PL187943B1

PL187943B1 - Materiał kompozytowy zawierający folię i materiałnośny oraz wyrób chłonny

Info

Publication number: PL187943B1
Application number: PL33311197A
Authority: PL
Inventors: James E. Pelkie; John Joseph Curro; Michele Ann Mansfield; George Christopher Dobrin
Original assignee: Procter & Gamble; The Procter & Gamble Company; Tredegar Film Prod Corp; Tredegar Film Products Corporation
Priority date: 1996-10-10
Filing date: 1997-10-09
Publication date: 2004-11-30
Also published as: AU744099B2; EP0930962A1; WO1998015399A1; TR199900793T2; PL333111A1; JP2009006717A; EA199900344A1; CN1323826C; DE69722947D1; EP0930962B1; CN1248937A; CA2268431C; KR20050061611A; DE69722947T2; CN1181961C; AU7404198A; KR100545476B1; BR9712287A; WO1998015399A8; JP4801123B2

Abstract

1. Material kompozytowy, zawierajacy folie i material nosny, znamienny tym, ze folie stanowi elastomerowa, trójwymia- rowa, perforowana folia (12, 112) z po- wierzchnia planarna (14, 114) i powierzch- nia trójwymiarowa (16, 116), w której to powierzchni trójwymiarowej (16, 116) znajduje sie wiele trójwymiarowych wy- puklosci (36, 136), przy czym kazda wypu- klosc (36, 136) wyznacza otwór (38, 138), a material nosny (10, 110) jest spojony z co najmniej planarna powierzchnia (14, 114) folii elastomerowej (12, 112), który to material kompozytowy ma takie wlasciwosci pod wzgledem histerezy ela- stycznosci, ze jego trwale odksztalcenie podczas rozciagania wynosi okolo 10% lub mniej, a relaksacja sily dla niego po oko- lo 300% wydluzeniu wynosi okolo 21% lub mniej. FIG. 2 F I G . 3 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest materiał kompozytowy zawierający folię i materiał nośny oraz wyrób chłonny.

Chodzi tu zwłaszcza o bardzo elastyczny, przepuszczalny dla par i gazów laminat foliowy wykonany techniką laminowania podciśnieniowego. Gotowy laminat nadaje się do wyrobów jednorazowego użytku, takich jak pieluchy i wyroby higieniczne.

Znane są różnorodne technologie spajania folii termoplastycznych z wstęgami włókninowymi lub innymi foliami termoplastycznymi. Wynalazek stanowi ulepszenie obecnego stanu techniki w dziedzinie włókninowych folii laminatowych. Zgłaszający niniejsze zgłoszenie, firma Tredegar Film Products Corporation jest wiodącym producentem zarówno wielowarstwowych kompozytów włókninowo-foliowych jak i w technologii wytwarzania foliowych wyrobów przestrzennych. Na przykład, opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4,317,792 dotyczy formowanych folii trójwymiarowych oraz sposobu wytwarzania takich folii. Ponadto opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4,955,930 dotyczy sposobu laminowania materiału włókninowego z folią nieelastyczną.

Znane są różne typy kształtowanych folii elastycznych oraz technologii wytwarzania tych folii. W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5,422,172, zaproponowano elastyczny laminat formowany techniką skokowego rozciągania wstęgi. Jednakże gotowa folia ma 10% trwałe odkształcenie po 50% wydłużeniu, co uważa się za materiał elastyczny o słabych parametrach. Ponadto przepuszczalność tego wyrobu dla par i powietrza uzyskuje się dzięki mechanicznym mikrokomórkom.

W opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5,462,708; 5,422,178 i 5,376,430, ujawniono elastyczne laminaty foliowe,o elastycznej warstwie rdzeniowej oraz co najmniej jednej polimerowej warstwie naskórkowej. Folie te jednak nie są przepuszczalne dla par i gazów. Nie ma żadnych sugestii co do użycia materiału włókninowego jako warstwy kontaktowej ze skórą. Ponadto ujawnione w tych opisach patentowych technologie wymagają stosowania dodatkowych materiałów i etapów procesu produkcji w celu użycia przepuszczalnego dla par i gazów materiału włókninowego.

W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5,304,078, ujawniono sposób formowania folii termokurczliwej, która wykazuje właściwości sprężyste tylko po skurczeniu. Wyrób, wytwarzany ujawnionym w opisie patentowym '078 sposobem, nie jest przepuszczalny dla par i gazów i nie stosuje się w nim włókninowego materiału kompozytowego.

W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5,336,554, ujawniono porowatą folię elastomerową, w której przepuszczalność dla powietrza uzyskano techniką perforacji za pomocą lasera. W opisie patentowym '554 zaproponowano bardzo drogi proces technologiczny zapewniający przepuszczalność elastycznych folii i laminatów dla par i gazów.

W opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5,068,138 i 4,970,259 ujawniono stosowanie folii rozdmuchiwanej do wytwarzania nieprzepuszczalnych dla par i gazów folii elastomerowych. W opisach patentowych '138 i '259 nie wspomina się, nie używa się ani nie przetwarza folii elastomerowej o naturalnej lepkości. Ponadto w żadnym z tych opisów patentowych nie proponuje się laminowania folii elastomerowej z materiałem włókninowym.

Występuje poważna trudność w obróbce i przetwarzaniu folii elastomerowych na wyroby użytkowe. Naturalna lepkość oraz rozciągliwość folii elastomerowych silnie utrudnia ich przetwarzanie. Bardzo trudne jest zwłaszcza używanie folii elastomerowych jako warstw w laminatach wielowarstwowych.

Wynalazek dotyczy rozwiązania tych wspomnianych powyżej zagadnień. Naturalna lepkość materiałów kompozytowych z udziałem folii elastomerowej utrudnia używanie tych folii. Na przykład, w wyrobach higienicznych można stosować tylko mały kawałek materiału rozciągliwego. Na wszystkich etapach obróbki folii, takich jak odwijanie jej ze zwoju lub z wieszaka, cięcie folii na wymiar, oraz przemieszczanie pociętej folii, napotyka na trudności ze względu na skłonność folii do przyklejania się do urządzeń przetwarzających. Dotychczas trzeba było stosować nie przyklejające się termoplastyczne warstwy wierzchnie w celu umożliwienia manewrowania elastycznymi foliami w dalszych etapach przetwarzania.

Ponadto, w miarę używania w zastosowaniach medycznych i higienicznych wyrobów o coraz większej sprężystości, intensyfikuje się problem ochrony skóry. Bardziej rozciągliwe wyroby

187 943 elastyczne lepiej dopasowują się do ciała, co znacznie zmniejsza przepuszczalność dla par i gazów przez wszelkie luźne odcinki obrzeża wyrobu. Większe dopasowanie wyrobu elastycznego zmniejsza przepływ powietrza ku skórze, zwiększając w ten sposób niepożądaną skłonność skóry do utrzymywania się na niej wilgoci.

Ciągle istnieje zapotrzebowanie na ulepszone elastyczne laminaty foliowe. Pożądane byłoby zapewnienie elastycznego laminatu foliowego, który można z łatwością wprowadzać do gotowego wyrobu bez stosowania materiałów przylepnych lub innych dodatkowych etapów przetwarzania. Pożądane byłoby również dalsze ulepszenie elastycznych folii polegające na wytwarzaniu folii elastomerowych przepuszczalnych dla par i gazów. Elastyczne, przepuszczalne dla gazów folie laminatowe nadają się do wyrobów jednorazowego użytku i podobnych, w których problemem jest drażnienie skóry.

Wynalazek eliminuje wady opisane powyżej i zapewnia przepuszczalny dla par i gazów laminat elastomerowy, w którego skład wchodzi folia elastomerowa laminowana do materiału włókninowego. Przepuszczalny dla par i gazów materiał kompozytowy według wynalazku w postaci laminatu elastomerowego wytwarza się podczas jednego etapu przetwarzania bez konieczności używania jakichkolwiek dodatkowych materiałów przylepnych.

Wynalazek dotyczy bardzo elastycznego, przepuszczalnego dla par i gazów materiału kompozytowego w postaci laminatu foliowego zawierającego trójwymiarową, elastomerową warstwę foliową oraz wstęgową warstwę nośną lub podporową. Rozumie się samo przez się, że terminy „elastyczny” i „elastomerowy” można używać zamiennie, oraz że oba te terminy mieszczą się w rozważanym zakresie wynalazku. Terminy te, „elastyczny” i „elastomerowy”, odnoszą się do materiałów, które rozciągają się pod działaniem siły i odzyskują swoją początkową, albo w przybliżeniu początkową, postać po zaprzestaniu działania siły rozciągającej.

Materiał kompozytowy, zawierający folię i materiał nośny, odznacza się według wynalazku tym, że folię stanowi elastomerowa, trójwymiarowa, perforowana folia z powierzchnią planarną i powierzchnią trójwymiarową, w której to powierzchni trójwymiarowej znajduje się wiele trójwymiarowych wypukłości, przy czym każda wypukłość wyznacza otwór, a materiał nośny jest spojony z co najmniej planarną powierzchnią folii elastomerowej, który to materiał kompozytowy ma takie właściwości pod względem histerezy elastyczności, że jego trwałe odkształcenie podczas rozciągania wynosi około 10% lub mniej, a relaksacja siły dla niego po około 300% wydłużeniu wynosi około 21% lub mniej.

Korzystnie materiał nośny zawiera materiał włóknisty.

Korzystnie materiał włóknisty zawiera materiał włókninowy.

Korzystnie materiał włóknisty zawiera luźne włókna.

Korzystnie materiał włóknisty zawiera materiał tkaninowy.

Korzystnie nośnik zawiera co najmniej jedną warstwę folii polimerowej zawierającej współwytłaczane lub wytłaczane powłokowe warstwy polimerowe.

Korzystnie folia elastomerowa wybrana jest z grupy, obejmującej naturalny materiał polimerowy, syntetyczne materiały polimerowe, izopreny, materiały butadienowo-styrenowe, styrenowe kopolimery blokowe oraz ich mieszanki.

Korzystnie materiał włóknisty wybrany jest z grupy, obejmującej poliestry, poliolefiny, materiały akrylowe, sztuczne jedwabie, bawełnę, materiały celulozowe i ich mieszanki.

Korzystnie materiał włóknisty ma gramaturę w zakresie od około 5 do około 150 g/m².

Korzystnie jego gramatura mieści się w przedziale od około 15 do około 35 g/m2.

Wyrób chłonny mający warstwę wierzchnią, warstwę spodnią i rdzeń chłonny pomiędzy warstwą wierzchnią i warstwą spodnią, charakteryzuje się według wynalazku tym, że warstwa wierzchnia uformowana jest z materiału kompozytowego zawierającego folię i materiał nośny, w którym to materiale kompozytowym folię stanowi elastomerowa, trójwymiarowa, perforowana folia z powierzchnią planarną i powierzchnią trójwymiarową, w której to powierzchni trójwymiarowej znajduje się wiele trójwymiarowych wypukłości, przy czym każda wypukłość wyznacza otwór, a materiał nośny jest spojony z co najmniej planarną powierzchnią folii elastomerowej i który to materiał kompozytowy ma takie właściwości pod względem histerezy elastyczności, że jego trwałe odkształcenie podczas rozciągania wynosi około 10%

187 943 lub mniej, a relaksacja siły dla niego po około 300% wydłużeniu wynosi około 21% łub mniej.

Materiał nośny zapewnia odpowiednie właściwości mechaniczne potrzebne do manipulowania elastycznym laminatem foliowym oraz do przetwarzania laminatu na gotowy wyrób. W różnych przykładach wykonania, w skład materiału wstęgi nośnej może wchodzić termoplastyczny materiał foliowy lub materiał włóknisty. Materiał włóknisty może stanowić wstęga włóknista, materiały tkaninowe i/lub włókninowe.

Silnie rozciągliwy, elastomerowy laminat foliowy stanowiący materiał kompozytowy według wynalazku łączy w sobie cechy zarówno elastyczności jak i przepuszczalności dla par i gazów. Zakłada się możliwość używania silnie rozciągliwego, elastycznego laminatu foliowego według wynalazku jako warstwy w różnych typach wyrobów końcowych. Gotowy elastyczny laminat foliowy nadaje się do wyrobów jednorazowego użytku, takich jak boczne płaty w pieluchach i wyrobach higienicznych, a także do zastosowań medycznych, takich jak opatrunki i bandaże.

Według jednego z przykładów wykonania wynalazku, na górną powierzchnię elastomerowego materiału foliowego, tuż przed albo bezpośrednio w miejscu formowania przestrzennych właściwości folii, nakłada się warstwę materiału nośnego o z góry zadanej grubości. Materiał nośny nanosi się na materiał foliowy pod odpowiednim naprężeniem rozciągającym. W zalecanych przykładach wykonania, folię elastyczną wprowadza się w strukturę przestrzenną techniką podciśnieniową lub różnicy ciśnień. Materiał nośny pokrywa zadane pole powierzchni folii elastomerowej i częściowo wbudowuje się lub wtapia w górną powierzchnię elastomerowego materiału foliowego.

Zalecany przykład wykonania według wynalazku obejmuje laminat foliowy, w którym w skład warstwy nośnej wchodzi materiał włóknisty. W niektórych przykładach wykonania materiał włóknisty zawiera materiały włókninowe, natomiast w innych przykładach wykonania w takie materiały włókniste mogą zawierać włókna tkaninowe lub luźne. Jedną z zalet wynalazku jest możliwość nałożenia równomiernej warstwy materiału włóknistego na elastyczną folię podczas procesu wytwarzania folii. Dotychczas nie było możliwe nakładanie warstwy materiału włóknistego na elastyczną, przestrzenną folię perforowaną w celu umożliwienia takiego formowania laminatu foliowego, żeby zachował swoje właściwości elastomerowe.

W przykładach wykonania, w których materiał nośny zawiera materiał włóknisty, gotowa folia ma estetyczny wygląd tkaniny podobnej do odzieżowej. Ponadto folia ta jest tak sucha jak folie kształtowane przestrzennie, co jest pożądane w takich zastosowaniach końcowych, jak wyroby jednorazowego użytku oraz opatrunki lub bandaże.

W zalecanych przykładach wykonania wynalazku, energie cieplne zarówno stopionego jak i częściowo stopionego foliowego materiału polimerowego oraz materiału nośnego są dokładnie regulowane w chwili działania na folię polimerową różnicą ciśnień w celu uformowania jej struktury trójwymiarowej. Energie cieplne zarówno materiału foliowego jak i materiału nośnego reguluje się w taki sposób, żeby przepływ ciepła (potrzebny do uzyskania spojenia pomiędzy elastomerowym materiałem foliowym, a materiałem nośnym) nie pogarszał własności elastomerowego materiału foliowego pod względem dalszego formowania z niego struktur trójwymiarowych.

W przykładach wykonania, w których materiał nośny zawiera materiał włóknisty, części materiału włóknistego wbudowują się górną powierzchnię folii, albo stapiają się z nią lub wtapiają w nią, bez zniekształcania lub pogarszania spójności włókna. Materiał włóknisty wbudowuje się lub wtapia w górną powierzchnię folii elastomerowej podczas formowania trójwymiarowej struktury folii tak, że powstaje pokryty włóknami, trójwymiarowy, perforowany, elastyczny laminat foliowy. Powstała folia laminatowa ma dużą rozciągliwość lub wydłużenie w kierunku poprzecznym oraz dobre właściwości pod względem przepuszczalności dla par i gazów i lepsze parametry estetyczne.

W niektórych przykładach wykonania względne położenia formy do wytłaczania folii oraz miejsca laminowania materiału foliowego z materiałem nośnym są różne w celu uzyskania wytrzymałości spojeń potrzebnych do połączenia techniką laminowania materiału nośnego i elastomerowego materiału foliowego ze sobą z równoczesnym zachowaniem sprężystych

187 943 właściwości materiału foliowego. Dokładne miejsce lub punkt zetknięcia, w którym doprowadza się materiał nośny na górną powierzchnię stopionego lub częściowo stopionego elastomerowego materiału foliowego może wystąpić przed lub po uformowaniu trójwymiarowej struktury folii. W różnych przykładach wykonania, materiał nośny doprowadza się na górną powierzchnię stopionego lub częściowo stopionego elastomerowego materiału foliowego na chwilę przed uformowaniem trójwymiarowej struktury folii. W innym przykładzie wykonania, warstwę materiału nośnego stapia się i łączy z górną powierzchnią stopionego lub częściowo stopionego elastycznego materiału foliowego w chwilę po uformowaniu trójwymiarowej charakterystyki elastycznej folii.

W zalecanym przykładzie wykonania, dokładne miejsce lub punkt, w którym dochodzi do kontaktu materiału nośnego z materiałem foliowym wybiera się tak, żeby były spełnione różne warunki robocze. Reguluje się temperaturę oraz ciśnienie w miejscu kontaktu pomiędzy materiałem nośnym, a elastomerowym materiałem foliowym. Miejsce, w którym dochodzi do kontaktu materiału nośnego z elastomerowym materiałem foliowym reguluje się w taki sposób, żeby materiał nośny nie stykał się przedwcześnie ze stopioną lub częściowo stopioną folią elastomerową, ale tylko w pożądanym punkcie styczności.

W zalecanych przykładach wykonania, miejsce, w którym dochodzi do styczności obu materiałów znajduje się w zadanej odległości od punktu, w którym do dolnej powierzchni elastomerowego materiału foliowego doprowadza się różnicę ciśnień. Materiał nośny doprowadza się na górną powierzchnię elastomerowego materiału foliowego bez przeszkadzania w formowaniu się struktur trójwymiarowych. Różnicę ciśnień reguluje się tak, że struktury trójwymiarowe są perforowane w taki sposób, żeby elastyczny laminat foliowy był przepuszczalny dla par i gazów.

Materiał nośny stawia dodatkowy opór przepływowi płynów lub powietrza w wyniku różnicy ciśnień. Podczas przechodzenia elastomerowego, foliowego materiału nośnego przez strefę różnicy ciśnień, reguluje się wielkość różnicy ciśnień w taki sposób, żeby skompensować dodatkowy opór wynikający z obecności materiału nośnego połączonego techniką laminowania z górną powierzchnią elastomerowego materiału foliowego. W zalecanym przykładzie wykonania, materiał nośny doprowadza się na elastomerowy materiał foliowy w taki sposób, żeby występowało minimalne, o ile w ogóle, tarasowanie lub stawianie oporu strumieniowi powietrza lub różnicy ciśnień używanej do formowania w materiale foliowym struktur trójwymiarowych.

W zalecanych przykładach wykonania, formowane struktury trójwymiarowe są rozszerzonymi wypukłościami lub otworami w elastomerowej folii. Następnie odprowadza się tyle ciepła, żeby temperatura spadła do wartości poniżej temperatury krzepnięcia lub temperatury utwardzania materiału zanim laminat elastomerowego materiału foliowego z materiałem nośnym zostanie usunięty ze strefy różnicy ciśnień.

Wynalazek można zrealizować w formie procesu seryjnego z użyciem gotowych zwojów materiału nośnego, na przykład włóknistego materiału wstęgowego i/lub materiału nośnego typu foliowego. Wynalazek można również zrealizować stosując ciągły sposób doprowadzania materiału nośnego, na przykład poszczególnych włókien lub wstęg włóknistych na materiał foliowy. Wynalazek można ponadto zrealizować stosując ciągłe doprowadzanie folii materiału nośnego, który jest współwytłaczany lub wprowadzany na elastomerowy materiał foliowy. W niektórych innych przykładach wykonania, materiał nośny można doprowadzać na elastomerowy materiał foliowy, formując laminat, który jest perforowany w procesie pomocniczym.

Ponadto w zakładanym zakresie wynalazku elastyczny laminat foliowy według wynalazku może być strukturą wielowarstwową z pierwszą warstwą materiału nośnego, warstwą elastomerowego, trójwymiarowego materiału foliowego oraz trzecią warstwą materiału nośnego.

W niektórych zalecanych przykładach wykonania, materiał nośny stanowi poniżej około 40% efektywnej grubości połączonego laminatu folii elastomerowej z materiałem nośnym. W niektórych innych przykładach wykonania materiał nośny może być na tyle gruby, żeby zapewniał dodatkową funkcję, taką jak nadawanie elastycznemu laminatowi foliowemu właściwości zbliżonych do materiału odzieżowego i/lub wchłanianie lub wciąganie cieczy oraz właściwości transmisyjne. W innych przykładach wykonania, materiał nośny jest na tyle

187 943 cienki, że zapewnia głównie oddzielanie rozciągliwej folii elastomerowej od urządzeń przetwarzających zarówno podczas przetwarzania jak i zastosowań końcowych folii (to jest podczas wprowadzania elastycznego laminatu foliowego w gotowy wyrób).

W niektórych przykładach wykonania, materiał nośny zawiera folia wykazująca małe do średnich poziomy elastyczności, taka jak polietylenowa, polipropylenowa, z kopolimeru etylenu z octanem winylu oraz z innych takich materiałów polimerowych. Rozumie się samo przez się, że w skład materiału nośnego mogą wchodzić również inne składniki, takie jak przeciwsklejające i przeciwpoślizgowe. Rozumie się również samo przez się, że w skład materiału nośnego może wchodzić więcej niż jedna warstwa oraz że materiałem nośnym może być współwytłaczany materiał foliowy. Każda warstwa współwytłaczanego materiału nośnego może mieć inne właściwości, które intensyfikują laminowanie materiału nośnego z folią elastomerową i/lub zapewniają folii laminatowej inne zalety.

W niektórych przykładach wykonania, gdzie materiał nośny zawiera materiał włóknisty, zakres wynalazku obejmuje sytuację, w której materiałami włóknistymi mogą być poliestry, poliolefiny, tworzywa akrylowe, sztuczne jedwabie, bawełny oraz inne materiały celulozowe, a także ich mieszanki. Materiały włókniste mogą również zawierać włókna dwuskładnikowe z rdzeniem wewnętrznym z jednego materiału i osłonką z drugiego materiału, włókna przylepne, a także materiały włókniste z włóknami o innych geometriach, długościach, średnicach i wykończeniach powierzchni. Materiał włóknisty mogą zawierać luźne włókna, materiały tkane i włókninowe o różnych gramaturach, składach włókien, długościach włókien, oraz które można wytwarzać za pomocą różnych technologii.

W niektórych przykładach wykonania elastomerowy materiał foliowy może zawierać materiał uważany za silnie rozciągliwy, wracający do swojej początkowej, lub prawie początkowej, postaci po zwolnieniu działającego na niego nacisku lub siły. Do materiałów elastomerowych nadających się do stosowania w wynalazku należą materiały typu poliolefinowego, takie jak elastomery polietylenowe, oraz folie poliuretanowe. W zalecanych przykładach wykonania, zalecany elastomerowy materiał foliowy jest w stanie w zasadzie całkowicie odzyskać swoją postać po rozciągnięciu o co najmniej około 300 do 400% w stosunku do swojej długości początkowej. Do odpowiednich rozciągliwych folii elastomerowych należą naturalne materiały polimerowe oraz syntetyczne materiały polimerowe, w tym materiały izoprenowe, butadienowo-styrenowe oraz inne elastomery. Innymi odpowiednimi do tego celu elastomerami są kopolimery blokowe styrenowe/izoprenowo/styrenowe (SIS), styrenowo/butadienowo/styrenowe (SBS) lub styrenowo/etylenowo-butadienowo/styrenowe (SEBS). Za użyteczne w wynalazku uważa się również mieszanki tych polimerów ze sobą lub z innymi modyfikującymi elastycznymi lub nieelastomerowymi materiałami. W niektórych zalecanych przykładach wykonania, w skład materiałów elastomerowych mogą wchodzić takie materiały elastomerowe o wysokich parametrach technicznych jak żywice Kraton® firmy Shell Chemical Co., będące elastomerowymi kopolimerami blokowymi.

Przedmiot wynalazku przedstawiono bliżej w przykładach wykonania na rysunku na którym fig. 1 przedstawia sposób wytwarzania laminatu folii elastomerowej z materiałem nośnym, w przekroju poprzecznym, w uproszczeniu, schematycznie, fig. 2 - ukształtowaną trójwymiarowo folię elastomerową z połączonym z nią techniką laminowania materiałem włóknistym jako materiałem nośnym, w przekroju poprzecznym, w dużym powiększeniu, schematycznie, fig. 3 - ukształtowaną trójwymiarowo folię elastomerową z przyklejonym do niej jako materiał nośny materiałem foliowym, w przekroju poprzecznym, w dużym powiększeniu, schematycznie i fig. 4 przedstawia schemat histerezy dla dwóch cykli wydłużania.

Wynalazek dotyczy materiału kompozytowego w postaci trójwymiarowego, przepuszczalnego dla par i gazów, elastycznego laminatu foliowego, w którego skład wchodzi folia elastomerowa i spojony z nią materiał nośny. Laminat ten nadaje się zwłaszcza na warstwę w wyrobach jednorazowego użytku, takich jak wyroby chłonne i opatrunki oraz podobne. Wynalazek nie ogranicza się jednak tylko do takich zastosowań, a materiał kompozytowy według wynalazku w postaci laminatu foliowego można z powodzeniem stosować do wytwarzania innych wyrobów, w których skład wchodzi folia elastomerowa o pożądanych silnie rozciągliwych własnościach. Dla ułatwienia zrozumienia, na fig. 1 i 2 przedstawiono, a poniżej

187 943 szczegółowo opisano, materiał kompozytowy w postaci laminatu foliowego, w którego skład wchodzi materiał nośny w postaci włóknistej wstęgi spojony z trójwymiarową folią elastomerową. Szczegółowy opis umożliwi jednak osobom znającym tę dziedzinę przystosowanie wynalazku do wytwarzania laminatów folii elastomerowych przeznaczonych do innych zastosowań.

Na fig. 1 przedstawiono w uproszczeniu sposób spajania zadanej ilości włóknistego materiału nośnego 10 ze stopioną lub częściowo stopioną wstęgą lub folią 12 mającą powierzchnię górną 14 i powierzchnię dolną 16. Włóknisty materiał nośny 10 podaje się na walce prasujące 11 i na powierzchnię górną 14 materiału folii 12 w celu wytworzenia przepuszczalnego dla par i gazów, elastycznego, ukształtowanego trójwymiarowo laminatu 18 folii z materiałem nośnym.

W pokazanym przykładzie wykonania, materiał folii 12 jest podawany z dyszy 20 formującej folię, korzystnie w odległości około 50,8 do 101,6 mm (2 do około 4 cali) od miejsca styczności na sicie lub na urządzeniu 22 do formowania folii. Materiał folii 12 podaje się w podwyższonej temperaturze w postaci stopionego lub częściowo stopionego tworzywa sztucznego lub żywicy polimerowej w formie masy, a w pewnych przykładach wykonania doprowadza się go w temperaturze około 175°C-315°C (350 do 600°F). Materiał folii 12 formuje się i perforuje przepuszczając go przez urządzenia 22 do formowania folii i urządzenia 23, w których jest różnica ciśnień. Rozumie się samo przez się, że urządzenie 22 do formowania folii może być urządzeniem typu taśmy przenośnikowej (nie pokazanym) lub innym urządzeniem, w którym występuje różnica ciśnień i przez które przemieszcza się materiał folii 12. Dla ułatwienia zrozumienia, urządzenie 22 do formowania folii pokazano tu jako sito lub bęben. W urządzeniu 22 do formowania folii znajduje się silnie perforowana wirująca powierzchnia 24 z wielu przelotowymi otworami 26. Odstępy pomiędzy otworami 26 na powierzchni 24 mogą być przypadkowe, albo mogą mieć postać z góry zadanego wzoru ze względu wymagania stawiane gotowemu wyrobowi pod względem estetycznym i/lub funkcjonalnym. Otwory 26 umożliwiają przepływ takich płynów jak powietrze przez perforowaną powierzchnię 24 urządzenia 22 do formowania folii. Urządzenie 22 do formowania folii ma uszczelniającą przednią krawędź 31 i uszczelniającą tylną krawędź 33, które wyznaczają komorę próżniową 34. W niektórych zalecanych przykładach wykonania, odległość pomiędzy stanowiącymi uszczelki krawędziami 31 i 33 mieści się w przedziale wartości od około 6,35 do 152,4 mm (0,25 do około 6 cali), a w niektórych innych przykładach wykonania wynosi około 38,1 mm (1,5 cala). Kiedy urządzeniem 22 do formowania folii jest sito, jak widać tu na figurach, zaleca się, żeby perforowana powierzchnia 24 obracała się na uszczelniających krawędziach 31 i 33. Komora próżniowa 34 znajduje się wewnątrz urządzenia 22 do formowania folii i służy do wytwarzania różnicy ciśnień pomiędzy górną powierzchnią 14 a dolną powierzchnią 16 materiału foliowego 12.

W miarę wytłaczania z dyszy 20, materiał folii 12 dochodzi do styczności z wirującą perforowaną powierzchnią 24 urządzenia 22 do formowania folii. Obracająca się perforowana powierzchnia 24 urządzenia 22 do formowania folii przemieszcza w sposób ciągły części materiału folii 12 poprzez komorę próżniową 34. Wytwarzana przez komorę próżniową 34 różnica ciśnień wciąga części materiału folii 12 znajdujące się w pobliżu otworów 26 w perforowanej powierzchni 24 w otwory 26 i powoduje formowanie w elastomerowym materiale folii 12 wielu trójwymiarowych struktur lub wypukłości 36 leżących w miejscach sąsiadujących z otworami 26 w perforowanej powierzchni 24 w postaci sita. Jak widać na fig. 2, każda struktura lub wypukłość 36 ma ścianki boczne 37 oraz otwór 38 na swoim dalszym końcu 39. Dalszy koniec 39 znajduje się w pewnej odległości od górnej powierzchni 14 folii 12.

Wracając znowu do fig. 1, materiał nośny 10 ma pierwszą powierzchnię 40, którą doprowadza się do styczności z górną powierzchnią 14 folii 12, oraz przeciwległą, drugą powierzchnię 42. Materiał nośny 10 ma pożądaną gęstość i grubość warstw, które wynikają z odległości pomiędzy jego pierwszą i drugą powierzchnią 40 i 42. W niektórych przykładach wykonania korzystne jest stosowanie materiału nośnego 10, który zawiera materiał foliowy, nałożony na materiał folii 12 w procesie ciągłym (nie pokazano). W innych przykładach wykonania korzystne jest używanie materiału włóknistego jako materiału nośnego 10. Materiał nośny 10 doprowadza się na elastomerową folię 12 w stanie odpowiednio naprężonym i z odpowiednią wydajnością. W różnych przykładach wykonania materiał nośny 10 jest bardzo cienki i kruchy i jest przenoszony na elastomerową folię 12 prawie bez naprężenia w celu uniknięcia

187 943 jego pękania. W innych różnorodnych przykładach wykonania, materiał nośny 10 może mieć większą szerokość lub grubość w przekroju poprzecznym taką, żeby nadawał laminatowi 18 dodatkowe pożądane właściwości.

Urządzenie dozujące 46 przenosi materiał nośny 10 do miejsca wchodzenia 48 w styczność lub miejsca laminowania, gdzie dochodzi do zetknięcia materiału nośnego 10 z elastomerową folią 12, w wyniku czego powstaje laminat 18.

W przykładzie wykonania pokazanym na fig. 1, materiał nośny 10 styka się z elastomerową folią 12 w miejscu 48 przed przednią krawędzią 31 wyznaczającą komorę próżniową 34. W niektórych przykładach wykonania wewnątrz uszczelniającej przedniej krawędzi 31, w miejscu znajdującym się w pobliżu miejsca wejścia materiału nośnego 10 w styczność z folia 12, znajduje się urządzenie 50 do regulacji temperatury. W pokazanym przykładzie wykonania, urządzenie 50 do regulacji temperatury przedstawiono w postaci grzałki prętowej. Można również regulować temperaturę walca prasującego lub dociskowego 11, doprowadzając do niego, albo odprowadzając, w razie potrzeby, ciepło. Rozumie się jednak samo przez się, że można stosować również inne urządzenia do regulacji temperatury, w tym inne elementy grzejne lub urządzenia chłodzące, w celu regulacji w tym miejscu temperatury elastomerowej folii 12 i materiału nośnego 10. Materiał nośny 10 wbudowuje się częściowo w elastomerową folię 12 i/lub wtapia się w nią.

W pewnych zastosowaniach walec dociskowy 11 ma zalecaną średnicę. Jeżeli walec dociskowy 11 miałby za dużą średnicę, to albo blokował by strumień powietrza potrzebny do szczeliny próżniowej 34, albo powodował zbyt wczesne stykanie się materiału nośnego 10 ze stopionym materiałem folii 12, albo występowałyby obie te wady. Pożądane jest, żeby materiał nośny 10 nie był doprowadzany na stopiony materiał folii 12, zbyt wcześnie, tak aby materiał nośny 10 nie stopił się z nim albo też nie wniknął zbyt głęboko w folię 12. Pożądane jest również, żeby materiał nośny 10 nie był wprowadzany za późno w stopiony strumień materiału folii 12, ponieważ wtedy folia 12 ostygnie za wcześnie i materiał nośny 10 nie zwiąże się dostatecznie z materiałem folii 12. Ponadto, w niektórych przykładach wykonania, walec dociskowy 11 wywiera wystarczające ciśnienie do wsparcia co najmniej częściowego wbudowywania pierwszej powierzchni 40 materiału nośnego 10 w górną powierzchnię 14 folii 12 w miejscu 48 docisku.

Można zastosować co najmniej jeden dodatkowy walec 54 w celu ułatwienia zdejmowania kolejnych części laminatu 18 folii elastomerowej z materiałem nośnym z urządzenia 22 do formowania folii. W niektórych zastosowaniach uważa się, że walec 54 może być walcem chłodzącym do odprowadzania z laminatu 18 resztkowego ciepła utajonego.

Według przykładu wykonania widocznego na fig. 1, materiał nośny 10 laminuje się z materiałem folii 12 zanim folia 12 wejdzie do komory próżniowej 34 lub zanim zacznie na nią działać różnica ciśnień, tak, że gotowy laminat 18 ma zarówno duże wydłużenie jak i odpowiednią wytrzymałość na rozciąganie z punktu widzenia manewrowania nim.

W niektórych przykładach wykonania urządzenie 50 do regulowania temperatury oraz walec dociskowy 11 ustawia się w taki sposób, żeby uzyskać prawidłową równowagę przepływu ciepła do elastomerowej folii 12 oraz do materiału nośnego 10 w celu przeciwdziałania wszystkim niesprzyjającym strumieniom ciepła w folii 12 pojawiającym się w chwili zetknięcia się materiału nośnego 10 z elastomerową folią 12. Prawidłowa równowaga energii cieplnych zapewnia dobre spajanie materiału nośnego 10 z elastomerową folią 12. Następnie elastomerową folię 12 i materiał nośny 10 doprowadza się do komory próżniowej 34 w optymalnej temperaturze umożliwiającej formowanie wielu trójwymiarowych struktur 36 i otworów 38 w elastomerowej folii 12 podczas przemieszczania się jej części w komorze próżniowej 34.

Temperaturę miejsca laminowania 48 materiału nośnego z elastomerową folią 12 reguluje się w taki sposób, żeby materiał nośny 10 przywierał do elastomerowej folii 12 bez niszczenia lub pogarszania elastycznych właściwości elastomerowej folii 12, zapewniając równocześnie elastomerową folię 12 o pożądanej przepuszczalności dla par i gazów i pożądanych właściwościach z punktu widzenia manewrowania nią, na przykład o pożądanej wytrzymałości na rozciąganie.

187 943

Według wynalazku, materiał nośny 10 przywiera do elastomerowej folii 12 bez używania klejów. Folię 12 utrzymuje się w stanie stopionym w taki sposób, żeby można było łatwo formować z niej folię trójwymiarową. Materiał folii 12 jest stopiony lub częściowo stopiony, co oznacza, że termoplastyczny stopiony strumień elastomerowego materiału foliowego ma temperaturę powyżej temperatury topienia (T_m) termoplastycznego materiału foliowego. Temperaturę topienia polimerów wyznacza się na różnicowym kalorymetrze skaningowym. Kiedy strumień polimeru jest w fazie stopionej lub częściowo stopionej, polimer jest amorficzny; to jest, cząsteczki elastomerowego polimeru mogą się swobodnie przemieszczać, zwłaszcza pod działaniem sił zewnętrznych, takich jak różnica ciśnień. Części elastomerowej folii 12 formujące trójwymiarowe struktury lub wypukłości 36 są wciągane w kierunku „Z” pod działaniem siły wynikającej z różnicy ciśnień. Części folii 12 dopasowują się do kształtu otworów 26 w powierzchni 24 urządzenia 22 wytwarzającego różnicę ciśnień. Folia 12 trzyma się w otworach 26 do czasu co najmniej częściowego utwardzenia się lub krystalizacji materiału elastomerowego. W tym momencie folia 12 nie daje się już kształtować i zachowuje swój nowy kształt ze znajdującymi się w nim trójwymiarowymi strukturami czy wypukłościami 36. Fazę tę określa się temperaturą krystalizacji (T_c) i również wyznacza się za pomocą różnicowego kalorymetru skaningowego. Po uformowaniu w folii 12 trójwymiarowych struktur czy wypukłościami 36 i otworów 38, z folii 12 odpływa tyle energii cieplnej, że jej temperatura spada poniżej temperatury krystalizacji, natomiast sama folia nadal zachowuje swój nowy (trójwymiarowy) kształt dzięki działającej na nią różnicy ciśnień.

Doprowadzanie (lub odprowadzanie) ciepła w miejscu dojścia materiału nośnego 10 do styczności z elastomerową folią 12 (miejsca laminowania) intensyfikuje spajanie mechaniczne i stapianie dzięki dodawaniu dodatnich lub ujemnych strumieni ciepła w celu przeciwdziałania ujemnym (albo dodatnim) strumieniom ciepła powstającym wskutek styczności elastomerowej folii z materiałem nośnym. Uważa się również, że można doprowadzać lub odprowadzać ciepło z samego materiału nośnego. Ilość ciepła doprowadzonego lub odprowadzonego z elastomerowej folii i materiału nośnego zależy zarówno od masy elastomerowej folii i materiału nośnego jak i od jakości zatrzymywania ciepła przez folię i materiał nośny.

W niektórych przykładach wykonania, kiedy w skład materiału nośnego 10 wchodzi materiał włóknisty, włóknisty materiał nośny 10 działa jak dławica strumienia powietrza płynącego przez komorę próżniową 34. Wtedy, w celu uformowania materiału folii 12 urządzenie 22 wytwarzające różnicę ciśnień zasysa przez komorę próżniową 34 większą objętość płynu (tj. więcej powietrza lub występuje większa różnica ciśnień). Podciśnienie zależy od grubości włóknistego materiału nośnego 10 nałożonego na górną powierzchnię 14 folii 12. W zalecanych przykładach wykonania, podczas nanoszenia włóknistego materiału nośnego 10 na folię 12, w porównaniu do sytuacji kiedy nanosi się materiał nośny typu foliowego na folię 12, przez komorę próżniową 34 przepływa od około 10 do około 20% więcej powietrza. Tę objętość płynu reguluje się w taki sposób, żeby folia 12 była chłodzona, co umożliwia formowanie w niej trójwymiarowych struktur czy wypukłości 36, w zasadzie bez odprowadzania ciepła z perforowanej powierzchni 24 w postaci sita. Skutkiem za dużej ilości ciepła odprowadzonej z sita jest zbyt gwałtowne ochłodzenie materiału foliowego 12 na sicie, co uniemożliwia dobre przywieranie materiału nośnego 10 do górnej powierzchni 14 folii 12, a ponadto uniemożliwia formowanie w folii 12 trójwymiarowych struktur czy wypukłości 36 i otworów 38.

Rozumie się samo przez się, że różne polimery elastomerowe mają różne temperatury topnienia oraz że odległość pomiędzy dyszą 20 a miejscem 48 docisku można zmieniać w oparciu o parametry wynikające z używania konkretnego polimeru. Zatem miejsce docisku folii będzie zależało od temperatury topnienia konkretnego polimeru używanego w danej chwili.

W innym przykładzie wykonania, warunkiem równowagi termicznej (którą osiąga się dzięki występującej wymianie ciepła) jest upłynięcie pewnego czasu. Zatem odległość pomiędzy uszczelniającą krawędzią przednią 31 a uszczelniającą krawędzią tylną 33 określa zadaną szerokość szczeliny próżniowej. Stąd czas wynika z prędkości obrotowej perforowanej powierzchni 24 w postaci sita w strefie komory próżniowej 34 oraz odległości pomiędzy krawędzią przednią 31 a krawędzią tylną 33 komory próżniowej 34. Z tego względu, w razie konieczności przyspieszenia procesu, trzeba zwiększyć odległość pomiędzy uszczelniającą

187 943 krawędzią przednią 31 a uszczelniającą krawędzią tylną 33 w celu zachowania minimalnego pożądanego wskaźnika czasowego niezbędnego do wystąpienia prawidłowej wymiany ciepła. Podane tu parametry dotyczące temperatur topnienia, długości stopionych strumieni oraz szerokości szczelin próżniowych stanowią jedną z możliwych kombinacji, które można zmieniać w celu uzyskania folii zgodnej z wynalazkiem. Można również zmieniać, jak tu opisano, również inne parametry dotyczące usytuowania punktu docisku.

Innym parametrem jest docisk lub nacisk materiału nośnego 10 na folię 12, kiedy materiał nośny 10 i folia 12 znajdują się w miejscu 48 docisku pomiędzy perforowaną powierzchnią 24 w postaci sita walcem dociskowym 11. W zalecanych przykładach wykonania miejsce 48 docisku pomiędzy walcem dociskowym 11 a sitem jest na tyle szerokie, żeby siła prasująca początkowo stanowiła wagę folii 12, a następnie siłę prasującą wytwarzaną przez strumień powietrza płynący przez folię 12 podczas formowania otworów 38. Optymalna siła prasująca wynosi od około 5 do około 50% sprężystości powrotnej materiału nośnego 10. W niektórych przykładach wykonania, sprężystość włókien pod działaniem siły prasującej (tj. właściwość polegająca na tym, że włókna wykazują skłonność do prostowania się do swojego początkowego kształtu i położenia, jakie miały przed wywarciem na nie nacisku w miejscu docisku) powoduje, że część długości włókien wbudowuje się w miękki stopiony polimer bezpośrednio pod nimi. Za duża siła prasująca spowoduje zbyt głębokie wbudowanie lub zniekształcenie się zbyt dużej liczby włókien oraz utratę w wyrobie końcowym pożądanej cechy podobieństwa do materiału odzieżowego. Ponadto, za duża siła prasująca powoduje takie problemy jak podskakiwanie walca dociskowego 11, co powoduje dalej nierówne laminowanie materiału nośnego 10 z materiałem folii 12. Alternatywnie, jeżeli siła prasująca jest za mała, to nie wystarcza ona do odpowiedniego wbudowania materiałów nośnych, wskutek czego materiał nośny nie jest odpowiednio przylaminowany i wypada lub odrywa się w końcowym wyrobie.

W zalecanych przykładach wykonania wynalazku, walec dociskowy 11 znajduje się w zadanej odległości od sita stanowiącego perforowaną powierzchnię 24. Szczelina na ogół określa odległość pomiędzy walcem 11 a sitem. Ta zalecana szerokość szczeliny pomiędzy walcem 11 a sitem 24 wynika z efektywnej grubości laminowanych ze sobą - elastomerowej folii 12 i materiału nośnego 10. Rozumie się jednak samo przez się, że w niektórych przykładach wykonania szczelina ta jest większa niż efektywna grubość elastomerowej folii 12 i materiału nośnego 10. W niektórych innych przykładach wykonania, długość szczeliny jest nieco mniejsza niż efektywna grubość elastomerowej folii 12 i materiału nośnego 10. Podczas przechodzenia elastomerowej folii 12 i materiału nośnego 10 przez szczelinę, efektywna grubość elastomerowej folii 12 i materiału nośnego 10 są nieco zmniejszane. W niektórych przykładach wykonania szerokość szczeliny może zmieniać się od około 50% do około 500% efektywnych grubości materiału folii 12 i materiału nośnego 10 po ich przylaminowaniu do siebie. W niektórych przykładach wykonania, szczelina przekracza 100% kiedy silą prasującą (jak podano powyżej) jest waga folii 12. W różnych przykładach wykonania szczelina wynosi od około 75% do około 95% efektywnej grubości materiału folii 12 i materiału nośnego 10. Podczas doprowadzania materiału nośnego 10 do styczności z górną powierzchnią 14 materiału folii 12, materiał folii 12 silnie wiąże się z materiałem nośnym 10.

Rozumie się samo przez się, że w innych przykładach wykonania walec dociskowy 11 może znajdować się w pobliżu tylnej krawędzi 33 komory próżniowej 34 (nie pokazanej) albo alternatywnie, walec dociskowy 11 można umieścić za krawędzią tylną 33 komory próżniowej 34 (nie pokazano). Położenie walca dociskowego 11 wynika, częściowo, z temperatury elastomerowego materiału folii 12 i materiału nośnego 10. Ponadto szczelinę można wyregulować w taki sposób, żeby pasowała do względnych efektywnych grubości folii.

W niektórych przykładach wykonania, korzystnie, gramatura materiału mieści się w przedziale od około 5 do około 150 g/m²; w niektórych innych przykładach wykonania, korzystnie, gramatura ta wynosi od około 15 do około 35 g/m2. Mniejsze gramatury materiału włóknistego są szczególnie przydatne w przypadku produkcji wysokiej jakości tekstury włókien na górnej powierzchni folii. Ponadto można również zmieniać średnicę włókien. Prawdopodobieństwo wciągania grubszych włókien w otwory w folii jest znacznie mniejsze. Natomiast w niektórych przykładach wykonania grubsze włókna mogą tworzyć splątaną masę włókien na górnej

187 943 powierzchni folii. Korzystnie, w przypadku stosowania włókien o mniejszych średnicach, reguluje się różnicę ciśnień w taki sposób, żeby przed zetknięciem się włókien o mniejszej średnicy z górną powierzchnią folii nie powstawał turbulentny strumień włókien. Oprócz zmieniania różnicy ciśnień można regulować odległość pomiędzy miejscem doprowadzania materiału włóknistego na górną powierzchnię folii w celu sterowania ilością włókien wtapiających się w folię formującą.

W niektórych przykładach wykonania, wstęgi materiału włóknistego wytwarza się w miejscu znajdującym się w pobliżu procesu formowania folii, a następnie bezpośrednio spaja się je z folią formującą.

W zakresie wynalazku mieści się pokrywanie materiałem nośnym w przybliżeniu całej powierzchni folii, albo, alternatywnie, materiał nośny można spajać z wybranymi częściami folii. Wybrane strefy lub części folii można łatwo wyznaczyć za pomocą funkcjonalnych wzorów potrzebnych w zastosowaniach końcowych. W tych zastosowaniach, w których z folią ma być spajana wybrana powłoka z materiału nośnego, materiał nośny można pociąć, odwinąć i doprowadzić lub skierować na wybrane części uformowanej folii.

Folię można wytwarzać z różnymi wzorami otworów o różnych proporcjach procentowych wymiarów powierzchni przelotowej, geometrii otworów, materiałów i powłok powierzchniowych oraz obróbki powierzchniowej. Uważa się również, że do uzyskania pożądanych jakości wyrobu końcowego, do wytwarzania folii można używać różne mieszanki żywic.

W przykładzie wykonania pokazanym na fig. 1, materiał nośny na ogół dozuje się z roli 46. Rozumie się jednak samo przez się, że materiał nośny 10 można doprowadzać innymi sposobami, w tym bezpośrednio formować w procesie formowania folii (nie pokazano). Materiał nośny 10 pokazany na fig. 1 jest włókninowym materiałem włóknistym. Rozumie się jednak samo przez się, że materiał nośny może być płaską lub trójwymiarową folią termoplastyczną lub nie termoplastyczną.

Na fig. 2 i 3 przedstawiono różne przykłady wykonania materiału kompozytowego według wynalazku. Rozumie się jednak samo przez się, że w zakresie wynalazku mieszczą się również inne kombinacje laminowania folii elastomerowej z materiałem nośnym. W szczególności, materiał foliowy i materiał nośny mogą być strukturami wielowarstwowymi.

Na fig. 2 przedstawiono w uproszczeniu i w powiększeniu przekrój poprzeczny przykładu wykonania laminatu 18 według wynalazku, wytwarzanego opisanym powyżej sposobem. Laminat 18 nadaje wyrobowi końcowemu znakomitą elastyczność, znakomite właściwości z punktu widzenia manewrowania nim oraz bardzo dobrą przepuszczalność dla par i gazów. W wynalazku materiał nośny 10 na powierzchni perforowanej elastomerowej folii 12 ma trwałość mechaniczną. W skład laminatu 18 wchodzi perforowana polimerowa folia 12 i materiał nośny 10. Górna powierzchnia 14 folii jest w przybliżeniu planarna. Dolną powierzchnię 16 folii 12 stanowi wiele trójwymiarowych struktur lub wypukłości 36. W dalszym końcu 39 każdej wypukłości 36 znajduje się otwór 38. Każdy otwór 38 wyznaczają ścianki boczne 37. Należy zauważyć, że ścianki 37 zwężają się od planarnej powierzchni górnej 14 ku samemu otworowi 38. Ścianki boczne 37 mają stopniowo zmniejszający się przekrój poprzeczny, co wynika z rozciągania lub zniekształcania w wyniku różnicy ciśnień działającej na folię 12 podczas jej przemieszczania się wzdłuż komory próżniowej. Pierwsza powierzchnia 40 materiału nośnego 10 przywiera do górnej płaskiej powierzchni 14 elastomerowej folii 12. Materiał nośny 10 stapia się i/lub mechanicznie spaja się z folią 12.

Na fig. 3 przedstawiono kompozytowy materiał laminatowy 118, w którego skład wchodzi trójwymiarowa, perforowana folia 112 z płaską powierzchnią 114 i trójwymiarową powierzchnią 116. Dolną powierzchnię 116 folii 112 stanowi wiele trójwymiarowych struktur lub wypukłości 136. Każda wypukłość 136 ma ścianki boczne 137 oraz dalszy koniec 139, w którym znajduje się otwór 138. Z trójwymiarową perforowaną folią 112 laminuje się stosunkowo planarny lub płaski materiał nośny 110 z górną powierzchnią 102 i dolną powierzchnią 104 w taki sposób, żeby połączyły się ze sobą planarna powierzchnia 114 folii 112 i dolna powierzchnia 104 materiału nośnego 110.

W tabeli 1 przedstawiono przykłady laminatów złożonych z przepuszczalnych dla par i gazów elastomerowych folii trójwymiarowych spojonych z włókninowymi (NW) materiałami

187 943 nośnymi. Jak można zauważyć, wytrzymałość na rozciąganie, wydłużenie procentowe, naprężenie 10% i porowatość wstęgi świadczą o tym, że wstęga ma dobre właściwości z przetwórczego punktu widzenia.

Procentowe trwałe odkształcenie oraz procent relaksacji obciążeniowej przy 300% wydłużeniu dowodzi, że laminaty według wynalazku mają znakomite właściwości elastyczne. Ponadto, z danych o porowatości wstęgi wynika, że w laminatach stanowiących materiały kompozytowe według wynalazku można osiągnąć szeroki zakres przepuszczalności dla par i gazów.

Tabela 1

Mieszanka na folię	Wzór otworu	GruboSr folii (mikrometry)	Gramatura NW i Typ NW	Histereza przy 300% wydłużeniu	Siła TD przy 100% wydłużeniu g/cm	Porowatoćć wstęgi m³/min	rt Cu O ES 0 CM
Trwałe odkształce- nie (%)	Relaksacja siły (%)
A	8,75 sześcian	51	22,7 g/m2 SBPP	6	21		66(215)
A	8,75 sześcian	71	22,7 g/m2 SBPP	5	20		73 (240)
A	8,75 sześcian	89	22,7 g/m2SBPP	5	20		74 (242)
A	8,75 sześcian	71	20 g/m2 SBPP	5	21		66 (215)
A	8,75 sześcian	71	25 g/m2 SBPP	5	20		50 (165)
A	8,75 sześcian	71	31 g/m2 HEC PP	6	19		68 (224)
B	8,75 sześcian	71	18 g/m2 SBPP	3	21	418	55 (180)
B	20 kwadrat	51	18 g/m2 SBPP	2	19	390	20 (65)
B	20 kwadrat	71	18 g/m2 SBPP	3	18	447	13 (43)
B	20 kwadrat	89	18 g/m2 SBPP	2	16	524	10(32)
B	22 sześcian	51	18 g/m2 SBPP	2	17	366	9(30)
B	22 sześcian	71	18 g/m2 SBPP	2	16	498	4(12)

W przedstawionych w tabeli 1 powyżej danych: W skład mieszanki A wchodziło około 94% elastomeru z kopolimeru blokowego typu ABA, 5% dodatku przeciwpoślizgowego i przeciwblokującego, 1% dodatku wybielającego. W skład mieszanki B wchodziło około elastomeru z kopolimeru blokowego ABA/ 23% elastomeru poliolefinowego, 5% dodatku przeciwpoślizgowego i przeciwblokującego, 1% dodatku wybielającego.

Znaczenia skrótów w gramaturze włókniny (NW) są następujące: „g/m²” oznacza gramów na metr kwadratowy, „SBPP” oznacza polipropylen „spod filery”, a „HEC PP” oznacza polipropylen gręplowany o silnym wydłużeniu.

Histereza elastyczności jest używana do liczbowego określania elastyczności. Duża elastyczność jest definiowana jako trwałe odkształcenie po rozciąganiu poniżej około 10%, a relaksacja siły poniżej około 20% po 300% wydłużeniu. Jak widać na fig. 4, procedura pomiaru histerezy próbki jest następująca:

1) próbkę folii lub laminatu o wymiarach 2,54 mm x 76,2 mm (1x3) umieszcza się w szczękach maszyny wytrzymałościowej Instron.

2) Próbkę rozciąga się (1) po raz pierwszy (1 cykl wydłużania) z prędkością 508 mm (20 cal) na minutę do pożądanego wydłużenia (na przykład 300%).

3) Rejestruje się siłę (Fi) po osiągnięciu wymaganego wydłużenia (300%).

4) Próbkę trzyma się (2) przy pożądanym wydłużeniu (300%) przez 30 sekund, po czym rejestruje się siłę (F2).

5) Przywraca się (3) urządzenie do jego położenia początkowego (zerowe wydłużenie).

6) Próbkę trzyma się w stanie luźnym przez 30 sekund (4).

7) Próbkę rozciąga się (5) drugi raz (2 cykl wydłużania) z prędkością 508 mm (20 cali) na minutę do pożądanego wydłużenia (300%). Rejestruje się wielkość ruchu (A) w szczękach maszyny wytrzymałościowej Instron do chwili pojawienia się jakiejś siły w folii.

187 943

8) Próbkę trzyma się (6) przy pożądanym wydłużeniu (300%) przez 30 sekund, po czym zwalnia się (7) siłę.

Na fig. 4 przedstawiono wykres histerezy, na którym widać dwa cykle wydłużania do wartości 300%. Mierzy się trwałe odkształcenie przy rozciąganiu próbki wynikające z cyklu wydłużania początkowego, trzymania i zwolnienia siły. W szczególności, trwałe odkształcenie przy rozciąganiu jest stosunkiem wydłużenia (A) mierzonego w drugim cyklu podzielonego przez pożądane wydłużenie (300%). W przykładzie tym, trwałe odkształcenie równa się 8/300 = 0,0267 lub 2,67%. Relaksację siły definiuje się jako spadek siły w wyniku fazy rozciągnięcia i trzymania podczas pierwszego cyklu. Matematycznie, relaksację siły określa się jako (Fi-F2)/Fi, co zazwyczaj wyraża się w procentach.

Siła TD przy 100% wydłużeniu jest miarą siły potrzebnej do wydłużenia laminatu o 100% w kierunku poprzecznym (tj. poprzecznym do maszynowego). Właściwości na rozciąganie (siłę TD) mierzono metodą ASTMD-8 82.

Dane o porowatości wstęgi stanowią miernik przepuszczalności laminatu dla powietrza. Porowatość mierzono metodą ASTMD-737.

Wynalazek opisano głównie w aspekcie płata bocznego do wyrobu chłonnego jednorazowego użytku, ale widać, że można go również z powodzeniem stosować w wielu innych zastosowaniach i środowiskach. Dla osób znających tę dziedzinę jest oczywiste, że istnieje możliwość wprowadzania tu różnorodnych zmian i modyfikacji bez wychodzenia poza istotę i zakres wynalazku określone w załączonych zastrzeżeniach. Wszystkie modyfikacje tego typu mieszczą się w zakresie wynalazku.

187 943

SIŁA ROZCIĄGAJĄCA W KIERUNKU

xFIG.4

187 943

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Materiał kompozytowy, zawierający folię i materiał nośny, znamienny tym, że folię stanowi elastomerowa, trójwymiarowa, perforowana folia (12, 112) z powierzchnią planarną (14, 114) i powierzchnią trójwymiarową (16, 116), w której to powierzchni trójwymiarowej (16, 116) znajduje się wiele trójwymiarowych wypukłości (36, 136), przy czym każda wypukłość (36, 136) wyznacza otwór (38, 138), a materiał nośny (10, 110) jest spojony z co najmniej planarną powierzchnią (14, 114) folii elastomerowej (12, 112), który to materiał kompozytowy ma takie właściwości pod względem histerezy elastyczności, że jego trwałe odkształcenie podczas rozciągania wynosi około 10% lub mniej, a relaksacja siły dla niego po około 300% wydłużeniu wynosi około 21% lub mniej.
2. Materiał kompozytowy według zastrz. 1, znamienny tym, że materiał nośny (10,110) zawiera materiał włóknisty.
3. Materiał kompozytowy według zastrz. 2, znamienny tym, że materiał włóknisty zawiera materiał włókninowy.
4. Materiał kompozytowy według zastrz. 2, znamienny tym, że materiał włóknisty zawiera luźne włókna.
5. Materiał kompozytowy według zastrz. 2, znamienny tym, że materiał włóknisty zawiera materiał tkaninowy.
6. Materiał kompozytowy według zastrz. 1, znamienny tym, że nośnik zawiera co najmniej jedną warstwę folii polimerowej zawierającej współwytłaczane lub wytłaczane powłokowe warstwy polimerowe.
7. Materiał kompozytowy według zastrz. 1, znamienny tym, że elastomerowa folia (12, 112) wybrana jest z grupy, obejmującej naturalny materiał polimerowy, syntetyczne materiały polimerowe, izopreny, materiały butadienowo-styrenowe, styrenowe kopolimery blokowe oraz ich mieszanki.
8. Materiał kompozytowy według zastrz. 2, znamienny tym, że materiał włóknisty wybrany jest z grupy, obejmującej poliestry, poliolefiny, materiały akrylowe, sztuczne jedwabie, bawełnę, materiały celulozowe i ich mieszanki.
9. Materiał kompozytowy według zastrz. 2, znamienny tym, że materiał włóknisty ma gramaturę w zakresie od około 5 do około 150 g/m².
10. Materiał kompozytowy według zastrz. 7, znamienny tym, że jego gramatura mieści się w przedziale od około 15 do około 35 g/m2.
11. Wyrób chłonny mający warstwę wierzchnią, warstwę spodnią i rdzeń chłonny pomiędzy warstwą wierzchnią i warstwą spodnią, znamienny tym, że warstwa wierzchnia uformowana jest z materiału kompozytowego zawierającego folię (12, 112) i materiał nośny (10,110), w którym to materiale kompozytowym folię stanowi elastomerowa, trójwymiarowa, perforowana folia (12, 112) z powierzchnią planarną (14, 114) i powierzchnią trójwymiarową (16, 116), w której to powierzchni trójwymiarowej (16, 116) znajduje się wiele trójwymiarowych wypukłości (36,136), przy czym każda wypukłość (36, 136) wyznacza otwór (38), a materiał nośny (10, 110) jest spojony z co najmniej planarną powierzchnią (14, 114) elastomerowej folii (12, 112) i który to materiał kompozytowy ma takie właściwości pod względem histerezy elastyczności, że jego trwałe odkształcenie podczas rozciągania wynosi około 10% lub mniej, a relaksacja siły dla niego po około 300% wydłużeniu wynosi około 21% lub mniej.

* * *

187 943