PL205539B1

PL205539B1 - Włókienny twór powierzchniowy o trójwymiarowej strukturze i wysokiej chłonności płynów, sposób jego wytwarzania i jego zastosowanie

Info

Publication number: PL205539B1
Application number: PL355063A
Authority: PL
Inventors: Dieter Groitzsch; Oliver Staudenmayer
Original assignee: Carl Freudenberg Kg; Freudenberg Carl Kg
Priority date: 2001-07-16
Filing date: 2002-07-15
Publication date: 2010-04-30
Also published as: EP1277866A3; PL355063A1; DE10133772B4; ZA200205643B; MXPA02006766A; DE10133772A1; US7763339B2; US20030039807A1; CA2393375A1; EP1277866A2

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest włókienny twór powierzchniowy trójwymiarowej strukturze i wysokiej chłonności płynów, sposób jego wytwarzania i jego zastosowanie.

Na rynku dostępnych jest wiele odmian chusteczek do wycierania lub przemywania. Powszechnie spotykane są papiery lub włókniny, które często stosuje się jako chusteczki nawilżające lub jako chusteczki wchłaniające płyny. Takie chusteczki do wycierania, pełniące rolę chusteczek nawilżających lub chusteczek wchłaniających płyny, stosuje się na przykład do pielęgnacji niemowląt, w kosmetyce, na przykład do pielęgnacji cery, do usuwania brudu w gospodarstwie domowym, w łazienkach lub do czyszczenia pomieszczeń, do nakładania lub usuwania na skórę substancji pielęgnacyjnych lub kosmetycznych, substancji medycznych, względnie do higieny intymnej. Chodzi tutaj o wyroby mające strukturę, która powinna się charakteryzować wysoką zdolnością wchłaniania wody lub płynów. Oprócz wody struktury te zawierają często najróżniejsze płyny kosmetyczne na bazie olejów względnie mieszanin olejów wody i/lub substancji chemicznych, które dzięki włóknistej powierzchni wspomagają proces oczyszczania. Ponieważ produkty używa się często rękami, mają one dużą objętość, są puszyste lub podczas używania składane lub zgniatane, aby ich użytkowanie było łatwiejsze i bardziej przyjemne.

Trójwymiarowe struktury, stosowane jako chusteczki do wycierania, są znane z międzynarodowych opisów patentowych nr WO-A-00/108,998 i WO-A-99/107,273. Są to kompozyty z co najmniej jednej lub dwóch włóknin i wytłaczanych, dwuosiowo naprężonych siatek, na przykład z polipropylenu, które po laminowaniu, na przykład w wyniku częściowego wiązania pod działaniem nacisku i temperatury, wykształcają wskutek skurczu wypukłe struktury w trzecim wymiarze, nabierając przez to większej objętości. Wypukłości te, z uwagi na skurcz w obu kierunkach, to znaczy wzdłuż i w poprzek monofilamentów naprężonej siatki polipropylenowej, stosunkowo nierównomierne i mają niezbyt atrakcyjny wygląd. Związanie obu warstw włókniny zachodzi poprzez siatkę w drodze punktowego lub deseniowego zgrzewania w kalandrze pod działaniem nacisku i temperatury.

Z europejskiego opisu patentowego nr EP-A-814,189 znana jest włóknina, składająca się z co najmniej jednej, rozciąganej jednokierunkowo, włókniny „spod filiery oraz połączonej z nią mechanicznie włókniny z włókien krótkich. Kompozyt charakteryzuje się dużą objętością i dobrym chwytem.

Znane są również włókienne twory powierzchniowe o strukturze trójwymiarowej. W niemieckim opisie patentowym nr DE-A-199 00 424 przedstawione są trójwymiarowo strukturyzowane kombinacje zgrzewanych ze sobą termicznie w postaci regularnego deseniu, warstw włókien ciągłych i włókien ciętych. Struktura trójwymiarowa powstaje w wyniku zastosowania warstw włókien o różnej podatności na skurcz. Wskutek zapoczątkowania skurczu warstwie włókien ciętych nadana zostaje struktura trójwymiarowa. Okazało się jednak, że powstająca przy tym struktura trójwymiarowa jest nieregularna, ponieważ ciąg wypukłości i wgłębień układa się według raczej przypadkowego wzoru.

Przykładami takich kompozytów są włókienne twory powierzchniowe z co najmniej jednej lub dwóch włóknin i wytłaczanych, dwuosiowo naprężanych siatek, na przykład z polipropylenu (zwanego poniżej „PP). Kompozyty te po laminowaniu tworzą wskutek skurczu wypukłe struktury w trzecim wymiarze. Wypukłości te, między innymi w wyniku skurczu w obu kierunkach, to znaczy wzdłuż i w poprzek monofilamentów naprężonej siatki PP, są stosunkowo nierównomierne i mają niezbyt atrakcyjny wygląd. Związanie obu warstw włókniny odbywa się zazwyczaj za pomocą siatki poprzez punktowe lub deseniowe zgrzewanie w kalandrze pod działaniem nacisku i temperatury.

JP-A-09/111,631 opisuje kombinację włóknin o różnej zdolności do skurczu. Zapoczątkowanie procesu kurczenia się jednej warstwy pociąga za sobą pofałdowanie powierzchni kompozytu. W publikacji tej nie wspomniano o zastosowaniu okryw z włókna ciętego jako warstw wewnętrznych.

W oparciu o ten stan techniki celem wynalazku jest zaproponowanie włókiennych tworów powierzchniowych o trójwymiarowej strukturze, które charakteryzują się zwiększoną chłonnością płynów, a jednocześnie mają regularny trójwymiarowy deseń . Wynalazek ma zatem umożliwić wytwarzanie struktur włóknistych o znacznej zdolności wchłaniania płynów, regularnej strukturze i dużej objętości względnie puszystości. Przy użyciu określonych środków według wynalazku powinno się zatem uzyskać dużą chłonność wody i określić z góry strukturę o trójwymiarowych wypukłościach względnie wgłębieniach, eliminując zarazem przypadkowość oraz związane z nią nieregularności struktury.

Włókienny twór powierzchniowy o trójwymiarowej strukturze, wysokiej chłonności płynów, wynoszącej co najmniej 5 g płynu na g tworu powierzchniowego, i grubości co najmniej 0,8 mm, z występującymi regularnie na przemian w odniesieniu do powierzchni tworu wypukłościami i wgłębieniami,

PL 205 539 B1 zawierający co najmniej jedną warstwę włókniny i połączony z nią skurczony twór powierzchniowy, według wynalazku charakteryzuje się tym, że co najmniej jedną warstwę włókniny stanowi tworząca warstwę zewnętrzną okrywa z włókna ciętego, która zawiera mieszaninę włókien z termoplastycznych polimerów i włókien wiskozowych lub włókien z surowców odnawialnych, przy czym okrywa z włókna ciętego jest połączona ze skurczonym tworem powierzchniowym za pomocą spoin zgrzewanych w postaci rozmieszczonych regularnie linii, biegnących prostopadle do kierunku najsilniejszego skurczu tworu powierzchniowego, zaś pomiędzy okrywą z włókna ciętego i skurczonym tworem powierzchniowym na występujących naprzemiennie wypukłościach i wgłębieniach utworzone są przestrzenie.

Korzystnie warstwa włókniny jest unieruchomiona na skurczonym tworze powierzchniowym za pomocą deseniu wiążącego w postaci rozmieszczonych regularnie i nieprzerwanych linii.

Korzystnie skurczony twór powierzchniowy jest wykonany z materiału z grupy obejmującej tkaninę, dzianinę, siatkę, matę, ułożone równolegle monofilamenty, przędze z włókien ciętych lub multifilamentów, włókninę lub folię.

Korzystnie skurczony twór powierzchniowy jest wykonany z materiału w postaci włókniny lub folii.

Korzystnie skurczony twór powierzchniowy jest z naprężonej jednoosiowo lub dwuosiowo folii.

Korzystnie włókienny twór powierzchniowy zawiera skurczony twór powierzchniowy i dwie, nie skurczone lub mające mały skurcz okrywy z włókna ciętego.

₂

Korzystnie włókienny twór powierzchniowy ma gramaturę od 40 do 300 g/m².

Korzystnie włókienny twór powierzchniowy zawiera płyny, zwłaszcza wodę i/lub emulsje olejowo-wodne.

Korzystnie deseń zgrzewania warstwy włókniny i skurczonego tworu powierzchniowego ma postać rozmieszczonych regularnie prostopadle do i/lub w kierunku pracy maszyny, korzystnie nieprzerwanych, linii lub belek.

Korzystnie deseń zgrzewania warstwy włókniny i skurczonego tworu powierzchniowego ma postać linii, rozmieszczonych regularnie na powierzchni włókniny w kształcie sześciokątów.

Sposób wytwarzania włókiennego tworu powierzchniowego o trójwymiarowej strukturze i wysokiej chłonności płynów, wynoszącej co najmniej 5 g płynu na g tworu powierzchniowego, grubości wynoszącej co najmniej 0,8 mm, z występującymi regularnie na przemian w odniesieniu do powierzchni tworu wypukłościami i wgłębieniami, zawierającego co najmniej jedną warstwę włókniny i połączony z nią skurczony twór powierzchniowy, wedł ug wynalazku charakteryzuje się tym, ż e stosuje się kombinację zawierającej mieszaninę włókien z termoplastycznych polimerów i włókien wiskozowych lub włókien z surowców odnawialnych, tworzącej warstwę zewnętrzną, okrywy z włókna ciętego i kurczliwego tworu powierzchniowego, po czym zgrzewa się, korzystnie pod działaniem ciepła i docisku kalandra i/lub za pomocą ultradźwięków, okrywę z włókna ciętego z kurczliwym tworem powierzchniowym, tworząc liniowy deseń biegnący co najmniej prostopadle do kierunku najsilniejszego skurczu kurczliwego tworu powierzchniowego, po czym nagrzewa się otrzymany kompozyt do temperatury skurczu kurczliwego tworu powierzchniowego

Włókienny twór powierzchniowy o trójwymiarowej strukturze według wynalazku stosuje się jako chusteczki do wycierania, chusteczki nawilżające lub jako zbiornik płynów do czyszczenia lub nanoszenia płynów, na przykład substancji medycznych lub kosmetycznych.

Kompozyt według wynalazku wykazuje wysoką względną i bezwzględną chłonność wody. Wysoką bezwzględną chłonność wody można osiągnąć tak, że struktury włókniste po skurczu do postaci trójwymiarowej struktury mają większą gramaturę, mogą zatem wchłaniać więcej wody. Zależność ta jest zrozumiała dla specjalisty. Nieoczekiwanie takie upostaciowane trójwymiarowo twory powierzchniowe wykazują także znacznie większą procentową chłonność wody, która jest niezależna od zastosowanej gramatury. W wyniku skurczu w trzecim wymiarze osiągana jest wyższa procentowa chłonność płynów, a jednocześnie wytwarzany jest regularny trójwymiarowy deseń o dużej objętości.

We wchłaniających wodę strukturach jako główny lub pomocniczy składnik stosuje się zazwyczaj włókna wiskozowe dla osiągnięcia wysokiej chłonności wody. Rozwiązanie to jest znane i rozpowszechnione wśród specjalistów. Przy użyciu niniejszego wynalazku można wykazać, że środki według wynalazku pozwalają na wyraźne zwiększenie względnej chłonności wody przez produkty zawierające wiskozę. Okazuje się nawet, że materiały w ogóle nie zawierające wiskozy wykazują również bardzo wysoką względną i bezwzględną zdolność wchłaniania wody. Dlatego też istnieje możliwość zrealizowania tworów powierzchniowych o trójwymiarowej strukturze, wykazujących wysoką zdolność adsorpcji, bez użycia włókien wiskozowych. Włókna wiskozowe są zazwyczaj droższe niż włókna na

PL 205 539 B1 bazie polipropylenu lub poliestru, zaś w obecności wilgoci mają tendencję do wytwarzania nieprzyjemnego zapachu. Można temu zapobiec, stosując strukturę włókninową bez wiskozy względnie zawierającą wymienione polimery.

Korzystnie włókniny zastosowane w kompozytach według wynalazku zawierają oprócz włókien z termoplastów, jak poliolefiny i/lub poliestry, zawierają także włókna półsyntetyczne, jak włókna wiskozowe lub na bazie wiskozy, jak Lyocell® lub włókna z surowców odnawialnych, względnie mieszaniny tych włókien. Kompozyty według wynalazku mogą również zawierać płyny, zwłaszcza wodę i/lub emulsje olejowo-wodne.

Kompozyt według wynalazku zawiera co najmniej jedną warstwę włókniny i co najmniej jedną warstwę innego tworu powierzchniowego, który pod działaniem wilgotnego i/lub suchego ciepła wykazuje tendencję do skurczu względnie do zmniejszenia swej powierzchni.

Stosowane według wynalazku włókniny, nie ulegające skurczowi lub wykazujące jedynie niewielki skurcz w warunkach procesu, mogą składać się z dowolnych typów włókien o najróżniejszym titrze, na przykład od 0,5 do 50 dtex. Aby uzyskać wystarczającą miękkość, na zewnętrzne warstwy kompozytu według wynalazku stosuje się korzystnie włókna o titrze mniejszym niż 5 dtex, korzystnie mniejszym równym 3,5 dtex, zwłaszcza mniejszym równym 3,3 dtex. Poza włóknami jednorodnymi można również stosować włókna heterogeniczne lub mieszaniny różnych typów włókien. Oprócz włóknin „spod filiery stosuje się korzystnie włókniny z włókien ciętych, zwłaszcza niezwiązane włókniny z włókien ciętych.

Włókienny twór powierzchniowy o trójwymiarowej strukturze zawiera korzystnie trzy warstwy, przy czym obie włókniny, pokrywające trójwymiarowo skurczony twór powierzchniowy, stanowią włókniny z włókien ciętych, mające jednakowe lub różne orientacje włókien i/lub mające jednakową lub różną budowę włókien.

Zazwyczaj stosowane włókniny względnie ich niezwiązane produkty wstępne (runa) mają gramatury od 5 do 100 g/m², korzystnie od 10 do 90 g/m².

Włókienny twór powierzchniowy według wynalazku wykazuje zazwyczaj puszystość skurczową (zdefiniowaną w dalszej części opisu), wynoszącą co najmniej 100%, korzystnie 150-400%.

Szczególnie korzystne jest zastosowanie trójwarstwowych kompozytów włóknistych o niewielkich gramaturach po zgrzewaniu i przed skurczem, wynoszących od 20 do 100 g/m². Z tych kompozytów włóknistych można wytwarzać w drodze skurczu wyjątkowo lekkie kompozyty, wykazujące jednocześnie dużą chłonność.

Włókienny twór powierzchniowy o trójwymiarowej strukturze według wynalazku zawiera korzystnie trzy warstwy i ma gramaturę od 4 0 do 300 g/m².

Skurcz może przy tym zachodzić tylko w jednym uprzywilejowanym kierunku, ale także w dwóch lub wię cej niż dwóch kierunkach. Wielkoś ci skurczu w przypadku kilku kierunków, na przykład dwóch, to znaczy w kierunku pracy maszyny i pod kątem 90° do tego kierunku, mogą być jednakowe lub różne.

Celem utrwalenia deseniu wiążącego, za pomocą którego niekurczliwa lub wykazująca jedynie niewielki skurcz w warunkach procesu włóknina jest unieruchamiana na kurczliwym tworze powierzchniowym, stosunek linii deseniu w kierunku wzdłużnym do kierunku poprzecznego powinien być zbliżony, korzystnie jednakowy. Jeżeli przykładowo kurczliwy twór powierzchniowy kurczy się wyłącznie w kierunku wzdłużnym, to znaczy nie wykazuje w ogóle skurczu poprzecznego, wówczas liniowy deseń zgrzewania włókniny i kurczliwego tworu powierzchniowego powinien przebiegać prostopadle do kierunku wzdłużnego. Jako grawerowany walec kalandra należy wówczas przykładowo zastosować walec, pokryty wypukłościami, ustawionymi w 100% w kierunku poprzecznym, zgrzewanie musi bowiem przebiegać w postaci ciągłych linii.

Połączenie zgrzewane pomiędzy runem włókiennym i/lub warstwą włókniny oraz skurczonym względnie kurczliwym tworem powierzchniowym kompozytu według wynalazku jest zrealizowane korzystnie za pomocą ciepła i nacisku w szczelinie kalandra i/lub ultradźwięków.

Okazało się, że odstęp tych linii i wielkość liniowego skurczu są odpowiedzialne za kształt wypukłości i wgłębień, oznacza, że kształt wystających z płaszczyzny części włókiennego tworu powierzchniowego jest dokładnie określony przez przebieg linii deseniu zgrzewania.

Kurczący się względnie skurczony twór powierzchniowy może mieć dowolny charakter. Może tu chodzić o kurczliwy włókienny twór powierzchniowy, na przykład tkaninę, dzianinę, siatkę, matę, ułożone równolegle monofilamenty, przędze z włókien ciętych lub multifilamentów, włókninę lub kurczliwą folię. Kurczliwy włókienny twór powierzchniowy może składać się z rozciągniętych, ustawionych liniowo

PL 205 539 B1 i zorientowanych równolegle względem siebie nici lub przędz. Rozciągnię te wzglę dnie naprężone nici lub monofilamenty mogą krzyżować się z innymi, ustawionymi pod kątem do pierwszych, rozciągniętymi lub nie rozciągniętymi względnie mniej rozciągniętymi nićmi/monofilamentami względnie przędzami. Krzyżujące się włókna, nici lub monofilamenty mogą być związane z innymi samoistnie, na przykład za pomocą wiązania mechanicznego lub zgrzewania w punktach krzyżowania. Wiązanie może być jednak zrealizowane również za pomocą środków wiążących, na przykład wodnych dyspersji.

Zbudowany według wynalazku i połączony w laminat, włókienny otwór powierzchniowy o strukturze trójwymiarowej może się składać ze skurczonego tworu powierzchniowego i co najmniej jednej warstwy włókniny, nie skurczonej lub skurczonej w mniejszym stopniu w warunkach procesu. Skurczony twór powierzchniowy może jednak również być pokryty z obu stron włókniną, symetrycznie lub asymetrycznie, co oznacza, że obie warstwy włókniny mogą mieć jednakowe lub różne gramatury. Obie warstwy włókniny mogą podlegać, o ile wykazują one w ogóle tendencję do skurczu, jednakowemu lub różnemu skurczowi. Co najmniej jedna z obu warstw włókniny musi jednak wykazywać mniejszy skurcz niż twór powierzchniowy, usytuowany w środku kompozytu.

Kurczliwy względnie skurczony twór powierzchniowy laminatu może składać się z naprężonej jednoosiowo lub dwuosiowo folii. Folia może być wykonana znanymi metodami, na przykład metodą wydmuchiwania, to znaczy naprężana w formie rękawowej. Można ją jednak wykonać również metodą wytłaczania przez dyszę szerokoszczelinową i wydłużana poprzez mechaniczne naprężanie w kierunku pracy maszyny lub poprzecznie do tego kierunku za pomocą ramy naprężającej lub w wyniku przejścia przez parę wchodzących w siebie wzajemnie walców, pokrytych wzdłużnymi rowkami.

Typowy stosunek naprężania folii sięga 5:1 w jednym lub obu kierunkach naprężania. Pod pojęciem stosunku naprężania rozumie się stosunek długości folii po i przed naprężaniem.

Foliowy produkt wytłaczania może zawierać znane wypełniacze lub środki strukturotwórcze, na przykład cząstki nieorganiczne, jak kreda, talk lub kaolin. Dzięki tym substancjom podczas naprężania można wytworzyć strukturę mikroporowatą, charakteryzującą się lepszą zdolnością „oddychania.

Folię można jednak również przed naprężaniem poddać perforacji przy użyciu znanych metod, wskutek czego po naprężaniu następuje powiększenie perforacji.

Przed naprężaniem w folii można również wykonać szczelinowe nacięcia, z których podczas naprężania, zwłaszcza pod kątem 90° do wzdłużnego wymiaru szczelin, powstają perforacje.

Przed naprężaniem w folii można wykonać osłabienie w postaci deseniu, który przy naprężaniu poszerza się, tworząc perforacje. Deseniowe osłabienie folii można zrealizować w wyniku przejścia przez kalander, to znaczy pod działaniem ciepła i nacisku względnie w drodze obróbki ultradźwiękowej.

Niezależnie od tego, czy folia jest perforowana, zaopatrzona w deseń osłabiający lub szczelinowe nacięcia, może ona się składać z jednej warstwy lub kilku, to znaczy co najmniej dwóch, warstw, otrzymanych w wyniku wytłaczania współbieżnego. Jedna z obu lub obie zewnętrzne warstwy wytłaczanej współbieżnie folii mogą być wykonane z niżej topliwych termoplastów niż pozostała warstwa lub warstwa środkowa. Włókna otaczających kurczliwą folię warstw włókniny mogą być związane wyłącznie z niżej topliwą warstwą (warstwami) wytłaczanej współbieżnie folii, nie zaś z warstwą środkową.

Przy zastosowaniu folii jako kurczliwego względnie skurczonego tworu powierzchniowego laminatu osiąga się pewien wzrost wytrzymałości laminatu. Jednocześnie folia zapobiega migracji naniesionego płynu kosmetycznego z górnych warstw laminatu do jego warstw dolnych, gdy laminat włókninowy jest ułożony w pakiety względnie oferowany w handlu jako chusteczka nawilżająca.

Kurczliwy względnie skurczony twór powierzchniowy laminatu może składać się z luźnego runa włókiennego ze 100% kurczących się, to znaczy silnie rozciągniętych, włókien, wykonanego znanymi technikami układania włóknin. Włókna mogą być układane izotropowo lub w uprzywilejowanym kierunku, to znaczy anizotropowo. Runo włókienne może być przed laminowaniem z co najmniej jedną, nie kurczącą się warstwą włókniny wzmocnione wstępnie, przy czym tak steruje się parametrami wzmacniania, by co najwyżej w nieznacznym stopniu oddziaływać na skurcz. Runo złożone z kurczących się włókien może zawierać włókna o jednakowym lub różnym titrze. Titr tych włókien leży zazwyczaj w przedziale od około 0,5 do około 50 dtex, korzystnie pomiędzy 0,8 i 20 dtex. Włókna, tworzące kurczliwą względnie skurczoną włókninę lub runo, mogą być najróżniejszymi włóknami, na przykład włóknami jednorodnymi, ale także mogą się składać w 100% z włókien dwuskładnikowych względnie mieszaniny włókien jednorodnych i włókien dwuskładnikowych, z tym ograniczeniem, że wyżej topliwy polimer włókien dwuskładnikowych jest identyczny z polimerem włókien jednorodnych, na przykład w mieszaninie jednorodnych wł ókien polipropylenowych z dwuskł adnikowymi wł óknami polipropyle6

PL 205 539 B1 nowo-polietylenowymi o strukturze „side-by-side lub strukturze rdzeniowo-płaszczowej. W tym ostatnim przypadku płaszcz jest z polietylenu, działającego jako substancja wiążąca, służąca do unieruchomienia jednego lub dwóch nie kurczących się, włókiennych tworów powierzchniowych na jednej lub obu stronach warstwy włókien kurczliwych.

Kurcząca się względnie skurczona warstwa runa lub włókniny może być perforowana znanymi metodami lub mieć strukturę siatki.

Korzystne są takie metody perforacji lub wytwarzania skreślonej struktury, które polegają na zasadzie przesuwania włókien w jedną stronę i tworzenia w ten sposób deseniu. Tacie nieniszczące metody są przedstawione w europejskich opisach patentowych nr EP-A-919,212 i EP-A-789,793.

Można również zastosować metody perforacji opisane powyżej w odniesieniu do folii.

Jako kurczliwą względnie skurczoną warstwę struktury kompozytowej można zastosować także naprężoną jedno- lub dwu-osiowo, wytłaczaną siatkę plastikową. Stopień naprężenia w obu kierunkach może być jednakowy lub różny.

Korzystnie jednak co najmniej w jednym uprzywilejowanym kierunku zastosowane jest silne rozciągnięcie. Pod pojęciem silnego rozciągnięcia rozumie się stosunek rozciągania, wynoszący co najmniej 3:1.

Grubości nici wynoszą korzystnie od 150 do 2000 um. Pod pojęciem wytłaczanych siatek plastikowych rozumie się twory powierzchniowe o strukturze siatkowej, które powstają w ten sposób, że pierwsze równoległe wiązki monofilamentów krzyżują się z drugimi, także równoległymi wiązkami monofilamentów pod określonym stałym kątem i w punktach krzyżowania są zgrzane samoistnie. W siatkach plastikowych obie wiązki monofilamentów są zazwyczaj wykonane z tego samego polimeru. Grubość i stopień rozciągnięcia dwóch wiązek filamentów mogą być jednak różne.

Jako kurczliwy względnie skurczony twór powierzchniowy można również stosować maty, które różnią się od siatek plastikowych tym, że krzyżujące się wiązki filamentów są w punktach krzyżowania połączone ze sobą nie samoistnie, lecz za pomocą środka wiążącego, na przykład wodnych dyspersji polimeru. W tym przypadku obie równoległe wiązki monofilamentów mogą być z różnych polimerów. Maty nadają się do zastosowania w niniejszym wynalazku z reguły jedynie wówczas, gdy co najmniej jedna z obu wiązek filamentów jest naprężona. W przypadku mat można stosować zarówno naprężone nici monofilamentowe, jak też filamenty jednorodne. Kąt krzyżowania się wiązek jest w zasadzie dowolny, ze względów praktycznych jednak korzystny jest kąt 90°. Jedne wiązki filamentów w macie lub siatce plastikowej są korzystnie równoległe do kierunku pracy maszyny, zaś drugie wiązki są ustawione poprzecznie, to jest od kątem 90°, do kierunku pracy maszyny. Odstęp pomiędzy pierwszymi równoległymi filamentami, biegnącymi w kierunku pracy maszyny, leży zazwyczaj w przedziale od około 05, do około 20 mm, korzystnie pomiędzy 2 i 10 mm, zaś odstęp drugich równoległych wiązek filamentów leży zazwyczaj pomiędzy 3 i 200 mm. Skurcz pierwszych wiązek filamentów wynosi zazwyczaj od powyżej 50 do 100%, korzystnie od 70 do 100%, zwłaszcza 100% całkowitego skurczu powierzchniowego. W tym ostatnim przypadku powstają dokładnie ukształtowane pofałdowania względnie fale.

Skurcz drugich wiązek filamentów wynosi zazwyczaj od 0 do 50%, korzystnie od 0 do 30%, zwłaszcza 0% całkowitego skurczu powierzchniowego.

Poza opisanymi powyżej, kurczliwymi względnie skurczonymi tworami powierzchniowymi można także zastosować tkaniny lub dzianiny, pod warunkiem, że włókna kurczliwe lub skurczone biegną co najmniej w jednym z obu uprzywilejowanych kierunków, to znaczy w przypadku tkaniny w kierunku wątku lub osnowy.

Włóknina zastosowana do skurczu może być przed laminowaniem do postaci kompozytu poddana procesowi wydłużania. Korzystnie włókninę wydłuża się za pomocą sił mechanicznych, działających w kierunku pracy maszyny, przy czym zachodzi - o ile włóknina składa się z całkowicie rozciągniętych włókien - odpowiednie skrócenie w kierunku poprzecznym, czyli ubytek szerokości.

Te procesy zwane „neck-in-stretch (rozciągania z przewężeniem) powodują wyraźną zmianę orientacji włókien we włókninie w kierunku realizowanego naprężania. Taką zmianę orientacji można ułatwić, jeżeli podczas naprężania wiązania wewnątrz włókniny zostaną rozerwane lub silnie rozluźnione wskutek wzrostu temperatury, zaś zmiana orientacji włókien zostanie utrwalona poprzez oziębienie do temperatury pokojowej. Takie zmiany orientacji włókien są korzystne, jeżeli początkowo włóknina była izotropowa względnie jedynie nieznaczna część włókien była ułożona w kierunku uprzywilejowanym, lub też skurcz ma zaistnieć tylko w jednym kierunku, zaś włóknina ma wykazywać wyraźne pofałdowanie.

PL 205 539 B1

Celem wyznaczenia chłonności wody laminatów według wynalazku określa się zdolność zatrzymywania wody na podstawie DIN 53923 metodą „koszyczka. Odpowiednia do tego celu aparatura pomiarowa jest opisana bliżej w DIN 53923. Wyciętą próbkę włókniny po odważeniu 1/100 g (ciężar substancji suchej) wkłada się w koszyczek druciany i obciąża płytką 10*10 cm. Próbka pozostaje przez 30 sekund pod obciążeniem i 30 sekund bez obciążenia. Po upływie tego czasu próbkę wyjmuje się pęsetą z wody celem odsączenia i zawiesza, przytrzymując w narożu metalową klamrą. Po 120 sekundach obciekania waży się próbkę w 1/100 g (ciężar substancji mokrej).

Bezwzględną chłonność wody oblicza się następująco:

Bezwzględna chłonność wody [g/m²] =(ciężar substancji mokrej - ciężar substancji suchej) * 100 [g/m²]

Względna chłonność wody [%] = (bezwzględna chłonność wody [g/m²]/gramatura [g/m²] * 100%

Jako wskaźnik objętości/puszystości kompozytu według wynalazku, czyli przyrostu objętości, który występuje po skurczu do postaci ułożonych naprzemiennie wypukłości i wgłębień, przyjmuje się puszystość (B) materiału w stanie nieskurczonym i w stanie skurczonym, wyznaczając na tej podstawie puszystość skurczową (SB). Grubość materiału wyznacza się za pomocą grubościomierza z czujnikiem zegarowym przy nacisku 8 g/cm².

Puszystość (B) = grubość materiału (mm)/gramatura (g/m²)

Puszystość skurczowa (SB) = [puszystość po skurczu/ puszystość przed skurczem] * 100%

Sposób wytwarzania opisanego powyżej, wchłaniającego wodę, włókiennego tworu powierzchniowego o trójwymiarowej strukturze zawiera według wynalazku etapy, polegające na zastosowaniu kombinacji co najmniej jednego runa włókiennego i/lub włókniny z kurczliwym tworem powierzchniowym, następnie wykonaniu, korzystnie pod działaniem ciepła i docisku kalandra i/lub za pomocą ultradźwięków, połączenia zgrzewanego pomiędzy runem włókiennym i/lub włókniną i kurczliwym tworem powierzchniowym w postaci liniowego deseniu biegnącego co najmniej prostopadle do kierunku najsilniejszego skurczu kurczliwego tworu powierzchniowego, i wreszcie na nagrzaniu otrzymanego kompozytu do takiej temperatury, że zapoczątkowany zostaje skurcz kurczliwego tworu powierzchniowego i powstają występujące regularnie na przemian w odniesieniu do powierzchni tworu wypukłości i wgłębienia, przy czym pomiędzy warstwą włókniny i skurczonym tworem powierzchniowym na występujących naprzemiennie wypukłościach i wgłębieniach tworzy się przestrzenie, warunkujące wchłanianie cieczy przez twór powierzchniowy i tym samym zmniejszające gęstość włókniny oraz zwiększające jej objętość i puszystość.

Termiczne zgrzewanie runa włókiennego i/lub włókniny oraz kurczliwego tworu powierzchniowego można realizować w dowolny sposób, na przykład w drodze kalandrowania z użyciem kalandra gofrującego, którego jeden walec ma regularny deseń liniowy, lub w drodze zgrzewania za pomocą ultradźwięków względnie promieni podczerwonych, oddziałujących na włókninę w obrębie zadanego deseniu.

Kompozyt według wynalazku charakteryzuje się dużą grubością w odniesieniu do niewielkiej gramatury, to znaczy niewielką gęstością przy dużej zdolności wchłaniania wody. Występujące naprzemiennie wypukłości i wgłębienia tworzą przestrzeń, w której mogą się pomieścić płyny o lepkości od niskiej do wysokiej, płynne układy wielofazowe, jak na przykład substancje unoszące się na powierzchni płynów, dyspersje i emulsje oraz inne układy dyspersyjne, również zawierające ciała stałe, a także cząstki stałe i pyły z powietrza lub gazów. Płyny te lub cząstki stałe mogą częściowo lub całkowicie wypełniać przestrzenie pomiędzy występującymi naprzemiennie wypukłościami i wgłębieniami, mogą również jedynie pokrywać warstwą powierzchnię kompozytu według wynalazku.

Kompozyt według wynalazku stosuje się, zwłaszcza jako chusteczki nawilżające, na przykład do pielęgnacji niemowląt, w kosmetyce, do pielęgnacji skóry, do usuwania kurzu lub brudu w gospodarstwie domowym lub przemyśle jako zbiornik płynów do czyszczenia lub nanoszenia płynów, na przykład substancji medycznych lub kosmetycznych. Zastosowania te stanowią także przedmiot niniejszego wynalazku.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przykład falistości (pagórki/pofałdowania), fig. 2a, 2b i 2c - szczegóły z fig. 1, fig. 3 i 4 - powierzchnię walca kalandrującego, fig. 5a i 5b - przypadek skurczu, wynoszącego po 50% w kierunku pracy maszyny i w kierunku poprzecznym do niego, fig. 6a i 6b - kompozyt z liniowym skurczem w kierunku poprzecznym do kierunku pracy maszyny, fig. 7a i 7b - kompozyt z liniowym skurczem w kierunku pracy maszyny, fig. 8a i 8b - kompozyt z liniowym skurczem w kierunku pracy maszyny i w kierunku poprzecznym do niego, oraz fig. 9 - kompozyt z fig. 8b w widoku perspektywicznym.

PL 205 539 B1

Jeden z licznych wariantów włókiennego tworu powierzchniowego według wynalazku jest przedstawiony schematycznie na fig. 1. W tym przypadku kompozyt składa się łącznie z trzech warstw włókniny.

Warstwy 1 i 2 włókniny są nieskurczonymi warstwami runa względnie włókniny, które w postaci nieprzerwanych linii, pod działaniem nacisku i temperatury lub w drodze zgrzewania ultradźwiękowego, zostały przed skurczeniem zgrzane z usytuowanym w środku kompozytu runem włókiennym trzeciej warstwy 7 włókniny. Trzy warstwy włókniny są połączone ze sobą integralnie na mających kształt żeber lub linii, wzajemnie równoległych obszarach zgrzewania 5.

W kompozycie przedstawionym na fig. 1 zarówno mieszaniny włókien, jak też gramatury obu warstw 1 i 2 włókniny są identyczne, w związku z czym po skurczu warstwy 7 włókniny powstaje podwójna fala, której przekrój wykazuje dokładną symetrię lustrzaną i która z obu stron ma jednakową wysokość 10 i 11. Pod pojęciem wysokości fali rozumie się maksymalny odstęp fali od środka kompozytu. W obszarze wierzchołków 3 i 4 fal o symetrii lustrzanej włókna warstw 1 i 2 włókniny są najsłabiej sprasowane. Stopień sprasowania wzrasta od wierzchołków 3 względnie 4 do obszary zgrzewania 5 i osiąga tam swoje absolutne maksimum. Skurczona warstwa 7 włókniny jest związana najsłabiej w środku 7a pomiędzy żebrowymi obszarami zgrzewania 5, zaś najsilniej w obrębie obszarów zgrzewania 5.

Oczywiście warstwy 1 i 2 włókniny mogą mieć także różną budowę i różne gramatury. Skurcz w przypadku fig. 1 zachodził wyłącznie w kierunku linii 9-9, przy czym kierunek ten jest identyczny z kierunkiem pracy maszyny (kierunkiem wzdłużnym). Faliste wypukłości warstw 1 i 2 włókniny powodują powstanie pustek 12 i 13, rozmieszczonych także w układzie symetrii lustrzanej.

Na fig. 2a, 2b i 2c przedstawiona jest w przekroju wzdłuż linii 9-9 górna połowa lustrzanej fałdy. Fałda rozciąga się, jak widać na fig. 2a, od jednego obszaru zgrzewania 5 przez wierzchołek 3 do drugiego obszaru zgrzewania 5. Punkty przegięcia c1 i d1 fałdy, czyli „puszystość fałdy zależą silnie od układalności względnie odkształcalności warstw 1 i 2 włókniny. Na fig. 2a przedstawiona jest włóknina o większej sztywności (mniejszej układalności) niż na fig. 2b. Przy bardzo małych ciężarach włóknin o bardzo słabym względnie jedynie punktowym związaniu w obrębie warstwy włókniny może dojść do zapadnięcia się wierzchołka 14 fałdy wskutek zbyt małej sztywności, jak ukazano na fig. 2c. Wówczas powstają dwa nowe wierzchołki 13, które w idealnym przypadku są usytuowane symetrycznie względem osi symetrii g i mają jednakowy kształt.

Stosunek a/0,5b wysokości a fałdy do połowy odstępu b/2 pomiędzy dwoma sąsiednimi obszarami zgrzewania 5 oraz układalność obu warstw 1 i 2 włókniny wyznaczają w zasadzie kształt fałdy. Wysokość a w stosunku do b/2 jest określona przez stosunek odstępu obszarów zgrzewania 5 przed i po skurczu. Im większy jest ten stosunek (b przed) do (b po), tym większy jest stosunek a/0,5(b po). Udział powierzchni w kompozycie, zajętych przez pofałdowania względnie fale, w stosunku do powierzchni całkowitej po skurczu zależy również od udziału powierzchni niezwiązanych z warstwą 7 przed skurczem, to znaczy po umocnieniu do postaci kompozytu, oraz stopnia zmniejszenia powierzchni w wyniku skurczu. Liczba fałd względnie fal przypadających na m² także zależy od wielkości skurczu powierzchniowego. Wielkość fałd lub fal, względnie odstęp b po skurczu są również wyznaczone przez wielkość powierzchni niezwiązanych obszarami zgrzewania 5 i stosunek powierzchni po i przed skurczem.

Kształt wypukłości względnie wybrzuszeń w skurczonym kompozycie względnie ich odkształcenia po skurczu zależą od kształtu powierzchni nie połączonych ze środkową warstwą 7 w obszarach związania lub obszarach zgrzewania 5, skurczu całej powierzchni oraz stosunku skurczu w kierunku pracy maszyny i w kierunku do niego poprzecznym. W przypadku silnie rozciągniętych mono- lub multifilamentów, ułożonych w kompozycie równolegle do kierunku pracy maszyny (względnie ogólnie w kierunku uprzywilejowanym), występuje tak zwany skurcz liniowy, które to pojęcie oznacza skurcz wyłącznie w tym uprzywilejowanym kierunku.

W różnych wariantach wynalazku włókna lub części mieszaniny włókien nie podlegających skurczowi, zewnętrznych warstw włókniny trójwarstwowego kompozytu należy bardziej lub mniej dopasować do kurczącej się warstwy środkowej. Miękkość względnie sztywność tych warstw zewnętrznych o trójwymiarowej strukturze można zmieniać w szerokich granicach, dobierając odpowiednio włókna. Ukształtowanie tych trójwymiarowych warstw włókniny zależy w dużym stopniu od wymaganych własności względnie przeznaczenia kompozytu.

Dla ukształtowania obu zewnętrznych warstw kompozytu, którym nadaje się strukturę trójwymiarową, a także dla integralności ich struktury istotne znaczenie ma to, czy podlegająca skurczowi

PL 205 539 B1 warstwa środkowa ma strukturę porowatą, czy też szczelną lub nieprzepuszczalną, to znaczy, czy składa się z włókien, siatek, mat, czy też z nieprzepuszczalnych folii.

Przy zastosowaniu folii siła potrzebna do rozdzielenia trójwymiarowych warstw włókniny i folii jest określona wyłącznie przez jakość związania włókien i folii na powierzchni granicznej pomiędzy tymi materiałami. Folia działa jak warstwa rozdzielcza dla górnej i dolnej trójwymiarowej warstwy włókniny. Dla osiągnięcia wystarczających sił rozdzielających/sił wiążących pomiędzy folią i trójwymiarową warstwą włókniny korzystne jest, jeżeli folia i włókna (co najmniej część mieszaniny włókien) wykazują przyczepność względem siebie. Osiąga się to w znany sposób tak, że folie i włókna względnie składnik włókien dwuskładnikowych lub części mieszaniny włókien są z podobnych chemicznie lub jednakowych polimerów. Jeżeli jako podlegającą skurczowi folię zastosuje się przykładowo folię naprężaną dwuosiowo metodą rozdmuchową folia PPO), wówczas z punktu widzenia dobrej przyczepności korzystne jest, jeżeli co najmniej wysoki udział procentowy co najmniej 20-30% wagowych) warstwy włókniny odkształconej do struktury trójwymiarowej składa się również z jednorodnych włókien poliolefinowych lub wykonanych z kopolimeru poliolefinowego, zaś w przypadku włókien dwuskładnikowych wiążący, niżej topliwy składnik jest z poliolefiny.

Przykładem takich włókien o dobrej przyczepności względem powłoki PP są włókna z PP, kopolimeru PP, PE lub kopolimeru PE względnie włókna dwuskładnikowe, których rdzeń jest na przykład z poliestru, zaś pł aszcz z PP, PE lub ich kopolimerów. Polimer wł óknisty, peł nią cy funkcję skł adnika wiążącego, można także zastąpić środkiem zwiększającym podatność na klejenie (tackyfier) lub zmiękczaczem. Aby podczas zgrzewania ultradźwiękami lub pod działaniem temperatury i nacisku runa włókiennego na folię nie doszło do uszkodzeń lub zniszczeń, temperatura topnienia lub mięknienia niżej topliwych składników włókien nie powinna być wyższa niż odpowiednia temperatura naprężonej folii, korzystnie zaś powinna być co najmniej o 5 do 10°C niższa od temperatury topnienia lub mięknienia folii.

Kolejna możliwość zabezpieczenia folii względnie rdzenia folii przed mechanicznym zniszczeniem lub osłabieniem polega na zastosowaniu wytłaczanej współbieżnie obustronnie lub jednostronnie, naprężonej folii. Pod pojęciem tym w ramach niniejszego opisu rozumie się folię 2- do 3-warstwową, której rdzeń jest z polimeru o wyższej odporności termicznej niż polimer, tworzący jedną lub obie warstwy zewnętrzne. Jako przykład można tutaj wymienić trójwarstwową, naprężoną folię z PPO jako rdzeniem i dwiema (najczęściej lżejszymi) warstwami zewnętrznymi z polietylenu, kopolimerów poliolefin lub EVA kompolimer etylenu i octanu winylu).

Jeżeli według wynalazku na warstwę podlegającą skurczowi zastosuje się rozciągane siatki lub maty, wówczas dopasowanie składu polimeru włókien włókniny o trójwymiarowej strukturze do kurczącej się warstwy środkowej celem zapewnienia przyczepności pomiędzy włókniną i siatką odgrywa niewielką, a nawet całkowicie pomijalną rolę. Powierzchnia zajmowana przez zorientowane monofilamenty w kierunku wzdłużnym i poprzecznym w macie/siatce jest pomijalnie mała w porównaniu do powierzchni całkowitej. Związanie obu warstw włókniny powyżej i poniżej maty/siatki zachodzi właściwie poprzez otwarte powierzchnie, nie zajęte przez filamenty. Przyczepność włókien do monofilamentów maty/siatki jest w zasadzie nieznacząca. Dla wystarczającego związania kompozytu korzystne jest, jeżeli górna trójwymiarowa warstwa włókniny składa się z takich samych lub podobnych chemicznie, to znaczy kompatybilnych włókien wiążących, co włókna maty/siatki, przy czym ich dział w obu warstwach włókniny może być jednakowy lub różny.

Naprężona siatka może być wytłaczana współbieżnie podobnie do folii, przy czym ze wspomnianych wyżej przyczyn zastosowanie siatki wyciskanej współbieżnie nie przyczynia się znacząco do związania całego kompozytu.

Korzystna okazała się realizacja wytwarzania 2- lub 3-warstwowego kompozytu i jego skurczu celem otrzymania trójwymiarowego kompozytu w oddzielnych etapach. Poza tym korzystny jest taki dobór włókien wiążących, które zapewniają większą integralność struktury kompozytu, że ich przedział mięknienia względnie klejenia na gorąco leży co najmniej 10°C, korzystnie co najmniej 15°C, poniżej odpowiedniego przedziału dla warstwy podlegającej skurczowi. Korzystne dla wytwarzania według wynalazku struktur trójwymiarowych w wyniku skurczu w aspekcie sterowania procesem, równomierności skurczu powierzchniowego i jakości struktury trójwymiarowej, okazało się prowadzenie procesu w dwóch oddzielnych etapach. Po łączenie obu etapów sposobu w przypadku laminowania pod działaniem ciepła i nacisku jest wprawdzie możliwe w szczelinie kalandra względnie poprzez zrobienie pętli wokół ogrzewanego walca kalandrującego celem wydłużenia czasu przebywania produktu, jednak jest mniej zalecane z uwagi na drastyczne obniżenie szybkości produkcji.

PL 205 539 B1

Na fig. 3a uwidoczniona jest w widoku z góry powierzchnia walca kalandrującego z wgłębieniami w postaci równobocznych sześciokątów. Równoboczny sześciokąt jest w zasadzie dokładnie zdefiniowany już przez jego powierzchnię 17 i długość 19 boków. Celem dokładniejszego zdefiniowania sześciokąta na fig. 3a podana jest również długość 20 od górnego do dolnego wierzchołka, to znaczy w kierunku 27 pracy maszyny, oraz szerokość w kierunku poprzecznym do kierunku pracy maszyny. Obie najkrótsze odległości 16 i 18 pomiędzy równobocznymi sześciokątami są identyczne i wyznaczają ramy sześciokąta, a co za tym idzie, nieprzerwane linie zgrzewania względnie deseń zgrzewania o strukturze plastra miodu w nieskurczonym kompozycie, zgrzanym pod działaniem ciepła i nacisku względnie za pomocą ultradźwięków.

Na fig. 3b ukazany jest przypadek kompozytu skurczonego wyłącznie w kierunku 27 pracy maszyny, przy czym skurcz ten ma charakter liniowy i wynosi 50%. Ma on miejsce przykładowo wówczas, gdy jako kurczliwy twór powierzchniowy zastosuje się wtłaczaną siatkę, która została uprzednio naprężona jedynie i kierunku pracy maszyny.

W wyniku tego 50% skurczu tylko w jednym uprzywilejowanym kierunku (na przykład kierunku pracy maszyny) w kompozycie następuje skrócenie o połowę odległości 20 do odległości 26 oraz skrócenie również o połowę długości 19 boków do długości 25, natomiast odstęp 21 przed i po skurczu pozostaje bez zmian. Powierzchnia 17 równobocznego sześciokąta zmniejsza się do powierzchni 23, zaś z równobocznego sześciokąta przed skurczem powstaje sześciokąt nierównoboczny, ściśnięty w kierunku pracy maszyny o 50%. Stąd też równe odstępy 16 i 18 przekształcają się po skurczu w nierówne odstępy 22 i 24, przy czym 24 > 22.

Na fig. 4a przedstawiona jest ta sama powierzchnia walca kalandrującego, co na fig. 3a.

Na fig. 4b ukazany jest przypadek kompozytu skurczonego wyłącznie w kierunku poprzecznym do kierunku 27 pracy maszyny, przy czym skurcz ten ma charakter liniowy i wynosi 50%. Ma on miejsce przykładowo wówczas, gdy jako kurczliwy twór powierzchniowy zastosuje się wytłaczaną siatkę, która została uprzednio naprężona jedynie w kierunku prostopadłym do kierunku pracy maszyny.

W wyniku tego 50% skurczu tylko w jednym uprzywilejowanym kierunku w kompozycie następuje skrócenie o połowę odległości 21 do odległości 28, natomiast odstęp 20 przed i po skurczu pozostaje bez zmian. Powierzchnia 17 równobocznego sześciokąta zmniejsza się do powierzchni 29, zaś z równobocznego sześciokąta przed skurczem powstaje sześciokąt nierównoboczny, ściśnięty w kierunku prostopadłym do kierunku pracy maszyny o 50%. Stąd też równe odstępy 16 i 18 przekształcają się po skurczu w nierówne odstępy 30 i 31, przy czym 31 > 30.

Na fig. 5a i 5b przedstawiony jest przypadek skurczu, wynoszącego po 50% w kierunku pracy maszyny i w kierunku do niego poprzecznym. Skurcz całkowity wynosi 75%. W tym przypadku sześciokąty równoboczne zmniejszają się odpowiednio, zachowując równoboczność. Najkrótsze odstępy pomiędzy bokami ulegają skróceniu o 50%.

Na fig. 6a ukazany jest w dużym powiększeniu widok z góry kompozytu przed kurczeniem. Kompozyt jest wiązany na całej szerokości 34 produktu w równoległych liniach lub belkach o grubości 33, powierzchni 32 i odstępie 35 pod działaniem ciepła i nacisku względnie przy użyciu ultradźwięków. To wiązanie z dociskiem oznacza się w ramach niniejszego opisu skrótem LS (linear seal).

Stan przedstawiony na fig. 6b powstaje po około 25% skurczu wyłącznie w kierunku poprzecznym do kierunku pracy maszyny. Szerokość 34 produktu na fig. 6a ulega zatem skróceniu o 25% do szerokości 38 produktu na fig. 6b. Wskutek tego, że w kierunku pracy maszyny skurcz nie występuje, grubość belek pozostaje bez zmian, to znaczy wymiar 33 odpowiada 37, a także odstęp belek względem siebie pozostaje również stały, to znaczy 35 odpowiada 39.

Na fig. 7a i 7b przedstawiony jest także w dużym powiększeniu widok z góry związanego w układzie LS kompozytu przed po skurczu. W tym przypadku 23% skurcz występuje wyłącznie w kierunku 48 pracy maszyny. Szerokość produktu pozostaje odpowiednio niezmieniona (przy założeniu, że nie zachodzą wciągnięcia), podobnie jak długość belek, to znaczy 42 odpowiada 46. Powierzchnia 40 belek przed skurczem zmniejszyła się o 23% do powierzchni 44 po skurczu, podobnie odstęp 43 belek przed skurczem zmniejszył się o 23% do odstępu 47 po skurczu i odpowiednio szerokość belek 41 przed skurczem zmniejszyła się do szerokości 45 po skurczu.

Przedstawiony na fig. 7b w widoku z góry, trójwarstwowy kompozyt o wyłącznie liniowym skurczu w kierunku pracy maszyny daje w widoku perspektywicznym, podobnie do przedstawionego na fig. 1, wyraźnie ukształtowane fale, przy czym wysokość 11 fal w ich punkcie wierzchołkowym 3 wzdłuż linii 49 jest stała na całej szerokości produktu.

PL 205 539 B1

Przypadek skurczu trójwarstwowego kompozytu, mającego na przykład budowę włóknina/folia kurczliwa/włóknina, jest ukazany na fig. 8a i 8b, to znaczy zarówno powierzchnia 52 związania belek, jak też odstęp 53 belek zmniejszają się odpowiednio do skurczu w kierunku pracy maszyny i w kierunku do niego poprzecznym odpowiednio do wymiarów 54 względnie 55.

Na fig. 9 uwidoczniony jest w widoku perspektywicznym kompozyt z fig. 8b, przy czym przedstawiony jest przekrój widoku wzdłuż linii 57 i stan wzdłuż linii 56.

Widać przy tym, że wysokość pofałdowań wzdłuż linii 56 na całej szerokości produktu nie zawsze jest jednakowa, lecz w wyniku skurczu poprzecznego powstają na nich mikrofałdy 58.

Przedmiot wynalazku jest objaśniony na podstawie poniższych przykładów, które jednak nie stanowią jego ograniczenia.

P r z y k ł a d 1

Do układania runa użyto zgrzeblarki z układaczem poprzecznym (oznaczoną K1), zgrzeblarki nad taśmą do układania włókien (oznaczoną K2) z układaniem włókien ciętych w kierunku pracy maszyny i ponownie zgrzeblarki z układaczem poprzecznym (oznaczoną K3). W ten sposób można było zrealizować trójwymiarową kompozytową budowę włókniny. Warstwy runa włókiennego, układane za pomocą K1, K2 i K3, oznaczono odpowiednio F1, F2 i F3.

Zarówno skład włókien, ich orientacja, a także gramatury ma F1i F3 były identyczne. Szczegóły dotyczące gramatury i typów włókien są zamieszczone w tabeli 1 (przykłady 1a, 1b). Zbudowany z trzech run F1, F2 i F3, trójwarstwowy kompozyt został przed doprowadzeniem do pary walców kalandrujących lekko sprasowany w 80°C w wyniku przejścia przez dwa stalowe walce prasujące, nagrzane do 80°C.

Para walców kalandrujących składała się z gładkiego walca stalowego i grawerowanego walca stalowego. Grawerowany walec stalowy był pokryty równoległymi względem siebie i poprzecznymi względem kierunku pracy maszyny, prostymi liniami lub paskami o szerokości 1,0 mm. Powierzchnia zgrzewania wynosiła 25%. Wypukłości pasków miały kształt stożkowy. Głębokość grawerowania wynosiła 0, 9 mm. Odstęp równoległych pasków, mierzony od środka jednego paska do środka drugiego, wynosił 4, 0 mm.

Oba walce były nagrzane do temperatury 130°C. Nacisk liniowy wynosił 65 N/mm. Z uwagi na symetryczną strukturę trójwarstwowego kompozytu, to znaczy z uwagi na fakt, że F1 było identyczne z F3, nie miało znaczenia, które z obu tych run stykało się z walcem grawerowanym przy przejściu przez kalander.

Wzmocniony w ten sposób pod działaniem ciepła i nacisku produkt poddano obróbce termicznej. Po skurczeniu środkowej warstwy F2 trójwarstwowego kompozytu włókninowego w piecu, w temperaturze 160°C przez 90 sekund, powstały ukazane na fig. 1, skierowane obustronnie w trzeci wymiar pofałdowania. Mimo całkowicie symetrycznej budowy kompozytu złożonego z F1, F2 i F3 punkty wierzchołkowe pofałdowań po stronie walca grawerowanego były nieznacznie wyższe niż te, które podczas kalandrowania były zwrócone w stronę gładkiego walca stalowego. Różnice w wysokości wierzchołków z obu stron skurczonej warstwy F2 okazały się tym mniejsze, im większa była głębokość grawerowania.

W tabeli 1 podane są wyniki pomiarów przeprowadzonych w przykładzie 1 oraz skurcz w kierunku wzdłużnym i poprzecznym produktu, a także skurcz powierzchniowy. Zmierzono gramaturę, bezwzględną i względną chłonność wody na podstawie testu „koszyczkowego według DIN 53923, przed i po procesie kurczenia, oraz puszystość skurczową (SB) i grubość materiału.

Do wykonania opisanego w przykładzie 2 kompozytu potrzebne były dwie zgrzeblarki, które układały w kierunku pracy maszyny (md) warstwę włókien F1, oraz jedna dodatkowa grzeblarka, układająca runo F3. Oba runa miały w przykładzie jednakową strukturę. Pomiędzy oba runa wprowadzono naprężoną całkowicie, wyłącznie w kierunku md, siatkę PP o wielkości oczek 3,3 * 8,5 mm oraz gramaturze około 30,0 g/m². Trzy warstwy S1, S2 i S3 doprowadzano, podobnie jak w przykładzie 1, po wstępnym prasowaniu na gorąco celem dalszego zagęszczenia, do szczeliny kalandra, składającego się z wymienionych już w przykładzie 1 walców. Kalandrowanie prowadzono przy nacisku liniowym 65 N/mm. Następnie próbkę pozostawiono na 30 sekund w suszarce szafkowej o temperaturze 150°C. W tabeli 2 zamieszczone są wyniki pomiarów z przykładu 2. Zmierzono gramaturę, bezwzględną i względną chłonność wody na podstawie testu „koszyczkowego według DIN 53923, przed i po procesie kurczenia, oraz puszystość skurczową (SB) i grubość materiału.

PL 205 539 B1

P r z y k ł a d 3

Przykład 3 różni się od przykładu 2 jedynie tym, że pomiędzy obydwoma runami włókiennymi F1 i F2 umieszczona jest rozciągnięta jednoosiowo folia. W tabeli 2 zamieszczone są wyniki pomiarów z przykł adu 3. Zmierzono gramaturę , bezwzglę dną i wzglę dną chł onność wody na podstawie testu „koszyczkowego według DIN 53923, przed i po procesie kurczenia, oraz puszystość skurczową (SB) i grubość materiału.

T a b e l a 1

	Przykład 1a	Przykład 1 b
Runo włókienne F1	65% wiskozy dtex 1,4 długość włókien 40 mm 35% włókien jednoskładnikowych polipropylen/kopolipropylen dtex 2,2 długość włókien 51 mm	80% wiskozy dtex 1,4 długość włókien 40 mm 20% włókien dwuskładnikowych polipropylen/polietylen 4.8 dtex 1,7 długość włókien 51 mm
Runo włókienne F2	100% włókien polipropylenowych dtex 6,7 długość włókien 90 mm	100% włókien polipropylenowych dtex 6,7 długość włókien 90 mm
Runo włókienne F3	65% wiskozy dtex 1,4 długość włókien 40 mm 35% włókien jednoskładnikowych polipropylen/kopolipropylen dtex 2,2 długość włókien 51 mm	80% wiskozy dtex 1,4 długość włókien 40 mm 20% włókien dwuskładnikowych polipropylen/polietylen dtex 1,7 długość włókien 51 mm
Gramatura przed skurczem	38 g/m²	55 g/m²
Gramatura po skurczu	90 g/m²	124 g/m²
Bezwzględna chłonność wody przed skurczem	340 g/m²	810 g/m²
Bezwzględna chłonność wody po skurczu	980 g/m²	1254 g/m²
Względna chłonność wody przed skurczem	895%	810%
Względna chłonność wody po skurczu	1090%	1254%
Puszystość skurczowa (SB)	208%	175%
Grubość po skurczu (mm)	2,2	1,5

T a b e l a 2

	Przykład 2	Przykład 3
1	2	3
Runo włókienne F1 = S1	80% wiskozy dtex 1,4 długość włókien 40 mm 20% włókien dwuskładnikowych polipropylen/polietylen dtex 1,7 długość włókien 51 mm	80% wiskozy dtex 1,4 długość włókien 40 mm 20% włókien dwuskładnikowych polipropylen/polietylen dtex 1,7 długość włókien 51 mm
Warstwa pośrednia = S2	Mata siatkowa PP, naprężona jednoosiowo	Folia PPO 15 μιτι naprężona jednoosiowo

PL 205 539 B1 cd. tabeli 2

1	2	3
Runo włókienne F3 = S3	80% wiskozy dtex 1,4 długość włókien 40 mm 20% włókien dwuskładnikowych polipropylen/polietylen dtex 1,7 długość włókien 51 mm	80% wiskozy dtex 1,4 długość włókien 40 mm 35% włókien dwuskładnikowych polipropylen/polietylen dtex 1,7 długość włókien 51 mm
Gramatura przed skurczem	45 g/m²	55 g/m²
Gramatura po skurczu	94 g/m²	124 g/m²
Bezwzględna chłonność wody przed skurczem	272 g/m²	810 g/m²
Bezwzględna chłonność wody po skurczu	1034 g/m²	1254 g/m²
Względna chłonność wody przed skurczem	605%	810%
Względna chłonność wody po skurczu	1100%	1254%
Puszystość skurczowa (SB)	185%	362%
Grubość po skurczu (mm)	1,7	2,0

Zastrzeżenia patentowe

Claims

1. Włókienny twór powierzchniowy o trójwymiarowej strukturze, wysokiej chłonności płynów, wynoszącej co najmniej 5 g płynu na g tworu powierzchniowego, i grubości co najmniej 0,8 mm, z występującymi regularnie na przemian w odniesieniu do powierzchni tworu wypukłościami i wgłębieniami, zawierający co najmniej jedną warstwę włókniny i połączony z nią skurczowy twór powierzchniowy, znamienny tym, że co najmniej jedną warstwę włókniny stanowi tworząca warstwę zewnętrzną pokrywa z włókna ciętego, która zawiera mieszaninę włókien z termoplastycznych polimerów i włókien wiskozowych lub włókien z surowców odnawialnych, przy czym okrywa z włókna ciętego jest połączona ze skurczonym tworem powierzchniowym za pomocą spoin zgrzewanych w postaci rozmieszczonych regularnie linii, biegnących prostopadle do kierunku najsilniejszego skurczu tworu powierzchniowego, zaś pomiędzy okrywą z włókna ciętego i skurczonym tworem powierzchniowym na występujących naprzemiennie wypukłościach i wgłębieniach utworzone są przestrzennie.

2. Włókienny twór powierzchniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwa włókniny jest unieruchomiona na skurczonym tworze powierzchniowym za pomocą deseniu wiążącego w postaci rozmieszczonych regularnie i nieprzerwanych linii.

3. Włókienny twór powierzchniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że skurczony twór powierzchniowy jest wykonany z materiału z grupy obejmującej tkaninę, dzianinę, siatkę, matę, ułożone równolegle monofilamenty, przędze z włókien ciętych lub multifilamentów, włókninę lub folię.

4. Włókienny twór powierzchniowy według zastrz. 2, znamienny tym, że skurczony twór powierzchniowy jest wykonany z materiału w postaci włókniny lub folii.

5. Włókienny twór powierzchniowy według zastrz. 4, znamienny tym, że skurczony twór powierzchniowy jest z naprężonej jednoosiowo lub dwuosiowo folii.

6. Włókienny twór powierzchniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera skurczony twór powierzchniowy i dwie, nie skurczone lub mające mały skurcz okrywy z włókna ciętego.

7. Włókienny twór powierzchniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że ma gramaturę od 40 do 300 g/m².

8. Włókienny twór powierzchniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera płyny, zwłaszcza wodę i/lub emulsje olejowo-wodne.

PL 205 539 B1

9. Włókienny twór powierzchniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że deseń zgrzewania warstwy włókniny i skurczonego tworu powierzchniowego ma postać rozmieszczonych regularnie prostopadle do i/lub w kierunku pracy maszyny, korzystnie nieprzerwanych, linii lub belek.

10. Włókienny twór powierzchniowy według zastrz. 1, znamienny tym, że deseń zgrzewania warstwy włókniny i skurczonego tworu powierzchniowego ma postać linii, rozmieszczonych regularnie na powierzchni włókniny w kształcie sześciokątów.

11. Sposób wytwarzania włókiennego tworu powierzchniowego o trójwymiarowej strukturze i wysokiej chłonności płynów, wynoszącej co najmniej 5 g płynu na g tworu powierzchniowego, grubości wynoszącej co najmniej 0,8 mm, z występującymi regularnie na przemian w odniesieniu do powierzchni tworu wypukłościami i wgłębieniami, zawierającego co najmniej jedną warstwę włókniny i połączony z nią skurczony twór powierzchniowy, znamienny tym, że stosuje się kombinację zawierającej mieszaninę włókien z termoplastycznych polimerów i włókien wiskozowych lub włókien z surowców odnawialnych, tworzącej warstwę zewnętrzną, okrywy z włókna ciętego i kurczliwego tworu powierzchniowego, po czym zgrzewa się, korzystnie pod działaniem ciepła i docisku kalandra i/lub za pomocą ultradźwięków, okrywę z włókna ciętego z kurczliwym tworem powierzchniowym, tworząc liniowy deseń biegnący co najmniej prostopadle do kierunku najsilniejszego skurczu kurczliwego tworu powierzchniowego, po czym nagrzewa się otrzymany kompozyt do temperatury skurczu kurczliwego tworu powierzchniowego.

12. Zastosowanie włókiennego tworu powierzchniowego o trójwymiarowej strukturze określonego zastrz. 1 jako chusteczki do wycierania, chusteczki nawilżające lub jako zbiornik płynów do czyszczenia lub nanoszenia płynów, na przykład substancji medycznych lub kosmetycznych.