Изобретение относится к нетканому материалу, способу получения нетканого материала, изделиям, содержащим упомянутый нетканый материал, и использованию упомянутого нетканого материала, а также использованию волокон для изготовления нетканых материалов и использованию карбоната кальция в качестве наполнителей для нетканых материалов.
Нетканые материалы представляют собой листовые или полотняные конструкции, изготовленные в результате скрепления друг с другом волокон или филаментов. Они могут быть плоскими или объемистыми и в зависимости от способа, при использовании которого их изготавливают, и использующихся материалов могут быть специально разработанными для широкого спектра областей применения. В противоположность другим текстилям, таким как тканые материалы или вязаные материалы, нетканые материалы не должны проходить через подготовительную ступень в виде прядения пряжи в целях преобразования в полотно определенного рисунка. В зависимости от прочности материала, необходимой для конкретного варианта использования, в тканом материале может быть использован определенный уровень процентного содержания тканей вторичного использования. Наоборот, некоторые нетканые материалы после своего применения могут быть отправлены на вторичное использование при наличии надлежащей обработки и аппаратуры. Поэтому нетканые материалы могут представлять собой более экологичную ткань для определенных областей применения, в особенности в сферах и отраслях промышленности, в которых важными являются продукты одноразового использования или однократного применения, таких как больницы, школы или дома-интернаты для престарелых и инвалидов.
В настоящее время нетканые материалы в основном изготавливают из термопластических полимеров, таких как полипропилен, полиэтилен, полиамиды или сложные полиэфиры. Преимущество волокон или филаментов из сложного полиэфира заключается в их высокой степени кристалличности, высокой прочности и высокой крепости на разрыв. Полиэтилентерефталат (ПЭТФ) представляет собой наиболее широко использующийся класс сложных полиэфиров, и он характеризуется высоким модулем упругости, низкой усадкой, устойчивостью к термоотверждению, светостойкостью и химической стойкостью, обуславливающими большую универсальность полимера ПЭТФ. Один основной недостаток полимера ПЭТФ заключается в его низкой скорости кристаллизации, которая не позволяет достигать рациональных времен технологического цикла для производственных процессов, таких как литьевое формование. Поэтому зачастую добавляют зародышеобразователи кристаллизации, такие как тальк. Однако, данные гетерогенные частицы могут исполнять функцию концентраторов напряжений и, тем самым, могут оказывать негативное воздействие на механические свойства полимера. Поэтому полимер ПЭТФ с зародышеобразователями кристаллизации зачастую армируют при использовании стеклянных волокон.
Полимер ПЭТФ, наполненный тальком, описывается в статье авторов Sekelik et al., озаглавленной «Oxygen barrier properties of crystallized and talc-filled poly(ethylene terephthalate)» и опубликованной с выходными данными Journal of Polymer Science: Part B: Polymer Physics, 1999, 37, 847-857. Публикация US 5,886,088 A относится к композиции смолы ПЭТФ, содержащей неорганический зародышеобразователь кристаллизации. Способ получения термопластического полимерного материала, который наполнен карбонатом кальция, описывается в публикации WO 2009/121085 A1. Публикация WO 2012/052778 A1 относится к раздираемым полимерным пленкам, содержащим сложный полиэфир и наполнители в виде карбоната кальция или слюды. Прядение волокон из полимера ПЭТФ, содержащих модифицированный карбонат кальция, исследовал автор Boonsri Kusktham, что он описывает в статье, озаглавленной «Spinning of PET fibres mixed with calcium carbonate», которая была опубликована с выходными данными Asian Journal of Textile, 2011, 1(2), 106-113.
Экструдированные волокна и нетканые полотна, содержащие диоксид титана и, по меньшей мере, один минеральный наполнитель, описываются в публикации US 6797377 B1. В публикации WO 2008/077156 A2 описываются скрепленные прядением волокна, содержащие полимерную смолу и один наполнитель, а также нетканые материалы, включающие упомянутые волокна. Нетканые материалы из синтетических полимеров с улучшенной связывающей композицией описываются в публикации ЕР 2465986 А1. Публикация WO 97/30199 относится к волокнам или филаментам, подходящим для использования при получении нетканого материала, при этом волокна или филаменты состоят по существу из полиолефина и неорганических частиц.
С учетом вышеизложенного для специалистов в соответствующих областях техники сохраняется интерес в отношении улучшения свойств нетканых материалов на основе сложного полиэфира.
Одна цель настоящего изобретения заключается в предложении нетканого материала, характеризующегося улучшенной мягкостью на ощупь и повышенной жесткостью. Было бы желательно предложить нетканый материал, который может быть специально разработан в отношении его гидрофобных или гидрофильных свойств. Было бы желательно предложить нетканый материал, содержащий уменьшенное количество полимера без оказания значительного неблагоприятного воздействия на качество нетканого материала.
Одна цель настоящего изобретения заключается также в предложении способа получения нетканого материала из полимерной композиции на основе сложного полиэфира, в особенности из композиции полимера ПЭТФ, который делает возможными короткие времена технологического цикла во время переработки в расплаве. Также желательно предложить способ получения нетканого материала, который делает возможным применение сложного полиэфира вторичного использования, в особенности, полимера ПЭТФ вторичного использования.
Вышеизложенные цели и другие цели достигаются при использовании предмета изобретения, определенного в настоящем документе в независимых пунктах формулы изобретения.
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предлагается нетканый материал, содержащий, по меньшей мере, один полимер, включающий сложный полиэфир, и, по меньшей мере, один наполнитель, включающий карбонат кальция.
В соответствии с еще одним аспектом настоящее изобретение предлагает способ получения нетканого материала, включающий стадии
а) получения смеси из, по меньшей мере, одного полимера, включающего сложный полиэфир, и, по меньшей мере, одного наполнителя, включающего карбонат кальция,
b) формования из смеси волокон, филаментов и/или пленкоподобных волокнистых конструкций и
с) формования из волокон, филаментов и/или пленкоподобных волокнистых конструкций нетканого материала.
В соответствии с еще одним другим аспектом настоящее изобретение предлагает изделие, включающее нетканый материал изобретения, где упомянутое изделие выбирают из строительной продукции, экипировки широкого потребления, экипировки промышленного назначения, медицинской продукции, предметов хозяйственного обихода, защитной продукции, упаковочных материалов, косметической продукции, предметов личной гигиены или фильтровальных материалов.
В соответствии с еще одним другим аспектом настоящее изобретение предлагает использование карбоната кальция в качестве наполнителя в нетканом материале, содержащем, по меньшей мере, один полимер, включающий сложный полиэфир.
В соответствии с еще одним другим аспектом настоящее изобретение предлагает использование волокон для изготовления нетканого материала, где волокна содержат, по меньшей мере, один полимер, включающий сложный полиэфир, и, по меньшей мере, один наполнитель, включающий карбонат кальция.
В соответствии с еще одним другим аспектом настоящее изобретение предлагает использование нетканого материала изобретения в строительной продукции, для получения водонепроницаемости, термической изоляции, звуконепроницаемости, в кровельном покрытии, экипировке широкого потребления, драпировочной и швейной отраслях промышленности, экипировке промышленного назначения, медицинской продукции, предметах хозяйственного обихода, защитной продукции, упаковочных материалах, косметической продукции, предметах личной гигиены или фильтровальных материалах.
Выгодные варианты осуществления настоящего изобретения определяют в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения.
В соответствии с одним вариантом осуществления сложный полиэфир выбирают из группы, состоящей из полигликолевой кислоты, поликапролактона, полиэтиленадипината, полигидроксиалканоата, полигидроксибутирата, полиэтилентерефталата, политриметилентерефталата, полибутилентерефталата, полиэтиленнафталата, полимолочной кислоты или их смеси или их сополимеров, предпочтительно сложный полиэфир представляет собой полиэтилентерефталат. В соответствии с еще одним вариантом осуществления сложный полиэфир имеет среднечисленную молекулярную массу в диапазоне от 5000 до 100000 г/моль, предпочтительно от 10000 до 50000 г/моль, а более предпочтительно от 15000 до 20000 г/моль.
В соответствии с одним вариантом осуществления карбонатом кальция являются тонкодисперсный карбонат кальция, осажденный карбонат кальция, модифицированный карбонат кальция, карбонат кальция, подвергнутый обработке поверхности, или их смесь, предпочтительно карбонат кальция, подвергнутый обработке поверхности. В соответствии с еще одним вариантом осуществления карбонат кальция характеризуется средним размером частиц d50 в диапазоне от 0,1 до 3 мкм, предпочтительно от 0,4 до 2,5 мкм, более предпочтительно от 1,0 до 2,3 мкм, а наиболее предпочтительно от 1,2 до 1,8 мкм. В соответствии с еще одним другим вариантом осуществления карбонат кальция характеризуется размером частиц максимальной фракции d98 в диапазоне от 1 до 10 мкм, предпочтительно от 5 до 8 мкм, более предпочтительно от 4 до 7 мкм, а наиболее предпочтительно от 6 до 7 мкм. В соответствии с еще одним другим вариантом осуществления карбонат кальция в нетканом материале присутствует в количестве в диапазоне от 0,1 до 50 масс. %, предпочтительно от 0,2 до 40 масс. %, а более предпочтительно от 1 до 35 масс. %, при расчете на совокупную массу нетканого материала.
В соответствии с одним вариантом осуществления способа изобретения на стадии b) из смеси формуют волокна, предпочтительно при использовании способа экструдирования, а более предпочтительно при использовании способа аэродинамического формования из расплава, способа скрепления прядением или их комбинации. В соответствии с еще одним вариантом осуществления способа изобретения нетканый материал формуют в результате собирания волокон на поверхности или носителе. В соответствии с еще одним другим вариантом осуществления способа изобретения стадии b) и с) повторяют два и более раза для получения многослойного нетканого материала, предпочтительно нетканого материала при формовании слоев в результате скрепления прядением - аэродинамического формования из расплава - скрепления прядением (SMS), аэродинамического формования из расплава - скрепления прядением - аэродинамического формования из расплава (MSМ), скрепления прядением - аэродинамического формования из расплава - скрепления прядением - аэродинамического формования из расплава (SMSМ), аэродинамического формования из расплава - скрепления прядением - аэродинамического формования из расплава - скрепления прядением (МSMS), скрепления прядением - аэродинамического формования из расплава - аэродинамического формования из расплава - скрепления прядением (SMМS) или аэродинамического формования из расплава - скрепления прядением - скрепления прядением - аэродинамического формования из расплава (МSSМ).
Необходимо понимать то, что для цели настоящего изобретения следующие далее термины имеют следующее далее значение:
Термин «степень кристалличности» в соответствии с использованием в контексте настоящего изобретения относится к фракции упорядоченных молекул в полимере. Остальную фракцию обозначают как «аморфная». Полимеры могут кристаллизоваться при охлаждении из расплава, механическом растяжении или выпаривании растворителя. Кристаллические области в общем случае являются более плотно упакованными в сопоставлении с аморфными областями, и кристаллизация может оказывать воздействие на оптические, механические, теплофизические и химические свойства полимера. Степень кристалличности указывается в процентах и может быть определена при использовании дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК).
«Тонкодисперсным карбонатом кальция» (ТКК) в значении настоящего изобретения является карбонат кальция, полученный из природных источников, таких как известняк, мрамор, кальцит или мел, и подвергнутый переработке в результате мокрой и/или сухой обработки, такой как измельчение, просеивание и/или фракционирование, например, при использовании циклона или классификатора.
Термин «характеристическая вязкость» в соответствии с использованием в контексте настоящего изобретения представляет меру способности полимера в растворе улучшать вязкость, что выражают в дл/г.
«Модифицированный карбонат кальция» (МКЦ) в значении настоящего изобретения может представлять природный тонкодисперсный или осажденный карбонат кальция при модифицировании внутренней структуры или продукт реакции на поверхности, то есть, «карбонат кальция, подвергнутый реакции на поверхности». «Карбонат кальция, подвергнутый реакции на поверхности» представляет собой материал, содержащий карбонат кальция и нерастворимые, предпочтительно, по меньшей мере, частично кристаллические, кальциевые соли анионов кислот на поверхности. Предпочтительно нерастворимая кальциевая соль выступает с поверхности, по меньшей мере, части карбоната кальция. Кальциевые ионы, образующие упомянутую, по меньшей мере, частично кристаллическую кальциевую соль упомянутого аниона, имеют своим происхождением главным образом исходный материал карбоната кальция. Материалы МКК описываются, например, в публикациях US 2012/0031576 A1, WO 2009/074492 A1, EP 2264109 A1, EP 2070991 A1 или 2264108 А1.
Для цели настоящего изобретения термин «нетканый материал» относится к плоской, гибкой, пористой листовой конструкции, которую получают при использовании взаимосвязанных слоев или сеток из волокон, филаментов или пленкоподобных волокнистых конструкций.
По всему ходу изложения настоящего документа «размер частиц» для наполнителя в виде карбоната кальция описывают при использовании его распределения частиц по размерам. Величина dx представляет собой диаметр, по отношению к которому для х масс. % от частиц имеют место диаметры, меньшие, чем dx. Это значит то, что величина d20 представляет собой размер частиц, при котором 20 масс. % от всех частиц являются более мелкими, а величина d98 представляет собой размер частиц, при котором 98 масс. % от всех частиц являются более мелкими. Величину d98 также обозначают как «максимальную фракцию». Таким образом, величина d50 представляет собой среднемассовый размер частиц, то есть, 50 масс. % от всех зерен являются более крупными и или более мелкими в сопоставлении с данным размером частиц. Для цели настоящего изобретения размер частиц указывают как среднемассовый размер частиц d50, если только не будет указано другого. Для определения значения среднемассового размера частиц d50 или значения размера частиц максимальной фракции d98 может быть использовано устройство Sedigraph 5100 или 5120 от компании Micromeritics, USA.
В соответствии с использованием в настоящем документе термин «полимер» в общем случае включает гомополимеры и сополимеры, такие как, например, блочные, привитые, статистические и чередующиеся сополимеры, а также их смеси и модификации.
«Осажденный карбонат кальция» (ОКК) в значении настоящего изобретения представляет собой синтезированный материал, в общем случае полученный в результате осаждения, следующего за реакцией между диоксидом углерода и гидроксидом кальция (гашеной известью) в водной среде, или в результате осаждения источника кальция и карбоната в воде. В дополнение к этому, осажденный карбонат кальция также может представлять собой продукт введения в водную среду кальциевых и карбонатных солей, например, хлорида кальция и карбоната натрия. Материал ОКК может представлять собой фатерит, кальцит или арагонит. Материалы ОКК описываются, например, в публикациях ЕР 2447213 А1, ЕР 2,524,898 А1, ЕР 2371766 А1 или неопубликованной европейской патентной заявке № 12164041.1.
В значении настоящего изобретения «карбонат кальция, подвергнутый обработке поверхности» представляет собой тонкодисперсный, осажденный или модифицированный карбонат кальция, включающий слой обработки или покрытия, например, слой жирных кислот, поверхностно-активных веществ, силоксанов или полимеров.
В случае использования в настоящих описании изобретения и формуле изобретения термина «включающий» это не будет исключать и другие элементы. Для целей настоящего изобретения термин «состоящий из» считается предпочтительным вариантом представления термина «образованный из». В случае определения ниже в настоящем документе группы как включающей, по меньшей мере, определенное количество вариантов осуществления это также необходимо понимать и как описание группы, которая предпочтительно состоит только из данных вариантов осуществления.
В случае использования при обращении к существительному в единственном числе неопределенного или определенного артикля, например, «один», «некий» или «данный», это включает и множественное число данного существительного, если только не будет конкретно утверждаться что-либо еще.
Термины, подобные терминам «получаемый» или «определяемый» и «полученный» или «определенный», используют взаимозаменяемым образом. Это, например, означает то, что, если только контекст не будет ясно диктовать другого, термин «полученный» не будет обозначать указание на то, что, например, один вариант осуществления должен быть получен, например, при использовании последовательности из стадий, следующих за термином «полученный», даже несмотря на включение всегда такого ограниченного понимания в термины «полученный» или «определенный» в качестве одного предпочтительного варианта осуществления.
Нетканый материал изобретения содержит, по меньшей мере, один полимер, включающий сложный полиэфир, и, по меньшей мере, один наполнитель, включающий карбонат кальция. В следующем далее изложении более детально будут представлены подробности и предпочтительные варианты осуществления продукта изобретения. Необходимо понимать то, что данные технические подробности и варианты осуществления также относятся к изобретенному способу получения упомянутого нетканого материала и изобретенному использованию нетканого материала, волокон, композиций и карбоната кальция.
По меньшей мере, один полимер
Нетканый материал настоящего изобретения содержит, по меньшей мере, один полимер, включающий сложный полиэфир.
Сложные полиэфиры представляют собой один класс полимеров, которые содержат в своей основной цепи сложноэфирную функциональную группу и в общем случае получаются в результате реакции поликонденсации. Сложные полиэфиры могут включать встречающиеся в природе полимеры, такие как кутин, а также синтетические полимеры, такие как поликарбонат или полибутират. В зависимости от своей структуры сложные полиэфиры могут быть биоразлагаемыми.
В соответствии с одним вариантом осуществления сложный полиэфир выбирают из группы, состоящей из полигликолевой кислоты, поликапролактона, полиэтиленадипината, полигидроксиалканоата, полигидроксибутирата, полиэтилентерефталата, политриметилентерефталата, полибутилентерефталата, полиэтиленнафталата, полимолочной кислоты или их смеси или их сополимеров. Любой из данных полимеров может присутствовать в чистой форме, то есть, в форме гомополимера, или может быть модифицирован в результате сополимеризации и/или в результате присоединения одного или нескольких заместителей к основной цепи или боковым цепям основной цепи.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, один полимер состоит из сложного полиэфира. Сложный полиэфир может состоять только из одного конкретного типа сложного полиэфира или из смеси из одного или нескольких типов сложных полиэфиров.
По меньшей мере, один полимер в нетканом материале может присутствовать в количестве, составляющем, по меньшей мере, 40 масс. %, предпочтительно, по меньшей мере, 60 масс. %, более предпочтительно, по меньшей мере, 80 масс. %, а наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 90 масс. %, при расчете на совокупную массу нетканого материала. В соответствии с одним вариантом осуществления, по меньшей мере, один полимер в нетканом материале присутствует в количестве в диапазоне от 50 до 99 масс. %, предпочтительно от 60 до 98 масс. %, а более предпочтительно от 65 до 95 масс. %, при расчете на совокупную массу нетканого материала.
В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения сложный полиэфир представляет собой полиэтилентерефталат.
Полиэтилентерефталат (ПЭТФ) представляет собой конденсационный полимер и может быть получен в промышленных масштабах в результате конденсирования либо терефталевой кислоты, либо диметилтерефталата с этиленгликолем.
Полимер ПЭТФ может быть получен в результате полимеризации по механизму сложноэфирного взаимообмена при использовании мономеров в виде диэтилтерефталата и этиленгликоля или по механизму прямой этерификации с образованием сложного эфира при использовании мономеров в виде терефталевой кислоты и этиленгликоля. Способы как сложноэфирного взаимообмена, так и прямой этерификации с образованием сложного эфира объединяют со стадиями поликонденсации либо в периодическом, либо в непрерывном вариантах. Периодические системы требуют наличия двух реакционных емкостей; одна - для этерификации с образованием сложного эфира или для сложноэфирного взаимообмена, а другая - для полимеризации. Непрерывные системы требуют наличия, по меньшей мере, трех емкостей; одна - для этерификации с образованием сложного эфира или для сложноэфирного взаимообмена, еще одна - для уменьшения количества избыточных гликолей, а еще одна другая - для полимеризации.
В альтернативном варианте, полимер ПЭТФ может быть получен в результате твердофазной поликонденсации. Например, в таком способе поликонденсацию в расплаве продолжают вплоть до достижения форполимером характеристической вязкости в диапазоне от 1,0 до 1,4 дл/г, в момент чего из полимера отливают твердую пленку. Предварительную кристаллизацию проводят в результате нагревания, например, выше 200°С, вплоть до получения желательной молекулярной массы полимера.
В соответствии с одним вариантом осуществления полимер ПЭТФ получают при использовании непрерывной полимеризации, способа периодической полимеризации или способа твердофазной полимеризации.
В соответствии с настоящим изобретением термин «полиэтилентерефталат» включает немодифицированный и модифицированный полиэтилентерефталат. Полиэтилентерефталат может представлять собой линейный полимер, разветвленный полимер или сшитый полимер. Например, в случае предоставления глицерину возможности вступать в реакцию с дикислотой или ее ангидридом каждая молекула глицерина будет формировать точку разветвления. В случае возникновения внутреннего сочетания, например, в результате реакции между гидроксильной группой и кислотной функциональностью от разветвлений в той же самой или другой молекуле полимер станет сшитым. Необязательно полиэтилентерефталат может быть замещенным, предпочтительно С1-С10 алкильной группой, гидроксилом и/или аминовой группой. В соответствии с одним вариантом осуществления полиэтилентерефталат является замещенным метильной, этильной, пропильной, бутильной, трет-бутильной, гидроксильной и/или аминовой группой. Полиэтилентерефталат также может быть модифицирован в результате сополимеризации, например, с циклогександиметанолом или изофталевой кислотой.
В зависимости от своих переработки и термической предыстории полимер ПЭТФ может существовать как в виде аморфного, так и в виде полукристаллического полимера, то есть, в виде полимера, содержащего кристаллическую и аморфную фракции. Полукристаллический материал может выглядеть прозрачным или непрозрачным и белым в зависимости от своих кристаллической структуры и размера частиц.
В соответствии с одним вариантом осуществления полиэтилентерефталат является аморфным. В соответствии с еще одним вариантом осуществления полиэтилентерефталат является полукристаллическим, предпочтительно полиэтилентерефталат характеризуется степенью кристалличности, составляющей, по меньшей мере, 20%, более предпочтительно, по меньшей мере, 40%, а наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 50%. В соответствии с еще одним другим вариантом осуществления полиэтилентерефталат характеризуется степенью кристалличности в диапазоне от 10 до 80%, более предпочтительно от 20 до 70%, а наиболее предпочтительно от 30 до 60%. Степень кристалличности может быть измерена при использовании дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК).
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения полиэтилентерефталат демонстрирует характеристическую вязкость ХВ в диапазоне от 0,3 до 2,0 дл/г, предпочтительно от 0,5 до 1,5 дл/г, а более предпочтительно от 0,7 до 1,0 дл/г.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения полиэтилентерефталат характеризуется температурой стеклования Tg в диапазоне от 50 до 200°С, предпочтительно от 60 до 180°С, а более предпочтительно от 70 до 170°С.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения полиэтилентерефталат имеет среднечисленную молекулярную массу в диапазоне от 5000 до 100000 г/моль, предпочтительно от 10000 до 50000 г/моль, а более предпочтительно от 15000 до 20000 г/моль.
Полиэтилентерефталат может представлять собой не бывший в употреблении полимер, полимер вторичного использования или их смесь. Полиэтилентерефталат вторичного использования может быть получен из бутылок из полимера ПЭТФ после использования продукции, обрезков полимера ПЭТФ от предварительных заготовок, перекристаллизованного полимера ПЭТФ или регенерированного полимера ПЭТФ.
В соответствии с одним вариантом осуществления полиэтилентерефталат включает 10 масс. %, предпочтительно 25 масс. %, более предпочтительно 50 масс. %, а наиболее предпочтительно 75 масс. %, полимера ПЭТФ вторичного использования при расчете на совокупное количество полиэтилентерефталата.
В соответствии с одним вариантом осуществления, по меньшей мере, один полимер состоит из полиэтилентерефталата. Полимер ПЭТФ может состоять только из одного конкретного типа полимера ПЭТФ или из смеси из двух или более типов полимеров ПЭТФ.
В соответствии с одним вариантом осуществления, по меньшей мере, один полимер включает дополнительные полимеры, предпочтительно полиолефины, полиамиды, целлюлозу, полибензимидазолы или их смеси или их сополимеры. Примерами таких полимеров являются полигексаметилендиадипамид, поликапролактам, ароматические или частично ароматические полиамиды («арамиды»), найлон, полифениленсульфид (ПФС), полиэтилен, полипропилен, полибензимидазолы или вискоза.
В соответствии с одним вариантом осуществления, по меньшей мере, один полимер включает, по меньшей мере, 50 масс. %, предпочтительно, по меньшей мере, 75 масс. %, более предпочтительно, по меньшей мере, 90 масс. %, а наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 95 масс. %, полиэтилентерефталата при расчете на совокупное количество, по меньшей мере, одного полимера.
По меньшей мере, один наполнитель
В соответствии с настоящим изобретением нетканый материал содержит, по меньшей мере, один наполнитель, включающий карбонат кальция. По меньшей мере, один наполнитель диспергируют, по меньшей мере, в одном полимере.
Использованию, по меньшей мере, одного наполнителя, включающего карбонат кальция, в нетканых материалах на основе сложного полиэфира свойственны определенные преимущества в сопоставлении с обычными неткаными материалами. Например, гидрофобные или гидрофильные свойства нетканого полотна могут быть адаптированы к предполагаемой области применения при использовании надлежащего наполнителя в виде карбоната кальция. Кроме того, использование наполнителей в виде карбоната кальция делает возможным уменьшение количества сложных полиэфиров при получении нетканых материалов без оказания значительного неблагоприятного воздействия на качество нетканого материала. Кроме того, как к своему удивлению обнаружили изобретатели, в случае добавления карбоната кальция в качестве наполнителя к полимеру ПЭТФ полимер будет демонстрировать повышенную удельную теплопроводность, что приведет к более высокой скорости охлаждения полимера. Кроме того, как можно себе представить без желания связывать себя какой-либо теорией, карбонат кальция исполняет функцию зародышеобразователя кристаллизации для полимера ПЭТФ и, таким образом, увеличивает температуру кристаллизации полимера ПЭТФ. В результате скорость кристаллизации увеличивается, что, например, делает возможными более короткие времена технологического цикла во время переработки в расплаве. Как также обнаружили изобретатели, нетканые полотна, изготовленные из полимера ПЭТФ и содержащие наполнители в виде карбоната кальция, характеризуются улучшенной мягкостью на ощупь и повышенной жесткостью в сопоставлении с неткаными полотнами, изготовленными из одного только полимера ПЭТФ.
В соответствии с одним вариантом осуществления карбонатом кальция являются тонкодисперсный карбонат кальция, осажденный карбонат кальция, модифицированный карбонат кальция, карбонат кальция, подвергнутый обработке поверхности, или их смесь. Предпочтительно карбонатом кальция является карбонат кальция, подвергнутый обработке поверхности.
Тонкодисперсный (или природный) карбонат кальция (ТКК) понимается как встречающаяся в природе форма карбоната кальция, добываемая из осадочных горных пород, таких как известняк или мел, или из метаморфических горных пород на основе мрамора. Карбонат кальция, как известно, существует в виде трех типов полиморфных модификаций кристаллов: кальцит, арагонит и фатерит. Кальцит - наиболее часто встречающаяся полиморфная модификация кристалла - считается наиболее устойчивой формой кристалла карбоната кальция. Менее часто встречающимся является арагонит, который имеет дискретную или пачечную структуру игольчатых орторомбических кристаллов. Фатерит представляет собой наиболее редко встречающуюся полиморфную модификацию карбоната кальция и в общем случае является неустойчивым. Тонкодисперсный карбонат кальция почти что исключительно представляет собой кальцитовую полиморфную модификацию, которая, как утверждается, является тригональной-ромбоэдрической и представляет собой наиболее устойчивый вариант из полиморфных модификаций карбоната кальция. Термин «источник» для карбоната кальция в значении настоящей заявки относится к материалу встречающегося в природе минерала, из которого получают карбонат кальция. Источник карбоната кальция может содержать дополнительные встречающиеся в природе компоненты, такие как карбонат магния, алюмосиликат и тому подобное.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения источник тонкодисперсного карбоната кальция (ТКК) выбирают из мрамора, мела, кальцита, доломита, известняка или их смесей. Предпочтительно источник тонкодисперсного карбоната кальция выбирают из мрамора. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения материал ТКК получают в результате сухого измельчения. В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения материал ТКК получают в результате мокрого измельчения и последующего высушивания.
«Осажденный карбонат кальция» (ОКК) в значении настоящего изобретения представляет собой синтезированный материал, в общем случае получаемый в результате осаждения, следующего за реакцией между диоксидом углерода и известняком в водной среде, или в результате осаждения источника кальциевого и карбонатного ионов в воде или в результате осаждения кальциевых и карбонатных ионов, например, CaCl2 и NaСО3, из раствора. Дополнительными возможными способами получения материала ОКК являются известково-содовый способ или способ Сольвея, в котором материал ОКК представляет собой побочный продукт получения аммиака. Осажденный карбонат кальция существует в трех формах первичных кристаллов: кальцит, арагонит и фатерит, и существует множество различных полиморфных модификаций (габитусов кристаллов) для каждой из данных форм кристаллов. Кальцит обладает тригональной структурой с типичными габитусами кристаллов, такими как скаленоэдрический (С-ОКК), ромбоэдрический (Р-ОКК), гексагональный призматический, пинакоидальный, коллоидальный (К-ОКК), кубический и призматический (П-ОКК). Арагонит представляет собой орторомбическую структуру с типичными габитусами кристаллов для сдвоенных гексагональных призматических кристаллов, а также широкий спектр тонких удлиненных призматических, искривленных плосковытянутых, острых пирамидальных, долотообразных кристаллов, в форме разветвленного дерева и коралла или червеобразной форме. Фатерит принадлежит к системе гексагональных кристаллов. Полученная суспензия материала ОКК может быть подвергнута механическому обезвоживанию и высушиванию.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения карбонат кальция включает один осажденный карбонат кальция. В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения карбонат кальция включает смесь из двух и более осажденных карбонатов кальция, выбираемых из различных форм кристаллов и различных полиморфных модификаций осажденного карбоната кальция. Например, по меньшей мере, один осажденный карбонат кальция может включать один материал ОКК, выбираемый из материала С-ОКК, и один материал ОКК, выбираемый из материала Р-ОКК.
Модифицированный карбонат кальция может представлять материалы ТКК или ОКК с модифицированием внутренней структуры или материалы ТКК или ОКК, подвергнутые реакции на поверхности. Карбонат кальция, подвергнутый реакции на поверхности, может быть получен в результате обеспечения наличия материалов ТКК или ОКК в форме водной суспензии и добавления к упомянутой суспензии кислоты. Подходящими для использования кислотами являются, например, серная кислота, хлористо-водородная кислота, фосфорная кислота, лимонная кислота, щавелевая кислота или их смесь. На следующей стадии карбонат кальция подвергают обработке при использовании газообразного диоксида углерода. В случае использования для стадии кислотной обработки сильной кислоты, такой как серная кислота или хлористо-водородная кислота, диоксид углерода будет автоматически образовываться «по месту». В альтернативном или дополнительном вариантах, диоксид углерода может быть подан из внешнего источника. Карбонаты кальция, подвергнутые реакции на поверхности, описываются, например, в публикациях US 2012/0031576 A1, WO 2009/074492 A1, EP 2264109 A1, EP 2070991 A1 или ЕР 2264108 А1.
Карбонат кальция, подвергнутый обработке поверхности, может представлять материалы ТКК, ОКК или МКК, включающие слой обработки или покрытия на своей поверхности. Например, карбонат кальция может быть подвергнут обработке или нанесению покрытия при использовании агента гидрофобизирующей обработки поверхности, такого как, например, алифатические карбоновые кислоты, их соли или сложные эфиры или силоксан. Подходящими для использования алифатическими кислотами являются, например, С5-С28 жирные кислоты, такие как стеариновая кислота, пальмитиновая кислота, миристиновая кислота, лауриновая кислота или их смесь. Карбонат кальция также может быть подвергнут обработке или нанесению покрытия для придания катионного или анионного характера при использовании, например, полиакрилата или хлорида полидиаллилдиметиламмония (polyDADMAC). Карбонаты кальция, подвергнутые обработке поверхности, описываются, например, в публикации ЕР 2159258 А1.
В соответствии с одним вариантом осуществления модифицированным карбонатом кальция, является подвергнутый реакции на поверхности карбонат кальция, предпочтительно полученный в результате проведения реакции с серной кислотой, хлористо-водородной кислотой, фосфорной кислотой, лимонной кислотой щавелевой кислотой или их смесью и диоксидом углерода.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления карбонат кальция, подвергнутый обработке поверхности, включает слой обработки или покрытие поверхности, полученные в результате обработки при использовании жирных кислот, их солей, их сложных эфиров или их комбинаций, предпочтительно в результате обработки при использовании алифатических С5-С28 жирных кислот, их солей, их сложных эфиров или их комбинаций, а более предпочтительно в результате обработки при использовании стеарата аммония, стеарата кальция, стеариновой кислоты, пальмитиновой кислоты, миристиновой кислоты, лауриновой кислоты или их смесей.
В соответствии с одним вариантом осуществления карбонат кальция характеризуется средним размером частиц d50 в диапазоне от 0,1 до 3 мкм, предпочтительно от 0,4 до 2,5 мкм, более предпочтительно от 1,0 до 2,3 мкм, а наиболее предпочтительно от 1,2 до 1,8 мкм. В дополнительном или альтернативном вариантах, карбонат кальция характеризуется размером частиц максимальной фракции d98 в диапазоне от 1 до 10 мкм, предпочтительно от 5 до 8 мкм, более предпочтительно от 4 до 7 мкм, а наиболее предпочтительно от 6 до 7 мкм.
Карбонат кальция в нетканом материале может присутствовать в количестве в диапазоне от 0,1 до 50 масс. %, предпочтительно от 0,2 до 40 масс. %, а более предпочтительно от 1,0 до 35 масс. %, при расчете на совокупную массу нетканого материала. В соответствии с еще одним вариантом осуществления карбонат кальция в нетканом материале присутствует в количестве в диапазоне от 0,5 до 20 масс. %, от 1,0 до 10 масс. %, от 5,0 до 40 масс. %, от 7,5 до 30 масс. % или от 10 до 25 масс. % при расчете на совокупную массу нетканого материала.
В соответствии с одним вариантом осуществления карбонат кальция диспергируют, по меньшей мере, в одном полимере, и данный карбонат кальция присутствует в количестве в диапазоне от 0,1 до 50 масс. %, предпочтительно от 0,2 до 40 масс. %, а более предпочтительно от 1 до 35 масс. %, при расчете на совокупную массу, по меньшей мере, одного полимера. В соответствии с еще одним вариантом осуществления карбонат кальция диспергируют, по меньшей мере, в одном полимере, и данный карбонат кальция присутствует в количестве в диапазоне от 0,5 до 20 масс. %, от 1,0 до 10 масс. %, от 5,0 до 40 масс. %, от 7,5 до 30 масс. % или от 10 до 25 масс. % при расчете на совокупную массу, по меньшей мере, одного полимера.
В соответствии с одним вариантом осуществления, по меньшей мере, один наполнитель состоит из карбоната кальция. Карбонат кальция может состоять только из одного конкретного типа карбоната кальция или из смеси из двух и более типов карбонатов кальция.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления, по меньшей мере, один наполнитель включает дополнительные минеральные пигменты. Примеры частиц дополнительных пигментов включают диоксид кремния, оксид алюминия, диоксид титана, глину, кальцинированные глины, тальк, каолин, сульфат кальция, волластонит, слюду, бентонит, сульфат бария, гипс или оксид цинка.
В соответствии с одним вариантом осуществления, по меньшей мере, один наполнитель включает, по меньшей мере, 50 масс. %, предпочтительно, по меньшей мере, 75 масс. %, более предпочтительно, по меньшей мере, 90 масс. %, а наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 95 масс. %, карбоната кальция при расчете на совокупное количество, по меньшей мере, одного наполнителя.
В соответствии с одним вариантом осуществления, по меньшей мере, один наполнитель в нетканом материале присутствует в количестве в диапазоне от 0,1 до 50 масс. %, предпочтительно от 0,2 до 40 масс. %, а более предпочтительно от 1 до 35 масс. %, при расчете на совокупную массу нетканого материала. В соответствии с еще одним вариантом осуществления, по меньшей мере, один наполнитель диспергируют, по меньшей мере, в одном полимере, и данный наполнитель присутствует в количестве в диапазоне от 1 до 50 масс. %, предпочтительно от 2 до 40 масс. %, а более предпочтительно от 5 до 35 масс. %, при расчете на совокупную массу, по меньшей мере, одного полимера.
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предлагается использование карбоната кальция в качестве наполнителя в нетканом материале, содержащем, по меньшей мере, один полимер, включающий сложный полиэфир. В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предлагается использование карбоната кальция в качестве наполнителя в нетканом материале, где наполнитель диспергируют, по меньшей мере, в одном полимере, включающем сложный полиэфир.
В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается использование карбоната кальция в качестве наполнителя в нетканом материале, содержащем полиэтилентерефталат. В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается использование карбоната кальция в качестве наполнителя в нетканом материале, где наполнитель диспергируют, по меньшей мере, в одном полимере, включающем полиэтилентерефталат. Предпочтительно карбонатом кальция является карбонат кальция, подвергнутый обработке поверхности.
В соответствии с одним дополнительным аспектом настоящего изобретения предлагается использование карбоната кальция в качестве наполнителя в волокне, филаменте и/или пленкоподобной волокнистой конструкции нетканого материала, содержащих, по меньшей мере, один полимер, включающий сложный полиэфир, предпочтительно полиэтилентерефталат. В соответствии с одним дополнительным аспектом настоящего изобретения предлагается использование карбоната кальция в качестве наполнителя в волокне, филаменте и/или пленкоподобной волокнистой конструкции нетканого материала, содержащих, по меньшей мере, один полимер, включающий сложный полиэфир, предпочтительно полиэтилентерефталат, где наполнитель диспергируют, по меньшей мере, в одном полимере.
Нетканый материал
Нетканый материал представляет собой плоскую, гибкую, пористую листовую конструкцию, которую получают при использовании взаимосвязанных слоев или сеток из волокон, филаментов или пленкоподобных волокнистых конструкций.
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предлагаются волокно, филамент и/или пленкоподобная волокнистая конструкция нетканого материала, содержащие, по меньшей мере, один полимер, включающий сложный полиэфир, и, по меньшей мере, один наполнитель, включающий карбонат кальция.
В соответствии с одним вариантом осуществления нетканый материал содержит, по меньшей мере, один полимер, включающий сложный полиэфир, и, по меньшей мере, один наполнитель, включающий карбонат кальция, где, по меньшей мере, один наполнитель диспергируют, по меньшей мере, в одном полимере. В соответствии с еще одним вариантом осуществления нетканый материал содержит, по меньшей мере, один полимер и, по меньшей мере, один наполнитель в форме волокон, филаментов и/или пленкоподобных волокнистых конструкций, где, по меньшей мере, один наполнитель диспергируют, по меньшей мере, в одном полимере.
Волокна и/или филаменты могут иметь диаметр в диапазоне от 0,5 до 40 мкм, предпочтительно от 5 до 35 мкм. Кроме того, волокна и/или филаменты могут характеризоваться любой формой поперечного сечения, например, круглой, овальной, прямоугольной, гантелеобразной, почкообразной, треугольной или неправильной. Волокна и/или филаменты также могут быть пустотелыми и/или двухкомпонентными и/или трехкомпонентными волокнами.
В дополнение к, по меньшей мере, одному полимеру и, по меньшей мере, одному наполнителю нетканый материал может содержать дополнительные добавки, например, воска, оптические отбеливатели, термостабилизаторы, антиоксиданты, антистатики, вещества для предотвращения слипания, красители, пигменты, вещества для улучшения блеска, поверхностно-активные вещества, природные масла или синтетические масла. Нетканый материал также может включать дополнительные неорганические волокна, предпочтительно стеклянные волокна, углеродные волокна или металлические волокна. В альтернативном или дополнительном вариантах, могут быть добавлены природные волокна, такие как хлопковые, льняные, шелковые или шерстяные. Нетканый материал также может быть армирован при использовании армирующих нитей в форме текстильной поверхностной конструкции, предпочтительно в форме ткани, настила, вязаного материала, трикотажного материала или нетканого материала.
В соответствии с одним вариантом осуществления нетканый материал состоит из, по меньшей мере, одного полимера, включающего сложный полиэфир, и, по меньшей мере, одного наполнителя, включающего карбонат кальция. В соответствии с еще одним вариантом осуществления нетканый материал содержит, по меньшей мере, один полимер, включающий полиэтилентерефталат, и, по меньшей мере, один наполнитель, включающий карбонат кальция. В соответствии с еще одним другим вариантом осуществления нетканый материал состоит из полиэтилентерефталата и карбоната кальция.
В соответствии с одним примером варианта осуществления нетканый материал содержит, по меньшей мере, один полимер в количестве в диапазоне от 50 до 99 масс. % и, по меньшей мере, один наполнитель в количестве в диапазоне от 1 до 50 масс. % при расчете на совокупную массу нетканого материала, предпочтительно, по меньшей мере, один полимер в количестве в диапазоне от 60 до 98 масс. % и, по меньшей мере, один наполнитель в количестве в диапазоне от 2 до 40 масс. %, а более предпочтительно, по меньшей мере, один полимер в количестве в диапазоне от 65 до 95 масс. % и, по меньшей мере, один наполнитель в количестве в диапазоне от 5 до 35 масс. %. В соответствии с еще одним примером варианта осуществления нетканый материал состоит из 90 масс. % сложного полиэфира, предпочтительно полиэтилентерефталата, и 10 масс. % карбоната кальция, предпочтительно тонкодисперсного карбоната кальция, при расчете на совокупную массу нетканого материала. В соответствии с еще одним другим примером вариантом осуществления нетканый материал состоит из 80 масс. % сложного полиэфира, предпочтительно полиэтилентерефталата, и 20 масс. % карбоната кальция, предпочтительно тонкодисперсного карбоната кальция, при расчете на совокупную массу нетканого материала.
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предлагается способ получения нетканого материала, включающий стадии
а) получения смеси из, по меньшей мере, одного полимера, включающего сложный полиэфир, и, по меньшей мере, одного наполнителя, включающего карбонат кальция,
b) формования из смеси волокон, филаментов и/или пленкоподобных волокнистых конструкций и
с) формования из волокон, филаментов и/или пленкоподобных волокнистых конструкций нетканого материала.
В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления сложный полиэфир представляет собой полиэтилентерефталат, и/или карбонат кальция представляет собой карбонат кальция, подвергнутый обработке поверхности.
Смесь из, по меньшей мере, одного полимера, включающего полиэтилентерефталат, и, по меньшей мере, одного наполнителя, включающего карбонат кальция, получаемая на стадии способа а), может быть получена по любому способу, известному на современном уровне техники. Например, по меньшей мере, один полимер и, по меньшей мере, один наполнитель могут быть перемешаны в сухом состоянии, перемешаны в расплаве и необязательно преобразованы в результате формования в грануляты или бисерины, или маточная смесь из, по меньшей мере, одного полимера и, по меньшей мере, одного наполнителя может быть предварительно перемешана, необязательно преобразована в результате формования в грануляты или бисерины и перемешана с дополнительными полимером или наполнителем.
В соответствии с одним вариантом осуществления на стадии b) из смеси формуют волокна, предпочтительно при использовании способа экструдирования, а более предпочтительно при использовании способа аэродинамического формования из расплава, способа скрепления прядением или их комбинации. Однако, также может быть использован и любой другой подходящий для использования способ, известный на современном уровне техники формования из полимеров волокон.
Для формования волокон из смеси из, по меньшей мере, одного полимера и, по меньшей мере, одного наполнителя может быть использован способ, выбираемый из любых способа аэродинамического формования из расплава, способа скрепления прядением или их комбинации, известных на современном уровне техники. Например, волокна, получаемые в результате в результате аэродинамического формования из расплава, могут быть изготовлены в результате расплавления смеси, экструдирования смеси через экструзионную головку или небольшие отверстия для формования волокон и утончения расплавленных полимерных волокон под действием горячего воздуха. После этого в поток горячего воздуха может быть введен окружающий холодный воздух для обеспечения охлаждения и затвердевания волокон. В способе скрепления прядением из расплава смеси прядут волокна в результате перекачивания расплавленной смеси через множество капилляров, скомпонованных в виде однородного массива из колонок и рядов. После экструдирования волокна могут быть утончены под действием высокоскоростного потока воздуха. Воздух создает усилие вытяжки, воздействующее на волокна, которое вытягивает их вплоть до желательного значения денье. Способу скрепления прядением может быть свойственно преимущество получения нетканых материалов с большей прочностью. В способе скрепления прядением может быть соэкструдирован второй компонент, который может обеспечить получение дополнительных свойств или возможностей скрепления.
На современном уровне техники известны два типичных способа скрепления прядением, такие как способ Лурги и способ Райфенхойзера. Способ Лурги базируется на экструдировании расплавленного полимера через отверстия фильеры с последующими закаливанием вновь сформованных экструдированных филаментов под действием воздуха и их вытяжкой в результате отсасывания через трубки Вентури. После формования филаменты распределяют на транспортерной ленте для формования нетканого полотна. Способ Райфенхойзера отличается от способа Лурги тем, что область закаливания для филаментов герметизируют и поток воздуха закаливания ускоряют, таким образом, индуцируя более эффективный захват филаментов в потоке воздуха.
Волокна, сформованные на стадии способа b) могут быть подвергнуты вытяжке или удлинению для индуцирования молекулярной ориентации и оказания воздействия на степень кристалличности. Это может привести в результате к уменьшению диаметра и улучшению физических свойств.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения на стадии b) из смеси формуют волокна в результате объединения способа аэродинамического формования из расплава и способа скрепления прядением.
В результате объединения способа аэродинамического формования из расплава и способа скрепления прядением может быть изготовлен многослойный нетканый материал, например, нетканый материал, включающий два внешних слоя из ткани, изготовленной в результате скрепления прядением, и внутренний слой из ткани, изготовленной в результате аэродинамического формования из расплава, что на современном уровне техники известно под наименованием нетканого материала при формовании слоев в результате скрепления прядением - аэродинамического формования из расплава - скрепления прядением (SMS). В дополнение к этому, любой один или оба из данных способов могут быть объединены в любой компоновке со способом кардочесания штапельного волокна или тканью из скрепленных волокон, получающейся в результате способа кардочесания штапельного волокна нетканого материала. В таких описанных ламинированных тканях слои в общем случае, по меньшей мере, частично уплотняют при использовании одного из необязательных способов скрепления, дополнительно описанных ниже.
Нетканым материалом, полученным по способу изобретения, может быть многослойный нетканый материал, предпочтительно нетканый материал при формовании слоев в результате скрепления прядением - аэродинамического формования из расплава - скрепления прядением (SMS), аэродинамического формования из расплава - скрепления прядением - аэродинамического формования из расплава (MSМ), скрепления прядением - аэродинамического формования из расплава - скрепления прядением - аэродинамического формования из расплава (SMSМ), аэродинамического формования из расплава - скрепления прядением - аэродинамического формования из расплава - скрепления прядением (МSMS), скрепления прядением - аэродинамического формования из расплава - аэродинамического формования из расплава - скрепления прядением (SMМS) или аэродинамического формования из расплава - скрепления прядением - скрепления прядением - аэродинамического формования из расплава (МSSМ). Упомянутый нетканый материал может быть спрессован в целях обеспечения когезии слоев, например, в результате ламинирования.
В соответствии с одним вариантом осуществления стадии b) и с) способа изобретения повторяют два и более раза для получения многослойного нетканого материала, предпочтительно нетканого материала при формовании слоев в результате скрепления прядением - аэродинамического формования из расплава - скрепления прядением (SMS), аэродинамического формования из расплава - скрепления прядением - аэродинамического формования из расплава (MSМ), скрепления прядением - аэродинамического формования из расплава - скрепления прядением - аэродинамического формования из расплава (SMSМ), аэродинамического формования из расплава - скрепления прядением - аэродинамического формования из расплава - скрепления прядением (МSMS), скрепления прядением - аэродинамического формования из расплава - аэродинамического формования из расплава - скрепления прядением (SMМS) или аэродинамического формования из расплава - скрепления прядением - скрепления прядением - аэродинамического формования из расплава (МSSМ).
В соответствии с одним вариантом осуществления на стадии с) нетканый материал получают в результате собирания волокон на поверхности или носителе. Например, волокна могут быть собраны на перфорированной поверхности, такой как движущееся сито или формующая проволочная сетка. Волокна могут быть случайным образом осаждены на перфорированную поверхность в целях получения листа, который может удерживаться на поверхности под действием силы вакуума.
В соответствии с одним необязательным вариантом осуществления способа изобретения полученный нетканый материал подергают воздействию стадии скрепления. Примеры способов скрепления включают термическое точечное скрепление или каландрование, ультразвуковое скрепление, гидросцепление, иглопробивание и скрепление в результате воздушной набивки. Термическое точечное крепление или каландрование представляет собой обычно использующийся способ и включает перепускание нетканого материала для скрепления через нагретый каландровый вал и опорный вал. Каландровый вал обычно имеет рисунок, нанесенный определенным образом, для того чтобы скрепление для всей ткани проходило бы не по всей ее поверхности. В способе настоящего изобретения могут быть использованы различные рисунки без оказания негативного воздействия на механические свойства полотна. Например, полотно может быть скреплено в соответствии с рисунком ластичного переплетения, рисунком пруткового ворсового ткачества, ромбическим ткацким рисунком и тому подобным. Однако, также может быть использован и любой другой способ скрепления, известный на современном уровне техники. Необязательно во время стадии связывания могут быть добавлены связующие, клеи или другие химические реагенты.
В соответствии с еще одним необязательным вариантом осуществления способа изобретения полученный нетканый материал подвергают воздействию стадии последующей обработки. Примерами способов последующей обработки являются способы направленного ориентирования, крепирования, гидросцепления или тиснения.
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предлагается использование волокон для изготовления нетканого материала, где волокна содержат, по меньшей мере, один полимер, включающий сложный полиэфир, и, по меньшей мере, один наполнитель, включающий карбонат кальция.
В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается использование волокон для изготовления нетканого материала, где волокна содержат, по меньшей мере, один полимер, включающий полиэтилентерефталат, и, по меньшей мере, один наполнитель, включающий карбонат кальция.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предлагается использование полимерной композиции для изготовления нетканого материала, где полимерная композиция содержит, по меньшей мере, один полимер, включающий сложный полиэфир, и, по меньшей мере, один наполнитель, включающий карбонат кальция. В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается использование полимерной композиции для изготовления нетканого материала, где полимерная композиция содержит, по меньшей мере, один полимер, включающий полиэтилентерефталат, и, по меньшей мере, один наполнитель, включающий карбонат кальция.
Нетканый материал настоящего изобретения может быть использован во множестве различных областей применения. В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения изобретенный нетканый материал используют в строительной продукции, для получения водонепроницаемости, термической изоляции, звуконепроницаемости, в кровельном покрытии, экипировке широкого потребления, драпировочной и швейной отраслях промышленности, экипировке промышленного назначения, медицинской продукции, предметах хозяйственного обихода, защитной продукции, упаковочных материалах, косметической продукции, предметах личной гигиены или фильтровальных материалах. В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предлагается изделие, включающее нетканый материал изобретения, где упомянутое изделие выбирают из строительной продукции, экипировки широкого потребления, экипировки промышленного назначения, медицинской продукции, предметов хозяйственного обихода, защитной продукции, упаковочных материалов, косметической продукции, предметов личной гигиены или фильтровальных материалов.
Примерами строительной продукции являются ветрозащитная пленка, асфальтовое покрытие, дорожные и железнодорожные полотна, поля для гольфа и теннисные корты, подкладочные материалы под обои, звукоизолирующие обои, кровельные материалы и подстилающий слой под черепицу, стабилизаторы грунтов и подстилающий слой дорожного покрытия, стабилизаторы фундаментов, противоэрозионная продукция, конструкция каналов, дренажные системы, продукция геомембранной защиты и защиты от замерзания, сельскохозяйственная мульча, водозащитные барьеры для прудов и каналов или песчаные инфильтрационные барьеры для керамической дренажной трубы. Другими примерами строительной продукции являются средства фиксирования или армирования отсыпок грунтов.
Примерами экипировки широкого потребления являются прокладки, изоляция одежды и перчаток, вкладыши для бюстгальтеров и подплечники, компоненты дамских сумочек или компоненты обуви. Примерами экипировки промышленного назначения являются штормовки, палатки или упаковочные материалы для транспортирования (пиломатериалов, стали). Примерами медицинской продукции являются защитная спецодежда, предохранительные лицевые маски, изоляционные халаты, хирургические халаты, хирургические простыни и покрывала, одежда медиков для проведения хирургических операций, медицинские шапочки, губки, перевязочный материал, влажные салфетки, ортопедические накладки, поддерживающие повязки, медицинские клейкие ленты, стоматологические нагрудники, оксигенаторы, диализаторы, фильтры для растворов для внутривенного вливания или крови или компоненты системы трансдермальной доставки лекарственного средства. Примерами предметов хозяйственного обихода являются подушки, диванные пуфики, набивки в ватных одеялах или стеганых одеялах, пылезащитные чехлы, изоляторы, оконные драпировки, одеяла, компоненты драпировки, основы коврового покрытия или ковры.
Примерами защитной продукции являются ткани с нанесенными покрытиями, армированный пластик, защитная спецодежда, лабораторные халаты, сорбенты или противопожарные барьеры. Примерами упаковочных материалов являются влагопоглощающая упаковка, сорбирующая упаковка, подарочные коробки, коробки для архивного хранения документов, различные мешки из нетканых материалов, книжные переплеты, конверты для почтовых отправлений, конверты для срочных почтовых отправлений или курьерские мешки. Примерами фильтровальных материалов являются бензиновые, масляные и воздушные фильтры, в том числе фильтрующие жидкость патронные и мешочные фильтры, вакуумные мешки или ламинаты со слоями нетканых материалов.
Объем и интересы изобретения будут лучше поняты на основании следующих далее примеров, которые предназначаются для иллюстрирования определенных вариантов осуществления настоящего изобретения и являются неограничивающими.
Примеры
1. Методы измерения и материалы
В следующем далее изложении описываются методы измерения и материалы, реализованные в примерах.
Размер частиц
Распределение частиц для наполнителя в виде карбоната кальция измеряли при использовании прибора Sedigraph 5120 от компании Micromeritics, USA. Метод и приборы для специалистов в соответствующей области техники известны и обычно используются для определения размера зерен наполнителей и пигментов. Измерение проводили в водном растворе, содержащем 0,1 масс. % Na4P2O7. Образцы диспергировали при использовании высокоскоростного перемешивающего устройства и ультразвуковой обработки.
Характеристическая вязкость
Характеристическая вязкость или ХВ представляет собой меру молекулярной массы полимера и измеряется при использовании вискозиметрии разбавленного раствора. Все значения ХВ измеряли при массовом соотношении 60/40 для раствора фенол/тетрахлорэтан при 25°С в соответствии с документом ASTM D4603 в капиллярном вискозиметре Уббелоде. Обычно приблизительно 8-10 крошек растворяли для получения раствора с концентрацией, составляющей приблизительно 0,5%.
Испытание на растяжение
Испытание на растяжение проводили в соответствии с документом ISO 527-3 при использовании образца для испытания 1 ВА (1:2) при скорости 50 мм/мин. Свойства, которые определяли при использовании испытания на растяжение, представляют собой напряжение при пределе текучести, деформацию при разрыве, предел прочности при разрыве и модуль упругости полимера или полимерной композиции.
Испытание на ударную вязкость по Шарпи
Испытание на ударную вязкость по Шарпи проводили в соответствии с документом ISO 179-2:1997(Е) при использовании образцов для испытаний с надрезом и без надреза, имеющих размеры 50×6×6 мм.
Материалы
Характеристическая вязкость: 0,85±0,02; Tg: 78°C; Tm: 247°C; степень кристалличности: минимум 50.
Характеристическая вязкость: 0,80±0,02; Tg: 78°C; Tm: 247°C; степень кристалличности: минимум 50.
Размер частиц d50: 1,6 мкм; размер частиц максимальной фракции d98: 6 мкм.
2. Примеры
Пример 1
Получали образцы для испытаний, содержащие только полимер 1, а также композицию из 90 масс.% полимера 1 и 10 масс.% наполнителя при расчете на совокупную массу композиции.
Механические свойства образцов для испытаний определяли при использовании описанного выше испытания на растяжение при натяжении 5 н с помощью установки для испытания на 500 н. Результаты испытания на растяжение продемонстрированы в приведенной ниже таблице 1.
Механические свойства образцов А и В
Образец изобретения В продемонстрировал более высокие напряжение при пределе текучести и модуль упругости в сопоставлении со сравнительным образцом А, в то время как деформация при разрыве и предел прочности при разрыве образца изобретения В уменьшались. Таким образом, полимерная композиция изобретения (образец В) характеризовалась более высокими упругостью и мягкостью в сопоставлении с чистым полимером ПЭТФ (образцом А). Это оказывает положительное воздействие на тактильные свойства нетканых материалов, полученных из такой полимерной композиции, в особенности в отношении мягкости материала. Например, такой материал является более приятным для носки.
Пример 2
Получали образцы для испытаний, содержащие только полимер 2, а также композиции из 90 масс. % полимера 2 и 10 масс. % наполнителя и из 80 масс. % полимера 2 и 20 масс. % наполнителя при расчете на совокупную массу композиции.
Механические свойства образцов для испытаний определяли при использовании описанного выше испытания на растяжение при натяжении 4 н с помощью установки для испытания на 20 кн и испытания на ударную вязкость по Шарпи. Результаты испытания на растяжение продемонстрированы в приведенной ниже таблице 2.
Механические свойства образцов С, D и E
Образцы изобретения D и Е продемонстрировали более высокие напряжение при пределе текучести и модуль упругости в сопоставлении со сравнительным образцом С, в то время как деформация при разрыве, предел прочности при разрыве и ударная вязкость образцов изобретения С и D уменьшались. Таким образом, полимерные композиции изобретения (образцы D и Е) характеризовались более высокими упругостью и мягкостью в сопоставлении с чистым полимером ПЭТФ (образцом С). Это оказывает положительное воздействие на тактильные свойства нетканых материалов, полученных из такой полимерной композиции, в особенности в отношении мягкости материала. Например, такой материал является более приятным для носки.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| МНОГОФИЛАМЕНТНЫЕ СЛОЖНОПОЛИЭФИРНЫЕ ВОЛОКНА | 2015 |
|
RU2663147C1 |
| ПОЛИМЕРНАЯ НИТЬ И НЕТКАНЫЙ МАТЕРИАЛ | 2007 |
|
RU2408745C2 |
| ПОЛИМЕРНАЯ НИТЬ И НЕТКАНЫЙ МАТЕРИАЛ | 2007 |
|
RU2570872C2 |
| ЛАМИНИРОВАННЫЙ НЕТКАНЫЙ МАТЕРИАЛ С ВЫСОКИМ СОДЕРЖАНИЕМ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ | 2010 |
|
RU2534534C2 |
| ВЫСОКОПРОЧНОЕ ЛЕГКОЕ НЕТКАНОЕ ПОЛОТНО ИЗ ФИЛЬЕРНОГО НЕТКАНОГО МАТЕРИАЛА, СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ | 2008 |
|
RU2415208C1 |
| БИОРАЗЛАГАЕМЫЙ ТЕКСТИЛЬ, КОНЦЕНТРАТЫ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИОРАЗЛАГАЕМЫХ ВОЛОКОН | 2019 |
|
RU2767438C1 |
| МНОГОКОМПОНЕНТНЫЕ ВОЛОКНА | 2007 |
|
RU2444583C2 |
| СКРЕПЛЯЕМОЕ ТЕРМОПЛАСТИЧНОЕ ПОЛИМЕРНОЕ ВОЛОКНО И НЕТКАНЫЙ МАТЕРИАЛ, ВЫПОЛНЕННЫЙ ИЗ НЕГО | 1995 |
|
RU2149931C1 |
| СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОВРОВОГО ПОКРЫТИЯ ИЛИ КОВРА И ПОЛУЧЕННЫЕ ИМ КОВРОВОЕ ПОКРЫТИЕ ИЛИ КОВЕР | 2019 |
|
RU2773937C2 |
| ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТНЫЕ ВОЛОКНА ИЛИ НИТИ И СПОСОБ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ | 1992 |
|
RU2094550C1 |
Настоящее изобретение относится к нетканому материалу, содержащему по меньшей мере один полимер, включающий сложный полиэфир, и по меньшей мере один наполнитель, включающий карбонат кальция. Настоящее изобретение, кроме того, относится к способу получения такого нетканого материала, а также к использованию карбоната кальция в качестве наполнителя в нетканом материале, содержащем по меньшей мере один полимер, включающий сложный полиэфир. 6 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 табл.
1. Нетканый материал, содержащий
по меньшей мере один полимер, содержащий сложный полиэфир, и
по меньшей мере один наполнитель, содержащий карбонат кальция, при этом карбонат кальция присутствует в нетканом материале в количестве в диапазоне от 0,1 до 50 мас.%, при расчете на совокупную массу нетканого материала, и при этом нетканый материал содержит по меньшей мере один полимер и указанный по меньшей мере один наполнитель в форме волокон и/или филаментов, имеющих диаметр от 0,5 до 40 мкм, и при этом указанный сложный полиэфир представляет собой полиэтилентерефталат, а карбонат кальция характеризуется средним размером частиц d50 в диапазоне от 1,2 до 1,8 мкм и размером частиц максимальной фракции d98 в диапазоне от 4 до 7 мкм.
2. Нетканый материал по п. 1, где сложный полиэфир имеет среднечисленную молекулярную массу в диапазоне от 5000 до 100000 г/моль, предпочтительно от 10000 до 50000 г/моль, а более предпочтительно от 15000 до 20000 г/моль.
3. Нетканый материал по п. 1 или 2, где карбонатом кальция является измельченный карбонат кальция, осажденный карбонат кальция, модифицированный карбонат кальция, карбонат кальция, подвергнутый обработке поверхности, или их смесь, предпочтительно карбонат кальция, подвергнутый обработке поверхности.
4. Нетканый материал по п. 1 или 2, где карбонат кальция характеризуется размером частиц максимальной фракции d98 в диапазоне от 6 до 7 мкм.
5. Нетканый материал по п. 1 или 2, где карбонат кальция присутствует в нетканом материале в количестве в диапазоне предпочтительно от 0,2 до 40 мас.%, а более предпочтительно от 1 до 35 мас.%, при расчете на совокупную массу нетканого материала.
6. Способ получения нетканого материала, включающий стадии
а) представления смеси из по меньшей мере одного полимера, включающего сложный полиэфир, и по меньшей мере одного наполнителя, включающего карбонат кальция,
b) формования из смеси волокон и/или филаментов, имеющих диаметр от 0,5 до 40 мкм, и
c) формования из волокон и/или филаментов нетканого материала,
при этом карбонат кальция присутствует в нетканом материале в количестве в диапазоне от 0,1 до 50 мас.%, при расчете на совокупную массу нетканого материала, при этом указанный сложный полиэфир представляет собой полиэтилентерефталат, а карбонат кальция характеризуется средним размером частиц d50 в диапазоне от 1,2 до 1,8 мкм и размером частиц максимальной фракции d98 в диапазоне от 4 до 7 мкм.
7. Способ по п. 6, где на стадии b) из смеси формуют волокна предпочтительно при использовании процесса экструдирования, а более предпочтительно при использовании процесса аэродинамического формования из расплава, процесса скрепления прядением или их комбинации.
8. Способ по п. 7, где нетканый материал формуют путем собирания волокон на поверхности или носителе.
9. Способ по любому из пп. 6-8, где стадии b) и с) повторяют два раза или больше для получения многослойного нетканого материала, предпочтительно нетканого материала, полученного формованием слоев путем скрепления прядением - аэродинамическим формованием из расплава - скреплением путем прядения (SMS), аэродинамическим формованием из расплава - скреплением путем прядения - аэродинамическим формованием из расплава (MSM), скреплением путем прядения - аэродинамическим формованием из расплава - скреплением путем прядения аэродинамическим формованием из расплава (SMSM), аэродинамическим формованием из расплава - скреплением путем прядения - аэродинамическим формованием из расплава - скреплением путем прядения (MSMS), скреплением путем прядения - аэродинамическим формованием из расплава - аэродинамическим формованием из расплава - скреплением путем прядения (SMMS) или аэродинамическим формованием из расплава - скреплением путем прядения - скреплением путем прядения - аэродинамическим формованием из расплава (MSSM).
10. Применение карбоната кальция в качестве наполнителя в нетканом материале, содержащем по меньшей мере один полимер, содержащий сложный полиэфир, при этом карбонат кальция присутствует в нетканом материале в количестве в диапазоне от 0,1 до 50 мас.%, при расчете на совокупную массу нетканого материала, и при этом нетканый материал содержит по меньшей мере один полимер и указанный по меньшей мере один наполнитель в форме волокон и/или филаментов, имеющих диаметр от 0,5 до 40 мкм, и при этом указанный сложный полиэфир представляет собой полиэтилентерефталат, а карбонат кальция характеризуется средним размером частиц d50 в диапазоне от 1,2 до 1,8 мкм и размером частиц максимальной фракции d98 в диапазоне от 4 до 7 мкм.
11. Применение волокон для изготовления нетканого материала, где волокна содержат по меньшей мере один полимер, содержащий сложный полиэфир, и по меньшей мере один наполнитель, содержащий карбонат кальция, и при этом указанный сложный полиэфир представляет собой полиэтилентерефталат, а карбонат кальция характеризуется средним размером частиц d50 в диапазоне от 1,2 до 1,8 мкм и размером частиц максимальной фракции d98 в диапазоне от 4 до 7 мкм.
12. Применение нетканого материала по любому одному из пп. 1-5 в строительной продукции, для получения водонепроницаемости, термической изоляции, звуконепроницаемости, в кровельном покрытии, экипировке широкого потребления, драпировочной и швейной отраслях промышленности, экипировке промышленного назначения, медицинской продукции, предметах хозяйственного обихода, защитной продукции, упаковочных материалах, косметической продукции, предметах личной гигиены или фильтровальных материалах.
13. Изделие, содержащее нетканый материал по любому одному из пп. 1-5, где упомянутое изделие выбирают из строительной продукции, экипировки широкого потребления, экипировки промышленного назначения, медицинской продукции, предметов хозяйственного обихода, защитной продукции, упаковочных материалов, косметической продукции, предметов личной гигиены или фильтровальных материалов.
| Способ приготовления лака | 1924 |
|
SU2011A1 |
| ПОЛИМЕРНАЯ НИТЬ И НЕТКАНЫЙ МАТЕРИАЛ | 2007 |
|
RU2408745C2 |
| ПРОНИЦАЕМЫЕ ПЛЕНКИ И ПЛЕНОЧНО-НЕТКАНЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ И СПОСОБЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ | 1994 |
|
RU2140855C1 |
| Приспособление для суммирования отрезков прямых линий | 1923 |
|
SU2010A1 |
