CZ2020591A3 - Netkaná textilie zahrnující filamentární strata - Google Patents

Abstract

Netkaná textilie zahrnuje množinu filamentárních strat, přičemž první stratum (A) tvoří první vnější povrch netkané textilie a zahrnuje nekonečné vícesložkové filamenty, zahrnující složku, která se rozkládá v podélném směru filamentů, tvoří alespoň 20 % plochy povrchu filamentů, dále tvoří vzájemné spoje mezi filamenty v prvním stratu (A) a její teplota tavení je o alespoň 5 °C nižší než teplota tavení ostatních složek filamentů prvního strata (A), a druhé stratum (B) zahrnuje nekonečné vícesložkové filamenty, zahrnující složku, která se rozkládá v podélném směru filamentů, tvoří alespoň 20 % plochy povrchu filamentů, dále tvoří vzájemné spoje mezi filamenty ve druhém stratu (B) a jeho teplota tavení je o alespoň 5 °C nižší než teplota tavení ostatních složek filamentů druhého strata (B). Objemová hmotnost textilie je nižší než 60 kg/m3.

Description

Netkaná textilie zahrnující filamentární strata

Oblast techniky

Vynález se týká netkaných textilií, obsahující filamentární strata.

Dosavadní stav techniky

Netkané textilie, používané v různých oblastech, musí splňovat různé požadavky na základě zamýšlené oblasti použití. Klíčové vlastnosti například v oblasti jednorázových hygienických produktů, jednorázových čistících produktů, medicínských aplikací atd. zahrnují měkkost, velkou nadýchanost a dobrou regeneraci.

Mykané materiály j sou a byly používány pro mnoho takovýchto aplikací. Výroba netkaných textilií z mykaných vláken je nicméně složitá a spojování vláken v takovýchto netkaných materiálech má za výsledek buď významně sníženou nadýchanost a měkkost nebo vede k nedostatečně spojeným vláknům a špatné kvalitě netkané textilie, zejména špatné odolnosti vůči abrazi.

Technologie spunlaid textilie pojené účinkem procházejícího vzduchu je schůdným řešením pro požadavky průmyslu a překonává některé nevýhody mykaných materiálů, zejména díky větší délce vláken. V průmyslu jsou známy různé přístupy.

Například požadované objemnosti a měkkosti může být dosaženo tak, jak je popsáno v patentové přihlášce WO2018059610, která popisuje použití zobloučkovaných filamentů s takzvaným průřezem, podporujícím obloučkování (např. excentrické jádro/plášť), nebo jak je popsáno například v patentové přihlášce WO2020103964 společnosti PFNonwovens, která popisuje filamenty s průřezem, nepodporujícím obloučkování (například soustředné jádro/plášť).

Netkané textilie s dobrou odolností vůči abrazi, vyjádřenou zkouškou abraze Martindale, jsou popsány např. ve WO2020112705.

WO2020107421 popisuje způsob pojení netkaných textilií účinkem procházejícího vzduchu, který má za cíl vytvoření měkké a nadýchané textilie. Vlákenný útvar z nekonečných vláken je veden mezi porézním rotačním členem a porézním pásem, přičemž z jedné a následně z druhé strany přes vlákenný útvar proudí zahřátý vzduch. Popis tohoto způsobuje nicméně velmi vágní a z hlediska výsledných produktů neposkytuje žádná data.

Ideální textilií pro průmysl je netkaná textilie, která splňuje oba požadavky, tj. poskytuje měkkou objemnost (je dobře stlačitelná, nařasitelná, ohebná, není tuhá, je příjemná na dotek atd.) a 3D stabilitu (odolnost vůči abrazi, odolnost vůči plstnatění atd.). Je zřejmé, že měkkost a 3D stabilita nejsou prosté hodnoty, které lze snadno měřit, kvantifikovat a srovnávat, ale představují složité charakteristiky, které se týkají různých vlastností textilie a ve skutečnosti také různých textilií pod jedním názvem. Lze najít mnoho patentů nebo přihlášek, které nárokují textilie, vykazující měkkost, objemnost (velkou tloušťku s nízkou plošnou hmotností) a jistou odolnost. Odborník z dané oblasti snadno sezná, že mnoho z těchto patentů či přihlášek pod pojmy „měkký“ nebo „odolnost“ rozumí zcela odlišné věci. Například výše zmíněná přihláška WO2020103964 pod pojmem měkký rozumí „měkký-měkce poddajný“ a definuje měkkost textilie na základě speciálního koeficientu. Naopak další výše zmíněná přihláška WO2020112705 definuje měkkost na základě zkoušky stlačíteInosti. Přestože jsou obě textilie definovány jako měkké, jejich chování a pocit koncového uživatele mohou být zásadně odlišné, a není tak jednoduché je navzájem srovnávat.

- 1 CZ 2020 - 591 A3

Cílem tohoto vynálezu je poskytnutí netkané textilie, která je měkká a objemná, přičemž při používání nemá tendenci k plstnatém.

Podstata vynálezu

Tohoto cíle je dosaženo netkanou textilií, přičemž uvedená netkaná textilie zahrnuje množství filamentámích strat tak, jak je definováno v nároku 1, přičemž uvedená textilie zahrnuje první stratum (A), které tvoří první vnější povrch netkané textilie a které zahrnuje vícesložkové filamenty, zahrnující složku, která se rozkládá v podélném směru filamentů, tvoří alespoň 20 % povrchu filamentů, tvoří vzájemné spoje filamentů v prvním stratu (A) a její teplota tavení je alespoň o 5 °C nižší, než teplota tavení ostatních složek filamentů prvního strata (A), a druhé stratum (B), které zahrnuje nekonečné vícesložkové filamenty, které zahrnují složku, která se rozkládá v podélném směru filamentů, tvoří alespoň 20 % povrchu filamentů, tvoří vzájemné spoje filamentů ve druhém stratu (B) a její teplota tavení je alespoň o 5 °C nižší než teplota tavení jiných složek filamentů druhého strata (B) a přičemž objemová hmotnost textilie je nižší než 60 kg/m³.

Další provedení vynálezu jsou definována v závislých nárocích.

Definice

Pojem „filament“ je zde definován v podstatě jako nekonečný filament, zatímco pojem „staplové vlákno“ označuje vlákno, které je ustřiženo na definovanou délku. Pojmy „vlákno“ a „filament“ jsou zde použity ve stejném významu. Pro případ střiženého vlákna je používán výlučně pojem „staplové vlákno“.

Pojem „interfilamentámí vazba“ se vztahuje ke všem možným vzájemným interakcím mezi jednotlivými filamenty nebo jednotlivými částmi filamentů, tj. pojený, částečně pojený nebo nepojený kontakt, křížení, propojení, paralelní kontakt atd. Interfilamentámí vazba může tvořit vzájemné spojení filamentů, ale také dva nezávislé filamenty ve vzájemném styku bez jakéhokoliv omezení jejich vzájemného pohybu.

Pojmy „spoje mezi filamenty“ nebo „pojící body“ se vztahují ke spojením, která obvykle spojují dva filamenty v místě, kde se tyto filamenty kříží, nebo v umístění, kde se dostávají do kontaktu nebo alternativně tam, kde vzájemně přiléhají. Prostřednictvím bodů spojení/konsolidačních spojení je možné spojit více než dva filamenty nebo spojit dvě části toho samého filamentů. Pojem „pojící bod“ zde tedy reprezentuje spojení dvou nebo více vláken/filamentů v bodě kontaktu

-2CZ 2020 - 591 A3 propojením jejich složek, vykazujících nižší teploty tuhnutí. V bodě spojení je vytvořená složka filamentu o vyšší teplotě tavení obecně méně ovlivněna než vytvořená složka filamentu o nižší teplotě tavení, tj. plášť se mírně nataví, zatímco jádro zůstává v podstatě beze změny. Naopak pojem „pojící vtisk“ reprezentuje povrch, na který působily výstupky kalandrovacího válce. Pojící vtisk má definovanou oblast, danou velikostí výstupků pojícího válce a ve srovnání se sousední oblastí má typicky menší tloušťku. Během procesu pojení je oblast pojícího vtisku typicky podrobena významnému mechanickému tlaku, který společně s teplotou může ovlivnit tvar všech složek filamentu v oblasti pojícího vtisku.

Pojem „jednosložkový filament“ nebo „jednosložkové vlákno“ se vztahuje k filamentu, vytvořenému z jediného polymeru nebo z jediné směsi polymerů, přičemž se odlišuje od dvousložkového filamentu nebo vícesložkového filamentu.

Pojem „vícesložkové vlákno“ nebo „vícesložkový filament“ označuje vlákno nebo filament, v jehož průřezu je včleněna více než jedna jednotlivá dílčí složka, přičemž každá z těchto nezávislých složek v průřezu sestává z odlišné polymemí sloučeniny nebo odlišné směsi polymemích sloučenin. Pojem „vícesložkové vlákno / vícesložkový filament“ je tedy nadřazený pojem, který zahrnuje, ale není omezen, na „dvousložkové vlákno / dvousložkový filament“. Různé složky vícesložkových filamentů jsou uspořádány v podstatě v jasně definovaných oblastech, uspořádaných podél průřezu filamentu a rozkládajících se kontinuálně po délce filamentu. Průřez vícesložkového filamentu může být rozdělen do několika dílčích průřezů, sestávajících z různých složek libovolných tvarů nebo uspořádání a zahrnujících např. souosé uspořádání dílčích složek průřezu v libovolném vzájemném uspořádání dílčích složek průřezu ve formě jádra a pláště, radiální uspořádání nebo tzv. ostrovů v moři atd.

Pojmy „dvousložkový“ a „bikomponentní“, použité k popisu filamentů, jsou zde používány vzájemně zaměnitelně.

Design vícesložkových filamentů má určující dopad na obloučkovatelnost těchto filamentů. Dobrým způsobem rozpoznání designu vícesložkového filamentu je podívat se a vyhodnotit jeho průřez, který umožňuje vidět různé složky filamentu. Ve většině případů jsou různé složky vyrobeny z různých polymerů, které jsou zvoleny a charakterizovány např. různými teplotami tavení a/nebo různými smršťovacími vlastnostmi po zvlákňování, prudkém ochlazení, dloužení a konečném ztuhnutí vláken. Typicky rotačně symetrická pozice složek filamentu v jeho průřezu (např. soustředné jádro/plášť) má za následek nezobloučkované filamenty, zatímco asymetrická pozice složek filamentu (např. strana/strana nebo excentrické jádro/plášť) se stane diferenciální, potenciální silou obloučkování pro dosažení buď samovolného zobloučkování a/nebo tepelně aktivovaných zobloučkovaných filamentů. Pro zjednodušení jazyka této přihlášky jsou místo pojmů „filamenty s průřezem, podporující obloučkování“ a „filamenty s průřezem, nepodporujícím obloučkování“ používány pojmy „obloučkovatelný průřez“ a „neobloučkovatelný průřez“. Pojem „obloučkovatelný průřez“ se zde vztahuje k vícesložkovým vláknům, kde složky s odlišnými smršťovacími vlastnostmi jsou uspořádány napříč průřezem tak, že se tyto filamenty buď samovolně zobloučkují během protahování a tuhnutí nebo zobloučkují, když jsou zahřátý na nebo nad aktivační teplotu a poté pomalu ochlazovány, což způsobuje, že tato vlákna následují vektory sil smrštění.

Když je vlákno uvolněno, vytváří se takto takzvané šroubovicové zobloučkování, přestože když je obsaženo ve vrstvě vláken, vzájemná adheze vláken nedovoluje vytvoření ideálních šroubovic. Pro vícesložkové vlákno lze stanovit těžiště pro každou jednotlivou složku v průřezu vlákna (když jsou brány v úvahu jejich plochy/pozice v průřezu). Bez omezení teorií se má zato, že pokud jsou těžiště všech ploch každé ze složek v podstatě ve stejném místě, což je popsáno jako rotačně symetrický soustředný plášť/jádro, vlákno „neobloučkovatelné“ Například pro kulaté dvousložkové vlákno se symetrickou nebo centrickou strukturou průřezu jádro/plášť se těžiště nachází ve středu průřezu (viz Obr. 1).

CZ 2020 - 591 A3

Měření „průměr filamentu“ je vyjádřeno v jednotkách pm. Pojmy „počet gramů filamentu na 9000 m“ (také denier nebo den) nebo „počet gramů filamentu na 10000 m“ (dTex) jsou používány pro vyjádření stupně jemnosti nebo hrubosti filamentu ve vztahu k průměru filamentu (je předpokládán kruhový průřez filamentu), vynásobeného hustotou použitého materiálu nebo materiálů.

„Směr průchodu strojem“ (MD) - ve vztahu k výrobě netkaného vlákenného materiálu a skutečného vlastního netkaného materiálu pojem „směr průchodu strojem“ označuje směr, který v podstatě odpovídá směru dopředného pohybu netkaného vlákenného materiálu na výrobní lince, na které je tento materiál vyráběn.

„Příčný směr“ (MD) - ve vztahu k výrobě netkaného vlákenného materiálu a skutečného vlastního netkaného materiálu pojem „příčný směr“ (CD) označuje směr, který je v podstatě příčný (transverzální) ke směru dopředného pohybu netkaného vlákenného materiálu na výrobní lince, na které je tento materiál vyráběn, přičemž se nachází v rovině netkaného vlákenného materiálu.

„Směr z“ - ve vztahu k výrobě netkaného vlákenného materiálu označuje svislý směr vůči rovinnému MD x CD. Velikost ve směru z popisuje tloušťku netkaného materiálu.

„Netkaný materiál“ nebo „netkaná textilie“ je pás nebo vlákenný útvar, vyrobený z usměrněných nebo náhodně orientovaných filamentů, které jsou nejprve vytvořeny v průběhu tvorby vrstvy filamentů a poté společně zkonsolidovány prostřednictvím tření nebo vyvolání kohezních nebo adhezních sil a konečně zkonsolidovány vytvořením vzájemných spojů, přičemž tato konsolidace je provedena tepelně (např. účinkem procházejícího vzduchu, kalandrováním, účinkem ultrazvuku atd.), chemicky (např. použitím adheziva), mechanicky (např. hydroentanglement atd.) nebo alternativně kombinací těchto způsobů. Tento pojem se nevztahuje k textiliím, vytvořeným tkaním nebo pletením nebo k textiliím, kde jsou použity příze nebo vlákna k vytvoření prošití. Vlákna mohou být přírodního nebo syntetického původu a může se jednat o staplové příze, nekonečná vlákna nebo vlákna, vyrobená přímo na místě zpracování. Rozsah průměru komerčně dostupných vláken je od méně než přibližně 0,001 mm až do více než přibližně 0,2 mm a jsou dodávána v různých formách: krátká vlákna (známá jako staplová nebo střížová vlákna), nekonečná jednotlivá vlákna (filamenty nebo mono-filamentní vlákna), nezakrucované svazky filamentů (vyčesávaná vlákna) a zakrucované svazky filamentů (příze). Netkaná textilie může být vyrobena za použití mnoha způsobů, včetně technologií jako je meltblown, spunbond, spunmelt, zvlákňování za použití rozpouštědel, elektrostatického zvlákňování, mykání, fibrilace filmu, fibrilace, kladení vrstev pomocí proudu vzduchu, kladení vrstev za sucha, kladení vrstev staplových vláken za mokra a různé kombinace těchto procesů, známé v oboru. Plošná hmotnost netkaných textilií je obvykle vyjadřována v gramech na metr čtvereční (g/m² nebo gsm).

Proces „spunbond“ nebo „spunlaid“ je proces výroby netkané textilie, který zahrnuje přímou konverzi polymerů na filamenty, což je přímo následováno depozicí takto vytvořených filamentů, čímž je vytvořena vrstva netkaných filamentů, obsahující náhodně uspořádané filamenty. Tato netkaná vrstva filamentů je následně konsolidována způsobem takovým, že vymezuje netkanou textilii tvorbou spojů mezi filamenty. Proces konsolidace může být proveden za použití různých způsobů, například účinkem procházejícího vzduchu, kalandrováním atd.

Pojem „vrstva vláken“ se vztahuje k materiálům ve formě filamentů, které se nacházejí ve stavu před pojením, tedy procesem, který může být proveden různými způsoby, např. pojením účinkem procházejícího vzduchu, kalandrováním atd. „Vrstva vláken“ se skládá z jednotlivých filamentů, mezi nimiž zpravidla ještě není vytvořen pevný vzájemný spoj, přestože filamenty mohou být jistým způsobem předem spojeny / prekonsolidovány, přičemž tato prekonsolidace může být provedena během nebo krátce po kladení filamentů při procesu spunlaying. Tato prekonsolidace nicméně stále umožňuje, aby značné množství filamentů bylo volně pohyblivých tak, že je možné změnit jejich pozici. Výše zmíněná „vrstva vláken“ může sestávat z několika vrstev, vytvořených depozicí filamentů z několika zvlákňovacích hlav při procesu spunlaying.

-4CZ 2020 - 591 A3

Ve smyslu tohoto textu se pojem „vrstva“ vztahuje k dílčí složce nebo prvku textilie. „Vrstva“ může být ve formě množství fílamentů, vyrobených na jediné zvlákňovací hlavě nebo na dvou nebo více po sobě uspořádaných zvlákňovacích hlavách, které vytvářejí v podstatě stejné fílamenty. Například dvě po sobě uspořádané zvlákňovací hlavy, určené pro provedení postupu spunbond, které mají v podstatě shodné nastavení a zpracovávají polymery se v podstatě shodným složením, mohou být zkombinovány pro výrobu jediné vrstvy. Naopak dvě zvlákňovací hlavy typu spunbond, z nichž jedna vyrábí například jednosložkové fílamenty a druhá vyrábí například dvousložkové fílamenty, budou tvořit dvě různé vrstvy. Složení vrstvy může být zjištěno na základě znalosti individuálního nastavení a složek, určujících složení pryskyřice (polymeru), použité pro vytvoření vrstvy, nebo prostřednictvím analýzy netkané textilie samotné, například použitím elektronové mikroskopie nebo alternativně analýzou kompozice, použité pro výrobu fílamentů, obsažených ve vrstvě, za použití metod DSC nebo NMR. Sousední vrstvy fílamentů nemusí nutně být striktně odděleny, vrstvy v hraniční oblasti mohou splývat v důsledku toho, že fílamenty později deponované vrstvy padají do mezer mezi fílamenty dříve deponované vrstvy.

Pojem „stratům“ (mn. č. strata) se ve smyslu tohoto textu vztahuje k filamentámí oblasti, rozkládající se v podstatě podél roviny směru MD a CD netkané textilie a disponující jistou tloušťkou, procházející ve směru z, a disponující v podstatě rovnoměrnou hustotou fílamentů (tj. hmota fílamentů na určitý objem). Hustotu fílamentů strat v netkané textilii nelze změřit přesně, může však být zhodnocena při pohledu v průřezu netkané textilie. Stratum může být charakterizováno také v podstatě rovnoměrnou hustotou vzájemných spojů fílamentů a/nebo v podstatě rovnoměrným obsahem silnějších a slabších vzájemných spojů fílamentů (přestože směrem od vnějšího povrchu vnějšího strata ke středové oblasti může pro tyto hodnoty existovat mírný gradient). Je třeba pochopit, že filamentámí stratum v netkané textilii jako takové nikdy není zcela rovnoměrné; protože fílamenty netkané textilie jsou náhodně uspořádány a orientovány, fílamenty z jednoho strata mohou vstupovat do jiného strata, a dále některé oblasti strata se mohou vyboulit nebo se lokálně rozšířit mimo rovinu, v níž leží převážná část strata, nebo mimo povrch netkané textilie. Struktura strat může být pozorována prostřednictvím analýzy samotné netkané textilie, například za použití elektronové mikroskopie (zejména z průřezového pohledu) nebo např. tomografií nebo mikro CT měřením.

Pojem „stlačitelnost“ se zde vztahuje ke vzdálenosti v milimetrech, o niž je netkaná textilie stlačena účinkem zatížení, definovaného během měření „pružnosti“.

Pojem „regenerace“ se zde vztahuje ke schopnosti textilie znovu dosáhnout svého počátečního tvaru po stlačení. Toto se týká zejména schopnosti regenerace objemnosti na základě poměru mezi tloušťkou textilie po uvolnění působícího zatížení a počáteční tloušťky této textilie.

Pojem „dloužící poměr“ se zde vztahuje k číslu, vypočtenému podělením plochy průřezu kapiláry plochou průřezu fílamentů. Měřená jemnost vlákna na základě jeho zdánlivého průměru je použita pro výpočet plochy průřezu fílamentů. Průřezy jiné než kulaté nemohou být tímto způsobem vypočteny, a v takových případech je tedy zapotřebí SEM obrazová analýza skutečného průřezu.

Objasnění výkresů

Výhodná provedení vynálezu budou dále detailněji popsána s odkazem na doprovodné schematické výkresy, fotografie a 3D modely, na kterých jsou:

na Obr. 1 příklady průřezu, podporujícího obloučkování, na Obr. 2 SEM mikroskopie průřezu jednoho z provedení vynálezu, na Obr. 3 schématické vyobrazení průřezu jednoho z provedení vynálezu,

-5CZ 2020 - 591 A3 na Obr. 4 schématické vyobrazení průřezu dalšího provedení vynálezu, na Obr. 5A schematický celkový pohled na typ interfilamentámí vazby bez spoje, na Obr. 5B schematický průřez interfilamentámí vazby z Obr. 5A na Obr. 6A schematický celkový pohled na typ interfilamentámí vazby se slabým spojem, na Obr. 6B schematický průřez interfilamentámí vazby z Obr. 6A, na Obr. 7A schematický celkový pohled na typ interfilamentámí vazby s plným spojem, na Obr. 7B schematický průřez interfilamentámí vazby z Obr. 7a, na Obr. 8A schematický celkový pohled na typ interfilamentámí vazby se spojem tvaru kmene stromu, na Obr. 8B schematický průřez interfilamentámí vazby z Obr. 8A, na Obr. 9 fotografie průřezu jednoho z provedení vynálezu při zalití v pryskyřici, na Obr. 10 SEM mikroskopie průřezu jednoho z provedení vynálezu, na Obr. 11 schématické vyobrazení průřezu textilie s velmi nízkou úrovní hustoty vzájemné vazby filamentů a relativně velkými prázdnými objemy, na Obr. 12 schématické vyobrazení průřezu textilie s homogenní nízkou hustotou vzájemné vazby filamentů, na Obr. 13 schématické vyobrazení průřezu textilie s homogenní vysokou úrovní hustoty vzájemné vazby filamentů s relativně malými prázdnými objemy, na Obr. 14 schématické vyobrazení průřezu textilie s velmi vysokou úrovní hustoty vzájemné vazby filamentů a malými prázdnými objemy, na Obr. 15 až 19 zobrazují SEM mikroskopii netkané textilie v souladu s vynálezem po delaminaci, přičemž jsou viditelné jizvy ve formě narušených spojů, na Obr. 20A zobrazuje SEM mikroskopii průřezu jednoho z provedení vynálezu, obsahujícího nezobloučkované filamenty, na Obr. 20B zobrazuje SEM mikroskopii průřezu jednoho z provedení vynálezu, obsahujícího nezobloučkované filamenty, na Obr. 21 schématické vyobrazení průřezu dalšího provedení vynálezu, na Obr. 22 SEM mikroskopie průřezu provedení vynálezu, na Obr. 23 schématické vyobrazení výrobní linky pro výrobu netkané textilie v souladu s vynálezem, na Obr. 24 SEM mikroskopie průřezu Příkladu 1, na Obr. 25 SEM mikroskopie průřezu Příkladu 2,

-6CZ 2020 - 591 A3 na Obr. 26 fotografie průřezu Příkladu 2, zalitého v pryskyřici, na Obr. 27 3D model rentgenové tomografie Příkladu 1, na Obr. 28 digitální řez 3D modelem z Obr. 27, na Obr. 29 SEM mikroskopie průřezu Příkladu 3, na Obr. 30 SEM mikroskopie průřezu Příkladu 4, na Obr. 31 SEM mikroskopie průřezu Příkladu 5, na Obr. 32 SEM mikroskopie průřezu Příkladu 6, na Obr. 33 SEM mikroskopie průřezu Příkladu 7, na Obr. 34 SEM mikroskopie průřezu Příkladu 8, na Obr. 35 SEM mikroskopie průřezu Příkladu 9, na Obr. 36 SEM mikroskopie průřezu Příkladu 10, na Obr. 37 SEM mikroskopie průřezu Příkladu 11, na Obr. 38 perspektivní pohled na zařízení pro zkoušku míry průměrné odolnosti vůči abrazi Martindale, na Obr. 39 hodnotící stupnice pro vyhodnocení plstnatění u zkoušky míry průměrné odolnosti vůči abrazi Martindale, na Obr. 40 a 41 schematický pohled na zkoušku delaminace, na Obr. 42A a 42B fotografie držáku na vzorek pro SEM mikroskopii, na Obr. 43A až 43C fotografie držáku pro 3D tomografii, na Obr. 44 až 46 modely microCT analýzy vzorku v souladu s vynálezem.

Příklady uskutečnění vynálezu

Netkané textilie typu spunbond a/nebo spunmelt jsou v průmyslu dobře známy. Nekonečné filamenty, vyrobené za použití zvlákňovací hlavy, j sou kladeny na výrobní pás za účelem vytvoření vrstvy vláken, poté jsou prekonsolidovány a vzájemně spojeny pro vytvoření textilie. Krok pojení může být zvolen z několika známých možností, například:

mechanické proplétání, provedené například jehlami nebo proudy vody;

chemické pojení, provedené za použití adheziv nebo jiných aditiv, přidaných za účelem pojení;

tepelné pojení, provedené vystavením vrstvy vláken teplu za účelem vytvoření pojících bodů roztavením a ztuhnutím alespoň části polymemí kompozice. Teplo může být poskytnuto například

-7 CZ 2020 - 591 A3 dvojicí kalandrovacích válců, sálajícím teplem nebo horkou tekutinou, procházející skrz vrstvu vláken.

Každý ze jmenovaných způsobů má specifické výhody a nevýhody, a také příslušné textilii dodává typický vzhled a vlastnosti, které mohou být řízeny za použití nastavení procesu v určitém rozmezí. Výše uvedený seznam příkladů je pouze ilustrativní a odborník z dané oblasti sezná, že pro dosažení požadovaných vlastností textilie mohou být použity i jiné způsoby pojení a jejich různé kombinace. Textilie, konsolidované proudem horké tekutiny jsou v průmyslu známy, a zejména u technologie mykání za použití krátkých vláken je známo, že produkuje jemné tepelně pojené textilie. Hlavní výhodou pojení účinkem horké tekutiny je to, že toto pojení se uskutečňuje v celé textilii, přičemž na každém jednotlivém vzájemné křížení vláken může vzniknout spoj. Spoje jsou malé, vytvořené mezi dvěma nebo více vlákny, které se navzájem dotýkají. U technologie krátkých vláken lze využít výhodu vzájemného smíchání vláken do homogenní vlákenné směsi a přesně řídit množství vláken, obsahujících polymer s nízkou teplotou tavení (pojící polymery). Například, pokud je požadována velmi měkká a měkce poddajná textilie, v předem smíchané vlákenné směsi může být přítomno pouze malé množství pojícího polymeru, a obráceně.

Naopak netkaná textilie typu spunmelt je typicky vyráběna z jednoho typu filamentu a množství pojícího polymeru může být řízeno pouze pomocí obsahu pojícího polymeru v každém vlákně (poměr polymerů ve dvousložkových filamentech). Výrobní linky typu spunmelt mohou obsahovat množinu zvlákňovacích hlav a kombinací různých poměrů z každé hlavy může být vyrobena vrstvená textilie s odlišným pojícím polymerem. Vrstvy s různými poměry pojících polymerů mohou vykazovat různé vlastnosti a u textilií lze využít součinnosti mezi vysoce a mírně pojenými vrstvami. Poměr pojícího polymeru ve filamentové kompozici je zde použit jako příklad, lze kombinovat více technických charakteristik, jak je popsáno například v přihlášce společnosti Reifenháuser EP19189238.9 (ještě nepublikované) z roku 2018, kde je popsána textilie, tvořená alespoň dvěma vrstvami, z nichž jedna poskytuje vysokou odolnost vůči abrazi a druhá poskytuje měkkost a objemnost.

Výše uvedené řešení poskytuje textilii s požadovanou kombinací vlastností, ale z procesního hlediska pro výrobce textilie skrývá jednu nevýhodu. Největší odolnost vůči abrazi a měkkost (ve smyslu flexibility nebo nařasitelnosti) je dosaženo, když první vrstva na vrstvě druhé tvoří pouze tenkou slupku, což znamená, že první vrstva má nižší plošnou hmotnost a výrobní linky s dvěma hlavami tedy nemohou využívat první hlavu v oblasti její optimální výrobní kapacity.

Naše vynálezecké řešení předkládá materiál, vyrobený metodou spunmelt, kde „povrchový film“ na „měkké-objemné“ části může být vytvořen nastavením pojícího procesu účinkem proudu horké tekutiny, přičemž tloušťka „povrchového filmu“ může být řízena podle požadovaných konečných vlastností textilie.

Textilie v souladu s vynálezem může být vyrobena z vrstvy vláken, obsahující vícesložkové filamenty, které obsahují pojící polymer s nižší teplotou tavení na alespoň části svého povrchu. Vrstva vláken na pohyblivém pásu je podrobena tepelnému zpracování. Teplo může do vrstvy vláken přejít prostřednictvím horké tekutiny, např. horkého vzduchu. Obecně může teplo do vrstvy vláken přejít v různých fázích výrobního procesu, např. přímo poté, co jsou filamenty uloženy na pás pro prekonsolidaci struktury, během procesu tepelné aktivace, během procesu pojení atd.

Horká tekutina proniká povrchem vrstvy vláken, proudí okolo filamentů a část tepla, přenášeného horkou tekutinou, přechází do chladnějších filamentů. Jakmile část tepla přejde do filamentů na povrchu vrstvy vláken, teplota horké tekutiny se poněkud snižuje, stejně jako rozdíl teplot mezi filamenty a horkou tekutinou. Odborníkovi z dané oblasti bude zřejmé, že když filamenty na povrchu přijímají toto teplo, teplota filamentů se zvyšuje, zatímco rozdíl teplot mezi horkou tekutinou a filamentem se snižuje. Při dostatku času a tepla mohou být všechny filamenty v textilii zahřátý na stejnou teplotu a vzájemné pojení vláken může být homogenní přes celou tloušťku textilie. Textilie tak lze nazvat rovnoměrně, plně nebo dobře pojenou.

-8CZ 2020 - 591 A3

Překvapivě bylo zjištěno, že textilie s nerovnoměrnou hustotou pojících bodů napříč její tloušťkou může mít další výhody. Textilie v souladu s vynálezem obsahuje, při pohledu na průřez, oblasti s rozsáhlejší interfilamentámí vazbou (více fílamentů, které se navzájem dotýkají, takže může být např. vytvořeno více vzájemných spojů mezi filamenty a/nebo mohou být vytvořeny silnější spoje) a oblasti s menší interfilamentámí vazbou; přičemž vazba je definována jako všechny možné vzájemné interakce mezi jednotlivými filamenty, tj. spojený, částečně spojený nebo nespojený kontakt, křížení, propojení, paralelní kontakt atd. (detailněji definováno níže). Takováto odlišnost oblastí pro jeden typ fílamentů koreluje (na základě vlastností povrchu vlákna) s filamentámí hustotou (počet fílamentů v daných oblastech). Oblasti s vyšším stupněm pojení jsou typicky vytvořeny na vnějším povrchu filamentámí vrstvy vláken, kde horká tekutina vstupuje do textilie. Oblasti (strata) s vyšší nebo nižší hustotou fílamentů jsou obecně dobře rozeznatelné, typicky však mezi nimi nicméně není ostrá hranice. Textilie v souladu s vynálezem ve své tloušťce obsahuje alespoň 2 odlišná filamentámí strata.

Stratum je obecně definováno jako 3D oblast, orientovaná v rovinném MD-CD směm s obecně rovnoměrnou úrovní vzájemného pojení mezi filamenty a/nebo filamentámí hustotou. Vytvoření takovýchto strat může být ovlivněno různými faktory a stratum může být rozeznáno několika způsoby.

Například stratum s vyšší úrovní interfilamentámí vazby má rovněž vyšší filamentární hustotu neboli hustotu vláken. Filamenty jsou navzájem blíže, než u strata, vytvořeného ze stejné vrstvy vláken, ale s nižší vzájemnou vazebností mezi vlákny. Úroveň hustoty vláken může být odhadnuta při pohledu na, například, SEM mikroskopický snímek průřezu, jak je ukázána v Obr. 2, nebo může být analyzována a vypočtena například na základě měření pomocí tomografie nebo microCT, přičemž lze vytvořit dvojrozměrný digitální řez, který může být použit pro přesné stanovení hustoty vláken.

Například (viz Obr. 3) když textilie v souladu s vynálezem může přes svou tloušťku zahrnovat alespoň dvě odlišná filamentámí strata (A, B) s různou filamentámí hustotou. Poměr filamentámí hustoty strata A a filamentámí hustoty strata B je s výhodou alespoň 1,5; výhodněji alespoň 2,0; výhodněji alespoň 2,5; výhodněji alespoň 3, ještě výhodněji alespoň 5.

Textilie v souladu s vynálezem může zahrnovat například 2 odlišná filamentámí strata, přičemž první stratum (A) s vyšší filamentámí hustotou tvoří jeden povrch netkané textilie a dmhé stratum (B) s nižší filamentámí hustotou tvoří střední oblast nebo druhý povrch netkané textilie.

Textilie v souladu s vynálezem může zahrnovat například (viz Obr. 4) 3 různá strata, přičemž se v ní nachází první stratum (A), které tvoří první vnější povrch textilie, dmhé stratum (B) a třetí stratum (C), které tvoří dmhý vnější povrch textilie, přičemž dmhé stratum (B) je uspořádáno mezi prvním stratem (A) a třetím stratem (C). Filamentámí hustota druhého strata (B), tvořícího střední oblast, je nižší než filamentámí hustota prvního strata (A) a třetího strata (C). Je třeba poznamenat, že vnější strata (A, C) mohou, ale nemusí mít stejné charakteristiky, za předpokladu, že mají vyšší filamentámí hustotu než (vnitřní) druhé stratum (B). Poměr filamentámí hustoty prvního strata (A) a filamentámí hustoty dmhého strata (B) je s výhodou alespoň 1,5; výhodněji alespoň 2,0; výhodněji alespoň 2,5; výhodněji alespoň 3, ještě výhodněji alespoň 5. Poměr filamentámí hustoty třetího strata (C) a filamentámí hustoty dmhého strata (B) je s výhodou také alespoň 1,5; výhodněji alespoň 2,0; výhodněji alespoň 2,5; výhodněji alespoň 3, ještě výhodněji alespoň 5.

Hustota interfilamentámí vazby může být měřena například přímo. Může být odhadnuta například pomocí optické nebo SEM mikroskopie. Obě metody mohou být použity pouze pro analýzy povrchů vzorků textilie. Pro úplné analýzy vzorků jev průmyslu známa „Metoda stanovení geometrických statistik vláken pro netkanou textilii“, kde trojrozměrný microCT snímek je převeden na model textilie. Metoda využívá koncept strojového učení pro identifikaci jednotlivých vláken, přítomných ve vzorku, následovaný geometrickou analýzou těchto vláken za účelem

-9CZ 2020 - 591 A3 získání statistiky, vhodné pro charakterizaci materiálu. Výsledky zahrnují orientaci a rozdělení hustoty vláken. Tento postup analýzy byl vyvinut společností Math2Market GmbH a je součástí GeoDict digitální materiálové laboratoře.

Textilie v souladu s vynálezem může ve své tloušťce zahrnovat například 2 různá filamentámí strata (A, B) s různou hustotou interfilamentámí vazby. Poměr hustoty interfilamentámí vazby prvního strata (A) a hustoty interfilamentámí vazby druhého strata (B) je s výhodou alespoň 2; výhodněji alespoň 3; výhodněji alespoň 4; výhodněji alespoň 5; ještě výhodněji alespoň 7.

Textilie v souladu s vynálezem může zahrnovat například 3 různá strata, přičemž se v ní nachází první stratum (A), tvořící první vnější povrch netkané textilie; dmhé stratum (B) atřetí stratum (C), které tvoří druhý vnější povrch textilie, přičemž dmhé stratum (B) je uspořádáno mezi prvním stratem (A) a třetím stratem (C). Hustota interfilamentámí vazby prvního strata (A) a třetího strata (C) je vyšší, než je hustota interfilamentámí vazby strata (B), které tvoří střední oblast textilie. Je třeba poznamenat, že vnější strata (A, C) mohou, ale nemusí mít shodné charakteristiky za předpokladu, že obě mají vyšší hustotu interfilamentámí vazby než (vnitřní) třetí stratum (B) s nejnižší hustotou interfilamentámí vazby. Poměr hustoty interfilamentámí vazby strata (A) (nebo třetího strata (C)) a hustoty interfilamentámí vazby strata (B) je s výhodou alespoň 2; výhodněji alespoň 3,0; výhodněji alespoň 4; výhodněji alespoň 5, ještě výhodněji alespoň 7.

Interfilamentámí vazba

Hustota interfilamentámí vazby koreluje s hustotou spojů v textilii nebo jinými slovy s délkou částí filamentů mezi pojícími body. Zde je třeba poznamenat, že ne každá interfilamentámí vazba tvoří spoj a pokud ano, na základě složení filamentů a okolních podmínek mohou být nalezeny různé typy spojů. Bez omezení teorií máme za to, že lze jmenovat 4 typické příklady:

1) žádný spoj - dva filamenty se mohou vzájemně dotýkat, ale není vytvořena žádná vazba (viz Obr. 5A, 5B). Například v případě vláken typu strana/strana, kde je pojící polymer přítomen pouze na části povrchu filamentů, mohou být filamenty k sobě navzájem přivráceny částí, kde není k dispozici žádný polymer. Filamenty se tak mohou vzájemně dotýkat, ale nejsou vzájemně propojené nebo spojené. Například také v případě, kdy je textilie pojena a později je reaktivováno obloučkování filamentů za použitím postupu, kdy není dosaženo teploty tavení pojícího polymem, se mohou filamenty zaplést a tím vytvořit více vzájemných kontaktních bodů mezi filamenty, nicméně však nejsou vytvořeny žádné nové/dodatečné spoje mezi filamenty.

2) slabý nebo tečný spoj - dva filamenty se navzájem mohou dotýkat „tečně“ a pojící polymer mezi nimi vytváří „krček“ (viz Obr. 6A, 6B). To se může stát například v případě vláken, která se navzájem dotýkají pouze nepatrně nebo například pokud jek dispozici pouze nižší množství pojícího polymeru.

3) plný spoj - dva filamenty se vzájemně setkávají a pojící polymer je pokrývá spojeným pláštěm (viz Obr. 7A, 7B). To se může stát například v případě, kdy jsou vlákna proti sobě navzájem nepatrně stlačena nebo například pokud je pro vytvoření pláště k dispozici velké množství polymeru.

4) „kmen stromu“ - dva filamenty se navzájem podélně dotýkají a pojící polymer vytváří v jisté délce krček nebo spojený plášť pro obě vlákna, například v délce, která je větší než součet průměrů dvou spojených filamentů (viz Obr. 8A, 8B).

Je třeba poznamenat, že pojící bod může být tvořen více než 2 vlákny a společně mohou být zkombinovány různé typy pojících bodů. Například spoj typu kmen stromu lze kombinovat se slabou/tečnou vazbou se třetím vláknem atd. Také je třeba poznamenat, že prezentované kategorie jsou typickými příklady pro účely vysvětlení a ve skutečnosti mohou být v textilii nalezeny různé

-10 CZ 2020 - 591 A3 typy ^sP^ojů₅ zejména přechodové typy spojů mezi slabými a plnými vazbami a také kmeny stromů mohou vzniknout z velmi krátkých i z velmi dlouhých spojů.

Například stratum s vyšším počtem interfilamentámích vazeb může mít vyšší hustotu spojů 3 (plných spojů) a spojů 4 (kmenů stromu), než stratum s nižším počtem interfilamentámích vazeb.

Textilie v souladu s vynálezem může přes svou tloušťku zahrnovat například 2 různá filamentární strata (A, B) s různými úrovněmi hustot spojů typu plný spoj a kmen stromu. Poměr hustot spojů typu plný spoj a kmen stromu jsou v prvním stratu (A) a druhém stratu (B) s výhodou alespoň 1,5; výhodněji alespoň 2,0; výhodněji alespoň 3,0; výhodněji alespoň 4,0 a ještě výhodněji alespoň 5.

Textilie v souladu s vynálezem může zahrnovat například 3 různá strata, přičemž se v ní nachází první stratum (A), tvořící první vnější povrch netkané textilie; druhé stratum (B) atřetí stratum (C), které tvoří druhý vnější povrch textilie, přičemž druhé stratum (B) je uspořádáno mezi prvním stratem (A) a třetím stratem (C). Kombinovaná hustota plných spojů a spojů typu kmen stromu v prvním stratu (A), stejně jako kombinovaná hustota plných spojů a spojů typu kmen stromu v třetím stratu (C), je vyšší než kombinovaná hustota plných spojů a spojů typu kmen stromu v druhém stratu (B). Je třeba poznamenat, že vnější strata (A, B) mohou, ale nemusí mít shodné charakteristiky, za předpokladu, že obě mají vyšší kombinovanou hustotu plného spoje a spoje typu kmen stromu než má (vnitřní) druhé stratum (B). Poměr kombinované hustoty plného spoje a spoje typu kmen stromu prvního strata (A) (nebo třetího strata (C)) a druhého strata (B) je alespoň 1,5; výhodněji alespoň 2,0; výhodněji alespoň 3,0; výhodněji alespoň 4,0 aještě výhodněji alespoň 5,0.

V jednom vzorku textilie lze nalézt všechny čtyři typy spojů. Síla spojů vzrůstá od první možnosti (žádné spoje) přes slabé/tečné spoje k plným spojům a spojům typu kmen stromu. Počet a poměr různých typů spojů v textilii může ovlivnit konečné vlastnosti textilie. Například vyšší počet spojů s vyšší silou může podporovat odolnost textilie a pevnost v tahu, ale pravděpodobně také může způsobit tuhost textilie. Může se vytvořit vyšší počet spojů typu kmen stromu, zejména v kombinaci s větším prázdným objemem, které vytvoří například nechtěná tvrdá místa, která mohou být hodnocena negativně jako drsná či nepohodlná pro nošení.

Například při pohledu na průřez lze v netkané textilii spatřit větší množství prázdných objemů. Větší prázdné objemy, označované jako „dutiny“, mohou být v průřezu netkanou vlákennou vrstvou viditelné a jsou trojrozměrné. Typicky se mezi oblastmi s vyšší úrovní interfilamentámích vazeb nachází menší prázdný objem a rovněž celkový prázdný objem celé oblasti je obecně vzato nižší. Obráceně oblasti s menším množstvím interfilamentámích vazeb vykazují rozsáhlejší prázdné objemy a rovněž rozsáhlejší celkový prázdný objem pro danou oblast. Rozsáhlé prázdné prostory, označované jako dutiny, mohou být také pozorovány v průřezu textilií. V průřezu ve směm podélné osy (MD) netkané textilie je délka dutin výrazně větší než jejich výška.

Netkaná textilie v souladu s vynálezem může zahrnovat například stratum B, obsahující dutiny, přičemž poměr délky dutiny k její výšce, L:H, je alespoň 3:1, s výhodou 5:1a nejvýhodněji 10:1. Viz např. Obr. 9 a 10.

Netkaná textilie samotná může být pro popis rozdílů ve struktuře vláken analyzována za použití různých dmhů mikroskopie nebo jiných zobrazovacích technik, ale z pohledu koncového uživatele jsou klíčovou výhodou vlastnosti vláken. Bez omezení teorií a za předpokladu, že netkaná textilie je vyrobena z rovnoměrné filamentární vrstvy vláken, sestávající ze shodných filamentů, přičemž úroveň interfilamentámí vazby odpovídá hustotě spojů, lze na základě úrovně hustoty filamentární vazby predikovat konečné vlastnosti.

Například vrstva vláken s jedinou vrstvou, která je vystavena pojícímu procesu typu spunbond účinkem procházejícího vzduchu, bude podrobena prekonsolidaci na pásu, přičemž horká tekutina z vrchní části vstupuje do textilie, následně je vrstva vláken přesunuta do jednotky pro pojení účinkem procházejícího vzduchu a spojena na pásu nebo bubnu, kde horká tekutina do vrstvy

-11 CZ 2020 - 591 A3 vláken vstupuje na té samé straně jako vzduch pro prekonsolidaci. Na základě exaktních technologických a prekonsolidačních podmínek se mohou vytvořit různé struktury s odlišnými vlastnostmi:

Pokud do filamentů vrstvy vláken vstupuje nedostatečné množství tepla, pojící polymery nejsou dostatečně změkčeny nebo roztaveny a jakékoliv vzniklé spoje jsou obecně vzato slabé. Vzniklá textilie typicky vykazuje velmi nízkou úroveň hustoty interfilamentámích vazeb a relativně velké prázdné objemy. Takováto textilie může být označena jako „nedostatečně pojená“ (underbonded). Zpravidla je snadné filamenty rozebrat (dezintegrovat) nebo z ní část filamentů vyjmout, a odolnost (jak povrchová, tak delaminační/dezintegrační) je velmi nízká. Textilie může být považována dokonce i za nestabilní. Na druhou stranu bude taková textilie pravděpodobně velmi měkká ve smyslu stlačitelnosti, flexibility, nařasitelnosti atd., viz Obr. 11.

Když teplo (pokud možno na spodní úrovni vhodného rozsahu tepla) vstupuje do filamentů vrstvy vláken, zejména když má teplo dostatek času pro vstup do filamentů přes vrstvu vláken tak homogenně, jak je to možné, nebo například když je vrstva vláken pro tok tepla propustná natolik, že tok tepla přes ni prochází se shodným teplotním gradientem ve všech místech (odborník z dané oblasti snadno stanoví vhodné procesní podmínky), jsou pojící polymery změkčeny nebo se taví dostatečně (v nižších úrovních vhodného rozsahu pojení) a vznikají vzájemné spoje mezi filamenty. Vytvořená textilie typicky vykazuje homogenní nízkou úroveň hustoty interfilamentámích vazeb a stále ještě relativně rozsáhlé prázdné objemy. Takováto textilie může být označována jako „lehce pojená“ (lower bonded). Zpravidla je objemná (měkce poddajná), měkká ve smyslu stlačitelnosti, flexibility, nařasitelnosti atd., ale zachovává si určitou (nižší) úroveň povrchové a delaminační odolnosti, viz Obr. 12.

Když do vrstvy vláken vstupuje teplo a je homogenně rozložené, takže více teplaje přijato vlákny ve vnější oblasti a méně vlákny uvnitř textilie (z pohledu ve směru vstupu tepelného toku), může vzniknout struktura strat.

Struktura strat vyžaduje vyšší úroveň hustoty interfilamentámích vazeb na vnějším povrchu a nižší úroveň hustoty interfilamentámích vazeb uvnitř textilie, viz Obr. 3. Teplo může do filamentámí vrstvy vláken vstupovat z jedné strany nebo z obou stran zároveň (např. proud horkého vzduchu z jedné strany a horký povrch, např. pás, deska, buben atd. ze strany dmhé) nebo z obou stran v samostatných krocích (z jedné strany a poté z dmhé strany). Za těchto podmínek se na prvním vnějším povrchu může vytvořit první stratum (A) s vyšší úrovní hustoty interfilamentámích vazeb, na dmhém vnějším povrchu se může vytvořit třetí stratum (C) s vyšší úrovní hustoty interfilamentámích vazeb, a střední oblast může být tvořena dmhým stratem (B) s nejnižší úrovní hustoty interfilamentámích vazeb, viz Obr. 4.

Bez omezení teorií máme za to, že pro vytvoření struktury strat může dohromady pracovat více procesních prvků a parametrů. Například mírná tlaková síla za tepla (např. napětí textilie na válcovém povrchu, například bubnu nebo válci) může podporovat vznik vnějších strat s vyšší úrovní hustoty interfilamentámích vazeb. Například teplo, vstupující do filamentů, může změkčit nebo částečně změkčit nepojící polymer v polymerové kompozici a částečné změkčení filamentů, nejbližších ke zdroji tepla, může pomoci vzniku vnějších strat. Například filamenty s průřezem, podpomjícím obloučkování, nebo obsahující smrštitelný polymer, se za tepla mohou přesunout ze semi-stabilního do stabilnějšího stavu a i když proces není dostatečně silný pro vytvoření obloučků, síla vnitřních filamentů může podporovat vznik strat. Patentová přihláška WO2020103964 popisuje teorii vnitřní síly smrštění a prahy odolnosti vláken/filamentů pro vysvětlení vzniku objemné struktury s průřezem, nepodporujícím obloučkování. Bez omezení teorií máme zato, že v peci může být pro popis sil, přesunujících části filamentů ve směru z pro vytvoření struktury strat, použit obdobný princip. Například chlazení hned po vyjmutí z pece může dopomoci vzniku nebo alespoň ustálení vzniklé struktury strat.

-12 CZ 2020 - 591 A3

Textilie, vzniklá v souladu s vynálezem, která ve své struktuře kombinuje strata s vyšší a nižší úrovní hustoty interfilamentámích vazeb, vykazuje velmi dobrou kombinaci vlastností, přičemž dobrá odolnost (jak povrchová odolnost strat s vyšší úrovní hustoty interfilamentámích vazeb, tak vyšší síla, potřebná pro delaminaci, dané sílou spoje nej slabšího strata B s nízkou úrovní hustoty interfilamentámích vazeb) je kombinována s dobrou objemností a měkkostí (ve smyslu stlačitelnosti, flexibility, nařasitelnosti atd.), podporovanou objemnými straty s nízkou úrovní hustoty interfilamentámích vazeb.

Bez omezení teorií máme za to, že rovnováha mezi měkkostí/objemností a vlastnostmi odolnosti/pevnosti v tahu může využívat i synergic, umožněné neostrou hranicí mezi sousedními straty. Například některé části určitých filamentů mohou zasahovat do prvního nebo třetího strata (A, C), které mají vyšší úroveň hustoty interfilamentámích vazeb a jiné části mohou zasahovat do dmhého strata (B), které má nižší úroveň hustoty interfilamentámích vazeb. Například struktura strat, vytvořená v jedné vrstvě filamentámí vrstvy vláken ve srovnání s obdobnou stmkturou, vytvořenou z různých vlákenných vrstev, vykazuje lepší vnitřní komplexitu.

Když teplo (pokud možno ve středních až vyšších úrovních vhodného rozsahu tepla) vstupuje do filamentů vrstvy, zejména pokud je dostatek času, aby teplo vstoupilo do filamentů ve všech místech přes textilii tak homogenně, jak je to možné, nebo např. když je vrstva vláken vůči tepelnému toku natolik propustná, že přes ni tepelný tok prochází se shodným tepelným gradientem přes všechna místa (odborník z dané oblasti snadno stanoví vhodnější procesní podmínky), pojící polymery se změkčují nebo se dostatečně taví (ve vyšších úrovních vhodného rozsahu teplot pojení) a vznikají vzájemné spoje mezi filamenty. Vzniklá textilie typicky vykazuje homogenní vyšší úroveň hustoty interfilamentámích vazeb s relativně malými prázdnými objemy. Takováto textilie může být označována jako „plně pojená“ (fully bonded). Zpravidlaje méně objemná a tužší. Zachovává si rovněž vyšší úroveň povrchové odolnosti a obzvláště delaminační odolnosti, viz Obr. 13. Když do filamentů vrstvy vstupuje příliš mnoho tepla, pojící polymery se zcela roztaví a vznikají především plné spoje nebo spoje typu kmen stromu. Jiné polymery filamentové kompozice mohou být také ovlivněny, mohou se například snadněji ohýbat a filamentámí vrstva vláken se tak může zhroutit do sebe. Vzniklá textilie zpravidla vykazuje velmi vysokou úroveň hustoty interfilamentámích vazeb a malé prázdné objemy. Takováto textilie může být označována jako „přepojená“ (overbonded). Zpravidla je velmi tuhá a odolná. Pravděpodobně také bude méně objemná a bude mít horší pocitovou měkkost, viz Obr. 14.

Je třeba poznamenat, že výše popsaná hypotéza, kde se tloušťka textilie snižovala se zvyšující se absorpcí tepla, je platná pro filamenty, které během pojení nepodstupují výrazné změny, vyvolávající vnitřní síly, které mění tvar filamentů (např. aktivace obloučkování, kontrolované smrštění atd.). Za takovýchto podmínek by textilie mohla mít odlišnou křivku tloušťky k absorpci tepla s vrchem nebo vrchy na optimálních hodnotách obloučkování/smrštění a menší tloušťkou pro nedostatečně pojenou a přepojenou textilii. Principy pojení jsou v podstatě shodné a struktura strat může vzniknout se všemi svými výhodami.

V průmyslu je dobře známo, že určité kombinace polymerů s různými úrovněmi smrštění, uspořádané v tzv. průřezu, podporujícím obloučkování, umožňují tzv. obloučkování. To může být buď okamžité samovolné obloučkování nebo latentní obloučkování, kde vlákna musí být aktivována, aby vykazovala obloučky (například pomocí tepelné aktivace). Vlákna s průřezem, podporujícím obloučkování, vykazují pravidelné obloučky, které tvoří takzvané šroubovicové zobloučkování. S velkou mírou zjednodušení lze říct, že vlákno, které má průřez, podporující obloučkování, má tendenci ohýbat se směrem ke složce s vyšším smrštěním, což způsobuje v podstatě rovnoměrné šroubovicové zobloučkování. Jinými slovy průřez, podporující obloučkování, způsobuje pravidelný posun vektorů vnitřní síly první a druhé složky směrem k sobě navzájem. Bez omezení teorií máme za to, že pravidelnost posunu je hlavním důvodem pravidelnosti obloučku na jednom volném vlákně. Naopak, v souladu s vynálezem a bez omezení teorií, máme zato, že na vláknech, které mají průřez, nepodporující obloučkování, vektory vnitřní síly smrštění první a druhé složky neposkytují jakýkoliv pravidelný posun mezi sebou navzájem,

-13 CZ 2020 - 591 A3 a vlákno tak tvoří nepravidelné ohyby nebo zvlnění v libovolných směrech. S velkou mírou zjednodušení lze říct, že vlákno nemá rovnoměrnou tendenci k ohýbání směrem k určité části svého průřezu nebo obvodu, což má za následek nepravidelný konečný tvar. Po aktivaci průřez vlákna zůstává v podstatě neobloučkovaný.

Textilie v souladu s vynálezem může zahrnovat například vícesložkové filamenty, které mají pojící polymer alespoň na části svého povrchu. Pojící polymer může být zvolen ze skupiny polyolefinů (tj. polypropylen nebo polyethylen), polymerů s nízkou teplotou tavení včetně tříd polyesteru s nízkou teplotou tavení (tj. alifatické sloučeniny, jako je např. kyselina polymléčná, nebo aromatické sloučeniny, jako je např. polyethylen tereftalát), kopolymery nebo směsi vhodných polymerů. V rozsahu tohoto vynálezu je i to, že první polymer sestává nebo v podstatě sestává z plastu ze skupiny polyesterů, který zahrnuje také kopolymery polyesteru (coPET) nebo kopolymery polylaktidu (COPLA).

Výhodné kombinace složek pro bikomponentní filamenty v souladu s vynálezem jsou PP/PE, PET/PE, PET/PP, PET/coPET, PLA/coPLA, PLA/PE a PLA/PP.

Textilie v souladu s vynálezem může zahrnovat například vícesložkové filamenty, s výhodou dvousložkové filamenty.

Textilie v souladu s vynálezem je vytvořena z objemné vrstvy vláken, s výhodou z vrstvy vláken, zahrnující zobloučkované filamenty nebo také filamenty s latentním obloučkováním, které po vhodné aktivaci samovolně obloučkují.

Textilie v souladu s vynálezem může zahrnovat například vícesložkové filamenty s průřezem, podporujícím obloučkování, s výhodou bikomponentní filamenty s průřezem, podporujícím obloučkování, výhodněji filamenty s průřezem eC/S nebo S/S. Některé z výhodných kombinací pro eC/S průřez jsou například: PP/PE, PET/PE, PLA/PE, PET/PP, PLA/PP, PP/coPP, PET/coPET, PLA/coPLA, přičemž jmenované polymery tvoří alespoň 75 % složky filamentů.

Textilie v souladu s vynálezem může zahrnovat například vícesložkové filamenty s průřezem, nepodporujícím obloučkování, zahrnující smršťující polymer, s výhodou bikomponentní filament s C/S průřezem, který ve své kompozici zahrnuje polyester, s výhodou v jádře. Některé z výhodných kombinací pro C/S průřez jsou například: PET/PE, PET/PP, PET/coPET, PLA/PE, PLA/PP, PLA/coPLA, přičemž jmenované polymery tvoří alespoň 75 % složky filamentů.

Bez omezení teorií máme za to, že v určitých případech může vzniknout struktura strat, ale v důsledku nízkého množství pojícího polymeru, dostupného na povrchu filamentů, jsou vzniklé spoje příliš slabé na to, ab ji udržely na místě a požadovaná struktura pak přestává existovat. Na druhou stranu, pokud filamenty obsahují příliš mnoho pojícího polymeru, který se během procesu pojení taví, zbývající pevné části filamentů, které se netaví, se stávají příliš slabými nato, aby si zachovaly svou strukturu při vystavení tepelnému toku, a požadovaná struktura tak opět přestává existovat.

Textilie v souladu s vynálezem může zahrnovat například alespoň 15 hm. % pojícího polymeru, s výhodou alespoň 18 hm. % pojícího polymeru.

Textilie v souladu s vynálezem může zahrnovat například maximálně 75 hm. % pojícího polymeru, s výhodou maximálně 80 hm. % pojícího polymeru.

Pro různé kombinace polymerů mohou být použity různé úrovně. Textilie v souladu s vynálezem s PP/PE filamenty může zahrnovat například alespoň 25 hm. % pojícího polymeru, s výhodou alespoň 30 hm. % pojícího polymeru, výhodněji alespoň 35 hm. % pojícího polymeru. Textilie v souladu s vynálezem s PP/PE filamenty může zahrnovat například maximálně 75 hm. % pojícího

-14 CZ 2020 - 591 A3 polymeru, s výhodou maximálně 70 hm. % pojícího polymeru, výhodněji maximálně 65 hm. % pojícího polymeru.

Je třeba také poznamenat, že pojící polymer by měl být přítomen na povrchu fílamentů. V případě jádra-pláště nebo excentrického jádra-pláště by pojící polymer měl být součástí pláště nebo s výhodou tvořit plášť.

Textilie v souladu s vynálezem může zahrnovat například pojící polymer, tvořící alespoň 20 % plochy povrchu fílamentů, s výhodou alespoň 35 % plochy povrchu fílamentů, ještě výhodněji alespoň 50 % plochy povrchu fílamentů. Struktura strat v souladu s vynálezem poskytuje rovnováhu mezi odolností textilie a vlastnostmi měkkosti/objemnosti.

Například odolnost textilie je požadovaná vždy. Textilie musí být dostatečně odolná, aby prošla procesem přeměny na konečný produkt bez poškození a také aby snesla používání konečného produktu. Dvě velmi důležité části odolnosti jsou stabilita povrchu textilie (odolnost vůči uvolňování vláken z povrchu) a stabilita delaminace textilie (odolnost vůči strhávání vrchní části textilie od spodní části). Tyto dva typy odolnosti jsou často vyhodnocovány společně s jinými typy odolnosti, jako je odolnost vůči abrazi za použití zkušební metody Martindale s daným počtem cyklů a následným vyhodnocením výsledku člověkem na stupnici od 1 do 5. Tato zkouška je velmi dobrá pro nastavení prahové úrovně pro jeden určitý produkt s binárním vyhodnocením vyhověl/nevyhověl, ale v důsledku své hrubé stupnice a nedostatku dodatečných informací pro srovnání vzorků, které zkouškou prošly s nej lepším výsledkem, nicméně není nej lepší možností pro dostatečně podrobné rozlišení, jak je požadováno pro popis výhod našeho vynálezu.

Jinými slovy lze říct, že pevnost v tahu textilie ve směru z je nižší pro strata s nižší úrovní interfilamentámích vazeb. Pevnost v tahu textilie ve směru z lze změřit například použitím zkoušky delaminační odolnosti. Textilie se trhá ve svém nejslabším stratu. Když je delaminační odolnost příliš nízká, textilie není dostatečně stabilní a pod zatížením při přeměně nebo normálním provozu může delaminovat a trhat se na vrstvy nebo může delaminovat pouze v určitých oblastech, přičemž delaminovaná část je stále částečně spojená a má tendenci k tvorbě nežádoucích žmolků. Obdobně, i když je povrch textilie velmi odolný vůči abrazi, může delaminace znehodnotit výsledek žmolky nebo tzv. efektem pavučiny během zkoušky abraze Martindale.

Bez omezení teorií máme za to, že pro textilii s vytvořenou strukturou strat je klíčovou hodnotou pro popis odolnosti delaminační pevnost. Plně pojená textilie s žádnou nebo nízkou úrovní struktury strat bude mít dobrou povrchovou stabilitu a vysokou delaminační pevnost. Správně vzniklá struktura strat je charakterizována dobrou povrchovou stabilitou a střední delaminační pevností. Nedostatečně pojená textilie se slabou nebo žádnou strukturou strat je charakterizována snadnou dezintegrací povrchu a nízkou delaminační/dezintegrační pevností.

Textilie v souladu s vynálezem může zahrnovat například alespoň 2 různá strata, přičemž delaminační pevnost je rovna nebo vyšší než 0,5 N nebo s výhodou vyšší než 0,6 N nebo s výhodou vyšší než 0,7 N nebo s výhodou vyšší než 0,8 N.

Textilie v souladu s vynálezem může zahrnovat například alespoň 2 různá strata, přičemž delaminační pevnost je rovna nebo nižší než 2,0 N.

Síla delaminace je síla, potřebná pro odtažení vnějších částí/vnějších strat netkané textilie podél nej slabší oblasti v netkané textilii. Za předpokladu, že textilie má strukturu strat, se delaminace odehrává v stratu s nejnižší úrovní hustoty interfilamentámích vazeb. Zde je třeba poznamenat, že pro typické kompozice pro netkané textilie pojící polymer vykazuje nižší pevnost v tahu než druhý polymer, což znamená, že nejslabší místa jsou obvykle spoje, a ne fílamenty samotné. Tato charakteristika je také velmi často ovlivňována průřezem vlákna. Například polyethylen jako pojící polymer vykazuje nižší pevnost v tahu než polypropylen nebo polyester. Například spoje mezi strukturovanými fílamenty typu jádro/plášť s polyethylenem v plášti jsou relativně slabé, protože

-15 CZ 2020 - 591 A3 plášť je obvykle spíše tenký povlak vnitřního jádra. Výsledkem je, že obecně je snazší přetrhnout vzájemné spoje mezi filamenty než filamenty samotné, viz Obr. 15 až 19.

Jednou z klíčových vlastností je například objemnost. Jak bylo zmíněno výše, filamentámí vrstva vláken by měla být dostatečně objemná na to, aby během pojení umožnila dostatečný tok horké tekutiny, například během procesu pojení účinkem procházejícího vzduchu. Konečná textilie by také měla být objemná, protože objemnost je velmi důležitá pro vnímání člověkem a objemné textilie jsou často vnímána jako měkčí. Struktura strat vykazuje objemnost, například stratum B je zpravidla velmi objemné a zvyšuje objemnost celé struktury. Na druhou stranu, stratum nebo strata s vyšší úrovní hustoty interfilamentámích vazeb snižuje objemnost celé struktury a v extrémně objemných strukturách vnější stratum nebo strata vůbec nemusí vzniknout.

Textilie v souladu s vynálezem může mít objemovou hmotnost například menší než 60 kg/m³, s výhodou menší než 58 kg/m³, výhodněji méně než 56 kg/m³, výhodněji méně než 54 kg/m³.

Textilie v souladu s vynálezem může mít objemovou hmotnost například vyšší než 15 kg/m³, s výhodou více než 20 kg/m³, s výhodou vyšší než 25 kg/m³, nejvýhodněji vyšší než 30 kg/m³.

Objem/objemnost vyjadřuje počet kilogramů na jeden metr krychlový, a tedy čím nižší je tato hodnota, tím objemnější materiál je; současně lze také použít „poměr tloušťky k plošné hmotnosti“ v dm³/kg nebo 1/kg pro vyjádření jednoho kilogramu textilie v litrech, přičemž čím vyšší je tato hodnota, tím vyšší je objem/objemnost.

Textilie v souladu s vynálezem může mít poměr tloušťky k plošné hmotnosti například alespoň 16,5 1/kg, s výhodou alespoň 17,01/kg, s výhodou alespoň 18,01/kg, výhodněji alespoň 118,5 1/kg.

Textilie v souladu s vynálezem může mít objemovou hmotnost například maximálně 66 1/kg, s výhodou ne větší než 50 1/kg, s výhodou ne větší než 40 1/kg, výhodněji ne větší než 33 1/kg.

Textilie v souladu s vynálezem může mít plošnou hmotnost například alespoň 5 g/cm², s výhodou alespoň 10 g/cm², výhodněji alespoň 15 g/cm².

Textilie v souladu s vynálezem může mít plošnou hmotnost například ne větší než 200 g/cm², s výhodou ne větší než 150 g/cm², s výhodou ne větší než 100 g/cm².

Textilie v souladu s vynálezem může mít regeneraci alespoň 0,5 (což odpovídá 50% regenerace původní tloušťky), s výhodou alespoň 0,6, výhodněji alespoň 0,7, výhodněji alespoň 0,8, nejvýhodněji alespoň 0,9.

Textilie v souladu s vynálezem může mít pružnost alespoň 5%, s výhodou alespoň 10%, výhodněji alespoň 13%, výhodněji alespoň 15%, výhodněji alespoň 18%.

Výše uvedený popis struktury strat, zejména tak, jak je uvedena na výkresech, předpokládá rovnoměrné rozložení filamentů ve vrstvě vláken ve všech třech rozměrech. Takováto rovnoměrnost je žádoucí pro většinu aplikací netkaných textilií. Nerovnoměrnost lze typicky vidět přímo pouhým okem. Textilie na některých místech vypadá hustěji/hutněji a na jiných místech méně hustě / méně hutně. V extrémních případech se může zdát, že textilie sestává z hustých ostrovů, nacházejících se ve vzájemné vzdálenosti, propojených řídkou vrstvou filamentů. Nicméně i textilie, která je lidskými pozorovateli hodnocena jako rovnoměrná, může obsahovat malé oblasti s vyšší a nižší hustotou nerovnoměrnosti ve všech třech rozměrech textilie.

Vlákna s obloučky, která jsou typicky výsledkem samovolného zobloučkování nebo aktivovaného zobloučkování nebo řízeného smrštění, mají sklony ke vzniku struktur, charakterizovaných oblastmi s vyšší a nižší hustotou, tj. ke vzniku mikroaglomerátů v určitých oblastech, zatímco vjiných oblastech jsou relativně prázdné mikroprostory. Při kontrole průřezu textilií

-16 CZ 2020 - 591 A3 v mikroskopickém měřítku mohou hustší oblasti částečně zakrývat strata s nižšími interfilamentámími vazbami a obráceně, viz Obr. 20A a 20B.

Cílem našeho vynálezu je popsat strukturu strat a její výhody ve srovnání s popisem na základě vrstev. Jak bylo zmíněno výše, struktura strat může být vytvořena v jedné vrstvě netkané textilie nebo jinými slovy může být struktura strat vytvořena nezávisle na vrstvách textilie.

Struktura strat může být s výhodou kombinována s vrstvením. Textilie v souladu s vynálezem může sestávat například ze dvou nebo více filamentámích vrstev, přičemž alespoň jedna vnější vrstva filamentů je strukturována do alespoň jednoho vnějšího strata, vykazujícího vyšší úroveň hustoty interfilamentámích vazeb, a alespoň jednoho dalšího strata s nižší úrovní hustoty interfilamentámích vazeb.

Jak je detailně popsáno výše, jediná vrstvy může zahrnovat jedno, dvě nebo více strat. Obecně může jedno stratum tvořit část jedné vrstvy, může být shodné s jednou vrstvou nebo hypoteticky může zahrnovat více vrstev. V rozsahu tohoto vynálezu je uvažována vrstvená textilie, zahrnující alespoň jednu vrstvu, v níž jsou vytvořena alespoň dvě strata.

Textilie v souladu s vynálezem zahrnuje například alespoň jednu vrstvu nekonečných filamentů, v níž jsou vytvořena alespoň dvě strata.

Lze dohromady kombinovat například vrstvy s různou tloušťkou filamentů a množstvím pojícího polymeru za účelem dosažení např. textilie s jedním povrchem s velmi dobrou odolností vůči abrazi (poskytnutou vrstvou s jemnějšími vlákny a vyšším množstvím pojícího polymeru) a celkovou objemností (poskytnutou vrstvou s hrubějšími vlákny a menším množstvím pojícího polymeru), jak je popsáno například v patentové přihlášce EP19189238.9 (dosud nepublikované) společnosti Reifenháuser.

Lze dohromady kombinovat například vrstvy s různým množstvím pojícího polymeru na povrchu filamentů, např. mohou být zkombinovány filamenty S/S a C/S nebo eC/S za účelem výroby např. textilie s posílenými vlastnostmi měkkosti-měkké poddajnosti, poskytnutými vrstvou filamentů s nižším množstvím pojícího polymeru a velmi dobrou odolností vůči abrazi na povrchu filamentů s vyšším množstvím pojícího polymeru.

Odborník z dané oblasti bude schopen navrhnout různé kombinace vrstev, využívajících výhody struktury strat, vzniklé v některých nebo ve všech z nich. Filamentámí vrstvy se strukturou strat mohou být také s výhodou kombinovány společně s vrstvou nebo vrstvami krátkých vláken, filmů atd. Vrstvením lze také dosáhnout specifických struktur strat, vytvořených vystavením vrstev vláken různým zdrojům tepelného toku. Například objemná textilie, tvořená dvěma vrstvami, vyrobená za použití dvou zvlákňovacích hlav, prekonsolidovaná horkým vzduchem a poté pojená v horkovzdušné peci, může tvořit strukturu, kde je viditelných 5 strat se střídajícími se vyššími a nižšími úrovněmi hustoty interfilamentámích vazeb, viz Obr. 21 a 22.

Bez omezení teorií máme za to, že vnitřní stratum s úrovní hustoty interfilamentámích vazeb, které se nachází mezi dvěma straty s nižší úrovní hustoty interfilamentámích vazeb, může být v určitých případech podpořeno prekonsolidací vrstvy vláken, přičemž například zdroj horké tekutiny (jako je hot-air-knife) a/nebo druhý nebo jakýkoliv další zdroj horké tekutiny (podle potřeb výroby) uspořádaný za každou, některou nebo všemi výrobními hlavami jsou zkombinovány s vakuovým zařízením pod pásem a mohou napomoci tvorbě zárodků interfilamentámích vazeb s vyšší hustotou a tím umožnit vyšší pravděpodobnost vzniku vnitřní struktury strat s vyšší úrovní hustoty interfilamentámích vazeb v textilii.

Obdobné struktury mohou být také vyrobeny například s určitými kombinacemi vrstev. Například dvouvrstvá textilie, kde jsou obě vrstvy tvořeny z obloučkovatelných vláken s různými úrovněmi vnitřní síly obloučkování filamentu (například s odlišným průřezem filamentu, odlišným poměrem

- 17 CZ 2020 - 591 A3 složek, odlišnými procesními podmínkami pro vytvoření odlišných úrovní latentního obloučkování atd.), může vést k nezávislému pohybu filamentů v obou vrstvách pro vytvoření strat s vyšší úrovní hustoty interfilamentámích vazeb na povrchu vrstvy, jinými slovy na obou površích textilie a v hraniční oblasti mezi vrstvami.

Textilie v souladu s vynálezem může být vyrobena z vrstvy vláken, obsahující vícesložkové filamenty, které alespoň na části svého povrchu zahrnují pojící polymer s nižší teplotou tavení. Vrstva vláken na pohyblivém pásu je podrobena tepelnému zpracování. Přechod tepla do vrstvy vláken lze uskutečnit prostřednictvím horké tekutiny, např. horkého vzduchu. Obecně se může přechod tepla do vrstvy vláken uskutečnit v různých fázích výrobního procesu, např. okamžitě poté, co j sou filamenty kladeny na pás za účelem prekonsolidace struktury, během procesu tepelné aktivace, během procesu pojení atd.

Horká tekutina vstupuje do povrchu filamentámí vrstvy vláken, proudí okolo filamentů a část tepla, přenášeného horkou tekutinou, přechází do chladnějších filamentů. Protože část tepla přechází do filamentů na povrchu vrstvy vláken, teplota horké tekutiny mírně klesá, stejně jako rozdíl teplot mezi filamenty a horkou tekutinou. Odborník z dané oblasti sezná, že když filamenty na povrchu přijímají teplo, teplota filamentů vzrůstá a rozdíl teplot mezi horkou tekutinou a filamenty klesá. S dostatečným časem a teplem mohou být všechny filamenty v textilii zahřátý na stejnou teplotu a vzájemné pojení vláken tak může být homogenní přes celou tloušťku textilie. Textilie může být označována jako rovnoměrně, plně nebo dobře pojená.

Je třeba poznamenat, že vznik vzájemných spojů mezi filamenty závisí rovněž na lokální intenzitě tlaku odporu kapaliny, tj. filamenty mohou být ve vzájemném kontaktu nebo se navzájem křížit a nevytvoří spoj nebo vytvoří pouze slabý spoj, přičemž filamenty v intenzivnějším kontaktu vytvoří silnější spoje prostřednictvím roztaveného polymeru s nízkou teplotou tavení. Tlak, vzniklý při toku horkého vzduchu skrz textilii proti dynamickému fluidnímu odporu textilie podél převážně kolmé trajektorie horké tekutiny skrz textilii, má za následek další snížení teploty tekutiny a její schopnosti přenášet energii, přičemž postupně klesá od bodu prvního dopadu na exponovaný povrch textilie směrem k druhé straně textilie, přičemž po opuštění textilie je teplota a průtok tekutiny nižší, což má za následek rozdíl v hustotě spojů v průřezu textilie, který se projevuje tvorbou strat ve vrstvě textilie.

Výrobek v souladu s vynálezem se vyznačuje nerovnoměrnou hustotou interfilamentámích vazeb napříč svou tloušťkou. Procesní podmínky a zařízení, použité pro výrobu takovéhoto výrobku z filamentámí netkané vrstvy by měly být schopny poskytnout horký vzduch, konstantní z hlediska průtoku a teploty, v CD i v MD, což také znamená, že jsou konstantní v průběhu času. Tento požadavek je platný pro všechna zařízení pro přívod horkého vzduchu, jako jsou zařízení typu hot air knife, hot air field, pec pro tepelné pojení s bubny, plochá pásová pec neb kombinace bubnového pojení a pojení za pomoci plochého pásu.

V doporučované formě konfigurace v souladu s vynálezem jsou vícesložkové nebo s výhodou dvousložkové filamenty, vyrobené zvlákňováním ve zvlákňovacím zařízení nebo za použití zvlákňovací trysky, které následně s výhodou prošly chladičem. V tomto chladiči jsou filamenty obvykle ochlazeny účinkem proudu tekutiny, zejména účinkem chladicího vzduchu. Rozsah vynálezu zahrnuje skutečnost, že zvlákněné filamenty následně rovněž prochází dloužícím zařízením, v němž jsou zpracovány dloužením. Dloužené (vydloužené) filamenty jsou poté kladeny na pohyblivý pás, kde tvoří vrstvu filamentů. V jedné z výhodných konfigurací je prostřednictvím úpravy určitých parametrů, které určují dloužící poměr, následně možné ve vrstvě filamentů vytvářet filamenty, které mají řízený stupeň potenciálního smrštění. V jiných výhodných kombinacích je prostřednictvím uspořádání průřezu filamentů, podporujícího obloučkování, a úpravy určitých parametrů, které určují dloužící poměr a ochlazování, následně možné ve vrstvě filamentů vytvořit filamenty, které vykazují samovolné zobloučkování nebo mají požadovanou úroveň latentního obloučkování.

-18 CZ 2020 - 591 A3

V souladu s výhodnou formou zařízení a procesní konfigurace tohoto vynálezu bude použit vložený difuzor jako zařízení, které řídí depozici filamentů a který je instalován mezi dloužícím zařízením a místem depozice filamentů. Rozsah vynálezu zahrnuje skutečnost, že je použit alespoň jeden difuzor, jehož protější strany se od sebe vzdalují vzhledem ke směru průchodu filamentů. Vysoce doporučovaná forma konfigurace vynálezu se vyznačuje skutečností, že pohonná jednotka chladicího zařízení a dloužícího zařízení je navržena jako uzavřený systém. V tomto uzavřeném systému není použit žádný dodatečný zdroj vzduchu, který by doplňoval přívod externího chladicího média nebo chladicího vzduchu do chladicího zařízení. Takovýto uzavřený systém se ukázal jako obzvláště vhodný pro výrobu netkaných textilií.

V případě výroby netkaných textilií v souladu s vynálezem za použití smršťování bylo zjištěno, že technické řešení v souladu s tímto vynálezem, které odstraňuje problém, spojený se smrštěním filamentů, je obzvláště funkčně spolehlivé a účinně proveditelné, když je použita výše uvedená jednotka, zejména když je kromě zvláště výhodné formy konfigurace použit také difúzor, který je uspořádán mezi dloužícím zařízením a místem depozice filamentů. Jak již bylo uvedeno, smrštění netkané vrstvy vláken, vyrobené za pomoci metody spunbond, může být specificky upravováno nebo regulováno prostřednictvím parametrů dloužícího poměru, poměru chladicí vzduch/polymer a rychlosti filamentů.

V případě výroby netkané textilie v souladu s vynálezem za použití samovolně obloučkujících filamentů jsou tyto filamenty po opuštění difuzoru, umístěného na konci dloužící komory, uvolněny z aerodynamických dloužících sil a následně kladeny na zónu tvorby vláken, podporovanou vakuem, přičemž filamenty obloučkuji, jakmile je síla vakua nejnižší, na hraně sací zóny - ve směru MD - a prostřednictvím takto obloučkovaných filamentů může být dosaženo výsledného zvětšení tloušťky.

Za účelem konsolidace orientace filamentů a trojrozměrné struktury a ustavení tloušťky/objemnosti vrstvy vláken textilie je proveden následující krok aplikace horkého vzduchu skrz vrstvu vláken v jednom směru. Nastavení parametrů pro teplotu horké tekutiny/horkého vzduchu, rychlosti penetrace a objemu je závislé zejména na:

• Celkové výrobní kapacitě hlavy typu spunmelt, • Velikosti vláken a kombinaci polymeru • Rychlosti linky • Tloušťce vrstvy vláken • Plošné hmotnosti textilie (g/m²) za účelem udržení požadované tloušťky bez ovlivnění nastavení parametrů konečné pojené textilie.

Protože výše uvedený krok procesu může být proveden několikrát přidáním dodatečných hlav spunmelt s buď obdobnými, nebo odlišnými kombinacemi polymerů, velikostmi vláken a plošnými hmotnostmi, konsolidační kroky na běžném dopravníkovém pásu, podpořené horkou tekutinou, mohou být s výhodou použity za účelem získání předběžných charakteristik výrobku před konečným pojícím krokem. Z již uvedené definice je zřejmé, že výroba za použití metody spunbond sestává z přímé konverze polymerů na filamenty, které jsou následně náhodně rozloženy v místě depozice za účelem vytvoření netkané struktury vláken, zahrnující tyto filamenty. Proces spunbond určuje jak charakteristiky jednotlivých filamentů, tak i charakteristiky konečné netkané textilie. Konečná vyrobená netkaná textilie nemůže být vždy použita pro stanovení různých charakteristik a podmínek jednotlivých vláken, jako jsou např. reologické charakteristiky, strukturální charakteristiky polymerů, úroveň aktivovaného obloučkování, samovolného obloučkování a smršťování, které se odehrávají během jednotlivých kroků výroby této netkané

-19 CZ 2020 - 591 A3 textilie. Potenciální obloučko vání nebo smršťování netkané textilie obecně určuje její schopnost vytvořit objemnou netkanou textilii, které je dosaženo využitím obloučkování nebo smršťování jednotlivých fílamentů pro dosažení zvýšené tloušťky vrstvy fílamentů, která nicméně probíhá bez dezintegrace struktury textilie a/nebo bez významných změn délky a šířky vrstvy fílamentů. Rozsah vynálezu zahrnuje skutečnost, že obloučkování/smršťování fílamentů je dáno za použití různých surovin, obsažených v kompozici fílamentů a/nebo prostřednictvím nastavení různých materiálových procesních podmínek během výroby fílamentů pro netkanou textilii a/nebo použitím různých tvarů/uspořádání průřezu fílamentů a/nebo prostřednictvím úpravy hmotnostního poměru mezi různými vstupními materiály a/nebo nastavením různých orientací fílamentů.

Doporučená forma konfigurace vynálezu nerozlišuje mezi filamenty s průřezy, podporujícími obloučkování a filamenty s průřezy, nepodporujícími obloučkování. Oba typy mohou být s výhodou použity pro určité aplikace. Obdobně může být použitím zobloučkováných a nezobloučkovaných vrstev fílamentů vytvořena vhodná kombinace. Odborníkovi z dané oblasti bude zřejmé, že filamenty s průřezy, nepodporujícími obloučkování poskytují technologické výhody oproti zobloučkovaným fílamentů z hlediska dosažení objemných a měkkých materiálů.

Proces v souladu s vynálezem může zahrnovat jeden nebo více různých korků pojení, viz Obr. 23. Například jedna vrstva fílamentů může být položena na pohyblivý pás a z jedné nebo z obou stran pojena v pojící jednotce, která je umístěna přímo za místem položení fílamentů ze zvlákňovací hlavy.

Z různých důvodů může být výhodná větší vzdálenost mezi zvlákňovací hlavou fílamentů a pojící jednotkou. Velmi často je pro vytvoření vrstevnaté struktury použita více než jedna zvlákňovací hlava nebo, z procesních důvodů, může být potřeba, aby filamentámí vrstva prošla mezerou mezi pohyblivým pásem a pojící jednotkou. Za těchto podmínek, které jsou pro výrobní linky typu spunmelt běžné, je potřeba prekonsolidace vrstvy vláken pro zvýšení stability vrstvy tak, že může odolat výrobnímu procesu před tím, než je pojena. Před pojením může být požadována také například tepelná aktivace latentního obloučkování. Prekonsolidace a/nebo aktivace může být provedena za použití válců (např. kompaktních válců), horkého vzduchu (např. jednotek HAK, HAF), tepelné radiace (např. prekonsolidace účinkem infračerveného záření) atd. Pro další vysvětlení byl pro popis procesu zvolen případ se třemi různými pojícími kroky. Je třeba poznamenat, že vynalezená struktura strat může být vytvořena také prostřednictví výrobního procesu s různými kombinacemi prekonsolidace/aktivace a pojících jednotek.

Například jedna z konfigurací vynálezu zahrnuje také skutečnost, že vrstva fílamentů je tepelně prekonsolidována, tj. je prekonsolidována a může obsahovat tepelně vytvořené spoje. Jednou z výhodných konfigurací vynálezu je rovněž skutečnost, že výsledná netkaná textilie je termálně aktivována za účelem dosažení řízeného smrštění a/nebo zobloučkování fílamentů v alespoň jedné vrstvě. Konsolidace a pokud možno tepelná aktivace jsou s výhodou provedeny prostřednictvím alespoň jednoho z účinků, které jsou kontakt s proudem horkého média (například prostřednictvím horkého vzduchu nebo infračervené radiace) a/nebo kontaktu s horkým povrchem. Příkladem takovéhoto horkého povrchu může být zejména část válce. Je žádoucí, aby byla tepelná aktivace provedena za podmínek, kdy aktivace probíhá rovnoměrně přes celou plochu vlákenné vrstvy. Tepelná aktivace může být provedena v komoře, do níž je přiváděn horký vzduch, nebo prostřednictvím vrstvy fílamentů, procházející pecí. Tepelnou aktivaci a konsolidaci lze provést také prostřednictvím infračerveného nebo ultrafialového světla, přenesených mikrovln a/nebo laserovou radiací. Je nutné zdůraznit, že v rozsahu tohoto popsaného postupu, provedeného „na výrobní lince“, může tepelná konsolidace probíhat také přímo po ukončení předcházejících kroků výrobního postupu nebo oba kroky postupu, kterými jsou tepelná aktivace a konsolidace, mohou být provedeny „mimo výrobní linku“, to je samostatně od předcházejících kroků výrobního postupu. Tepelnou aktivaci je tak v podstatě možné provést „mimo výrobní linku“, tj. v jiném čase a na jiném místě.

-20 CZ 2020 - 591 A3

Pro řešení v souladu s vynálezem je výhodné, když proud horkého média prochází přes textilii, a tak má za následek přenos tepla přes celý objem netkané textilie.

Požadovaná prekonsolidace vlákenné vrstvy filamentů je do značné míry závislá na podmínkách výrobního procesu. Důležitou podmínkou může být správné nastavení úrovně vzájemné koheze filamentů ve vrstvě filamentů, a tedy také možnosti řízení úrovně vzájemné koheze filamentů na základě požadavků následného kroku na výrobní proces.

V případě, kdy je výrobní proces prováděn na výrobní lince s aktivací, prováděnou na pásu samotném, je požadovaná koheze relativně nízká, protože je nutná pouze pro zabránění dezintegrace nebo ztenčování, způsobenému významnými nežádoucími pohyby během aktivačního procesu. Ve zvláštních případech, například když filamenty samy o sobě při vzájemném kontaktu mezi nimi nebo s jejich podkladem poskytují velmi dobrou kohezi, která je umožněna například tvarem/uspořádáním jejich průřezu, rychlostí nebo propletením jejich materiálové kompozice, kohezní charakteristiky vrstvy filamentů mohou být dostatečně dobré i bez tepelné prekonsolidace. V jiných případech, například když je výrobní proces rozdělen do dvou kroků nebo když je vrstva filamentů před plnou aktivací prekonsolidována a přenesena například ve formě válců, bude požadována koheze výrazně vyšší, což má za následek také požadavek na výrazně vyšší úroveň prekonsolidace. Odborníci z dané oblasti s dobrou znalostí podmínek výrobního procesu budou schopni snadno určit úroveň prekonsolidace, která je nutná pro jejich určitý případ.

Například v případě řízeného smršťování by aktivační teplota měla být v rozmezí mezi teplotou skelného přechodu a teplotou měknutí složky/složek (teplota měknutí dle Vicata v souladu s ISO DIN 306). Odborník z dané oblasti bude schopen určit aktivační teplotu, která je optimální pro danou kompozici složek.

V konvekčních chladičích jsou filamenty obvykle ochlazovány prostřednictvím proudící tekutiny, zejména prostřednictvím chladicího vzduchu. Jak bylo uvedeno výše, je nutné, aby potenciální smršťování nebo obloučkování filamentů bylo rovnoměrně rozloženo přes celou délku, šířku a tloušťku vrstvy vláken, vykazující smrštění. Charakteristiky, vztahující se k filamentů, mohou být modifikovány uzpůsobením dloužícího poměru, poměru chladicí vzduch/polymer a rychlosti filamentů, přičemž v souladu s vynálezem jsou tyto parametry pro každý jednotlivý filament v podstatě identické.

Rozsah vynálezu zahrnuje skutečnost, že vytvořená netkaná textilie je s výhodou vytvořena za pomoci metody spunbond na zvlákňovací hlavě 1. Zároveň je zřejmé, že na sobě navzájem může být položeno více vrstev a následně jsou tyto vrstvy společně přeneseny na alespoň jednom výrobním pásu 2 do zařízení 3 pro konečnou konsolidaci.

Filamenty 4 jsou vytvořeny prostřednictvím zvlákňování ve zvlákňovacích tryskách 5. Uspořádání filamentů může být optimalizováno střídavým umístěním trysek, přičemž může být dosaženo stavu, kdy každý z jednotlivých filamentů má velmi podobnou hmotnost a je podporován chladicím vzduchem o velmi podobné teplotě. Zvlákňovací trysky mohou mít různý počet kapilár a tyto kapiláry mohou mít rovněž různé průměry (d) a délky (1). Délka (1) je zpravidla počítána jako násobek průměru kapiláry a pro tuto oblast aplikace je zvolena v rozmezí od 2 do 10 1/d. Počet kapilár je potřeba volit na základě požadovaného konečného průměru filamentů a požadovaného nebo plánovaného celkového zpracovaného množství polymeru společně s požadovanou rychlostí zvlákňování filamentů. Počet kapilár se může měnit v rozmezí 800 - 7000 kapilár na metr, přičemž je možné dosáhnout filamentů s průměrem v rozmezí od 8 do 45 pm. Průměr kapilár a rychlost filamentů jsou zvoleny tak, aby umožnily správnou úroveň potenciálního smrštění konečného filamentů. Rychlost filamentů by měla být definována v rozmezí 1000 až 10000 m/min, pro filamenty s průřezem, nepodporujícím obloučkování, v rozmezí 3000 až 5500 m/min a průměr kapilár by měl být volen v rozmezí od 200 do 1000 pm, což umožňuje dosažení vhodného procesního dloužícího poměru v rozmezí od 200 do 1300 v případě kruhových kapilár, zatímco pro

-21 CZ 2020 - 591 A3 dosažení požadované úrovně produktivity výrobní linky jev případě těchto kruhových kapilár nejvýhodnější dloužící poměr v rozmezí od 300 do 800. Nekruhové kapiláry zpravidla vykazují vyšší hodnoty dloužícího poměru, které jsou do značné míry závislé na tvaru kapiláry a na relativním poměru jejího povrchu a objemu. Objem a teplota chladicího vzduchuje nastavena tak, aby umožňovala dosažení správného dloužícího poměru a správných podmínek chlazení. Bylo zjištěno, že z hlediska tohoto vynálezu je užitečné, pokud je poměr objemu chladicího vzduchu ke zvlákněnému polymeru v rozmezí od20:l do 45:1. Objem a teplota chladicího vzduchujsou řízeny v chladiči (6). Tato teplota může být nastavena v rozmezí od 10 °C do 90 °C, s výhodou v rozmezí od 15 °C do 80 °C, tedy způsobem takovým, že podmínky chlazení mohou být ve specifických případech použity pro řízení průběhu smršťování. Podmínky chlazení určují, jak rychle se filamenty během procesu zvlákňování ochlazují z teploty tavení na teplotu skelného přechodu. Například nastavení vyšší teploty chladicího vzduchu má za následek zpožděné chlazení filamentů. V praxi je pro účely tohoto vynálezu dosažení požadovaného a použitelného rozmezí teplot chladicího vzduchu snadnější, když je chladič rozdělen na dvě zóny, v nichž je možné teplotu řídit samostatně. V první zóně 6a, která se nachází v blízkosti zvlákňovací trysky, může být teplota nastavena v rozmezí od 10 °C do 90 °C, s výhodou v rozmezí od 15 °C do 85 °C a nejvýhodněji v rozmezí od 15 °C do 70 °C. V druhé zóně (6b), která se nachází v přímé blízkosti první zóny, může být teplota nastavena v rozmezí od 10 °C do 80 °C, s výhodou v rozmezí od 15 °C do 70 °C a nejvýhodněji od 15 °C do 45 °C.

Následně jsou filamenty vedeny přes dloužící zónu 7. Zde jsou filamenty dlouženy dloužícími silami, vzniklými účinkem rychlosti chladicího vzduchu. Objem chladicího vzduchu a nastavitelná geometrie dloužící zóny umožňují dosáhnout jisté rychlosti vzduchu, která je následně převedena na rychlost filamentů. Tato rychlost filamentů poté společně se zpracovaným množstvím polymeru definuje průměr filamentů. Potenciální smrštění/kontrakce je regulována prostřednictvím rychlosti filamentů, dloužícím poměrem a poměrem chladicí vzduch/polymer.

V dalším kroku j sou filamenty přivedeny do difúzoru 8, j ehož protěj ší strany se navzáj em odchyluj i vzhledem ke směru pohybu filamentů. Pozice těchto stěn mohou být upraveny způsobem, který umožňuje dosažení netkaných textilií s rovnoměrným složením, na kterých jednotlivě deponované filamenty tvoří uspořádání, v rovině MD/CD vykazující všesměrovou orientaci.

Zároveň je zřejmí, že deponovaná vrstva filamentů je ovlivněna vzduchem, jehož účinkem jsou tyto filamenty přiváděny do difuzoru. Proud vzduchu může být uzpůsoben tak, že lze vytvořit různá uspořádání, od zcela jasně klikatých depozic filamentů až po skutečně kruhové tvary smyčky a dále také eliptické struktury, orientované ve směru CD. Filamenty jsou deponovány na tvořícím pásu a jsou transportovány do alespoň jednoho zařízení 9 za účelem prekonsolidace. Chladicí vzduch proudí přes vrstvu deponovaných filamentů a přes tvořící pás a následně je odváděn ven z oblasti zpracování. Objem vtaženého vzduchu může být upraven tak, že depozici filamentů usnadňuje a rovněž zajišťuje účinný kontakt vrstvy filamentů s tvořícím pásem. Zařízení pro prekonsolidaci je umístěno v blízkosti difúzoru. Tvorba vrstvy filamentů je řízena prostřednictvím vtaženého vzduchu přes celý rozsah vzdálenosti mezi difúzorem a zařízením pro prekonsolidaci. Prekonsolidace vrstvy filamentů je prováděna prostřednictvím horkého vzduchu.

Množství energie, přenesené do vrstvy filamentů, je řízeno procesními parametry, které umožňují, aby se filamenty změkčily nebo předem roztavily pouze do určité míry, což zajišťuje dosažení dobré koheze mezi jednotlivými filamenty. Poté, co je dosaženo nutné koheze mezi filamenty, může být vlákenná vrstvy transportována z tvořícího pásu bez dodatečné pomoci jakýchkoliv pomocných zařízení a bez ovlivnění nebo rizika zničení/poškození účinkem sil, které během tohoto transportu vznikají. Tento postup prekonsolidace je rovněž dostatečný pro transport vrstvy filamentů do jiné depoziční zóny na výrobní lince, sestávající z množství zvlákňovacích hlav. Energie, přenesená do filamentů, nemusí být dostatečná pro aktivaci smrštění těchto filamentů.

Způsob v souladu s vynálezem zahrnuje stanovení rovnováhy mezi parametry prekonsolidace: teplotou prekonsolidace, rychlostí vzduchu při prekonsolidaci a dobou prekonsolidace. Dobou

-22 CZ 2020 - 591 A3 prekonsolidace se rozumí doba, během níž je vrstva filamentů modifikována prekonsolidačním vzduchem.

Doporučuje se, aby doba prekonsolidace vrstvy filamentů byla v rozmezí od 1 do 10000 ms, s výhodou v rozmezí od 2 do 1000 ms a nejvýhodněji v rozmezí od 4 do 200 ms.

Rychlost prekonsolidačního vzduchu, který je použit v této prekonsolidační jednotce, je nastaven v rozmezí od 0,1 do 10 m/s, s výhodou v rozmezí od 0,8 do 4 m/s. Doporučuje se, aby teplota během prekonsolidace byla v rozmezí od 80 °C do 200 °C, s výhodou v rozmezí od 100 °C do 180 °C. V jedné z forem provedení je tato teplota prekonsolidace v rozmezí od 90 °C do 150 °C, zejména od 110 °C do 140 °C.

V jedné z výhodných konfigurací v oblasti výrobní linky, která je uspořádána následně po difůzoru, je vrstva filamentů transportována do alespoň jedné aktivační jednotky 10. Filamenty jsou aktivovány prostřednictvím horkého vzduchu. Zároveň se rozumí, že vlastní obloučkování nebo smršťování smršťující složky filamentů je funkcí teploty a rovněž funkcí času, po které je vystaven účinkům teploty. Dále je zcela zřejmé, že na teplotě závisí i rychlost obloučkování/smršťování. Výsledek, kterého může být dosaženo touto kontrolou procesu, je dosažení kohezivní a rovnoměrné struktury netkané textilie se sníženou hustotou struktury filamentů, která rovněž vede ke zvýšené tloušťce této netkané textilie.

V souladu s jednou z forem vynálezu se provádí krok prekonsolidace a postup aktivace, přičemž jsou doba prekonsolidace a/nebo aktivace, rychlost vzduchu, potřebná pro prekonsolidaci a/nebo aktivaci a teplota prekonsolidace a aktivace řízeny prostřednictvím kombinovaného způsobu v kombinovaném zařízení pro prekonsolidaci a aktivaci.

Jeden z výhodných způsobů v souladu s vynálezem zahrnuje stanovení rovnováhy mezi aktivačními parametry: teplotou aktivace, rychlostí aktivačního vzduchu a dobou aktivace. Dobou aktivace se rozumí doba, během níž je vrstva filamentů modifikována aktivačním vzduchem. Je zcela zřejmé, že tyto parametry mohou být v rámci určitých rozmezí měněny v reakci na potenciální úroveň smrštění filamentů a rovněž s cílem nastavení ideální kombinace doby aktivace, teploty aktivace a rychlosti aktivačního vzduchu.

Doporučuje se, aby doba aktivace vrstvy filamentů byla v rozmezí od 20 do 5000 ms, s výhodou v rozmezí od 30 do 3000 ms a nejvýhodněji v rozmezí od 50 do 1000 ms.

Rychlost aktivačního vzduchu, který je používán v této aktivační jednotce, je nastavena v rozmezí od 0,1 do 2,5 m/s, s výhodou v rozmezí od 0,3 do 1,5 m/s. Doporučuje se, aby teplota během tepelné aktivace byla v rozmezí od 80 °C do 200 °C, s výhodou v rozmezí od 100 °C do 160 °C. V jedné z forem provedení je tato teplota aktivace v rozmezí od 90 °C do 140 °C, zejména od 110 °C do 130 °C.

Jedno z provedení v souladu s vynálezem může zahrnovat mezeru nebo mezery mezi výrobními nebo procesními jednotkami. Je výhodné, když při uvolňování předběžné textilie nebo vrstvy vláken z dopravníkového pásu podél dráhy MD je toto uvolňování provedeno při nejnižším možném rozdílu rychlostí mezi dopravníkovým pásem a za ním následujícím prvním třecím bodem, za účelem udržení zejména původní tloušťky, stejně jako původních haptických charakteristik, např. měkkého povrchu textilie nebo vrstvy vláken, bez změny celkových geometrických rozměrů.

Charakteristika konečného výsledného produktu může být závislá také na napětí, které je třeba aplikovat, aby bylo možné uvolnit prekonsolidovanou vrstvu vláken z dopravníkového pásu, stejně jako z každého aktivního pohyblivého povrchu ve směru průchodu strojem, které lze také označovat jako třecí body.

-23 CZ 2020 - 591 A3

Kritické může být zejména uvolňovací napětí vrstvy vláken z dopravníkového pásu.

Řízené napětí je zpravidla popisováno jako síla působící na lineární rozměr textilie a jeho rozšíření přes šířku, ale z procesního hlediska pro definované a řízené nastavení parametrů existuje přijímaný způsob „interpretace“ napětí pomocí rozdílu mezi rychlostmi dvou za sebou následujících sousedních třecích bodů.

Protože j e závislé na hmotnosti textilie, rychlosti linky, povrchovém tření mezi textilií a podpěrným povrchem, je nastavení rozdílu rychlostí přímým způsobem úpravy aktivně řízené povrchové rychlosti.

Proces v souladu s vynálezem může zahrnovat například to, že rozdíl rychlostí mezi dopravníkovým pásem a vstupním bubnem jednotky pro pojení účinkem procházejícího vzduchu musí být nižší než 1,0%; výhodněji nižší než 0,5% a ještě výhodněji nižší než 0,3%. Rozdíl rychlostí nižší než 1,0% znamená, že rychlost druhého zařízení může být v intervalu od +1,0% do -1,0%.

Jedno z provedení v souladu s vynálezem zahrnuje dopravníkový pás (2) a je prováděno za podmínky, že před transferem netkané vrstvy vláken z kroku prekonsolidace do prekonsolidační jednotky (3) je mez pevnosti textilie ve směru průchodu strojem (MD) od 0,5 do 5 N / 5 cm, s výhodou od 0,7 do 3,5 N / 5 cm, výhodněji od 0,8 do 3,5 N / 5 cm.

Výhodná konfigurace v souladu s vynálezem zahrnuje postup závěrečné konsolidace, který sestává z modifikace filamentámí vrstvy použitím horkého vzduchu v konsolidačním zařízení 3. Uvnitř tohoto konsolidačního zařízení je filamentámí vrstva zkonsolidována do textilie s vytvořenými vzájemnými spoji mezi filamenty. To může být dosaženo prostřednictvím mnoha různých zařízení, která zahrnují například konsolidační zařízení s bubnem zvonovitého tvaru, konsolidační zařízení s plochým pásem nebo konsolidační zařízení s více bubny.

Je třeba poznamenat, že termoplastické polymery a jejich směsi jsou charakterizovány jevem, kdy při vystavení teplu vykazují postupně narůstající stav plastického změkčení (snižující se viskozitu) nad svým bodem skelného přechodu (kdy začínají měknout všechny amorfní části) a pod teplotou tavení (kdy j sou roztaveny všechny krystalické části). Teplota tavení j e zpravidla ve velmi úzkém rozmezí teplot (maximálně 2,0 °C) a je definována použitým homopolymerem nebo kopolymerem. V případě polymemích směsí, když se polymemí směs stává lepkavou a je schopna vytvářet vzájemné spoje mezi filamenty, může být stanoveno úzké teplotní rozmezí.

Výhodné provedení v souladu s vynálezem zahrnuje postup konečné konsolidace, který je prováděn za použití alespoň tří různých konsolidačních sekcí. Proud vzduchuje k textilii v podstatě kolmý a udržuje si rovnoměrnou teplotu a objemový průtok s nízkými výkyvy.

První konsolidační sekce textilii předehřívá na teplotu blízko pod teplotou tavení pojícího polymeru. Teplota je s výhodou nastavena tak, aby byla o 5-20 °C nižší než teplota tavení pojícího polymeru, výhodněji je teplota nastavena tak, aby byla o 5-15 °C nižší než teplota tavení pojícího polymeru, s výhodou j e teplota nastavena tak, aby byla o 5 -10 °C nižší než teplota tavení poj icího polymeru. První konsolidační sekce s výhodou zahrnuje střídavé směry proudění tepla, vstupující z prvního a druhého vnějšího povrchu textilie.

Druhá konsolidační sekce je nastavena pro dosažení úzkého rozmezí teploty tavení polymemí kompozice s nízkou teplotou tavení tak, aby byl umožněn vznik tavného spoje. Na druhou stranu by nastavená teplota ve vztahu k plošné hmotnosti textilie, velikosti vláken a poměru průřezů polymemích složek měla být v rozmezí ne větším, než je 5,0 °C pod až maximálně 3,0 °C nad teplotou tavení pojícího polymem. Například pokud je teplota tavení 130 °C, nastavená teplota by měla být v rozmezí od 5 °C pod teplotou tavení pojícího polymem do teploty, rovné teplotě tavení pojícího polymem, výhodněji je teplota nastavena v rozmezí od 4 °C do 1 °C pod teplotou tavení

-24 CZ 2020 - 591 A3 pojícího polymeru. Druhá konsolidační sekce s výhodou zahrnuje střídavé směry proudění tepla, vstupující z prvního a druhého vnějšího povrchu textilie.

Třetí konsolidační sekce je chladicí sekce, poskytující výrazně chladnější vzduch, s výhodou o teplotě 10-40 °C, výhodněji 20-30 °C. Lze použít okolní vzduch. Chladicí sekce napomáhá tuhnutí filamentů nebo alespoň filamentů na povrchu textilie a ustálení vytvořené struktury strat textilie. S výhodou není přímo před a během procesu chlazení aplikováno žádné dodatečné napětí. S výhodou může být po konsolidační jednotce aplikován další krok chlazení. Další chlazení může být poskytnuto dodatečným proudem vzduchu, chladicím válcem atd. S výhodou je dodatečné chlazení provedeno, když teplota textilie, která opouští třetí konsolidační sekci, ještě nedosahuje okolní teploty. Textilie by měla s výhodou dosáhnout okolní teploty, s výhodou by měla textilie dosáhnout teploty 40-10 °C, ještě výhodněji by textilie měla dosáhnout teploty 20-30 °C. Popsaným procesem jsou z ekonomicky výhodných důvodů vyráběny objemné, měkké, netkané textilie s nízkým sklonem k plstnatém při vysoké výrobní kapacitě a při vysoké rychlosti výroby.

Například v jednom provedení v souladu s vynálezem může být použito konsolidační zařízení, využívající účinku procházejícího horkého vzduchu, obsahující 4 bubny. Toto zařízení umožňuje proces s krátkými dobami prodlevy i při vysokých rychlostech, ale také s dostatečným vystavením nezbytnému proudu horkého vzduchu a objemu horkého vzduchu podél maximalizované dráhy vlákna za účelem dosažení nezbytného proudu taveniny s nízkou viskozitou pro vytvoření tavných spojů v definovaném úzkém rozmezí parametrů. Bubny ve směru průchodu strojem umožňují kontaktní úhly alespoň 100°, s výhodou alespoň 130°, výhodněji alespoň 150°, s výhodou alespoň 160°.

Přesné rozmezí nastavení parametrů pro zvolení zařízení závisí na zvoleném pojícím polymeru stejně jako na velikosti filamentů, průřezu filamentů a hmotnostním poměru mezi formulacemi polymemí složky.

Zařízení, obsahující 4 bubny, rovněž umožňuje intenzivní, střídavé, v podstatě vertikální proudění vzduchu substrátem v krátké době. První dvojice bubnů je nastavena pro předehřev textilní struktury přímo pod teplotu tavení polymemí kompozice s nízkou teplotou tavení. Druhá dvojice bubnů je nastavena pro dosažení rozmezí teplot tavení polymemí kompozice s nízkou teplotou tavení za účelem umožnění tvorby tavných spojů. Za účelem udržení struktury textilie a aby tavné spoje byly udrženy nepomšené poslední buben obsahuje horkou sekci a chladicí sekci podél svého obvodu ve směm stroje. Je výhodné, pokud je textilní struktura ztuhlá nebo je alespoň povrch textilní struktury ztuhlý před tím, než je textilie uvolněna z konsolidačního zařízení. Oddělený dodatečný chladicí válec s vysokým průtokem chladicího vzduchu přes textilii je umístěn v nejkratší možné vzdálenosti od posledního válce konsolidačního zařízení, využívajícího pojení účinkem procházejícího vzduchu, které dokončuje tuhnutí textilie s bezprostředním chlazením.

Zkonsolidovaná netkaná textilie jev konečné fázi navinuta na cívku (11). V případě, kdy je nutné modifikovat povrchové charakteristiky netkané textilie, např. za účelem dosažení zlepšeného přenosu tekutin nebo pro zvýšení schopnosti je odvést, je rozprašovací zařízení nebo namáčecí válec umístěn buď mezi pohyblivým pásem a konečným konsolidačním zařízením nebo mezi konečným konsolidačním zařízením a cívkou.

Jedna z forem konfigurace vynálezu sestává ze společné kombinace kroků aktivace a konsolidace, přičemž v konsolidačním zařízení jsou řízeny doba aktivace a/nebo doba konsolidace, rychlost vzduchu nutná pro aktivaci a/nebo konsolidaci a teplota aktivace a/nebo konsolidace.

Důležitým prvkem je stanovení rovnováhy mezi konsolidačními parametry:

Teplota konsolidace, rychlost konsolidačního vzduchu a doba konsolidace. Dobou konsolidace se rozumí doba, během níž je vrstva filamentů modifikována konsolidačním vzduchem. Je zcela zřejmé, že tyto parametry mohou být ve specifikovaných rozmezích měněny v reakci na úroveň

-25 CZ 2020 - 591 A3 potenciální konsolidace vrstvy filamentů a rovněž s cílem dosažení ideální kombinace mezi dobou konsolidace, teplotou konsolidace a rychlostí konsolidačního vzduchu.

Doporučuje se, aby doba konsolidace vrstvy filamentů byla v rozmezí od 200 do 20000 ms, s výhodou v rozmezí od 200 do 15000 ms a nejvýhodněji v rozmezí od 200 do 10000 ms.

Rychlost konsolidačního vzduchu, použitého v této konsolidační jednotce, je nastavena v rozmezí od 0,2 do 4,0 m/s, s výhodou v rozmezí od 0,4 do 1,8 m/s. Doporučuje se, aby teplota konsolidace během tepelné konsolidace byla v rozmezí od 100 °C do 250 °C, s výhodou v rozmezí od 120 °C do 220 °C. V jedné z forem konfigurace je tato teplota konsolidace v rozmezí od 90 °C do 140 °C, zejména od 110 °C do 130 °C.

Příklady uskutečnění vynálezu

Další detaily a specifické vlastnosti vynálezu budou vysvětleny na základě příkladů. Příklady ilustrují praktické použití tohoto vynálezu, ale nejsou zamýšleny jako omezení pro tento vynález. Další provedení a modifikace v rozsahu nárokovaného vynálezu budou odborníkovi z dané oblasti zřejmé. Rozsah ochrany tohoto vynálezu bude podle toho definován přiloženými nároky. Příklady byly vyrobeny za použití výrobní linky technologie spunmelt typu R5, dodané společností Reifenháuser GmbH & Co. KG Maschinenfabrik. Výrobní linka obsahovala dvě hlavice typu spunbond (A, D), přičemž každá z nich byla uzpůsobena pro výrobu bikomponentních filamentů. V příkladu 1 byla použita pouze jedna hlava typu spunbond, v příkladech 2-13 byly použity obě hlavy. Filamenty z první hlavy byly položeny na pohyblivý pás pro vytvoření první vrstvy a filamenty z druhé hlavy byly položeny na ni pro vytvoření druhé vrstvy vláken. Po každé hlavě byla vrstva vláken prekonsolidována za použití horkého vzduchu, tedy po první hlavě byla prekonsolidována jedna vrstva a po druhé hlavě byly obě vrstvy prekonsolidovány společně. Výsledná dvouvrstvá struktura vláken byla přenesena do pojící jednotky, využívající účinku procházejícího vzduchu, která obsahovala 4 bubny. Vrstva vláken byl pojena účinkem procházejícího vzduchu z první strany prvním bubnem, poté z druhé strany druhým bubnem, potom znovu z první strany třetím bubnem a znovu z druhé strany čtvrtým bubnem. První dva bubny představují první konsolidační sekci, třetí buben a část čtvrtého bubnu představují druhou konsolidační sekci. Chlazení netkané textilie začalo ve čtvrtém bubnu (třetí konsolidační sekce), přičemž většina jeho kontaktního povrchu byla využita pro konečnou fázi pojení účinkem procházejícího horkého vzduchu (druhá konsolidační sekce), a poslední část - která odpovídá 30° kontaktního povrchu bubnu - byla použita jako první fáze chlazení textilie, jmenovitě jako fáze chlazení účinkem procházejícího vzduchu (tj. poslední povrch, který byl v kontaktu s netkanou textilií přímo před tím, než textilie opustila pojící jednotku, využívající účinku procházejícího vzduchu, byl použit pro počáteční chlazení textilie. Výsledná netkaná textilie byl dále chlazena vzduchem bezprostředně po opuštění pojící jednotky, využívající účinku procházejícího vzduchu. Specifické vlastnosti vyrobených příkladů jsou definovány níže a výsledné vlastnosti vyrobených příkladů jsou specifikovány v tabulkách níže.

Příklad 1

Pomocí první hlavy byla vyrobena první filamentámí vrstva, přičemž každý z filamentů měl strukturu jádro/plášť (průřez, nepodporující obloučkování), přičemž jádro tvořilo 70 hm. % filamentů a obsahoval polyethylen tereftalát (typ 5520 od společnosti Invista) a plášť tvořil 30 hm. % filamentů a obsahoval polyethylen (Aspun 6834 od společnosti Dow Chemicals).

Druhá hlava byla vypnuta.

Výrobní kapacita první hlavy byla 220 kg za hodinu na metr šířky první hlavy. Pojící jednotka, využívající účinku procházejícího vzduchu, byla nastavena na 121 °C pro první a druhý buben a na 127 °C pro třetí a většinu čtvrtého bubnu, přičemž poslední část čtvrtého bubnu (poslední část,

-26 CZ 2020 - 591 A3 odpovídající 30° kontaktního povrchu bubnu) byla nastavena pro použití okolního vzduchu, jehož teplota byla 24 °C.

Výsledná netkaná textilie měla 75 g/cm² a v jeho průřezu je dobře rozeznatelná struktura strat 5 (uvedeno na Obr. 24). Hustější strata A a C tvoří vnější povrch textilie a velmi objemné stratum B ve středu, obsahující dutiny, poskytuje textilii objemnost. Je třeba poznamenat, že strata mohou nebo nemusí být vytvořena rovnoměrně. Například zde je tloušťka strata A výrazně větší než tloušťka strata C, viz Obr. 24.

ίο Tabulka 1

Číslo příkladu		1
Počet hlav		1
Typ filamentů		Bico
Polymemí kompozice		PET/PE
Průřez filamentů A		c/s
Poměr složek filamentů A		70/30
Průřez filamentů D		-
Poměr složek ve filamentů D		-
Plošná hmotnost	g/m2 (gsm)	74
Pevnost v tahu @ MD	N/5cm	36
Tažnost @ Peak - MD	0/ /0	15
Pevnost v tahu @ CD	N/5cm	50
Tažnost @ Peak - CD	0/ /0	41
Tloušťka	mm	1,90
Objemnost	kg/m3	39

-27 CZ 2020 - 591 A3

Poměr tloušťka/plošná hmotnost	1/kg	26
Delaminační pevnost (spoj)	N	2,3
Regenerace	0/ /0	99.9
Poměr filamentámí hustoty
Stratum A : stratum B		více než 5
Stratum C : stratum B		více než 5
Hustota vazeb
Stratum A : stratum B		více než 7
Stratum C : stratum B		více než 7
Dutiny
Délka L : Výška H		více než 10:1
% dutin v tloušťce netkané textilie		více než 15%

Příklad 2

Pomocí první hlavy byla vyrobena první vrstva filamentů, která měla strukturu průřezu excentrické jádro/plášť, přičemž jádro tvořilo 40 hm. % filamentů a obsahovalo polypropylenovou směs (typ 3115 od společnosti Exxonmobil, typ HG475 FB od společnosti Borealis, bílé barvivo T1O2 a erukamid) a plášť tvořil 60 hm. % filamentů a obsahoval polyethylen (Aspun 6850 od společnosti Dow Chemicals).

Pomocí druhé hlavy byla vyrobena druhá vrstva filamentů se strukturou strana/strana, přičemž každá strana tvořila 50 hm. % filamentů. Jedna strana obsahovala polypropylenovou směs (typ 3115 od společnosti Exxonmobil, typ HG475 FB od společnosti Borealis, bílé barvivo T1O2 a erukamid) a druhá strana obsahovala polyethylen (Aspun 6834 od společnosti Dow Chemicals).

Výrobní kapacita první hlavy byla 160 kg za hodinu na metr šířky první hlavy, výrobní kapacita druhé hlavy byla 240 kg za hodinu na metr šířky druhé hlavy. Pojící jednotka, využívající účinku procházejícího vzduchu, byla nastavena na 125 °C pro první a druhý buben a na 129 °C pro třetí a větší část čtvrtého bubnu, poslední část čtvrtého bubnu (poslední část, odpovídající 30° kontaktního povrchu bubnu) byla nastavena pro použití okolního vzduchu, jehož teplota byla 24 °C, stejně jako chladicí jednotka uspořádaná po konsolidační jednotce ve směru MD.

Plošná hmotnost výsledné netkané textilie byla 25 g/cm² a struktura strat byla dobře rozeznatelná.

-28 CZ 2020 - 591 A3

Struktura strat byla stanovena 3 různými metodami:

1) Byla provedena SEM mikroskopie průřezu. Je snadné rozeznat vnější strata A, C a vnitřní stratum B. Protože SEM mikroskopie poskytuje pohled „do“ textilie, může být velmi složité určit vzájemné vazby mezi fílamenty, spoje nebo změřit dutiny (Obr. 25).

2) Netkaná textilie byla zalita do pryskyřice a byl proveden řez. Nyní lze vidět pouze průřez, přičemž fílamenty (které jsou v tomto mikroměřítku náhodně orientované) jsou viditelné jako černé tečky. Je zjevné, že fílamenty (tečky) jsou výrazně hustější ve stratech A a C a ve vnitřním stratu B se tvoří dutiny (Obr. 26).

3) Netkaná textilie byla analyzována rentgenovou tomografií, pro zlepšení prostorového rozlišení textilie/filamentů na rentgenovém snímku byl vzorek metalizován stejným způsobem jako u SEM mikroskopie. Na počítači byl vytvořen 3D model textilie (Obr. 27), který byl následně digitálně oříznut do podoby dvojrozměrného průřezu textilií (Obr. 28). Metalizované fílamenty jsou viditelné jako bílé tečky (velikost bílé oblasti může být ovlivněna množstvím kovu na povrchu fílamentů). Oblasti, kde jsou fílamenty navzájem blíž (hustější oblasti) mohou být rovněž představovány bílými oblastmi. Strata A a C a vnitřní stratum B jsou zde velmi dobře viditelné.

Všechny tři metody ukázaly zřetelně vytvořenou strukturu strat ve vzorku. Různé pohledy na různé části vzorku textilie také ukázaly, že vnitřní stratum B může vzniknout blíže k jednomu povrchu textilie, ve středu nebo blíže k jinému povrchu textilie. Je zcela zřejmé (zejména ze SEM snímku), že vnitřní stratum nevzniká nutně na rozhraní vrstva/vrstva. Rovněž vlastnosti textilie, uvedené v Tab. 2 vykazují dobrou kombinaci odolnosti a měkkosti vzorku.

Příklady 3-5

Příklady 3, 4 a 5 jsou téměř stejné jako příklad 2. Liší se plošnou hmotností a tloušťkou fílamentů (danou jiným nastavením před kladením fílamentů). Nastavení procesu pojení bylo rovněž téměř stejné jako v příkladu 2. Struktura strat byla dobře rozeznatelná (průřezy textiliemi jsou uvedené v Obr. 29 až 31). Vlastnosti textilie jsou uvedeny v Tabulce 2.

-29 CZ 2020 - 591 A3

Tabulka 2

Číslo příkladu	2	3	4	5
Počet hlav		2	2	2	2
Typ fílamentů		Bico	Bico	Bico	Bico
Polymemí kompozice		PP/PE	PP/PE	PP/PE	PP/PE
Průřez fílamentů A		eC/S	eC/S	eC/S	eC/S
Poměr složek fílamentů A		40/60	40/60	40/60	40/60
Průřez fílamentů D		s/s	S/S	S/S	S/S
Poměr složek fílamentů D		50/50	50/50	50/50	50/50
Plošná hmotnost	g/m2 (gsm)	25	22	26	35
Pevnost v tahu @ MD	N/5cm	21	18	19	31
Tažnost @ Peak - MD	0/ /0	70	64	66	66
Pevnost v tahu @ CD	N/5cm	13	10	12	18
Tažnost @ Peak - CD	0/ /0	112	104	99	106
Tloušťka	mm	0.57	0.45	0.56	0.72
Objemnost	kg/m3	44	49	46	49
Poměr tloušťka/plošná hmotnost	1/kg	23	20	22	20
Tuhost MD	mN	142	118	143	333
Tuhost CD	mN	85	65	87	204
Průměr filamentu A	gm	18	17	15	16

-30 CZ 2020 - 591 A3

Průměr filamentů D	μιη	16	16	17	19
Martindale (16) strana A		1	2	1	1
Martindale (16) strana A		4	4	4	4
Delaminační pevnost (spoj)	N	0.9	1.6	1.1	0.8
Regenerace	0/ /0	97	97	98	98
Pružnost	0/ /0	27	32	25	21
Poměr filamentámí hustoty
stratum A : stratum B		více než 5	více než 5	více než 5	více než 5
stratum C : stratum B		více než 5	více než 5	více než 5	více než 5
Hustota vazeb
stratum A : stratum B		více než 7	více než 7	více než 7	více než 7
stratum C : stratum B		více než 7	více než 7	více než 7	více než 7
Dutiny
Délka L : Délka H		více než 10:1	více než 10:1	více než 10:1	více než 10:1
% dutin v tloušťce netkané textilie		více než 20%	více než 20%	více než 15%	více než 20%

Příklad 6

Pomocí první hlavy byla vyrobena první vrstva filamentů, které měly strukturu excentrické 5 jádro/plášť, přičemž jádro tvořilo 40 hm. % filamentů a obsahovalo polypropylenovou směs (typ 3115 od společnosti Exxonmobil, typ HG475 FB od společnosti Borealis, bílé barvivo T1O2 a erukamid) a plášť tvořil 60 hm. % filamentů a obsahoval polyethylen (Aspun 6850 od společnosti Dow Chemicals).

Pomocí druhé hlavy byla vyrobena druhá vrstva filamentů, která měla strukturu strana/strana, přičemž každá strana tvořila 50 hm. % filamentů. Jedna strana obsahovala polypropylenovou směs (typ 3115 od společnosti Exxonmobil, typ HG475 FB od společnosti Borealis, bílé barvivo TÍO2) a druhá strana obsahovala polyethylen (Aspun 6834 od společnosti Dow Chemicals).

-31 CZ 2020 - 591 A3

Výrobní kapacity první hlavy byla 120 kg za hodinu na metr šířky první hlavy, výrobní kapacity druhé hlavy byla 240 kg za hodinu na metr šířky druhé hlavy. Pojící jednotka, využívající účinku procházejícího vzduchu, byla nastavena na 124 °C pro první a druhý buben a na 128 °C pro třetí a větší část čtvrtého bubnu, poslední část čtvrtého bubnu (poslední část, odpovídající 30° kontaktního povrchu bubnu) byla nastavena pro použití okolního vzduchu, jehož teplota byla 24 °C, stejně jako chladicí jednotka, uspořádaná po konsolidační jednotce ve směru MD.

Výsledná plošná hmotnost textilie byla 25 g/cm² a struktura strat byla dobře rozeznatelná.

Příklad 7

Pomocí první hlavy byla vyrobena první vrstva filamentů, která měla strukturu excentrické jádro/plášť, přičemž jádro tvořilo 40 hm. % filamentů a obsahovalo polypropylenovou směs (typ 3115 od společnosti Exxonmobil, typ HG475 FB od společnosti Borealis, bílé barvivo T1O2 a erukamid) a plášť tvořil 60 hm. % filamentů obsahoval polyethylen (Aspun 6850 od společnosti Dow Chemicals).

Pomocí druhé hlavy byla vyrobena druhá vrstva filamentů se strukturou strana/strana, přičemž první strana tvořila 75 hm. % filamentů. První strana obsahovala polypropylenovou směs (typ 3115 od společnosti Exxonmobil, typ HG475 od společnosti Borealis, bílé barvivo T1O2 a erukamid), druhá strana tvořila 25 hm. % filamentů a obsahovala polyethylen (Aspun 6834 od společnosti Dow Chemicals).

Výrobní kapacita první hlavy byla 220 kg za hodinu na metr šířky první hlavy, výrobní kapacity druhé hlavy byla 240 kg za hodinu na metr šířky druhé hlavy.

Pojící jednotka, využívající účinku procházejícího vzduchu, byla nastavena na 117 °C pro první a druhý buben a na 123 °C pro třetí a větší část čtvrtého bubnu, poslední část čtvrtého bubnu (poslední část, odpovídající 30° kontaktního povrchu bubnu) byla nastavena pro použití okolního vzduchu, jehož teplota byla 24 °C, stejně jako chladicí jednotka, uspořádaná za konsolidační jednotkou ve směru MD.

Plošná hmotnost výsledné netkané textilie byla 55 g/cm² a struktura strat byla dobře rozeznatelná.

Příklad 8

Pomocí první hlavy byla vyrobena první vrstva filamentů, která měla strukturu excentrické jádro/plášť, přičemž jádro tvořilo 40 hm. % filamentů a obsahovalo polypropylenovou směs (typ 3115 od společnosti Exxonmobil, typ HG475 od společnosti Borealis, bílé barvivo Ί1Ο2 a erukamid) a plášť tvořil 60 hm. % filamentů a obsahoval polyethylen (Aspun 6850 od společnosti Dow Chemicals).

Pomocí druhé hlavy byla vyrobena druhá vrstvy filamentů, která měla strukturu strana/strana, přičemž první strana tvořila 50 hm. % filamentů. První strana obsahovala polypropylenovou směs (typ 3115 od společnosti Exxonmobil, typ HG475 FB od společnosti Borealis, bílé barvivo T1O2 a erukamid), druhá strana tvořila 50 hm. % filamentů a obsahovala polyethylen (Aspun 6834 od společnosti Dow Chemicals).

Výrobní kapacita první hlavy byla 120 kg za hodinu na metr šířky první hlavy, výrobní kapacita druhé hlavy byla 240 kg za hodinu na metr šířky druhé hlavy. Pojící jednotka, využívající účinku procházejícího vzduchu, byla nastavena na 125 °C pro první a druhý buben a na 129 °C na třetí a větší část čtvrtého bubnu, poslední část čtvrtého bubnu (poslední část, odpovídající 30° kontaktního povrchu bubnu) byla nastavena pro použití okolního vzduchu, jehož teplota byla 24 °C, stejně jako chladicí jednotka, uspořádaná po konsolidační jednotce ve směru MD.

-32 CZ 2020 - 591 A3

Plošná hmotnost výsledné netkané textilie byla 25 g/cm² a struktura strat byla dobře rozeznatelná.

Příklad 9

Pomocí první hlavy byla vyrobena první vrstva filamentů, která měla strukturu excentrické jádro/plášť, přičemž jádro tvořilo 50 hm. % filamentů a obsahovalo polypropylenovou směs (typ 3115 od společnosti Exxonmobil, typ HG475 FB od společnosti Borealis, bílé barvivo T1O2 a erukamid) a plášť tvořil 50 hm. % filamentů a obsahoval polyethylen (Aspun 6850 od společnosti Dow Chemicals).

Pomocí druhé hlavy byla vyrobena druhá vrstva filamentů, která měla strukturu strana/strana, přičemž první strana tvořila 50 hm. % filamentů. První strana obsahovala polypropylenovou směs (typ 3115 od společnosti Exxonmobil, typ HG475 FB od společnosti Borealis, bílé barvivo T1O2 a erukamid), druhá strana tvořila 50 hm. % filamentů a obsahovala polyethylen (Aspun 6834 od společnosti Dow Chemicals).

Výrobní kapacita první hlavy byla 160 kg za hodinu na metr šířky první hlavy, výrobní kapacity druhé hlavy byla 240 kg za hodinu na metr šířky druhé hlavy. Pojící jednotka, využívající účinku procházejícího vzduchu, byla nastavena na 124 °C pro první a druhý buben a na 129 °C pro třetí buben a větší část čtvrtého bubnu, poslední část čtvrtého bubnu (poslední část, odpovídající 30° kontaktního povrchu bubnu) byla nastavena pro použití okolního vzduchu, jehož teplota byla 24 °C, stejně jako chladicí jednotka, uspořádaná po konsolidační jednotce ve směru MD.

Plošná hmotnost výsledné netkané textilie byla 22 g/cm² a struktura strat byla dobře rozeznatelná.

Příklad 10

Pomocí první hlavy byla vyrobena první vrstva filamentů, která měla strukturu excentrické jádro/plášť, přičemž jádro tvořilo 50 hm. % filamentů a obsahovalo polypropylenovou směs (typ 3115 od společnosti Exxonmobil, typ HG475 FB od společnosti Borealis, bílé barvivo T1O2 a erukamid) a plášť tvořil 50 hm. % filamentů a obsahoval polyethylen (Aspun 6850 od společnosti Dow Chemicals).

Pomocí druhé hlavy byla vyrobena druhá vrstva filamentů, která měla strukturu strana/strana, přičemž první strana tvořila 50 hm. % filamentů. První strana obsahovala polypropylenovou směs (typ 3115 od společnosti Exxonmobil, typ HG475 FB od společnosti Borealis, bílé barvivo T1O2 a erukamid), druhá strana tvořila 50 hm. % filamentů a obsahovala polyethylen (Aspun 6834 od společnosti Dow Chemicals).

Výrobní kapacita první hlavy byla 200 kg za hodinu na metr šířky první hlavy, výrobní kapacita druhé hlavy byla 240 kg za hodinu na metr šířky druhé hlavy. Pojící jednotka, využívající účinku procházejícího vzduchu, byla nastavena na 124 °C pro první a druhý buben a na 131 °C pro třetí a větší část čtvrtého bubnu, poslední část čtvrtého bubnu (poslední část, odpovídající 30°kotnaktního povrchu bubnu) byla nastavena pro použití okolního vzduchu, jehož teplota byla 24 °C, stejně jako chladicí jednotka, uspořádaná vedle chladicí jednotky ve směru MD.

Plošná hmotnost výsledné netkané textilie byla 65 g/cm² a struktura strat byla dobře rozeznatelná.

-33 CZ 2020 - 591 A3

Tabulka 3

Číslo příkladu		6	7	8	9	10
Počet hlav		2	2	2	2	2
Typ filamentů		Bico	Bico	Bico	Bico	Bico
Polymemí kompozice		PP/PE	PP/PE	PP/PE	PP/PE	PP/PE
Průřez filamentu A		eC/S	eC/S	eC/S	eC/S	eC/S
Poměr složek filamentu A		40/60	40/60	40/60	50/50	50/50
Průřez filamentu D		s/s	S/S	S/S	S/S	S/S
Poměr složek filamentu D		50/50	75/25	50/50	50/50	50/50
Plošná hmotnost	g/m2 (gsm)	25	58	25	22	65
Pevnost v tahu @ MD	N/5cm	27	48	27	18	60
Tažnost @ Peak - MD	0/ /0	49	61	45	56	64
Pevnost v tahu @ CD	N/5cm	12	28	15	10	31
Tažnost @ Peak - CD	0/ /0	97	154	91	125	165
Tloušťka	mm	0.44	1.21	0.43	0.51	1.32
Objemnost	kg/m3	57	48	58	43	49
Poměr tloušťky/plošné hmotnosti	1/kg	18	21	17	23	20
Tuhost MD	mN	116	over	153	109	over
			scope			scope
Tuhost CD	mN	65	523	103	52	706
Průměr filamentu A	pm	15	18	14	16	16

-34 CZ 2020 - 591 A3

Průměr fílamentů D	pm	19	19	18	19	20
Martindale (16) strana A		2	2	1	3	1
Martindale (16) strana D		4	4	4	4	4
Delaminační pevnost	N	1.1	1.7	1.7	0.3	0.4
(spoj)
Regenerace	0/ /0	98	98	99	97	98
Pružnost	0/ /0	25	18	26	33	16
Poměr filamentámí hustoty
Stratum A : Stratum B		více než 5	více než 5	více než 5	více než 5	více než 5
Stratum C : Stratum B		více než 5	více než 5	více než 5	více než 5	více než 5
Hustota vazeb
Stratum A : Stratum B		více než 7	více než 7	více než 4	více než 7	více než 7
Stratum C : Stratum B		více než 7	více než 7	více než 7	více než 7	více než 7
Dutiny
Délka L : Výška H		více než 10:1	více než 10:1	více než 10:1	více než 10:1	více než 10:1
% dutin v tloušťce		více než	více než	více než	více než	více
netkané textilie		20%	20%	10%	20%	než

20%

Je třeba poznamenat, že příklady 9 a 10 mohou být pro mnoho aplikací považovány za nedostatečně pojené kvůli své nízké pevnosti v tahu a pevnosti spojů. Ale i zde vzniká struktura strat, která poskytuje vyšší odolnost na vnějších površích textilie.

Výše uvedené vícevrstvé příklady používaly kombinaci fílamentů eC/S a S/S a je třeba poznamenat, že i tato kombinace může přinášet výhody, ale pro vynález to není důležité.

Následující příklad 11 uvádí dvouvrstvou textilii, kde jsou obě vrstvy vytvořeny z fílamentů ίο s průřezem eC/S.

Příklad 11

-35 CZ 2020 - 591 A3

Pomocí první hlavy byla vyrobena první vrstva filamentů, která měla strukturu excentrické jádro/plášť, přičemž jádro tvořilo 60 hm. % filamentů a obsahovalo polypropylenovou směs (typ 3115 od společnosti Exxonmobil, typ HG475 FB od společnosti Borealis, bílé barvivo TiO₂ a erukamid) a plášť tvořil 40 hm. % filamentů a obsahoval polyethylen (Aspun 6850 od společnosti Dow Chemicals).

Pomocí druhé hlavy byla vyrobena druhá vrstva filamentů, která měla strukturu excentrické jádro/plášť, přičemž jádro tvořilo 50 hm. % filamentů. Jádro obsahovalo polypropylenovou směs (typ 3115 od společnosti Exxonmobil, typ HG475 FB od společnosti Borealis, bílé barvivo TiO₂ a erukamid) a plášť tvořil 50 hm. % filamentů a obsahoval polyethylen (Aspun 6834 od společnosti Dow Chemicals).

Výrobní kapacita byla 120 kg za hodinu na metr šířky první hlavy, výrobní kapacity druhé hlavy byla 240 kg za hodinu na metr šířky druhé hlavy. Pojící jednotka, využívající účinku procházejícího vzduchu, byla nastavena na 124 °C pro první a druhý buben a na 129 °C pro třetí a větší část čtvrtého bubnu, poslední část čtvrtého bubnu (poslední část, odpovídající 30° kontaktního povrchu bubnu) byla nastavena pro použití okolního vzduchu, jehož teplota byla 24 °C, stejně jako chladicí jednotka, uspořádaná po konsolidační jednotce ve směru MD.

Plošná hmotnost výsledné netkané textilie byla 25 g/cm² a struktura strat byla dobře rozeznatelná.

Tabulka 4

Počet hlav		11
Typ filamentů		2
Polymemí kompozice		Bico
Průřez filamentů A		PP/PE
Poměr složek filamentů A		eC/S
Průřez filamentů D		40/60
Poměr složek filamentů D		eC/S
Plošná hmotnost	g/m2 (gsm)	50/50
Pevnost v tahu @ MD	N/5cm	25
Tažnost @ Peak - MD	0/ /0	32
Pevnost v tahu (a), CD	N/5cm	55

-36 CZ 2020 - 591 A3

Tažnost @ Peak - CD

Tloušťka mm

Objemnost kg/m30.50

Poměr tloušťka/plošná hmotnost 1/kg

Tuhost MD mN20

Tuhost CD mN193

Průměr fílamentů A	μιη	99
Průměr fílamentů D	μηι	17
Martindale (16) strana A		21
Martindale (16) strana D		1
Delaminační pevnost (spoj)	N	4
Regenerace	0/ /0	0.9
Pružnost	0/ /0	98

Poměr filamentámí hustoty

Stratum A : Stratum B

Stratum C : Stratum B

Hustota vazeb

Stratum A : Stratum B

Stratum C : Stratum B

Dutiny více než 5 více než 5 více než 7 více než 7

-37 CZ 2020 - 591 A3

Délka L : Výška H více než 10:1 % dutin v tloušťce netkané textilie více než 15%

I. Metodologie zkoušení „Plošná hmotnost“ netkané textilie je měřena za použití metodologie zkoušení v souladu s normou EN ISO 9073-1:1989 (odpovídá metodologii dle WSP 130.1). Pro měření je použito 10 vrstev netkané textilie, zatímco velikost vzorkuje 10x10 cm².

„Pevnost v tahu“ a „tažnost“ netkané textilie jsou měřeny za použití metodologie zkoušení v souladu se standardem WSP 110.4.R4 (12).

„Tloušťka“ nebo „měřená výška“ netkaného materiálu je určena prostřednictvím zkušební metodologie měření v souladu s evropskou normou EN ISO 9073-2:1995 (odpovídá metodologii WSP 120.6), která je modifikována následujícím způsobem:

1. Materiál je měřen za použití vzorku, který je vzat z výroby bez toho, aby byl vystaven vyšším deformačním silám nebo bez toho, aby byl vystaven účinkům tlaku po dobu delší než jeden den (například tlaku, vyvinutému válcem na výrobním zařízení), jinak musí být materiál ponechán alespoň 24 hodin volně ložený na rovině.

2. Celková hmotnost vrchního ramene stroje pro měření včetně dodatečných prvků je 130 g.

„Objem“, „objemnost“ nebo „objemová hmotnost“ netkané textilie je vyjádřena v kg/m³ a je vypočtena podělením „plošné hmotnosti“ v g/m² „tloušťkou“ v mm.

„Poměr tloušťky k plošné hmotnosti“ netkané textilie je vyjádřen v dm³/kg nebo 1 (litr)/kg a je vypočten jako „tloušťka“ v mm* 1000, podělená „plošnou hmotností v g/m².

„Tuhost“ netkané textilie, vyjádřená měřením „Handle-O-Meter“ (HOM),je stanovena v souladu s mezinárodní normou ESP 90.3. Velikost vzorku, pokud pro měřenou hodnotu není uvedeno jinak, je 100 x 100 mm. HOM je ve směrech MD a CD měřen samostatně. Pokud směr MD nebo CD není specifikován, je vzat aritmetický průměr těchto dvou hodnot.

Pojem „regenerace“ objemnosti se zde vztahuje k poměru mezi tloušťkou textilie po uvolnění působícího zatížení a počáteční tloušťkou textilie. Tloušťka textilie je měřena v souladu s normou EN ISO 9073-2:1995 při použití předběžné síly zatížení, která je ekvivalentní tlaku 0,5 kPa. Postup měření regenerace sestává z následujících kroků:

1. Příprava vzorků textilie o rozměrech 10 x 10 cm

2. Měření tloušťky jednoho kusu textilie

3. Měření tloušťky 5 na sebe položených kusů textilie za použití předběžné síly zatížení, která je ekvivalentní tlaku 0,5 kPa (T_s)

4. Aplikace zatížení na 5 na sebe položených kusů textilie (tlakem 2,5 kPa) na zařízení pro měření tloušťky po dobu 5 minut

5. Uvolnění zařízení a setrvání po dobu 5 minut

6. Měření tloušťky 5 na sebe položených kusů textilie za použití předběžné síly zatížení, která je ekvivalentní tlaku 0,5 kPa (T_r)

-38 CZ 2020 - 591 A3

7. Výpočet regenerace dle následujícího vzorce:

Regenerace = T_r/T_s (bezrozměrné)

T_s = tloušťka čerstvého vzorku

T_r = tloušťka regenerovaného vzorku

Pojem „stlačitelnost“ se zde vztahuje ke vzdálenosti v milimetrech, o kterou je netkaná textilie stlačena účinkem zatížení, definovaného během měření „flexibility“. Může být vypočtena také jako výsledek odolnosti (bezrozměrné) * tloušťky (mm). „Pružnost“ netkané textilie lze měřit za použití metodologie zkoušení v souladu s normou EN ISO 964-1, která je modifikována následujícím způsobem:

1. Je změřena tloušťka jedné vrstvy textilie

2. Je připraveno několik vzorků textilie tak, že jejich celková tloušťka poté, co jsou položeny na sebe, je alespoň 4 mm, ideálně 5 mm. Skupina na sebe položených kusů textilie obsahuje alespoň 1 kus textilie.

3. Je změřena tloušťka uvedených na sebe naskládaných vzorků textilie

4. Na uvedenou skupinu na sebe položených vzorků textilie se nechá působit síla o velikosti 5 N při rychlosti zatěžování 5 mm/min

5. Je změřena vzdálenost, odpovídající pohybu upínacích prvků

6. Dle následující rovnice je vypočtena pružnost:

R (bezrozměrné) = Ti (mm) / To (mm)

Nebo

R (%) = Ti (mm) / T_o (mm) * 100%

Ti = vzdálenost, odpovídající pohybu upínacích prvků při zatížení o velikosti 5 N [mm] = míra stlačení na sebe naskládaných kusů textilie

To = tloušťka (v souladu s normou EN ISO 9073-2:1995 při aplikaci předběžné síly zatížení 1,06 N) [mm] „Zkouška míry průměrné odolnosti vůči abrazi Martindale“ neboli „Martindale“

Obr. 38 je perspektivní pohled na zařízení pro zkoušku míry průměrné odolnosti vůči abrazi Martindale. Obr. 39 je klasifikační stupnice pro vyhodnocení stupně plstnatění u zkoušky míry průměrné odolnosti vůči abrazi Martindale tak, jak je popsána v publikované patentové přihlášce US20200170853A1 společnosti Procter and Gamble.

Míru průměrné odolnosti vůči abrazi Martindale netkané textilie lze měřit za použití testeru abraze Martindale. Zkouška je prováděna za sucha.

Netkané vzorky jsou kondicionovány po dobu 24 hodin při teplotě 23 ± 2 °C a při relativní vlhkosti 50 ± 2 %

-39 CZ 2020 - 591 A3

Z každého netkaného vzorku je vyříznuto 10 kruhových vzorků o průměru 162 mm (6,375 palců). Ze standardní plsti je vyřezán kruhový kus o průměru 140 mm

Každý vzorek je zajištěn na každé abrazní pozici na stolu zařízení Martindale tak, že jako první je umístěna vyřezaná plsť a poté vybraný vzorek netkané textilie. Následně je zajištěn upínací kroužek tak, že na vzorku netkané textilie nejsou viditelná žádná zvrásnění.

Je sestaven držák abrazního materiálu. Abrazní materiál je silikonová guma o tloušťce 1/32 palců, která odpovídá FDA a má průměr 38 mm (od společnosti McMaster-Carr, položka 86045K21-50A). Na držák abrazního materiálu je umístěno požadované závaží, aby byl na vzorek aplikován tlak 9 kPa. Sestavený držák abrazního materiálu je umístěn do Modelu #864 tak, že abrazní materiál se dostává do kontaktu se vzorkem netkané textilie, jak je doporučeno v návodu k použití.

Je provedena zkouška abraze Martindale za následujících podmínek:

o Režim: Zkouška abraze o Rychlost: 47,5 cyklů za minutu; a o Cykly: 16 cyklů

Poté, co je test ukončen, je obroušená netkaná textilie umístěna na hladký, matný, černý povrch a za použití stupnice, uvedené v Obr. 39, je klasifikována úroveň plstnatém. Každý vzorek je vyhodnocen pozorováním jak z vrchu pro určení rozměrů a počtu defektů, tak ze strany pro určení výšky vyčnívajících defektů. Podle nejlepší shody s klasifikační stupnicí je přiřazeno číslo od 1 do 5. Následně je jako průměr hodnocení všech vzorků vypočtena míra průměrné odolnosti vůči abrazi Martindale, která je zaokrouhlena na nej bližší desítku.

„Delaminační pevnost“ nebo „spoj“ lze stanovit následujícím způsobem (viz Obr. 40 a 41):

1) Je vyřezán vzorek o délce 120 mm (směr MD) a o šířce alespoň 30 mm.

2) Z pásky jsou vyřezány dva pruhy o délce 120 mm a na jedné straně je posledních 25 mm každé pásky přeloženo. Vzorek je posílen páskou o šířce 25,4 mm, a poté jsou spojeny tak, že přes ně v jednom směru a na jedné straně přejede ruční válec o hmotnosti 7 kg. Vzorek je podél pásky nařezán na šířku 25 mm ve směru CD. Volné konce pruhů pásky jsou odděleny.

3) Stroj pro měření pevnosti v tahu má následující charakteristiky: Dvě čelisti s upínacími povrchy ve stejné rovině, rovnoběžné se směrem pohybu aplikovaného zatížení. Je třeba, aby čelisti byly zarovnány tak, aby vzorek během testu držely v rovině bez prokluzování a bez toho, aby vzorek poškodily. Čtyři plochy čelistí by měly být opatřeny tenkým pruhem měkké těsnící gumy, aby se zabránilo prokluzování a poškození zkušebního vzorku. Přístroje Thwing Albert, Instron, Zwick nebo podobné mohou být v souladu s ASTM D 76-99 použity jako stroj pro zkoušku příčným přetrhnutím s konstantní rychlostí.

4) Následujícím způsobem jsou nastaveny parametry:

a) Měrná délka..............................50mm

b) Rychlost příčné čelisti...............305 mm/min

c) Délka pohybu před záběrem10 mm

d) Délka pohybu při měření...............152mm

-40 CZ 2020 - 591 A3

e) Vzorkovací frekvence pro...............50 Hz

5) Vzorek je umístěn do přístroje (Obr. 41) upnutím volného konce pásky, když je správně usazena ve vrchní upínací čelisti. Volný konec pásky je otočen zpět a je upnut do spodní upínací čelisti. Volné konce vzorků jsou v upínacích čelistech symetricky zarovnány tak, že napětí je rozděleno rovnoměrně. Rozmezí zatížení je upraveno podle potřeby tak, že je mezi 30% až 80% rozmezí plného zatížení.

6) Přístroj pro zkoušku tahem je zapnut.

7) Je změřeno 10 vzorků a vypočten průměr.

8) Průměrná síla, nutná k roztržení, je zaokrouhlena na nejbližší 0,01 N.

„Typ průřezu vlákna“ je známý z procesních podmínek, definovaných formou pro tvorbu vláken. V případě, že jsou procesní podmínky neznámé, může být použit následující odhad:

Je vzat vzorek textilie a snímky průřezů alespoň 20 vláken. Průřez je měřen na volném konci vlákna, ne na pojícím bodě nebo na místě kontaktu s jiným vláknem, kde lze očekávat deformaci. U každého průřezu je pro každou složku na snímku označen povrch složky. Na základě stanovení geometrického středu rovinného objektu je pro každou složku stanoveno těžiště a jeho pozice je zaznamenána pomocí kartézské soustavy souřadnic se středem [0; 0] v geometrickém středu průřezu vlákna.

Odchylka (D) těžiště je pro každou složku v každém průřezu vlákna vypočtena v souladu s následující rovnicí:

D = absolutní hodnota (x * y), kde x a y jsou souřadnice těžiště. Když je jedna z hodnot x, y rovná 0 a druhá ne, je vzorek vyřazen z vyhodnocení. Průměrná hodnota a směrodatná odchylka jsou vypočteny pro každou složku. Vlákno se považuje za nepodporující obloučkování, když poměr ((průměrná odchylka) + (směrodatná odchylka)) / celkový povrch průřezu vlákna je méně než 5%. Lze očekávat, že vlákno je nepodporující obloučkování, když poměr ((průměrná odchylka) - (směrodatná odchylka)) / celkový povrch průřezu vlákna je méně než 10%.

„Hustota interfilamentámích vazeb“, „filamentámí hustota“, „délka a výška dutiny“ a „% dutin v tloušťce netkané textilie“ mohou být stanoveny z průřezu textilie.

Je hodnoceno alespoň 10 vzorků vMD a 10 vzorků v CD. Textilie se považuje za obsahující strukturu strat za podmínky, že je struktura strat rozeznána alespoň na 50 % vzorků. Materiál je měřen za použití vzorku, který je vzat z výroby bez toho, že by byl vystaven vyšším deformačním silám nebo vystaven účinkům tlaku po dobu delší než jeden den (například tlaku, vyvíjenému válcem výrobního zařízení), jinak musí být materiál po dobu alespoň 24 hodin ponechán volně ložený na rovině.

Průřez může být zhotoven a analyzován několika způsoby:

Způsoby zhotovení průřezu textilií

1) Jednoduchý průřez:

Textilie je umístěna na vhodný stůl a nařezána ostrou žiletkou. Rez je zkontrolován, aby měl přibližně stejnou tloušťku jako textilie (např. že filamenty nejsou stlačeny nebo navzájem „spojeny řezem“).

-41 CZ 2020 - 591 A3

2) Průřez v pryskyřici:

Vzorek textilie je umístěn do nádoby a přelit kapalnou pryskyřicí, která ztuhne. Pryskyřici je třeba zvolit tak, aby v kapalné formě snadno zaplnila všechny prázdné objemy v textilii a v pevné formě byla snadno rozeznatelná od polymeru textilie.

Blok pevné pryskyřice je pro zhotovení průřezu vzorku textilie přeříznut v polovině.

3) Digitální průřez:

Vzorek je naskenován (např. pomocí tomografie, microCT) a v počítači je vytvořen digitální průřez.

Způsoby analýzy průřezů vzorků:

1) SEM mikroskopie

a) Pokud je potřeba, vzorek fílamentů je umístěn do vhodného držáku (viz např. Obr. 42A a 42B) a analyzován

b) Vzorek je metalizován zlatém (například za použití Au/Pd metalizačního zařízení SC 7640 Sputter Coater)

c) Vzorek je analyzován za pomoci elektronové mikroskopie (například Tescan, za použití BSE detektoru) při napětí 30 kV a vhodným zvětšením (30x - lOOOx)

2) 3D tomografie

a) Pokud je potřeba, je vzorek povlakován použitím tenké vrstvy kontrastní látky. Například při použití 3D rentgenové tomografie (Skyscan) nezajistí polyolefmy dostatečnou vizualizaci. Vzorek může být např. metalizován za použití zlata (např. použitím Au/Pd metalizačního zařízení SC 7640 Sputter Coater)

b) Vzorek je umístěn do analyzační komory a oskenován

3) 3D pCT - viz „Metoda stanovení geometrických statistik vláken pro netkanou textilii“

Všechny výše uvedené způsoby a analýzy (kromě 3D pCT) mohou být provedeny například na Univerzitě Tomáše Bati ve Zlíně (CZ), Fakultě technologické.

Získané snímky průřezů jsou poté analyzovány:

1) „Hustota interfilamentámích vazeb“, „filamentámí hustota“

a) Průřez textilií je rozdělen na pravidelné segmenty, přičemž každý segment má tloušťku maximálně 0,05 mm (např. textilie o tloušťce 0,45 mm je rozdělena na 9 sekcí o tloušťce 0,05 mm)

b) Délka každého segmentuje alespoň 0,5 mm, s výhodou je to délka, viditelná na snímku průřezu

c) Je stanovena hustota

i) pro každý segment je vypočten počet interfilamentámích vazeb, který je vyjádřen jako hustota interfilamentámích vazeb (počet vazeb / plocha segmentu); nebo

-42 CZ 2020 - 591 A3 ii) je vypočtena plocha, zaujímaná fílamenty v každém segmentu a tato plocha je vyjádřena jako filamentámí hustota (plocha, zaujímaná fílamenty / plocha segmentu)

d) Vzájemně sousedící segmenty, vykazující stejnou nebo velmi podobnou hustotu, mohou být navzájem sloučeny pro vyhodnocení strat

e) Jsou pojmenována strata A, B, případně C, a jsou pro ně vypočteny průměrné hodnoty

f) Jsou vypočteny poměrné hodnoty

2) „Délka a výška dutiny“ a „% dutin v tloušťce netkané textilie“

a) Je vzata stmktura strat tak, jak je definována výše, a dále je zkoumána plocha strata B

b) Jsou zvýrazněny oblasti prázdných objemů

c) Jsou označeny dutiny (pokud je plocha v tloušťce textilie (ve směm z textilie) více než 3x větší než průměrná tloušťka fílamentů a její délka (směr roviny MD x CD textilie) je 5x větší než průměrná tloušťka fílamentů, je považována za dutinu)

d) Je vypočtena plocha všech dutin, která je vyjádřena jako % plochy strata B

e) Je změřena výška každé dutiny = směr tloušťky textilie a její délka=je změřen směr roviny MD x CD textilie a nej vyšší hodnoty jsou vzaty pro vyýpočet poměm L:H „Metoda stanovení geometrických statistik vláken pro netkanou textilii“

V následující části je popsána softwarový způsob analýzy vzorku netkaného materiálu za účelem charakterizace jeho geometrických vlastností. Způsob využívá přístupu strojového učení pro identifikaci jednotlivých vláken, přítomných ve vzorku, následovanou geometrickou analýzou těchto vláken za účelem získání statistiky, vhodné pro charakterizaci materiálu. Výsledky zahrnují orientaci a rozdělení hustoty vláken. Tento pracovní postup byl vyvinut společností Math2Market GmbH a je součástí digitální materiálové laboratoře GeoDict.

Krok 1: Získání trojrozměrného pCT snímku vzorku

Nejprve je vzorek netkané textilie digitalizován za pomoci pCT za účelem obdržení 3D snímku. Tento 3D snímek sestává z uniformní kartézské mřížky, přičemž každá buňka mřížky (objemový prvek: voxel) ukládá rentgenové zeslabení vzorku na odpovídajícím místě. Prostor póru obvykle vykazuje nejnižší zeslabení (nejnižší hodnotu v odstínech šedé), zatímco fáze materiálu vykazuje vyšší hodnoty v závislosti na materiálu a konfiguraci pCT zařízení.

Krok 2: Rozdělení pCT snímku na segmenty pro separaci materiálu a prostor póru

Pro další analýzu je ze snímku v odstínech šedé odfiltrován šum za použití postupu Non-Local Means [1]. Následně je snímek binarizován za použití globálního prahu, odvozeného za použití Otsuova algoritmu [2]. Binarizace klasifikuje každý voxel snímku jako obsahující buď prostor póru nebo vlákenný materiál. Voxely s hodnotami šedé pod prahem jsou klasifikovány jako prostory pórů. Všechny ostatní voxely jsou klasifikovány jako vlákenný materiál. Pro obě operace, filtraci šumu a prahování, je používán modul ImportGeo softwaru GeoDict.

Krok 3: Analýza rozdělení hustoty materiálu

-43 CZ 2020 - 591 A3

Dále je vypočteno rozdělení hustoty materiálu ve směru z. Pro každý díl snímku (v dané hloubce z) je vypočtena hustota materiálu jako počet bílých voxelů materiálu podělený celkovým počtem voxelů v dílu. Tato analýza je prováděna za použití modulu MatDict softwaru GeoDict.

Krok 4: Aplikace neurální sítě pro identifikaci os vláken

Hlavním problémem při identifikaci jednotlivých vláken v pCT snímcích je ten, že po binarizaci vlákna nejsou na kontaktních bodech prostorově separována. To může mít za následek nedostatečnou segmentaci, kdy je množství objektů (vláken) mylně klasifikováno jako jediné vlákno. Pro separaci vláken společnost Math2Market GmbH vyvinula proces pro identifikaci osových křivek vláken. Tyto osy jsou reprezentovány v binárním voxelovém snímku o stejné velikosti jako původní snímek. V tomto snímku jsou označeny voxely ve vzdálenosti přibližně 12 voxelů od středu vlákna.

Pro tento účel byl použit přístup sémantické segmentace za použití neurální sítě [3], Snímek je analyzován tak, že je uvažováno 3D posuvné vstupní okno, které je posunuto na snímek. Pro každé vstupní okno je definováno menší výstupní okno, které je centrováno na vstupní okno. Neurální síť analyzuje hodnoty binárních voxelů ve vstupním oknu a vytváří predikci pro každý voxel výstupního okna. Predikovaná hodnota určuje, jestli je voxel uvnitř výstupního okna částí osy. Kombinací výsledků pro všechna tato výstupní okna je získán binární snímek, který klasifikuje každý voxel materiálu v původním snímku. Tato transformace snímkuje implementována pomocí modulu FiberFind-Al v softwaru GeoDict za použití Tensorflow [4],

Krok 5: Vytvoření tréninkových dat pro neurální sítě

Za účelem tréninku neurálních sítí pro implementaci výše uvedené transformace společnost Math2Market GmbH vytvořila několik umělých 3D snímků netkaných materiálů za použití modulu pro stochastické generování struktur FiberGeo v softwaru GeoDict. Tento modul generuje analytickou geometrickou reprezentaci vláken jako řadu liniových segmentů. Zároveň vytváří binární snímek vlákenné struktury, který je srovnatelný s výsledkem binarizace z Kroku 2.

Modifikací průměru vlákna v analytické reprezentaci na přibližně 2-3 voxely lze rovněž získat snímek os, odpovídajících uměle vytvořené vlákenné struktuře. Tyto dvojice snímků (vlákna a osy) jsou potom použity pro trénink neurální sítě pro transformaci snímku vlákna na snímek osy. Síť se ve skutečnosti učí „srazit“ vlákna na jejich osové křivky.

Krok 6: Trasování os vláken pro získání geometrické reprezentace vláken

Po zredukování vláken na jejich osy lze předpokládat, že se osy nedotýkají. Potom jsou jednotlivé osy navzájem separovány analýzou propojených složek snímku osy za předpokladu, že každá složka odpovídá ose jednoho vlákna. Propojená složka je definována jako podmnožina voxelů materiálu, které všechny mají stejnou barvu a které nemohou být zvětšeny přidáním jakýchkoliv dotýkajících se voxelů stejné barvy.

Pro každou osu je přes množinu voxelů trasována křivka za účelem získání geometrické reprezentace (lomené čáry). Tento krok je také součástí modulu FiberFind-Al softwaru GeoDict. Výsledkem je získání digitálního 3D modelu textilie, příklady textilie, obsahující strukturu strat, lze vidět na Obr. 44 až 46.

Krok 7: Výpočet analýz vzorku

Pro získání „hustoty interfilamentámích vazeb“, „filamentámí hustoty“, „délky a výšky dutiny“ a „% dutiny v tloušťce netkané textilie“ je každý liniový segment průřezu filamentu promítnut na rovinu, rozdělen na subsegmenty (přičemž tloušťka každého je maximálně 0,05 mm) a analyzován. Hodnoty mezi segmenty jsou porovnány, a pokud je to možné, mohou být některé sousední

-44 CZ 2020 - 591 A3 segmenty se shodnými nebo podobnými výsledky sloučeny do strat. Jsou pojmenována strata A, B a C a hodnoty pro každé stratum jsou zprůměrovány z dat pro segmenty.

[1] Buades, Antoni, Bartomeu Coll, and J-M. Morel. A non-local algorithm for image denoising. Computer Vision and Pattern Recognition, 2005. CVPR2005. IEEE Computer Society Conference on. Vol. 2. IEEE, 2005.

[2] Otsu, Nobuyuki. A threshold selection method from gray-level histograms. IEEE transactions on systems, man, and cybernetics 9.1 (1979): 62-66.

[3] Noh, Hyeonwoo, Seunghoon Hong, and Bohyung Han. Learning deconvolution network for semantic segmentation. Proceedings of the IEEE international conference on computer vision. 2015.

[4] Martin Abadi, Ashish Agarwal, Paul Barham, Eugene Brevdo, Zhifeng Chen, Craig Citro, Greg S. Corrado, Andy Davis, Jeffrey Dean, Matthieu Devin, Sanjay Ghemawat, Ian Goodfellow, Andrew Harp, Geoffrey Irving, Michael Isard, Rafal Jozefowicz, Yangqing Jia, Lukasz Kaiser, Manjunath Kudlur, Josh Levenberg, Dan Mané, Mike Schuster, Rajat Monga, Sherry Moore, Derek Murray, Chris Olah, Jonathon Shlens, Benoit Steiner, Ilya Sutskever, Kunal Talwar, Paul Tucker, Vincent Vanhoucke, Vijay Vasudevan, Fernanda Viégas, Oriol Vinyals, Pete Warden, Martin Wattenberg, Martin Wicke, Yuan Yu, and Xiaoqiang Zheng. TensorFlow: Large-scale machine learning on heterogeneous systems, 2015. Software available from tensorflow.org.

Průmyslová využitelnost

Vynález je využitelný kdekoliv, kde je požadována objemná netkaná textilie s rovnováhou mezi měkkostí a odolností - například v hygienickém průmyslu v podobě různých složek hygienických produktů s absorpčními schopnostmi (např. dětské pleny, inkontinenční produkty, hygienické produkty pro ženy, jednorázové přebalovací podložky atd.) nebo ve zdravotnictví, například jako část houbiček pro ošetření ran a/nebo ochranných oděvů, chirurgických krycích textilií, podkladových vrstev a jiných výrobků z bariérových materiálů. Další použití jsou možná rovněž v průmyslových aplikacích, například v podobě částí ochranných oděvů, ve filtraci, izolaci, balení, adsorpci zvuků, obuvnickém průmyslu, automobilovém průmyslu, nábytkářském průmyslu atd. Vynález je s výhodou využitelný obzvláště v aplikacích, kde je požadována zvýšená objemnost, stlačitelnost a regenerace textilie v kombinaci s požadavkem na nekonečná vlákna.

Claims (15)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Netkaná textilie, zahrnující množinu filamentámích strat, přičemž textilie zahrnuje: - první stratum (A), které tvoří první vnější povrch netkané textilie a které zahrnuje nekonečné vícesložkové se tvoří filamenty, rozkládá alespoň 20 tvoří vzájemné spoje mezi zahrnující v podélném % plochy filamenty složku, směru povrchu v prvním stratu která filamentů, filamentů, (A) a

   -její teplota tavení je o alespoň 5 °C nižší než teplota tavení ostatních složek filamentů prvního strata (A),

   - druhé stratum (B), které zahrnuje nekonečné vícesložkové filamenty, zahrnující složku, která se rozkládá tvoří alespoň 20 tvoří vzájemné spoje mezi v podélném % plochy filamenty ve směru povrchu druhém stratu filamentů, filamentů, (B) a

   -její teplota tavení je o alespoň 5 °C nižší než teplota tavení ostatních složek filamentů druhého strata (B), a

   - přičemž objemová hmotnost textilie je nižší než 60 kg/m³.
2. 2. Netkaná textilie podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje třetí stratum (C), které tvoří druhý vnější povrch netkané textilie tak, že uvedené stratum (B) je umístěno mezi prvním stratem (A), tvořícím první vnější povrch, a druhým stratem (C), tvořícím druhý vnější povrch netkané textilie, a které zahrnuje nekonečné vícesložkové filamenty, zahrnující složku, která se rozkládá v podélném směru filamentů, tvoří vzájemné spoje mezi filamenty v třetím stratu (C) a - j ej í teplota tavení j e o alespoň 5 °C vyšší než teplota tavení ostatních složek filamentů třetího strata (C).
3. 3. Netkaná textilie podle kteréhokoliv z přecházejících nároků, vyznačující se tím, že poměr filamentámí hustoty prvního strata (A) a filamentámí hustoty druhého strata (B) je alespoň 1,5, výhodněji alespoň 2,0; výhodněji alespoň 2,5; výhodněji alespoň 3, ještě výhodněji alespoň 5.
4. 4. Netkaná textilie podle nároků 2 až 3, vyznačující se tím, že poměr filamentámí hustoty třetího strata (C) a filamentámí hustoty dmhého strata (B) je alespoň 1,5; výhodněji alespoň 2,0; výhodněji alespoň 2,5; výhodněji alespoň 3, ještě výhodněji alespoň 5.
5. 5. Netkaná textilie podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že poměr hustoty interfilamentámích vazeb prvního strata (A) a hustoty interfilamentámích vazeb dmhého strata (B) je alespoň 2; výhodněji alespoň 3,0; výhodněji alespoň 4; výhodněji alespoň 5; ještě výhodněji alespoň 7.
6. 6. Netkaná textilie podle kteréhokoliv z nároků 2 až 5, vyznačující se tím, že poměr hustoty interfilamentámích vazeb prvního strata (A) a hustoty interfilamentámích vazeb dmhého strata (B) je alespoň 2; výhodněji alespoň 3,0; výhodněji alespoň 4; výhodněji alespoň 5, ještě výhodněji alespoň 7.
7. 7. Netkaná textilie podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že dmhé stratum (B) obsahuje dutiny, přičemž dutiny mají délku, rozkládající se podél roviny, definované

   -46 CZ 2020 - 591 A3 výrobním směrem a příčným směrem, a výšku, rozkládající se kolmo k uvedené rovině, přičemž poměr délky k výšce alespoň části dutin je alespoň 3:1, s výhodou 5:1a nejvýhodněji 10:1.
8. 8. Netkaná textilie podle nároku 7, vyznačující se tím, že výška dutin tvoří alespoň 15 % tloušťky netkané textilie, výhodněji alespoň 20 % tloušťky netkané textilie.
9. 9. Netkaná textilie podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že druhé stratum (B) obsahuje dutiny, přičemž dutina má délku, rozkládající se podél roviny, definované výrobním směrem a příčným směrem, a uvedená netkaná textilie má tloušťku, rozkládající se kolmo k uvedené rovině, přičemž alespoň pro část dutin je poměr délky dutiny k tloušťce netkané textilie alespoň 3:1, s výhodou 5:1 a nej výhodněji 10:1.
10. 10. Netkaná textilie podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že textilie zahrnuje filamenty s průřezem, podporujícím obloučkování, nebo filamenty s průřezem, nepodporujícím obloučkování, zahrnující smrštitelný polymer.
11. 11. Netkaná textilie podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že delaminační pevnost textilie je rovná nebo vyšší než 0,5 N, s výhodou vyšší než 0,6 N, výhodněji vyšší než 0,7 N a nejvýhodněji vyšší než 0,8 N.
12. 12. Netkaná textilie podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že všechny složky filamentů zahrnují alespoň 65 hm. % polyolefinového polymeru.
13. 13. Netkaná textilie podle kteréhokoliv z přecházejících nároků, vyznačující se tím, že delaminační pevnost textilie je rovná nebo nižší než 2,0 N.
14. 14. Netkaná textilie podle kteréhokoliv z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že alespoň jedna ze složek filamentů zahrnuje alespoň 65 hm. % polyesterového polymeru.
15. 15. Netkaná textilie podle nároku 12, vyznačující se tím, že delaminační pevnost textilie je rovná nebo nižší než 5,0 N, s výhodou nižší než 4,0 N, s výhodou nižší než 3,0 N.