PL178596B1

PL178596B1 - Włóknina formowana z włókien stopowych

Info

Publication number: PL178596B1
Application number: PL94314001A
Authority: PL
Inventors: Dennis S. Everhart; Mary L. Delucia; Terry K. Timmons; Robert D. Wright
Original assignee: Kimberly Clark Co
Priority date: 1993-09-23
Filing date: 1994-09-19
Publication date: 2000-05-31
Also published as: KR100331900B1; GB2283027B; DE69421712T2; GB9419124D0; FR2710348A1; ES2138091T3; AU684552B2; BR9407580A; EP0720668A1; CN1131973A; PL314001A1; WO1995008660A1; CN1048056C; DE69421712D1; AU7799294A; US5534335A; CA2111172A1; EP0720668B1; GB2283027A

Abstract

1. Wlóknina formowana z wlókien stopowych zawierajaca wlókna zlozone z co najmniej dwóch polimerów termoplastycznych i srodka nadajacego zdolnosc jednorodnego mieszania sie, znamienna tym, ze jeden z tych polimerów termoplastycznych posiada temperature topnie- nia polimeru i tworzy dominujaca faze ciagla oraz inny, jeden lub wiecej polimerów tworza faze lub fazy nieciagle, oraz tym, ze polimer tej fazy lub faz nieciaglych posiada temperature topnie- nia polimeru o mniej niz 30°C nizsza od temperatury topnienia polimeru tej fazy ciaglej. PL PL PL

Description

Żywice termoplastyczne były od pewnego czasu wytłaczane w celu formowania włókien i tkanin. Powszechnie stosowanymi do tego celu termoplastami sąpoliolefiny, zwłaszcza polipropylen, oraz poliestry. Każdy materiał posiada charakterystyczne dla siebie zalety i wady, w odniesieniu do właściwości żądanych w produkcie finalnym wytworzonym z takich włókien.

Mieszaniny i stopy dwu lub większej liczby polimerów są przedmiotem zainteresowania, ze względu na chęć łączenia korzystnych właściwości takich polimerów. Dr Leszek Utracki, w swojej pracy „Polymer Alloys and Blends: Thermodynamics and Rheology” (ISBN 0-19-520796-3, Οχford, University Press, New York, NY, 1989) omawia obszernie historię postępu w tej dziedzinie.

Istnieje wciąż zapotrzebowanie na tkaninę wytworzoną z włókien ze stopu polimerów·', charakteryzującą się tym, że temperatura topnienia polimeru fazy nieciągłej niejest o co najmniej 30°C niższa od wartości temperatury topnienia dla fazy ciągłej o udoskonalonych, korzystnych właściwościach (i może być również od niej większa).

W stanie techniki US Patent 5 108 827 wskazane jest włókno podobne do opisywanego w wynalazku charakteryzujące się tym, że faza nieciągła posiada temperaturę topnienia przynajmniej o 30°C poniżej fazy ciągłej. Stan techniki nie obejmuje jednak polimerów, które wchodzą w obręb zastrzeżeń opisywanego wynalazku, wynika z tego, że Gessner nie miał możliwości wytworzyć włókna identycznego do wytworzonych zgodnie z wynalazkiem. Zastosowanie ściśle określonego typu polimeru, użytego w wynalazku mogło być powodem, iż takie włókna nie zostały wytworzone wcześniej.

Zgodnie z wynalazkiem wymaganejest aby temperatura topnienia polimeru o niższej topliwości była w granicach 30°C temperatury topnienia polimery ciągłego o wyższej topliwości.

Istotną cechą włókniny według wynalazku jest to, że różnica temperatur topnienia fazy ciągłej i jednej lub kilku faz nieciągłych jest mniejsza niż 30°C, przy czym temperatura topnienia fazy nieciągłej jest o mniej niż 30°C niższa od temperatury topnienia fazy ciągłej. Właśnie ta niewielka różca temperatur topnienia wyróżnia włókninę według wynalazku od włókniny znanej ze stanu techniki, zgodnie w którym wymagano większej różnicy temperatur składników wieloskładnikowego włókna polimerowego.

178 596

Zgodnie z wynalazkiem dostarczana jest włóknina wytworzona z włókien zawierających co najmniej dwa polimery termoplastyczne i środek do przeprowadzania w postać zdolną do jednorodnego mieszania się, charakteryzująca się tym, że jeden z tych polimerów termoplastycznych posiada temperaturę topnienia polimeru i tworzy dominującą fazę ciągłą, oraz inny, jeden lub więcej polimerów tworzą fazę lub fazy nieciągłe oraz tym, że polimer tej fazy lub faz nieciągłych posiada temperaturę topnienia polimeru o mniej niż 30°C niższą od temperatury topnienia polimeru fazy ciągłej. Włóknina ta jest z włókien o przekroju poprzecznym dowolnego obszaru pojedynczego polimeru tej fazy lub faz nieciągłych stanowiącym co najmniej 0,1 % pola przekroju poprzecznego tego włókna.

Fazę ciągłą stanowi co najmniej jedna poliolefma i fazę nieciągłą stanowi co najmniej jeden poliamid.

Korzystnie, gdy poliamidy są wybrane spośród grupy złożonej z poliamidu 6, poliamidu 11, połiam i du 12, oraz ich kopo limerów, zz^s^t^ra^ców i mieszanm a stosowana połiołefina wybrana jest spośród grupy złożonej z polietylenu, polipropylenu, polibutylenów i ich kopolimerów, zestawów i mieszanin i jej ilość stanowi około 50 do 99,9%, przy czym ilość tego poliamidu wynosi około 0,1 do 30% wagowych, a ilość tego środka nadającego zdolność jednorodnego mieszania się stanowi około 0,01 do 20% wagowych a nieciągła faza lub fazy są zasadniczo równomiernie rozdzielone w obrębie tego włókna.

Włóknina jest z włókien, które posiadają średnice około 1 do 50 mikronów.

Włóknina według wynalazku składa się z włókien, w których użyty środek nadający zdolność jednorodnego mieszania się, jest wybrany spośród grupy złożonej z polipropylenów modyfikowanych bezwodnikiem maleinowym oraz posiadających wzór:

R

I ch₂-ch

C-C-R

I co₂h

Ć-C-R

I co₂h

M⁺ⁿ y w którym każda z grup oznaczonych symbolem R może, niezależnie od innych, oznaczać H lub grupę alkilową, M+jest wybrany spośród grupy złożonej z kationów metali alkalicznych, ziem alkalicznych i przejściowych, oraz n, x, y i z oznaczają liczby całkowite.

Korzystnie, w których użytym środkiem nadającym zdolność jednorodnego mieszania jest cynkowy jonomer kwasu polietyleno-metakrylowego.

Włóknina według wynalazku jest z włókien łączonych termicznie w temperaturze między około 93 i około 163°C i ma wydłużenie jednostkowe wyrażone w procentach o co najmniej 50% większa niż dla włókniny wytworzonej z włókien polipropylenowych łączonych w podobnej temperaturze.

Włóknina według wynalazku może być wytworzona w procesie wybranym z grupy złożonej z łączenia przędzonych włókien i przędzenia ze stopu.

Korzystnie gdy włóknina wykonana z włókien zawierających co najmniej dwa polimery termoplastyczne i środek nadający zdolność jednorodnego mieszania się, charakteryzuje się tym, że jednym z tych polimerów termoplastycznych jest polipropylen, jako dominująca faza ciągła, w ilości około 50 do 99,9% wagowych i drugimi, jedną lub większą liczbą, polimerami sąpoliamidy tworzące fazę lub fazy nieciągłe, w ilości między około 0,1 do 30% wagowych, oraz tym środkiem nadającym zdolność jednorodnego mieszania się jest cynkowy jonomer kwasu etylenometakrylowego występujący w ilości między około 0,01 do 20% wagowych oraz, że polimer

178 596 tej fazy lub faz nieciągłych posiada temperaturę topnienia polimeru o mniej niż 30°C niższą od temperatury topnienia tej fazy ciągłej.

Bardziej korzystnie, gdy taka włóknina zawiera polipropylan w ilości około 99% wagowych, poliamid 12 w ilości około 0,9% wagowych, łączone w temperaturze poniżej 140,6°C, oraz około 0,1 % wagowych środka nadającego zdolność jednorodnego mieszania się, o wskaźniku szybkości płynięcia około 120 g/10 minut, gęstości około 0,9 g/cm³ i zawierającego około 0,4% wagowych szczepionego maleinowego kwasu/bezwodnika oraz, że polimer tej fazy lub faz nieciągłych posiada temperaturę topnienia polimeru o mniej niż 30°C niższą od temperatury topnienia tej fazy ciągłej.

Stosowany w opisie termin „włóknina lub tkanina” oznacza arkuszowy materiał o strukturze utworzonej z indywidualnych włókien lub nici splecionych ze sobą, lecz nie w regularny sposób jak to ma miejsce w procesach dziania lub tkania. Dzianiny lub tkaniny formowane były wieloma sposobami, na przykład przez przędzenie ze stopu, łączenie przędzionych włókien oraz procesy łączenia tkanin zgrzebnych.

Stosowany w opisie termin „mikrowłókna” oznacza włókna o małej średnicy, o średniej wartości nie większej od około 100 mikronów, na przykład o średniej średnicy od około 0,5 mikrona do około 50 mikronów, lub w szczególności mogące mieć średnią średnicę od około 2 mikronów do około 40 mikronów.

Stosowany o opisie termin: „włókna przędzone ze stopu”, oznacza włókna uformowane przez wytłaczanie roztopionego materiału przez zestaw wielu cienkich, zazwyczaj okrągłych, dysz kapilarnych, w postaci roztopionych nici lub włókien ciągłych, do przepływającego z dużą prędkością strumienia gazu (na przykład powietrza), który snuje włókna z roztopionego materiału termoplastycznego, zmniejszając ich średnicę, mogącą stanowić średnicę mikrowłókna. Następnie, włókna przędzone ze stopu przenoszone są strumieniem gazu o dużej prędkości i osadzane na powierzchni zbiorczej, tworząc uformowaną tkaninę z bezładnie osadzonych przędzonych ze stopu włókien. Sposób taki ujawniony jest, na przykład, w przyznanym Buntinowi patencie Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 849 241.

Stosowany w opisie termin „łączone włókno przędzone” dotyczy włókien o małej średnicy, formowanych przez wytłaczanie roztopionego materiału termoplastycznego w postaci włókien ciągłych, z zestawu wielu cienkich, zwykle okrągłych, kapilar dyszy przędzalniczej, przy czym średnica wytłoczonych włókien ciągłych jest następnie gwałtownie zmniejszana, na przykład sposobem opisanym w patencie Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 340 563, przyznanym Appelowi i in., oraz patencie Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 692 618 przyznanym Dorschnefowi i in.

Stosowany w opisie termin „dwuskładnikowy” odnosi się do włókien formowanych z co najmniej dwóch polimerów wytłoczonych z oddzielnych wytłaczarek, lecz przędzonych razem, dla uformowaniajednego włókna. Konfiguracja takiego włókna dwuskładnikowego może stanowić układ otoczka/rdzeń, w którym jeden polimer jest otoczony drugim lub układ równoległy.

Stosowany w opisie termin „polimer” ogólnie obejmuje, lecz nie ogranicza się do nich, homopolimery, kopolimery takie, jak na przykład kopolimery blokowe, szczepione, bezładne i przemienne, terpolimery, itd., oraz ich zestawy i modyfikacje. Co więcej, o ile nie ma innego specyficznego ograniczenia, termin „polimer” obejmować będzie każdą możliwą geometryczną konfigurację materiału. Konfiguracje te obejmują, lecz nie ograniczają się do symetrii izotaktycznych, syndiotaktycznych oraz stochastycznych.

Stosowany w opisie termin „zestaw” oznacza mieszaninę dwu lub większej liczby polimerów, natomiast termin „stop” oznacza podklasę zestawów, w których składniki są wzajemnie nierozpuszczalne, lecz zostały przeprowadzone w postać o zdolności jednorodnego mieszania się. „Mieszalność: i „niemieszalność” definiowane sąjako własności zestawów o, odpowiednio, ujemnych i dodatnich wartortościach energii swobodnej mieszania. „Przeprowadzanie w postać zdolną do jednorodnego mieszania się” określane jest jako proces modyfikowania międzyfazowych właściwości zestawu niemieszalnych polimerów w celu wytworzenia stopu.

Stosowany termin „okienko łączenia” oznacza zakres temperatury walców kalandra stosowanych do łączenia włókniny, w obrębie którego takie łączenie jest pomyślne. Do kalandrowania

178 596 zazwyczaj stosuje się dwa walce, walec górny lub wzorzysty, i walec dolny lub podstawowy. Takie walce są zwykle utrzymywane w nieco odmiennych temperaturach, toteż wszystkie odniesienia do temperatury kalandra i okienka łączenia w wywodach oznaczeń będą temperaturę górnego, lub wzorzystego walca. Dla polipropylenu typowe okienko łączenia obejmuje przedział temperatury od około 270 do około 310°F (132 do 154°C). W temperaturze niższej od około 270°F polipropylen nie jest dostatecznie gorący dla łączenia się, w temperaturze wyższej od około 310°F polipropylen ulega nadmiernemu stopieniu i może przyklejać się do walców kalandra. Polietylen posiada jeszcze węższe okienko łączenia, w typowym przypadku od około 250°F do około 258°F (121 do 125,6°C).

Poliolefina, którą można stosować w praktyce realizacji niniejszego wynalazku, może być bezpostaciowa lub krystaliczna, ataktyczna, izotaktyczna lub sydiotaktyczna. Do odpowiednich poholefin należą polietylen, polipropylen, polibutyleny oraz ich kopolimery, zestawy i mieszaniny i są dostarczane do handlu przez licznych dostawców. Specyficzne własności poliolefm stosowanych w procesach łączenia przędzonych włókien i przędzenia ze stopu sąznane dla specjalistów·..

Poliamidem, który można stosować przy wykonywaniu niniejszego wynalazku, może być dowolny poliamid znany specjalistom oraz jego kopolimery i mieszaniny. Przykłady poliamidów i sposoby ich syntezy można znaleźć w dziale Don E. Floyda „Polymer Resins” (Library of Congress Catalog number 66-20811, Reinhold Publishing, N.Y., 1966). Szczególnie przydatnymi przemysłowo poliamidami są: nylon-6, nylon 6,6, nylon-11 i nylon-12. Poliamidy te są dostarczane z szeregu źródeł, takich jak Emser Industries of Sumter, South Carolma (nylony Grilon® i Grilamid®) oraz Atochem Inc. Polymers Division, z Glen Rock, New Jersey (nylony Rilsan®), między innymi.

Modyfikacja własności międzyfazowych zestawu niemieszalnych składników dla wytworzenia stopu, dokonuje się przy użyciu środka przeprowadzającego w postać zdolną do jednorodnego mieszania się. Jakkolwiek zgłaszający nie chcą wiązać się z żadną szczególną teorią, to sądzi się, że środek nadający zdolność jednorodnego mieszania się, posiada części polarne oraz niepolame i część polarna reaguje, albo przyciągana jest do polarnej części jednego z polimerów··’, które mająbyć przeprowadzone w stop. Niepolama część środka nadającego zdolność jednorodnego mieszania się pozostaje dostępna dla reakcji lub przyciągania do polimeru dominującego, i to sprzyja dokładniejszemu zmieszaniu. Obniżenie energii miedzyfazowej powodowane przez środek nadający zdolność jednorodnego mieszania się, pozwala zmniejszać rozmiar fazy nieciągłej w fazie ciągłej.

Do zwiększania mieszalności polimerów stosować można dowolny, znany specjalistom środek zwiększający zdolność jednorodnego mieszania się. Przykładem takich środków zwiększających zdolność jednorodnego mieszania się, sąpolipropyleny modyfikowane kwasem/bezwodnikiem maleinowym.

Do przykładów dostępnych w handlu środków nadających zdolność jednorodnego mieszania się, użytecznych w niniejszym wynalazku należą: Exxelor®, polimerowy środek modyfikujący P01015 lub Val803 dostarczane przez F-mę Exxon Chemical Company, oraz rodzina jonerów Surlyb®, dostarczanych przez f-me E.I. Dupont de Nemours Inc., a w szczególności jonomer Surlyn® 9020.

Exxelor®' polimerowy środek modyfikujący PO1015 jest prawnie zastrzeżonym produktem chemicznym o wskaźniku szybkości płynięcia 120 g/10 minut, gęstości 0,91 g/cm³ i 0,4% wagowych zawartości szczepionego maleinowego kwasu/bezwodnika. Exxelor® polimeryczny środek modyfikujący Val 803 posiada wskaźnik szybkości płynięcia 3 g/10 minut, gęstość 0,86 g/cm3 i zawiera 0,7% wagowych maleinowego kwasu/bezwodnika. Jonomer Surlyn® posiada wskaźnik szybkości płynięcia 1,0 g/10 minut i gęstość 0,96 g/cm³. Żywice jonomerowe Surlyn® oparte są na di- i ter-polimerach etylenu i kwasu metakrylowego, które częściowo przereagowały z solami metali (zazwyczaj cynku lub sodu), z wytworzeniem jonowych wiązań poprzecznych pomiędzy grupami kwasowymi w obrębie łańcucha lub między sąsiednimi łańcuchami.

178 596

Włókna według wynalazku mogą, oprócz zestawu polimerów o zwiększonej zdolności jednorodnego mieszania się, zawierać również inne polimery w strukturze znanej jako dwuskładnikowa. Struktura ta może posiadać orientację pochwa/rdzeń lub orientację równoległą.

Włókna, z których wytwarzana jest tkanina według wynalazku, mogą być wytwarzane za pomocą dobrze znanych procesów przędzenia ze stopu lub łączenia przędzonych włókien. W sposobach tych stosuje się zazwyczaj wytłaczarkę do dostarczania roztopionego polimeru do dyszy przędzalniczej, w której polimer ulega rozwłóknieniu. Następnie włókna są wyciągane, zazwyczaj pneumatycznie, i osadzane na posiadającej małe otwory macie lub taśmie, dla uformowania włókniny.

Stwierdzono, że włókna stosowane do wytwarzania tkanin według wynalazku zawierają polimer nieciągłej fazy lub faz rozdzielony zasadniczo równomiernie w obrębie fazy ciągłej zamiast, na przykład, preferencyjnego osadzania się na powierzchni włókna. Stwierdzono również, że faza nieciągła wykazuje strukturę fibrylamą wewnątrz fazy ciągłej oraz, że domena pojedynczego polimeru fazy lub faz nieciągłych posiada pole przekroju poprzecznego odpowiadające co najmniej 0,1% pola przekroju poprzecznego włókna.

Tkanina może być stosowana w postaci wykonania o jednej warstwie lub jako składnik laminatu wielowarstwowego, który może być formowany za pomocą różnych technik laminowania, obejmujących lecz nie ograniczających się do stosowania kleju, igłowania, kalandrowania termicznego, oraz dowolnej innej znanej metody. Takim laminatem z wieloma warstwami może być wykonanie, w którym pewne warstwy są łączone z przędzonych włókien i pewne przędzone ze stopu, takie jak laminat łączony/przędzony ze stopu/łączony(SMS) omówiony w patencie Stanów Zjednoczonych nr 4 041 203 przyznanym Brockowi i in., i patencie Stanów Zjednoczonych nr 5 169 706, przyznanym Colliefowi i in. Taki laminat może być wytwarzany przez kolejne osadzanie na ruchomej taśmie formującej najpierw warstwy tkaniny z przędzonych włókien łączonych, później warstwy tkaniny z włókien przędzonych ze stopu i ostatniej innej warstwy tkaniny z przędzonych włókien łączonych, i następnie łączenie laminatu opisanym wyżej sposobem.

Alternatywnie, trzy warstwy tkanin mogą być wytwarzane indywidualnie, odbierane na szpulach, oraz łączone w odrębnym etapie. Niektóre, albo wszystkie takie warstwy SMS mogą być wytwarzane z tkaniny według wynalazku. Tkaninę można również laminować foliami, włóknami szklanymi, włóknami staplowymi, papierem, oraz innymi materiałami tkaninowymi.

Następujące przykłady ilustrują specyficzne postaci wykonania wynalazku.

Przykład 1. Stopy polimerowe były ogólnie wytwarzane przez mieszanie składników w 30 do 60 mm wytłaczarce dwuśrubowej i było to dokonywane przez sprzedającego. Stosować można również dowolną znaną skuteczną metodę mieszania polimerów.

Stopy do tego przykładu były wytwarzane z każdego z dwu poliamidów, nylonu 6 i 12, z poliolefinąijonomerem Surlyn® 9020. Stosowanąpoliolefinąbył polipropylen PD 3445 firmy Exxon Chemical Company, o wskaźniku szybkości płynięcia 35 g/10 minut. Poliamidymi stosowanymi w tych przykładach były poliamid 6 dostępny w handlu jako Grilon® A23 nylon 6 firmy Emser Industries o temperaturze topnienia 230°C (aStM D792) i ciężarze właściwym 1,14 (AsTM D792), poliamid 11 o nazwie handlowej Rilsan® nylon 11 firmy Atochem Inc., o temperaturze topnienia 186°C i ciężarze właściwym 1,03, oraz poliamid 12 o nazwie handlowej Rilsan® nylon 12 firmy Atochem Inc., o temperaturze topnienia 174°C oraz ciężarze właściwym 1,02.

W początkowych zestawach ilości poliamidu wynosiły 4,5% wagowych, środka nadającego zdolność jednorodnego mieszania się 0,5% wagowych, a resztę stanowił polipropylen. Pewne zestawy były dodatkowo rozcieńczane przez dodawanie polipropylenu, co zaznaczono w tabeli, na przykład w tabeli 1 dla poliamidu 6 w temperaturze 205°F zaznaczone jest, że początkowa mieszanina została rozcieńczona w 50% polipropylenem, przez co uzyskano mieszaninę 2,25% poliamidu, 0,25% środka nadającego zdolność jednorodnego mieszania się i resztę stanowił polipropylen. Rozcieńczania dokonywano przez staranne wymieszanie pastylek polipropylenu z pastylkami zestawu o temperaturze pokojowej.

Dwa stopy były przędzone ze stopu przez standardowy okrągły pakiet o 600 otworach, o zagęszczeniu od 50 do 85 otworów na cal (hpi), o stosunku długości do średnicy wylotu (L/D)

178 596 równym 6 i średnicy wylotu równej 0,6 mm. Temperatury w wytłaczarce i w pakiecie wynosiły od 430°F (221°C) do 460°F (238°C), a typowy przerób wynosił 0,7 gram/otwór/minutę (ghm). Wytłoczone włókna były termicznie łączone punktowo przez kalandrowanie przy pomocy walca łączonego o nazwie Expanded Hansen Penning bond roll o 15% powierzchni łączenia dla tkaniny nienaruszalnej w temperaturze kalandra 285°F (140,6°C), jak to zaznaczono w tabeli 1. Dla włókien kalandrowych w temperaturze 205°F (96,1°) stosowano, jak zaznaczono w tabeli 1, wzór łączenia 714, z 15% powierzchniąłączenia. Dane mechaniczne dlajednej uncji najard kwadratowy (osy) tkanin z łączonych włókien przędzonych, wykonanych z tych włókien stopowych, przedstawione sąw tabeli 1, w zestawieniu z tkaninąwytworzoną z włókien z samego polipropylenu i wynik porównania jest korzystny.

Tabela 1 (jonomer Surlyn® 9020)

	Temperatura (°F)	Obciążenie (1b)	Energia (in-lb)	Wydłużenie %
Polipropylen	285	17	17	57
Poliamid 6	285	6	13	99
Poliamid 12	285	12	31	125
Polipropylen	205	1	1	23
Poliamid 6 (2,25%)	205	4	8	71
Poliamid 12	205	8	22	128

Przykład2. Preparowane stopy były wytwarzane sposobem zilustrowanym w przykładzie 1, przy użyciu każdego z trzech poliamidów, nylonu 6, nylonu 11 i nylonu 12, z poliolefmąi modyfikującym środkiem polimerycznym Exxelor® PO1015. Stosowaną poliolefiną był polipropylen Exxon PD 3445.

W początkowych zestawach ilości poliamidu wynosiły 4,5% wagowych, środka nadającego zdolność jednorodnego mieszania się 0,5% wagowego, a resztę stanowił polipropylen. Niektóre zestawy były dodatkowo rozcieńczane dodatkiem polipropylenu i są oznaczone w tabeli, na przykład w tabeli 2, dla temperatury 285°F przy poliamidzie zaznaczono, że początkowa mieszanina została rozcieńczona w 50% przy pomocy polipropylenu, z uzyskaniem mieszaniny o 2,25% ptoiiumid^, 0,25% śśroc^lkri nadającego zdolność j ^<^i^(^T^ro<^rn^e^^co mieszania się, a resztę sttinowił polipropylen. Rozcieńczenie uzyskiwano przez staranne wymieszanie pastylek polipropylenu z pastylkami zestawu w temperaturze pokojowej.

Stopy były przędzone ze stopu na włókna i łączone w warunkach i za pomocą sprzętu podobnego jak w przykładzie 1. Kalander posiadał walce łączący o nazwie Expanded Hansen Penning bond roll, o 15% powierzchni łączenia, oprócz przypadku tkaniny z poliamidu 11, w którym stosowano siatkowy walec łączący tkacki o 15% powierzchni łączenia i tkaniny kalandrowano w temperaturze 205°F, z użyciem wzoru łączenia 714, o 15% powierzchni łączenia. Temperatury łączenia zestawiono w tabeli 2 razem z danymi mechanicznymi tkanin z łączonych włókien przędzonych o 1 osy, z tych włókien stopowych, w zestawieniu z tkaniną wykonaną z włókna z samego polipropylenu.

Tabela 2(Exxelor polimerowy środek modyfikujący PO 1015)

	Temperatura (°F)	Obciążenie (1b)	Energia(in- 1b)	Wydłużenie %
1	2	3	4	5
Polipropylen	285	17	17	57
Poliamid 6 (2,25%)	285	16	24	83
Polipropylen	205	1	1	23
Poliamid 11(2,25%)	208	3	3	178

178 596 cd. tabeli 2

1	2	3	4	5
Poliamid 11	208	2	4	108
Poliamid 12	205	5	8	75

Przykład 3. Preparowane mieszaniny były wytwarzane sposobem zilustrowanym w przykładzie 1, z zastosowaniem każdego z trzech polimerów, nylonu 6, nylonu 11 i nylonu 12, z poliolefiną i polimerycznym środkiem modyfikującym Exxelor® VA1803. Stosowaną poliolefmąbył polipropylen Exxon PD 3445.

Początkowe zestawy zawierały 4,5% wagowych poliamidu, 0,5% wagowych środka nadającego zdolność jednorodnego mieszania się i resztę stanowił polipropylen. Niektóre zestawy były dodatkowo rozcieńczane dodatkiem polipropylenu, cojest zaznaczone w tabeli; na przykład w tabeli 3 dla poliamidu 11 w temperaturze 208°F zaznaczono, że mieszanina początkowa została rozcieńczona w 50% polipropelenem, przez co uzyskano mieszaninę z 2,25% polipropylenu, 0,25% środka nadającego zdolność jednorodnego mieszania się i resztę stanowił polipropylen. Przykład w tabeli 3 poliamidu 12 w temperaturze 285°F wskazuje, że początkowa mieszanina została rozcieńczona w 50% polipropylenem, przez co uzyskano mieszaninę z 2,25% poliamidu, 0,25% środka nadającego zdolność jednorodnego mieszania się, resztę stanowił polipropylen. Poliamid 12 mieszano z około 0,9% poliamidu, 0,1% środka nadającego zdolność jednorodnego mieszania się i resztę stanowił polipropylen.

Stopy były przędzone ze stopu na włókna i łączone w warunkach i przy pomocy sprzętu podobnego do opisanych w przykładzie 1. Kalander posiadał ekspandowany walec łączący typu Hansena Penninga o 15% powierzchni łączenia, z tym wyjątkiem, że dla poliamidu 12 w temperaturze 285°F i tkaniny z poliamidu 11 stosowano siatkowy tkacki walec łączący o 15% powierzchni łączenia, oraz dla tkaniny łączonej w temperaturze 205°F stosowano szablon 714 łączenia o 15% powierzchni łączenia. Temperatury łączenia wynosiły 285°F (140,6°C), 205°F (96°C) i 208°F (97,8°C) i sąpodane w tabeli 3 razem z danymi mechanicznymi dla tkanin o 1 osy w łączonych z włókien przędzonych, wykonanych z tych włókien stopowych, w zestawieniu z tkaniną wykonaną z samego polipropylenu.

Tabela 3 (Exxelor® polimerowy środek modyfikujący VA1803)

	Temperatura (°F)	Obciążenie (1b)	Energia (in-1b)	Wydłużenie %
Polipropylen	285	17	17	57
Poliamid 6	285	12	21	97
Poliamid 12 (0,9%)	285	16	23	80
Polipropylen	205	1	1	23
Poliamid 6	205	2	2	49
Poliamid 11 (2,25%)	208	2	6	160
Poliamid 11	208	1	1	40
Poliamid 12 (0,9%)	205	7	10	70

Przykład 4. Preparowane mieszaniny były wytwarzane analogicznym sposobem jak w przykładzie 1, z poliamidu nylon 6, poliolefiny i polimerowego środka modyfikującego Surlyn® 9020. Stosowaną poliolefiną był polietylen Dow Aspun® 6811A o wskaźniku szybkości płynięcia 22 gram/10 min. w temperaturze 190°C.

Ilości w początkowych zestawach wynosiły : 0,9% wagowych poliamidu, 0,1% wagowych środka nadającego zdolność jednorodnego mieszania się, a resztę stanowił polietylen. Końcowy

178 596 zestaw zawierał 4,5% polimiadu, 0,5% środka nadającego zdolność jednorodnego mieszania się, resztę stanowił polipropylen.

Stopy były przędzone ze stopu na włókna i łączone w warunkach i przy pomocy sprzętu analogicznego do opisanych w przykładzie 1. Kalander posiadał siatkowy tkacki walec łączący o 15% powierzchni łączenia. Temperatury łączenia wynosiły 253°F (122,8°C) oraz 230°C (110°C) i przedstawione w tabeli 4 razem z danymi mechanicznymi dla tkanin o w przybliżeniu 1 osy z łączonych włókien przędzonych wykonanych z tych włókien stopowych, w odniesieniu do tkaniny wykonanej z samego polietylenu.

Tabela 4 (Jonomer Surlyn )

	Temperatura (°F)	Obciążenie (1b)	Energia (in-1b)	Wydłużenie %
Polietylen	253	4,3	7,8	87
Polietylen	253	4,3	8,1	98
Polietylen	253	5,3	10,3	94
Polietylen	253	5,1	10,1	104
Polietylen	253	4,2	9,0	106
Polietylen	253	4,4	8,3	100
Polietylen	230	3,6	3,7	57
Poliamid 6	230	1,9	3,3	83
Poliamid 6	230	2,1	3,7	87
Poliamid 6	230	1,5	2,7	76
Poliamid 6	230	1,5	2,4	78
Poliamid 6 (4,5%)	230	2,5	2,3	50

Stosowana w przykładach metoda badań wytrzymałości na rozciąganie i wydłużenie zwana jest metodą chwytakową. Próba ta jest znana i odpowiada wymaganiom Metody 5100 Federalnej Normy Metod Doświadczalnych Nr 191 A. Wyniki wyraża się liczbą funtów w momencie zerwania oraz procentowym wydłużeniem przed zerwaniem. Wyższe wartości liczbowe oznaczają mocniejszą, bardziej rozciągliwą tkaninę. Termin „obciążenie” oznacza maksymalne obciążenie lub siłę wyrażonąwjednostkach masy, potrzebną dla pęknięcia lub zerwania próbki w próbie wytrzymałości. Termin „energia” oznacza całkowitą energię pod obciążeniem, w stosunku do krzywej wydłużenia, wyrażonąw jednostkach masy-długości. Termin „wydłużenie” oznacza przyrost długości próbki w czasie próby wytrzymałości.

Wyniki prób wykonanych w konwencjonalnych temperaturach łączenia (285°F) wskazują na to, że tkaniny takie, jakie są wytwarzane z włókien ze stopów polipropylenu, poliamidu i środka nadającego zdolność jednorodnego mieszania się, dają wartości obciążenia i energii, które są porównywalne lub lepsze od wyników dla tkaniny wytworzonej, z włókien z samego polipropylenu, a wydłużenie tkaniny ze stopu jest znacznie większe niż dla tkaniny z polipropylenu.

Wyniki uzyskane przy dolnej wartości temperatury łączenia (205°F) świadczą o tym, że okienko łączenia zostało powiększone lub rozszerzone. Typowe wartości temperatury łączenia dla polipropylenu wynoszą od około 270 do 310°F (132 do 154,4°C). Łączenie w niższej temperaturze daje oszczędności energii i upraszcza prowadzenie i kontrolę ciągłego procesu technologicznego. Łączenie w temperaturze od 200 do 325°C (93 do 163°C) jest uznawane za możliwe.

Pomimo tego, że wyniki dla przeprowadzonych w postać zdolną do jednorodnego mieszania się zestawów polietylenowo/poliamidowych nie górują mierzonymi wartościami nad samym polietylenem, to świadczą one, że przeprowadzanie w postać zdolna do jednorodnego mieszania się, przędzenie i łączenie tych memieszalnych składników, jest rzeczywiście możliwe. Tak jak w

178 596 przypadku polipropylenu, okienko łączenia dla stopu polietylen/poliamid jest również znacznie większe, niż dla samego polietylenu.

Jednym przykładem zastosowania wielowarstwowego laminatu obejmującego tkaninę według wynalazku jest zastosowanie w charakterze opaski wyjaławiającej, która stosowana jest do owijania przedmiotu, który ma być wyjałowiony, i umożliwiającej wyjałowienie, lecz przeszkadzającej później ponownemu zanieczyszczeniu przedmiotu. Właściwości takiej opaski omówione są w patencie Stanów Zjednoczonych 4 041 203 i obejmują zdolność umożliwiania penetracji środka wyjaławiającego, takiego jak tlenek etylenu w temperaturze około 130°F (54,4°C), pary wodnej w temperaturze około 250-280°F (121-138°C), promieniowania gamma, itd., i następnego przeciwdziałania w wysokim stopniu przenikaniu bakterii i podobnych zanieczyszczeń. Proces wyjaławiania jest w znacznym stopniu stresujący i ważnym jest, by tkaniny poddawane procesowi wyjaławiania zachowywały wytrzymałość wystarczającą dla działania zgodnego w żądanym przeznaczeniem.

Przykład^. Tkanina wykonana z włókien wytworzonych sposobem według wynalazku zawierająca, w procentach wagowych, 95% polipropylenu, 4,5% poliamidu 6 lub 12 i 0,5% środka Surlyn 9020 nadającego zdolność jednorodnego mieszania się, tkaniny kontrolne ze 100% polipropylenu, i tkaniny z włókien zawierających 97% polipropylenu, 2,5% poliamidu 6 i 0,5% środka Surlyn 9020 nadającego zdolnośćjednorodnego mieszania się, poddawano opisanym wyżej próbom, przed i po wyjaławianiu parą wodną.

Wyjaławianie parą wodną prowadzi się z użyciem uniwersalnego sterylizatora AMSCO, f-my AMSCO Industrial Cp., oddziału American Sterilizer Co., z Erie, PA, z mikroprocesorem Partflow MIC-6000. Wyjaławianie obejmuje pięcioeeapowąprocedurę próżniową. W etapie pierwszym tkaninę poddaje się podciśnieniu 10 cali rtęci (inHG) (ciśnienie absolutne 500 mmHg). W etapie drugim wprowadza się parę dla ogrzania tkaniny i uniknięcia kondensacj i po wysyceniu parę. W etapie trzecim tkaninę poddaje się podciśnieniu 18 inHg (ciśnienie absolutne 300 mmHg). W etapie czwartym tkaninę nasyca się 100% parą wodnąw temperaturze 275°F (135°C) w ciągu 4 minut. Etap piąty obejmuje suszenie, bez przepływu pary, z poddawaniem tkaniny działaniu podciśnienia 26 inHG (ciśnienie absolutne 100 mmHg) przez 20 minut i następnie ochłodzenie do temperatury około 200°F (93°C).

Wyniki zestawiono w tabeli 5, z wartościami dla tkaniny o 2,5% poliamidu 6, wymienionej na końcu. Przedstawione wyniki stanowią dane ze stresowanych automatycznie prób.

Tabela 5 (Jonomer Surlyn 9020)

	Wyjałowiony	obciążenie (1b)	Energia (in-1b)	Wydłużenie
Polipropylen	nie	16,8	17,2	56
Polipropylen	tak	11,2	6,2	31,8
Polipropylen	me	15,7	14,4	52,4
Polipropylen	tak	10,6	5,5	31,3
Poliamid 12	nie	12,4	30,2	117
Poliamid 12	tak	11,5	13,5	61
Poliamid 6	nie	7,3	15,5	99
Poliamid 6	tak	6	6,3	49,7
Poliamid 6	nie	11,6	18,7	88,1
Poliamid 6	tak	7,7	5,3	40,1
Poliamid 6	nie	14,3	18,5	68,1
Poliamid 6	tak	10,1	6,8	39,5

178 596

Tkanina, w której stosowany jest poliamid posiada około dwukrotnie większe wartości energii posterylizacyjnej oraz wydłużenia, niż wyjałowiona tkanina z włókien w 100% polipropylenowych. Szczytowe obciążenie dla tkaniny z włókna stopowego jest w widoczny sposób mało zależne od wyjałowienia

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Włóknina formowana z włókien stopowych zawierająca włókna złożone z co najmniej dwóch polimerów termoplastycznych i środka nadającego zdolność jednorodnego mieszania się, znamienna tym, że jeden z tych polimerów termoplastycznych posiada temperaturę topnienia polimeru i tworzy dominującą fazę ciągłą, oraz inny, jeden lub więcej polimerów tworzą fazę lub fazy nieciągłe, oraz tym, że polimer tej fazy lub faz nieciągłych posiada temperaturę topnienia polimeru o mniej niż 30°C niższą od temperatury topnienia polimeru tej fazy ciągłej.
2. Włóknina według zastrz. 1, znamienna tym, że jest z włókien o przekroju poprzecznym dowolnego obszaru pojedynczego polimeru tej fazy lub faz nieciągłych stanowiącym co najmniej 0,1% pola przekroju poprzecznego tego włókna.
3. Włóknina według zastrz. 1, znamienna tym, że jest z włókien, w których tą fazę ciągłą stanowi co najmniej jedna poliolefina i tą fazę nieciągłą stanowi co najmniej jeden poliamid.
4. Włóknina według zastrz. 1, znamienna tym, że jest z włókien, w których nieciągła faza lub fazy są zasadniczo równomiernie rozdzielone w obrębie tego włókna.
5. Włóknina według zastrz. 1, znamienna tym, że jest z włókien, które posiadają średnice około 1 do 50 mikronów·'.
6. Włóknina według zastrz. 1, znamienna tym, że jest z włókien, w których użyty środek nadający zdolność jednorodnego mieszania się, jest wybrany spośród grupy złożonej z polipropylenów modyfikowanych bezwodnikiem maleinowym oraz posiadających wzór:

ch₂-c!h x --C-C-R

C0₂H

C-C-R

L_ C0₂H_j w którym każda z grup oznaczonych symbolem R może, niezależnie od innych, oznaczać H lub grupę alkilową, M+jest wybrany spośród grupy złożonej z kationów alkalicznych, ziem alkalicznych i przejściowych, oraz n, x, y i z oznaczają liczby całkowite.
7. Włóknina według zastrz. 6, znamienna tym, że jest z włókien, w których użytym środkiem nadającym zdolność jednorodnego mieszania się jest cynkowy jonomer kwasu polietyleno-metakrylowego.
8. Włóknina według zastrz. 1, znamienna tym, że jest z włókien łączonych termicznie w temperaturze między około 93 i około 163°C.
9. Włóknina według zastrz. 1, znamienna tym, że ma wydłużenie jednostkowe wyrażone w procentach o co najmniej 50% większe niż dla włókniny wytworzonej z włókien polipropylenowych łączonych w podobnej temperaturze.
10. Włóknina według zastrz. 1 wytworzona w procesie wybranym z grupy złożonej z łączenia przędzonych włókien i przędzenia ze stopu.
11. Włóknina według zastrz. 3, znamienna tym, że jest z włókien, w których poliamidy są wybrane spośród grupy złożonej z poliamidu 6, poliamidu 11, poliamidu 12, oraz ich kopolimerów, zestawów i mieszanin.

178 596
12. Włóknina według zastrz. 3, znamienna tym, że jest z włókien, w których stosowana poliolefma wybrana jest spośród grupy złożonej z polietylenu, polipropylenu, polibutylenów i ich kopolimerów, zestawów i mieszanin i jej ilość stanowi około 50 do 99,9% , przy tym ilość tego poliamidu wynosi około 0,1 do 30% wagowych, a ilość tego środka nadającego zdolność jednorodnego mieszania się stanowi około 0,01 do 20% wagowych.
13. Włóknina wykonana z włókien zawierających co najmniej dwa polimery termoplastyczne i środek nadający zdolność jednorodnego mieszania się, znamienna tym, że jednym z tych polimerów termoplastycznych jest polipropylen, jako dominująca faza ciągła, w ilości między około 50 i 99,9% wagowych i drugimi, jednym lub większą liczbą, polimerami są poliamidy tworzące fazę lub fazy nieciągłe, w ilości między około 0,1 i 30% procent wagowych, oraz tym środkiem nadającym zdolność jednorodnego mieszania się jest cynkowy jonomer kwasu etylenometakrylowego występujący w ilości między około 0,01 i 20% wagowych oraz, że polimer tej fazy lub faz nieciągłych posiada temperaturę topnienia polimeru o mniej niż 30°C niższą od temperatury topnienia tej fazy ciągłej.
14. Włóknina wg zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera polipropylen w ilości około 99% wagowych, poliamid 12 w ilości około 0,9% wagowych, łączone w temperaturze poniżej 140,6°C, oraz około 0,1% wagowych środka nadającego zdolność jednorodnego mieszania się, o wskaźniku szybkości płynięcia około 120 g/10 minut, gęstości około 0,9 g/cm³ i zawierającego około 0,4% wagowych szczepionego maleinowego kwasu/bezwodnika oraz, że polimer tej fazy lub faz nieciągłych posiada temperaturę topnienia polimeru o mniej niż 30°C niższą od temperatury topnienia tej fazy ciągłej.