Текстильна тканина з полімерних волокон, спосіб її виготовлення та застосування

Реферат: Винахід стосується полімерної нитки, що містить термопластичний полімер і неорганічний наповнювач. Полімерна нитка передбачена для виготовлення виробів плоскої форми (підкладок), зокрема, нетканих матеріалів. Задача винаходу полягає в розробці полімерної нитки з підвищеним вмістом наповнювача при збережені високої якості. Поставлена задача вирішується тим, що запропонована полімерна нитка, що містить термопластичний полімер і неорганічний наповнювач, причому вміст наповнювача, у співвідношенні до полімерної нитки, складає більше ніж 10 % за масою і середній розмір частинок (D50) наповнювача менше або дорівнює 6 m. UA 98457 C2 UA 98457 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується текстильної тканини з полімерних волокон, що містить термопластичний полімер і неорганічний наповнювач, та виготовлення текстильних тканин, особливо нетканих. З рівня техніки, у принципі, відомо одержання полімерної нитки для виготовлення нетканого матеріалу з добавкою інертних мінеральних наповнювачів. З міжнародної заявки WO 97/30199 відомі поліолефінові волокна та нитки із вмістом м'яких часток з покращеними властивостями щодо їхнього затвердіння під час термозатвердіння, в яких утворений більш широкий інтервал ("вікно") обробки порівняно з нетканими волокнами або нитками без часток. Заявка не містить натяку на збереження механічних властивостей або проникності нетканої тканини. Патент США US 2006/084346 Al стосується газопроникного нетканого ламінарного (пластинчастого, шаруватого) матеріалу фільєрного способу виробництва з більшим бар'єром проти рідини, ніж комерційні вироби, та добрими фізичними властивостями. Мотузки з ниток утворюють у процедурі формування з розчину у вигляді об'ємної, суцільної сітки. Крім того, використовують розчинники, основані на галогеновому вуглеводні. У патенті EP 0 841 415 А2 розкриті волокна, що містять дрібні неорганічні частки у високій концентрації, призначені для забезпечення доброї технологічності та достатніх фізичних властивостей. Цього можна досягти додаванням високомолекулярних речовин з полярними групами, розташованими на межі поділу дрібних неорганічних часток, або які проявляють високу афінність до межі поділу неорганічних часток і які можуть покращити термодинамічну сумісність полімеру та наповнювача. У патенті EP 0 298 767 А2 розкрита пряжа з високим вмістом наповнювача та спосіб її виробництва. Для покращення міцності на розтягування високо наповненої пряжі передбачене спрямовування пряжі під час прядіння та витягування (волочіння), що спричиняє різке зниження розтяжності. В публікації матеріалів заявки США 6 797 377 Bl описується спосіб виробництва матеріалу з полімеру або суміші полімерів з тканеподібною структурою („cloth-like properties", що містить мінеральні наповнювачі від до 10 %. Для забезпечення еластичності тканини, при збільшені вмісту наповнювача застосовується суміш наповнювачів. Так було визнано, що, зокрема, добавка з ТіО2 (двоокису титану) запобігає підвищенню жорткості тканини при високому вмісті наповнювача, і Тому застосовується за зразком заявки США 6 797 377 винятково суміш з TiO2 з іншими мінеральними наповнювачами. Щодо розміру часток наповнювачів то в заявці США 6797 377 передбачені розміри від 10 до 150 m. Заявка США 6 797 377 не дає посилання на характеристики матеріалу при підвищеному вмісті наповнювача й одночасному відмовленні від добавки TiO2 (Дво-окису титану). Значення розміру і форми часток для властивості кінцевої продукції при підвищеному вмісті наповнювача також не надається. У цьому плані задача винаходу полягає в одержані полімерної нитки з підвищеним вмістом наповнювача, причому отриманий з полімерної нитки нетканий матеріал, у порівнянні з полімерною ниткою зі вмістом наповнювача 10 ваг. %, і - середній розмір часток (D50) наповнювача є  6 мкм і де 2 2 - базова вага становить від 7 г/м і 500 г/м , - добуток базової ваги та повітряпроникності згідно з DIN EN ISO 9237 становить у межах від 88,000 до 132,000, і - значення співвідношення водяного стовпа згідно з DIN EN ISO 20811 та базової ваги становить у межах від 2 до 3. відрізняється тим, що вміст наповнювача, відносно полімерної нитки, складає > 10 ваг (мас.) %, і - середній розмір часток (D50) наповнювача складає 6 m. Особливо воліють застосовувати тканеподібні вироби з плоскою площею із поліолефінового волокна, зокрема, з поліпропіленового волокна і/або бікомпонентних волокон поліпропиленполіетилен, зокрема, волокна ядро/оболонка з ядром PP і PE оболонкою. Ці продукти відрізняються вигідною ціною та високою стійкістю стосовно хімічно агресивного середовища. У кращих варіантах виконання тканеподібні вироби з плоскою площею складаються із суміші полімерної нитки з одним або декількома різними натуральними волокнами. Як натуральні волокна, приміром, застосовують коноплю, джут, агаву і тютюнові листи. Наступна відповідно до винаходу оптимізація нетканого матеріалу при його зміцненні, наприклад, шляхом варіацій температур і тиску при термічному, зміцненні при каландруванні, звичайно, може сприяти тому, щоб якість наповнених карбонатом кальцію нетканих матеріалів у зазначених тут рамкам могла би варіюватися. Відповідно до винаходу виготовлений нетканий матеріал точніше визначається приблизно наступними характеристиками параметрів у зазначених границях: 2 2 - Маса, віднесена до одиниці площі від 7 і 500 г/м , переважно між 10 і 200 г/м . 2 - Виріб із масою, віднесеною до одиниці площі (г/кв.м) і повітропроникністю (л/m s, по DIN EN ISO 9237 німецького промислового стандарту) в області 110.000±20 %. - Показник для коефіцієнта водяного стовпа по DIN EN (німецького промислового стандарту 20811) і маси, відносно до одиниці від 2,5±20 %. 4 UA 98457 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 - Площа філамента гідрофілірується, вказуючи показник часу проникнення по EDANA ERT 150) менше ніж 5 секунд. - Показник для коефіцієнта максимальної сили тяги (по DlN німецькому промисловому стандарту 29073-3) і маси, відносно до одиниці площі в напрямку машин від 1,7±20 %, а також у поперечному напрямку від 1,0±20 %. * - Показник для коефіцієнта максимальної сили розтягання, стиску по DIN (німецькому промисловому стандарту 29073-3) і маси, відносно до одиниці площі в напрямку машин від 3,3±20 %, а також у поперечному напрямку від 4,0±20 %. - Тітр філамента в області від 1 до 5 dtex, переважно від 2 до 3,5 dtex. У рамках винаходу лежать також різноманітні можливості застосування нетканого матеріалу. Як самі важливі можливості застосування нетканих матеріалів відповідно до винаходу передбачено виготовлення прокладочних матеріалів, виробів для гігієни тіла (пелюшки, гігієнічні пояси, контактна косметика), чистящих серветок, серветок для витирання і серветок для протирання підлоги, а також фільтрів для газу, аерозолей і рідин, пов'язок на рани, компресних пов'язок. Також виготовлення ізоляційних матеріалів, нетканих матеріалів для акустики і для зміцнення нижніх покрить трас. Галузь застосування так званого геонетканого матеріалу у відповідно широкому понятті дуже велика. У такий спосіб геонетканні матеріали застосовуються, приміром, для використання при зміцненні дамб, як шар у спорудженні покрить для озеленення, у властивості шару для збереження захисного покриття для відділення шарів землі і сипучого ґрунту, або як проміжний шар нижче баластового шару з щебеню вуличної полотнини. Також у сільському господарстві, а також у садівництві й городництві нетканні матеріали застосовуються з користю як покриття в польовому та овочевому господарствах. Приклади Далі наведені докладні роз'яснення щодо подальших деталей й ознак винаходу за допомогою прикладів виконання. Приклади проте, не повинні, обмежувати винахід, а тільки надані для пояснення винаходу. Приклад 1: Нетканні матеріали, що складаються з монофіламентів Вони виробляються на звичайній експерементальній установці для нетканого прядіння (Reicofil 3) Рр-нетканого прядіння з різним вмістом карбонату кальцію і різною масою одиниці площі Застосовуваний карбонат кальцію (Omyalene 102М-ОГ) може бути гранульованим карбонатом кальцію. Як вихідний матеріал для виготовлення нетканих матеріалів був обраний отриманий шляхом каталізу Ziegler-Natta-Katalyse (ZN-PP: Moplen HP560R; виробник Bassel), причому представлені марки не обмежені РР-типом, навпроти придатні також до волокнистих, філаментних нетканих матеріалів або утворенням інших придатних пластмас, як, наприклад, Metallocen-pp, статистичний і гетерофазний пропилен-сополімер, блок поліолефин і -сополімер, поліетилен, полі-естр (поліефір), поліаміди тощо. Таблиця 1 узагальнює склад отриманих нетканих матеріалів, а також обрані характерні властивості. Як рекомендації служать отримані за допомогою прядіння розплавів і з чистих Рр-моно філаментів існуючі зразки нетканого матеріалу 12.1,17.1 і 20.1. Отриманий за допомогою прядіння розплавів зразок нетканого матеріалу 12.2,17.2 і 20,2 виготовлявся з монофіламентів, що складаються із суміші 90 % PP і 10 % карбонату кальцію. Отриманий за допомогою прядіння розплавів зразок нетканого матеріалу 12.3, 20 17.3 і 20.3 виготовлявся з монофіламентів, що складаються із суміші 85 % PP і 15 % карбонату кальцію. Отриманий за допомогою прядіння розплавів зразок нетканого матеріалу 12.4 і 20.4 виготовлявся з монофіламентів, що складаються із суміші 75 % PP і 25 % карбонату кальцію 5 UA 98457 C2 6 UA 98457 C2 7 UA 98457 C2 8 UA 98457 C2 5 10 15 20 25 30 Приклад 2: Нетканий матеріал, складений з двокомпонентних волокон Оскільки можливі інші форми волокон, на додаток до запропонованого тут способу, пряли багатокомпонентні волокна для виробництва нетканих матеріалів, в яких карбонат кальцію розподілений не по всьому волокну, а лише в окремих компонентах волокна. Як приклади були виготовлені неткані матеріали з двокомпонентних волокон серцевина/оболонка. Таблиця 2 узагальнює склад, а також їхні характерні властивості. Отриманий за допомогою прядіння розплаву зразок нетканого матеріалу 12.1В і 20.1В з чистого РР-бікомпонентного філамента у співвідношенні серцевина/ оболонка 50/50 і повинні розглядатися, як рекомендація. Отриманий за допомогою прядіння розплаву зразок нетканого матеріалу 12.2В і 20,2В складається з РР-бікомпонентного філамента, при якому ядро філамента складається із суміші 90 % PP і 10 % карбонату кальцію й оболонка - з чистого PP. Співвідношення серцевина/оболонка становило 75/25. Відносно усього волокна вміст карбонату кальцію становив близько 7,5 %. Отриманий за допомогою прядіння розплаву зразок нетканого матеріалу 12.3В і 20.3В складається з РР-бікомпонентного філамента, при якому як ядро, так і оболонка філамента складається із суміші 90 % PP і 10 % карбонату кальцію. Співвідношення серцевина/оболонка становило 50/50. Відносно усього волокна вміст карбонату кальцію становив близько 5 %. Отриманий за допомогою прядіння розплаву зразок нетканого матеріалу 20.4В складається з РР-бікомпонентного Філамента, при якому ядро філамента складається із суміші 75 % PP і 25 % карбонату кальцію й оболонка з чистого PP. Співвідношення серцевина/оболонка становило 50/50. Відносно усього волокна вміст карбонату кальцію становив близько 12,5 %. Отриманий за допомогою прядіння розплаву зразок нетканого матеріалу 20.5В складається з РР-бікомпонентного філамента, при якому ядро філамента складається із суміші 75 % PP і 25 % карбонату кальцію й оболонка з чистого PP. Співвідношення серцевина/оболонка становило 75/25. Відносно усього волокна вміст карбонату кальцію становив близько 18,75 %. Як видно, мається на увазі, що суміші для одержання нетканих матеріалів поряд із зазначеними рецептурами можуть містити також інші добавки або суміші, зокрема, оксид титана або пігменти. 9 UA 98457 C2 5 10 15 Результати наведені в таблицях 1 і 2 показують, що добавка карбонату кальцію не викликає, як не дивно, істотних змін характерних властивостей нетканого матеріалу. Приклад 3: Гідрофільність після добавки наповнювача Для гігієнічної продукції (наприклад, пелюшок) застосовані нетканні матеріали мають бути, як правило, гідрофільними. Приміром, для цього можуть застосовуватися гідрофільні засоби Nuwet 237 фірми GESILOCONES. Для перевірки гідрофільності в залежності від вмісту карбонату кальцію гідрофілізуються як нетканні матеріали з чистого PP, так і подібні до них з вмістом карбонату кальцію від 10 % по 2 2 масі, відносно до одиниці площі, від 12 г/м і 20 г/м по рецептурі, що складається з 7,5 % Nuwet 237 у воді, шляхом нанесення Kissroll. У такий спосіб вміст нанесеної активної субстанції складало приблизно 0,2 % стосовно маси нетканого матеріалу. 10 UA 98457 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 Для матеріалів, які не містять карбонат кальцію, гідрофілізованих нетканих матеріалів час 2 2 просочування вимірювався від 4,3 секунд (12 г/м ) або 3,1 секунд (20 г/м ). Для гідрофілізованих нетканих матеріалів з вмістом від 10 % карбонату кальцію час просочування вимірювався від 2 2 3,5 секунд (12 г/м ) або 3,8 секунд (20 г/м ). Це показує, що добавка від 10 % карбонату кальцію не має істотного впливу на гідрофільні властивості. Методи Визначення тітру філамента. Встановлення тітру філамента проводилося за допомогою мікроскопа. Перерахунок обмірюваного тітру (у мікронах) у децитексах визначалося за наступною формулою (щільність 3 PP=0,91 г/см ): Визначення маси відносно до одиниці площі Встановлення маси одиниці площі визначалося за DIN EN 29073-1 німецького промислового стандарту 10 ч 10 см великого експериментального зразка. Товщина нетканого матеріалу вимірювалася як різниця між двома плоскопаралельними вимірюваннями поверхонь визначених розмірів, між якими знаходиться нетканий матеріал під визначеним вимірювальним тиском. Метод виконаний аналогічно DIN EN ISO 9073-2 німецького 2 промислового стандарту. Задана маса 125 м, вимірювана площа 25 см , вимірювальний тиск 5 2 г/см Визначення середніх розмірів пір Визначення середніх розмірів пір нетканого матеріалу проводилося за допомогою порометра капілярного потоку (PM Capillary Flow PorometerCFP-34RUF8A-3-X-M2). При цьому проба з насиченим спеціально рідким середовищем в порометрі при не-безперервному зростаючому тиску повітря, вимірюється залежність тиску повітря і пропускної спроможності повітря (витрата). Визначення повітропроникності Вимір повітропроникності проводився відповідно до німецького промислового стандарту DIN 2 EN ISO 9237. Площа голівки вимірювального приладу складала 20 cm , прикладений тиск при випробувані 200 Pa. Визначення водяного стовпа Визначення водяного стовпа проводилося, ґрунтуючись на DIN EN 20 811 німецького промислового стандарту. Градієнт тиску при випробуванні 10 mbar/хв. Як критерій для водонепроникності вказаний тиск води в mbar відповідно мм водяного стовпа, при третій позиції площі іспиту перша крапля води просочується через тестовий матеріал. Визначення механічних властивостей Механічні властивості нетканих матеріалів встановлювалися у відповідності с німецьким промисловим стандартом DIN EN 29073-3. Затискна довжина (волокна): 100 мм, пробна ширина 50 мм, подача 200 мм/хв. "Максимальна сила тяги"- при протіканні сила - крива розтягання досягається максимальна сила, "Крива розтягання максимальної сили тяги" є розтяганням, що відноситься кмакеимальной силі тяги в силі - кривої розтягання. Визначення гідрофільності Вимір часу просочування гідрофіліруваних нетканих матеріалів („Liquid strike through time" час тривалості просочування рідини) проводилося по EDANA ERT 150. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 45 50 55 60 1. Текстильна тканина з полімерних волокон, що містить термопластичний полімер і неорганічний наповнювач, в якій вміст наповнювача відносно полімерного волокна становить > 10 мас. %, яка відрізняється тим, що - середній розмір частинок (D50) наповнювача становить ≤ 6 мкм, 2 2 - базова вага знаходиться в межах від 7 г/м до 500 г/м , - добуток базової ваги та повітропроникності згідно з DIN EN ISO 9237 знаходиться в межах від 88,000 до 132,000 та - значення співвідношення висоти водного стовпа згідно з DIN EN ISO 20811 та базовою вагою знаходиться в межах від 2 до 3. 2. Текстильна тканина за п. 1, яка відрізняється тим, що наповнювачем є лужноземельний карбонат. 3. Текстильна тканина за п. 1 або 2, яка відрізняється тим, що наповнювач містить щонайменше 90 % мас., переважно 95 % мас., зокрема 97 % мас. карбонату кальцію. 4. Текстильна тканина за одним із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що наповнювач не містить діоксиду титану. 11 UA 98457 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 5. Текстильна тканина за одним із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що вміст наповнювача відносно полімерного волокна становить від 15 до 25 % мас. 6. Текстильна тканина за одним із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що верхня фракція частинок наповнювача (D98) становить  10 мкм. 7. Текстильна тканина за одним із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що середній розмір частинок наповнювача (D50) переважно становить від 2 мкм до 6 мкм. 8. Текстильна тканина за одним із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що полімером є поліолефін, поліестер, поліамід, поліфеніленсульфід або галогенвмісний полімер. 9. Текстильна тканина за п. 8, яка відрізняється тим, що поліолефіном є поліетилен, поліпропілен, полі(1-бутен), поліізобутилен, полі(1-пентен), полі(4-метилпент-1-ен), полібутадієн, поліізопрен або суміш двох або більше вказаних сполук. 10. Текстильна тканина за одним із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що полімерним волокном є монокомпонентний або мультикомпонентний філамент, причому у випадку мультикомпонентного філамента усі компоненти філамента складаються з однакової полімерної композиції або з різних полімерних композицій. 11. Текстильна тканина за п. 10, яка відрізняється тим, що мультикомпонентний філамент є двокомпонентним філаментом, виконаним у вигляді двокомпонентного філаменту, що складається з серцевини/оболонки або шар до шару, причому наповнювач міститься відповідно тільки в одному компоненті. 12. Текстильна тканина за п. 11, яка відрізняється тим, що масовий процентний вміст компоненту філаменту, що містить наповнювач, відносно маси мультикомпонентного філамента становить > 50 мас. %. 13. Текстильна тканина за одним із попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що полімерне волокно містить різні поперечні перерізи, зокрема, полий поперечний переріз або трилопатевий поперечний переріз. 14. Спосіб виготовлення текстильної тканини із полімерних волокон за п. 1, який включає стадії: і) змішування полімерного грануляту з частинками наповнювача, іi) екструдування суміші через одну або більше прядильну фільєру, ііі) відведення одержаного полімерного волокна, і v) намотку волокна, причому вміст наповнювача відносно полімерного волокна становить > 10 мас. %, який відрізняється тим, що - середній розмір частинок (D50) наповнювача становить ≤ 6 мкм, 2 2 - базова вага знаходиться в межах від 7 г/м до 500 г/м , - добуток базової ваги та повітропроникності згідно з DIN EN ISO 9237 знаходиться в межах від 88,000 до 132,000 та - значення співвідношення висоти водного стовпа згідно з DIN EN ISO 20811 та базовою вагою знаходиться в межах від 2 до 3. 15. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що додатково включає після стадії (ііі) стадію (iv) витягування і/або релаксацію одержаного філаменту. 16. Текстильна тканина за одним з пп. 1-13, яка відрізняється тим, що вона складається із суміші полімерних волокон з однорідним природним волокном або множиною різних природних волокон. 17. Застосування нетканого матеріалу за одним з пп. 1-13 для виготовлення: - засобів особистої гігієни (підгузків, гігієнічних прокладок, косметичних тампонів), - ганчірок для чищення, ганчірок для витирання, ганчірок для швабр, - фільтрів, наприклад для газів, аерозолів та рідин, - перев’язувального матеріалу, компресів для ран, - ізоляційних матеріалів, акустичних нетканих матеріалів, - прокладочних матеріалів, - матеріалів для покрівельної ізоляції, - геотекстильного матеріалу або - покриттів для польових сільськогосподарських культур та овочів. Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 12