PL182266B1

PL182266B1 - Wlókna z termoplastycznego polimeru, wlóknina zawierajaca wlókna z termoplastycznego polimeru oraz mieszanka do wytwarzania wlókien z termoplastycznego polimeru PL PL PL

Info

Publication number: PL182266B1
Application number: PL95318763A
Authority: PL
Inventors: Peter M Kobylivker; Simon K Ofosu; Susan E Shawver; Roger L Lance
Original assignee: Kimberly Clark Co
Priority date: 1994-08-25
Filing date: 1995-07-28
Publication date: 2001-12-31
Also published as: MX9701434A; AU3151295A; AU687599B2; US5460884A; ES2129212T3; KR970705660A; KR100363637B1; EP0777770A1; DE69508771T2; DE69508771D1; EP0777770B1; CN1066784C; US6224977B1; RU2149931C1; WO1996006210A1; CA2154496A1; BR9508623A; TW297061B; CN1156485A; PL318763A1

Abstract

1. Wlókna z termoplastycznego polimeru dajace sie wiazac, znamienne tym, ze zawieraja dwuskladnikowa mieszanke zawierajaca polimer polipropylenowy o krystalicz nosci co najmniej 98% w ilosci 95 do 50% wagowych i statystyczny blokowy kopolimer polipropylenowo-polietylenowy w ilosci 5 do 50% wagowych o temperaturze topnienia ponizej 160°C, przy czym sa one wytworzone sposobem wybranym sposród wiazania przy przedzeniu i rozdmuchiwania ze stopu. 4. Wlóknina zawierajaca wlókna z termoplastycznego polimeru, znamienna tym, ze stanowi ja tasma z wlókien z termoplastycznego polimeru zawierajacych dwuskladnikowa mieszanke zawierajaca polimer polipropylenowy o krystalicznosci co najmniej 98% w ilosci 95 do 50% wagowych i statystyczny blokowy kopolimer polipropylenowo- polietylenowy w ilosci 5 do 50% wagowych o temperaturze topnienia ponizej 160°C, przy czym sa one wytworzone sposobem wybranym sposród wiazania przy przedzeniu i rozdmuchi- wania ze stopu. 12. Mieszanka do wytwarzania wlókien z termoplastycznego polimeru sposobem wybranym sposród wiazania przy przedzeniu i rozdmuchiwaniu, znamienna tym, ze sta- nowi ja dwuskladnikowa mieszanka zawierajaca polimer polipropylenowy o krystaliczno- sci co najmniej 98% w ilosci 95 do 50% wagowych i statystyczny blokowy kopolimer pro- pylenu i etylenu w ilosci 5 do 50% wagowych o temperaturze topnienia ponizej 160°C. PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku są włókna z termoplastycznego polimeru, włóknina zawierająca włókna z termoplastycznego polimeru oraz mieszanka do wytwarzania włókien z termoplastycznego polimeru.

Żywice termoplastyczne wytłacza się w postaci włókien, tkanin i taśm od wielu lat. Do termoplastów najczęściej wykorzystywanych do takich zastosowań należą poliolefmy, zwłaszcza polipropylen. Inne materiały takie jak poliestry, polieteroestry, poliamidy i poliuretany są również stosowane do wytwarzania włóknin.

Włókniny lub taśmy są wykorzystywane w wielu różnych zastosowaniach, np. jako pieluchy, wyroby higieniczne dla kobiet, ręczniki oraz tkaniny oraz tkaniny wykorzystywane w rekreacji i w celach ochronnych. Włókniny wykorzystywane w zastosowaniach są często w postaci laminatów takich jak laminaty z włókien wiązanych przy przędzeniu/rozdmuchiwanych ze stopu/wiązanych przy przędzeniu (SMS). Wytrzymałość włóknin stanowi jedną z ich najbardziej pożądanych charakterystyk. Taśmy o wyższej wytrzymałości umożliwiają stosowanie cieńszych warstw materiału równoważnych pod względem wytrzymałości z grubszą warstwą co zapewnia użytkownikowi'wyrobu, w skład którego wchodzi taśma, oszczędności w aspekcie kosztów, objętości i wagi. Ponadto bardzo pożądane jest, aby takie taśmy, zwłaszcza stosowane w wyrobach rynkowych takich jak pieluchy lub wyroby higieniczne dla kobiet, były bardzo miękkie.

Celem wynalazku jest dostarczenie włóknin także w postaci taśm polipropylenowych, które są bardzo wytrzymałe, a przy tym bardzo miękkie.

Według wynalazku włókna z termoplastycznego polimeru dające się wiązać, charakteryzują się tym, że zawierają dwuskładnikową mieszankę zawierającą polimer polipropylenowy o krystaliczności co najmniej 98% w ilości 95 do 50% wagowych i statystyczny blokowy kopolimer polipropylenowo-polietylenowy w ilości 5 do 50% wagowych o temperaturze topnienia poniżej 160°C, przy czym są one wytworzone sposobem wybranym spośród wiązania przy przędzeniu i rozdmuchiwania ze stopu.

Korzystnie włókna według wynalazku są wytworzone sposobem stanowiącym wiązanie przy przędzeniu.

Włókna według wynalazku korzystnie zawierają statystyczny blokowy kopolimer charakteryzujący się widmem przedstawionym na figurze 1.

Włóknina według wynalazku zawierająca włókna z termoplastycznego polimeru, charakteryzuje się tym, że stanowi ją taśma z włókien z termoplastycznego polimeru zawierających dwuskładnikową mieszankę zawierającą polimer polipropylenowy o krystaliczności co najmniej 98% w ilości 95 do 50% wagowych i statystyczny blokowy kopolimer polipropylenowo-polietylenowy w ilości 5 do 50% wagowych o temperaturze topnienia poniżej 160°C. przy czym są one wytworzone sposobem wybranym spośród wiązania przy przędzeniu i rozdmuchiwania ze stopu.

Włókninę stanowi taśma korzystnie o gramaturze wynoszącej od 0,3 osy do 3,5 osy, korzystnie wytworzona sposobem wybranym spośród wiązania przy przędzeniu i rozdmuchiwania ze stopu, a zwłaszcza korzystnie wytworzona wiązaniem przy przędzeniu.

W korzystnym wykonaniu wynalazku włóknina zawiera drugą warstwę z polipropylenu wiązanego przy przędzeniu.

W kolejnym korzystnym wykonaniu wynalazku między warstwami z włókniny wiązanej przy przędzeniu znajduje się co najmniej jedna warstwa materiału pośredniego wybranego z grupy obejmującej włókninę rozdmuchiwaną ze stopu.

Materiał pośredni korzystnie stanowi rozdmuchiwana ze stopu włóknina elastomeryczna wykonana z materiału wybranego z grupy obejmującej blokowy kopolimer styrenowo-poliolefinowy, poliuretany, poliestry, polieteroestry i poliamidy.

W kolejnym wykonaniu wynalazku materiał pośredni stanowi folia elastomeryczna wykonana z błonotwórczego polimeru wybranego z grupy obejmującej blokowy kopolimer styrenowo-poliolefmowy, poliuretany, poliestry, polieteroestry i poliamidy.

Według wynalazku mieszanka do wytwarzania włókien z termoplastycznego polimeru sposobem wybranym spośród wiązania przy przędzeniu i rozdmuchiwaniu, charakteryzuje się tym, że stanowi ją dwuskładnikowa mieszanka zawierająca polimer polipropylenowy o kry

182 266 staliczności co najmniej 98% w ilości 95 do 50% wagowych i statystyczny blokowy kopolimer propylenu i etylenu w ilości 5 do 50% wagowych o temperaturze topnienia poniżej 160°C.

Mieszanka korzystnie zawiera blokowy kopolimer o widmie NMR przedstawionym na figurze 1.

Włóknina wykonana z włókien z powyższej mieszanki jest zaskakująco wytrzymała, co, jak się sądzi, spowodowane jest niecałkowitym stopieniem w punktach wiązania w czasie łączenia z uwagi na wysoką krystaliczność polipropylenu.

Włókniny według wynalazku stosować można w wyrobach takich jak np. ubrania, produkty stosowane w higienie osobistej, wyroby medyczne, pokrycia ochronne i materiały do stosowania na zewnątrz.

Definicje

W użytym znaczeniu określenie włóknina lub taśma oznacza taśmę złożoną z pojedynczych włókien lub nici, w której poszczególne warstwy przenikają się, ale nie w tak regularny i powtarzalny sposób jak w dzianinie. Włókniny i taśmy wytwarza się w wielu procesach takich jak np. procesy rozdmuchiwania ze stopu, procesy wiązania przy przędzeniu oraz procesy wiązania gręplowanej taśmy. Gramaturę włóknin podaje się zazwyczaj w uncjach materiału na jard² (osy) lub w g/m² (gsm), a średnicę włókien zwykle podaje się w mikrometrach. (Należy zaznaczyć, że w celu przeliczenia osy na gsm należy osy pomnożyć przez 33,91).

W użytym znaczeniu określenie mikrowłókna oznacza włókna o małej średnicy, o przeciętnej średnicy nie przekraczającej około 50 pm, np. o przeciętnej średnicy od około 0,5 do około 50 pm; w szczególności przeciętna średnica mikrowłókien wynosi od około 2 do około 40 pm. Średnicę, np. w przypadku włókna z polipropylenu, podaną w mikrometrach można przeliczyć na deniery podnosząc ją do kwadratu i mnożąc wynik przez 0,00629, tak że denier 15 pm włókna z polipropylenu wynosi około 1,42 (15² x 0,00629 = 1,145).

W użytym znaczeniu określenie włókna wiązane przy przędzeniu odnosi się do włókien o małej średnicy, które wytwarza się przez wytłaczanie stopionego materiału termoplastycznego w postaci monowłókien z szeregu cienkich, zazwyczaj okrągłych kapilar filiery, po czym średnicę wytłaczanych monowłókien gwałtownie zmniejsza się, np. w sposób opisany w patentach USA nr 4 340 563, Appel i inni, 3 692 618, Dorschner i inni, 3 802 817, Matsuki i inni, 3 338 992 i 3 341 394, Kinney, 3 502 763 i 3 909 009, Levy, oraz 3 542 615, Dobo i inni. Włókna wiązane przy przędzeniu są zazwyczaj ciągłe, a ich średnia przekracza 7 pm, a w szczególności wynosi zwykle od 10 do 20 pm.

W użytym znaczeniu określenie włókna rozdmuchiwane ze stopu odnosi się do włókien, które wytwarza się przez wytłaczanie stopionego przez szereg cienkich, zazwyczaj okrągłych kapilar filiery, w postaci stopionych nici lub włókien, do zbieżnego strumienia gazu (np. powietrza) o dużej prędkości, co powoduje zmniejszenie średnicy stopionego materiału termoplastycznego, nawet do wielkości typowej dla mikrowłókien. Następnie rozdmuchiwane ze stopu włókna unoszone są w strumieniu gazu o dużej prędkości i osadzane na powierzchni zbierającej, tak że uzyskuje się taśmę z przypadkowo rozmieszczonych włókien rozdmuchiwanych ze stopu. Proces taki ujawniony jest np. w opisie patentowym USA nr 3 849 241, Butin. Włókna rozdmuchiwane ze stopu stanowią mikrowłókna, których średnica wynosi zazwyczaj poniżej 10 pm.

W użytym znaczeniu określenie dwukomponentowy odnosi się do włókien wytworzonych z co najmniej dwóch polimerów wytłaczanych z odrębnych wytłaczarek, ale wspólnie przędzonych, tak że uzyskuje się jedno włókno. Takie dwukomponentowe włókno może być np. w konfiguracji osłonka/rdzeń, w którym jeden polimer otacza drugi, w układzie obok siebie, przedstawionym w opisie patentowym USA nr 5 108 820, Kaneko i inni, albo w układzie wyspy na morzu. Polimery takie mogą być stosowane w stosunkach 75/25, 50/50, 25/75 lub w dowolnym innym stosunku.

W użytym znaczeniu określenie włókna dwuskładnikowe odnosi się do włókien wytworzonych z co najmniej dwóch polimerów wytłaczanych z tej samej wytłaczarki jako mieszanka. Włókna dwuskładnikowe są czasami określane jako włókna wieloskładnikowe i zazwyczaj są w postaci włókienek jednego polimeru w matrycy podstawowego polimeru. Włókna tego typu są ujawnione np. w opisie patentowym USA nr 5 108 827, Gessner.

182 266

W użytym znaczeniu określenie mieszanka oznacza mieszaninę dwóch lub więcej polimerów, a określenie stop oznacza podklasę mieszanek, w której składniki nie mieszają się ze sobą, ale zostały kompatybilizowane. Jako mieszalne i niemieszalne określa się mieszanki, których energia swobodna mieszania składników jest odpowiednio ujemna i dodatnia. Ponadto kompatybilizowanie określa się jako proces modyfikacji właściwości międzyfazowych mieszanki niemieszalnych polimerów w celu uzyskania ich stopu. Należy zaznaczyć, że włókno wytworzone z mieszanki polimerów nie musi zawierać włókienek charakterystycznych dla włókien dwuskładnikowych.

W użytym znaczeniu określenie kierunek maszyny lub MD oznacza kierunek podłużny wytwarzanego materiału. Określenie kierunek poprzeczny względem maszyny lub CD oznacza kierunek szerokości materiału, czyli kierunek zasadniczo prostopadły do MD.

W użytym znaczeniu określenie ubranie oznacza dowolny rodzaj ubioru, który można założyć. Obejmuje ono odzież i kombinezony robocze, bieliznę, spodenki, koszule, żakiety, rękawice, skarpety itp.

W użytym znaczeniu określenie wyrób medyczny oznacza ubrania i fartuchy chirurgiczne, maseczki na twarz, nakrycia głowy, nakrycia na buty, opatrunki na rany, bandaże, opakowania sterylizacyjne i inne wyroby do zastosowań medycznych, dentystycznych lub weterynaryjnych.

W użytym znaczeniu określenie produkty stosowane w higienie osobistej oznacza ściereczki, pieluchy, spodenki gimnastyczne, wkładki absorpcyjne pod majteczki, wyroby dla dorosłych nie trzymających moczu oraz wyroby higieniczne dla kobiet.

W użytym znaczeniu określenie pokrycie ochronne oznacza pokrycie na pojazdy takie jak: samochody, ciężarówki, łodzie, samoloty, motocykle, rowery, wózki golfowe itp., pokrycie na wyposażenie często pozostawiane na zewnątrz, takie jak: grile, narzędzia podwórkowe i ogrodowe (kosiarki, glebogryzarki itp.) oraz meble ogrodowe, a także przykrycia podłóg, serwety i przykrycia wykorzystywane na piknikach.

W użytym znaczeniu określenie materiały do stosowania na zewnątrz oznacza materiały, które są przede wszystkim, choć nie wyłącznie, stosowane na zewnątrz. Do materiałów stosowanych na zewnątrz należą materiały stosowane w pokryciach ochronnych, materiały dla biwakowców/tropicieli, brezenty, markizy, baldachimy, namioty, materiały rolnicze oraz ubiory noszone na zewnątrz takie jak nakrycia głowy, odzież i kombinezony robocze, spodenki, podkoszulki, kurtki, rękawice, skarpety, przykrycia na buty itp.

Metody badań

Zgniatanie kubka: Miękkość włókniny można zmierzyć w teście zgniatania kubka. Niższa wartość zgniatania kubka oznacza materiał bardziej miękki. W teście zgniatania kubka ocenia się sztywność materiału mierząc szczytowe obciążenie niezbędne do zgniecenia przez półkulistą stopkę o średnicy 4,5 cm kawałka materiału o wymiarach 23 x 23 cm uformowanego w odwrócony kubek o średnicy około 6,5 cm i wysokości 6.5 cm, przy czym tkanina uformowana w kubek otoczona jest cylindrem o średnicy około 6,5 cm zapewniający równomierną deformację materiału uformowanego w kubek. Stopkę i kubek osiuje się, tak aby uniknąć zetknięcia ścianek kubka ze stopką co mogłoby wpłynąć na szczytowe obciążenie. Szczytowe obciążenie mierzy się przy opadaniu stopki z szybkością około 38 cm/minutę. Odpowiednim aparatem do pomiaru zgniatania kubka celka obciążeniowa model FTD-G-500 (zakres do 500 G), dostępna z Schaevitz Company, Pennsauken, NJ. Zgniatanie kubka mierzy się w gramach.

Rozciąganie: Wytrzymałość na rozciąganie materiału można oznaczyć zgodnie z testem ASTM D-1682-64. W teście tym oznacza się wytrzymałość maksymalną w funtach oraz wydłużenie materiału w procentach.

Wskaźnik płynięcia stopu: Wskaźnik płynięcia stopu (MFR) jest miarą lepkości polimerów. MFR wyraża się jako wagę materiału, który wypływa z kapilary o znanych wymiarach w warunkach określonego obciążenia lub szybkości ścinania w określonym czasie i wyznacza się w g/10 minut w 230°C, np. zgodnie z testem ASTM 1238, Condition E.

Krótki opis rysunków

Na fig. 1 przedstawiono wykres widma rezonansu magnetycznego jądrowego 13-C (NMR) polimeru Himont KSO-050, z wielkościami ppm od 0 do 60 na osi poziomej, przy

182 266 zastosowaniu trimetylosilanu jako nośnika; widmo wykonuje się w znany sposób w spektrometrze NMR Bruker AC-250.

Na fig. 2 przedstawiono wykres przebiegu lub widma w podczerwieni (IR) statystycznego blokowego kopolimeru Himont KSO-050, z liczbami falowymi od 400 do 2000 na osi poziomej oraz z procentem transmitancji od 35 do 101 na osi pionowej.

Korzystnie włókna i włókninę według wynalazku wytwarza się sposobem wiązania przy przędzeniu. Włókna i materiały według wynalazku wytwarza się z polipropylenu o wysokiej krystaliczności oraz ze statystycznego blokowego kopolimeru w ilościach odpowiednio od 95:5 do 50:50% wagowych.

Istotne właściwości poliolefin stosowanych w procesach wiązania przy przędzeniu są znane specjalistom. Do istotnych właściwości przy charakteryzowaniu polimeru należy wskaźnik płynięcia stopu, lepkość, zawartość części nierozpuszczalnych w ksylenie oraz udział procentowy izotaktycznego polimeru w całości polimeru.

Wskaźnik płynięcia stopu jest wielkością związaną z lepkością polimeru, tak że wyższe jego wartości oznaczają mniejszą lepkość. Sposób oznaczania wskaźnika płynięcia stopu określono powyżej.

Części nierozpuszczalne w ksylenie stanowią zawartość izotaktycznych składników o niskim ciężarze cząsteczkowym i składników ataktycznych o średnim ciężarze cząsteczkowym w polimerze. Część rozkładu ciężarów cząsteczkowych nierozpuszczalna w ksylenie nie krystalizuje podczas formowania włókien i, jak się sądzi, odgrywa rolę w procesie rozciągania włókien przy formowaniu włókien z tłumieniem aerodynamicznym. Stwierdzono, że zawartość części nierozpuszczalnych w ksylenie w polimerach stosowanych zgodnie z wynalazkiem musi wynosić co najwyżej około 2%.

Inną miarą krystaliczności polimeru jest udział procentowy izotaktycznego polimeru w całości polimeru. Określa się go jako izotaktyczność lub wskaźnik izotaktyczności, przy czym można go wyliczyć z widma rezonansu magnetycznego jądrowego polimeru. Stwierdzono, że izotaktyczność polimerów stosowanych zgodnie z wynalazkiem musi wynosić co najmniej około 98%.

Uważa się, że polipropylen o wyższej krystaliczności w porównaniu z typowym polipropylenem charakteryzuje się przesunięciem w górę piku temperatury topnienia o 6-7°C oraz wzrostem entalpii o około 20%. Taki wzrost zapewnia występowanie wystarczającej ilości materiału, która może uczestniczyć w procesie wiązania przy równoczesnym zachowaniu właściwości włókien decydujących o ich właściwościach.

W procesie wiązania przy przędzeniu zazwyczaj stosuje się zasobnik, z którego wprowadza się polimer do ogrzewanej wytłaczarki. Wytłaczarka doprowadza stopiony polimer do dyszy przędzalniczej, w której zostaje uformowany we włókienka przechodząc przez małe otworki uszeregowane w jednym lub więcej rzędach w dyszy, tak że uzyskuje się pasmo z włókien. Włókna zazwyczaj chłodzi się powietrzem pod niskim ciśnieniem, rozciąga, zazwyczaj pneumatycznie, a następnie osadza na przesuwającej się na macie z otworkami, taśmie lub formującej siatce z drutu uzyskując włókninę. Temperatura przetwórstwa polimerów stosowanych w procesie wiązanych przy przędzeniu wynosi zazwyczaj od około 175-320°C.

Średnica włókien wytworzonych w procesie wiązanych przy przędzeniu wynosi zazwyczaj od około 10 do około 20 pm, w zależności od warunków procesu oraz od pożądanego ostatecznego zastosowania materiałów wytwarzanych z takich włókien.

Tak np. zwiększenie ciężaru cząsteczkowego polimeru lub obniżenie temperatury przetwórstwa prowadzi do uzyskania włókien o większej średnicy. Zmiany temperatury płynu chłodzącego i ciśnienia przy rozciąganiu pneumatycznym mogą również wpływać na średnicę włókna. Wynalazek umożliwia wytworzenie metodą wiązanych przy przędzeniu stosowanego polimeru włókien o mniejszej średnicy z konkretnego niż zazwyczaj.

Wiązane przy przędzeniu włókna zazwyczaj wiąże się ze sobą w celu połączenia ich w spójną warstwę. Wiązanie termiczne i ultradźwiękowe stanowi korzystny sposób wiązania w realizacji wynalazku, choć można również wykorzystywać inne sposoby takie jak splątanie z wykorzystaniem wody, wiązanie przez przekłuwanie igłą lub wiązanie klejowe. Nawet pomimo wyższej temperatury topnienia krystalicznego polipropylenu w porównaniu ze zwykłym polipropylenem stosowanym do wytwarzania materiałów metodą wiązania przy przędzeniu

182 266 według wynalazku, nie ma potrzeby przeprowadzania wiązania w specjalnych warunkach przy wytwarzaniu materiału, tak że wiązanie można przeprowadzać w przybliżeniu w takiej samej temperaturze jak w przypadku zwykłego polipropylenu. Bez wiązania wynalazku z jakąkolwiek teorią uważa się, że statystyczne blokowe kopolimery o niskiej temperaturze topnienia wybiórczo topią się w punktach wiązania tworząc połączenie, podczas gdy polipropylen o wysokiej krystaliczności zasadniczo topi się w mniejszym stopniu, co ułatwia zachowanie wytrzymałości taśmy. Zapewnia to uzyskanie wytrzymałego materiału przy równoczesnym wystarczającym obszarze wiązania utrzymującym włókna połączone ze sobą.

Materiał według wynalazku można stosować jako jednowarstwowy element o gramaturze od około 0,3 do 3,5 osy (110-119 gsm) lub jako składnik wielowarstwowego laminatu o znacznie wyższej gramaturze. Taki laminat może zawierać inne warstwy wiązane przy przędzeniu, rozdmuchiwane ze stopu, folie, włókna szklane, włókna cięte, papier oraz inne powszechnie stosowane materiały znane specjalistom.

Gdy materiał laminuje się z folią lub warstwą rozdmuchiwaną ze stopu, to taka folia lub warstwa rozdmuchiwana ze stopu może być z poliuretanu, poliestru, polieteroestru, poliamidu lub poliolefiny, albo może być z elastomeru. Do konkretnych przykładowych elastomerycznych polimerów dostępnych w handlu, które można zastosować do wytwarzania folii lub materiałów rozdmuchiwanych ze stopu, należą kopolimery blokowe styrenowo-poliolefmowe, takie jak materiały Kraton® dostępne z Shell Chemical Company, Houston, Texas, elastomery poliuretanowe, takie jak np. materiały o nazwie Estane® z B. F. Goodrich® Co., elastomery poliamidowe, takie jak materiały o znaku towarowym Pebax® dostępne z Rilsan Company, oraz elastomery poliestrowe, takie jak materiały o znaku towarowym Hytrel® dostępne z E. I. DuPont De Nemours & Company.

Wielowarstwowy laminat wytworzyć można wieloma różnymi sposobami, do których należy, ale nie wyłącznie, zastosowanie kleju, przeszywania igłą, wiązania ultradźwiękowego, kalandrowania na ciepło oraz dowolne inne znane sposoby. Wielowarstwowy laminat, w którym pewne warstwy są wiązane przy przędzeniu, a inne rozdmuchiwane ze stopu, np. laminat z włókien wiązanych przy przędzeniu/rozdmuchiwanych ze stopu/wiązanych przy przędzeniu (SMS) ujawniony jest w opisach patentowych USA nr 4 041 203, Brock i inni, oraz nr 5 169 706, Collier i inni. Laminat takie wytworzyć można osadzając kolejno na przesuwającej się taśmie przenośnika lub na formującej siatce z drutu najpierw warstwę z włókien wiązanych przy przędzeniu, następnie warstwę materiału rozdmuchiwanego ze stopu, a na koniec warstwę wiązaną przy przędzeniu, po czym łączy się laminat w sposób opisany powyżej. Można także każdą z 3 warstw wytworzyć osobno, zwinąć w belach i połączyć w odrębnym etapie wiązania.

Do dziedzin, w których materiały według wynalazku mogą znaleźć zastosowanie, należą ubrania, wyroby medyczne, stosowane w higienie osobistej oraz materiały do stosowania na zewnątrz.

Jak to zaznaczono powyżej, przydatny polimer polipropylenowy musi wykazywać wysoką krystaliczność, tak że izotaktyczność takiego polimeru polipropylenowego musi wynosić co najmniej 98%. Takie polimery polipropylenowe dostępne są od różnych producentów w całym świecie. Jednym z dostawców jest Εχχοη Chemical Company z Baytown, Texas, skąd uzyskać można doświadczalny polimer polipropylenowy o wymaganej krystaliczności.

Włókna według wynalazku są włóknami z mieszanych termoplastycznych polimerów, tak że statystyczny blokowy kopolimer stosowany we włóknach według wynalazku musi mieszać się z polimerem polipropylenowym o wysokiej krystaliczności oraz pozostawać w fazie niekrystalicznej w półkrystalicznym włóknie. Korzystnie nie stosuje się środka zapewniającego kompatybilność. Aby spełnić te kryteria, należy zastosować odpowiedni statystyczny blokowy kopolimer o temperaturze topnienia poniżej 160°C. Odpowiednie statystyczne blokowe kopolimery dostępne z Himont Company z Wilmington, Delaware, o nazwie handlowej KSO-57P. Wskaźnik płynięcia stopu polimeru Himont KSO-57P wynosi 30, a jego gęstość 0,9 g/cm³. jak to podano na stronie 673 w Plastics Technology’s Menufacturers Handbook & Buyer’s Guide, 1994/95 z Bill Publications, 355 Park Ave. South, N. Y„ N. Y. 10010.

Polimery można charakteryzować różnymi sposobami, do których należy spektroskopia rezonansu magnetycznego jądrowego (NMR) i w podczerwieni (IR). Na fig. 1 i 2 pokazano takie widma korzystnego statystycznego blokowego kopolimeru wykorzystywanego w realizacji wynalazku, Himont KSÓ-050, przez krakowanie nadtlenkiem w celu uzyskania

182 266

KSO-57P. Krakowanie nadtlenkiem stanowi proces podwyższania wskaźnika płynięcia stopu polimeru. Przykład takiej procedury podano w opisie patentowym USA nr 5 271 883. Timmons.

Widmo NMR i krzywa IR polimeru wykazują, że KSO-57P zawiera około 3% przypadkowych cząsteczek etylenu oraz około 9-10% bloków z cząsteczek etylenu, czyli stanowi on statystyczny blokowy kopolimer określony powyżej.

W poniższych przykładach przedstawiono charakterystyki włókien z polimerów, które spełniają wymagania wynalazku (przykłady 2, 3, 5 i 6) oraz takich, które ich nie spełniają. Wyniki zestawiono w tabeli 1.

Przykład 1

Wytworzono włókninę wiązaną przy przędzeniu o gramaturze (BW) 0,7 osy (24 gsm). Włókna wykonano z polipropylenu Escorene® 3445 dostępnego w handlu z Εχχοη Chemical Company. Przędzenie włókien wykonywano w temperaturze około 221°C. Otwór dyszy przędzalniczej wynosił 0,6 mm; przy wydatku 0,7 g/otwór/minutę (ghm) uzyskano włókno o średnicy około 15 pm (1,4 den). Włókna wiązano termicznie przepuszczając taśmę przez kalander o temperaturze 152°C uzyskując stopień wiązania około 15%.

Przykład 2

Wytworzono włókninę wiązaną przy przędzeniu o gramaturze (BW) 0,7 osy (24 gsm). Włókna wykonano z mieszanki doświadczalnego polipropylenu o wysokiej krystaliczności Εχχοη Chemical Company (HCP) i statystycznego blokowego kopolimeru Himont KSO-57P w stosunku 80/20. Przędzenie włókien wykonywano w temperaturze około 221 °C. Otwór dyszy przędzalniczej wynosił 0,6 mm; przy wydatku od 0,7 do 0,9 g/otwór/minutę (ghm) uzyskano włókno o średnicy około 15,4 pm (1,5 den). Włókna wiązano termicznie przepuszczając taśmę przez kalander o temperaturze 152°C uzyskując stopień wiązania około 15%.

Przykład 3

Wytworzono włókninę wiązaną przy przędzeniu o gramaturze (BW) 0,7 osy (24 gsm). Włókna wykonano z mieszanki doświadczalnego polipropylenu o wysokiej krystaliczności z Εχχοη Chemical Company i statystycznego blokowego kopolimeru Himont KSO-57P w stosunku 60/40. Przędzenie włókien wykonywano w temperaturze około 221°C. Otwór dyszy przędzalniczej wynosił 0,6 mm; przy wydatku 0,7 g/otwór/minutę (ghm) uzyskano włókno o średnicy około 15,4 pm (1,5 den). Włókna wiązano termicznie przepuszczając taśmę przez kalander o temperaturze 152°C uzyskując stopień wiązania około 15%.

Przykład 4

Wytworzono włókninę wiązaną przy przędzeniu o gramaturze (BW) 1,6 osy (54 gsm). Włókna wykonano z polipropylenu Escorene® 3445 z Εχχοη Chemical Company. Przędzenie włókien wykonywano w temperaturze około 221°C. Otwór dyszy przędzalniczej wynosił 0,6 mm; przy wydatku 0,7 g/otwór/minutę (ghm) uzyskano włókno o średnicy około 15 pm (1,4 den). Włókna wiązano termicznie przepuszczając taśmę przez kalander o temperaturze 152°C uzyskując stopień wiązania około 15%.

Przykład 5

Wytworzono włókninę wiązaną przy przędzeniu o gramaturze (BW) 1,6 osy (54 gsm). Włókna wykonano z mieszanki doświadczalnego polipropylenu o wysokiej krystaliczności z Εχχοη Chemical Company i statystycznego blokowego kopolimeru Himont KSO-57P w stosunku 80/20. Przędzenie włókien wykonywano w temperaturze około 221°C. Otwór dyszy przędzalniczej wynosił 0,6 mm; przy wydatku około 0,7 g/otwór/minutę (ghm) uzyskano włókno o średnicy około 15,4 pm (1,5 den). Włókna wiązano termicznie przepuszczając taśmę przez kalander o temperaturze 152°C uzyskując stopień wiązania około 15%.

Przykład 6

Wytworzono włókninę wiązaną przy przędzeniu o gramaturze (BW) 1,6 osy (54 gsm). Włókna wykonano z mieszanki doświadczalnego polipropylenu o wysokiej krystaliczności z Εχχοη Chemical Company i statystycznego blokowego kopolimeru Himont KSO-57P w stosunku 60/40. Przędzenie włókien wykonywano w temperaturze około 221°C. Otwór dyszy przędzalniczej wynosił 0,6 mm; przy wydatku około 0,7 g/otwór/minutę (ghm) uzyskano włókno o średnicy około 15 pm (1,4 den). Włókna wiązano termicznie przepuszczając taśmę przez kalander o temperaturze 152°C uzyskując stopień wiązania około 15%.

182 266

Energia	zniszczenia \|	24_z209	24,581	19,056	00 LO	82,169	61, 09
1						00
3	φ	p«*		lO		CM	co
	•H	CM	LO	p**	CM
Ό	a
	Φ		LO			σι
	•N	LO	lO	LO		LO	LO
Φ
	Φ
£	3
Φ	0
•N	JJ		io	00
OT	>	LO	lO	CM		00
	N	CM	(Ti	σ	P*x	f—4	co
u	U
Λ	N	00		σι	o	LO	o
o	W	»—1	»—1				co
	Φ
	a
	φ
aj	N
	u	_r—\|		co	co	00	p»
Cn	N	co		LO	σι	LO	ST
Ul	W	p*	lO		o	tO	00
Φ	•H
a	a	co	σ	CO	p**	lO	00
w	N	CM	r-4	r-4	LO	00	LO
1 2	Φ	lO		CO	LO	LO	m
rM	•rH	O	CO	00	CM	p**	00
Ό	a			X	X
>1	φ	CM	CM	σι		’ςρ	P*x
s	•N	LO	LO	LO	LO	σ	σ
Φ
	Φ
a	Ξ
Φ	0
•N	4-J	σι	00	rH	LO		LO
(V	>1	σ	LO	σι	CO	co
•rH	N	LO	p**	LO	LO	io	co
u	U				X	X
Λ	N	co	CM	co	p·	p-	o
o	W	»—1	r-4		CM	CO	co
1 ar	Φ
•H	*rH	o*	LO
u		X			00	o	γ~4
Λ	Φ	p·	LO		p*	00	00
o	•N	Γ	LO	co	CO	CM	1—1
1 M				CM		O	CM
Φ	(XJ	CM	σι		σι	LO	00
a		iO	o	LO	o		CM
w	tn	r—ł	r—4		r^·	LO	CO
		p^	p.	p*	LO	LO	LO
s					X	X	X
CQ		o	O	O	r—i	r-4	r-4
1
(XJ	*rH		CU	CU		CU	CU
Λ4	X	®	o	o	®	o	O
	Λ	Φ	X	X	Φ	X	X
Ψ-Ι	Ό	a		******	c	X.
>1	Ul	φ	CU	CU	Φ	CU	CU
\| 1	CU	M	O Γ-	o r-		o r-	o r-
a		0 LO	CM LO	m	O LO	CM LO	lo
φ	Φ	u	\ O	\ O	U	\ O	\ O
Ό		co	O co	o co	co	o co	o ω
1—4	U	W CO	00	LO	ω co	co	lo

Z		r-i	CM	co		LO	LO

182 266

Wyniki te wskazują, że włókniny wiązane przy przędzeniu wytworzone sposobem według wynalazku wykazują wytrzymałość porównywalną ze zwykłymi taśmami przy niższej gramaturze oraz nieoczekiwanie wyższą w porównaniu ze zwykłymi taśmami przy wyższej gramaturze. Wytrzymałość taką uzyskuje się pomimo znacznie niższych wielkości zgniatania kubka, co świadczy o znacznie zwiększonej miękkości. W rzeczywistości włókniny wytworzone sposobem według wynalazku wykazują miękkość o co najmniej 25% wyższą niż zwykłe włókniny polipropylenowe, gdyż ich wielkość zgniatania kubka jest o co najmniej 25% niższa niż w przypadku taśmy włókniny wykonanej z samego polipropylenu.

Wyniki wskazują że wiązane przy przędzeniu włókniny wykonane z włókien przędzonych z unikatowej kombinacji polipropylenu o wysokiej krystaliczności i statystycznego blokowego kopolimeru o określonej charakterystyce mogą wykazywać właściwości fizyczne porównywalne z właściwościami zwykłych polipropylenowych włóknin wiązanych przy przędzeniu, a równocześnie większą miękkość.

182 266

Liczba falowa

FIG. 2

182 266

PPM

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Włókna z termoplastycznego polimeru dające się wiązać, znamienne tym, że zawierają dwuskładnikową mieszankę zawierającą polimer polipropylenowy o krystaliczności co najmniej 98% w ilości 95 do 50% wagowych i statystyczny blokowy kopolimer polipropylenowo-polietylenowy w ilości 5 do 50% wagowych o temperaturze topnienia poniżej 160°C, przy czym są one wytworzone sposobem wybranym spośród wiązania przy przędzeniu i rozdmuchiwania ze stopu.
2. Włókna według zastrz. 1, znamienne tym, że są wytworzone sposobem stanowiącym wiązanie przy przędzeniu.
3. Włókna według zastrz. 1, znamienne tym, że zawierają statystyczny blokowy kopolimer charakteryzujący się widmem przedstawionym na figurze 1.
4. Włóknina zawierająca włókna z termoplastycznego polimeru, znamienna tym, że stanowi ją taśma z włókien z termoplastycznego polimeru zawierających dwuskładnikową mieszankę zawierającą polimer polipropylenowy o krystaliczności co najmniej 98% w ilości 95 do 50% wagowych i statystyczny blokowy kopolimer polipropylenowo-polietylenowy w ilości 5 do 50% wagowych o temperaturze topnienia poniżej 160°C, przy czym są one wytworzone sposobem wybranym spośród wiązania przy przędzeniu i rozdmuchiwania ze stopu.
5. Włóknina według zastrz. 4, znamienna tym, że stanowi ją taśma o gramaturze wynoszącej od 0,3 osy do 3,5 osy.
6. Włóknina według zastrz. 4, znamienna tym, że stanowi ją taśma wytworzona sposobem wybranym spośród wiązania przy przędzeniu i rozdmuchiwania ze stopu.
7. Włóknina według zastrz. 4, znamienna tym, że stanowi ją taśma wytworzona wiązaniem przy przędzeniu.
8. Włóknina według zastrz. 7, znamienna tym, że zawiera drugą warstwę z polipropylenu wiązanego przy przędzeniu.
9. Włóknina według zastrz. 8, znamienna tym, że między warstwami z włókniny wiązanej przy przędzeniu znajduje się co najmniej jedna warstwa materiału pośredniego wybranego z grupy obejmującej włókninę rozdmuchiwaną ze stopu.
10. Włóknina według zastrz. 9, znamienna tym, że materiał pośredni stanowi rozdmuchiwana ze stopu włóknina elastomeryczna wykonana z materiału wybranego z grupy obejmującej blokowy kopolimer styrenowo-poliolefinowy, poliuretany, poliestry, polieteroestry i poliamidy.
11. Włóknina według zastrz. 9, znamienna tym, że materiał pośredni stanowi folia elastomeryczna wykonana z błonotwórczego polimeru wybranego z grupy obejmującej blokowy kopolimer styrenowo-poliolefinowy, poliuretany, poliestry, polieteroestry i poliamidy.
12. Mieszanka do wytwarzania włókien z termoplastycznego polimeru sposobem wybranym spośród wiązania przy przędzeniu i rozdmuchiwaniu, znamienna tym, że stanowi ją dwuskładnikowa mieszanka zawierająca polimer polipropylenowy o krystaliczności co najmniej 98% w ilości 95 do 50% wagowych i statystyczny blokowy kopolimer propylenu i etylenu w ilości 5 do 50% wagowych o temperaturze topnienia poniżej 160°C.
13. Mieszanka według zastrz. 12, znamienna tym, że zawiera blokowy kopolimer o widmie NMR przedstawionym na figurze 1.

182 266