestávající se z nekonečných bikomponentních vláken, přičemž jedna komponenta je tvořena polypropylenem MR 2002 od firmy Total Petrochemicals a druhá polypropylenem Tatren HT2511 od firmy Slovnaft. Oba materiály představují na trhu běžně dostupné homopolymery propylenu, oba jsou neelastické a krystalické.

	MR 2002 od firmy Total Petrochemicals	rozdíl	Tatren HT2511 od firmy Slovnaft
Index toku (MFI) (g/10 min)	15	10	25
Polydisperzita (PDI)	2,6	0,1	2,7
Skupenské teplo krystalizace (dHc J/g)	85,00 J/g	21 J/g	106,0 J/g
Modul ohybu materálu (flexural modulus)	1300 MPa	100 MPa	1400 MPa

Příklad 2A:

Nekonečné bikomponentní vlákno bylo typu strana - strana a jednotlivé složky byly přítomny v poměru 30% polypropylenu MR 2002 a 70% Tatrenu HT2511.

Míra obloučkování dosáhla průměrné hodnoty 15,9 obloučku/20 mm.

- 13Příklad 2B:

Nekonečné bikomponentní vlákno bylo typu strana - strana a jednotlivé složky byly přítomny v poměru 40% polypropylenu MR 2002 a 60% Tatrenu HT2511.

Míra obloučkování dosáhla průměrné hodnoty 12,8 obloučku/20 mm.

Příklad 2C:

Nekonečné bikomponentní vlákno bylo typu strana - strana a jednotlivé složky byly přítomny v poměru 50% polypropylenu MR 2002 a 50% Tatrenu HT2511.

Míra obloučkování dosáhla průměrné hodnoty 12,0 obloučku/20 mm.

Příklad 2D:

Nekonečné bikomponentní vlákno bylo typu strana - strana a jednotlivé složky byly přítomny v poměru 70% polypropylenu MR 2002 a 30% Tatrenu HT2511.

Míra obloučkování dosáhla průměrné hodnoty 7,3 obloučku/20 mm.

Metody měření „Míra obloučkování“ vlákna se měří podle postupu popsaného v ČSN 80 0202 z roku 1969. Měření se provádí na jednotlivých vláknech ve standardních podmínkách (jednotlivé vlákno je volně uloženo na podložce po 24 hodin při teplotě 20°C a vlhkosti 65% relativní vlhkosti). Vlákno je následně vertikálně zavěšeno a vystaveno přepětí 0,0076 g (pro vlákno jemnosti 1-5 den). Je odečten počet obloučků na délce 20 mm.

Polydisperzita polymeru nebo také koeficient polydisperzity (PDI) vyjadřuje heterogenitu materiálu. Zjistí se výpočtem z číselné (Mn) a hmotnostní (Mw) průměrné molární hmotnosti polymeru, přičemž PDI = Mw/Mn, jak je popsáno například v knize Modem Physical Organic Chemistry od Eric V. Anslyn a Dennis A. Dougherty.

Index toku (MFI) polymeru se měří pomocí zkušební metody podle německé normy ASTM Dl238-95; pro jednotlivé polymery se liší konkrétní podmínky testů (např. teplota) - například podmínky testu pro polypropylen jsou 230/2,16 a pro polyetyléne 190/2,16.

Modul ohybu polymeru nebo také Flexural modulus se měří pomocí zkušební metody ISO 178:2010.

• · · ·

Krystalinita, skupenské teplo krystalizace, teplota krystalizace a teplota tání se měří pomocí zkušební metody ASTM D3417 pomocí DSC, přičemž rychlost změny teploty je 2°C/min v měřené oblasti 200 - 80°C a objemu vzorku 7-7,4 g.

Rychlost krystalizace polymeruje měřena dle metody ISO 11357-7- Determination of crystallization kinetics (Stanovení rychlosti kdystalizace) jako izotermální krystalizace přičemž vzorek byl nejprve 8 min udržován při teplotě taveniny 210°C a následně ochlazen na 120°C.

Průmyslová upotřebitelnost vynálezu

Vrstva vláken vyrobená dle vynálezu je využitelná zejména pro výrobu netkané textilie, přičemž může tvořit výrobní stupeň na on-line výrobní lince. Netkaná textile vyrobená z vrstvy vláken dle vynálezu je široce použitelná v různých oborech, zejména v hygienických produktech jako jsou dětské pleny, dámské absorpční produkty nebo inkontinenční pomůcky. Obloučko váná vlákna způsobují načechranost textilie, takže materiál může být s výhodou použit jak v aplikacích vyžadujících měkkost a hebkost (například části absorpčních výrobků, které jsou v přímém kontaktu s kůží uživatele), tak v aplikacích vyžadujících objemnost (utěrky, smyčková strana v systému hook and loop atd.).

Claims

Patentové nároky

1. Vrstva vláken obsahující obloučkovaná bi- nebo mul ti-komponentní vlákna zahrnující alespoň dvě polymemí složky, jejichž vzájemné uspořádání v průřezu vlákna je uzpůsobené k podpoře obloučkování vlákna při jeho tuhnutí, a lišící se v teple krystalizace, vyznačující se tím, že rozdíl v teple krystalizace (dHc) je v rozmezí 30 J/g až 5 J/g a že se uvedené polymemí složky liší v alespoň jednom dalším parametru vybraném ze skupiny index toku, míra polydisperzity a modul ohybu, přičemž vzájemná odlišnost polymemích složek je:

u indexu toku v rozmezí 100 g/10 min až 5 g/10 min; a / nebo u míry polydisperzity v rozmezí 1 až 0,3; a / nebo u modulu ohybu v rozmezí 300 MPa až 50 MPa;

přičemž vzájemná odlišnost u indexu toku je maximálně 100 g/10 min, u míry polydisperzity je maximálně 1, u tepla krystalizace je maximálně 30 J/g a u modulu ohybu maximálně 300 MPa; a kde je míra obloučkování uvedeného vlákna alespoň 5 obloučků na 20 mm vlákna.
2. Vrstva vláken obsahující obloučkovaná vlákna dle nároku 1, vyznačující se tím, že vzájemná odlišnost uvedených polymemích složek u indexu toku je v rozmezí 80 g/10 min až 5 g/10 min, s výhodou 60 g/10 min až 10 g/10 min
3. Vrstva vláken obsahující obloučkovaná vlákna dle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že vzájemná odlišnost uvedených polymemích složek u míry polydisperzity je 1 až 0,5, s výhodou 1 až 0,7.
4. Vrstva vláken obsahující obloučkovaná vlákna dle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že vzájemná odlišnost uvedených polymemích složek u tepla krystalizace (dHc) je 30 J/g až 10 J/g, s výhodou 30 J/g až 20 J/g.
5. Vrstva vláken obsahující obloučkovaná vlákna dle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že vzájemná odlišnost uvedených polymemích složek u modulu ohybuje 250 MPa až 80 MPa, s výhodou 200 MPa až 80 MPa.
6. Vrstva vláken obsahující obloučkovaná vlákna dle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že jde o bikomponentní vlákna typu strana-strana.
7, Vrstva vláken obsahující obloučkovaná vlákna dle nároku 6, vyznačující se tím, že obě složky bikomponentního vlákna jsou homopolymer propylenu.
8.

Vrstva vláken obsahující obloučkovaná vlákna dle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že uvedené polymemí složky jsou v průřezu vlákna uspořádané středově asymetricky a/nebo osově asymetricky vzhledem k tolika osám procházejícím středem průřezu vlákna, kolik je přítomno polymerních složek.
9.

9. Netkaná textilie vyznačující se tím, že obsahuje vrstvu vláken dle kteréhokoliv z předcházejících nároků.
10.

Netkaná textile dle nároku 9, vyznačující se tím, že jde o netkanou textilii typu spunmelt.
11. Způsob výroby vrstvy vláken obsahující multikomponentní vlákna zahrnující následující kroky:

i. připraví se polymemí složky, jejichž základem je polymer hodící se pro tvorbu vláken;

ii. načež se z polymerních složek vytvoří multikomponentní vlákna pod tryskou, a to multikomponentní vlákna s celkovým rozložením obou polymerních složek uzpůsobeným k podpoře obloučko vání vlákna při jeho tuhnutí, a poté se chladí a dlouží chladícím a dloužícím vzduchem; a iii. z uvedených multikomponentních vláken se vytvoří vrstva vláken; vyznačující se tím, že:

se uvedené polymemí složky liší v teple krystalizace (dHc) v rozmezí 30 J/g až 5 J/g a že se uvedené polymemí složky liší v alespoň jednom dalším parametru vybraném ze skupiny index toku, míra polydisperzity, a modul ohybu, přičemž vzájemná odlišnost polymerních složek je:

u indexu toku v rozmezí 100 g/10 min až 5 g/10 min; a / nebo u míry polydisperzity v rozmezí 1 až 0,3; a / nebo u modulu ohybu v rozmezí 300 MPa až 50 MPa;

přičemž vzájemná odlišnost u indexu toku je maximálně 100 g/10 min, u míry polydisperzity je maximálně 1, u tepla krystalizace je maximálně 30 J/g a u

- 17modulu ohybu maximálně 300 MPa; a kde je míra obloučko vání uvedeného vlákna alespoň 5 obloučků na 20 mm vlákna.
12. Způsob výroby vrstvy vláken dle nároku 11, vyznačující se tím, že uvedené polymemí složky jsou v průřezu vlákna uspořádané středově asymetricky a/nebo osově asymetricky vzhledem k tolika osám procházejících středem průřezu vlákna, kolik je přítomno polymerních složek.
13. Způsob výroby vrstvy vláken dle nároku 11, vyznačující se tím, že uvedená multikomponentní vlákna jsou bikomponentní vlákna typu strana-strana.
14. Způsob výroby vrstvy vláken dle nároku 11, vyznačující se tím, že uvedené polymerní složky obsahují jako hlavní složku homopolymer propylenu.