PL187960B1 - Włóknina ultralekka, stabilna wymiarowo oraz zastosowanie i sposób wytwarzania włókniny ultralekkiej stabilnej wymiarowo - Google Patents

Abstract

1.W lóknina ultralekka, stabilna wymiarowo, zawie- rajaca wstege wlókninowa z wlókien lub filamentów, które ma gramature m niejsza niz 13,56 g/m 2 i ma na powierzchni wzór obszarów wiazania, znam ienna tym , ze wstega wlókninowa (4) m a stabilnosc wymiarowa, scharakteryzowana przez czynnik, obliczony przez przemnozenie liczby Poissona wstegi wlókni- nowej (4, 5) przy wydluzeniu o 10% w kierunku maszynowym przez gramature wstegi wlókninowej (4, 5), przy czym czynnik ten jest równy lub m niejszy niz 41,7 g/m2 * PR. 16. Zastosowanie wlókniny ultralekkiej stabilnej wy- miarowo wedlug zastrz 1, znam ienne tym , ze stosuje sie ja jako okladzine przy wytwarzaniu wyrobu higieny osobistej. 23 Sposób wytwarzania wlókniny ultralekkiej, stabil- nej wymiarowo, polegajacy na dostarczeniu wstegi wlóknino- wej, majacej strukture w lóknista z niezwiazanych, pojedyn- czych wlókien lub filamentów o gramaturze równej lub m niej- szej niz 13,56 g/m 2 i przepuszczeniu tej wstegi wlókninowej przez szczeline utworzona przez naprzeciwlegle walce kalandra, pierwszy i drugi oraz dostarczeniu ciepla do co najmniej jedne- go sposród walców kalandrujacych w czasie gdy wstege prze- puszcza sie przez szczeline, znam ienny tym, ze wytwarza sie na powierzchni wstegi wlókninowej podczas jej przepuszczania przez chwyt (50) wzór obszarów wiazania (6, 9) zapew niaja- cych chwyt stabilnosc wymiarowa, scharakteryzowanej przez czynnik, obliczony przez przemnozenie liczby Poissona wstegi wlókninowej przy wydluzeniu o 10% w kierunku m aszy n o - w ym p rzez g ra m a tu re w stegi w ló k n in o w ej, przy czy m czy n n ik ten je s t ró w n y lu b m n iejszy n iz 41 ,7 g/m * P R . FIG. 1 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest włóknina ultralekka, stabilna wymiarowo oraz zastosowanie i sposób wytwarzania włókniny ultralekkiej, stabilnej wymiarowo.

Niniejszy wynalazek dotyczy ultralekkich, włóknin, które posiadają odpowiednią wytrzymałość i właściwości estetyczne, aby służyć jako forniry lub okładziny na laminatach typu ubraniowego.

Ultralekkie włókniny są często używane w celu dostarczania zewnętrznych okładzin zarówno dla absorpcyjnych jak i nieprzepuszczalnych produktów laminowanych. Przykłady takich włókien obejmują materiały skręcanej „spod filiery”, formowane przez rozdmuchiwanie z materiału stopionego i ze wstęgi zgrzebnej. Takie wstęgi mogą tworzyć okładziny od strony ciała produktów absorpcyjnych, takich jak podpaski i pieluchy. Okładzina tworzy wewnętrzną osłonę w produktach przeznaczonych do higieny osobistej, takich jak pieluchy.

W pielusze okładzina jest warstwą umieszczoną między skórą dziecka a materiałem chłonnym pieluchy. Okładzina jako taka jest przezroczysta dla płynów, które mają zostać zaabsorbowane przez materiał chłonny, tak że płyny są odciągane od skóry dziecka tak szybko, jak to możliwe. Okładziny dostarczają odporną na przetarcie, ale podobną do ubrania, „wykładzinę” na materiale chłonnym w tych produktach. Dodatkowo, okładziny z przędzy „spod

187 960 filiery” są używane na takich produktach, jak ściereczki typu CREW® firmy Kimberly-Clark. W tych w szczególności ściereczkach właściwości chłonne są dostarczane przez rdzeń z przędzy formowanej przez rozdmuchiwanie z materiału stopionego, zaś okładzina z przędzy „spod filiery” zapewnia wyrobowi odporność na ścieranie i daje w dotyku wrażenie tkaniny ubraniowej.

Nieprzepuszczalne materiały z przędz „spod filiery” (spunbond) - formowanej przez rozdmuchiwanie z materiału stopionego - (weltblown)- „spod filiery” (spunbond) wykorzystują okładziny „spod filiery” dla uzyskania takiego samego działania jak okładziny w ściereczkach typu CREW®. Wstęgi zgrzebne lub „spod filiery” są często używane w połączeniu z foliami nieprzepuszczalnymi, w celu dostarczenia podobnej do ubraniowej wykładziny na folii. Przykłady takich nieprzepuszczalnych folii obejmują produkowane przez firmę Mayo okrycia stołów, używane w procedurach chirurgicznych i zewnętrzne okrycia dla wyrobów służących do higieny osobistej.

Opisane powyżej okładziny są nieco podobne do drewnianych fornirów, używanych przy produkcji mebli. Podobnie jak przy produkcji fornirowanych mebli, pożądane jest z punktu widzenia kosztów używanie możliwie lekkich okładzin. Inną korzyść uzyskiwaną przy stosowania lekkiego materiału w przypadku produktów jednorazowego użytku, stanowi zmniejszenie ilości śmieci powstających po wykorzystaniu takich produktów.

Urządzenia, które wytwarzają wyroby do higieny osobistej, takie jak pieluchy, muszą obrabiać wiele wstęg. Taka obróbka jest znana w przemyśle jako „przetwarzanie”. Duże linie produkcyjne wykonują przetwarzanie, obejmujące różne operacje, takie jak umieszczanie wstęg w stosie jedna na drugiej, łączenie wstęg w stosie, klejenie wstęg w stosie, wiązanie wstęg w stosie i obcinanie związanych wstęg w celu uzyskania pożądanych kształtów produktów. Takie procesy laminowania mogą obejmować rozwijanie okładziny dla całkowitego laminowania ze związaniem innego podłoża, jak w przypadku wytwarzania SMS, lub rozwijanie w urządzeniu przetwarzającym produkt w celu laminowania na obrzeżu warstwy chłonnej w wyrobie do higieny osobistej.

W trakcie wykonywania różnych operacji przetwarzających, wstęgi muszą być wyciągane i zwijane na wałkach lub w inny sposób poddawane rozciąganiu zarówno w kierunku maszynowym pracy urządzenia (MD), jak i w kierunku poprzecznym do kierunku maszynowego (CD). Jeśli jedna lub więcej wstęg ulegnie przerwaniu podczas takiego przetwarzania, powoduje to nieprawidłową pracę różnych elementów urządzenia i zatrzymanie produkcji do czasu naprawienia uszkodzenia i ponownego uruchomienia urządzenia. Zatem, wytrzymałość na rozciąganie wstęg używanych w takich operacjach przetwarzania musi być odpowiednia, aby wstęgi wytrzymywały przetwarzanie bez ciągłego przerywania się.

Ponadto każda wstęga musi znosić takie rozciąganie nie zmieniając swojej pozycji w stosunku do pozostałych wstęg w stosie, tak aby operacje typu klejenia, związania i cięcia mogły być właściwie wykonywane w celu utworzenia wyrobu, który jest dostatecznie estetyczny dla klienta. Zatem wstęgi muszą mieć odpowiednią stabilność wymiarową, aby znosić stałe odkształcanie podczas przetwarzania. Na przykład, wstęgi muszą mieć odpowiednią stabilność wymiarową, aby oprzeć się tendencji do „zwężania się”, kiedy wstęga jest rozciągana w kierunku maszynowym. Ogólnie, materiały, które „zwężają się”, odkształcają się wydłużając się w kierunku maszynowym i skracając się w kierunku poprzecznym do kierunku maszynowego, kiedy są przetwarzane na wyroby.

Jak wspomniano powyżej, lekkie wstęgi są pożądane, ponieważ umożliwiają obniżenie wagi całkowitej wyrobu oraz ilości materiału potrzebnej na okładzinę, zmniejszając w ten sposób koszt całkowity wyrobu. Chociaż mniejszy ciężar jest pożądany, znane włókniny typu ubraniowego tracą stabilność wymiarową przy obniżaniu ich ciężaru. W szczególności, mają one tendencję do zwężania się poprzecznie do kierunku maszynowego przy odwijaniu i wyciąganiu podczas procesów przetwarzania. Ta tendencja okładziny do zwężania się jest trudna do kontrolowania, szczególnie w przypadku, gdy trzeba uzyskać żądaną szerokość okładziny wykończonego laminatu.

Jednym z rozwiązań problemu zwężania się jest zwiększenie stopnia wiązania w okładzinie. Innym potencjalnym rozwiązaniem jest przejście od typowego wiązania punktowego

187 960 do całkowitego wiązania włókien ze sobą. Nylon „spod filiery” (Cerex®) i poliester „spod filiery” (Reemay®) są dostępne w lekkich wykonaniach i są stabilne wymiarowo. W produktach tych wiązanie występuje zwykle w każdym punkcie zetknięcia jednego włókna z drugim, zapewniając stabilność wymiarową. Poliolefmowy materiał „spod filiery” dostępny w firmie AMOCO również ma takie właściwości. Chociaż mają żądaną stabilność wymiarową, materiały te nie mają mobilności włókien powierzchniowych, która jest potrzebna dla uzyskania w dotyku wrażenia materiału ubraniowego, co jest pożądane dla większości okładzin wyrobów do higieny osobistej.

Jak dotąd, wymienione wymagania wytrzymałości na rozciąganie i stabilności wymiarowej uniemożliwiały stosowanie na okładziny wstęg lżejszych niż około 13,56 g/m² [0,40 uncji na jard kwadratowy(osy)]. Wstęgi, które są lżejsze niż 13,56 g/m2 (0,40 osy), często nie mają potrzebnej wytrzymałości na rozciąganie i/lub stabilności wymiarowej i dlatego nie są uważane za „łatwe do przetwarzania”. Wstęgi, które nie są łatwe do przetwarzania mogą być wykorzystywane w aktualnych produktach komercyjnych, ale ich stabilność wymiarowa nie jest dostateczna, aby przetwarzać je na wyroby bez uzyskiwania znacznych ilości odpadów i czasów przestoju w procesie przetwarzania.

Celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie lekkiej, włókniny, która może być wykorzystywana do tworzenia okładzin.

Innym zadaniem wynalazku jest dostarczenie wyrobu higieny osobistej lub innego wyrobu, takiego jak laminat z okładziną z lekkiej włókniny.

Kolejnym celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie ultralekkiej, włókniny, mającej gramaturę mniejszą niż około 13,56 g/m2 (0,40 osy) i która jest odpowiednia do tworzenia okładzin na wyroby do higieny osobistej lub inne wyroby, takie jak laminaty.

W celu uzyskania celów według wynalazku, pokazanych i szeroko opisanych tutaj, opracowano ultralekką włókninę posiadającą stabilność wymiarową porównywalną ze stabilnością cięższych materiałów. Ultralekka, włókninowa okładzina, która nie zwęża się podczas laminowania lub przetwarzania, zapewnia mobilność włókien powierzchniowych, która daje w efekcie materiał, dający w dotyku wrażenie materiału ubraniowego. Okładzina może być zwilżalna przy stosowaniu w wyrobach chłonnych lub niezwilżalna przy stosowaniu w wyrobach nieprzepuszczalnych.

Włóknina ultralekka, stabilna wymiarowo, zawierająca wstęgę włókninową z włókien lub filamentów, która ma gramaturę mniejszą niż 13,56 g/m² i ma na powierzchni wzór obszarów wiązania, charakteryzuje się według wynalazku tym, że wstęga włókninowa ma stabilność wymiarową scharakteryzowaną przez czynnik, obliczony przez przemnożenie liczby Poissona wstęgi włókninowej przy wydłużeniu o 10% w kierunku maszynowym przez gramaturę wstęgi włókninowej, przy czym czynnik ten jest równy lub mniejszy niż 41,7 g/m2 * PR.

Korzystnie wzór obszarów wiązania jest ciągły;.

Korzystnie wstęga włókninowa ma gramaturę mniejszą niż około 10,17 g/m2.

Korzystnie wstęga włókninowa ma gramaturę mniejszą niż około 6,78 g/m2.

Korzystnie obszar)' wiązania obejmują około 50% całkowitego obszaru powierzchni.

Korzystnie obszary wiązania obejmują około 40% całkowitego obszaru powierzchni.

Korzystnie obszary wiązania obejmują około 30% całkowitego obszaru powierzchni.

Korzystnie obszary wiązania obejmują około 15% całkowitego obszaru powierzchni.

Korzystnie wzór obszarów wiązania zawiera liczne nieciągłe wiązania punktowe.

Korzystnie obszary wiązania we wstędze mają koncentrację punktów wiązania równą przynajmniej około 62 punktów wiązania na centymetr kwadratowy.

Korzystnie wstęga włókninowa zawiera włókna formowane przez rozdmuchiwanie z materiału stopionego.

Korzystnie wstęga włókninowa zawiera włókna otrzymywane metodą „spod filiery”.

Korzystnie wstęga włókninowa zawiera włókna wieloskładnikowe.

Korzystnie wstęga włókninowa zawiera włókna termoplastyczne.

Korzystnie wstęga włókninowa zawiera włókna polipropylenowe.

187 960

Zastosowanie włókniny ultralekkiej stabilnej wymiarowo jak opisano powyżej, odznacza się według wynalazku tym, że stosuje się ją jako okładzinę przy wytwarzaniu wyrobu higieny osobistej.

Korzystnie wstęga włókninowa zawiera włókna poliolefinowe „spod filiery”.

Korzystnie wyrób higieny osobistej jest wyrobem dla dorosłych, cierpiących na niemożność kontrolowania wydalania.

Korzystnie wyrób higieny osobistej jest wyrobem higienicznym dla kobiet.

Korzystnie wyrób higieny osobistej jest pieluchą.

Włóknina ultralekka, stabilna wymiarowo, zawierająca wstęgę włókninową z włókien lub filamentów, która ma gramaturę mniejszą niż 13,56 g/m² i ma na powierzchni wzór obszarów ciągłego wiązania, charakteryzuje się według wynalazku tym, że wstęga włókninowa ma stabilność wymiarową scharakteryzowaną przez czynnik, obliczony przez przemnożenie liczby Poissona wstęgi włókriinowej przy wydłużeniu o 10% w kierunku maszynowym przez gramaturę wstęgi włókninowej, przy czym czynnik ten jest równy lub mniejszy niż 41,7 g/m² * PR.

Włóknina ultralekka, stabilna wymiarowo, zawierająca wstęgę włókninową z włókien lub filamantów, która ma gramaturę mniejszą niż 13,56 g/m² i ma na powierzchni wzór obszarów nieciągłego wiązania, odznacza się według wynalazku tym, że wstęga włókninowa ma stabilność wymiarową scharakteryzowaną przez czynnik, obliczony przez przemnożenie liczby Poissona wstęgi włókninowej przy wydłużeniu o 10%o w kierunku maszynowym przez gramaturę wstęgi włókninowej, przy czym czynnik ten jest równy lub mniejszy niż 41,7 g/m2 * PR.

Sposób wytwarzania włókniny ultralekkiej, stabilnej wymiarowo, polegający na dostarczeniu wstęgi włókninowej, mającej strukturę włóknistą z niezwiązanych, pojedynczych włókien lub filamentów o gramaturze równej lub mniejszej niż 13,56 g/m2 i przepuszczeniu tej wstęgi włókninowej przez szczelinę utworzoną przez naprzeciwległe walce kalandra, pierwszy i drugi oraz dostarczeniu ciepła do co najmniej jednego spośród walców kalandrujących w czasie gdy wstęgę przepuszcza się przez szczelinę, odznacza się tym, że wytwarza się na powierzchni wstęgi włókninowej podczas jej przepuszczania przez szczelinę wzór obszarów wiązania zapewniających stabilność wymiarową, scharakteryzowanej przez czynnik, obliczony przez przemnożenie liczby Poissona wstęgi włókninowej przy wydłużeniu o 10%o w kierunku maszynowym przez gramaturę wstęgi włókninowej, przy czym czynnik ten jest równy lub mniejszy niż 41,7 g/m2 * PR.

Korzystnie wzór obszarów wiązania, utworzony na powierzchni wstęgi włókninowej jest ciągły.

Korzystnie wzór obszarów wiązania, utworzony na powierzchni wstęgi włókninowej jest nieciągły.

Korzystnie wzór obszarów wiązania, utworzony na powierzchni wstęgi włókninowej powoduje, że wstęga ma koncentrację wiązania równą przynajmniej około 62 punktów wiązania na centymetr kwadratowy.

Korzystnie stosuje się walec z licznymi zagłębieniami do wytwarzania wzoru obszarów wiązania na powierzchni wstęgi włókninowej.

Korzystnie walec z licznymi występami jest używany do wytwarzania wzoru obszarów wiązania na powierzchni wstęgi włókninowej.

W szczególności, wynalazek dotyczy wstęgi włókninowej, która ma ciężar gramaturę mniejszą niż 13,56 g/m2 [(0,40 uncji na jard kwadratowy (osy)] i w której stosowane jest albo wzór ciągłego wiązania, albo nieciągłego wiązania o dużej koncentracji. Ciągłe wiązanie jest efektem kalandrowania przędzy, tak aby uzyskać ciągły obszar wiązania, w przeciwieństwie do dyskretnego, nieciągłego, punktowego wiązania. Nieciągłe wiązanie o dużej koncentracji charakteryzuje się licznymi wiązaniami punktowymi, ogólnie dając koncentrację punktów równą przynajmniej 62 punktów wiązania na centymetr kwadratowy (400 punktów wiązania na cal kwadratowy).

Ultralekkie materiały według niniejszego wynalazku ogólnie utrzymują swój kształt podczas wyciągania i nie zwężają się w zasadzie przy odkształcaniu. Ultralekki materiał według niniejszego wynalazku charakteryzuje się minimalnym zwężaniem i ma stabilność wy187 960 miarową porównywalną z materiałami, które są znacznie cięższe (mając gramaturę większą niż 13,56 g/m² (0,40 uncji na jard kwadratowy).

Materiały według niniejszego wynalazku mogą być wykonane z różnych typów włókien, włącznie z formowanymi przez rozdmuchiwanie z materiału stopionego „spod filiery”, skręcanymi, dwuskładnikowymi i karbikowatymi, jak ujawniono w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych 5,418,045. Ultralekkie materiały według niniejszego wynalazku mogą być używane na wkładki i okładziny w jednorazowych wyrobach chłonnych higieny osobistej, takich jak pieluchy, spodenki treningowe, elementy ubrania stosowane przy niemożności trzymania stolca lub moczu, wyroby higieny osobistej kobiet, takie jak podpaski higieniczne, bandaże i tym podobne, oraz różne chłonne i nieprzepuszczalne wyroby z dziedziny medycyny, takie jak fartuchy chirurgiczne, zawoje, sterylne okłady i tym podobne. Dodatkowo, w różnych laminatach, takich jak laminaty elastyczne i foliowe, zewnętrznych okryciach, bocznych panelach, uchach pieluszek, wkładkach chłonnych, ściereczkach i różnych innych wyrobach, takich jak materiały z przędzy „spod filiery” - formowanej przez rozdmuchiwanie z materiału stopionego - „spod filiery” można wykorzystać niniejszy wynalazek.

Przedmiot wynalazku jest objaśniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w widoku z góry niewiązaną według wzoru włókninę według niniejszego wynalazku, fig. 2 - w widoku z boku w przekroju poprzecznym włókninę z fig. 1, fig. 3 w widoku z góry alternatywny przykład wykonania włókniny, charakteryzującej się nieciągłym wzorem wiązania, fig. 4 - schematycznie w widoku z boku sposób i urządzenie do wytwarzania niewiązanej według wzoru włókniny według niniejszego wynalazku, fig. 5 w rzucie perspektywicznym walec wzorniczy, który może zostać zastosowany w sposobie i urządzeniu z fig. 4, fig. 6 - pieluchę jednorazową z materiałem według niniejszego wynalazku, tworzącym wkładkę lub okładzinę, która okrywa rdzeń chłonny, fig. 7 - wykres, przedstawiający liczby Poissona dla różnych materiałów niewiązanych według wzoru dla danych rozmiarów włókna (denier) i dla danej gramatury materiału (w g/m2 i osy), fig. 8 - wykres przedstawiający liczby Poissona różnych materiałów niewiązanych według wzoru i różnych materiałów porównawczych dla danych rozmiarów włókna (denier) i dla danej gramatury materiału (w g/m2 i osy), fig. 9 - wykres ilustrujący liczby Poissona różnych materiałów wiązanych w sposób nieciągły dla danych rozmiarów włókna (denier) i dla danej gramatury materiału (w g/m2 i osy), fig. 10 - wykres ilustrujący liczby Poissona różnych materiałów wiązanych w sposób nieciągły i różnych materiałów porównawczych dla danych rozmiarów włókna (denier) i dla danej gramatury materiału (w g/m2 i osy) i fig. 11 - wykres ilustrujący liczby Poissona różnych materiałów niewiązanych, różnych materiałów z nieciągłym wiązaniem i różnych materiałów porównawczych dla danych rozmiarów włókna (denier) i dla danej gramatury materiału (w g/m2 i osy).

Zostaną teraz przedstawione szczegółowo preferowane obecnie przykłady wykonania wynalazku, z których jeden lub kilka jest przedstawionych na załączonych rysunkach. Każdy przykład zamieszczony jest w celu wyjaśnienia wynalazku, a nie jego ograniczenia. W rzeczywistości, jest widoczne dla specjalisty w danej dziedzinie, że różne modyfikacje i zmiany mogą być wykonane w niniejszym wynalazku bez odchodzenia od jego zakresu i idei. Na przykład, cechy przedstawione lub opisane jako część jednego przykładu wykonania mogą zostać użyte w innym przykładzie wykonania, dają w efekcie jeszcze jeden przykład wykonania. Zatem intencjąjest, aby niniejszy wynalazek obejmował takie modyfikacje i zmiany, pozostające w zakresie dołączonych zastrzeżeń i ich odpowiedników.. Te same oznaczenia liczbowe są przypisane do tych samych elementów na wszystkich figurach rysunku i w opisie.

„Włókna spod filiery” (spundonded) odnoszą się do włókien o małej średnicy, które są tworzone przez wytłaczanie stopionego materiału termoplastycznego w postaci filamentów z licznych małych, zwykle okrągłych, kapilar dyszy przędzalniczej - filiery, przy czym średnice wytłaczanych filamentów gwałtownie maleją. Przykłady włókien „spod filiery” są przedstawione w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki 4,340,563, w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki 3,692,618, w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki 3,802,817, w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki 3,338,992, w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki 3,341,394, w opisie patentowym

187 960

Stanów Zjednoczonych Ameryki 3,502,763 i w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki 3,542,615. Włókna „spod filiery” są zwykle ciągłe i mają przeciętną średnicę (w próbce zawierającej przynajmniej 10 włókien) większą niż 7 mikronów, dokładniej, między około 10 a 40 mikronów. Włókna mogą również mieć takie kształty, jak w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki 5,277,976, w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki 5,466,410, w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki 5,069,970, i w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki 5,057,368, które opisują włókna o nietypowych kształtach.

„Włókna formowane przez rozdmuchiwanie z materiału stopionego (meltblown)” odnoszą się do włókien utworzonych przez wytłaczanie stopionego materiału termoplastycznego przez liczne drobne, zwykle kołowe, kapilary dyszy przędzalniczej jako wytłaczane nici lub włókna w strumieniu przetwarzającego, zwykle gorącego gazu (np. powietrza) o dużej prędkości, który wyciąga włókna ze stopionego materiału termoplastycznego zmniejszając ich średnicę, nawet do średnicy charakterystycznej dla mikrowłókien. Następnie, włókna formowane przez rozdmuchiwanie z materiału stopionego „meltblown” są przenoszone przez strumień gazu o dużej szybkości i są osadzane na powierzchni zbiorczej, tworząc wstęgę o losowo rozmieszczonych włóknach „meltblown”. Taki proces jest opisany, na przykład, w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki 3,849,241. Włókna „meltblown” sąmikrowłóknami, albo ciągłymi, albo nieciągłymi i ogólnie mają przeciętną średnicę mniejszą niż 10 mikronów.

„Włókna sprzężone” odnoszą się do włókien, które zostały utworzone z przynajmniej dwóch źródeł polimerów, wytłoczonych z oddzielnych wytłaczarek, ale skręcone ze sobą tak, że tworzą jedno włókno. Włókna sprzężone są czasem zwane również włóknami wieloskładnikowymi lub dwuskładnikowymi. Polimery zwykle są różne, ale włókna sprzężone mogą być wykonane z włókien jednoskładnikowych. Polimery są umieszczone w zasadzie w stałych, wyróżnionych strefach przekroju poprzecznego i rozciągają się w sposób ciągły wzdłuż włókien sprzężonych. Konfiguracja takiego włókna sprzężonego może być, na przykład, układem osłonka/rdzeń, gdzie jeden polimer otacza drugi lub może być układem bok w bok, układem mieszanym lub układem „wyspy na morzu”. Włókna sprzężone są w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki 5,108,820, w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki 5,336,552, w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki 5,382,400. W przypadku dwuskładnikowych włókien, polimery mogą występować w stosunkach 75/25, 50/50, 25/75 lub innych żądanych proporcjach. Włókna mogą również mieć takie kształty, jak opisano w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki 5,277,976, w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki 5,069,970 i w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki 5,057,368 opisujące włókna o niezwykłych kształtach. Odpowiednie do tworzenia włókien sprzężonych polimery obejmują polimery zwykle stosowane w procesach „spod filiery” i formowania przez rozdmuchiwanie z materiału stopionego, włącznie z różnymi polioleflnami, nylonami, poliestrami itd.

„Włókna dwuskładnikowe mieszane” odnoszą się do włókien, które zostały utworzone z przynajmniej dwóch polimerów', wytłoczonych z tej samej wytłaczarki jako mieszanina. Dwuskładnikowe włókna mieszane nie mają różnych składników polimerowych rozmieszczonych w stosunkowo stałych, wyróżnionych strefach przekroju poprzecznego włókna i różne polimery występują zwykle w sposób nieciągły wzdłuż długości włókna, zamiast tego tworzą włókienka lub protowłókienka, które zaczynają się i kończą w przypadkowych miejscach. Dwuskładnikowe włókna mieszane są czasem zwane również włóknami wieloskładnikowymi mieszanymi. Włókna tego ogólnie typu są omówione, na przykład, w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki 5,108,827. Włókna dwuskładnikowe i dwuskładnikowe mieszane są również omawiane w podręczniku „Polymer Blend and Composites”, autorzy John Manson i Leslie H. Sperling, copyright 1976 roku posiadane przez Plenum Press, oddział Plenum Publishing Corporation of New York, IBSN 0-306-308831-2, na stronach 273-277.

„Związane wstęgi zgrzebne” odnoszą się do wstęg, które są wykonane z ciętych włókien, które są przepuszczane przez urządzenie czeszące lub zgrzeblarkę, oddzielającą lub rozbijającą i porządkującą cięte włókna w kierunku maszynowym, tworząc włókninę przędzę

187 960 z włóknami zorientowanymi ogólnie w kierunku maszynowym. Takie włókna są zwykle sprzedawane w belach, które są umieszczane w rozluźniarce/mieszarce, lub chwytaku, który oddziela włókna przed zgrzeblarką. Po utworzeniu wstęgi, jest ona następnie wiązana jednym lub więcej znanymi sposobami wiązania. Jednym ze sposobów wiązania jest wiązanie proszkowe, w którym proszkowy klej jest rozprowadzany we wstędze, a następnie aktywowany, zwykle przez ogrzewanie wstęgi i kleju gorącym powietrzem. Innym odpowiednim sposobem wiązania jest wiązanie według wzoru, przy czym ogrzewane walce kalandrowe lub ultradźwiękowe przyrządy do łączenia są używane w celu wiązania ze sobą włókien, zwykle według określonego wzoru wiązania, chociaż wstęga może być wiązaną na całej powierzchni, jeśli trzeba. Innym odpowiednim i dobrze znanym sposobem wiązania, szczególnie przy stosowaniu dwuskładnikowych ciętych włókien, jest wiązanie w strumieniu powietrza.

„Kładzenie na powietrzu” jest dobrze znanym procesem, w którym może zostać utworzona włóknista warstwa włókninowa. W procesie kładzenia na powietrzu, wiązki małych włókien, mających zwykle długości w zakresie od około 3 do około 19 milimetrów, są oddzielane i porywane przez strumień powietrza, a następnie osadzane na ekranie formującym, zwykle z pomocą próżni. Przypadkowo osadzane włókna są następnie wiązane jedno do drugiego przy użyciu, na przykład, gorącego powietrza lub rozpylanego kleju.

Stosowane tutaj wiązanie w strumieniu powietrza oznacza proces wiązania włókniny z dwuskładnikowych włókien, w których powietrze, które jest dostatecznie gorące, aby stopić jeden z polimerów, z których są wykonane włókna wstęgi, jest przepuszczane przez wstęgę. Prędkość powietrza wynosi od 0,50 do 2,54 m/sek (100 a 500 stóp na minutę), zaś czas oddziaływania może być równy nawet 6 sekund. Topienie i ponowne zestalanie polimeru zapewnia wiązanie. Wiązanie w strumieniu powietrza ma stosunkowo mało odmian i ponieważ wiązanie w strumieniu powietrza wymaga stopienia przynajmniej jednego składnika w celu uzyskania wiązania, jest ono ograniczone do wstęg z dwóch składników, jak włókna sprzężone lub takie, które zawierają oddzielny klej, taki jak włókno o niskiej temperaturze topnienia lub klejący dodatek. W wiązaniu w strumieniu powietrza, powietrze mające temperaturę wyższą niż temperatura topnienia jednego składnika i niższą niż temperatura topnienia drugiego składnika jest kierowane na perforowany walec podtrzymujący wstęgę. Alternatywnie, urządzenie do wiązania w strumieniu powietrza może być układem płaskim, w którym powietrze jest kierowane pionowo w dół na wstęgę. Warunki robocze obu konfiguracji są podobne, przy czym główną różnicą jest geometria wstęgi podczas wiązania. Gorące powietrze topi składnik polimerowy o niższej temperaturze topnienia i tworzy w ten sposób wiązania między włóknami integrując wstęgę.

Używane tutaj określenie „niezwiązane według wzoru” lub wymiennie „niezwiązane punktowo” oznacza układ materiału, mający ciągłe powierzchnie wiązania, tworzące wiele dyskretnych obszarów niezwiązanych. Taki układ jest pokazany na fig. 1 i 2. Włókna lub filamenty w dyskretnych niezwiązanych obszarach są stabilizowane wymiarowo przez obszary o ciągłym wiązaniu, które otaczają każdy obszar niezwiązany. Niezwiązane obszary są w szczególności przeznaczone do wymuszenia odstępów między włóknami czy filamentami wewnątrz obszarów niezwiązanych.

Używane tutaj określenie „nieciągły układ wiązania” lub wymiennie „punktowo związany” lub „wiązanie punktowe” oznacza wzór materiału, mający dyskretne obszary wiązania, które nie są ciągłe. W przeciwieństwie do układu niezwiązanego, układ związany punktowo ma wiele oddzielnych punktów wiązania, otoczonych przez obszary niezwiązane.

Różne wzory walców kalandrowych zostały opracowane ze względów funkcjonalnych oraz estetycznych, ale takie wzory nie dają zwykle dużej koncentracji układów nieciągłego wiązania, wykorzystywanego w niniejszym wynalazku jak zdefiniowano poniżej. Jeden przykład układu ma punkty i jest wzorem Hansen Pennings lub „H&P” z około 30% obszaru związanego z około 31 wiązaniami na centymetr kwadratowy (dwustoma wiązaniami na cal kwadratowy) jak napisano w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki 3, 855,046. Wzór H&P ma kwadratowe obszary punktowego lub szpilkowego wiązania, przy czym każda szpilka ma długość boku 0,965 mm (0,038 cala), między szpilkami jest odległość 1,778 mm (0,070 cala), zaś głębokość wiązania jest równa 0,584 mm (0,023 cala). Uzyskany układ wzo10

187 960 ru ma obszar wiązania równy około 29,5 %. Innym typowym wzorem wiązania punktowego jest Expanded Hansen Pennings lub „EHP”, który wytwarza 15% obszaru związanego przy pomocy kwadratowej szpilki, mającej długość boku równą 0,94 mm (0,037 cala), odległość między szpilkami jest równa 2,464 mm (0,097 cala), a głębokość jest równa 0,991 mm (0,039 cala). Inny typowy wzór wiązania punktowego, oznaczony jako „714”, ma obszary wiązania kwadratowymi szpilkami, gdzie każda szpilka ma długość boku równą 0,584 mm (0,023 cala), odległość między szpilkami jest równa 1,575 mm (0,062 cala), zaś głębokość wiązania jest równa 0,838 mm (0,033 cala). Powstały wzór ma obszar wiązania równy około 15%. Jeszcze innym popularnym układem wzoru jest wzór C-Star, który ma obszar wiązania równy około 16,9%. Układ C-Star ma poprzeczny pas lub konstrukcję „sztruksową”, przerywaną przez strzelające gwiazdy. Inne popularne układy wzorów obejmują wzór rombowy z powtarzanymi i nieco przesuniętymi rombami z około 16% obszaru wiązania i wzór splotu drutów, wyglądający, jak sugeruje nazwa, np. jak siatka okienna z około 19% obszaru wiązania. Zwykle część zajmowana przez obszar wiązania zmienia się od około 10% do około 30% obszaru wstęgi laminowanego materiału. Jak wiadomo w tej dziedzinie, punktowe wiązanie utrzymuje warstwy laminatu razem oraz nadaje integralność każdej indywidualnej warstwie przez wiązanie włókien w warstwie.

Stosowane tutaj określenie „układ wiązania nieciągłego o dużej koncentracji” odnosi się do układu nieciągłego wiązania, który ma całkowitą koncentrację wiązania równą przynajmniej około 62 szpilek na cm kwadratowy (400 szpilek na cal kwadratowy).

Stosowane tutaj określenie „kierunek maszynowy” lub „MD” oznacza kierunek, w którym wytwarzana jest długość materiału na urządzeniu, które go produkuje. Określenie „kierunek poprzeczny do kierunku maszynowego” łub „CD” oznacza szerokość materiału, tj. kierunek ogólnie prostopadły do MD.

Stosowane tutaj określenie „stabilny wymiarowo” odnosi się do materiału, który opiera się deformacjom, takim jak opisane tutaj zwężanie się przy poddawaniu operacjom przetwarzania. „Stabilny wymiarowo” jest określeniem względnym i odróżnia dany materiał od innych materiałów, i mających porównywalne gramatury i/lub rozmiary włókien. Stabilność wymiarowa jest zdefiniowana ilościowo przez ustalenie liczby Poissona dla wydłużenia o 10% w kierunku maszynowym, jak opisano.

Poniższe sposoby są używane do uzyskiwania danych przedstawionych w zamieszczonych tutaj tabelach:

Gramatura: gramatury różnych materiałów opisywanych tutaj były określane przy pomocy Federal Test Method No. 191 A\5041. Próbki materiałów miały rozmiary 15,24 x 15,24 cm, przy czym uzyskiwano trzy wartości dla każdego materiału, a następnie uśredniano je. Podawane wartości odnoszą się do wartości średnich.

Denier: „denier” jest miarą rozmiaru włókna, a w szczególności grubości włókien tworzących wstęgę i jest masą mierzonych w gramach 9000 metrów włókna. Jest wyrażany w „dpf’, co oznacza „denier na włókno”.

Grubość materiału: parametr „suchy blok 5-calowy” (127 mm) jest mierzony w całach i jest pomiarem grubości materiału. Grubość materiału tekstylnego jest określana jako odległość między powierzchniami gómą i dolną materiału, zmierzoną przy określonym nacisku. Średnia grubość materiału tekstylnego jest zwykle określana przez pomiar odległości, o jaką ruchoma płyta jest przemieszczana od powierzchni równoległej przez materiał tekstylny, przy określonym nacisku. W procedurze tej grubość próbki 10,16 x 10,16 cm (4 x 4) materiału jest mierzona przy użyciu komparatora tarczowego, wyposażonego w płytki z żywicy „lucite” o wymiarach 12,70 x 12,70 mm (5'' x 5). Nacisk wywierany przez ciężar płytek, szalkę odważników i odważniki jest równy 182 ± 5 gram (0,4 ± 0,01 lbs funtów) (jeśli nie jest dostępna odpowiednio duża próbka, można użyć kołowy punkt kontaktowy o średnicy 1 (2,54 cm). W tym przypadku, próbka musi mieć średnicę równą przynajmniej T' (2,54 cm). Grubość próbki jest zaokrąglana do 0,02 mm (w przybliżeniu jednej tysięcznej cala). Pięć próbek jest testowanych dla każdego materiału, a następnie wyliczana jest wartość średnia.

Przepuszczalność dla powietrza: przepuszczalność dla powietrza jest wynikiem pomiaru przepuszczalności materiału dla powietrza w stopach sześciennych powietrza na stopę kwa187 960 dratową materiału na minutę przepuszczania przez materiał - odpowiadające 0,015 m³/m2s). Podczas testu, szybkość przepływu powietrza przez znany obszar materiału jest regulowana, aby zapewnić ustaloną różnicę ciśnienia między obu powierzchniami materiału w obszarze testu. Z szybkości przepływu określana jest przepuszczalność materiału dla powietrza. Tester przepuszczalności dla powietrza Textest FX-3300 produkcji Benninger Corporation ze Spartanburga, z Południowej Karoliny, może zostać wykorzystany do wykonania testu. Podczas wykonywania testu, zwykle używana była próbka o rozmiarach w przybliżeniu 20,32 x 20,32 cm (8 cali na 8 cali), chociaż można używać próbki o innych rozmiarach większych od minimalnego rozmiaru 10,16x 10,16 cm (4 cale na 4 cale). Próbka jest mocowana w głowicy testowej testera przepuszczalności i uruchamiana jest automatycznie pompa próżniowa. Przepuszczalność dla powietrza próbki testowej jest przedstawiana w wybranych jednostkach pomiaru (zwykle w stopach sześciennych na stopę kwadratową materiału na minutę).

Zgniatanie kubka: miękkość włókniny może zostać zmierzona testem „zgniatanie kubka”. Test zgniatania kubka określa sztywność materiału przez pomiar maksymalnego obciążenia (zwanego również „obciążeniem zgniatania kubka” lub po prostu „zgniataniem kubka”) i energii przy pomocy urządzenia do testowania naprężeń przy rozciąganiu, działającego ze stałą szybkością rozciągania. Sztywniejsze materiały charakteryzują się większymi wartościami maksymalnego obciążenia. Zmierzona wartość maksymalna jest wartością potrzebną, aby przycisk półkulisty o średnicy 4,5 cm zgniótł fragment materiału o wymiarach około 23 cm x 23 cm, uformowany w postaci odwróconego kubeczka o średnicy 6,5 cm i wysokości 6,5 cm, przy czym uformowany w postaci kubeczka materiał jest otoczony przez cylinder o średnicy około 6,5 cm w celu utrzymywania jednorodnej deformacji materiału w kubku. Przycisk i kubek są ustawione jeden naprzeciw drugiego, aby uniknąć kontaktu między ściankami kubka a przyciskiem, co mogłoby wpłynąć na wynik pomiaru. Maksymalne obciążenie jest mierzone podczas obniżania przycisku z szybkością około 400 mm na minutę i jest mierzone w gramach (lub funtach).

Test zgniatania kubka dostarcza również wartości („energia zgniatania kubka”) całkowitej energii potrzebnej do zgniecenia próbki. Energia zgniatania kubka jest energią zużytą od początku testu do punktu maksymalnego obciążenia, tj. polem pod krzywą utworzoną przez obciążenie wyrażone w gramach na jednej osi i drogą przebytą przez przycisk w milimetrach na drugiej osi. Energia zgniatania kubka jest zatem podawana w gramach na milimetr (lub w funtach na cal). Mniejsze wartości zgniatania kubka wskazują na bardziej miękką wstęgę włókninową.

Odpowiednim urządzeniem do pomiaru zgniatania kubka jest tester o stałej szybkości rozciągania, dostępny w firmie Sintech Corporation of Cary, Północna Karolina. W użytym urządzeniu szybkość zwiększania długości próbki testowej jest jednorodna w czasie.

Układanie w fałdy: cecha „układanie w fałdy” materiału wyraża sztywność materiału w trybie zginania. Test zginania wspornikowego jest stosowany do określania długości zginania materiału przy użyciu zasady wspornikowego wyginania materiału pod jego własnym ciężarem. Długość wygięcia jest miarą oddziaływania między ciężarem materiału a sztywnością materiału wykazywanego przez sposób, w jaki materiał wygina się pod swoim ciężarem. Podczas wykonywania testu, 10 próbek o wymiarach (2,54 x 20,32 cm) 1 na 8” jest zsuwanych z prędkością 0,20 cm na sekundę (4,75 na minutę) w kierunku równoległym do ich wzdłużnych wymiarów, tak że przednie krawędzie wystają z krawędzi powierzchni poziomej. Długość nawisu jest mierzona, kiedy wierzchołki próbek obniżą się pod własnym ciężarem do miejsca, gdzie linia łącząca wierzchołki z krawędzią platformy tworzy kąt 41,5° z poziomą platformą. Im dłuższy nawis, tym wolniej próbka jest wyginana; zatem większe wartości pomiarowe wskazują na sztywniejszy materiał. Użyta procedura jest zgodna z ASTM Standard Test D 1388 z tym wyjątkiem, że rozmiar próbki jest (2,54 x 20,32 cm) 1 na 8”, zamiast (2,54 x 15, 24 cm) 1 na 6. W teście wykorzystano urządzenie typu Cantilever Bending Tester, model 79-10, dostępne w Testing Machines Inc. Z Amityville, Nowy Jork. Kiedy używany jest materiał inny niż materiały oparte na polipropylenie, powinny być stosowane warunki ASTM lub TAPPI. Dodatkowo, 5 próbek powinno być naciętych w kierunku maszynowym, zaś 5 próbek powinno być wyciętych w kierunku poprzecznym do kierunku maszynowego. Dłu12

187 960 gości nawisu różnych próbek są spisywane z liniowej skali testera. Wyniki są podawane jako długości zginania, przy czym próbki wycięte w kierunku maszynowym powinny być oceniane oddzielnie od próbek wyciętych w kierunku poprzecznym do kierunku maszynowego. Sztywność fałd jest podawana w calach i określa długość wygięcia podzieloną przez 2.

Liczba Poissona dla 10% wydłużenia w kierunku maszynowym: „Liczba Poissona dla 10% wydłużenia w kierunku maszynowym” jest wynikiem pomiaru stabilności wymiarowej materiału. Im mniejsza jest liczba Poissona, tym lepsza stabilność wymiarowa materiału. W szczególności, liczba Poissona jest wynikiem pomiaru względnej zmiany szerokości w wyniku zmiany długości. Im lepsza jest stabilność wymiarowa materiału, tym mniejsza tendencja materiału „do zwężania” się podczas procesu przetwarzania. Liczba Poissona jest liczbą bezwymiarową, wyliczaną z następującego wyrażenia:

(W_o-Wj)/Wo

Stosunek = ..............

(Lj - Lo)/Lo gdzie: Wo jest początkową szerokością próbki (zwykle 75 mm lub 3 cale);

Wj jest szerokością próbki przy zwiększonej długości Ls;

Lo jest początkową długością próbki (zwykle 300 mm lub 12 cali), przy czym wartość Lo jest przynajmniej cztery (4) razy większa niż wartość Wo;

L, jest długością próbki dla danego wydłużenia.

Sintech (lub podobne urządzenie, na przykład urządzenie Instron) jest potrzebny do wykonania testu zgodnie z poniższym opisem.

1. Dla rozpiętości szczęk równej 300 mm łub 12 cali, długość próbki (Lo) jest przycięta do przynajmniej 38 cm (380 mm lub 15 cali) przy szerokości próbki równej 75 mm lub 3 cale (Wo). Jeśli stosowane są szczęki o innej rozpiętości, wówczas szerokość próbki nie powinna być większa niż 0,25 rozpiętości szczęk. Szczęki powinny mieć przynajmniej taką szerokość jak szerokość próbki.

2. Przez środek próbki rysowana jest linia. Wszystkie pomiary szerokości próbki są wykonywane względem tej linii z dokładnością 0,50 mm lub 0,02 cala.

3. Próbka jest umieszczana między szczękami urządzenia Sintech z minimalnym zwisem lub naciągnięciem próbki.

4. Początkowa szerokość próbki (Wo) jest mierzona i rejestrowana z dokładnością do 0,50 mm lub 0,02 cala. Początkowa długość próbki (lub początkowa rozpiętość szczęk) jest również rejestrowana.

5. Długość próbki jest zwiększana przez ręczne zwiększanie rozpiętości szczęk. Zwykle jest to wykonywane w krokach co 1% wydłużenia (tj. 300 mm do 303 mm, od 303 mm do 306 mm, od 306 mm do 309 mm itd.) aż do maksymalnego wydłużenia o 10%.

6. Szerokość próbki jest mierzona przy pierwszym wydłużeniu z dokładnością do 0,050 mm lub 0,02 cala, wraz ze zwiększoną długością próbki (aktualna rozpiętość szczęki). Jest to powtarzane dla wszystkich kolejnych wydłużeń.

Test rozciągania chwytnego: test rozciągania chwytnego jest miarą wytrzymałości na przerwanie lub wydłużenie lub naprężenie materiału poddawanego jednokierunkowemu naprężeniu. Test jest znany w danej dziedzinie i spełnia parametry sposobu 5100 z Federal Test Methods Standard 191 A. „Maksymalne obciążenie rozciągania chwytnego” jest mierzone w funtach i maksymalnym obciążeniem przed przerwaniem materiału, poddawanego stałemu rozciąganiu w jednym kierunku, zwykle albo w kierunku poprzecznym (CD) materiału, albo w kierunku maszynowym (MD) materiału. „Udział maksymalnego naprężenia przy rozciąganiu chwytnym” jest miarą procentowego wydłużenia materiału przez rozerwaniem, tj. „rozciągalność” materiału przy stałej szybkości rozciągania w jednym kierunku, zwykle albo w kierunku poprzecznym (CD) materiału, albo w kierunku maszynowym (MD) materiału. Określenie „wydłużenie” lub „naprężenie” oznacza zwiększenie długości próbki podczas testu rozciągania i jest podawane w procentach. Większe wartości wskazują silniejszy, bardziej rozciągalny materiał. Określenie „całkowita energia” oznacza całkowitą energię, wyrażoną w jednostkach ciężar - długość, jako pole pod krzywą obciążenia w funkcji wydłużenia materiału. „Maksymalna energia rozciągania chwytnego” jest całkowitą energią tuż przed rozerwaniem.

187 960

Poniżej opisany jest przykład testu rozciągania chwytnego. Procedura testu rozciągania chwytnego spełnia normy ASTM D-5034-92 i D-5035-92 oraz INDA 1ST 110.1-92, przy zastosowaniu urządzenia do testowania rozciągania, pracującego ze stałą szybkością rozciągania (CRE), w którym szybkość zwiększania długości próbki jest jednakowa w czasie. Test rozciągania chwytnego jest przeprowadzany w standardowej atmosferze laboratoryjnej w temperaturze 23 ± 2°C (73,4 ± 3,6°F) i względnej wilgotności (RH) 50 ± 5%. W przypadku niezgodności, tolerancje powinny być (1°C) ±1,8°F i ± 2% RH. W specyficznych przypadkach, takich jak testowanie próbek porównawczych, gdzie wymagania na warunki otoczenia nie mogą zostać spełnione, a dane mogą bezpośrednio odnosić się do operacji, można zastosować inne procedury dostosowawcze, o ile zmienione warunki zostaną podane. Materiał jest mierzony dopiero po upływie dostatecznego czasu, aby próbka osiągnęła dostateczną równowagę z otaczającą atmosferą. Wartości wytrzymałości na rozciąganie chwytne i wydłużanie są uzyskiwane przy użyciu określonej szerokości materiału, zwykle równej 102 mm (4 cale), szerokości uchwytu i stałej szybkości wydłużania. Próbka jest szersza niż uchwyt, aby uzyskać wyniki reprezentatywne dla efektywnej wytrzymałości włókien w szerokości uchwytu w połączeniu z dodatkową wytrzymałością dostarczaną przez sąsiednie włókna w materiale. Próbka szeroka na (100 mm) cztery cale jest chwytana w środku w szczęki urządzenia testującego rozciąganie, na przykład Instron Model TM, dostępnego w firmie Instron Corporation, 2500 Washington Street, Canton, Massachusetts 02021 lub Thwing-Albert Model INTELLECT II, dostępnego w firmie Thwing-Albert Instrument Co., 10960 Dutton Road, Philadelphia, Pennsylvania 19154, które ma uchwyty równoległe o długości 76 mm (3 cali). Dobrze to symuluje warunki powstawania naprężeń w materiale podczas rzeczywistego użytkowania. Następnie przykładana jest siła dotąd, aż próbka ulegnie rozerwaniu. Wartości siły powodującej przerwanie i wydłużenia próbki testowej są uzyskiwane ze skal, tarcz, wykresów z automatycznej rejestracji wykreślonej lub w komputerze połączonym z urządzeniem testowym. Procedura testu rozciągania chwytowego określa efektywną wytrzymałość materiału; to jest, wytrzymałość włókien w danej szerokości wraz ze wspomaganiem ze strony sąsiednich włókien. Siła rozrywania określona w procedurze rozciągania chwytowego nie jest odzwierciedleniem wytrzymałości włókien rzeczywiście uchwyconych między szczękami i nie może być używana do bezpośredniego porównywania z oznaczonymi wartościami wytrzymałości włókien. Ponadto, nie istnieje prosta zależność między testami rozciągania chwytowego a testami taśmy, ponieważ wielkość wspomagania w materiale zależy od rodzaju materiału i jego konstrukcji.

„Maksymalne obciążenie rozciągania taśmy” jest mierzone w funtach i jest obciążeniem tuż przed zerwaniem taśmy materiału przy stałej szybkości wydłużania w jednym kierunku, zwykle albo w kierunku poprzecznym (CD) materiału, albo w kierunku maszynowym (MD) materiału. „Udział maksymalnego naprężenia przy rozciąganiu taśmy” jest miara procentowego wydłużenia taśmy materiału przed zerwaniem, tj. „rozciągliwości” taśmy materiału, przy stałej szybkości wydłużania w jednym kierunku, zwykle albo w kierunku poprzecznym (CD) materiału, albo w kierunku maszynowym (MD) materiału. Poniżej opisano przykład testu taśmy. Próbka o szerokości 100 mm (4 cali) jest zamontowana centralnie w szczękach urządzenia testującego rozciąganie, a następnie przykładana jest siła, aż próbka ulegnie zerwaniu. Wartości siły zrywania i wydłużenia próbki testowej są uzyskiwane ze skal, tarcz, wykresów automatycznej rejestracji wykreślnej lub w komputerze połączonym z urządzeniem testowym. Procedura testu taśmy określa efektywną wytrzymałość materiału; to jest wytrzymałość włókien w danej szerokości wraz ze wspomaganiem ze strony sąsiednich włókien.

Typowy wyrób chłonny higieny osobistej zawiera od strony ciała wykładzinę przepuszczalną dla cieczy. Jak widać na przykład na fig. 6, pielucha 60 zawiera od strony ciała wykładzinę 64, przepuszczalną dla cieczy. Różne włókniny według niniejszego wynalazku mogą być użyte na wykładzinę 64 lub okładzinę od strony ciała. Na przykład, wstęga tworząca wykładzinę od strony ciała może składać się z wstęgi włókninowej formowanej z rozdmuchiwaniem ze stopionego materiału lub „spod filiery” z włókien syntetycznych, takich jak włókna termoplastyczne, na przykład włókna poliolefinowe, filamenty stapiane, włókna cięte, wieloskładnikowe filamenty stapiane.

187 960

Włókna mogą być utworzone z różnych polimerów termoplastycznych, przy czym określenie „polimer termoplastyczny” odnosi się do polimeru o długim łańcuchu, który mięknie pod wpływem ciepła i wraca do początkowego stanu po ochłodzeniu do temperatury otoczenia. Przykłady tworzyw termoplastycznych obejmują ale nie wyłącznie, polichlorki winylu), poliestry, poliamidy, polifluorowęglany, poliolefiny, poliuretany, polistyreny, polialkohole winylowe), kaprolaktamy i ich kopolimery i polimery elastomerowe, takie jak poliolefiny elastomerowe, kopolimery estrowo-eterowe, kopolimery blokowe polieterowo-poliamidowe, kopolimery etylenu z octanem winylu (EVA), kopolimery blokowe mające ogólny wzór A-BA' lub A-B, jak kopoli(styren/etylen-butylen), styren-poli(etylen-propylen)-styren, styrenpołi(etylen-butylen)-styren, (polistyren/poli(etylen-butylen)/polistyren, poli(styren/etylen-butylen/styren), czteroblokowe kopolimery A-B-A-B i tym podobne.

Włókna lub filementy używane do wykonania włókniny mogą mieć dowolną odpowiednią morfologię i mogą być puste lub pełne, proste lub skręcone, jednoskładnikowe, sprzężone lub dwuskładnikowe mieszane oraz mogą być mieszaniną takich włókien i/lub filamentów, jak wiadomo w tej dziedzinie. Wszystkie takie wstęgi włókniste mogą być wstępnie związane lub w inny sposób skonsolidowane, przy użyciu znanych technik wiązania wstęg włókninowych, takich jak nóż gorącego powietrza, walce prasujące, wiązanie przepływem powietrzą wiązanie ultradźwiękowe i wiązanie igłowaniem, a następnie wiązane przy użyciu sposobów i urządzeń według niniejszego wynalazku lub alternatywnie, takie wstęgi włókninowe mogą być wiązane tylko przy użyciu sposobów i urządzeń według niniejszego wynalazku.

Wiele poliolefin jest dostępnych do produkcji włókien, na przykład polietyleny, takie jak PE XU 61800.41, liniowy polietylen o małej gęstości („LLDPE”) oraz 25355 i 12350, polietylen o dużej gęstości („E1DPE”) firmy Dow Chemical, są takimi odpowiednimi polimerami. Polipropyleny tworzące włókna obejmują polipropylen Escorene® PD 3445 firmy Εχχοη Chemical Company i PF-304 oraz PF-015 firmy Montell Chemical Co. Wiele innych typowych poliolefin jest dostępnych w handlu i obejmują one polibutyleny oraz inne.

Przykłady poliamidów i sposobów ich syntezy można znaleźć w „Polymer Resins”, autor Don E. Floyd (Library of Congress Catalog No. 66-20811, Reinhold Publishing, New York, 1966). Szczególnie użytecznymi komercyjnie poliamidami sąnylon-6, nylon 6.6, nylon11 i nylon-12. Poliamidy te są dostępne z wielu źródeł, takich jak Emser Industries z Sumter, Południowa Karolina (nylony Grilon® i Grilamid®), Atochem Inc. Polymers Division z Glen Rock, New Jersey (nylony Rilsan®), Nyltech z Manchester, New Hampshire (gatunek 2169, Nylon 6) i Custom Resins z Henderson, Kentucky (Nylene 401-D) między innymi.

Użyteczne żywice elastomerowe obejmują kopolimery blokowe, mające ogólny wzór AB-A' lub A-B, gdzie zarówno A jak i A'jest końcowym blokiem polimeru termoplastycznego, który zawiera cześć styrenową, takim jak aromatyczny związek poliwinylowy i o gdzie B jest środkowym blokiem polimeru elastomerowego, takiego jak sprzężony dien lub niższy polimeralkenowy. Kopolimery blokowe dla bloków A i A' i obecne kopolimery blokowe są przeznaczone do objęcia liniowych, rozgałęzionych i promieniowych kopolimerów blokowych. Biorąc to pod uwagę, promieniowe kopolimery blokowe mogą być oznaczone jako (A-B)_m - X, gdzie X jest wielofunkcyjnym atomem lub cząsteczką i w którym każdy człon (A-B)_m odchodzi promieniowo od X w taki sposób, że A jest blokiem końcowym. W promieniowym kopolimerze blokowym, X może być organicznym lub nieorganicznym wielofunkcyjnym atomem lub cząsteczką, zaś m jest liczbą całkowitą, mającą tę samą wartość, co grupa funkcyjna pierwotnie obecna w X. Jest ona zwykle równa przynajmniej 3 i często jest równa 4 lub 5, choć nie jest ograniczona do tych wartości. Zatem, w niniejszym wynalazku, wyrażenie „kopolimer blokowy”, a szczególnie kopolimer blokowy „A-B-A” i „A-B”, jest przeznaczone do obejmowania wszystkich kopolimerów blokowych, mających takie gumowe bloki i bloki termoplastyczne, jak opisano powyżej, które mogą być wytłaczane (np. przez rozdmuchiwanie z materiału stopionego) i bez ograniczania co do liczby bloków. Elastomerowa wstęga włókninowa może zostać utworzona z, na przykład, elastomerowych (polistyren/poli(etylenbutylen)/polistyren) kopolimerów blokowych. Komercyjnymi przykładami takich elastomerowych kopolimerów są, na przykład, znane jako materiały KRATON®, które są dostępne w firmie Shell Chemical Company z Houston, Texas. Kopolimery blokowe KRATON® są

187 960 dostępne w kilku różnych wykonaniach, z których pewna liczba jest opisana w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki 4,663,220,4,323,534,4,834,738, 5,093,422 i 5,304,599.

Polimery złożone z elastomerowego kopolimeru czteroblokowego A-B-A-B mogą zostać również zastosowane praktycznie w niniejszym wynalazku. Takie polimery są opisane w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki 5,332,613. W takich polimerach, A jest termoplastycznym blokiem polimerowym, zaś B jest izoprenową jednostką monomerową, uwodornioną w zasadzie do jednostki monomerowej poli(etylen - propylen). Przykładem takiego kopolimeru czteroblokowego jest elastomerowy kopolimer blokowy styren- poli(etylenpropylen)-styren-poli(etylen-propylen) lub SEPSEP, dostępny w firmie Shell Chemical Company z Houston w Teksasie, pod oznaczeniem handlowym KRATON® G-1657.

Inne przykładowe materiały elastomerowe, które mogą być użyte, obejmują poliuretanowe materiały elastomerowe, takie jak, na przykład dostępne pod nazwą handlową ESTANE® w firmie B. F. Goodrich & Co. Lub MORTHANE® z Morton Thiokol Corp., poliestrowe materiały elastomerowe, takie jak, na przykład, dostępne pod handlowym oznaczeniem HYTREL® w firmie E. I. DuPont De Nemours & Company i materiały znane jako ARNITEL®, poprzednio dostępne w firmie Akzo Plastics z Arnhem w Holandii, a teraz dostępne w firmie DSM z Sittard, w Holandii.

Innym odpowiednim materiałem jest poliestrowy blokowy kopolimer amidowy o wzorze:

O O

HO- [-C-PA-C-PE-O-]_n-H gdzie n jest dodatnią liczb całkowitą, PA reprezentuje segment polimeru poliamidowego, zaś PE reprezentuje segment polimeru polieterowego. W szczególności, polieterowy blokowy kopolimer amidowy ma temeperaturę topnienia od około 150°C do około 170°C, mierzona według ASTM D-789; wskaźnik szybkości płynięcia od około 6 gram na 10 minut do około 25 gram na 10 minut, zmierzony według ASTM D-1238, warunek Q (235 C/l Kg obciążenia); moduł sprężystości podłużnej przy zginaniu od około 20 MPa do około 200 MPa, zmierzony według ASTM D-790; wytrzymałość na rozciąganie przy zerwaniu od około 29 MPa do około 33 MPa, zmierzoną według ASTM D-638 i końcowe wydłużenie przy zerwaniu od około 500% do około 70%, zmierzone według ASTM D-638. Szczególne wykonanie polieterowego blokowego kopolimeru amidowego ma temperaturę topnienia równą około 152°C, zmierzoną zgodnie z ASTM D-789, wskaźnik szybkości płynięcia równy około 7 gramów na 10 minut, zmierzony zgodnie z ASTM D-1238, warunek Q(235.C/lKg obciążenia); moduł sprężystości podłużnej przy zginaniu równy około 29,50 MPa, zmierzony zgodnie z ASTM D790; wytrzymałość na rozciąganie przy zerwaniu równą około 29 MPa, zmierzoną zgodnie z ASTM D-639 i wydłużenie przy zerwaniu równe około 650%, zmierzone zgodnie z ASTM D-638. Takie materiały są dostępne w różnych gatunkach pod oznaczeniem handlowym PEBAX® w firmie ELF Atochem Inc. z Glen Rock, New Jersey. Przykłady takich polimerów mażna znaleźć w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki 4,724,184, 4,820,572 i 4,923,742. ....

Elastomerowe polimery zawierają również kopolimery etylenu i przynajmniej jednego monomeru winylowego, taki jak, na przykład, octan winylu, nienasycone alifatyczne kwasy monokarboksylowe i estry takich kwasów monokarboksylowych. Elastomerowe kopolimery i tworzenie elastomerowych wstęg włókninowych z tych kopolimerów elastomerowych są opisane, na przykład, w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki 4,803,117.

Termoplastyczne elastomerowe kopoliestry obejmują kopolieteroestry, mające ogólny wzór:

O O O O

H-([O-G-O-C-C₆H₄-C]b-[O-(CH₂)_a-O-C-C₆H4-C]_m)_n-O-(CH₂)_a-OH

Gdzie „G” jest wybrany z grupy, zawierającej poli(oksyetyleno)-alfa, omega-diol, poli(oksypropyleno)-alfa, omega-diol, poli(oksytetrametyleno)-alfa, omega-diol, zaś „a” i „b” są

187 960 dodatnimi liczbami całkowitymi, równymi 2, 4 lub 6, ,,m” i „n” są dodatnimi liczbami całkowitymi od 1 do 20. Takie materiały ogólnie mają wydłużenie przy zerwaniu równe od około 600% do 750%, zmierzone zgodnie z ASTM D-638 i temperatura topnienia od około 176 do 205°C (350°F do około 400°F), zmierzona zgodnie z ASTM D-2117.

Komercyjne przykłady takich kopoliestrowych materiałów są, na przykład, znane jako ARNITEL®, poprzednio dostępny w firmie Akzo Plastics z Arnhem, w Holandii, a teraz dostępne w DSM z Sittard w Holandii, lub znane jako HYTREL®, które są dostępne w firmie E. I. DuPont de Nemours of Wilmington, Delaware. Wytwarzanie elastomerowej wstęgi włókninowej z poliestrowych materiałów elastomerowych jest opisane, na przykład, w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki 4,741,949 i w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki 4,707,398.

Elastomerowe polimery olefinowe są dostępne w firmie Exxon Chemical Company z Baytown w Teksasie, pod handlową nazwą ACHIEVE® dla polimerów opartych na polipropylenie i EXACT® i EKCEED® dla polimerów opartych na polietylenie. Firma Dow Chemical Company z Midland, w stanie Michigan, produkuje polimery dostępne pod nazwą ENGAGE®. Uważa się, że materiały te są produkowane przy użyciu nieprzestrzennych, selektywnych katalizatorów metalocenowych. Exxon ogólnie określa swoją technologię katalizatorów metalocenowych jako katalizatora „jednego miejsca”, podczas gdy Dow określa swoje jako katalizatory „o ograniczonej geometrii” pod nazwą INSIGHT® w celu odróżnienia ich od tradycyjnych katalizatorów Zieglera-Natty, które mają liczne reaktory.

Według przykładu wykonania niniejszego wynalazku, z wstęgi włókninowej może zostać wykonany ultralekki materiał, mający włóknistą strukturę poszczególnych włókien lub filamentów. Wstęgi włókninowe według niniejszego wynalazku, zarówno materiały niezwiązane według wzoru jak i związane według wzoru, są ultralekkimi materiałami, które posiadają większą względną stabilność wymiarową niż materiały o podobnym ciężarze, które nie zostały wykonane według niniejszego wynalazku. W szczególności, materiały według niniejszego wynalazku mają gramaturę równą około 13,56 g/m² [0,40 uncji na jard kwadratowy (osy)] lub mniejszą. Dokładniej, materiały mogą mieć gramaturę równa około 10,17 g/m2 (0,30 osy) lub mniejszą. Ponadto, materiały mogą mieć gramaturę równą około 6,78 g/m2 (0,20 osy) lub mniejszą. Minimalna gramatura materiału według niniejszego wynalazku zależy od konkretnego zastosowania danego materiału, przy czym lżejsze materiały są przedmiotem wynalazku. Na przykład, wstęgi o gramaturze 3,39 g/m2 (0,10 osy) mogą być wykorzystywane w niniejszym wynalazku, chociaż dowolny, lekki materiał, mający charakterystykę zgodną z wynalazkiem, jest objęty przez ten wynalazek.

Obszary wiązania w przypadku niniejszego wynalazku, zarówno w materiałach niezwiązanych według wzoru, jak i związanych według wzoru, stanowią rzędu 50% całkowitej powierzchni wiązania lub mniej. Dokładniej, obszary wiązania wstęg według niniejszego wynalazku są w zakresie 40% całkowitego pola wiązania lub mniej. Jeszcze bardziej specyficznie, obszary wiązania są w zakresie 30% całkowitego pola wiązania lub mniej i mogą być rzędu 15% całkowitego pola wiązania lub mniej. Zwykle, minimalny obszar wiązania stanowiący przynajmniej 10% jest akceptowalny dla tworzenia lekkich, przypominających ubranie, wstęg według niniejszego wynalazku, chociaż inne obszary całkowitego wiązania są objęte zakresem wynalazku, zależnie od konkretnej charakterystyki, żądanej dla końcowego produktu. Ogólnie mówiąc, dolną granicą procentowego udziału obszaru wiązania odpowiedniego do wytworzenia włókninowego, ultralekkiego materiału według niniejszego wynalazku, jest wartość, dla której wyciąganie włókna znacznie zmniejsza integralność powierzchni i trwałość materiału. Wymagany procentowy udział obszaru wiązania zależy od wielu czynników, włącznie z rodzajami materiałów polimerowych, użytych do tworzenia włókien czy filamentów wstęgi włókninowej, od tego, czy wstęga włókninowa jest jedno- czy wielowarstwową strukturą włóknistą i tym podobnych. Obszary wiązania w zakresie od około 15% do około 50%, a w szczególności od około 15% do około 40%, okazały się odpowiednie.

Różne sposoby mogą zostać użyte do wiązania wstęg według niniejszego wynalazku. Sposoby te obejmują wiązanie przepływającym powietrzem i termiczne wiązanie punktowe, jak opisano w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki 3,855,046. Dodatkowo,

187 960 inne sposoby wiązania, takie jak wiązanie piecowe, wiązanie ultradźwiękowe, splatanie wodne lub kombinacje tych technik, mogą być wykorzystywane w pewnych przypadkach.

Jak widać na fig. 1 i 2, dany materiał według niniejszego wynalazku może zostać utworzony jako materiał niezwiązany według wzoru, gdzie ciągłe obszary wiązania 6 wyznaczają liczne dyskretne, stabilizowane wymiarowo obszary niezwiązane 8 we wstędze włókninowej 4.

Odpowiedni sposób wytwarzania włókniny niezwiązanej według wzoru według niniejszego wynalazku, jak zostanie przedstawione poniżej, obejmuje dostarczenie materiału lub wstęgi włókninowej, dostarczenie ustawionych jeden naprzeciw drugiego walców kalandrowych i utworzenie chwytu między nimi, przy czym przynajmniej jeden ze wspomnianych walców jest ogrzewany i ma wzór wiązania na zewnętrznej powierzchni, zawierający ciągły wzór obszarów oparcia, tworzący liczne dyskretne otwory', okna lub wnęki i przepuszczenie materiału lub wstęgi włókninowej wewnątrz chwytu, utworzonego przez wspomniane walce. Każdy z otworów we wspomnianym walcu lub walcach utworzony przez ciągłe obszary tworzy dyskretny obszar niezwiązany przynajmniej na jednej powierzchni włókninowego materiału lub wstęgi, w którym włókna lub filamenty wstęgi są w zasadzie, lub całkowicie nie związane. Mówiąc inaczej, ciągły wzór obszarów oparcia we wspomnianym walcu lub w walcach tworzy ciągły wzór obszarów wiązania, który tworzy liczne dyskretne, niezwiązane obszary na przynajmniej jednej powierzchni włókninowego materiału lub wstęgi. Alternatywne przykłady wykonania tego sposobu obejmują wstępne wiązanie lub konsolidację materiału lub wstęgi włókninowej przed przepuszczeniem materiału lub wstęgi przez chwyt, utworzony przez walce kalandrowe lub dostarczanie wielu wstęg włókninowych w celu utworzenia niezwiązanego według wzoru laminatu. Niezwiązane według wzoru materiały są opisane w zgłoszeniu patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki 08/754,419 i są przedstawione na fig. 1 i 2, gdzie ciągłe związane obszary 6 tworzą liczne dyskretne, wymiarowo stabilizowane, niezwiązane rejony 8 we wstędze włókninowej 4.

Odnośnie do fig. 4 i 5, zostanie opisany dokładnie przykładowy sposób i urządzenie do tworzenia niezwiązanej według wzoru, włókniny według niniejszego wynalazku. Na fig. 4, urządzenie do tworzenia niezwiązanej według wzoru, włókniny według niniejszego wynalazku jest oznaczone ogólnie jako 34. Urządzenie 34 zawiera pierwszą szpulę 36 przędzy i zespół 40 do wiązania według wzoru. Jak widać na przykład na fig. 4, wstęga 38 ultralekkiego materiału, mająca gramaturę mniejszą niż 13,56 g/m² (0,40 uncji na jard kwadratowy), jest pobierana ze szpuli 36 i jest przepuszczana do zespołu wiązania według wzoru 40, który zawiera pierwszy walec lub walec 42 wzoru i drugi walec lub walec 44 matrycy, przy czym oba są napędzane przez typowe środki napędowe, takie jak, na przykład, silniki elektryczne (nie pokazane). Dodatkowe szpule materiału mogą być wykorzystywane (nie pokazane), kiedy pożądane jest konstruowanie wielowarstwowych laminatów według niniejszego wynalazku. Dodatkowo, należy zauważyć, że włóknina może być dostarczona bezpośrednio z urządzenia, które samo tworzy materiał, zamiast odwijania materiału ze szpuli.

Walec 42 wzoru jest kołowym cylindrem, który może być utworzony z dowolnego odpowiedniego, trwałego materiału, takiego jak, na przykład, stal, w celu zmniejszenia zużycia walców podczas stosowania. Walec 42 wzoru ma na zewnętrznej powierzchni wzór obszarów oparcia 46, który wyznacza wiele dyskretnych otworów 48. Obszary oparcia 46 są zaprojektowane tak, że tworzą chwyt 50 z gładką lub płaską zewnętrzną powierzchnią umieszczonego naprzeciw walca 44 matrycy, który również jest kołowym cylindrem, który może zostać utworzony z dowolnego odpowiedniego, trwałego materiału.

Jak widać na fig. 4, włókninowy ultralekki materiał lub wstęga 38 jest przepuszczany przez chwyt 50, utworzony przez walce 42, 44. Każdy z otworów 48 w walcu 42 wzoru lub w walcach wyznaczony przez ciągłe obszary oparcia 46, tworzy dyskretny, niezwiązany obszar 8 (Fig. 1 i 2) na przynajmniej jednej powierzchni włókninowego materiału lub wstęgi 4 (fig. 1 i 2), w którym włókna wstęgi są w zasadzie lub całkowicie niezwiązane. Inaczej mówiąc, ciągły wzór obszarów oparcia 46 w walcu 42 lub w walcach tworzy ciągły wzór obszarów wiązania 6 (fig. 1 i 2), które wyznaczają liczne dyskretne obszary niezwiązane 8 (fig. 1 i 2) na przynajmniej jednej powierzchni włókninowego materiału lub wstęgi 4.

187 960

Jak widać na fig. 5, przy tworzeniu wstęgi włókninowej 4 niezwiązanej według wzoru, otwory 48 mogą mieć przeciętną średnicę w zakresie od około 0,127 cm (0,050 cala) do około 0,635 cm (0,250 cala), a dokładniej, od około 0,330 cm (0,100 cala) do około 0,406 cm (0,160 cala) i głębokość, mierzoną od najbardziej zewnętrznej powierzchni walca 42 wzoru równą przynajmniej około 0,051 cm (0,020 cala), w szczególności przynajmniej około 0,152 cm (0,060 cala). Ponadto, podczas gdy otwory 48 w walcu 42 wzoru, jak pokazano na fig. 5 są kołowe, mogą być korzystnie użyte inne kształty, takie jak owale, kwadraty, romby i tym podobne.

Liczba lub koncentracja otworów 48 na walcu 42 wzoru również może być dobrana w celu uzyskania odpowiedniej stabilności wymiarowej dla ultralekkiego materiału. Walce wzoru, mające koncentrację otworów w zakresie od około 1,0 otworu na centymetr kwadratowy (cm2) do około 25,0 otworów/cm2, a w szczególności od około 5,0 do około 7,0 otworów/cm2, mogą być używane do tworzenia niezwiązanego według wzoru materiału włókninowego 4. Ponadto, odległości między poszczególnymi otworami 48 mogą być wybrane z zakresu od około około 3,30 mm (0,13 cala) do około 5,59 mm (0,22 cala), od środka do środka, w kierunku maszynowym i w kierunku poprzecznym do maszynowego.

Dany układ lub konfiguracja otworów 48 w walcu 42 wzoru jest wybrany tak, że w połączeniu z rozmiarami otworów, kształtem i koncentracją, uzyskiwane są żądane poziomy stabilności wymiarowej. Na przykład, jak widać na fig. 5, poszczególne otwory 48 są rozmieszczone w naprzemiennych rzędach (patrz również fig. 1). Inne różne konfiguracje są objęte przez zakres niniejszego wynalazku.

Część najbardziej zewnętrznej powierzchni walca 42 wzoru zajęta przez ciągłe obszary oparcia 46 może być również modyfikowana, aby spełnić wymagania końcowego zastosowania materiału niezwiązanego według wzoru. Stopień wiązania uzyskany we włókninowym, ultralekkim materiale niezwiązanym według wzoru przez ciągłe obszary oparcia 46 może być wyrażony w procentach jako część obszaru wiązania, która odnosi się do części całkowitego pola powierzchni przynajmniej jednej powierzchni niezwiązanego według wzoru, materiału włókninowego 4 (patrz fig. 1), która jest zajęta przez obszary związane 6.

Temperatura zewnętrznej powierzchni walca 42 wzoru może być zmieniana przez ogrzewanie lub chłodzenie w stosunku do walca 44 matrycy. Ogrzewanie i/lub chłodzenie może wpływać na właściwości przetwarzanej wstęgi (wstęg) i stopień wiązania pojedynczej wstęgi lub wielokrotnych wstęg przepuszczanych przez chwyt utworzony między obracającymi się w przeciwnych kierunkach walcami 42 i 44 wzoru i matrycy. W przykładzie wykonania pokazanym na fig. 4, zarówno walec 42 wzoru jak i walec 44 matrycy są ogrzewane, korzystnie do tej samej temperatury wiązania. Specyficzny zakres temperatur, jakie należy stosować przy tworzeniu niezwiązanej według wzoru włókniny zależy od wielu czynników, włącznie z rodzajem materiałów polimerowych, zastosowanych do tworzenia niezwiązanego według wzoru materiału włókninowego, szybkości wprowadzania lub szybkości liniowej wstęgi włókninowej (wstęg) wprowadzanej przez chwyt utworzony miedzy walcem 42 wzoru a walcem 44 matrycy i nacisku chwytu między walcem 42 wzoru a walcem 44 matrycy.

Walec 44 matrycy jak pokazano na fig. 4 ma zewnętrzną powierzchnię, która jest bardziej gładka niż w przypadku walca 42 wzoru i korzystnie jest gładka lub płaska.

Możliwe jest jednak, że walec 44 matrycy ma płytki wzór na zewnętrznej powierzchni i wciąż jest uważany za gładki lub płaski dla celów niniejszego wynalazku. Takie powierzchnie są ogólnie zwane tutaj „płaskimi”. Walec 44 matrycy dostarcza oparcia dla walca 42 wzoru i wstęgi lub wstęg materiału. Zwykle walec 42 wzoru i walec 44 matrycy są wykonane ze stali.

Alternatywnie, walec 44 matrycy może zostać zastąpiony przez walec wzoru (nie pokazany), mający wzór o ciągłych obszarach oparcia, tworzących dyskretne otwory lub zagłębienia, jak w opisanym powyżej walcu 42 wzoru. W takim przypadku zespół wiązania według wzoru zawiera parę obracających się w przeciwnych kierunkach walców wzorów, które utworzą wzór ciągłych obszarów wiązania, tworzących liczne dyskretne niezwiązane obszary na obu, górnej i dolnej, powierzchniach włókniny niezwiązanej według wzoru. Rotacja umieszczonych jeden naprzeciw drugiego walców wzorów może być synchronizowana, tak że po187 960 wstałe obszary niezwiązane na powierzchniach materiału niezwiązanego według wzoru są ustawione jeden naprzeciw drugiego w pionie lub zestawione.

Jak widać na fig. 4, walec 42 wzoru i walec 44 matrycy są obracane w przeciwnych kierunkach jeden w stosunku do drugiego, tak aby przeciągały nietkaną ultralekką wstęgę 38 przez obszar chwytu utworzony między nimi. Walec 42 wzoru ma pierwszą szybkość obrotową, mierzoną na jego zewnętrznej powierzchni, zaś walec 44 matrycy ma drugą prędkość obrotową, mierzoną na jego zewnętrznej powierzchni. W pokazanym przykładzie wykonania, prędkości obrotowe pierwsza i druga są w zasadzie identyczne. Jednakże prędkości obrotowe walców wzoru i matrycy mogą być modyfikowane, z utworzeniem różnicy prędkości między obracającymi się przeciwnie walcami.

Jak widać w alternatywnym przykładzie wykonania, przedstawionym na fig. 3, ultralekki materiał 5 może być dostarczony w postaci punktowo wiązanego ultralekkiego materiału, w którym ciągłe obszary niezwiązane 7 (niezaciemnione) wyznaczają liczne dyskretne, stabilizowane wymiarowo obszary 9 wiązania punktowego (zaciemnione) w materiale włókninowym 5. Materiał 5 jest utworzony z wstęgi włókninowej, mającej strukturę włóknistą z indywidualnych włókien lub filamentów. Wstęga włókninowa jest ultralekkim materiałem 5, a zatem ma gramaturę mniejszą niż 13,56 g/m² (0,40 osy). Wzór obszarów 9 wiązania punktowego może być utworzony o różnych kształtach, na przykład na fig. 3 przedstawione są kształty prostokątne, przy czym koncentracja obszarów 9 wiązania punktowego względem obszarów niezwiązanych 7 nie jest w skali, aby móc je przedstawić. W celu pokazania obszarów 9 wiązania punktowego w skali dla wysokich koncentracji według niniejszego wynalazku, trzeba by zagęścić obszary 9 wiązania punktowego, tak że byłoby trudno odróżnić między nimi ciągłe obszary niezwiązane 7.

Przy tworzeniu nieciągłych wzorów wiązania według niniejszego wynalazku, materiał lub wstęga włókien, która ma zostać związana, jest przepuszczana między ogrzewanym walcem kalandrowym a walcem matrycy. Walec kalandrowy jest wyposażony w pewien wzór, tak że obszary materiału są niezwiązane, zaś walec matrycy jest zwykle płaski.

Jak w przykładzie wykonania materiału 4 niezwiązanego według wzoru, materiał 5 ma stabilność wymiarową, scharakteryzowaną czynnikiem obliczonym przez przemnożenie liczby Poissona dla wstęgi włókninowej przy wydłużeniu o 10% w kierunku maszynowym przez gramaturę wstęgi włókninowej, przy czym wspomniany czynnik jest równy lub mniejszy niż 40,7 g/m² *PR (1,20 osy * PR).

W innym przykładzie wykonania niniejszego wynalazku, ultralekki materiał, jak poprzednio opisany, może zostać użyty do utworzenia wykładziny 64 od strony ciała, przepuszczającej ciecze w produkcie higieny osobistej, takim jak pielucha 60 (pokazana na fig. 6). W przykładzie wykonania pieluchy pokazanym na fig. 6, między wykładziną 64 a zewnętrzną osłoną 62 utworzona jest wkładka chłonna 66, na przykład mieszanina hydrofilowych spulchnionych włókien z celulozowej miazgi drzewnej i wysokoabsorbcyjnych cząsteczek żelujących (np. superabsorbentu). Elastyczne elementy mogą być umieszczone w sąsiedztwie każdej wzdłużnej krawędzi 68 pieluchy 60 w celu ustalenia i utrzymywania bocznych krawędzi 68 pieluchy 60 wokół nóg noszącego. Dodatkowo, elastyczne elementy mogą zostać również umieszczone w sąsiedztwie jednej lub obu krawędzi kończących 70 pieluchy 60 w celu zapewnienia elastycznego pasa taliowego. Pielucha 60 może zawierać również opcjonalne skrzydełka ograniczające 72, wykonane z lub przymocowane do wykładziny 54 od strony ciała. Odpowiednie konstrukcje i układy takich skrzydełek ograniczających są opisane, na przykład, w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki. Środkami do mocowania pieluchy 60 wokół użytkownika mogą być układ mocowania typu haczyk i pętelka, zawierający elementy haczykowe 74, przymocowane do wewnętrznej i/lub zewnętrznej powierzchni zewnętrznej osłony 62 w tylnym obszarze pasa taliowego pieluchy 60, zaś jeden lub więcej elementów pętelkowych lub wstawek 76, wykonanych z materiału pętelkowego, niezwiązanego według wzoru, przymocowanego do zewnętrznej powierzchni zewnętrznej osłony 62 w przednim obszarze pasa taliowego pieluchy 60.

187 960

Odnośnie do tabel, „PU reprezentuje materiały niezwiązane według wzoru, zaś „DB reprezentuje materiały związane w sposób nieciągły. Próbki porównawcze (wszystkie są materiałami związanymi w sposób nieciągły) w szeregu tabel „A, mają następujące wzory wiązania:

Control #1 Obszar wiązania 15-20%	46,80 z;pplf^]/^(^n^2 (302 szpilki/cal2)
Control #2 Obszar wiązania 9-20%	15,80 z/pHek/mm2 (102 szpilki/cal2)
Control #3 Obszar wiązania 15-20%	46,80 z:zpllek/<m22 (302 szpilek/caP)
Fitessa Control Obszar wiązania 18%	31,6 1 ζζρΙ^Ζ^2 (204 szpilek/cal2)
Kami Control Obszar wiązania 18%	1 zzpllek/cm2 (204 szpilek/caP)
Polybond Control Obszar wiązania 18%	Ż,^ 1 z:ppllek/cm2 (204 szpilek/caP)
Materiał Control #1 jest materiałem spod filiery ze wzorem w postaci siatki z drutu. Ma-

teriał Control #2 ma wzór punktowy delta. Materiał Control 3 ma wzór siatki drucianej. Pozostałe trzy materiały porównawcze są dostępnymi w handlu materiałami, uzyskanymi od nazwanych firm (Fitessa, KAMI i Polybond).

Odnośnie do tabel, próbki według niniejszego wynalazku oznaczone jako „innowacyjny materiał związany w sposób nieciągły w seriach tabel „B, mają gęsty wór rombowy z obszarem wiązania w zakresie od 15 do 18%, ale z punktami wiązania w bardzo małych odstępach, dających koncentrację szpilek równą 71,29 szpilek/cm2 (460 szpilek na cal kwadratowy). Długość boku szpilki w tym wzorze jest równa 0,45 mm (0,018 cala). Odległość między szpilkami (między ich środkami) w poprzecznym kierunku jest równa 2,18 mm (0,086 cala), zaś w kierunku maszynowym jest równa 1,27 mm (0,050), mierzona wzdłuż tego samego rzędu, przy czym kolejne rzędy są przesunięte jeden względem drugiego. Głębokość wiązania w tym wzorze jest równa 0,60 mm (0,024 cala). Materiał ten stanowi przykład wiązanego według wzoru materiału według niniejszego wynalazku. Próbki oznaczone jako „innowacyjne materiały niezwiązane według wzoru przedstawiają niezwiązane według wzoru materiały według niniejszego wynalazku.

Polimery użyte w materiałach porównawczych wymienionych powyżej i w materiałach innowacyjnych (związanych w sposób nieciągły i niezwiąząnych według wzoru) opisanych poniżej są następujące:

Control #1

Control #2

Control #3

Innowacyjny materiał z nieciągłym wiązaniem

Innowacyjny materiał #1 niezwiązany według wzoru

Innowacyjny materiał #2 niezwiązany według wzoru

PP (poiipropylen2 35 MFR Union Carbide E5D47 z 2% TiO2 PP 35 MFR Umon Carbide E5D47 z 2% TiO2

PP 35 MFR Εχχοη 3445 z 22/₀ TiO₂

PP 35 MFR Umon E5D47 z 2% TiO2

PP 35 MFR Εχχοη 3445 z 245

TiO2 (próbki 10, 11, 12, 13, 15, 16, 18,

19, 20,21)

PP 35 MFR Εχχοη x445 z 4%

TiO2 (próbki 9,14,17)

187 960

Tabela I-A (materiały porównawcze)

Materiał porównawczy	Gramatura . . Ί. ...	Denier (dpf)	Suchy blok 5	Przepuszczalność dla powietrza m’/m2/s ff/łF/min)	Obciążenie zgniatania kubka (gramy)
(g/m )	(uncje/ jard2)	(mm)	(cale)
Control #1	13,62	0,549	2,20	0,35	0,015	5,26	1053	29
Control #2	10,17	0,300	1,86	0,22	0,009	7,02	1405	10
Control #3	13,56	0,500	1,82	0,25	0,010	5,32	1065	26
Fitessa Control	16,28	0,580	2,53	0,27	0,011	5,93	987	27
KAMI Control	9,83	0,290	2,90	0,20	0,008	7,76	1556	17
Polybond Control	17,29	0,510	2,98	0,33	0,013	5,51	1101	15

Tabela I-B innowacyjne materiały o nieciągłym wiązaniu)

Próbka wzoru wiązania	Gramatura	Denier (dpf)	Suchv blok 5	Przepuszczalność dla powietrza mW/s (ft3/ft2/min)	Obciążenie zgniatania kubka (gramy)
(g/m )	(uncje/ jard2)	(mm)	(cale)
1	15,92	0,55	1,10	0,15	0,006	2,92	585	58
2	11,19	0,33	1,10	0,15	0,006	5,31	862	30
3	7,80	0,23	1,10	0,07	0,003	5,85	1170	19
5	5,53	0,16	1,10	0,10	0,005	7,90	1580	12
5	6,10	0,18	1,50	0,10	0,005	b. d.	13
6	7,12	0,21	1,50	0,10	0,005	7,35	1468	16
7	10,51	0,31	1,50	0,15	0,006	5,01	1001	22
8	14,25	0,52	1,50	0,17	0,007	3,16	772	39

Tabela I-C (innowacyjne materiały #1 i 2 niewiązane według wzoru)

Próbka wzoru nie wiązania	Ciężar właściwy (g/m2) (uncje/ jard2)	Denier (dpf)	Suchy blok 5 (mm) (cale)	Przepuszczalność dla powietrza m7m2/s (ft3/ft2/ min)	Obciążenie zgniatania kubka (gramy)
1	2	3	5	5	6
9	5.05	0,119	1,23	0,10	0,005	b. d.	3
10	6,51	0,189	2,10	0,15	0,006	b. d.	8
11	7,22	0,213	3,90	0,15	0,006	b. d.	9
12	7,83	0,231	2,10	0,15	0,006	7,76	1553	15
13	9,19	0,271	2,10	0,15	0,006	6,56	1292	19
15	9,53	0,281	1,23	0,15	0,006	3,95	791	15

187 960

c.d. tabeli I-C

1	2	3	4	5	6
15	9,56	0,282	3,90	0,17	0,007	b. d.	14
16	13,06	0,385	2,10	0,20	0,008	4,58	916	32
17	16,82	0 996	1,23	0,22	0,009	1,79	359	56
18	18,45	0,544	2,10	0,30	0,012	3,04	607	65
19	19,16	0,565	3,90	0,27	0,011	4,52	904	58
20	20,11	0,593	3,90	0,33	0,013	4,55	909	57
21	20,99	0,619	5,60	0,33	0,013	5,33	1065	59

Tabela II-A (materiały porównawcze]

Materiał porównawczy	Energia zgniatania kubka (gramy/mm)	Fałdowanie CD (cm)	Fałdowanie MD (cm)	Liczba Poissona przy wydł. O 10%	Maks. Obciążenie rozciągania
(kg)	(funty) CD
Control #1	474	1,62	2,89	3,49	2,17	4,80
Contro1 #2	84	1,09	1,40	4,10	1,44	3,19
Control #3	435	1,73	1,99	3,32	3,11	6,87
Fitessa Control	453	1,60	2, 00	4,82	2,76	6,10
KAMI Control	150	1,18	1,53	4,19	1,31	2,90
Polybond Control	179	1,47	1,23	2,87	2,95	6,50

Tabela II-B (innowacyjny materiał o nieciągłym wiązaniu)

Próbka wzoru wiązania	Energia zgniatania kubka (gramy/mm)	Fałdowanie CD (cm)	Fałdowanie MD (cm)	Liczba Poissona przy wydł. O 10%	Maks. Obciąże-
nie ro (kg)	zciągania (funty) CD
1	909	2,12	2,77	2,82	2,21	4,88
2	347	1,58	2,59	3,18	1,32	2,92
3	114	1,38	2,13	3,81	0,82	1,82
4	n. d.	1,44	1,82	4,15	0,39	0,88
5	n. d.	1,82	2,19	4,13	0,45	1,00
6	53	1,56	1,91	4, 04	0,65	1,44
7	216	1,44	1,98	3,36	1,06	2,34
8	522	2,22	2,25	2,72	1,88	4,15

187 960

Tabela II-C (innowacyjne materiały #1 i #2 niewiązane według wzoru)

Próbka wzoru wiązania	Energia zgniatania kubka (gramy/mm)	Fałdowanie CD (cm)	Fałdowanie MD (cm)	Liczba Poissona przy wydł. O 10%	Maks. Obciążenie rozciągania (kg) (funty) CD
9	48	1,00	1,79	4,47	0,45	1,0
10	149	1,38	1,73	4,26	1,04	2,3
11	152	1,47	1,83	4,34	0,22	0,5
12	233	1,31	2,05	3,75	1,40	3,1
13	344	1,45	2,23	3,61	1,58	3,2
14	282	1,37	2,30	3,29	1,22	2,7
15	279	1,64	2,30	4,04	0,77	1,7
16	591	2,47	2,47	3,08	1,77	3,9
17	1049	1,93	2,61	2,49	2,67	5,9
18	1238	1,89	3,02	2,53	3,22	7,1
19	1126	1,73	2,94	3,05	2,58	5,7
20	1104	2,11	2,61	2,85	2,36	5,2
21	1066	2,15	2,33	3,05	1,63	3,6

Tabela III-A (materiały porównawcze)

Materiał porównawczy	Maks. wydłużenie przy rozciąganiu (%) CD	Maks. energia przy rozciąganiu CD	Maks. obciążenie przy rozciąganiu	Maks. wydłużenie przy rozciąganiu (%) MD
(kg)	(funty) MD
Control #1	79,10	5,70	3,35	7,40	45,30
Control #2	120,96	5,77	2,53	5,59	74,68
Control #3	76,84	9,42	4,09	9,02	68,01
Fitessa Control	59,70		2,95	6,50	28,20
KAMI Control	44,10		2,81	6,20	34,80
Polybond Control	80,40		4,76	10,50	70,90

Tabela III-B [innowacyjny materiał z nieciągłym wiązaniem)

Próbka wzoru wiązania	Maks. wydłużenie przy rozciąganiu (%) CD	Maks. energia przy rozciąganiu CD	Maks. obciążenie przy rozciąganiu	Maks. wydłużenie przy rozciąganiu (%) MD
(kg)	(funty) MD
1	2	3	4	5
1	36,06	2,98	3,01	6,63	22,19
2	33,87	1,64	165	3,64	16,07

187 960

c.d. tabeli III-B

1	2	3	4	5
3	36,38	1,07	0,93	2,05	13,07
4	31,85	0,44	0,68	1,50	16, 83
5	52,56	0,79	0,72	1,60	12,38
6	27,45	0,65	0,68	1,50	12,36
7	28,59	1,10	1,26	2,79	14,95
8	32,02	2,25	1,78	3,93	15,54

Tabela III-C (innowacyjny materiał #1 i #2 niewiązany według wzoru)

Próbka wzoru wiązania	Maks. wydłużenie przy rozciąganiu (%) CD	Maks. energia przy rozciąganiu CD	Maks. obciążenie przy rozciąganiu	Maks. wydłużenie przy rozciąganiu (%) MD
(kg)	(funty) MD
9	58,2	0,9	0,90	2,00	28,6
10	66,9	3,2	1,54	3,40	29,6
11	74,7	0,7	0,86	1,90	64,5
12	56,5	2,6	1,99	4,40	32,9
13	40,7	2,1	1,99	4,40	27,0
14	34,3	1,6	2,63	5,80	28,3
15	69,0	2,4	1,58	3,50	44,6
16	32,5	2,0	3,17	7,00	29,9
17	28,7	3,0	4,94	10,90	25,5
18	39,8	4,5	0,46	1,03	24,7
19	44,3	4,3	4,17	9,20	30,2
20	66,6	7,1	4,17	9,20	25,1
21	63,8	5,1	3,22	7,10	34,2

Tabela IV-A (materiały porównawcze)

Materiał porównawczy	Maks. energia przy rozciąganiu MD	Maks. obciążenie przy rozciąganiu taśmy CD (kg) (funty)	Maks. wydłużenie przy rozciąganiu taśmy CD (%)
1	2	3	4
Control #1	6,10		92,53
Control #2	7,45	1,19 2,63	45,93
Control #3	11,17	2,62 5,79
Fitessa Control

187 960

c.d. tabeli IV-A

1	2	3	4
KAMI Control
Polybond Control		1,13 2,5	89,8

Tabela IV-B (innowacyjny materiał z nieciągłym wiązaniem)

Próbka wzoru wiązania	Maks. energia przy rozciąganiu MD	Maks. obciążenie przy rozciąganiu taśmy CD (kg) (funty)	Maks. wydłużenie przy rozciąganiu taśmy CD (%)
1	2,75	2,47	5,45	30,25
2	1,08	1,65	3,65	29,58
3	0,51	0,89	1,97	27,82
4	0,47	0,57	1,27	28,50
5	0,37	0,40	0,90	41,51
6	0,35	0,83	1,85	20,85
7	0,77	1,43	3,16	23,35
8	1,12		23,20

Tabela IV-C (innowacyjny materiał #1 i #2 niewiązany według wzoru)

Próbka wzoru wiązania	Maks. energia rozciągania MD
9	1,1
10	U7
11	2,5
12	2,6
13	1,9
14	3,0
15	3,3
16	3,5
17	5,1
18	4,7
19	5,2
20	6,0
21	4,7

Figury od 7 do 11 przedstawiają na wykresach dane przedstawione w tabelach. Według niniejszego wynalazku, liczba Poissona zarówno w ultralekkim materiale 5 związanym według wzoru, przedstawionym w tabeli II-B, jak i materiale 4 niezwiązanym we26

187 960 dług wzoru (fig. 1 i 2) przedstawionym w tabeli II-C, jest mniejsza niż dla materiałów porównawczych, przedstawionych w tabeli II-A. Liczba Poissona jest mniejsza w zakresie gramatur dla wszystkich wartości denier włókien. Zatem, materiały według niniejszego wynalazku mają lepszą stabilność wymiarową niż materiały porównawcze. Tabele ilustrują wpływ wartości denier na liczbę Poissona. Materiały według niniejszego wynalazku są lepsze od materiałów porównawczych o podobnej gramaturze, nawet kiedy wartości denier są większe niż dla materiałów według niniejszego wynalazku.

Zwykle, w przypadku typowych materiałów, kiedy gramatura materiału maleje, przy stałej wartości denier na włókno, liczba Poissona rośnie. Wzrost ten jest oczekiwany, ponieważ jest mniej włókien na jednostkę powierzchni materiału. Zwykle, w przypadku typowych materiałów, kiedy wartość denier na włókno maleje przy stałej gramaturze, liczba Poissona również maleje. Wynika to stąd, że jest więcej włókien na jednostkę powierzchni. Jednym ze sposobów poprawienia wartości liczby Poissona przy stałej gramaturze jest obniżenie wartości denier na włókno. Jednakże, w pewnych przypadkach, możliwość obniżenia wartości denier na włókno nie istnieje dla projektanta przędzy, ze względu na inne czynniki, zależne od wartości denier. Na przykład, zmniejszenie denier powoduje zmniejszenie przepuszczalności lub porowatości, co jest niepożądane w pewnych zastosowaniach, takich jak wykładzina w produktach higieny osobistej lub okładzina w absorpcyjnym laminacie do ścierania, gdzie wchłanianie płynów jest lepsze przy większej przepuszczalności. Nieoczekiwanie, materiały według niniejszego wynalazku z większą wartością denier na włókno, są lepsze niż materiały porównawcze, przy jednakowych gramaturach, nawet gdy materiał porównawczy ma niższą wartość denier na włókno niż materiał według wynalazku. Wniosek wynikający z tego faktu jest taki, że nie tylko innowacyjne materiały dostarczają lepszej stabilności wymiarowej przy małych ciężarach właściwych, ale innowacyjne materiały przewyższają również porównywalne materiały, które mają niższe wartości denier na włókno z optymalną stabilnością wymiarową.

Poniższa tabela V ilustruje w postaci podsumowania wartości liczby Poissona dla różnych materiałów o ciężarze właściwym mniejszym niż 13,56 g/m2 (0,40 osy). Materiały, dla których dostarczone są poniższe dane są tymi materiałami, które posiadają najniższe liczby Poissona w danej temperaturze wiązania. Temperatury wiązania są temperaturami powierzchni walców zarówno wzoru jak i matrycy, kiedy podana jest tylko jedna temperatura; kiedy podane są dwie temperatury, pierwsza wartość wskazuje włókno nie istnieje dla projektanta przędzy, ze względu na inne czynniki, zależne od wartości denier. Na przykład, zmniejszenie denier powoduje zmniejszenie przepuszczalności lub porowatości, co jest niepożądane w pewnych zastosowaniach, takich jak wykładzina w produktach higieny osobistej lub okładzina w absorpcyjnym laminacie do ścierania, gdzie wchłanianie płynów jest lepsze przy większej przepuszczalności. Nieoczekiwanie, materiały według niniejszego wynalazku z większą wartością denier na włókno, są lepsze niż materiały porównawcze, przy jednakowych gramaturach, nawet gdy materiał porównawczy ma niższą wartość denier na włókno niż materiał według wynalazku. Wniosek wynikający z tego faktu jest taki, że nie tylko innowacyjne materiały dostarczają lepszej stabilności wymiarowej przy małych ciężarach właściwych, ale innowacyjne materiały przewyższają również porównywalne materiały, które mają niższe wartości denier na włókno z optymalną stabilnością wymiarową.

Poniższa tabela V ilustruje w postaci podsumowania wartości liczby Poissona dla różnych materiałów o ciężarze właściwym mniejszym niż 13,56 g/m2 (0,40 osy). Materiały, dla których dostarczone są poniższe dane są tymi materiałami, które posiadają najniższe liczby Poissona w danej temperaturze wiązania. Temperatury wiązania są temperaturami powierzchni walców zarówno wzoru jak i matrycy, kiedy podana jest tylko jedna temperatura; kiedy podane są dwie temperatury, pierwsza wartość wskazuje temperaturę powierzchni walca wzoru, zaś druga liczba wskazuje temperaturę powierzchni walca matrycy. Dodatkowo, tabela V ilustruje wynik, uzyskany przez przemnożenie gramatury materiału przez liczby Poissona. Dane w tabeli V są uporządkowane według wzrostu tych czynników.

187 960

Próbka wstęgi (PU lub DB)	Gramatura	Denier (dpO	Liczba Poissona przy wydł. O 10%	Liczba Poissona x gramatura	Temperatura wiązania (°C) (°F)
(g/m)	(uncje/ jard2)
g/m2,PR	(osy* PR)
9 (PU)	4,04	0,119	1,23	4,47	18,06	0,53	140,5 285
4 (DB)	5,32	0,157	1,10	4,15	22,08	0,65	142,8/141,1 289/286
5 (DB)	6,14	0,181	1,40	4,13	25,36	0,75	143,3 289/286
10 (PU)	6,41	0,189	2,10	4,26	27,31	0,80	142,8 290
6 (DB)	7,19	0,212	1,40	4,04	29,05	0,86	142,8/141,1 289/286
12 (PU)	7,83	0,231	2,10	3,75	29,36	0,87	143,3 290
3 (DB)	7,90	0,233	1,10	3,81	30,10	0,89	142,8/141,1 289/286
11 (PU)	7,22	0,213	3,90	4,34	31,33	0,92	135 275
14 (PU)	9,53	0,281	1,23	3,29	31,35	0,92	143,3 290
13 (PU)	9,19	0,271	2,10	3,61	33,18	0,98	143,3 290
7 (DB)	10,38	0,306	1,40	3,36	34,88	1,03	142,8/141,1 289/286
2 (DB)	11,09	0,327	1,10	3,18	35,27	1,04	142,8/141,1 289/286
15 (PU)	9,56	0,282	3,90	4,04	38,62	1,14	135 275
16(PU)	13,06	0,385	2,10	3,08	40,22	1,19	143,3 290
KAMI (DB)	9,83	0,29	2,90	4,19	41,18	1,22	b. d.
Control #2 (DB)	10,17	0,30	1,86	4,10	41,69	1,23	137,8 280/275

Niniejszy wynalazek może być ilościowo określony przez wykorzystanie czynnika uzyskanego przez przemnożenie gramatury wółkniny przez liczbę Poissona przy wydłużeniu o 10% w kierunku maszynowym. Czynnik ten może być wyrażony w g/m² PR (osy * PR), gdzie PR oznacza liczbę Poissona. Włókniny według wynalazku bez względu na to czy są to materiały z nieciągłym wiązaniem o dużej koncentracji, czy materiały niezwiazane według wzoru, charakteryzują się wartością tego czynnika równą lub mniejszą niż 40,7 g/in * PR (1,20 osy * PR).

Chociaż korzystny przykład wykonania wynalazku został opisany przy użyciu specyficznych określeń, urządzeń i sposobów, opis ten jest jedynie przeznaczony dla ilustracji. Należy rozumieć, że zmiany i modyfikacje mogą być dokonane przez specjalistów w danej dziedzinie bez odchodzenia od idei i zakresu niniejszego wynalazku.

187 960

ΓΝ e

cuossjod eązoTi

ΓΩ r* m

OJ o

OJ m

σ\

M __ tO JJ 7“ tn rn I I « I •H M O r·* ł—ł o

r* vo os m

m •r-ł ·Η J Z

187 960

cn o

oj to tn os m

ęuoss-ęoa Bązoyi

5Ll ni

Λ

N υ

•H

187 960

Lu α. ο	Lu Q_ Ο
r-
»-
m	m
ο	ο
9	♦

>1 ω

ο

CM

Β σ'

ΓΟ

CM ιη σ>

Ό ιλ σ>

ΡΊ m

Γ*

Φ

Μ σ

4J <0 §

ο φ

Ο ϋ_

Ν

U ·»Μ ►4 euossrod Βςζοττ

187 960

dP O

f m

<N ^a·

ΓΌ

O

ΓΜ m

cn

KD ko m

n r* o

r*

K£>

σ» <*>

Buossjoa *ςζοτΊ <0

U

P «1

I u

o

GO o

Ll.

rti

Λ

N

U •rl >4

187 960

Liczba

Niewią2 issona w funkcji gramatury przy wydłużeniu o 10% ane według wzoru i materiały porównawcze

4.50

Liczba Poissona

4.00 —

3.503.002.50 —

2.00

Gramatura

FIG. 7 ♦ PU 5.6 DPF PU 3.9 DPF a PU 2.1 DPF • PU 1.2 DPF (osy) (g/m2)

187 960 /⁵

FIG. 5

187 960

Ο ο ο ο ο

0.0 Ο Ο Ο Ο ,<7ρ Ο Ο Ο ο-χ ^OOC ο ο GK

FIG. I

FIG. 2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 6,00 zł.

Claims (28)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Włóknina ultralekka, stabilna wymiarowo, zawierająca wstęgę włókninową z włókien lub filamentów, które ma gramaturę mniejszą niż 13,56 g/m² i ma na powierzchni wzór obszarów wiązania, znamienna tym, że wstęga włókninowa (4) ma stabilność wymiarową, scharakteryzowaną przez czynnik, obliczony przez przemnożenie liczby Poissona wstęgi włókninowej (4, 5) przy wydłużeniu o 10% w kierunku maszynowym przez gramaturę wstęgi włókninowej (4, 5), przy czym czynnik ten jest równy lub niniejszy niż 41,7 g/m2 * PR.
2. 2. Włóknina według zastrz. 1, znamienna tym, że wzór obszarów wiązania (6) jest ciągły.
3. 3. Włóknina według zastrz. 1 znamienna tym, że wstęga włókninowa (4, 5) ma gramaturę mniejszą niż około 10,17 g/m².
4. 4. Włóknina według zastrz. 1, znamienna tym, że wstęga włókninowa (4, 5) ma gramaturę mniejszą niż około 6,78 g/m2.
5. 5. Włóknina według zastrz. 1, znamienna tym, że obszary wiązania (6, 9) obejmują około 50% całkowitego obszaru powierzchni.
6. 6. Włóknina według zastrz. 1, znamienna tym, że obszary wiązania (6, 9) obejmują około 40% całkowitego obszaru powierzchni.
7. 7. Włóknina według zastrz. 1, znamienna tym, że obszary wiązania (6, 9) obejmują około 30% całkowitego obszaru powierzchni.
8. 8. Włóknina według zastrz. 1, znamienna tym, że obszary wiązania (6, 9) obejmują około 15%o całkowitego obszaru powierzchni.
9. 9. Włóknina według zastrz. 1, znamienna tym, że wzór obszarów wiązania (9) zawiera liczne nieciągłe wiązania punktowe.
10. 10. Włóknina według zastrz. 9, znamienna tym, że obszary wiązania (9) we wstędze mają koncentrację punktów wiązania równą przynajmniej około 62 punktów wiązania na centymetr kwadratowy.
11. 11. Włóknina według zastrz. 1, znamienna tym, że wstęga włókninowa (4, 5) zawiera włókna formowane przez rozdmuchiwanie z materiału stopionego.
12. 12. Włóknina według zastrz. 1, znamienna tym, że wstęga włókninowa (4, 5) zawiera włókna otrzymywane metodą „spod filiery”.
13. 13. Włóknina według zastrz. 1, znamienna tym, że wstęga włókninowa (4, 5) zawiera włókna wieloskładnikowe.
14. 14. Włóknina według zastrz. 1, znamienna tym, że wstęga włókninowa (4, 5) zawiera włókna termoplastyczne.
15. 15. Włóknina według zastrz. 1, znamienna tym, że wstęga włókninowa (4, 5) zawiera włókna polipropylenowe.
16. 16. Zastosowanie włókniny ultralekkiej stabilnej wymiarowo według zastrz. 1, znamienne tym, że stosuje się jąjako okładzinę przy wytwarzaniu wyrobu higieny osobistej.
17. 17. Zastosowanie według zastrz. 16, znamienne tym, że wstęga włókninowa (4, 5) zawiera włókna poliolefinowe „spod filiery”.
18. 18. Zastosowanie według zastrz. 16, znamienne tym, że wyrób higieny osobistej jest wyrobem dla dorosłych, cierpiących na niemożność kontrolowania wydalania.
19. 19. Zastosowanie według zastrz. 16, znamienne tym, że wyrób higieny osobistej jest wyrobem higienicznym dla kobiet.
20. 20. Zastosowanie według zastrz. 16, znamienne tym, że wyrób higieny osobistej jest pieluchą.
21. 21. Włóknina ultralekka, stabilna wymiarowo, zawierająca wstęgę włókninową z włókien lub filamentów, która ma gramaturę mniejszą niż 13,56 g/m2 i ma na powierzchni wzór

    187 960 obszarów ciągłego -wiązania, znamienna tym, że wstęga włókninowa (4) ma stabilność wymiarową scharakteryzowaną przez czynnik, obliczony przez przemnożenie liczby Poissona wstęgi włókninowej (4) przy wydłużeniu o 10% w kierunku maszynowym przez gramaturę wstęgi włókninowej, przy czym czynnik ten jest równy lub mniejszy niż 41,7 g/m² * PR.
22. 22. Włóknina ultralekka, stabilna wymiarowo, zawierająca wstęgę włókninową z włókien lub filamantów, która ma gramaturę mniejszą niż 13,56 g/m2 i ma na powierzchni wzór obszarów nieciągłego wiązania, znamienna tym, że wstęga włókninowa (5) ma stabilność wymiarową scharakteryzowaną przez czynnik, obliczony przez przemnożenie liczby Poissona wstęgi włókninowej (5) przy wydłużeniu o 10%o w kierunku maszynowym przez gramaturę wstęgi włókninowej, przy czym czynnik ten jest równy lub mniejszy niż 41,7 g/m2 * PR.
23. 23. Sposób wytwarzania włókniny ultralekkiej, stabilnej wymiarowo, polegający na dostarczeniu wstęgi włókninowej, mającej strukturę włóknistą z niezwiązanych, pojedynczych włókien lub filamentów o gramaturze równej lub mniejszej niż 13,56 g/m² i przepuszczeniu tej wstęgi włókninowej przez szczelinę utworzoną przez naprzeciwległe walce kalandra, pierwszy i drugi oraz dostarczeniu ciepła do co najmniej jednego spośród walców kalandrujących w czasie gdy wstęgę przepuszcza się przez szczelinę, znamienny tym, że wytwarza się na powierzchni wstęgi włókninowej podczas jej przepuszczania przez chwyt (50) wzór obszarów wiązania (6, 9) zapewniających chwyt stabilność wymiarową, scharakteryzowanej przez czynnik, obliczony przez przemnożenie liczby Poissona wstęgi włókninowej przy wydłużeniu o 10%o w kierunku maszynowym przez gramaturę wstęgi włókninowej, przy czym czynnik ten jest równy lub mniejszy niż 41,7 g/m2 * PR.
24. 24. Sposób według zastrz. 23, znamienny tym, że wzór obszarów wiązania (6), utworzony na powierzchni wstęgi (4) włókninowej jest ciągły.
25. 25. Sposób według zastrz. 23, znamienny tym, że wzór obszarów wiązania (9), utworzony na powierzchni wstęgi włókninowej (5) jest nieciągły.
26. 26. Sposób według zastrz. 25, znamienny tym, że wzór obszarów wiązania (9), utworzony na powierzchni wstęgi włókninowej (5) powoduje, że wstęga (5) ma koncentrację wiązania równą przynajmniej, około 62 punktów wiązania na centymetr kwadratowy.
27. 27. Sposób według zastrz. 23, znamienny tym, że stosuje się walec (42, 44) z licznymi zagłębieniami do wytwarzania wzoru obszarów wiązania (6, 9) na powierzchni wstęgi włókninowej (4, 5).
28. 28. Sposób według zastrz. 23, znamienny tym, że walec z licznymi występami jest używany do wytwarzania wzoru obszarów wiązania (6, 9) na powierzchni wstęgi włókninowej (4, 5).