ВАТКА, СОДЕРЖАЩАЯ ИЗВИТЫЕ ДВУХ- ИЛИ МНОГОКОМПОНЕНТНЫЕ ВОЛОКНА, И СПОСОБ ЕЁ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2018 года по МПК D04H3/07 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к ватке, содержащей извитые двух- или многокомпонентные волокна, состоящие по меньшей мере из двух материалов, которые содержат полимер в качестве основного компонента и расположение которых в поперечном сечении волокна способствует формированию извитости волокна в процессе его отверждения, причем эти основные полимерные компоненты отличаются теплотой кристаллизации. Ватка, раскрытая в настоящем описании, особенно подходит для производства нетканых текстильных материалов, которые должны использоваться прежде всего в гигиенических изделиях.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Объемность нетканых текстильных материалов может быть важна по ряду причин. Нетканые текстильные материалы часто используются как часть гигиенических изделий в тех местах, где объемность материала может использоваться как по причине функциональности (например, в качестве части с петлями соединительного средства типа "липучка", или для улучшения распределения жидкостей во внутреннем слое впитывающих продуктов), так и для создания приятных ощущений: объемность материала, среди прочего, придает мягкость и может создавать приятное ощущение при контакте с кожей. В некоторых случаях нетканые текстильные материалы могут быть частью чистящих средств, например, салфеток и тряпок для вытирания пыли. Улучшение объемности таких нетканых материалов может также улучшать эффективность их использования в качестве части чистящего средства.

В ряде случаев предпринимались попытки создания или модификации некоторых свойств нетканых текстильных материалов с целью их улучшения. Эти попытки заключались в выборе и/или модификации различных химических композиций волокон, поверхностной плотности, способа укладки волокон, плотности волокон, различных схем экструдирования, использования различных способов скрепления волокон и т.д.

Объемность нетканого текстильного материала непосредственно связана с характеристиками формирующих его волокон. Нетканые текстильные материалы, получаемые с использованием технологии спанмелт, обычно состоят из непрерывных однородных волокон. Объемность таких материалов может быть повышена использованием способов скрепления волокон. Один из таких способов заключается в использовании такого термоскрепления, при котором сохраняется максимальная площадь сегментов, содержащих свободные волокна, между отдельными точками скрепления, которые используются для достижения требуемой прочности конечного материала. Другой способ заключается в обработке нетканого текстильного материала, после скрепления каландром, струей воды (гидросцепление волокон) для распушивания волокон и увеличения их характеристической толщины.

Еще один способ, который заключается в получении нетканых текстильных материалов из двухкомпонентных полимерных волокон, включает стадии, на которых эти волокна формируются под многоканальным мундштуком, укладываются для формирования ватки и затем скрепляются с использованием гравированного валика каландра для получения определенной конфигурации площадок скрепления. Такие двухкомпонентные волокна могут быть получены с использованием многоканальных мундштуков, состоящих из двух прилегающих секций, причем первый полимер подается через первую секцию, и второй полимер подается через вторую секцию для формирования волокна, поперечное сечение которого содержит первую часть, сформированную из первого полимера, и вторую часть, сформированную из второго полимера (отсюда название "двухкомпонентное волокно"). Для этого могут быть выбраны соответствующие полимеры с различающимися характеристиками, которые обеспечивают в конфигурации "бок-о-бок" или в асимметричной конфигурации "сердцевина-оболочка" формирование извитости волокон в процессе прядения, когда они охлаждаются и транспортируются в сторону от многоканального мундштука. Известны различные документы, в которых раскрывается использование отдельных отличий для обеспечения формирования извитости волокон. Например, в европейском патенте ЕР 0685579 (Kimberly Clark) описывается сочетание полипропилена и полиэтилена. В другом европейском патенте ЕР 1129247 этой же компании описывается сочетание разных полипропиленов. Главное здесь - степень различия между величинами отдельных характеристик.

После этого получаемые извитые волокна могут быть уложены для формирования ватки, которую затем скрепляют с использованием различных способов для получения объемного нетканого текстильного материала.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящем изобретении предлагается ватка, содержащая извитые двух- или многокомпонентные волокна, состоящие по меньшей мере из двух полимерных компонентов, которые расположены в поперечном сечении волокон таким образом, что они содействуют формированию извитости волокон в процессе их отверждения, причем эти компоненты отличаются теплотой кристаллизации, и идея изобретения заключается в том, что разница величин теплоты кристаллизации находится в диапазоне от 30 Дж/г до 5 Дж/г, и что указанные полимерные компоненты отличаются по меньшей мере еще одной характеристикой, выбранной из группы, состоящей из индекса текучести расплава, степени полидисперсности и модуля упругости при изгибе, причем разница величин характеристик полимерных компонентов:

для индекса текучести расплава находится в диапазоне от 100 г/10 мин до 5 г/10 мин; и/или

для степени полидисперсности находится в диапазоне от 1 до 0,3; и/или

для модуля упругости при изгибе находится в диапазоне от 300 МПа до 50 МПа; причем разница величин индекса текучести расплава не превышает 100 г/10 мин, степени полидисперсности не превышает 1, модуля упругости при изгибе не превышает 300 МПа; и

волокна имеют степень извитости по меньшей мере 5 витков/20 мм волокна.

Предпочтительные и/или специальные варианты осуществления изобретения описаны в зависимых пунктах формулы изобретения. В настоящем изобретении также предлагается способ получения таких ваток.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1А - примеры асимметричных конфигураций (способствующих формированию извитости волокон) частей поперечного сечения многокомпонентных волокон;

Фиг. 1В - примеры симметричных конфигураций частей поперечного сечения многокомпонентных волокон;

Фиг. 2 - пример линии по производству нетканого материала с использованием способа спанмелт.

ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Термин "ватка", как он используется в настоящем описании, относится к материалам, состоящим из уложенных волокон перед стадией скрепления, которая выполняется путем каландрования, описанного, например, в заявке WO 2012130414. Ватка состоит из отдельных волокон, между которыми еще не сформированы постоянные соединения, хотя они и могут быть предварительно соединены некоторым образом, причем это предварительное соединение может иметь место в процессе укладки волокон в способе спанлейд или сразу же после этого процесса. Однако в этом состоянии существенная часть волокон может свободно перемещаться, так что можно изменять их положение относительно друг друга. Такая ватка может состоять из нескольких слоев, сформированных укладкой волокон, выходящих из нескольких прядильных балок в процессе спанлейд.

Термины "волокно" и "нить" в настоящем описании используются поочередно как эквивалентные понятия.

Термин "однокомпонентное волокно" относится к волокну, сформированному из одного полимера или из смеси полимеров, в отличие от двухкомпонентного или многокомпонентного волокна.

Термин "двухкомпонентные" относится к волокнам, поперечные сечения которых содержат две отдельные части из полимеров, две отдельные части из смеси полимеров, или одну отдельную часть из полимера и одну отдельную часть из смеси полимеров. Термин "двухкомпонентное волокно" охватывается термином "многокомпонентное волокно". Поперечное сечение двухкомпонентного волокна может быть разделено на две или более различающихся частей, имеющих любую форму или конфигурацию, включая, например, коаксиальную конфигурацию, конфигурацию "сердцевина-оболочка", конфигурацию "бок-о-бок", радиальную конфигурацию и т.п.

Термин "многокомпонентное" относится к волокну, поперечное сечение которого содержит более одной отдельной части из полимеров, или более одной отдельной части из смесей полимеров или по меньшей мере одну отдельную часть из полимера и по меньшей мере одну отдельную часть из смеси полимеров. Таким образом, термин "многокомпонентное волокно" включает "двухкомпонентное волокно", но не ограничивается только им. Поперечное сечение многокомпонентного волокна может быть разделено на различающиеся части, имеющие любую форму или конфигурацию, включая, например, коаксиальную конфигурацию, конфигурацию "сердцевина-оболочка", конфигурацию "бок-о-бок", радиальную конфигурацию, вкрапления одного компонента в другой компонент и т.п.

Термин "нетканый текстиль", как он используется в настоящем описании, относится к структуре в форме полотна, сформированного из волокон, направленных случайным образом или упорядоченно, то есть из ватки, волокна которой объединяются путем скрепления под действием трения, когезионных сил, с помощью склеивания или подобных им способов, в результате чего формируется одна или несколько конфигураций скрепления, содержащих скрепляющие оттиски, сформированные под действием сжатия и/или давления, тепла, ультразвуковой или тепловой энергии, или, если это необходимо, под действием комбинации указанных факторов. Этот термин не относится к тканям, сформированным прядением или плетением, или к тканям, в которых используются нитки или волокна для скрепляющего простегивания. Волокна могут быть натуральными или синтетическими, они могут быть штапельными, непрерывными волокнами или волокнами, полученными в месте производства полотна. Обычно используемые волокна имеют диаметр в диапазоне от примерно 0,0001 мм до примерно 0,2 мм и поставляются в нескольких формах: короткие волокна (известные как штапельное волокно), непрерывные отдельные волокна (нити или мононити), некрученые пучки непрерывных волокон (жгуты) и крученые пучки непрерывных волокон (пряжа). Нетканый текстиль может быть получен с использованием различных способов получения и укладки волокон, таких как раздув расплава горячим воздухом (мелтблаун), фильерный способ с вытягиванием нитей в воздушном потоке (спанбонд), сочетание технологий мелтблаун и спанбонд (спанмелт), прядение из раствора, электростатическое прядение (электроформование), прочесывание (кардинг), получение волокон из пленки, аэродинамическая укладка, сухое формование и мокрое формование холста из штапельных волокон, а также различные сочетания этих способов, как это известно специалистам. Поверхностная плотность нетканых полотен обычно выражается в граммах на квадратный метр (г/м²).

Термин "асимметрия" при его использовании в отношении поперечного сечения волокна означает, что конфигурация частей волокна не симметрична, в частности, относительно центра поперечного сечения волокна. Этот термин может также относиться к аксиальной симметрии, которая должна определяться по меньшей мере относительно стольких осей, проходящих через центр поперечного сечения волокам, сколько частей из полимеров присутствуют в этом поперечном сечении.

Термин "теплота" относится к теплоте плавления или к теплоте кристаллизации и всегда понимается как скрытая теплота.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ

В соответствии с настоящим изобретением ватка может состоять из непрерывных многокомпонентных волокон, изготовленных, например, с использованием процесса спанмелт. Волокна экструдируются из многоканального мундштука, затем утончаются, охлаждаются и укладываются на ленту для формирования ватки из волокон. В процессе формирования эти волокна будут автоматически завиваться. Ватка может быть превращена в нетканое полотно.

Отдельные волокна состоят по меньшей мере из двух полимерных компонентов А и В, причем полимерные компоненты поступают раздельно в многоканальный мундштук, и в получаемом волокне будет часть с преимущественным содержанием полимерного компонента А и часть с преимущественным содержанием полимерного компонента В, и эти части расположены в поперечном сечении в такой конфигурации, которая способствует формированию извитости волокон уже в процессе их отверждения. Эти части могут быть расположены, например, на противоположных сторонах поперечного сечения для формирования так называемой конфигурации "бок-о-бок" двухкомпонентных волокон, или же одна часть может охватывать вторую часть для формирования конфигурации "сердцевина-оболочка", причем для обеспечения формирования извитости волокон конфигурация частей, содержащих преимущественно полимерные компоненты А, В, является асимметричной в поперечном сечении. В другом варианте волокно может содержать три полимерные части, содержащие преимущественно полимерные компоненты А, В, С, которые могут формировать конфигурации, представляющие собой перемежающиеся сегменты разных полимерных компонентов или вкрапления одного компонента в другом компоненте, причем для обеспечения формирования извитости волокон конфигурация частей, содержащих преимущественно полимерные компоненты А, В, является асимметричной в поперечном сечении.

Не вдаваясь в теорию, можно считать, что взаимное расположение частей, содержащих в поперечном сечении основные полимерные компоненты волокна, которые модифицированы для обеспечения формирования извитости волокон во время их отверждения, что выражается, например, степенью асимметрии полимерных компонентов, которая существенно влияет на конечную извитость волокон, хотя нельзя считать, что повышение асимметрии приводит к более ярко выраженному эффекту извитости. С другой стороны, необходимо также учитывать свойства отдельных компонентов, причем может возникать синергия взаимного расположения, и волокно с менее выраженной асимметрией расположения компонентов может завиваться в большей степени, нежели волокно с более выраженной асимметрией компонентов. Специалисту в данной области техники будет понятно, то оптимальное расположение частей с основным полимерным компонентом в волокне может быть определено в лабораторных экспериментах, например, с использованием небольшого лабораторного многоканального мундштука. Примеры отдельных асимметричных конфигураций и примеры конфигураций, которые содействуют закручиванию волокон, представлены на Фиг. 1А (могут быть и другие конфигурации). Конфигурации, которые в соответствии с вышеприведенным определением, не являются асимметричными или вообще не обеспечивают формирование извитости волокон, представлены на Фиг. 1В.

Формирование извитости волокон, происходящее в результате существенной разницы в характеристиках полимерных компонентов, которое обычно выражается с использованием способности отдельных компонентов давать усадку, хорошо известно в технике. Волокна, получаемые таким образом, известны как химически формируемые волокна. Специалисту в данной области техники будет понятно, что способность давать усадку компонента прежде всего определяет изменение объема при переходе из жидкого в твердое состояние, на которое влияют различные характеристики полимеров. Например, для двухкомпонентного волокна используется комбинация двух полимеров. Например, может использоваться один полимер с другим полимером (полипропилен + полиэтилен), сополимеры (полипропилен + сополимер полипропилена) или смесь (полипропилен + смесь полипропилена и сополимер полипропилена). При использовании двух полимеров всегда необходимо очень тщательно анализировать используемые материалы и их способность к смешиванию. Чем больше они отличаются друг от друга, тем будет выше вероятность плохого сцепления между двумя частями с основными полимерными компонентами в волокне и, соответственно, волокно может расщепляться. Даже небольшая степень расщепления волокон очень нежелательна, особенно в гигиенических изделиях, поскольку оно может проявляться в пухообразовании и в формировании катышков на поверхности текстильного изделия, что расценивается конечными пользователями как признак низкого качества изделия. Также известно, что может использоваться один и тот же полимер с различающимися свойствами (например, различие в индексах текучести расплава, степени кристалличности или эластичности), и для получения положительного результата существенно, чтобы значительно различался по меньшей мере один из параметров.

Например, в соответствии с европейским патентом ЕР 0685579 (Kimberly Clark) в случае полидисперсности необходима разница по меньшей мере 0,5 в точно определенной зоне, и в этом документе указано, что полидисперсность основного компонента одной части меньше 2,5, а полидисперсность основного компонента второй части превышает 3, для кристалличности необходимо, чтобы основной компонент одной части был аморфным, а основной компонент другой части был кристаллическим, и разница в теплоте плавления должна быть по меньшей мере 40 Дж/г; причем индекс текучести расплава, подходящий для волокон спанмелт, находится в диапазоне от нескольких единиц до тысяч г/10 мин, а для эластичности необходимо сочетание эластичного и неэластичного материалов.

Объектом настоящего изобретения является извитое многокомпонентное волокно, в котором основные полимеры, используемые в разных частях, имеют большое сходство. Предпочтительно эти полимеры имеют одинаковый химический состав, но немного различаются по своим физическим характеристикам, например, сочетание полипропилен-полипропилен. Специалисту в данной области техники будет понятно, что, например, полипропилен (полимер, получаемый из мономерных звеньев пропилена) имеет базовые характеристики, однако, например, тактичность отдельных звеньев, или длина звеньев полимера или распределение различных звеньев в полимере может давать различия физических характеристик, что существенно для производства волокна и нетканого полотна. Специалисту в данной области техники известен широкий диапазон полимеров, предлагаемых на рынке, и он хорошо осведомлен о количествах и возможностях получения различных типов полимеров. Ориентируясь на спрос, производители сосредоточивают свое особенное внимание на полимерах, характеристики которых находятся в узком диапазоне. Серьезное достоинство использования по существу одинаковых полимеров заключается также в том, что такие полимеры широко предлагаются на рынке.

Необходимо подчеркнуть, что вышеуказанные полимерные части могут быть сформированы из одного полимера или же могут быть сформированы из смеси различных соединений. Специалистам известны также многокомпонентные волокна, которые получают на основе одного полимера, и компоненты отличаются только добавками. Например, в патенте US №6203905 (Kimberly Clark) описывается введение зародышеобразующей добавки в одну часть двухкомпонентного волокна.

Идея настоящего изобретения состоит в использовании только основных полимерных компонентов или основных компонентов и добавок.

В соответствии с настоящим изобретением волокна также могут содержать добавки (например, красители), но введение таких добавок не влияет существенно на формирование извитости волокон. Добавка может также вводиться симметрично в обе части.

Как это известно специалистам, некоторые функциональные добавки могут вызывать химическую реакцию непосредственно в расплавленном полимере перед прядением, и на их эффективность может влиять, например, температура расплава (например, IRGATEC CR76 компании BASF). Таким образом, благодаря разным температурам плавления полимерных компонентов разных частей волокна может возникать существенная разница в их характеристиках (например, в индексах текучести расплава, полидисперсности и т.п.), даже если в обеих частях используются одинаковые смеси полимеров и добавок. В соответствии с настоящим изобретением могут использоваться функциональные добавки, однако они не оказывают существенного влияния на формирование извитости волокон.

Как это очевидно из вышеуказанного, специалистам известно, что если способность давать усадку основных компонентов частей достаточно различается, то натяжение в волокне под многоканальным мундштуком увеличивается, в результате чего волокно становится извитым. Формирование извитости волокон в соответствии с изобретением основана на комбинации небольших различий по меньшей мере двух, предпочтительно трех, характеристик полимера.

Основным параметром является скрытая теплота кристаллизации (dHc), являющаяся показателем количества энергии, которую необходимо отнять от системы, чтобы произошла кристаллизация полимерных компонентов. В соответствии с теорией, если разница температур достаточна, то основной компонент в одной части начнет отверждаться первым, и поскольку основной компонент второй части будет находиться еще в жидком состоянии, то возникающее натяжение будет приводить к извитости волокна. В этом случае между двумя полимерными компонентами должна быть достаточная разница, иначе волокно не получится достаточно извитым.

Вышеупомянутый патент ЕР 0685579 (Kimberly-Clark) определяет минимальную разницу теплоты плавления, которая примерно равна скрытой теплоте кристаллизации порядка 40 Дж/г. В отличие от этого, в соответствии с настоящим изобретением волокна становятся извитыми при меньших разницах величин параметров за счет значительного синергетического эффекта различий других параметров основных компонентов частей волокна. Извитость или скручиваемость волокон в соответствии с изобретением связана с комбинацией небольших различий в скрытой теплоте кристаллизации (dHc) и по меньшей мере еще в одной, предпочтительно в двух, характеристиках полимера.

Отдельные основные компоненты различаются скрытой теплотой кристаллизации, причем разница в величинах этой характеристики находится в диапазоне от 30 Дж/г до 5 Дж/г, предпочтительно от 30 Дж/г до 10 Дж/г и более предпочтительно от 30 Дж/г до 20 Дж/г. Для меньшей степени извитости волокон разница в величинах скрытой теплоты кристаллизации может быть в диапазоне от 24 Дж/г до 5 Дж/г, предпочтительно от 24 Дж/г до 10 Дж/г и более предпочтительно от 24 Дж/г до 20 Дж/г. Кроме того, отдельные основные компоненты могут отличаться величиной индекса текучести расплава, причем разница величин находится в диапазоне от примерно 100 г/10 мин до 5 г/10 мин, предпочтительно от 80 г/10 мин до 5 г/10 мин, еще более предпочтительно от 60 г/10 мин до 10 г/10 мин.

Кроме того, отдельные основные компоненты могут отличаться степенью полидисперсности материала, причем разница величин находится в диапазоне от 1 до 0,3, предпочтительно от 1 до 0,5 и еще более предпочтительно от 1 до 0,75.

Кроме того, отдельные основные компоненты могут отличаться величиной модуля упругости при изгибе материала, причем разница величин находится в диапазоне от 300 МПа до 50 МПа, предпочтительно от 250 МПа до 80 МПа и еще более предпочтительно от 200 МПа до 80 МПа.

Не вдаваясь в теорию, можно считать, что извитость волокна вызывается возникающим в нем натяжением, когда одна часть уже кристаллизовалась, в то время как другая часть остается еще в жидком состоянии, или степень ее кристаллизации в этот момент меньше. Обычно в процессе кристаллизации полимера в одной части ее объем уменьшается, и если в это время другая часть остается еще пластичной, она не создает серьезного препятствия этому уменьшению объема, и волокно изгибается. Как можно понять из вышеизложенного, кроме самой скрытой теплоты кристаллизации, на степень извитости волокна также влияет и температура, при которой начинается кристаллизация и ее скорость. Учитывая то, то объектом настоящего изобретения является комбинация двух практически одинаковых полимеров, они скорее всего будут иметь близкие температуры кристаллизации. В нижеприведенной таблице приведены характеристики различных типов товарных сортов полипропилена.

Не вдаваясь в теорию, можно считать, что разница величин времени кристаллизации порядка нескольких минут не обеспечивает достаточных усилий для формирования извитости волокон, однако она также содействует этому процессу, когда он вызывается вышеуказанными различиями характеристик, в частности различиями величин скрытой теплоты кристаллизации.

Отдельные основные компоненты частей могут отличаться величиной температуры кристаллизации, причем разница величин находится в диапазоне примерно 5-30°C, предпочтительно 5-25°C и еще более предпочтительно 8-25°C.

Отдельные основные компоненты частей могут отличаться величиной скорости кристаллизации, причем разница величин составляет по меньшей мере 20 секунд, предпочтительно 50 секунд и еще более предпочтительно 150 секунд.

Полимерные компоненты из дозирующих устройств 1 подаются в отдельные экструзионные системы 2, где они расплавляются, нагреваются до соответствующей рабочей температуры и все еще разделенными подаются в многоканальные мундштуки 4, в которых формируются многокомпонентные волокна. Специалисту в данной области техники будет понятно, что способ подготовки полимеров для прядения многокомпонентных волокон может, в зависимости от типа используемой технологии, включать соответствующие дополнительные стадии, и, кроме того, в полимерные компоненты могут быть введены различные добавки, например, для изменения цвета волокон (красители) или для изменения свойств волокон (например, гидрофильности, гидрофобности, горючести), причем в соответствии с настоящим изобретением существенно то, что такие добавки не влияют на формирование извитости волокон, и/или они распределяются в получаемом волокне симметрично. На волокно 5, формируемое под многоканальным мундштуком 8, подаются потоки 6, 7 охлаждающего и утончающего воздуха, так что волокна уже извитыми падают на сборную поверхность 10. Потоки 6, 7 охлаждающего и утончающего воздуха имеют примерно комнатную температуру, предпочтительно 10-30°C, более предпочтительно 15-25°C. Сборная поверхность 10 может быть, например, движущейся лентой, которая уносит сформированную волоконную ватку 11. В процессе движения на сборной поверхности 10 к волокнам не подводится тепловая или механическая энергия для дополнительного придания извитости.

Могут быть последовательно установлены несколько прядильных балок, причем все они могут обеспечивать получение извитых волокон или могут обеспечивать разные слои волокон (например, волокна по технологии спанмелт, спанбонд или мелтблаун, нановолокна, пленки и т.п.) В соответствии с настоящим изобретением слои извитых волокон укладываются друг на друга таким образом, что отсутствует нежелательное сжатие извитых волокон. Для других применений может оказаться целесообразной конфигурация, в которой из первой и последней прядильных балок выходят извитые волокна, так что получаемый материал имеет внешние поверхности, состоящие из извитых волокон, а внутренний слой может иметь другие свойства (например, определяет механическую прочность получаемого нетканого текстиля).

Затем слой или слои волокон усиливают на станции 12, в которой могут использоваться известные способы (например, термическая сварка, термическое скрепление с помощью каландра, пробивание иглами, гидросцепление волокон и т.п.). Отдельные способы скрепления волокон оказывают существенное влияние на конечные свойства материалов, и специалист в данной области техники легко определит, какой способ лучше подходит для каждого конкретного случая. Аналогично, специалисту будет также понятно, что выбор способа скрепления волокон с повышенной интенсивностью или с повышенной плотностью точек скрепления может даже приводить к нейтрализации разброса объемности получаемого нетканого текстильного материала, содержащего волокна по настоящему изобретению, и стандартных материалов, содержащих неизвитые волокна.

Конечное нетканое полотно может использоваться в следующих изделиях и частях изделий (перечень не является исчерпывающим): салфетки для стирания пыли, гигиенические салфетки, включая влажные салфетки; части мебели; части столового белья, включая скатерти и т.п.; покровный материал; части гигиенических впитывающих изделий для детей и для взрослых, включая изделия женской гигиены, например, такое нетканое полотно может формировать принимающий и распределяющий слой, внутренний и внешний слой изделия, боковые стороны, эластичные манжеты для ног и т.п.

Примеры

Пример 1: ватка в соответствии с изобретением

Ватка состояла из непрерывных двухкомпонентных волокон, причем один компонент состоял из полипропилена MR 2002 компании Total Petrochemicals, и второй компонент состоял из полипропилена Mosten NB425 компании Unipetrol. Оба полипропиленовых гомополимера предлагаются на рынке, оба представляют собой неэластичные и кристаллические материалы.

Волокна были получены на технологической линии Reicofil 3 по производству нетканых текстильных материалов по технологии спанмелт и сняты с линии перед стадией скрепления ватки.

Пример 1А:

Непрерывные двухкомпонентные волокна имели конфигурацию "бок-о-бок", и отдельные части были сформированы в весовом отношении 40:60. Первая часть состояла из полипропилена MR 2002, и вторая часть состояла из полипропилена Mosten NB425. Средняя степень извитости волокон составляла 13,4 витков/20 мм.

Пример 1В:

Непрерывные двухкомпонентные волокна имели конфигурацию "бок-о-бок", и отдельные части были сформированы в весовом отношении 30:70. Первая часть состояла из полипропилена MR 2002, и вторая часть состояла из полипропилена Mosten NB425. Средняя степень извитости волокон составляла 15,8 витков/20 мм.

Пример 1С:

Непрерывные двухкомпонентные волокна имели конфигурацию "бок-о-бок", и отдельные части были сформированы в весовом отношении 65:35. Первая часть состояла из полипропилена MR 2002, и вторая часть состояла из полипропилена Mosten NB425. Средняя степень извитости волокон составляла 8,2 витков/20 мм.

Пример 1D:

Непрерывные двухкомпонентные волокна имели конфигурацию "бок-о-бок", и отдельные части были сформированы в весовом отношении 50:50. Первая часть состояла из полипропилена MR 2002, и вторая часть состояла из полипропилена Mosten NB425. Средняя степень извитости волокон составляла 11,7 витков/20 мм.

Пример 2: ватка в соответствии с изобретением

Ватка состояла из непрерывных двухкомпонентных волокон, причем один компонент состоял из полипропилена MR 2002 компании Total Petrochemicals, и второй компонент состоял из полипропилена Tatren НТ2511 компании Slovnaft. Оба полипропиленовых гомополимера предлагаются на рынке, оба представляют собой неэластичные и кристаллические материалы.

Волокна были получены на технологической линии Reicofil 3 по производству нетканых текстильных материалов по технологии спанмелт и сняты с линии перед стадией скрепления ватки.

Пример 2А:

Непрерывные двухкомпонентные волокна имели конфигурацию "бок-о-бок", и отдельные части были сформированы в весовом отношении 30:70. Первая часть состояла из полипропилена MR 2002, и вторая часть состояла из полипропилена Tatren НТ2511. Средняя степень извитости волокон составляла 15,9 витков/20 мм.

Пример 2В:

Непрерывные двухкомпонентные волокна имели конфигурацию "бок-о-бок", и отдельные части были сформированы в весовом отношении 40:60. Первая часть состояла из полипропилена MR 2002, и вторая часть состояла из полипропилена Tatren НТ2511. Средняя степень извитости волокон составляла 12,8 витков/20 мм.

Пример 2С:

Непрерывные двухкомпонентные волокна имели конфигурацию "бок-о-бок", и отдельные части были сформированы в весовом отношении 50:50. Первая часть состояла из полипропилена MR 2002, и вторая часть состояла из полипропилена Tatren НТ2511. Средняя степень извитости волокон составляла 12,0 витков/20 мм.

Пример 2D:

Непрерывные двухкомпонентные волокна имели конфигурацию "бок-о-бок", и отдельные части были сформированы в весовом отношении 70:30. Первая часть состояла из полипропилена MR 2002, и вторая часть состояла из полипропилена Tatren НТ2511. Средняя степень извитости волокон составляла 7,3 витков/20 мм.

Пример 3: ватка в соответствии с изобретением, лабораторная линия

Ватка состояла из непрерывных двухкомпонентных волокон, полученных на лабораторной прядильной линии с подачей утончающего воздуха под давлением 0,9 МПа, прядильный блок содержал 12 фильер, диаметр которых был равен 0,5 мм, и длина - 0,8 мм. Использовалась экструзионная система с двумя независимыми экструдерами (диаметр 16 мм). Производительность составляла 0,5 г/мин на одну фильеру. Линия имеется, например, в научно-исследовательском институте искусственного волокна "VUCHV a.s. Svit", Словацкая Республика.

Пример 3А

Непрерывные двухкомпонентные волокна имели конфигурацию "бок-о-бок", и отдельные части были сформированы в весовом отношении 40:60. Первая часть состояла из полипропилена MR 2002, и вторая часть состояла из полипропилена Tatren НТ2511. Давление утончающего воздуха составляло 0,85 МПа.

Пример 3В

Непрерывные двухкомпонентные волокна имели конфигурацию "бок-о-бок", и отдельные части были сформированы в весовом отношении 40:60. Первая часть состояла из полипропилена MR 2002, и вторая часть состояла из полипропилена Mosten NB425. Давление утончающего воздуха составляло 0,85 МПа.

Пример 4: ватка в соответствии с изобретением, включая каландрование

Непрерывные двухкомпонентные волокна имели конфигурацию "бок-о-бок", и отдельные части были сформированы в весовом отношении 40:60. Первая часть состояла из полипропилена MR 2002, и вторая часть состояла из полипропилена Tatren НТ2511. Оба полипропиленовых гомополимера предлагаются на рынке, оба представляют собой неэластичные и кристаллические материалы.

Волокна были получены на технологической линии Reicofil 4 SSS по производству нетканых текстильных материалов по технологии спанмелт.

Температура утончающего воздуха - 15-25°C, избыточное давление - 2800-3200 Па. Ватку подвергали термоскреплению с использованием двух валиков, гладкого и гравированного (узор Ungricht design U2888M, стандартные овальные площадки). Температура гладкого валика была 170-180°C, температура гравированного валика - 160-170°C, давление в зазоре - 120-125 дН/см.

Волокна снимали с линии перед стадией скрепления материала, в результате которого получали среднюю степень извитости, равную 15,7 виток/20 мм.

Окончательные характеристики материалов:

Методика испытаний

"Степень извитости" волокна измеряли с использованием методики, описанной в стандарте 80 0202, 1969. Измерения осуществляли на отдельных волокнах при стандартных условиях (отдельные волокна в свободном состоянии укладывали на поверхности и выдерживали в течение 24 часов при температуре 20°C и относительной влажности 65%). После этого волокна подвешивали вертикально и подвергали нагрузке 0,0076 г (для волокна с толщиной 1-5 ден). Количество витков считали на длине 20 мм.

"Полидисперсность" (PDI) полимера или "коэффициент полидисперсности" отражает неоднородность материала. Эта характеристика определяется числовым (Мп) и весовым (Mw) средним молярным весом полимера, PDI=Mw/Mn, как это указывается, например, в книге "Modern Physical Organic Chemistry", авторы Eric V. Anslyn и Dennis A. Dougherty.

"Индекс текучести расплава" (MFI) полимера измеряли с использованием методики испытаний в соответствии с немецким стандартом ASTM D1238-95; конкретные условия испытаний (например, температура) разные для разных полимеров, например, условия испытаний для полипропилена - 230/2,16 и для полиэтилена 190/2,16.

"Модуль упругости при изгибе" полимера измеряли с использованием методики испытаний, описанной в ISO 178:2010.

"Кристалличность", "скрытая теплота кристаллизации", "температура кристаллизации" и "температура плавления" измеряли в соответствии с методикой испытаний, описанной в ASTM D3417, с использованием дифференциальной сканирующей калориметрии, при этом скорость изменения температуры равна 2°C/мин в диапазоне измерений 200-80°C, и вес образца равен 7-7,4 г.

"Скорость кристаллизации" полимера измеряли в соответствии с ISO 11357-7 "Определение динамики кристаллизации, изотермический способ кристаллизации", в котором образец сначала выдерживают при температуре плавления 210°C в течение 8 минут и затем охлаждают до 120°C.

Промышленная применимость изобретения

Ватка, получаемая в соответствии с настоящим изобретением, применима для производства нетканого текстиля на одной из стадий производственного процесса. Нетканый текстиль, изготавливаемый из ватки, полученной в соответствии с настоящим изобретением, может широко применяться в различных областях, а именно для производства гигиенических продуктов, таких как памперсы и пеленки для детей, изделия женской гигиены и изделия для лиц, страдающих недержанием. Извитые волокна придают воздушность текстильным материалам, и они могут быть использованы в тех случаях, когда нужны одновременно мягкость и шелковистость (например, в тех частях впитывающих изделий, которые находятся в непосредственном контакте с кожей пользователя), и в применениях, требующих объемности (салфетки для вытирания пыли и грязи, сторона с петлями соединительных средств типа "липучка" и т.п.).

В заявке описана ватка, содержащая извитые двух- или многокомпонентные волокна, состоящие по меньшей мере из двух частей, которые содержат полимер или смесь полимеров в качестве основного компонента и расположение которых в поперечном сечении волокна способствует формированию извитости волокна в процессе его отверждения, причем эти основные компоненты отличаются теплотой кристаллизации. Разница величин теплоты кристаллизации находится в диапазоне от 30 Дж/г до 5 Дж/г, и основные компоненты отличаются по меньшей мере еще одной характеристикой, выбранной из группы, состоящей и индекса текучести расплава, степени полидисперсности и модуля упругости при изгибе, причем разница величин характеристик основных компонентов: для индекса текучести расплава находится в диапазоне от 100 г/10 мин до 5 г/10 мин; и/или для степени полидисперсности не превышает 1 и выше 0,3; и/или для модуля упругости при изгибе находится в диапазоне от 300 МПа до 50 МПа; причем разница величин индекса текучести расплава не превышает 100 г/10 мин, степени полидисперсности меньше 1, модуля упругости при изгибе не превышает 300 МПа. Волокна имеют степень извитости по меньшей мере 5 витков/20 мм волокна. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил., 6 табл., 4 пр.

1. Ватка, содержащая извитые двух- или многокомпонентные волокна, состоящие по меньшей мере из двух частей, которые содержат полимер или смесь полимеров в качестве основного компонента и расположение которых в поперечном сечении волокна способствует формированию извитости волокна в процессе его отверждения, причем эти основные компоненты имеют разные величины теплоты кристаллизации, характеризующаяся тем, что разница величин теплоты кристаллизации находится в диапазоне от 30 Дж/г до 10 Дж/г, предпочтительно от 30 Дж/г до 20 Дж/г, и что основные компоненты отличаются по меньшей мере еще одной характеристикой, выбранной из группы, состоящей и индекса текучести расплава, степени полидисперсности и модуля упругости при изгибе, причем разница величин характеристик основных компонентов:

для индекса текучести расплава находится в диапазоне от 100 г/10 мин до 5 г/10 мин; и/или

для степени полидисперсности не превышает 1 и выше 0,3; и/или

для модуля упругости при изгибе находится в диапазоне от 300 МПа до 50 МПа;

причем разница величин индекса текучести расплава не превышает 100 г/10 мин, степени полидисперсности меньше 1, модуля упругости при изгибе не превышает 300 МПа;

и

волокна имеют степень извитости по меньшей мере 5 витков/20 мм волокна.

2. Ватка, содержащая извитые волокна по п. 1, в которой разница величин индексов текучести расплава основных компонентов находится в диапазоне от 80 г/10 мин до 5 г/10 мин, предпочтительно от 60 г/10 мин до 10 г/10 мин.

3. Ватка, содержащая извитые волокна по п. 1, в которой разница величин степени полидисперсности основных компонентов находится в диапазоне от 1 до 0,5, предпочтительно от 1 до 0,7.

4. Ватка, содержащая извитые волокна по п. 1, в которой разница величин модуля упругости при изгибе основных компонентов находится в диапазоне от 250 МПа до 80 МПа, предпочтительно от 200 МПа до 80 МПа.

5. Ватка, содержащая извитые волокна по п. 1, в которой волокна являются двухкомпонентными волокнами, в которых используется конфигурация "бок-о-бок" расположения частей.

6. Ватка, содержащая извитые волокна по п. 5, в которой оба основных компонента двухкомпонентных волокон являются гомополимером пропилена.

7. Ватка, содержащая извитые волокна по п. 1, в которой основные компоненты расположены в поперечном сечении волокон асимметрично относительно центра и/или асимметрично относительно осей, проходящих через центр поперечного сечения волокна, которые проходят так, что они делят поперечное сечение на равное количество полимерных частей.

8. Ватка, содержащая извитые волокна по п. 1, в которой волокна содержат добавку, причем добавка, присутствующая в компонентах, не влияет существенно на формирование извитости волокон.

9. Нетканый текстильный материал, характеризующаяся тем, то он содержит ватку по любому из пп. 1-8.

10. Нетканый текстильный материал по п. 9, являющийся материалом типа спанмелт.

11. Способ получения ватки, содержащей многокомпонентные волокна, включающий:

приготовление по меньшей мере двух материалов, содержащих полимер или смесь полимеров в качестве основного компонента, причем материалы подходят для формирования волокон;

формирование из приготовленных материалов многокомпонентных волокон под многоканальным мундштуком, а именно многокомпонентных волокон, содержащих указанные материалы в частях поперечного сечения волокна, расположенных таким образом, что они способствуют формированию извитости волокна при его отверждении, а также охлаждении и утончении волокон охлаждающим и утончающим воздухом; и

формирование ватки из полученных многокомпонентных волокон; характеризующийся тем, что:

указанные основные компоненты в частях выбирают таким образом, что они имеют разные величины теплоты кристаллизации, при этом разница этих величин находится в диапазоне от 30 Дж/г до 10 Дж/г, предпочтительно от 30 Дж/г до 20 Дж/г, и что основные компоненты отличаются по меньшей мере еще одной характеристикой, выбранной из группы, состоящей из индекса текучести расплава, степени полидисперсности и модуля упругости при изгибе, причем разница величин характеристик основных компонентов:

для индекса текучести расплава находится в диапазоне от 100 г/10 мин до 5 г/10 мин; и/или

для степени полидисперсности находится в диапазоне от 1 до 0,3; и/или

для модуля упругости при изгибе находится в диапазоне от 300 МПа до 50 МПа;

причем разница величин индекса текучести расплава не превышает 100 г/10 мин, степени полидисперсности не превышает 1, модуля упругости при изгибе не превышает 300 МПа; и

волокна имеют степень извитости по меньшей мере 5 витков/20 мм волокна.

12. Способ по п. 11, в котором основные компоненты располагают в поперечном сечении волокон асимметрично относительно центра и/или асимметрично относительно осей, проходящих через центр поперечного сечения волокна, которые проходят так, что они делят поперечное сечение на равное количество имеющихся частей.

13. Способ по п. 11, в котором волокна являются двухкомпонентными волокнами, в которых используется конфигурация "бок-о-бок" расположения частей.

14. Способ по п. 11, в котором полимерные части содержат в качестве основного компонента гомополимер полипропилена.