CZ2020105A3

CZ2020105A3 - Vrstvená netkaná textilie

Info

Publication number: CZ2020105A3
Application number: CZ2020105A
Authority: CZ
Inventors: Pavlína KAŠPÁRKOVÁ; Pavlína Kašpárková; Michael Kauschke; Zdeněk Mečl
Original assignee: Pfnonwovens Holding S.R.O.; Pfnonwovens Czech S.R.O.; Pfn - Gic A.S.
Priority date: 2020-02-29
Filing date: 2020-02-29
Publication date: 2021-09-08
Also published as: ZA202208985B; EP4110608A1; CN115243893A; JP2023515837A; BR112022017085A2; US20230124706A1; WO2021170160A1; MX2022010396A; KR20220147129A; IL295947A

Abstract

Vrstvená netkaná textili obsahuje - první vrstvu (T) vláken, která obsahuje nekonečná vlákna, obsahující první nosný polymer (A1) a první pojicí polymer (B1), který tvoří alespoň část povrchu nekonečných vláken a který má teplotu tání o alespoň 5 °C nižší než první nosný polymer (A1), přičemž první vrstva (T) vláken obsahuje s rozestupem uspořádané pojicí body, které navzájem propojují vlákna a které jsou tvořené prvním pojicím polymerem (B1), - druhou vrstvu (M) vláken, která obsahuje vlákna obsahující nosný materiál, jehož tuhost je nižší než tuhost prvního nosného polymeru (A1), a druhý pojicí polymer (B2), který má teplotu tání o alespoň 5 °C, lépe o alespoň 10 °C nižší než nosný materiál a první nosný polymer (A1), přičemž druhá vrstva (M) vláken obsahuje s rozestupem uspořádané pojicí body, které navzájem propojují její vlákna a které jsou tvořené druhým pojicím polymerem (B1). Řešení rovněž zahrnuje proces výroby netkané textilie.

Description

Vrstvená netkaná textilie

Oblast techniky

Vynález se týká vrstvené netkané textilie, která obsahuje alespoň dvě vrstvy vláken, přičemž první vrstva vláken obsahuje nekonečná vlákna, obsahující první nosný polymer a první pojící polymer, který tvoří alespoň část povrchu těchto nekonečných vláken a který má teplotu tání o alespoň 5 °C nižší než první nosný polymer, přičemž první vrstva vláken obsahuje s rozestupem uspořádané pojící body, které navzájem propojují vlákna a které jsou tvořené prvním pojícím polymerem. Výsledkem je objemná měkká netkanná textilie typu spunmelt s dobrou tvarovou pamětí a odolností proti abrazi, která je vhodná pro různé hygienické pomůcky, ale i filtrace a další. Vynález rovněž zahrnuje proces výroby takovéto netkané textilie.

Dosavadní stav techniky

Objemnosti netkanné textilie spunmeltového typu lze dosáhnout několika známými způsoby zejména se jedná o vhodnou volbu polymeru, úpravy tvaru vláken (různě a různými způsoby obloučkovaná či zvlněná vlákna) a způsob pojení - ať termický (např. kalandr s vhodnou gravurou, horkovzdušné pojení, ultrazvukové pojení atd.), mechanický (např. vodní paprsek, zajehlování atd.) či kombinace několika pojících způsobů dohromady.

Obecně platí, že čím objemnější materiál, tím je jeho struktura “otevřenější” a výhodnější jsou způsoby pojení, které materiál nestlačují. Například pojení pomocí kaladrovacích válců obecně vytváří pojící vtisky, které jsou výrazně tenší než oblasti kolem nich (viz. například patentová přihláška WO2017190717, nebo starší WO2017190717 ). Z tohoto pohledu je například výhodnější pojení pomocí horkého vzduchu, kdy k žádnému stlačení nedochází.

Otevřeností struktury rozumíme zejména volný prostor mezi vlákny, označovaný termínem „porozita“ nebo “void volume”. Čím větší je podíl volného prostoru mezi vlákny, tím větší je význam míry tuhosti jednotlivých vláken. Pokud jsou příliš ohebná, struktura vláken se neudrží, vlákna se ohnou a celá struktura se položí - tloušťka textilie je menší než by mohla být. Toto je pozorovatelné zejména u vláken na bázi polyolefinů. Problém lze řešit například použitím tužšího polymeru (například polyesteru), který je natolik pevný, že udrží i velmi otevřenou strukturu textilie a navíc přináší (zejména u horkovzdušně pojených materiálů) výhodu schopnosti vracet se po stlačení do původního objemu (tzv. tvarová paměť neboli recovery) - viz. například patentová přihláška WO2018059610 popisuje využití obloučkovaných vláken s takzvanýcm průřezem podporujícím obloučkování (např. eccentric core/sheat) a například naše patentová přihláška PV 2018-647 (ještě nebyla publikována) popisuje využití vláken s průřezem nepodporující cm obloučkování (například cocentric core-sheat).

Pevnější, méně ohebná vlákna sice umožňují vytvořit objemnější strukturu, která je po stlačení schopna se vrátit do původního objemu, ale pevnost a menší ohebnost vláken se negativně projeví na celkové měkkosti, ohebnosti a splývavosti netkanné textilie, které jsou klíčové zejména pro aplikace, kde je textilie blízko nebo v přímém kontaktu s tělem uživatele (například hygienické absorpční výrobky).

Je známa snaha řešit tuto problematiku pomocí vrstvení vláken s různými vlastnostmi. Na rozdíl od mykaných netkanných textilií standardní linky na výrobu spunmelt netkanných textilií neumožňují přímé směšování vláken z jedné výrobní hlavy. Na sebe položené jednotlivé vrstvy vláken je pak třeba vzájemně propojit, což vede ke kombinování vláken se stejným polymemím základem - viz. například společná patentová přihláška firem Reifenhauser a Fibertex Personal Care EP2015153790 popisující kombinace vrstev na bázi polyolefinů s různou úrovní obloučkování.

-1 CZ 2020 - 105 A3

Je známa také snaha využít pro získání objemnosti například rozdílného chování vydloužených vláken při aktivaci horkým vzduchem a to tak, že je vyrobena vrstva se známou srážlivostí (například bikomponentní vlákna typu PET/PE) a tato je pomocí kalandrovacícho válce propojena v pojících bodech s vrstvou s nižší nebo žádnou srážlivostí (např. PP/PE). Struktura je následně aktivována tepelným tokem (napříkad horký vzduch), srážlivá vrstva se srazí a přinutí nesrážlivou vrstvu vyklenout se do „polštářků“ mezi pojícími vtisky - viz. například patentová přihláška EP3192910 podaná firmou Reifenháuser GmbH & Co. KG Maschinenfabrik.

Podstata vynálezu

Nevýhody a nedostatky dosavadního stavu techniky jsou do značné míry eliminovány vrstvenou netkanou textilií, která obsahuje

- první vrstvu vláken, která obsahuje nekonečná vlákna, obsahující první nosný polymer a první pojící polymer, který tvoří alespoň část povrchu těchto nekonečných vláken a který má teplotu tání o alespoň 5 °C nižší než první nosný polymer, přičemž první vrstva vláken obsahuje s rozestupem uspořádané pojící body, které navzájem propojují vlákna a které jsou tvořené prvním pojícím polymerem,

- druhou vrstvu vláken, která obsahuje vlákna obsahující nosný materiál, jehož tuhost je nižší než první nosný polymer, a druhý pojící polymer, který má teplotu tání o alespoň 5 °C, lépe o alespoň 10 °C nižší než nosný materiál a první nosný polymer, přičemž druhá vrstva vláken obsahuje s rozestupem uspořádané pojící body, které navzájem propojují její vlákna a které jsou tvořené druhým pojícím polymerem.

Přednostně střední vzájemná vzdálenost navzájem sousedících pojících bodů v první vrstvě vláken je menší nebo rovna 8 mm, a/nebo střední vzájemná vzdálenost navzájem sousedících pojících bodů ve druhé vrstvě je menší nebo rovna 8 mm.

Rovněž s výhodou je nosný materiál vláken druhé vrstvy vláken je druhý nosný polymer, jehož tuhost v tahu nebo ohybu je o alepoň o 100 MPa nižší než prvního nosného polymeru, přičemž druhý pojící polymer tvoří alespoň část povrchu těchto vláken a tato vlákna druhé vrstvy jsou nekonečná vlákna.

S výhodou se teploty tání prvního pojícího polymeru a druhého pojícího polymeru se liší o 0 až 5 °C, nebo první pojící polymer je totožný s druhým pojícím polymerem.

Přednostně jsou první nosný polymer a/nebo druhý nosný polymer jsou vybrány ze skupiny, kterou tvoří polyolefiny, polyestery, polyamidy a jejich kopolymery, a/nebo jsou první pojící polymer a/nebo druhý pojící polymer vybrány ze skupiny, kterou tvoří polyolefiny, polyestery, polyamidy a jejich kopolymery.

S výhodou první nosný polymer tvoří alespoň 55 hmotnostních % vláken první vrstvy a/nebo druhý nosný polymer tvoří méně než 55 hmotnostních % vláken druhé vrstvy (M).

Ve zvlášť výhodném provedení poměr váženého průměru hustoty polymerů v nekonečných vlákenech první vrstvy ku váženému průměru hustoty polymerů v nekonečných vlákenech druhé vrstvy je 1,0 až 1,5, přednostně 1,1 až 1,3 a/nebo poměr plošné hmotnosti první vrstvy ku plošné hmotnosti druhé vrstvy je 1,0 až 1,5, přednostně 1,1 až 1,3.

Nedostatky dosavadního stavu techniky jsou do značné míry eliminovány rovněž způsobem výroby vrstvené netkané textilie, který obsahuje následující kroky:

- 2 CZ 2020 - 105 A3

a) roztaví se první nosný polymer a první pojící polymer, který má teplotu tání o alespoň 5 °C nižší než první nosný polymer, a přivedou se do trysek první zvlákňovací hlavy, pomocí které se vytvářejí nekonečná vlákna, jejichž alespoň část povrchu je tvořena prvním pojícím polymerem, načež se takto utvářená vlákna chladí a dlouží a následně ukládají na ubíhající pás, přičemž se vytváří první vrstva vláken,

b) na první vrstvu vláken se uloží druhá vrstva vláken, která obsahuje vlákna obsahující nosný materiál, jehož tuhost je nižší než první nosný polymer, a druhý pojící polymer, který má teplotu tání o alespoň 5 °C, lépe o alespoň 10 °C nižší než nosný materiál a první nosný polymer,

c) načež se působením vzduchu ohřátého na 100°C až 250°C, přednostně 120°C až 220°C, lépe 90°C až 140°C, nejlépe 110°C až 130°C, první vrstva vláken zpevní vytvořením pojících bodů z prvního pojícího polymeru mezi vlákny a druhá vrstva vláken zpevní vytvořením pojících bodů z druhého pojícího polymeru.

S výhodou v kroku b) se roztaví nosný materiál, kterým je druhý nosný polymer, jehož tuhost v ohybu nebo tahu o alepoň 100 Moa, lépe o alespoň 200 MPa, lépe alespoň o 300 MPa, lépe alespoň o 400 MPa, s výhodou o alespoň 500 Mpa nižší než tuhost prvního nosného polymeru, a druhý pojící polymer a přivedou se do trysek druhé zvlákňovací hlavy, pomocí které se vytvářejí nekonečná vlákna, jejichž alespoň část povrchu je tvořena druhým pojícím polymerem, načež se takto utvářená vlákna chladí a dlouží a následně ukládají na ubíhající pás s první vrstvou.

Rovněž je výhodné, když v kroku c) se ohřátým vzduchem působí na vrstvy (T, M) po dobu 200 až 20000 ms, přednostně 200 až 15000 ms, nejlépe 200 až 10000 ms a/nebo v kroku c) se ohřátý vzduch vede skrz vrstvy (T, M), a/nebo v kroku v kroku c) se ohřátý vzduch vede skrz vrstvy (T, M) rychlostí 0,2 až 4,0 m/s, přednostně v rozsahu 0,4 až 1,8 m/s.

S výhodou způsob dále zahrnuje krok přípravné konsolidace vrstev prováděný po kroku b), před krokem c), přičemž se přípravná konsolidace provádí zahřátím vrstev na teplotu v rozsahu 80 až 180 °C, přednostně 90 °C až 150 °C, nejlépe 110 °C až 140 °C pro částečné změkčení pojících polymerů.

Definice

Pojem „vrstva vláken“ se vztahuje k materiálům ve formě filamentů, které se nacházejí ve stavu před před vzájemným pojením filamentů za účelem zpevnění, což je postup, který lze provádět různými způsoby, například vytvářením vazeb účinkem procházejícího vzduchu, kalandrováním atd. „Vrstva vláken“ sestává z jednotlivých filamentů, mezi nimiž obvykle ještě není vytvořena pevná vzájemná vazba, a to i přesto, že tyto filamenty mohou být určitými způsoby předběžně propojeny / zkonsolidovány, přičemž tato předběžná konsolidace se může uskutečňovat během pokládání nebo krátce po položení filamentů, které se provádí, resp. bylo provedeno v rámci postupu rozprostírání vrstvy vláken. Tato předběžná konsolidace však stále umožňuje volný pohyb podstatného počtu filamentů, které je tedy možno přemísťovat. Výše uvedená „vrstva vláken“ může sestávat z jedné nebo z několika vrstev postupně na sebe uložených z několika zvlákňovacích hlav.

Pojmem „filament“ je zde označováno v zásadě nekonečné vlákno, zatímco pojem „staplové vlákno“ se vztahuje k vláknu, které bylo zastřiženo na definovanou délku. Pojmy „vlákno“ a „filament“ jsou zde používány ve stejném významu. V případě zastřiženého vlákna je používán výhradně termín “staplové vlákno”.

Pojmy „vazby mezi filamenty“ nebo „pojící body“ se vztahuje k vazbám, které spojují obvykle dva filamenty v oblasti, kde se tyto filamenty vzájemně kříží nebo se místně střetávají, případně k sobě vzájemně přiléhají. Prostřednictvím pojících bodů/zpevňovacích vazeb je možno spojovat více než dva filamenty nebo spojovat dvě části téhož filamentů.

-3CZ 2020 - 105 A3

Pojem “pojící bod” zde tedy představuje spojení dvou vláken / filamentů v místě dotyku propojením jejich složek s nižším bodem tání. V pojícím bodě není poškozena, ani nijak tvarována složka vlákna s vyšším bodem tání. Na rozdíl od toho pojem “pojící vtisk” představuje plochu, na kterou působil výstupek kalandrovacího válce. Pojící vtisk má definovanou plochu danou velikostí výstupku pojícího válce a oproti okolí má typicky menší tloušťku. Typicky také dochází v ploše pojícího vtisku při pojení k významnému mechanickému tlaku, který spolu s teplotou může ovlivnit tvar všech složek vlákna v ploše pojícícho vtisku.

Pojem Jednosložkový filament“ nebo “jednosložkové vlákno” se vztahuje k filamentů vytvořenému z jediného polymeru nebo z jediné směsi polymerů, čímž se odlišuje od dvousložkového nebo vícesložkového filamentů.

Jako „vícesložkové vlákno nebo vícesložkový filament“ je označováno vlákno nebo filament, jehož průřez zahrnuje více než jednu samostatnou dílčí část, přičemž každá z těchto samostatných částí průřezu sestává z jiné polymemí složky nebo jiné směsi polymemích složek. Pojem „vícesložkové vlákno / vícesložkový filament“ je tedy nadřazeným pojmem, který zahrnuje mj. i „dvousložkové vlákno / dvousložkový filament“. Rozdílné složky vícesložkových vláken jsou uspořádány ve v podstatě zřetelně odlišených oblastech uspořádaných napříč průřezu vlákna a rozprostírajících se spojitě ve směm délky tohoto vlákna. Vícesložkové vlákno může mít průřez rozdělen do několika dílčích průřezů tvořených rozdílnými složkami jakéhokoli tvam či uspořádání, včetně například souose uspořádaných dílčích částí průřezů v jakémkoli vzájemném uspořádání, dílčích částí průřezu tvořících jádro a plášť, souběžně uspořádaných dílčích částí průřezu, radiálních dílčích částí průřezu, dílčích částí průřezu tvořících tzv. ostrůvky atd.

Termíny “dvousložkové” a “bikomponentní” jsou zde ve vztahu k vláknům používány zaměnitelně.

K vyjádření velikosti „průměru vlákna“ se používají jednotky, kterými jsou pm. Pojmy „počet gramů vlákna na 9000 m“ (také denier nebo den) nebo „počet gramů vlákna na 10000 m“ (dTex) se používají k vyjádření stupně jemnosti nebo hmbosti vlákna, přičemž jsou vztaženy k průměru vlákna (předpokládá-li se vlákno kruhového průřezu) vynásobenému hustotou použitého materiálu či použitých materiálů.

„Směr průchodu strojem“ (MD) - v souvislosti s výrobou netkaného vlákenného materiálu i se samotným netkaným vlákenným materiálem označuje pojem „směr průchodu strojem“ (MD) takový směr, který v podstatě odpovídá směru dopředného pohybu netkaného vlákenného materiálu výrobní linkou, ve které je tento materiál vyráběn.

„Příčný směr“ (CD) - v souvislosti s výrobou netkaného vlákenného materiálu i se samotným netkaným vlákenným materiálem označuje pojem „příčný směr“ (CD) takový směr, který je v podstatě kolmý ke směru dopředného pohybu netkaného vlákenného materiálu výrobní linkou, ve které je tento materiál vyráběn, a přitom leží v rovině netkaného vlákenného materiálu.

„Netkaný materiál“ nebo „netkaná textilie“ je pásový nebo vlákenný útvar, jenž je vyroben z usměrněně nebo náhodně orientovaných vláken, která jsou nejprve vytvarována za vzniku vrstvy vláken, poté vzájemně zkonsolidována třením nebo vyvoláním kohezních či adhezních sil a na závěr zpevněna vytvořením vzájemných vazeb, přičemž toto zpevňování se uskutečňuje tepelně (např. účinkem procházejícího vzduchu, kalandrováním, působením ultrazvuku atd.), chemicky (např. pomocí lepidla), mechanicky (např. hydraulickým splétáním atd.), případně kombinací těchto způsobů. Pojem nezahrnuje látky, které jsou vyrobeny tkaním a pletením nebo za použití přízí či vláken tvořících spojovací stehy. Vlákna mohou být přírodního i syntetického původu, přičemž se může jednat o staplovou přízi, spojitá vlákna nebo o vlákna vytvářená přímo v místě zpracování. Komerčně dostupná vlákna mají průměry v rozsahu od méně než asi 0,001 mm do více než asi 0,2 mm a dodávají se v několika různých formách: krátká vlákna (známá jako staplová nebo

-4CZ 2020 - 105 A3 stříhaná vlákna), nepřetržitá jednotlivá vlákna (filamenty nebo monofilová vlákna), nezakrucované svazky filamentů (vyčesávaná vlákna) a zakrucované svazky filamentů (příze). Netkané textilie lze vytvářet mnoha postupy, včetně technologií meltblown, spunbond, spunmelt, zvlákňování pomocí rozpouštědel, elektrostatického zvlákňování, mykání, fibrilace filmu, fibrilace, kladení vrstev pomocí proudu vzduchu, kladení vrstev za sucha, kladení vrstev mokrých staplových vláken a různých kombinací těchto postupů, které jsou v oblasti techniky známy. Plošná hmotnost netkaných textilií se obvykle vyjadřuje v gramech na čtverečný metr (g/m2).

Ve zde použitém smyslu se pojem „vrstva“ vztahuje k dílčí složce nebo prvku textilie. „Vrstva“ může být ve formě vícero vláken vyrobených v jediné zvlákňovací hlavě nebo ve dvou či více za sebou následujících zvlákňovacích hlavách, které vytvářejí v podstatě stejná vlákna. Například dvě za sebou uspořádané zvlákňovací hlavy, které jsou určeny k provádění postupu spunbond, mají v podstatě stejná nastavení a zpracovávají polymery v podstatě stejného složení, mohou společně vyrábět jedinou vrstvu. Naproti tomu dvě zvlákňovací hlavy typu spunbond, z nichž jedna vyrábí například jednosložková vlákna a druhá vyrábí například dvousložková vlákna, budou vytvářet dvě odlišné vrstvy. Složení vrstvy je možno zjišťovat buď na základě znalosti jednotlivých nastavení a složek určujících skladbu pryskyřice (polymeru) použité (použitého) k vytvoření vrstvy, nebo analyzováním samotné netkané textilie, například za použité optické mikroskopie nebo skenovací elektronové mikroskopie, případně analyzováním složení použitého k výrobě vláken obsažených ve vrstvě za použití metod DSC či NMR. Sousedící vrstvy vláken nemusí být nutně přesně odděleny, může docházet k prolínání vrstev v hraniční oblasti vlivem toho že vlákna později ukládané vrstvy padají i do mezer mezi vlákny dříve ukládané vrstvy.

Proces „spunbond“ je proces výroby netkaných textilií, který zahrnuje přímou přeměnu polymeru na filamenty, na kterou bezprostředně navazuje rozprostírání takto vytvořených filamentů za vzniku netkané vrstvy vláken obsahující náhodně uspořádané filamenty. Tato netkaná vrstva vláken je následně zpevňována tak, aby se vznikem vazeb mezi vlákny utvářela netkaná textilie. Proces zpevňování je přitom možno provádět různými způsoby, například působením procházejícího vzduchu, kalandrováním atd.

„Aktivací“ se zde rozumí proces, při němž se vlákna, filamenty nebo vláknité struktury, které se nacházejí v semistabilním stavu (například ve stavu s nejnižší možnou energií bez probíhající krystalizace), zahřívají a poté pomalu ochlazují tak, aby se uvedený semistabilní stav změnil na některý jiný, stabilnější stav (například na stav odpovídající rozdílné fázi krystalizace). Pokud zaujímá nový stav jiný objem než původní stav, zejména pokud zaujímá menší objem, hovoříme o „srážení“ nebo „smršťování“.

Pojem „průřez umožňující tvarování obloučkováním“ se zde vztahuje k vícesložkovým vláknům, jejichž složky s rozdílnými vlastnostmi jsou uspořádány napříč průřezu tak, aby při jejich výrobě nebo při následném zahřátí na nebo nad aktivační teplotu a následném pomalém ochlazování docházelo ke zobloučkování vláken, při kterém tato vlákna sledují vektory sil způsobujících smrštění. Tím, že je vlákno uvolněno, se vytváří takzvané šroubovicové zobloučkování, třebaže u vláken, která jsou obsažena uvnitř vláknité vrstvy, neumožňuje vzájemná adheze těchto vláken vytváření ideálních šroubovic. U vícesložkového vlákna je možno určovat těžiště pro každou jednotlivou složku v průřezu vlákna (na základě zvážení ploch / poloh těchto složek v určitém průřezu - viz. obr. 5). Bez ohledu na teoretická východiska se domníváme, že nacházejí-li se těžiště všech ploch každé ze složek ve v podstatě stejném bodě, u vlákna nelze ohřevem na aktivační teplotu dosáhnout zobloučkování. Například u dvousložkového vlákna s kruhovým průřezem, kde jedna polymemí složka tvoří jádro a druhá plášť a jsou navzájem soustředné, leží těžiště obou složek ve středu průřezu (viz obr. 2).

Pojem „stlačitelnost“ se zde vztahuje ke vzdálenosti v milimetrech, o kterou je netkaná textilie stlačitelná účinkem zatížení definovaného při měření „pružnosti“.

-5CZ 2020 - 105 A3

Pojem “tvarová paměť” se zde vztahuje ke schopnosti textilie vrátit se po stlačení zpět do původního tvaru. Zejména se jedná o schopnost regenerace (recovery) objemnosti založené na poměru mezi tloušťkou textilie po uvolnění působícího zatížení a původní tloušťkou této textilie.

Objasnění výkresů

Přednostní formy provedení vynálezu budou dále popsány podrobněji s odkazem na připojené schématické výkresy, které znázorňují obr. 1: příklady vnějších tvarů průřezů filamentů obr. 2: příklady průřezů, které nepodporují obloučkování filamentu obr. 3: graf orientace směrového uspořádání filamentů v rovině vrstvy podle vynálezu obr. 4: fotografie řezů vláken před aktivací a po ní obr. 5: příklady průřezů, které podporují obloučkování filamentu obr. 6: srovnání mikrografů filamentů s různým stupněm obloučkování obr. 7A,B: srovnání řezu textilií pojenou pomocí pojících vtisků a textilií pojenou pomocí pojících bodů

Obr. 8: řez příkladem druhé vrstvy M

Obr. 9: řez dalším příkladem druhé vrstvy M

Obr. 10: řez dalším příkladem druhé vrstvy M

Obr. 11: pohled shora na druhou vrstvu M

Obr. 12: schématické znázornění výrobní linky

Příklady uskutečnění vynálezu

Předmětem vynálezu je termicky pojená netkaná textilie z nekonečných vláken spunmeltového typu, která obsahuje alespoň první vrstvu vláken (T) a druhou vrstvu vláken (M).

První vrstva (T) vláken obsahuje zejména nekonečná dvou nebo vícesložková vlákna obsahující polymer s vyšší tuhostí, přičemž alespoň jedna ze složek vlákna je tvořena převážně prvním nosným polymerem AI s vyšší tuhostí a alespoň jedna další ze složek, která je přítomna alespoň na části povrchu vlákna, je tvořena převážně prvním pojícím polymerem Bis nižší teplotou tání než první nosný polymer AI. Aniž bychom se chtěli vázat teorií, věříme, že vlákna obsahující polymer s vyšší tuhostí přinášejí netkanné textilii dle vynálezu objemnost a tvarovou paměť. Pro řešení dle vynálezu může být výhodné pokud první vrstva T vláken obsahuje nekonečná vlákna typu spunbond.

Druhá vrstva (M) vláken obsahuje zejména nekonečná dvou nebo vícesložková vlákna obsahující polymer s nižší tuhostí, přičemž alespoň jedna ze složek je tvořena převážně druhým nosným polymerem A2 s nižší tuhostí než první nosný polymer AI a alespoň jedna další ze složek, která je přítomna alespoň na části povrchu vlákna, je tvořena převážně druhým pojícím polymerem B2, který má nižší teplotu tání než druhý nosný polymer A2 a který je kompatibilní s prvním pojícím

-6CZ 2020 - 105 A3 polymerem Bl z první vrstvy T vláken. Aniž bychom se chtěli vázat teorií, věříme, že vlákna obsahující polymer s nižší tuhostí zvyšují u netkanné textilie dle vynálezu měkkost, tažnost a vylepšují omakové vlastnosti textilie. Pro řešení dle vynálezu může být výhodné, pokud druhá vrstva M vláken obsahuje nekonečná vlákna typu spunbond.

Alternativně může být druhá vrstva vláken (M) tvořena například přírodními vlákny s nižší tuhostí kombinovanými s pojící složkou tvořenou polymerem B2 (pojící vlákna, prášek a podobně). V takovémto případě se porovnává síla potřebná k ohybu jednoho přírodního vlákna se silou potřebnou k ohybu jednoho vlákna o stejné jemnosti (denier) a kruhovém průřezu vyrobené z polymeru Al. Pro řešení dle vynálezuje výhodné, pokudje tento poměr větší než 1:1,1, lépe větší než 1:1,2, s výhodou větší než 1:1,5.

Kompatibilita polymerů Bl a B2 představuje stejný nebo podobný bod tání a schopnost se vzájemně velmi dobře mísit a vytvářet pevné a stabilní blendy (směsi). Odborník si uvědomí, že polymery mají specifické chování. Při ohřevu je nejprve překročena teplota měknutí, kdy polymer začne měknout a je schopen při horkovzdušném pojení propojit vlákna, a následně teplota tání, kdy polymer zcela přešel do kapalé fáze, což je z hlediska teplotního pojení nežádoucí, neboť zcela kapalný polymer se může volně přesouvat strukturou, ukápnout, vytvářet nežádoucí shluky a podobně. Z hlediska vynálezuje žádoucí, aby polymery Bl a B2 vykazovaly společnou oblast ve svých intervalech (teplota měknutí; teplota tání). Obecně lze předpokládat, že dobře mísitelné polymery s rozdílem teploty tání ne větší než 10°C, s výhodou ne větší než 5 °C budou vhodné pro použití dle vynálezu. Výhodné je použít jako polymer Bl stejný polymer jako polymer B2.

Pojící polymery B1 a B2 mohou být součástí směsi s dalším polymerem a/nebo do nich mohou být přimíchána různá aditiva (například barevné pigmenty, aditiva podporující vzájemnou kompatabilitu polymerů, funkční aditiva, aditiva měnící povrchové vlastnosti polymerů atd). Pojící polymery Bl a B2 mohou být čisté nové polymery, mohou být tvořeny směsí čistého polymeru a recyklátu polymeru nebo mohou být recyklované.

Pmí nosný polymer Ais vyšší tuhostí (než A2) je termoplastický polymer vhodný pro zpracování na spunmelt výrobní lince náležící s výhodou do skupin polyolefinů, polyesterů, polyamidů nebo kopolymerů těchto skupin. Výhodné řešení představuje například polypropylen (PP), polyethylen tereftalát (PET), kyselina polymléční (PLA = polylactid acid) a další.

Druhý nosný polymer A2 s nižší tuhostí (než Al) je termoplastický polymer vhodný pro zpracování na spunmelt výrobní lince náležící s výhodou do skupin polyolefinů, polyesterů, polyamidů nebo kopolymerů těchto skupin. Výhodné řešení představuje například polypropylen (PP), polyethylen tereftalát (PET), kyselina polymléční (PLA = polylactid acid) a další.

Nosné polymery Al a A2 mohou být čisté nové polymery, mohou být tvořeny směsí čistého polymeru a recyklátu polymeru nebo mohou být recyklované.

Tuhost polymeru lze vyjádřit například pomocí modulu pružnosti v ohybu (Flexural modulus) nebo modulu pružnosti v tahu (Young's modulus), které spolu významně korelují. Oba moduly lze stanovit jak pro konkrétní polymer, tak pro směs polymerů a je tedy možné vyjádřit tuhost polymeru i tuhost složky vlákna nebo tuhost polymemí kombinace reprezentující celé vlákno.

Například průměrné moduly pružnosti pro vybrané polymery jsou uvedeny v tabulce:

polymer	Modul pružnosti v ohybu (Flexural modulus)	Modul pružnosti v tahu (Young's modulus)
Polyethylen (LDPE)	100 - 780 MPa	135 -860 MPa
Polypropylen (PP)	900- 1700 MPa	1200 - 2000 MPa
Kyselina polymléčná (PLA)	215 - 1830 MPa	350 - 2800 MPa
Polyethylen tereftalát (PET)	1900- 3310 MPa	2000 - 3800 MPa

-7 CZ 2020 - 105 A3

Pro řešení dle vynálezu je výhodné, pokud rozdíl mezi tuhostí prvního nosného polymeru Al a tuhostí druhého nosného polymeru A2 vyjádřenou pomocí modulu pružnosti v tahu (Young's modulus) činí alespoň 100 MPa, lépe alespoň 200 MPa, lépe alespoň 300 MPa, lépe alespoň 400 MPa, s výhodou alespoň 500 MPa.

Pro řešení dle vynálezu je výhodné, pokud rozdíl mezi tuhostí prvního nosného polymeru Al a tuhostí druhého nosného polymeru A2 vyjádřenou pomocí modulu pružnosti v ohybu (Flexural modulus) činí alespoň 100 MPa, lépe alespoň 200 MPa, lépe alespoň 300 MPa, lépe alespoň 400 MPa, s výhodou alespoň 500 MPa.

Modul pružnosti v tahu i modul pružnosti v ohybu je třeba stanovit pro každý konkrétní polymer zvlášť. Modul pružnosti v ohybu pomocí normy ISO 178:2010 modul pružnosti v tahu pomocí normy ČSN EN ISO 527-1 (640604).

Pojící polymery Bl a B2 s nižší teplotou tání (než Ala A2) jsou termoplastické polymery vhodné pro zpracování na spunmelt výrobní lince náležící s výhodou do skupin polyolefinů, polyesterů, polyamidů nebo kopolymerů těchto skupin. Výhodné řešení představuje například polyetylén (PE), polypropylen (PP), polyetylén tereftalát (PET), kyselina polymléčná (PLA = polylactid acid), nylon a zejména takzvaně nízkotavné kopolymery výše uvedených skupin (například kopolymer PP/PE, kopolymer PET, copolymer PLA atd.)

Například bikomponentní vlákno obsahuje 2 složky uspořádané v průřezu vlákna. Například bikomponentní vlákno typu jádro-plášť (C/S) obsahuje 2 složky, přičemž jedna představuje jádro vlákna a druhá ji obaluje a tvoří povrch vlákna. Nosný polymer A s definovanou tuhostí je zde s výhodou použit do jádra, kdy může jádro přímo tvořit, nebo představuje jednu vstupní surovinu blendu tvořícího jádro vlákna. Pojící polymer B s nižším bodem tání tvoří plášť, nebo představuje jednu vstupní surovinu blendu tvořícího plášť vlákna. Obdobně lze popsat bikomponentní vlákna typu strana-strana (S/S), excentrické jádro-pláť (eC/S) a podobně.

Pro řešení dle vynálezu je výhodné, pokud první složka bikomponentního vlákna (např. jádro, strana) má v první vrstvě T vyšší tuhost než v druhé vrstvě M. Pro řešení dle vynálezu je výhodné, pokud rozdíl mezi tuhostí první složky bikomponentního vlákna v první vrstvě T a tuhostí první složky bikomponentního vlákna v druhé vrstvě M vyjádřenou pomocí modulu pružnosti v tahu (Young's modulus) činí alespoň 100 MPa, lépe alespoň 200 MPa, lépe alespoň 300 MPa, lépe alespoň 400 MPa, s výhodou alespoň 500 MPa.

Pro řešení dle vynálezu je výhodné, pokud rozdíl mezi tuhostí první bikomponentní složky vlákna v první vrstvě T a tuhostí první bikomponentní složky vlákna v druhé vrstvě M vyjádřenými pomocí modulu pružnosti v ohybu (Flexural modulus) činí alespoň 100 MPa, lépe alespoň 200 MPa, lépe alespoň 300 MPa, lépe alespoň 400 MPa, s výhodou alespoň 500 MPa.

Aniž bychom se chtěli vázat výčtem, uvádíme několik příkladů materiálových kompozic dle vynálezu:

Řešení dle vynálezu může například obsahovat první T vrstvu skládající se z nekonečných filametů typu jádro / plášť (C/S), kdy jádro je tvořeno PET (=A1) a plášť PE (= Bl) a druhou M vrstvu skládající se z nekonečných filamentů typu jádro / plášť (C/S), kdy jádro je tvořeno PP (=A2) a plášť PE (=B2). Tuhost polymerů Al a A2 vyjádřená modulem pružnosti v ohybu se liší o více než 500 MPa, polymery Bl a B2 jsou stejné (PE) a jejich bod tání je nižší než bod tání polymerů Al a A2.

Řešení dle vynálezu může například obsahovat první T vrstvu skládající se z nekonečných filametů typu jádro / plášť (C/S), kdy jádro je tvořeno PLA (=A1) a plášť PE (= Bl) a druhou M vrstvu skládající se z nekonečných filamentů typu excentrické jádro / plášť (eC/S), kdy jádro je tvořeno

-8CZ 2020 - 105 A3

PP (=A2) a plášť PE (=B2). Tuhost polymerů Al a A2 vyjádřená modulem pružnosti v ohybu se liší o více než 200 MPa, polymery Bia B2 jsou stejné (PE) a jejich bod tání je nižší než bod tání polymerů Al a A2. Filamenty v M vrstvě budou velmi pravděpodobně vykazovat tendenci k obloučko vání nebo se samovolně zobloučkují (latentní obloučko vání nebo samoobloučkování).

Řešení dle vynálezu může například obsahovat první T vrstvu skládající se z nekonečných filametů typu jádro / plášť (C/S), kdy jádro je tvořeno PET (=A1) a plášť CoPLA (= Bl) a druhou M vrstvu skládající se z nekonečných filamentů typu strana / strana (S/S), kdy jedna strana je tvořena PLA (=A2) a druhá strana CoPLA (=B2). Tuhost polymerů Al a A2 vyjádřená modulem pružnosti v ohybu se liší o více než 100 MPa, polymery Bl a B2 jsou stejné (coPLA) a jejich bod tání je nižší než bod tání polymerů Al a A2. Filamenty v M vrstvě budou pravděpodobně vykazovat tendenci k obloučko vání nebo se samovolně zobloučkují (latentní obloučko vání nebo samoobloučkování).

Řešení dle vynálezu může například obsahovat první T vrstvu skládající se z nekonečných filametů typu excentrické jádro / plášť (eC/S), kdy jádro je tvořeno PET (=A 1) a plášť PPI (= B1) a druhou M vrstvu skládající se z nekonečných filamentů typu jádro / plášť (C/S), kdy jádro je tvořeno PP2 (=A2) a plášť PP3 (=B2). Tuhost polymerů Al a A2 vyjádřená modulem pružnosti v ohybu se liší o více než 200 MPa, polymery Bl a B2 jsou kompatibilní (PPI a PP3) a jejich bod tání je nižší než bod tání polymerů Al a A2. Filamenty v T vrstvě budou velmi pravděpodobně vykazovat tendenci k obloučko vání nebo se samovolně zobloučkují (latentní obloučko vání nebo samoobloučkování).

Řešení dle vynálezu může například obsahovat první T vrstvu skládající se z nekonečných filametů typu excentrické jádro / plášť (eC/S), kdy jádro je tvořeno PET (=A1) a plášť coPET (= Bl) a druhou M vrstvu skládající se z nekonečných filamentů typu excentrické jádro / plášť (C/S), kdy jádro je tvořeno PLA (=A2) a plášť coPET (=B2). Tuhost polymerů Al a A2 vyjádřená modulem pružnosti v ohybu se liší o více než 100 MPa, polymery Bl a B2 jsou stejné (coPET) a jejich bod tání je nižší než bod tání polymerů Al a A2. Filamenty v obou vrstvách T a M budou velmi pravděpodobně vykazovat tendenci k obloučkování nebo se samovolně zobloučkují (latentní obloučkování nebo samoobloučkování).

Řešení dle vynálezu může například obsahovat první T vrstvu skládající se z nekonečných filametů typu strana / strana (S/S), kdy jedna strana je tvořena PET (=A1) a druhá coPET (= Bl) a druhou M vrstvu skládající se z nekonečných filamentů typu strana / strana (S/S), kdy jedna strana je tvořena PLA (=A2) a druhá strana coPET (=B2). Tuhost polymerů Al a A2 vyjádřená modulem pružnosti v ohybu se liší o více než 100 MPa, polymery Bl a B2 jsou stejné (coPET) a jejich bod tání je nižší než bod tání polymerů Al a A2. Filamenty v obou vrstvách T a M budou velmi pravděpodobně vykazovat tendenci k obloučkování nebo se samovolně zobloučkují (latentní obloučkování nebo samoobloučkování).

Řešení dle vynálezu může například obsahovat první T vrstvu skládající se z nekonečných filametů typu jádro / plášť (eC/S), kdy jádro je tvořeno PET (=A1) a plášť PE (= Bl) a druhou M vrstvu skládající se z krátkých obloučkovaných celulozových vláken určených pro airlaid aplikaci ve směsi s práškovým PE. Poměr sil potřebných pro ohyb jednoho vlákna je větší než 1,5.

Tuhost vláken lze kromě použitého polymeru ovlivnit například tloušťkou vláken.

Z hlediska vynálezu může být výhodné, pokud tloušťka vláken dl první vrstvy (T) je větší než tloušťka vláken d2 druhé vrstvy (M). Například v aplikaci, kdy je zásadní objemost netkanné textilie spojena s přidruženým požadavkem na měkkost povrchu netkanné textilie.

Z hlediska vynálezu může být výhodné, pokud jsou tloušťky vláken dl první vrstvy (T) a d2 druhé vrstvy (M) stejné nebo velmi podobné, tedy pokud dl/d2 je 0,8 až 1,3. Například pro aplikace, kde je důležitá homogenita matariálu na povrchu i v průřezu.

-9CZ 2020 - 105 A3

Z hlediska vynálezu může být výhodné, pokud je tloušťka vláken dl první drstvy menší než tloušťka vláken d2 druhé vrstvy. Například pro aplikace, kde je důležitá celková měkkost a ohebnost materiálu. Odborník si snadno uvědomí která kombinace tloušťek vláken dle vynálezu je výhodná pro jeho aplikaci.

Tuhost vláken lze také ovlivnit poměrem polymemích složek ve vlákně. Například v případě dvou vláken o stejném průměru d a rozložení jádro/plášť, kde jádro se sestává z polymeru A a plášť z polymeru B bude vlákno s nižším podílem jádra a tedy polymeru A (například 50%) vykazovat nižší celkovou tuhost než vlákno s vyšším podílem jádra a tedy polymeru A (například 30%).

Každá z první vrstvy (T) a druhé vrstvy (M) vláken může být v netkané textili obsažena jednou či několikrát.

Například první vrstva T může tvořit základní vrstvu a druhá vrstva M může tvořit povrch produktu (např. TM, TTM, MTM, MTTM, TMM, TTMM atd.)

Například první vrstva T může svou otevřenou strukturou tvořit vstupní prostor, který se zužuje v druhé vrstvě M (např. TM, TTM, TMT, TMM, TTTM atd.)

Například se mohou vrstvy T a M střídat, kdy například měkkost mezivrstev M zjemňuje materiál a maskuje tuhost T vrstev (např. MTM, MTMT, MTMTM, TMTMT atd.)

Netkaná textilie dle vynálezu může kromě první vrstvy T a druhé vrstvy M obsahovat i jakoukoli další vrstvu X, pokud je tato vrstva termicky propojitelná s první a druhou vrstvou. Mohou tak vznikat například kompozice typu TXM, MXT, XMT, XTM, MTXTM, XMTMX, MTXM a mnohé další.

V netkané textili dle vynálezu může být také několik párů T-M vrstev. Například v netkanné textilii vyráběná ze 3 hlav SI - S2 - S3 může vytvářet: S1 vrstvu TI; S2 vrstvu Ml (oproti vrstvě TI), která je zároveň vrstvou T2 (oproti vrstvě M2) a S3 vrstvu M2.

Netkaná textilie dle vynálezu je pojena termicky. Obvzvláště výhodné je termické pojení v podstatě v celém objemu vlákenných vrstev tvořících netkannou textilii, kdy pojící bod může vzniknout na kterémkoli křížení vláken ve struktuře. Při tomto typu termického pojení dochází vlivem prostupu tepla vrstvou vláken k změknutí až roztavení B polymeru v obou vrstvách dle vynálezu, stejně jako na povrchu a rozhraní vrstev. V místech dotyku vláken se natavený polymer spojí a během následujícího ochlazení zatuhne a propojí dotýkající se vlákna. Takto vytvořená struktura propojených vláken obecně vykazuje měkkost typu soft-loft, pružnost a často i tvarovou paměť (recovery). Vhodnou pojící metodou dle vynálezu je například pojení pomocí proudu horkého vzduchu, nebo zejména pro nižší gramáže například pojení pomocí infračerveného záření.

Například bikomponentní vlákno obsahuje 2 složky uspořádané v průřezu vlákna. Například bikomponentní vlákno typu jádro-plášť (C/S) obsahuje 2 složky, přičemž první představuje jádro vlákna a druhá ji obaluje a tvoří povrch vlákna. Polymer s nižší teplotou tání B je zde s výhodou použit do plášťě, kdy může plášť přímo tvořit, nebo představuje jednu vstupní surovinu blendu tvořícího plášť vlákna. Polymer A s definovanou tuhostí tvoří jádro, nebo představuje jednu vstupní surovinu blendu tvořícího plášť jádra. Obdobně lze popsat bikomponentní vlákna typu strana-strana (S/S), excentrické jádro-pláť (eC/S) a podobně. Uspořádání složek vlákna může být známo na základě nastavení použitého při výrobě nebo může být zjištěno za použití metody „odhadu typu průřezu vlákna“.

Pro řešení dle vynálezu je výhodné, pokud druhá složka bikomponentního vlákna (např. plášť, strana) má nižší teplotu tání. Pro řešení dle vynálezu je výhodné, pokud rozdíl mezi teplotou tání první a druhé složky bikomponentního vlákna je alespoň 5°C, lépe alespoň 10°C, s výhodou alespoň 15 °C.

-10CZ 2020 - 105 A3

Teplota tání polymeru B s nižší teplotou tání je posuzována přednostně proti příslušnému polymeru A s definovanou tuhostí. Například v první vrstvě je teplota tání polymeru B1 posuzována proti teplotě tání polymeru Al. Vzhledem k tomu, že první vrstva T a druhá vrstva M jsou pomocí Bia B2 polymerů propojeny dohromady, je potřeba uvažovat také polymer A2 a posoudit tedy proti němu teplotu tání obou polymerů Bl a B2. Rozdíl teploty tání polymeru A2 a polymeru Bl, resp. B2 je alespoň 5°C, lépe alespoň 10°C, s výhodou alespoň 15°C.

Termické pojení zásadně ovlivňuje výsledné vlastnosti netkané textilie, což je dáno intenzitou propojení vláken, které je závislé na několika veličinách, mezi které patří zejména množství pojícího polymeru ve struktuře, množtví tepla dodaného v průběhu pojení a pojící teplota, hustota vláken ve struktuře atd.

Například vrstva vláken tvořená bikomponentními vlákny typu jádro-plášť v poměru 80:20 obsahuje relativně malé množství pojícího polymeru a jednotlivé pojící body mezi vlákny budou tvořeny malým množstvím hmoty, které lze relativně malou silou oddělit. Vytvořená struktura bude pravděpodobně relativně měkčí (vyjádřeno například měřením pružnosti a stlačitelností netkané textilie) vlivem pružení vláken a rozvolněnosti vazeb a bude také méně odolná proti oděru. Naopak například vrstva vláken tvořená bikompbikomponentními vlákny typu jádro-plášť v poměru 50:50 obsahuje relativně velké množství pojícího polymeru ajednotlivé pojící body mezi vlákny jsou tvořeny velkým množstvím hmoty. Takto vytvořená struktura bude relativně tužší, bude vykazovat vyšší míru tvarové paměti a bude více odolná proti oděru. Například vrstva vláken tvořená bikomponentními vlákny typu jádro-plášť v poměru 20:80 obsahuje relativně velmi velké množství pojícího polymeru a jednotlivé pojící body mezi vlákny budou tvořeny velmi velkým množstvím hmoty propojující jen tenounká vlákenka tvořená původními jádry vláken. Takto vytvořená struktura bude relativně měkká, ale pravděpodobně bude ztrácet objemnost.

Například vrstva vláken pojená při nižší teplotě odpovídající měknutí pojícího polymeru nebo velmi krátké expozici při vyšší teplotě bude obsahovat relativně velmi slabé spojení mezi vlákny, které půjde snadno porušit. Lze očekávat měkčí strukturu s velmi špatnou odolností proti abrazi. Naopak například vrstva vláken pojená při vyšší teplotě převyšující teplotu pojícího polymeru a/nebo při dlouhé expozici při vhodné teplotě bude obsahovat relativně pevná spojení mezi vlákny vytvořená roztavením a opětovným ztuhnutím veškerého pojícího polymeru. Lze očekávat tužší strukturu s dobrou tvarovou pamětí a dobrou odolností proti abrazi.

Například vrstva velmi jemných vláken bude obsahovat velké množství pojících bodů na jednotku objemu, naopak vrstva hrubých vláken bude při stejné plošné hmotnosti obsahovat výrazně menší množství pojících bodů, zato vláken s obecně vyšší tuhostí.

Vhodným nastavením parametrů popsaných výše lze cíleně připravit netkannou textilii vykazující vyšší měkkost, pružnost, tuhost, odolnost proti abrazi atd.

U materiálu dle vynálezu, kdy se kombinují 2 vrstvy vláken s různými parametry lze nastavit podmínky tak, aby například jedna vrstva byla méně propojená a druhá vrstva byla více propojená. Například při menší míře propojení první vrstvy T dojde k relativnímu poklesu tuhosti vrstvy za cenu snížení odolnosti vůči abrazi při zachování tvarové paměti vrstvy. Pokud stejné podmínky pojení zajistí vyšší míru propojení druhé vrstvy M obsahující materiál s nižší tuhostí, která dosáhne relativně dobré odolnosti vůči abrazi při zachování úrovně měkkosti dané polymemím složením a podpořené například jemností vláken, může být výsledkem materiál dle vynálezu kombinující v sobě vysokou měkkost, odolnost proti abrazi z aplikační strany (druhá vrstva vláken M) a tvarovou paměť (recovery).

Aniž bychom se chtěli vázat teorií, věříme, že kombinace termického pojení v celém objemu netkanné textilie (například pojení horkým vzduchem) v kombinaci vláken s obsahem polymeru Al s vyšší tuhostí je hlavním důvodem tvarové paměti vrstvy. Vlákna jsou propojena v malých

-11 CZ 2020 - 105 A3 pojícíh bodech nacházejících se v celém objemu netkanné textilie a mezi jednotlivými pojícími body jsou - v závislosti na objemnosti vrstvy - relativně malé úseky vláken směřujících ve všech směrech v 3D prostoru. Celá strukturuje vytvořena při vyšší teplotě (pojícící teplota) při které je zachováno pevné skupenství polymeru A, ale která umožňu změnu jeho krystalizačního stavu, která je při relativně pomalém chlazení zachována. Zejména v případě komprese v z-směru (tloušťky netkanné textilie) má takto vytvořená struktura velkou tendenci vrátit se do původního stavu (tvarová paměť). Obecně lze předpokládat, že čím vyšší je tuhost polymeru A, tím vyšší je tendence netkanné textilie vracet se do původního stavu (tvarová paměť). Polymer B s nižší teplotou tání se na tvarové paměti podílí výrazně méně, neboť je v průběhu termického pojení na rozdíl od polymeru A nataven nebo zcela roztaven (aby došlo k propojení vláken), může měnit svoji polohu a tvar (například se v průběhu termického pojení může relatvině koncentrovat v místech dotyku vláken = pojících bodů a naopak se může jeho podíl zmenšit na vláknech mezi pojícími body) atd.

Druhá vrstva (M) s obsahem polymeru A2 s nižší tuhostí je, vzhledem k přítomnosti v kompozitu, pojena za stejných podmínek jako první vrstva (T). I zde vzniká výše popsaná struktura pojících bodů a relativně krátkých úseků vláken mezi nimi. Vzhledem k nižší tuhosti polymeru A2 je zde podpořena tendence k měkkosti či splývavosti vrstvy. Zejména lidské vnímání tuhosti vrstev se může lišit od běžně používaných metod hodnocení tuhosti vrstvy (Handle -Ο-Meter, stlačitelnost, pružnost) a vrstva s vlákny s obsahem polymeru A2 s nižší tuhosti je obecně subjektivně hodnocena z hlediska měkkosti lépe než vrstva s obsahem vláken s polymerem Ais vyšší tuhostí, i když je ve specifických případech například hodnota měření Handle-O-Meter stejná nebo dokonce vyšší.

S překvapením jsme zjistili, že netkanné textilie vyrobené dle vynálezu vykazují unikátní vlastnosti. Spojením vláken s obsahem tužšího polymeru a vláken s obsahem méně tuhého polymeru získáme kompozit, který obecně vykazuje

Míru tažnosti obecně srovnatelnou s materiálem vyrobeným jen z vláken druhé vrstvy M (vyšší než u materiálu vyrobeného z vláken první vrstvy T)

Míru tvarové paměti (recovery) obecně srovnatelnou nebo vykazující jen relativně malý pokles vůči materiálu vyrobeného z vláken první vrstvy T

Míru měkkosti vyjádřenou měřením stlačitelnosti netkané textilie obecně srovnatelnou nebo vykazující jen relativně malý pokles vůči materiálu vyrobenému z vláken druhé vrstvy M

Pro netkanou textili dle vynálezu může být výhodné, pokud je první vrstva (T) tvořena silnějšími vlákny (s tloušťkou nad 25 mikronů, lépe nad 30 mikronů, s výhodou nad 35 mikronů, ale přednostně maximálně 100 mikronů, lépe maximálně 70 mikronů, s výhodou maximálně 50 mikronů) obsahujícími vyšší podíl AI polymeru (například alespoň 55 hmotnostních % polymeru AI, lépe alespoň 60 hmotnostních % polymeru AI, lépe alespoň 65 hmotnostních % polymeru, s výhodou alespoň 70 hmotnostních % polymeru AI z celkové hmotnosti vlákna) a nižší podíl polymeru B1 (například ne více než 45 hmotnostních %, lépe ne více než 40 hmotnostních %, lépe ne více než 35 hmotnostních %, s výhodou ne více než 30 hmotnostních % polymeru B1 z celkové hmotnosti vlákna). A zároveň je druhá vrstva (M) tvořena tenčími vlákny (s tloušťkou pod 30 mikronů, lépe pod 25 mikronů, s výhodou pod 20 mikronů) obsahující nižší podíl polymeru A2 (například ne více než 60 hmotnostních %, lépe ne více než 55 hmotnostních %, lépe ne více než 50 hmotnostních %, s výhodou ne více než 45 hmotnostních % polymeru A2 z celkové hmotnosti vlákna) a vyšší podíl polymeru B2 (například více než 40 hmotnostních %, lépe více než 45 hmotnostních %, s výhodou více než 50 hmotnostních % polymeru B1 z celkové hmotnosti vlákna). S překvapení jsme zjistili, že takto vytvořená netkaná textilie vykazuje vysokou objemnost a tvarovou paměť první vrstvy (T), přičemž vysoký podíl volného prostoru ve struktuře (void volume) spolu s nižší pevností pojení vláken (v důsledku menšího počtu pojících bodů v místech dotyků vláken a zároveň menšího objemu pojící složky Bl) bude podporovat měkkost typu „soft

-12 CZ 2020 - 105 A3 loft“, ovšem za cenu „hrubšího“ subjektivně vnímaného omaku. Zároveň bude druhá vrstva (M) s tenkými vlákny a s vyšším podílem pojící složky B2 vykazovat sice menší objemnost, ale v případě použití měkkých polymerů a bude vykazovat skvělé omakové vlastnosti, které lze ještě podpořit například aditivy pro zlepšení omaku (např. erucamide pro hedvábný omak, specifická aditiva pro takzvaný cotton touch a podobně). Takto provedená kombinace představuje objemný materiál s vysokým subjektivním hodnocením měkkosti. Při dotyku ze strany druhé vrstvy (M) se pokožka dostane nejprve do kontaktu s povrchem vzbuzujícím příjemný vjem při dotyku, který se zároveň měkce prohne i pod malým tlakem. Zároveň je určitá „hrubost“ první vrstvy (T) maskována měkkostí a hebkostí druhé vrstvy (M). Při zvýšení tlaku se postupně začne stlačovat i objemná druhá vrstva (T), která klade vyšší odpor proti tlaku (vyjádřeno například měřením pružnosti). Nárůst vyžadovaného tlaku je postupný a také odpor proti kompresi narůstá postupně, proto je materiál subjektivně hodnocen jako příjemně měkký a pohodlný.

Pro netkanou textili dle vynálezu může být výhodné, pokud je plošná hmotnost první vrstvy (T) vyšší než plošná hmotnost druhé vrstvy (M). Výhodný je například poměr plošné hmotnosti T vrstvy ku plošné hmotnosti M vrstvy alespoň 55:45, lépe alespoň 60:40, lépe alespoň 65:35, s výhodou alespoň 70:30, ale méně než 95:5, lépe méně než 90:10, s výhodou méně než 85:15.

Pro netkanou textili dle vynálezu může být výhodné, pokud poměr plošné hmotnosti první vrstvy T vyrobený z jedné zvlákňovací trysky a plošné hmotnosti druhé vrstvy M vyrobené z jedné zvlákňovací trysky přibližně odpovídá poměru průměrné hustoty polymemí kompozice vláken v těchto vrstvách. Toto řešení je výhodné zejména z hlediska výrobních nákladů, kdy je možné využít v průběhu výroby se standartních spunbondových trysek plného provozního výkonu obou trysek. Pokud se na základě poměru vážených průměrů hustoty polymerů a na základě požadované celkové plošné hmotnosti vrstvené netkané textilie provede výpočet doporučené plošné hmotnosti jednotlivých vrstv T, M, je výhodné, když například plošná hmotnost první vrstvy T a druhé vrstvy M se neliší o více než 5 g/m2 od vypočítané hodnoty, lépe se neliší o více než 4 g/m2 od vypočítané hodnoty, lépe se neliší o více než 3 g/m2 od vypočítané hodnoty, s výhodou se neliší o více než 2 g/m2 od vypočítané hodnoty.

Několik příkladů je uvedeno v tabulce (hustoty v kg/m3, plošné hmotnosti v g/m2):

varianta

první vrstva T
AI	hustota AI	podíl AI	B1	hustota B1	podíl B1	Vážený průměr hustoty polymerů
PET	1380	80%	PE	918	20%	1288
PET	1380	50%	PE	918	50%	1149
PLA	1250	60%	PE	918	40%	1117
PET	1380	70%	PP	943	30%	1249

varianta

Druhá vrstva M
A2	hustota A2	podíl A2	B2	hustota B2	podíl B2	Vážený průměr hustoty polymerů
PP	943	40%	PE	918	60%	928
PP	943	60%	PE	918	40%	933
PP	943	50%	PE	918	50%	931
coPET	1360	40%	PP*	935	60%	1105

-13 CZ 2020 - 105 A3 varianta

NT s vrstvami TM, celkem 100 gsm
T/M vážených průměrů hustoty	výhodná gsm T (vypočítaná hodnota)	výhodná gsm T (vypočítaná hodnota)	výhodná gsm T M (doporučený interval pro +- 2 gsm)	výhodná gsm M (doporučený interval pro +- 2 gsm)
1,39	58	42	56-60	40-44
1,23	55	45	53-57	43-47
1,20	55	45	53-57	43-47
1,13	53	47	51-55	45-49

Obdobně se provede výpočet i pro případ, kdy netkaná textilie obsahuje více než dvě vrstvy.

V jednom z výhodných řešení dle vynálezu se vážený průměr průměr hustoty polymerů ve vláknech první T vrstvy a druhé M vrstvy liší. Tato hustota vypovídá o hmotnosti polymeru na jednotku objemu. Pokud je rozdíl husot příliš velký, může dojít k nežádoucímu efektu, kdy vlákna z kompozice s významě vyšším váženým průměrem hustoty působí na vlákna vrstvy s nižším váženým průměrem, nehomogenně je stlačují a vytváření nežádoucí efekty a to zejména pokud se vyšším váženým průměrem hustoty polymerů ve vláknech vyznačují vlákna M vrstvy. Pro jedno z řešení dle vynálezu je výhodný poměr váženého průměru hustoty polymerů v nekonečných vlákenech první vrstvy (T) ku váženému průměru hustoty polymerů v nekonečných vlákenech druhé vrstvy (M) je 1,0 až 1,5, přednostně 1,1 až 1,3 a/nebo poměr plošné hmotnosti první vrstvy (T) ku plošné hmotnosti druhé vrstvy (M) je 1,0 až 1,5, přednostně 1,1 až 1,3.

Skupiny polymerů (polyolefmy, polyestery) jmenované výše se neliší jen tuhostí, ale mají i další rozdílné vlastnosti, které lze využít k podpoře požadovaných finálních vlastností netkanné textile. Polyestery (například PET, PLA nebo jejich copolymery) vykazují takzvané srážení. Tyto polymery potřebují pro řádnou krystalizaci obecně delší čas, než za který dojde ke zchlazení vlákna v průběhu spunmelt výroby. Při opětovném ohřevu vláken s obsahem těchto polymerů (například úzký proud horkého vzduchu „hot air knife“, horkovzdušné pojení, infračervené záření) obecně dochází k jejich rekrystalizaci, kdy nový stabilnější krystalizační stav obecně zaujímámenší objem než původní semistabilní krystalizační stav = srážení.

Srážení je obecně považováno za nežádoucí jev, ale pokud je vhodně řízeno, může přinést výhody. Například naše starší patentová přihláška PV 2018-647 (ještě nebyla publikována) popisuje využití řízeného srážení polymeru pro získání obejmného materiálu s tvarovou pamětí a takzvanou strukturní měkkostí.

Pro materiál dle vynálezu může být výhodné, pokud první vrstva T, alternativně obě vrstvy M a T obsahují nekonečné filamenty s průřezem nepodporujícím obloučkování. Tyto mohou být vícesložkové, přednostně dvousložkové. Bez ohledu na teoretická východiska se domníváme, že pokud těžiště povrchů průřezu tvořených složkou uspořádanou napříč průřezu vláken je umístěno ve v podstatě téže poloze jako těžiště povrchů průřezu každé z dalších složek, jejich průřez neumožňuje tvorbu obloučkování ohřevem na aktivační teplotu.

Vrstva podle vynálezu může zahrnovat například převážně nekonečné filamenty s kruhovým průřezem, trojcípým průřezem, hvězdicovým průřezem atd. (obr. 1). Osobě s odbornou kvalifikací v oblasti techniky bude zřejmé, že existuje mnoho možných tvarů průřezu vláken, která v podstatě nebudou podléhat obloučkování při ochlazování ani latentnímu obloučkování, avšak která mohou být aktivována ohřátím a následným ochlazením za účelem převedení do stabilnější stavu z hlediska krystalizace, případně pro jejich dílčí smrštění.

Nekonečnými filamenty mohou být například vícesložkové filamenty, přičemž uspořádání jednotlivých složek v průřezu vlákna může být představováno jádrem a pláštěm (soustředné

-14CZ 2020 - 105 A3 uspořádání), výsečemi nebo jiným uspořádáním s těžištěm ploch složek v jednom místě uvnitř průřezu nekonečného vlákna (obr. 2).

Bez ohledu na teoretická východiska se domníváme, že rozhodujícím prvkem z hlediska utváření vláken majících požadované vlastnosti je určitá kombinace dvou složek. V první řadě je podstatné, že složka filamentu, ze kterého j e vytvořena netkaná struktura, a sice například j ádro této struktury, zahrnuje polymer AI, který je schopen smršťovat se za určitých podmínek. Během procesu utváření vlákna - zejména během ochlazování a protahování - je pak tento polymer AI schopen měnit svůj stav, což je žádoucí s ohledem na budoucí fázi aktivace. Polymer AI se může například zpočátku nacházet v semistabilním stavu (například ve stavu s aktuálně nejnižší možnou energií bez probíhající krystalizace), načež se během fáze aktivace zahřívá a poté pomalu ochlazuje tak, aby se uvedený semistabilní stav změnil na některý jiný, stabilnější stav (například na stav odpovídající rozdílné fázi krystalizace s menším objemem). Tato změna má za následek vznik vnitřních sil způsobujících smrštění, u nichž se domníváme, že jejich vektor je orientován ve směru středové křivky vlákna.

Průměry vláken v netkané textilii vyrobené metodou spunmelt se nacházejí v milimetrovém a/nebo submilimetrovém rozsahu, přičemž tato vlákna mají obecně všesměrovou orientaci (viz obr. 3) a vzájemně se dotýkají tak, že volné úseky mezi nimi mají velikosti, které se rovněž nacházejí v milimetrovém a/nebo submilimetrovém rozsahu. Vzájemná soudržnost mezi vlákny působí proti vektorům vnitřních sil a vytváří tak příslušný první bod odporu. Tento bod odporu lze nazývat také prahovým bodem odporu proti strukturnímu smršťování. Jestliže se například jedno vlákno nachází ve správném stavu a podstoupí aktivaci, může vytvořit například nepravidelné oblouky nebo zvlněné úseky rozprostírající se všech 3 rozměrech. Vlákno, které je omezováno okolní obklopující strukturou tvořenou sousedními vlákny, naproti tomu nemá takový stupeň volnosti.

Vrstva podle vynálezu je tvořena dvousložkovými filamenty, přičemž druhá složka zahrnuje polymer B, který má nižší teplotu tání a přednostně také poskytuje další požadované vlastnosti, jakými jsou měkkost, vlastnosti poskytující příjemnější dotyk atd. Polymemí materiál Al a polymemí materiál B1 by měly mít vzájemně odlišné charakteristiky související se smršťováním, což znamená, že v přednostním provedení může mít polymemí materiál B (jímž je přednostně materiál tvořící plášť filamentu) menší smrštitelnost než polymemí materiál A (jímž je přednostně materiál tvořící jádro filamentu). Výsledkem je vznik lišících se sil způsobujících smrštění, které působí uvnitř dvou vzájemně přiléhajících polymemích materiálů. Bez ohledu na teoretická východiska se domníváme, že polymemí materiál A a polymemí materiál B budou mít vždy rozdílné charakteristiky, což znamená, že vektory vnitřních sil způsobujících smrštění nikdy nejsou v tomtéž časovém okamžiku shodné. Tato nestejnorodost sil umožňuje vznik druhého prahového bodu odporu proti smršťování. Tento bod odporu lze definovat také jako prahový bod odporu proti smršťování vláken.

Bez ohledu na teoretická východiska se domníváme, že uvedená pravidelnost posunutí je hlavním důvodem pravidelnosti zobloučkování volných úseků jednotlivých vláken. Naproti tomu, tedy v souladu s tímto vynálezem a rovněž bez ohledu na teoretická východiska, se v případě vláken, která mají průřez nepodpomjící obloučkování, neposkytují vektory vnitřních sil způsobujících smrštění v první a druhé složce možnost pravidelného vzájemného posunutí, následkem čehož takové vlákno tvoří nepravidelné oblouky nebo zvlněné úseky v libovolných směrech. Se značným zjednodušením je možno prohlásit, že vlákno nemá rovnoměrný sklon k ohýbání směrem k určité části svého průřezu nebo obvodu, což má za následek jeho nepravidelný konečný tvar. Po aktivaci zůstává průřez takového vlákna v podstatě ve stavu nepodporujícím obloučkování, viz obr. 4.

Bez ohledu na teoretická východiska se domníváme, že je-li vnitřní síla způsobující smrštění malá, a tudíž neschopná překonat opačně orientované síly odpovídající prahovému bodu odporu vláken, textilie zůstává nezměněná. Jsou-li však vnitřní síly způsobující smrštění dostatečně velké, a tudíž schopné překonávat veškeré orientované síly odpovídající prahovým bodům odporu ve směrech MD/CD, textilie se smršťuje podle poměru MD/CD a vytváří plochou strukturu. Má-li vnitřní síla

-15 CZ 2020 - 105 A3 způsobující smrštění právě takovou velikost, která je postačující k překonání prahových bodů odporu vláken proti smršťování, nikoli již však takovou velikost, která je postačující k překonání prahových bodů odporu proti smršťování struktury ve směrech MD/CD, takže nejnižší strukturní odpor je orientován převážně ve směru Z, textilie bude vytvářet požadovanou objemnou strukturu. Osobě s odbornou kvalifikací v oblasti techniky tedy bude zřejmé, že požadovaná vnitřní síla způsobující smrštění bude vyšší než vnitřní bod odporu vlákna, přesto však nižší než prahový bod odporu proti smršťování struktury ve směrech MD/CD.

První vrstva (T) podle vynálezu je vytvořena z velkého množství vláken, mezi kterými je vytvořeno mnoho vzájemných stykových bodů. Při pozorování této vrstvy v milimetrovém a/nebo submilimetrovém měřítku je patrné, že vlákna, přesněji řečeno milimetrové a/nebo submilimetrové části vláken, se v důsledku působení sousedních vláken nacházejí v jedinečném stavu, kdy jsou vystavována účinkům jedinečné kombinace sil vznikajících během aktivace, což umožňuje získávání nesmírné rozmanitosti tvarů filamentů v konečné struktuře. V rozporu s tím se může jevit skutečnost, že v rovině, ve které se nacházejí směry MD/CD, budou vlákna naproti tomu zůstávat v téměř dokonalém rovinném stavu. Naproti tomu se však vlákno může přemísťovat „nahoru“ a „dolů“ a vytvářet rozsáhlou 3D strukturu zahrnující všechny směry, jimiž jsou směry MD, CD a Z. V souladu s tímto vynálezem a bez ohledu na teoretická východiska se domníváme, že právě rozmanitost směrů nekonečných vláken ve vrstvě poskytuje výhodu v podobě konečných vlastností. Podle vynálezu je vrstva v makroskopickém měřítku homogenní. Rozmanitost tvarů vláken zahrnutých uvnitř vrstvy společně se vzájemným působením těchto vláken umožňuje získání výhody tohoto vynálezu, která spočívá zejména v tom, že vrstva je schopna požadovaným způsobem reagovat na působení vnějších vlivů (např. na tlak a jeho uvolňování nebo na účinky tekutiny, která vrstvou prochází).

Se značným zjednodušením lze směrové uspořádání vláken vyjadřovat také prostřednictvím poměru mezi „délkou filamentů a délkou textilie“.

Takto vytvořená vrstva M nebo T s průřezem nepodporujícím obloučkování obsahuje alespoň 20% vláken s poměrem „mezi délkou filamentů a délkou textilie“ větším než 1,2, přednostně alespoň 30% vláken s poměrem „mezi délkou filamentů a délkou textilie“ větším než 1,2, přednostně alespoň 40% vláken s poměrem „mezi délkou filamentů a délkou textilie“ větším než 1,2, přednostněji alespoň 50% vláken s poměrem „mezi délkou filamentů a délkou textilie“ větším než 1,2;

alespoň 10% vláken s poměrem „mezi délkou filamentů a délkou textilie“ větším než 1,5, přednostně alespoň 15% vláken s poměrem „mezi délkou filamentů a délkou textilie“ větším než 1,5, přednostně alespoň 20% vláken s poměrem „mezi délkou filamentů a délkou textilie“ větším než 1,5, přednostně alespoň 25% vláken s poměrem „mezi délkou filamentů a délkou textilie“ větším než 1,5, přednostněji alespoň 30% vláken s poměrem „mezi délkou filamentů a délkou textilie“ větším než 1,5;

alespoň 5% vláken s poměrem „mezi délkou filamentů a délkou textilie“ větším než 2, přednostně alespoň 10% vláken s poměrem „mezi délkou filamentů a délkou textilie“ větším než 2, přednostně alespoň 15% vláken s poměrem „mezi délkou filamentů a délkou textilie“ větším než 2, přednostněji alespoň 20% vláken s poměrem „mezi délkou filamentů a délkou textilie“ větším než 2;

Takto vytvořená vrstva M nebo T s průřezem nepodporujícím obloučkování současně obsahuje:

alespoň 10% vláken s poměrem „mezi délkou filamentů a délkou textilie“ menším než 2,5, přednostně alespoň 20% vláken s poměrem „mezi délkou filamentů a délkou textilie“ menším než 2,5, přednostně alespoň 30% vláken s poměrem „mezi délkou filamentů a délkou textilie“ menším než 2,5, přednostně alespoň 40% vláken s poměrem „mezi délkou filamentů a délkou textilie“

-16 CZ 2020 - 105 A3 menším než 2,5, přednostněji alespoň 50% vláken s poměrem „mezi délkou filamentu a délkou textilie“ menším než 2,5;

alespoň 5% vláken s poměrem „mezi délkou filamentu a délkou textilie“ menším než 2, přednostně alespoň 10% vláken s poměrem „mezi délkou filamentu a délkou textilie“ menším než 2, přednostně alespoň 15% vláken s poměrem „mezi délkou filamentu a délkou textilie“ menším než 2, přednostněji alespoň 20% vláken s poměrem „mezi délkou filamentu a délkou textilie“ menším než 2.

Pro materiál dle vynálezu může být výhodné, pokud první vrstva T, alternativně obě vrstvy M a T obsahují nekonečné filamenty s průřezem podporujícím obloučkování (obr.5). Tyto mohou být vícesložkové, přednostně dvousložkové. Bez ohledu na teoretická východiska se domníváme, že obloučkování podporují takové průřezy, kde těžiště povrchů tvořených jednou složkou uspořádanou průřezu vláken je umístěno s odstupem od těžiště povrchů další složky.

V oblasti techniky je dobře známa skutečnost, že určité kombinace polymerů s rozdílnými úrovněmi smrštění, které jsou uspořádány v takzvaném průřezu umožňujícím tvarování obloučkováním, umožňují dosahování takzvaného zobloučkování. Přitom se může jednat buď o bezprostřední samovolné zobloučkování, nebo o latentní zobloučkování, jehož předpokladem je předcházející aktivace (například tepelná aktivace). Vlákna s průřezy umožňujícími tvarování obloučkováním poskytují pravidelné zkadeřené úseky vytvářející takzvané šroubovicové zobloučkování. Se značným zjednodušením je možno prohlásit, že vlákno mající průřez umožňující tvarování obloučkováním má sklon k tomu, že se ohýbá ve směru ke složce s vyšší mírou smrštění, což způsobuje vznik nerovnoměrného šroubovicového zobloučkování. Jinými slovy to znamená, že průřez umožňující tvarování obloučkováním způsobuje pravidelné vzájemné posunutí vektorů vnitřních sil působících v první a druhé složce směrem k sobě.

Vrstva vláken může zahrnovat například převážně nekonečné filamenty s kruhovým průřezem, trojcípým průřezem, hvězdicovým průřezem atd. (obr. 1). Osobě s odbornou kvalifikací v oblasti techniky bude zřejmé, že existuje mnoho možných tvarů průřezu vláken, která v podstatě budou podléhat obloučkování při ochlazování, případně budou vykazovat takzvané latetní obloučkování, kdy se obloučky vytvoří po aktivaci (například dodání tepelné energie). Obloučkování lze očekávat například při rozložení složek v průřezu vlákna typu strana / strana, excentrické jádro / plášť a další.

Obdobně jako v předchozím případě je i zde během procesu utváření vlákna - zejména během ochlazování a protahování - polymer A schopen měnit svůj stav, což je žádoucí s ohledem na budoucí fázi aktivace. Polymer A se může například zpočátku nacházet v semistabilním stavu (například ve stavu s nejnižší možnou energií bez probíhající krystalizace), načež se během fáze aktivace zahřívá a poté pomalu ochlazuje tak, aby se uvedený semistabilní stav změnil na některý jiný, stabilnější stav (například na stav odpovídající rozdílné fázi krystalizace s menším objemem). Tato změna má za následek vznik vnitřních sil způsobujících smrštění, u nichž se domníváme, že jejich vektor je orientován ve směru středové křivky složky vlákna. Změna objemu polymeru A v případě vláken s průřezem podporujícím obloučkování způsobí zintezivnění vnitřních sil ve vlákně (nárůst vůči sobě posunutých vektorů sil) a tak dojde s vysokou pravděpodobností k snížení poloměru vytvořených obloučků, v případě vrstvy vláken pak k určitému “stažení” celé struktury (= srážení).

Přestože mají vlákna s průřezem podporujícím obloučkování sklon k vytváření pravidelných tvarů, konkrétně šroubovicových tvarů, přičemž tato vlastnost uvedených vláken se týká zejména jejich sklonu k pravidelnému ohýbání směrem k té straně vlákna, která zahrnuje materiál s větší smrštitelností, jsou tato vlákna ve vrstvě současně omezována příslušnými sousedními vlákny, které brání zachování pravidelné šroubovice. Bez ohledu na teoretická východiska se domníváme, že čím větší je síla způsobující smrštění před uložení vláken na pás, tím vyšší bude „míra obloučkování připadající na jednotku délky“ vláken, což je důvodem existence většího počtu částí

-17 CZ 2020 - 105 A3 šroubovicového tvaru nacházejících se ve vláknité struktuře. Je-li naproti tomu úroveň obloučkování nižší, například méně než 25 zákrutů na palec (každý jednotlivý „okruh“ se nachází na více než 1 mm délky vzniklé šroubovice), volný prostor mezi stykovými body vláken začíná být nedostačujícím pro zachování i části šroubovice, zatímco opačně orientované síly způsobované vzájemným stykem vláken nabývají poměrně velkých velikostí. Osobě s odbornou kvalifikací v oblasti techniky bude zřejmé, že uvedená čísla související s obloučkováním představují pouze možné příklady a že se mohou lišit v závislosti na různých složeních vláken a/nebo různých podmínkách procesu. Při počtu zákrutů najeden palec nižším než 15 (tedy v případě, že se každý jednotlivý „okruh“ nachází na více než 2 mm délky vzniklé šroubovice) lze části šroubovic již pouze obtížně rozpoznávat a při počtu zákrutů najeden palec nižším než 10 (tedy v případě, že se každý jednotlivý okruh nachází na více než 2,5 mm délky šroubovice) jsou stálé síly působící ve vlákně zcela překonány opačně orientovanými silami působícími proti pravidelnému vzájemnému posunutí vektorů vnitřních smršťujících sil, které umožňuje utváření pravidelného obloučkováním, následkem čehož struktura získává zcela nepravidelný vzhled. Osoba s odbornou kvalifikací v oblasti techniky si však bude vědoma skutečnosti, že existují i různé další faktory podporující utváření objemné struktury způsobované pravidelným vzájemným posunutím vektorů vnitřních smršťujících sil (v případě vláken s průřezem podporujícím obloučkováním) i utváření objemné struktury způsobované nepravidelným smršťováním vláken (v případě vláken s průřezem nepodporujícím obloučkování). Příklady rozdílů struktury, které jsou založeny na obloučkování vláken umělého hedvábí, jsou znázorněny na obr. 6 (přičemž je o nich pojednáno v článku „Fiber Crimp Distribution in Nonwoven Structure“ autorů Kunal Singh, Mrinal Singh, který byl zveřejněn v roce 2013 (dostupný na adrese http://article .sapub .org/10,5923 j ,fs.20130301,03.htrnl)

Během tepelné aktivace struktury dojde k poklesu objemu polymeru A a tedy k takzvanému sražení celé struktury. Pro materiál dle vynálezu může být výhodné, pokud první vrstva T, alternativně obě vrstvy M a T, které podstupují aktivaci, dosahují ve směru CD nebo MD míry smrštění činící nejvýše 20%, přednostně nejvýše 15%, přednostně maximálně 13%, přednostněji maximálně 11%, nejpřednostněji maximálně 9%. Míra srážení obou vrstev může být různá.

Pro jedno z řešení dle vynálezuje výhodné, pokud kombinujeme první vrstvu T vykazující srážení s druhou vrstvou M, která srážení nevykazuje. Pro tento materiál dle vynálezu může být výhodné, pokud je u první vrstvy T, která podstupuje aktivaci, je ve směru CD nebo MD dosahováno míry smrštění činící nejvýše 20%, přednostně nejvýše 15%, přednostně maximálně 13%, přednostněji maximálně 11%, nejpřednostněji maximálně 9%.

V jednom z výhodných řešení dle vynálezu první vrstva (T) využívající srážení polymeru (v obloučkované i neobloučkované verzi) je přednostně vytvořena z dvousložkových vláken typu jádro / plášť majících kruhový nebo trojcípý tvar průřezu.

Nekonečné filamenty obsažené v této první vrstvě T jsou vytvořeny ze dvou nebo více složek. První složka může být vybrána například ze skupiny zahrnující polyestery (např. aromatické polyestery, mezi které patří polyetylén tereftalát (PET), nebo alifatické polyestery, mezi které patří polylaktid (PLA)), polyamidy, polyuretany nebo jejich kopolymery, případně vhodné směsi. Do rozsahu vynálezu spadá skutečnost, že první složka sestává nebo v podstatě sestává z plastu vybraného ze skupiny polyesterů, která zahrnuje také kopolymery polyesterů (coPET) nebo kopolymery polylaktidů (COPLA). Jako polyester se přednostně používají polyetylén tereftalát (PET) nebo polylaktid (PLA).

Druhá složka Bl může být vybrána například ze skupiny zahrnující polyolefmy (tj. polypropylen nebo polyetylén), polymery s nízkou teplotou tavení, případně kopolymery nebo směsi vhodných polymerů. Do rozsahu vynálezu spadá skutečnost, že druhá složka sestává nebo v podstatě sestává z plastu vybraného ze skupiny polyesterů, která zahrnuje také kopolymery polyesterů (coPET) nebo kopolymery polylaktidů (COPLA). Jako polyolefin se přednostně používá polyetylén (PE).

-18 CZ 2020 - 105 A3

Přednostními kombinacemi složek vybíraných pro dvousložkové filamenty v netkané vrstvě podle vynálezu jsou kombinace PET / PE, PET / PP, PET / CoPET, PLA / COPLA, PLA / PE a PLA / PP.

V případě dvousložkových filamentů s průřezem podporujícím obloučkování je nutnou podmínkou použít kombinaci polymerů, která v dané kombinaci obloučkuje, případně využít například nukleační činidla či jiná aditiva podporující obloučkování.

Dvousložková vlákna mají v přednostním provedení poměr mezi hmotností první složky Al a hmotností druhé složky B1 v rozsahu od 50:50 do 90:10.

V další formě provedení mohou složky obsahovat také přísady určené k modifikaci vlastností nekonečných vláken. Například jádro tedy může obsahovat barevný pigment nebo očkovací činidlo. Osobě s odbornou kvalifikací v oblasti techniky bude zřejmé, že je možno nalézt různé zvláštní kombinace očkovacích činidel, které do určité míry dokáží měnit chování polymerů při krystalizaci a smršťování (jak například dokládá autor Gajanan v patentu US5753736, který byl přihlášen v roce 1995). Naproti tomu bude například prostý oxid titaničitý, který se často používá jako přísada k dosahování vyššího stupně bělosti, způsobovat pouze nevýznamnou změnu chování polymeru, kterou je, v případě potřeby, možno vykompenzovat mírným přizpůsobením podmínek procesu.

Plášť může obsahovat například barevný pigment nebo modifikátor povrchových vlastností (určený například k získání hedvábného omaku). Osobě s odbornou kvalifikací v oblasti techniky bude zřejmé, že existuje mnoho dalších možností vycházejících z požadavků konkrétních oblastí použití.

V jiné formě provedení mohou složky obsahovat také určité množství rozdílných polymerů. Možné je tedy například provedení, kdy první složka (např. jádro) obsahuje určitý podíl polymeru či polymerů tvořících druhou složku (např. plášť), nebo kdy naopak druhá složka (např. plášť) obsahuje určitý podíl polymeru či polymerů tvořících první složku (např. jádro). Osobě s odbornou kvalifikací v oblasti techniky bude známo, že je možno nalézt určitou úroveň obsahu, jejímž prostřednictvím lze získávat přesné kombinace polymerů. Například autor Moore uvádí (v patentové přihlášce US2012088424 podané společností 3M Innovative Properties), že přimíšení až 10% polypropylenu k polyesteru bude poskytovat vlákna se stabilními vlastnostmi.

V kombinaci s touto první vrstvou (T) vykazující určitou úroveň srážení je výhodné, pokud druhá vrstva (M) obsahuje vlákna s nižší nebo žádnou úrovní srážení. V takovém případě působí v samotné druhé vrstvě (M) výrazně menší nebo žádné síly vybuzené aktivací vrstvy vláken. Zároveň je vlivem adheze vrstev, případně vlivem vznikajícíh vazebných bodů mezi vrstvami tato druhá vrstva (M) nucena změnit svoje rozložení v prostoru (vynucené srážení) vlivem srážení první vrstvy (T). Dochází tak k působení vnějších sil, které nutí vlákna ve struktuře změnit polohu. Aniž bychom se chtěli vázat teorií, předpokládáme, že vlákna, nebo jejich části se orientují více v zsměru a tak dojde k navýšení tloušťky netkanné textilie. Ve výhodných případech je navýšení tlouštky textilie vyšší než vynucené sražení v MD a CD směru a dojde tak k nárůstů celkového objemu vrstvy a tedy i ke zvýšení objemnosti textilie.

V oboru je známa kombinace srážlivé a nesrážlivé vrstvy propojené pomocí kalandrovacícho válce v pojících bodech, nebo lépe řečeno v plošných pojících vtiscích, které slisují vlákna v pojícím vtisku k sobě a lokálním termickým působením je propojí. Struktura je následně aktivována tepelným tokem (napříkad horký vzduch), srážlivá vrstva se srazí a přinutí nesrážlivou vrstvu vyklenout se do „polštářků“ mezi pojícími body (viz. například patentová přihláška EP3192910 podaná firmou Reifenháuser GmbH & Co. KG Maschinenfabrik).

Netkaná textilie dle vynálezu má jinou strukturu. Zatímco v případě výše zmíněné patentové přihlášky je pevnost textilie v základu dána pravidelným rozložením pojících vtisků a aktivace je

-19 CZ 2020 - 105 A3 řízena tak, aby k dalšímu propojování vláken nedocházelo (další propojování by zvyšovalo tuhost a snižovalo splývavost textilie), u netkanné textilie dle našeho vynálezu probíhá aktivace složky Al schopné srážení při teplotě odpovídající pojící teplotě B složek. Textilie dle vynálezu není propojena v lokálních pojících vtiscích pravidelně rozmístěných po ploše textilie (daných rozložením výstupků na kalandrovacícm válci), ale je propojena v celém objemu netkané textilie, kde vpodstatě každé překřížení vláken tvoří pojící bod zpevňující textilii. Textilie dle vynálezu neobsahuje pojící vtisky a vyklenuté „polštářky“ volných úseků vláken mezi nimi. Naopak její tloušťka je vpodstatě homogení a volné úseky vláken jsou mnohem kratší (od jednoho překřížení vláken k dalšímu). Zároveň absence pevných pojících vtisků umožňují v době aktivace určitou míru volnosti pohybu jednotlivých vláken v obou vrstvách. Zároveň obecně platí, že pojení kalandrem a tedy vytvoření pojících vtisků mění tvar vlákna v ploše vtisku a celé je zplošťuje. V případě bikomponentních vláken nejen taví složku s nižším bodem tání, ale také mechanicky i termicky namáhá složku s vyšším bodem tání (například zploštění v ploše vtisku) a vytváří na ní slabší místa (například přechod z vtisku do volné části vlákna). Aniž bychom se chtěli vázat teorií, předpokládáme, že právě kombinace omezeného namáhání složky s vyšším bodem tání (A) spolu s mírou volnosti pohybu v průběhu vynucené aktivace a okamžitá fixace struktury zatuhnutím pojící složky umožňuje vznik struktury textilie, která je vysoce objemná, podporuje také tvarovou paměť a zároveň vykazuje měkkost a stlačitelnost typickou pro druhou vrstvu M.

Na obr. 7A, 7B jsou znázorněny rozdíly ve struktuře NT pojené pomocí pojících vtisků V (obr. 7A) a struktuře pojené pomocí toku tepla pro vytvoření pojících bodů B v celém objemu (obr. 7B).

Obecně platí, že netkaná textilie pojená kalandrem obsahuje pojící vtisky vzdálené od sebe řádově milimetry (typicky 3-20 mm) a touto vzdáleností jsou definované i volné úseky vláken (typicky 330 mm). Textilie dle vynálezu pojená termicky pomocí tepelného toku v celém svém objemu obsahuje pojící body vzdálené od sebe v závislosti na objemnosti struktury cca 0,3 - 8 mm volného úseku vlákna. V obou případech platí, že dolní limit je typičtější pro jemná vlákna a horní limit pro hrubší vlákna. Uvedené typické limity představují průměrnou délku volného úseku vlákna ve struktuře.

Vynuceně sražená druhá vrstva M může vytvořit homogení vrstvu s pravidelným rozložením vláken, jak je vidět například na obrázku 8. Může také vytvořit strukturu s různou lokální mírou vyklenutí vláken M vrstvy, jak je vidět na obr. 9, nebo dokonce lokálně nepravidelně vytvořit vybouleninu svazku vláken, jak je vidět na obr. 10.

Vhodným nastavením procesních podmínek, zejména procesních teplot a tahů v průběhu vystavení textilie teplotnímu toku a následném chlazení tak lze podpořit a / nebo omezit tvorbu nehomogenit a vyboulenin. Například je možné vytvořit nepravidelnou stukturu vyboulenin jak je vidět na obrázku 11.

Příklady

Doporučená forma provedení vynálezu se tedy vyznačuje alespoň dvěma netkanými vrstvami. Jedno z výhodných provedení představuje netkanou textili dle vynálezu vytvořenou propojením alespoň dvou vrstev M a T vláken vyrobených za použití postupu spunbond. Netkaná textilie může být vytvořena také z několika vrstev, kdy alespoň jedna vrstva představuje první vrstvu T a jiná vrstva představuje druhou vrstvu M a textlie obsahuje ještě další vrstvu X. Vrstva X může být tvořena například vrstvou vláken typu melblown, nebo vrstvou krátkých vláken atd).

V doporučené formě provedení vynálezu jsou vícesložková nebo dvousložkové filamenty, z nichž se vrstva T nebo M netkané textilie sestává, jsou vytvářena spřádáním ve spřádacím zařízení nebo zvlákňovací trysce a následně přednostně procházejí ochlazovacím zařízení. V tomto ochlazovacím zařízení jsou filamenty obvykle ochlazovány tekutým médiem, zejména prostřednictvím chladicího vzduchu. Do rozsahu vynálezu spadá skutečnost, že spřádané filamenty

-20CZ 2020 - 105 A3 následně procházejí také dloužícím zařízením, ve kterém jsou zpracovávány dloužením. Vydloužené filamenty jsou pak ukládány na pohybující se pás, kde tvoří vrstvu vláken. V jednom z výhodných provedení lze upravováním konkrétních parametrů, které určují dloužící poměr, pak ve vrstvě vytvářet filamenty mající řízenou míru potenciálního smrštění.

Podle přednostní formy provedení tohoto vynálezu je jako zásobníkové zařízení použit vložený difůzor, který řídí ukládání fílamentů a který je nainstalován mezi dloužícím zařízením a místem ukládání vláken. Do rozsahu vynálezu spadá skutečnost, že je využíván alespoň jeden difuzor, jehož protilehlé boční stěny se vzájemně rozbíhají vzhledem ke směru průchodu fílamentů. Obzvláště doporučovaná forma provedení vynálezu se vyznačuje tím, že jednotka zajišťující pohon ochlazovacího zařízení a protahovacího zařízení je navržena jako uzavřený systém. V tomto uzavřeném systému není využíván žádný dodatečný zdroj vzduchu, který by zvenčí doplňoval přívod chladicího média neboli chladicího vzduchu do ochlazovacího zařízení. Takový uzavřený systém se osvědčil jako obzvláště výhodný při výrobě netkaných textilií.

V případě výroby netkanné textilie dle vynálezu s využitím srážení bylo zjištěno, že technické řešení podle tohoto vynálezu, které odstraňuje problém související se smršťováním vláken, je obzvláště funkčně spolehlivé a účinně realizovatelné tehdy, je-li použita zde popsaná uzavřená jednotka, zejména pak tehdy, je-li kromě obzvláště upřednostňované formy provedení použit alespoň jeden difůzor, který je uspořádán mezi protahovacím zařízením a místem ukládání vláken. Již bylo uvedeno, že smrštitelnost netkaného pásu, který je vyroben prostřednictvím metody spunbond, lze velmi konkrétně přizpůsobovat nebo regulovat pomocí parametrů, jimiž jsou dloužící poměr, poměr chladicí vzduch / polymer a rychlost filamentu.

Z již uvedené definice vyplývá, že výroba využívající metodu spunbond zahrnuje přímou přeměnu polymeru na filamenty, které jsou následně nahodilým způsobem rozprostírány v místě ukládání za účelem vytváření netkané vrstvy, která z těchto fílamentů sestává.

Postup spunbond určuje jak vlastnosti jednotlivých fílamentů, tak i vlastnosti konečné netkané textilie. Hotově vyrobenou netkanou textilii nelze vždy použít k zjišťování různých vlastností a stavů jednotlivých fílamentů, jako například Teologických vlastností, strukturních vlastností polymerů a smrštitelností, které se vyskytují během jednotlivých kroků postupu výroby této netkané textilie. Potenciální smrštění netkané vrstvy obecně určuje její schopnost vytvářet objemnou netkanou textilii, čehož se dosahuje využitím smršťování jednotlivých fílamentů k získávání zvětšené relativní tloušťky vrstvy vláken, což se však děje bez rozpadu struktury textilie a/nebo bez významné změny délky a šířky vrstvy vláken. Do rozsahu vynálezu spadá skutečnost, že smrštitelnost vláken je definována za použití rozdílných surovin obsažených ve složení fílamentů a/nebo pomocí nastavení rozdílných podmínek zpracování materiálů při výrobě fílamentů pro netkanou textilii a/nebo za použití rozdílných tvarů průřezů fílamentů a/nebo pomocí upravování hmotnostního poměru mezi různými vstupními materiály a/nebo nastavováním rozdílných orientací fílamentů.

Doporučená forma provedení vynálezu nerozlišuje vlákna s průřezem podporujícím a s průřezem nepodporujícím obloučkování. Oba typy mohou být výhodné pro určité aplikace. Stejně tak může být výhodná kombinace obloučkované a neobloučkované vrstvy vláken. Osobě s odbornou kvalifikací v oblasti techniky bude však zřejmé, že existují technologické výhody poskytované filamenty s průřezy nepodporujícími obloučko váním oproti obloučkovaným filamentům při získávání objemných a měkce poddajných materiálů. Na rozdíl od vláken s průřezy nepodporujícími obloučko váním není při zpracování fílamentů, u kterých během výroby dochází k (samovolnému) obloučkování, možné snadné řízení průběhu výrobního postupu. U většiny typů fílamentů, jejichž průřezy umožňují tvarování obloučkováním, dochází během postupu pokládání a/nebo při aktivaci ke vzniku zobloučkování. Jelikož se vlákna během postupu obloučkování vůči sobě vzájemně pohybují, mohou se snadno dostávat do vzájemného styku nebo se vzájemně zaplétat, což lze jinými slovy vyjádřit také tak, že si mohou vzájemně překážet. U netkaných vrstev, které sestávají z fílamentů se schopností samovolného zobloučkování, tudíž často existuje omezení

- 21 CZ 2020 - 105 A3 týkající se jejich tvaru a uspořádání, a to v důsledku nerovnoměrného rozložení filamentů způsobovaného jejich vzájemným pohybem. Nezbytná následná opatření, která z těchto omezení vyplývají, často zahrnují snížení zpracovávaného množství, zpomalení průběhu výroby a vkládání zvláštních dodatečných kroků výrobního postupu za účelem pevného ustavování vzájemné polohy filamentů.

U vláken, kde neprobíhá samovolné zobloučkování v průběhu zvlákňování, chlazení a dloužení, lze dosahovat mnohem rovnoměrnějšího rozprostření vláken ve vrstvě, čímž je umožněno použití co nejnižší plošné hmotnosti při zachování požadovaných vlastností textilie a/nebo při nastavení vyšších rychlostí výrobní linky a tedy i větších množství zpracovávaného materiálu. Lze tedy mnohem snáze řídit průběh výrobního postupu a v případě průřezu nepodporujícím obloučkování lze take používat levněji vyrobené zvlákňovací trysky / zvlákňovací hlavy.

Do výhodného provedení vynálezu spadá také skutečnost, že výsledná vrstva vláken je předběžně tepelně zpevněná, tzn. je předběžně zkonsolidovaná a obsahuje tepelně vytvořené vazby. Do jednoho z výhodných provedení vynálezu spadá take skutečnost, že výsledná netkaná textilie byla tepelně aktivována a došlo ke kontolovanému sražení alespoň jedné z vrstev. Zpevňování a případná tepelná aktivace se přednostně provádějí za pomoci alespoň jednoho z účinků, jimiž jsou styk s tokem horkého media (například formou horkého vzduchu či infračerveného záření) či a/nebo styk s horkým povrchem. Takovým horkým povrchem může být zejména část válce. Je žádoucí, aby se tepelná aktivace prováděla za stavu, kdy dochází k rovnoměrnému smršťování v celém rozsahu povrchu vlákenné vrstvy. Tepelnou aktivaci je možno provádět v komoře, do které je přiváděn horký vzduch, nebo prostřednictvím průchodu vrstvy vláken pecí. Tepelnou aktivaci a zpevňování je možno provádět také prostřednictvím infračerveného či ultrafialového světla, přenášených mikrovln a/nebo laserového záření. Je třeba zdůraznit skutečnost, že v rámci tohoto popisovaného postupu prováděného „ve výrobní lince“ se tepelné zpevňování může uskutečňovat také bezprostředně po dokončení předcházejících kroků výrobního postupu nebo se oba tyto kroky postupu, jimiž jsou tepelná aktivace a zpevňování, mohou uskutečňovat „mimo výrobní linku“, tedy odděleně od předcházejících kroků výrobního postupu. Tepelnou aktivaci je tudíž možno provádět v zásadě „mimo výrobní linku“, tedy v jiné době a na jiném místě.

Pro řešení dle vynálezu je výhodné, pokud tok horkého media prochází skrz textili a dochází tak k předávání tepla v celém objemu nektkané textilie.

Požadovaná úroveň přípravné konsolidace vláknité textilie / vrstvy vláken je ve značné míře závislá na podmínkách výrobního postupu. Rozhodujícím předpokladem je správné nastavení úrovně vzájemné soudržnosti vláken uvnitř vrstvy vláken, a tedy i možnost řízení úrovně vzájemné soudržnosti vláken na základě požadavků následného kroku výrobního postupu. V případě provádění výrobního postupu ve výrobní lince s aktivací uskutečňovanou na samotném pásu je požadovaná úroveň soudržnosti poměrně nízká, jelikož je potřebná pouze k tomu, aby zabraňovala rozvlákňování nebo ztenčování způsobovanému významnými nežádoucími pohyby během postupu aktivace. Ve zvláštních případech, například tehdy, jestliže vlákna sama o sobě poskytují velmi dobrou kohezi při styku mezi sebou navzájem nebo se svým podkladem, což je umožněno například tvarem jejich průřezu, rychlostí splétání nebo materiálovým složením, mohou být kohezní vlastnosti vrstvy vláken dostatečně dobré i bez tepelné přípravné konsolidace. V jiných případech, například tehdy, jestliže je výrobní postup rozdělen do dvou kroků nebo jestliže je předem zkonsolidovaná vrstva vláken před úplnou aktivací přepravována například ve formě svitků, bude požadovaná úroveň koheze mnohem vyšší, následkem čehož je zapotřebí, aby byla mnohem vyšší také úroveň přípravné konsolidace. Osoby s odbornou kvalifikací v oblasti techniky, jimž jsou dobře známy podmínky výrobního procesu, budou schopny snadno rozpoznat úroveň přípravné konsolidace, která je potřebná pro jejich konkrétní případ.

Aktivační teplota se má nacházet v intervalu mezi teplotou skelného přechodu a teplotou změkčení (Vicatovou teplotou měknutí podle ISO DIN 306) složky / složek A. Osoba s odbornou kvalifikací

- 22 CZ 2020 - 105 A3 v oblasti techniky bude schopna rozpoznat aktivační teplotu, která je optimální pro dané složení komponenty.

V jednom z výhodných provedení vynález poskytuje objemné netkané textilie vytvářené za použití filamentů s přizpůsobenou nebo regulovanou smrštitelností těchto vláken. Smršťování se uskutečňuje stejnoměrně v celé vrstvě vláken, díky čemuž by postup měl poskytovat stejnoměrné vlastnosti netkané textilie, které zajišťují stejnoměrné, řízené smršťování.

V konvenčním ochlazovacím zařízení jsou filamenty obvykle ochlazovány tekoucím médiem, zejména chladicím vzduchem. Jak již bylo zmíněno, je zapotřebí, aby potenciální smrštění vláken bylo rovnoměrně rozděleno v celém rozsahu délky, šířky a tloušťky vrstvy vykazující srážení. Charakteristiky související se smrštitelností je možno modifikovat přizpůsobováním dloužícího poměru, poměru chladicí vzduch / polymer a rychlosti filamentů, přičemž podle vynálezu jsou tyto parametry téměř stejnoměrné pro každý jednotlivý filament.

Do rozsahu vynálezu spadá skutečnost, že vytvořená netkaná textilie sestává z několika vrstev, z nichž alespoň jedna první vrstva T, alternativně alespoň jedna první vrstva T a jedna druhá vrstva M, alternativně každá z vrstev tvořících netkanou textilii je vytvořena přednostně metodou spunbond ve zvlákňovací hlavě 1. Přitom je zřejmé, že se provádí pokládání vícero vrstev na sebe a následné společné přepravování těchto vrstev na alespoň jednom tvarovacím pásu 2 do zařízení 3 pro konečné zpevňování.

Filamenty 4 jsou získávány zvlákňováním ve zvlákňovací trysce 5. Uspořádání filamentů může být optimalizováno jejich střídavým rozmístěním, čímž lze dosahovat stavu, za kterého má každý jednotlivý filament velmi podobnou hmotnost a je k němu přiváděn ochlazovací vzduch o velmi podobné teplotě. Zvlákňovací trysky mohou mít rozdílné počty kapilár a rovněž rozdílné průměry (d) a délky (1) těchto kapilár. Délka (1) se zpravidla vypočítává jako násobek průměru kapiláry a pro tuto oblast použití se volí v rozsahu od 2 do 10 1/d. Počet kapilár je nutno volit na základě požadovaného konečného průměru filamentů a požadovaného nebo plánovaného celkového zpracovávaného množství polymeru, společně s požadovanou rychlostí spřádání filamentů. Počet kapilár se může měnit v rozsahu 800 - 7000 kapilár na metr, při kterém je možno získávat filamenty s průměrem v rozsahu od 8 do 45 pm. Průměr kapilár a rychlost filamentů jsou voleny tak, aby bylo umožněno získání správné úrovně potenciální smrštitelností konečného filamentu. Rychlost filamentů by měla být definována v rozsahu 1000 až 10000 m/min, pro vlákna s průřezem nepodporujícím obloučkování a vykazujícím srážení v rozsahu 3000 až 5500 m/min a průměr kapilár by měl být zvolen v rozsahu 200 až 1000 pm, což umožňuje získání vhodného procesního dloužícího poměru v rozsahu od 200 do 1300 v případě kruhových kapilár, přičemž pro dosažení požadované úrovně produktivity výrobní linky je v případě těchto kruhových kapilár nej vhodnější dloužící poměr v rozsahu od 300 do 800. Nekruhové kapiláry zpravidla vykazují vyšší hodnoty dloužícího poměru, které jsou ve značné míře závislé na tvaru kapiláry a na vzájemném poměru jejího povrchu a objemu. Objem a teplota ochlazovacího vzduchu se nastavují tak, aby umožňovaly dosahování správného dloužícího poměru a správných podmínek ochlazování. Bylo zjištěno, že z hlediska tohoto vynálezu je užitečné, je-li poměr objemu ochlazovacího vzduchu / zvlákňovaného polymeru v rozsahu 20:1 až 45:1. Objem a teplota ochlazovacího vzduchu jsou regulovány v ochlazovacím zařízení (6). Tuto teplotu je možno nastavovat v rozsahu 10°C až 90°C, přednostně v rozsahu 15°C až 80°C, tedy tak, aby prostřednictvím podmínek ochlazování bylo ve vybraných případech možno řídit průběh smršťování. Podmínky ochlazování určují, jak rychle se filamenty při zvlákňování ochlazují z tavící teploty na teplotu skelného přechodu. Například nastavení vyšší teploty ochlazovacího vzduchu má za následek opožděné ochlazování filamentů. Dosažení požadovaného a využitelného rozsahu teploty ochlazovacího vzduchu pro účely tohoto vynálezu je v praxi snazší, jestliže je ochlazovací zařízení rozděleno do 2 různých zón, ve kterých lze rozsah teploty regulovat odděleně. V první zóně 6a, která se nachází v blízkosti zvlákňovací trysky, lze nastavovat teplotu v rozsahu 10°C až 90°C, přednostně v rozsahu 15°C až 80°C a nejpřednostněji v rozsahu 15°C až 70°C. V druhé zóně (6b), která se nachází v těsné blízkosti první

- 23 CZ 2020 - 105 A3 zóny, lze nastavovat teplotu v rozsahu 10°C až 80°C, přednostně v rozsahu 15°C až 70°C a nejpřednostněji v rozsahu 15°C až 45°C.

Poté jsou filamenty vedeny skrze dloužící zónu 7. Zde jsou filamenty dlouženy dloužícími silami vytvářenými účinkem rychlosti ochlazovacího vzduchu. Objem ochlazovacího vzduchu a nastavitelná geometrie dloužící zóny umožňují získávání určité rychlosti vzduchu, která je následně převáděna na rychlost filamentů. Tato rychlost filamentů pak společně se zpracovávaným množstvím polymeru definuje průměr filamentů. Potenciální smrštění / srážení je regulováno prostřednictvím rychlosti filamentů, dloužícího poměru a poměru chladicí vzduch / polymer.

V dalším kroku jsou filamenty přiváděny do difuzoru 8, jehož protilehlé boční stěny se vzájemně rozbíhají vzhledem ke směru průchodu filamentů. Nastavení těchto stěn je možno přizpůsobovat způsobem, který umožňuje získávání netkané textilie se stejnoměrnou skladbou, ve které jednotlivé položené filamenty vytvářejí uspořádání vykazující všesměrovou orientaci v rovině MD/CD.

Přitom je nasnadě, že položená vrstva filamentů je ovlivňována vzduchem, jehož působením jsou tyto filamenty přiváděny do difuzoru. Proud vzduchu může být přizpůsoben tak, aby vytvářel různá uspořádání, od zřetelně klikatě položených vláken až po skutečné kruhové smyčky, a dále rovněž eliptické struktury orientované ve směru CD. Filamenty jsou pokládány na tvarovací pás a přepravovány do alespoň jednoho zařízení 9 pro přípravnou konsolidaci. Ochlazovací vzduch proudí skrze položenou vrstvu filamentů a skrze tvarovací pás a následně je odváděn mimo oblast zpracování. Objem nasávaného vzduchu je možno upravovat tak, aby usnadňoval pokládání filamentů a rovněž zajišťoval účinné přilehnutí vrstvy vláken k tvarovacímu pásu. Zařízení pro přípravnou konsolidaci je umístěno v blízkosti difuzoru. Utváření vrstvy vláken je řízeno pomocí nasávaného vzduchu v celém rozsahu dráhy mezi difúzorem a zařízením pro přípravnou konsolidaci. Přípravná konsolidace vrstvy vláken se provádí prostřednictvím horkého vzduchu.

Množství energie předávané do vrstvy vláken je regulováno způsobem, který umožňuje, aby filamenty byly změkčovány nebo předběžně taveny pouze do částečné míry, která zajišťuje dosahování dobré soudržnosti mezi jednotlivými filamenty. Po dosažení potřebné soudržnosti mezi filamenty lze vláknitou vrstvu přepravovat na tvarovacím pásu bez další pomoci jakéhokoli přídavného zařízení a bez ovlivňování nebo nebezpečí zničení / poškození účinkem sil, které při této přepravě vznikají. Tento postup přípravné konsolidace je rovněž dostačující pro přemísťování vrstvy vláken do jiné pokládací zóny ve výrobní lince zahrnující vícero zvlákňovacích hlav. Energie přenášená do filamentů není dostačující pro aktivaci smršťování těchto filamentů.

Způsob podle vynálezu zahrnuje určování rovnováhy mezi parametry přípravné konsolidace: přípravnou konsolidační teplotou, rychlostí vzduchu pro přípravnou konsolidaci a dobou přípravné konsolidace. Dobou přípravné konsolidace se rozumí doba, během které je vrstva vláken upravována přípravným konsolidačním vzduchem.

Doporučuje se, aby doba přípravné konsolidace vrstvy vláken byla v rozsahu 1 až 10000 ms, přednostně v rozsahu 2 až 1000 ms a nejpřednostněji v rozsahu 4 až 200 ms.

Rychlost přípravného konsolidačního vzduchu, který se v této přípravné konsolidační jednotce používá, je nastavitelná v rozsahu 0,1 až 10 m/s, přednostně v rozsahu 0,8 až 4 m/s. Doporučuje se, aby konsolidační teplota při přípravné konsolidaci byla v rozsahu 80°C až 200°C, přednostně v rozsahu 100°C až 180°C. V jedné z forem provedení je tato teplota přípravné konsolidace v rozsahu 90°C až 150°C, zejména 110°C až 140°C.

Podle různých výhodných forem provedení zahrnuje netkaná textilie vrstvu dvousložkových filamentů:

-24CZ 2020 - 105 A3 jednu složku (A) vyrobenou z polyetylén tereftalátu (PET) a druhou složku (B) vyrobenou z polyolefinu, zejména polyetylénu nebo polypropylenu, přičemž teplota přípravné konsolidace je přednostně v rozsahu 110°C až 160°C, zejména 120°C až 150°C.

jednu složku (A) vyrobenanou z polyetylén tereftalátu (PET) a druhou složku (B) vyrobenou z kopolymeru polyetylén tereftalátu (CoPET), přičemž teplota přípravné konsolidace je přednostně v rozsahu 110°C až 180°C.

jednu složku (A) vyrobenou z polylaktidů (PLA) a druhou složku (B) vyrobenou z polyolefinu, zejména polyetylénu nebo polypropylenu, teplota přípravné konsolidace je přednostně v rozsahu 80°C až 130°C.

jednu složku (A) vyrobenou z poylpropylenu (PP) a druhou složku (B) vyrobenou z polyolefinu, zejména polyetylénu nebo copolymeru polyetylénu a polypropylenu, teplota přípravné konsolidace je přednostně v rozsahu 80°C až 130°C.

V jednom z výhodných provedení je v oblasti výrobní linky, která je uspořádána dále za difiizorem, vrstva vláken přepravována do alespoň jedné aktivační jednotky 10. Filamenty jsou aktivovány prostřednictvím horkého vzduchu. Přitom je pochopitelné, že skutečné smrštění smrštitelné složky filamentů je funkcí teploty smrštitelné složky filamentů a rovněž funkcí doby trvání vystavení účinkům teploty. Dále je nasnadě, že také rychlost postupu smršťování závisí na teplotě smrštitelné složky filamentů. Podle tohoto vynálezu je průběh postupu řízen způsobem, který spočívá v pomalém zahajování smršťování, díky kterému jsou síly, které ve vrstvě vláken následkem tohoto smršťování vznikají, nižší než kohezní síly mezi filamenty. Výsledkem, kterého lze tímto řízením postupu dosáhnout, je získání soudržné a stejnoměrné struktury netkané textilie se sníženou hustotou struktury filamentů, což vede rovněž ke zvětšení tloušťky této netkané textilie.

Podle jedné z forem provedení vynálezu je provádění kroků postupu přípravné konsolidace a aktivace, při kterém jsou řízeny doba přípravné konsolidace a/nebo aktivace, rychlost vzduchu potřebného pro přípravnou konsolidaci a/nebo aktivaci a teplota přípravné konsolidace a aktivace, sloučeným způsobem v kombinovaném zařízení pro přípravnou konsolidaci a aktivaci.

V jednom z výhodných způsobů podle vynálezu je zahrnuto určování rovnováhy mezi aktivačními parametry: aktivační teplotou, rychlostí aktivačního vzduchu a dobou aktivace. Dobou aktivace se rozumí doba, během které je vrstva vláken upravována aktivačním vzduchem. Je nasnadě, že tyto parametry mohou být obměňovány v uvedených rozsazích v reakci na potenciální úroveň smrštění filamentů a rovněž s cílem nastavit ideální kombinaci mezi dobou aktivace, aktivační teplotou a rychlostí aktivačního vzduchu.

Doporučuje se, aby doba aktivace vrstvy vláken byla v rozsahu 20 až 5000 ms, přednostně v rozsahu 30 až 3000 ms a nejpřednostněji v rozsahu 50 až 1000 ms.

Rychlost aktivačního vzduchu, který se v této aktivační j ednotce používá, j e nastavitelná v rozsahu 0,1 až 2,5 m/s, přednostně v rozsahu 0,3 až 1,5 m/s. Doporučuje se, aby aktivační teplota při tepelné aktivaci byla v rozsahu 80°C až 200°C, přednostně v rozsahu 100°C až 160°C. V jedné z forem provedení je tato aktivační teplota v rozsahu 90°C až 140°C, zejména 110°C až 130°C.

jedna složka (A) z polyetylén tereftalátu (PET) a druhá složka (B) z polyolefinu, zejména polyetylénu nebo polypropylenu, přičemž aktivační teplota je přednostně v rozsahu 90°C až 140°C, zejména 100°C až 140°C.

- 25 CZ 2020 - 105 A3 jedna složka (A) je vyrobena z polyetylén tereftalátu (PET) a druhá složka (B) je vyrobena z kopolymerů polyetylén tereftalátu (CoPET), přičemž aktivační teplota je přednostně v rozsahu 120°C až 160°C.

jedna složka (A) vyrobenoa z polylaktidů (PLA) a druhou složku (B) vyrobenou z polyolefinu, zejména polyetylénu nebo polypropylenu, aktivační teplota je přednostně v rozsahu 80°C až 140°C.

Výhodné provedení dle vynálezu zahrnuje postup konečného zpevňování, který spočívá v upravování vrstvy vláken z filamentů horkým vzduchem ve zpevňovacím zařízení (3). V tomto zpevňovacím zařízení se provádí zpevňování vrstvy vláken zahrnující jedinou vrstvu nebo vícero vrstev spojováním filamentů obsažených v této vrstvě, resp. těchto vrstvách, aniž by se přitom významně zmenšovala tloušťka této vrstvy vláken a aniž by existoval znatelný gradient zpevnění v celém rozsahu tloušťky netkané textilie. Je nasnadě, že zbytková tloušťka a pružnost netkané textilie jsou ovlivňovány zpevňovací teplotou, jelikož tato zpevňovací teplota by měla být dostatečně vysoká ktomu, aby umožňovala získávání potřebných vazeb mezi vlákny netkané textilie, avšak bez změkčení a zborcení zpracovávané vrstvy vláken. Je zapotřebí, aby ve zpevňovacím zařízení byly zpevňovací teplota a zpevňovací síly působící na vrstvu vláken přizpůsobovány požadovanému účinku zpracování, jímž jsou nízká úroveň změkčení a nízké vnitřní síly. Současně je však zapotřebí, aby tato teplota a tyto síly byly dostatečně vysoké pro požadované ovlivňování celistvosti vrstvy vláken pro výrobu netkané textilie. Tohoto lze dosáhnout prostřednictvím vícero různých zařízení, mezi která patří například zpevňovací zařízení s bubnem zvonovitého tvaru, zpevňovací zařízení s plochým pásem nebo vícenásobné bubnové zpevňovací zařízení.

Zpevněná netkaná textilie je v závěrečné fázi navíjena na naviják (11). V případě, že je nutno modifikovat povrchové vlastnosti netkané textilie, například za účelem dosažení zlepšené přepravy tekutin nebo zvýšené schopnosti jejich odvádění, umísťuje se ostřikovací zařízení nebo nabírací válec buď mezi pohyblivý pás a zařízení pro konečné zpevňování, nebo mezi zařízení pro konečné zpevňování a naviják.

Jedna z forem provedení vynálezu spočívá ve spojení kroků postupu aktivace a zpevňování, při kterém jsou ve zpevňovacím zařízení řízeny doba aktivace a/nebo zpevňování, rychlost vzduchu potřebného pro aktivaci a/nebo zpevňování a aktivační a/nebo zpevňovací teplota.

Zásadní je určování rovnováhy mezi parametry zpevňování: zpevňovací teplotou, rychlostí zpevňovacího vzduchu a dobou zpevňování. Dobou zpevňování se rozumí doba, během které je vrstva vláken upravována zpevňovacím vzduchem. Je nasnadě, že tyto parametry mohou být obměňovány v uvedených rozsazích v reakci na potenciální úroveň zpevnění vrstvy vláken a rovněž s cílem dosáhnout ideální kombinace mezi dobou zpevňování, zpevňovací teplotou a rychlostí zpevňovacího vzduchu.

Doporučuje se, aby doba zpevňování vrstvy vláken byla v rozsahu 200 až 20000 ms, přednostně v rozsahu 200 až 15000 ms a nejpřednostněji v rozsahu 200 až 10000 ms.

Rychlost zpevňovacího vzduchu, který se v této zpevňovací jednotce používá, je nastavitelná v rozsahu 0,2 až 4,0 m/s, přednostně v rozsahu 0,4 až 1,8 m/s. Doporučuje se, aby zpevňovací teplota při tepelném zpevňování byla v rozsahu 100°C až 250°C, přednostně v rozsahu 120°C až 220°C. V jedné z forem provedení je tato zpevňovací teplota v rozsahu 90°C až 140°C, zejména 110°Caž 130°C.

- 26 CZ 2020 - 105 A3 jednu složku (A) vyrobenou z polyetylén tereftalátu (PET) a druhou složku (B) vyrobenou z polyolefmu, zejména polyetylénu, přičemž zpevňovací teplota je přednostně v rozsahu 90°C až 140°C, zejména 100°C až 140 °C.

jednu složku (A) vyrobenou z polyetylén tereftalátu (PET) a druhou složku (B) vyrobenou z polyolefmu, zejména polypropylenu, přičemž zpevňovací teplota je přednostně v rozsahu 90°C až 160°C, zejména 110°C až 160°C.

jednu složku (A) vyrobenou z polyetylén tereftalátu (PET) a druhou složku (B) vyrobenou z kopolymeru polyetylén tereftalátu (CoPET), přičemž zpevňovací teplota je přednostně v rozsahu 140°C až 230°C.

jednu složku (A) vyrobenou z polylaktidů (PLA) a druhou složku (B) vyrobenou z polyolefmu, zejména polyetylénu nebo polypropylenu, zpevňovací teplota je přednostně v rozsahu 80°C až 140°C.

jednu složku (A) vyrobenou z polypropylenu (PP) a druhou složku (B) vyrobenou z polyolefmu, zejména polyetylénu nebo copolymru polypropylene a polyethylenu, přičemž zpevňovací teplota je přednostně v rozsahu 90°C až 140°C, zejména 100°C až 140°C.

Netkaná textilie dle vynálezu obsahuje kombinace vrstev různého složení, vhodná prekonsolidační, aktivační a pojící teplota vychází z průniku intervalů doporučených teplot pro jednotlivé vrstvy.

Výše uvedené rozsahy teplot je možno používat v různých, vzájemně oddělených krocích, a to tak, aby teplota zpevňovacího vzduchu a rovněž rychlost zpevňovacího vzduchu zůstávaly v uvedeném rozsahu i přesto, že v různých zónách zpevňovacího zařízení budou mít rozdílné úrovně.

Tento vynález je založen na poznatku, že netkaná textilie podle vynálezu může být navržena tak, aby sice byla relativně objemná a díky tomu měla poměrně velkou tloušťku, nicméně si přitom zachovávala svoji uspokojivou stabilitu. Vrstva podle vynálezu má vynikající pružnost i poté, co byla vystavena účinkům zatížení, zejména tlakového zatížení. Těchto výhodných vlastností je možno dosahovat při poměrně nízkých plošných hmotnostech netkané textilie.

Pro způsob podle vynálezu je dále příznačná výhoda, která spočívá v tom, že nepřetržitá výroba netkané textilie je realizovatelná jednoduchým způsobem, při poměrně vysokých výrobních rychlostech a bez přerušování výrobního postupu. Parametry výroby netkané textilie jsou vysoce variabilní, flexibilní a přizpůsobitelné během výrobního postupu, díky čemuž lze vyrábět rozdílné koncové výrobky bez přerušování výrobního postupu. Také kroky postupu, jimiž jsou přípravná konsolidace, aktivace a zpevňování, lze snadno obměňovat co do jejich parametrů.

Způsob podle vynálezu je možno provádět jednoduchým způsobem „ve výrobní lince“, avšak při zachování možnosti provádění různých kroků výrobního postupu „mimo výrobní linku“, je-li to nezbytné. Kroky přípravné konsolidace, aktivace smršťování a konečného zpevňování je tudíž možno bez jakýchkoli problémů oddělovat od vlastní výroby vrstveného materiálu. Souhrnně lze prohlásit, že je možno vyrábět zcela novou textilii mající velmi výhodný 3D strukturovaný povrch, velký objem a velkou tloušťku a současně uspokojivou tlakovou pevnost, a to jednoduchým, nenákladným a efektivním způsobem. Různé parametry netkané textilie nebo výsledné netkané vrstvy jsou variabilní a flexibilně přizpůsobitelné během celého výrobního postupu.

Netkanou textilií dle vynálezu může být například dvouvrstvá textilie vyrobená laboratorní linkou Centra polymemích systémů při vysoké škole UTB Zlín. Tato laboratorní linka s modelovým označením LBS-300 je schopna vyrábět jednosložková nebo dvousložková vlákna pro netkané textilie typu spunbond nebo meltblown. Její protlačovací systém, který sestává ze dvou protlačovacích strojů, může zahřívat polymery na teplotu až 450°C. Vlákna pro netkané textilie typu spunbond je možno vyrábět pomocí protlačovacího nástroje typu spunbond obsahujícího 72

- 27 CZ 2020 - 105 A3 otvorů (o průměru 0,35 mm a délce 1,4 mm) na čtvercové ploše o rozměrech 6x6 cm. Existuje několik možných uspořádání protlačovacího nástroje pro zpracování dvousložkových vláken jádro / plášť, rovnoběžně uspořádané složky, výseče nebo ostrůvky. Systém je otevřený; tlak protahovacího vzduchu je ve vstupním systému k dispozici až do úrovně 150 kPa. Filamenty mohou být odebírány v původním stavu nebo mohou být pokládány na pás pohybující se rychlostí v rozsahu od 0,7 do 12 m/min. Konečná šířka výrobku činí nejvýše 10 cm. Celkové přetavené množství lze nastavovat v rozsahu od 0,02 do 2,70 kg/h. Konečnou plošnou hmotnost lze nastavovat v rozsahu od 30 do 150 g/m2. Dále existuje možnost zpevňování vrstvy vláken za použití kalandrovacího válce při teplotě do 250 °C.

Pro vytvoření modelu zpevňování proudem vzduchu v laboratorních podmínkách (příklady 1 -4) byla použita standardní stacionární pec. V důsledku velmi rozdílných podmínek přenosu tepla existujících v peci se statickou atmosférou a v zařízení s nuceným prouděním vzduchu procházejícího textilií a rovněž v důsledku existence tepelných ztrát vznikajících při otevírání a zavírání pece bylo nutno nastavit dobu aktivace + pojení na 3 minuty při 130°C.

Uvedená laboratorní linka byla použita k vyrobení vrstev popsaných v příkladech. V příkladech Ιό byl za zvlákňovací hlavou použit kompaktní válec o pokojové teplotě s minimálním přítlakem. V dalších příkadech byl místo kompaktního válce použit proud horkého vzduchu (130°C) vytvořený horkovzdušnou pistolí s nástavcem.

Netkaná textilie sestává z dvou vrstev dvousložkových filamentů typu jádro / plášť s kruhovým průřezem. Hmotnostní podíl jádra a plášťě a nastavení linky je uveden v tabulce. Při výrobě jednotlivých vrstev byly pro definované kombinace polymerů nastaveny následující teplotní profily:

PET/PE:

Složka A = PET (polyetylén tereftalát, polymer typu 5520, výrobce Invista)

Složka B = PE (polyetylén, ASPUN 6834, výrobce Dow)

Extruzní stroj pro složku A byl zahřát na teplotu 340°C (3 zóny byly zahřátý na 340°C, 335°C, resp. 325°C), extruzní stroj pro složku B byl zahřát na teplotu 235°C (3 zóny byly zahřátý na 200°C, 215°C, resp. 235°C). Teplota zvlákňovací hlavy byla nastavena na 305°C. Množství zpracovávaného polymeru bylo nastaveno na 0,25 g/min/kapilára. Filamenty byly ochlazeny pomocí vzduchu o teplotě 20 °C.

PP/PE:

Složka A = PP (polypropylene, Tatren HT 2511, výrobce Slovnaft)

Složka B = PE (polyetylén, ASPUN 6834, výrobce Dow)

Extruzní stroj pro složku A byl zahřát na (3 zóny byly zahřátý na 195°C, 220°C, resp. 240°C), extruzní stroj pro složku B byl zahřát na teplotu 235°C (3 zóny byly zahřátý na 200°C, 215°C, resp. 235°C). Teplota zvlákňovací hlavy byla nastavena na 240°C. Množství zpracovávaného polymeru bylo nastaveno na 0,25 g/min/kapilára. Filamenty byly ochlazeny pomocí vzduchu o teplotě 20 °C.

PLA/PE:

Složka A = PLA (kyselina polymléčná, Ingeo, výrobce Nature Works)

Složka B = PE (polyetylén, ASPUN 6834, výrobce Dow)

- 28 CZ 2020 - 105 A3

Extruzní stroj pro složku A byl zahřát na teplotu teplotu 240°C (3 zóny byly zahřátý na 195 °C, 220°C, resp. 240°C), extruzní stroj pro složku B byl zahřát na teplotu 235°C (3 zóny byly zahřátý na 200°C, 215°C, resp. 235°C). Teplota zvlákňovací hlavy byla nastavena na 240°C. Množství zpracovávaného polymeru bylo nastaveno na 0,25 g/min/kapilára. Filamenty byly ochlazeny 5 pomocí vzduchu o teplotě 20 °C.

PLA/coPLA:

Složka A = PLA (kyselina polymléčná, Ingeo, výrobce Nature Works) 10

Složka B = coPLA (kopolymer kyseliny polymléčné, Ingeo, výrobce Nature Works)

Extruzní stroj pro složku A byl zahřát na teplotu teplotu 240°C (3 zóny byly zahřátý na 195 °C, 220°C, resp. 240°C), extruzní stroj pro složku B byl zahřát na teplotu 235°C (3 zóny byly zahřátý 15 na 200°C, 215°C, resp. 235°C). Teplota zvlákňovací hlavy byla nastavena na 240°C. Množství zpracovávaného polymeru bylo nastaveno na 0,25 g/min/kapilára. Filamenty byly ochlazeny pomocí vzduchu o teplotě 20 °C.

příklad		1	2	3	4	5	6
		srovnávací	vynález	vynález	vynález	vynález	srovnávací
prekonsolidace		kompaktní válec
AI		PET	PET	PET	PET	PET	PP
B1		PE	PE	PE	PE	PE	PE
Al/Bl		70/30	70/30	70/30	70/30	70/30	60/40
typ vlákna vrstvy T	c/s	C/S	C/S	C/S	C/S	C/S
A2		PET	PP	PP	PP	PP	PP
B2		PE	PE	PE	PE	PE	PE
A2/B2		70/30	60/40	40/60	60/40	40/60	60/40
Typ vlákna vrstvy M	C/S	C/S	C/S	C/S	C/S	C/S
Plošná hmotnost (T vrstva+M vrstva)	gsm	40+40	40+30	40+30	80+60	80+60	60+60
Pevnost v tahu @ MD	N/cm	2	1	2	2	1	3
Protažení při maximální síle (elong, at peak) -MD	%	2	115	114	121	111	126
Průměr vlákna vrstva T	μm	23	22	23	23	22	X
Průměr vlákna vrstva M	lim	X	23	22	21	20	21
Tvarová paměť	%	99	97	97	97	98	87
Stlačitelnost	%	15	24	24	18	17	19
Tloušťka	mm	0,76	0,89	0,84	1,43	1,38	0,89
objemnost	m³/kg	105	79	83	98	101	136
Průměrné sražení % MD	-6%	-5%	-5%	-4%	-5%	0%
Průměrné sražení % CD	-4%	-4%	-4%	-2%	-3%	0%
Průměrné sražení % z	13%	25%	28%	28%	26%	2%

- 29 CZ 2020 - 105 A3

V příkladech 1-6 byl pro první pre-konsolidaci vláken použit těsně za zvlákňovací hlavou kompaktní válec o pokojové teplotě, což významně ovlivnilo strukturní změnu způsobenou aktivací T vrstvy - byl významně omezen nárůst tloušťky (v z-směru). Příklad 6 ukazuje, že se vrstva M sama o sobě nijak nesráží. Příklad 1 ukazuje míru nárůstů tloušťky textilie tvořenou T vrstvou o 13%. Při výpočtu změny objemu textilie se ukazuje, že nárůst tloušťky zhruba odpovídá úbytku délky a šířky a že celkový objem textilie se nezměnil. Příklady 2-5 ukazují při zhruba stejném sražení v MD a CD směru významnější nárůst tloušťky netkané textilie, který také odpovídá zvětšení celkového objemu (zhruba+15% až + 20%). Aniž bychom se chtěli vázat teorií, předpokládáme, že tento nárůst je způsoben nuceným sražením M vrstvy.

příklad		7	8	9	10	11
		srovnávací	vynález	vynález	vynález	vynález
prekonsolidace		Proud horkého vzduchu (HAK)
Al		PET	PET	PET	PET	PET
Bl		PE	PE	PE	PE	PE
Al/Bl		70/30	70/30	70/30	70/30	70/30
typ vlákna vrstvy T	c/s	C/S	C/S	C/S	C/S
A2		PET	PP	PP	PP	PP
B2		PE	PE	PE	PE	PE
A2/B2		70/30	60/40	60/40	60/40	40/60
Typ vlákna vrstvy M	C/S	C/S	C/S	C/S	C/S
Plošná hmotnost	gsm	40+40	40+30	40+30	80+60	80+60
Průměr vlákna vrstva T	pm	22	23	35	23	22
Průměr vlákna vrstva M	pm	22	21	19	22	22
Tvarová paměť	0/ /0	99	98	97	97	99
Stlačitelnost	0/ /0	35	40	44	38	40
Tloušťka	mm	1,34	1,52	1,77	2,21	2,16
objemnost	m³/kg	60	46	44	63	65
Průměrné sražení % MD	-5%	-6%	-5%	-6%	-4%
Průměrné sražení % CD	-6%	-4%	-4%	-6%	-2%
Průměrné sražení % z	92%	130%	131%	123%	119%

V příkladech 7-11 byl pro první pre-konsolidaci vláken použit těsně za zvlákňovací hlavou použit proud horkého vzduchu o teplotě 130°C. Nedošlo ke stlačení vláken a strukturní změna v průběhu aktivace proběhla významně v z- směru a významně také vzrostla celková objemnost materiálu.

V příkladech 2-8 a 8-11 dle vynálezu tvoří v první vrstvě Tjádro polymer Al (polyetylén tereftalát, polymer typu 5520, výrobce Invista) a v druhé vrstvě M jádro polymer A2 (polyetylén, ASPUN 6834, výrobce Dow). Rozdíl modulů pružnosti v tahu i v ohybuje větší než 500 MPa.

Příklady dle vynálezu 4+5 a 10+11 vykazují proti příkladům dle vynálezu 2+3 a 8+9 menší objemnost, což je způsobeno zejména významným rozdílem v plošné hmotnosti netkané textilie. Vyšší celková plošná hmotnost představuje také vyšší zatížení spodní vrstvy, která vzhledem ke své pružnosti trochu povolí a tak se sníží celková objemnost vrstvy.

-30CZ 2020 - 105 A3

příklad		13	14	15	16	17
		vynález	vynález	vynález	vynález	vynález
prekonsolidace		Proud horkého vzduchu (HAK)
Al		PLA	PET	PET	PET	PPI
Bl		PE	PE	PE	PE	PE
Al/Bl		60/40	70/30	70/30	70/30	70/30
typ vlákna vrstvy T	C/S	C/S	eC/S	C/S	C/S
A2		PP	PP	PP	Obloučkovaná krátká vlákna celulosy a práškový PE	PP2
B2		PE	PE	PE	PE
A2/B2		50/50	50/50	50/50	70/30
Typ vlákna vrstvy M	C/S	S/S	C/S	C/S
Plošná hmotnost	gsm	40+30	40+30	40+30	40+120	12,5+12,5
Průměr vlákna vrstva T	um	25	23	30	30	27
Průměr vlákna vrstva M	um	23	23	23	25	17
Tvarová paměť	%	98	98	95	99	85

příklad		13	14	15	16	17
		vynález	vynález	vynález	vynález	vynález
Stlačitelnost	%	35	30	33	55	57
Tloušťka	mm	1,33	1,46	1,37	7,20	0,45
objemnost	mVkg	53	48	51	22	56
Průměrné sražení % MD	-6%	-4%	-9%	-5%	0%
Průměrné sražení % CD	-4%	-3%	-11%	-6%	0%
Průměrné sražení % z	43%	108%	67%	23%	3%

V příkladech 13-17 byl pro první pre-konsolidaci vláken použit těsně za zvlákňovací hlavou použit proud horkého vzduchu o teplotě 130°C. V příkladech 14 a 15 byla v jedné z vrstev použita vlákna s průřezem podporujícím obloučkování (eC/S, S/S).

V příkladu 13 dle vynálezu tvoří v první vrstvě T jádro první nosný polymer Al (kyselina polymléčná, Ingeo, výrobce Nature Works) a v druhé vrstvě M jádro druhý nosný polymer A2 (polyetylén, ASPUN 6834, výrobce Dow). Rozdíl modulů pružnosti v tahu i v ohybuje větší než 200 MPa.

V příkladech 14-15 dle vynálezu tvoří v první vrstvě T jádro polymer Al (polyetylén tereftalát, polymer typu 5520, výrobce Invista) a v druhé vrstvě M jádro polymer A2 (polyetylén, ASPUN 6834, výrobce Dow). Rozdíl modulů pružnosti v tahu i v ohybuje větší než 500 MPa.

Příklad 16 popisuje kombinaci T vstvy ze spunbondových vláken a M vrstvy z krátkých obloučkovaných celulosových vláken (air laid). Poměr sil potřebných k ohybu vlákna o 90°je větší než 2 (vlákno z polymeru Al) : 1 (celulosové vlákno)

V příkladu 17 dle vynálezu tvoří v první vrstvě T jádro první nosný polymer Al (polypropylen 1 = Mosten NB425 od firmy Unipetrol) a v druhé vrstvě M jádro druhý nosný polymer A2 (polypropylen 2 = MR 2002 od firmy Total Petrochemicals). Rozdíl modulů pružnosti v ohybuje 100 MPa.

-31CZ 2020 - 105 A3

Příklady 1-5 a 7-16 využívají srážení. Příklady 6 a 17 neobsahují žádnou vrstvu, která by se srážela.

Metody testování „Plošná hmotnost“ netkané textilie se měří pomocí zkušební metody podle evropské normy EN ISO 9073-1:1989 (odpovídá metodice WSP 130.1). K měření se používá 10 vrstev netkané textilie, přičemž velikost plochy vzorků činí 10x10 cm2.

„Tloušťka“ neboli „měřená výška“ netkaného materiálu se určuje pomocí zkušební měřicí metody podle evropské normy EN ISO 9073-2:1995 (odpovídá metodice WSP 120.6), která je modifikována následujícím způsobem:

1. Materiál má být měřen za použití vzorku, který byl odebrán z výroby, aniž přitom byl vystaven vyšším deformačním silám nebo aniž by přitom byl déle než jeden den vystaven působení tlaku (například tlaku vyvíjenému válcem výrobního zařízení), jelikož v opačném případě musí být materiál po dobu alespoň 24 hodin ponechán volně položený na povrchu.

2. Celková hmotnost horního ramena zkušebního stroje včetně přídavného závaží činí 130 g.

Pojem „regenerace“ neboli obnovení objemnosti se zde vztahuje k poměru mezi tloušťkou textilie po uvolnění působícího zatížení a původní tloušťkou této textilie. Tloušťka textilie je měřena podle normy EN ISO 9073-2:1995 za použití předběžného zatížení sílou odpovídající tlaku 0,5 kPa. Postup měření regenerace sestává z následujících kroků:

1. Příprava vzorků textilie o rozměrech 10x10 cm

2. Změření tloušťky 1 kusu textilie

3. Změření tloušťky 5 na sobě navršených kusů textilie za použití předběžného zatížení sílou odpovídající tlaku 0,5 kPa (Ts)

4. Zatížení 5 na sobě navršených kusů textilie (tlakem 2,5 kPa) na zařízení k měření tloušťky po dobu 5 minut

5. Uvolnění zatížení a vyčkání po dobu 5 minut

6. Změření tloušťky 5 na sobě navršených kusů textilie za použití předběžného zatížení sílou odpovídající tlaku 0,5 kPa (Tr)

7. Výpočet regenerace podle následující rovnice:

Regenerace = Tr/Ts (bez jednotky)

Ts = tloušťka čerstvého vzorku

Tr = tloušťka regenerovaného vzorku

Pojem „stlačitelnost“ se zde vztahuje k vzdálenosti v mm, o kterou je netkaná textilie stlačitelná účinkem zatížení definovaného při měření „pružnosti“. Lze ji vypočítávat také jako součin pružnost (bez jednotky) * tloušťka (mm). „Pružnost“ netkané textilie se měří pomocí zkušební metody podle evropské normy EN ISO 964-1, která je modifikována následujícím způsobem:

1. Změří se tloušťka j edné vrstvy textilie.

-32CZ 2020 - 105 A3

2. Připraví se několik kusů vzorků textilie tak, aby jejich celková tloušťka po navršení na sebe činila alespoň 4 mm, optimálně 5 mm. Skupina na sebe navršených kusů textilie obsahuje alespoň 1 kus textilie.

3. Změří se tloušťka těchto na sobě navršených vzorků textilie

4. Na tuto skupinu na sobě navršených vzorků textilie se nechá působit síla o velikosti 5 N při rychlosti zatěžování činící 5 mm/min

5. Změří se vzdálenost odpovídající pohybu upínacích členů

6. Pružnost se vypočítá podle této rovnice:

R (bez jednotky) = Tl(mm) / T0(mm)

Nebo

R (%) = TI (mm) / T0(mm) * 100%

TI = vzdálenost odpovídající pohybu upínacích členů při zatížení o velikosti 5 N [mm] = míra stlačení skupiny na sobě navršených kusů textilií

TO = tloušťka (podle normy EN ISO 9073-2:1995 za použití předběžné zatěžovací síly 1,06 N) [mm] „Poměr mezi délkou nekonečného vlákna a délkou textilie“ je možno měřit třemi různými způsoby:

a) Délka filamentů se měří tím, že se tato vlákna napínají tak, aby se rozprostírala v přímkovém úseku, aniž by přitom vykazovala zobloučkování

b) U textilie, která je zpevněna za dosažení určité úrovně, není možno použít způsob a) k měření délky filamentů, a proto je třeba použít následující odhad:

a. Pořídí se snímek posuzované vrstvy při takovém zvětšení, které zajistí dostatečnou viditelnost vláken

b. Zvolí se jedno jediné vlákno a vyznačí se dráha jeho průchodu celým snímkem nebo alespoň částí tohoto snímku

c. Na základě změření délky vlákna, které je ve snímku vyznačeno, se odhadne skutečná délka tohoto vlákna

d. Změří se délka textilie, ve které je uvedené vlákno vyznačeno

e. Vypočítá se (procentuální) poměr mezi odhadnutou délkou filamentů a změřenou délkou textilie

c) V textilii za použití „způsobu určování statistických geometrických hodnot vláken v netkaném materiálu“, kde:

a. Geometrické znázornění textilie, která byla vybrána pro analýzu, měří 8 mm ve směru MD a 8 mm ve směru CD, při zachování plné tloušťky vzorku ve směru Z.

b. Z hlediska měření j sou přitom relevantní pouze ta vlákna, která do takto oříznutého obj emu vzorku vstupují na jedné straně a vycházejí z něho na protější straně.

-33CZ 2020 - 105 A3

c. Změřit je nutno alespoň 20 filamentů

d. Vypočítá se (procentuální) poměr mezi délkou filamentů a změřenou délkou textilie „Délku volného úseku vlákna“, tedy délku volného úseku vlákna mezi pojícími body nebo pojícími vtisky je možno stanovit v zásadě dvěma různými způsoby.

1) odhad pomocí dvourozměrného snímku textilie:

b. Označí se volné úseky vlákna

c. Změří se délky vyznačených úseků vlákna

d. Měření se provede na alespoň 100 náhodně vybraných úsecích vlákna při dodržení základních pravidel náhodného výběru a provede se statistický výpočet střední délky volného úseku vlákna.

2) V textilii za použití „způsobu určování statistických geometrických hodnot vláken v netkaném materiálu“, kde:

a. Geometrické znázornění textilie, která byla vybrána pro analýzu, měří alespoň 8 mm ve směru MD a 8 mm ve směru CD, při zachování plné tloušťky vzorku ve směru Z.

b. Z hlediska měření jsou přitom relevantní pouze ta vlákna, která v takto oříznutém objemu vzorku vedou od jednoho pojícího bodu k druhému, případně od jednoho pojícího vtisku k druhému, případně od jednoho pojícího vtisku k jednomu pojícímu bodu.

c. Měření se provede na alespoň 100 náhodně vybraných úsecích vlákna při dodržení základních pravidel náhodného výběru a provede se statistický výpočet střední délky volného úseku vlákna.

Pro podmínky postupu je znám „typ průřezu vláken“, který je definován tvarem protlačovacího nástroje použitého pro tvarování těchto vláken. V případě, že podmínky postupu nejsou známy, je možno použít následující odhad:

Odebere se vzorek textilie a pořídí se snímky průřezů alespoň 20 vláken. Tyto snímky průřezu se pořizují ve volné části vlákna, nikoli v místě vazby nebo v místě styku s jiným vláknem, jelikož v těchto místech lze očekávat existenci deformace. Pro každý průřez se ve snímku vyznačí povrch složek, a to samostatně pro každou složku. Poloha těžiště každé složky se stanovuje na základě zjištění polohy geometrického středu rovinného objektu, přičemž se zaznamenává za použití kartézského souřadnicového systému, ve kterém j sou tomuto geometrickému středu průřezu vlákna přiřazeny souřadnice [0; 0]. Podle následující rovnice se vypočítá průhyb (D) v místě těžiště každé složky v každém průřezu vlákna:

D = absolutní hodnota součinu (x * y), kde x a y jsou souřadnice těžiště. Je-li jedna z hodnot x, y rovna 0 a současně není rovna druhé z těchto hodnot, vzorek je vyřazen z vyhodnocování.

Pro každou složku se vypočítají průměrná hodnota a standardní odchylka.

Vlákno je považované za netvarovatelné obloučkováním tehdy, jestliže je poměr mezi součtem ((průměrný průhyb) plus (standardní odchylka)) a celkovou plochou průřezu menší než 5 %.

-34CZ 2020 - 105 A3

Předpokládá se, že vlákno je netvarovatelné obloučkováním tehdy, jestliže je poměr mezi rozdílem ((průměrný průhyb) minus (standardní odchylka)) a celkovou plochou průřezu menší než 5 %.

Hodnota „středního průměru vlákna“ ve vrstvě se vyjadřuje v jednotkách soustavy SI, jimiž jsou mikrometry (pm) nebo nanometry (nm). Pro určení této střední hodnoty je nezbytné odebrat vzorek netkané textilie v alespoň třech místech, která jsou vzájemně vzdálena o alespoň 5 cm. V každém z těchto vzorků je nutno změřit průměr alespoň 50 jednotlivých vláken v každé ze sledovaných vrstev. K tomu je možno použít například optický nebo elektronový mikroskop (v závislosti na průměru měřených vláken). V případě, že se průměr vláken v jednom vzorku významně liší od průměrů vláken ostatních dvou vzorků, je nutno celý vzorek vyřadit a připravit nový.

V případě kruhových vláken se jejich průměr měří jako průměr jejich průřezu. V případě jakéhokoli jiného tvaru průřezu vláken (např. v případě vláken s dutým nebo trojcípým průřezem) je třeba zjistit velikost plochy průřezu každého změřeného vlákna a přepočítat ji na kruhovou plochu mající stejnou velikost. Průměr této teoretické kruhové plochy je pak průměrem vlákna.

Hodnoty naměřené pro každou vrstvu sestávající ze všech tří vzorků se sloučí do jediné sady hodnot, ze které se následně určí střední hodnota. Platí, že alespoň 50% vláken má průměr menší než střední hodnota nebo roven střední hodnotě a alespoň 50% vláken má průměr větší než střední hodnota nebo roven střední hodnotě. Pro zjištění střední hodnoty dané sady hodnot vzorků je postačující uspořádat tyto hodnoty podle velikosti a poté vybrat hodnotu nacházející se uprostřed tohoto výčtu. V případě, že sada vzorků má sudý počet položek, obvykle se střední hodnota určuje jako aritmetický průměr hodnot nacházejících se v umístěních N/2 a N/2+1.

Pojem „porozita“ se zde vztahuje k objemu pórů v materiálu, který je vztažen k celkovému objemu zaujímanému tímto materiálem.

Celkový objem zaujímaný materiálem je přitom roven celkovému objemu netkané textilie a pro 1 m2 netkané textilie jej lze vypočítat z hodnoty tloušťky (výšky) této netkané textilie za použití následující rovnice:

celkový objem (m3/m2) = ((výška textilie (mm) / 1000) * 1 (m) * 1 (m))/m² netkané textilie

Hodnotu objemu vyjadřující porozitu materiálu je pak možno vypočítat za použití této rovnice:

Porozita = celkový objem textilie (m3/m2) - objemová hmotnost (m3/m2)

Hodnotu objemové hmotnosti na 1 m2 netkané textilie je přitom možno vypočítat za použití této rovnice:

objemová hmotnost (m3/m2) = (plošná hmotnost (g/m2) / 1000 )/ hmotnostní hustota polymeru (kg/m3)

Hodnotu hmotnostní hustoty polymeruje zde možno vypočítat ze známého složení nebo měření podle normy ISO 1183-3:1999, pro vlákno odpovídá váženému průměru hustoty uvedenému výše.

Hodnotu porozity je tedy možno vypočítat za použití této rovnice:

plošná hmotnost (-^)

Porozita (%) = 1--—------------75—r* 100% ^{v z} / κ π \ výška textilie (mm) x hmotnostní hustota polymeru (-¾)

-35CZ 2020 - 105 A3

Porozita (%) = 1 - (plošná hmotnost (g/m2) ) / ((výška textilie (mm) * hmotnostní hustota (kg/m3) ) * 100%

Alternativně lze porozitu vyjádřit jako volný prostor v m3 na hmotnost netkané textilie v kg. Tuto hodnotu lze vypočítat podle následujícího vzorce:

/m³\ 1 1

Porozita — I = --------------, _g ,---π— \^k9j plošná hmotnost x výška textilie (mm) hmotnostní hustota polymeru (^)

Porozita (m3/kg) = l/(plošná hmotnost (g/m2) * výška textilie (mm)) - 1/ hmotnostní hustota (kg/m3).

V případě vrstveného materiálu kde je velký rozdíl mezi jednotlivými vrstvami lze vyjádřit celkovou porozitu pro celý materiál, nebo lze stanovit tloušťku a plošnou hmotnost jednotlivých vrstev a následně vypočítat porozitu pro dané vrstvy.

„Objemnost“ netkané textilie představuje zjednodušené vyjádření porozity vhodné pouze pro vzájemné porovnávání netkanných textilií s podobným složením, nebo pro hrubé srovnání. Odborník si uvědomí, že vzorec výpočtu neobsahuje hustotu polymerů a je schopen zvážit vhodnost i omezení tohoto výpočtu.

Objemnost (kg/m3) = plošná hmotnost (g/m2) / výška textilie (mm)

Tuhost netkané textilie vyjádřená pomocí měření „Handle-O-Meter“ (HOM) se stanovuje podle mezinárodní normy WSP 90.3. Velikost vzorku, pokud není u naměřené hodnoty uvedeno jinak, činí 100 x 100 mm. HOM se měří v MD i v CD směru odděleně. Pokud není uveden MD nebo CD směr, jde o aritmetický průměr těchto dvou hodnot.

„Způsob určování statistických geometrických hodnot vláken v netkaném materiálu“

Následující část popisu se týká softwarové metody použité k analyzování vzorku netkaného textilního materiálu za účelem charakterizace jeho geometrických vlastností. Tato metoda využívá postup strojového učení k rozpoznávání jednotlivých vláken obsažených ve vzorku, následovaný geometrickou analýzou těchto vláken prováděnou za účelem získání statistických údajů, které jsou vhodné pro charakterizaci materiálu. Výsledky zahrnují rozdělení orientace a hustoty vláken. Pracovní postup, který se při provádění této analýzy používá, byl vyvinut společností Math2Market GmbH, a je součástí digitálního materiálového laboratorního softwaru GeoDict.

Krok 1: Získání trojrozměrného pCT snímku vzorku

Nejprve se získá 3D snímek vzorku netkané textilie digitalizací tohoto vzorku za použití pCT skeneru. 3D snímek sestává ze stejnoměrné kartézské mřížky, ve které je v každé její buňce (objemovém prvku neboli voxelu) uložena hodnota útlumu rentgenového záření zjištěná v odpovídajícím místě zkoumaného vzorku. Prostor tvořený póry zpravidla vykazuje nejnižší míru tohoto útlumu (nejmenší hodnotu na stupnici odstínů šedé), zatímco materiálová fáze vykazuje větší hodnoty, jejichž velikost závisí na konkrétním materiálu a na uspořádání použitého zařízení pCT.

Krok 2: Segmentace pCT snímku za účelem oddělení materiálu od prostoru obsahujícího póry

Pro účely další analýzy je snímek, který byl vytvořen ve stupních šedé, podroben filtraci, která je prováděna s cílem odstranit šum za použití metody nelokálních prostředků [ 1]. Poté se tento snímek binarizuje za použití globální prahové hodnoty odvozené pomocí Otsuova algoritmu [2], Prostřednictvím této binarizace se každý voxel snímku klasifikuje tak, že obsahuje buď prostor

-36CZ 2020 - 105 A3 tvořený pórem, nebo materiál vlákna. Voxely s šedými hodnotami pod prahovou hodnotou jsou klasifikovány jako prostor tvořený póry. Všechny ostatní voxely jsou klasifikovány jako materiál vlákna. Pro oba postupy, jimiž je odfiltrování šumu a porovnání vztažené k prahové hodnotě, je použit modul ImportGeo softwaru GeoDict.

Krok 3: Analýza rozdělení hustoty materiálu

Dále se vypočítá rozdělení hustoty materiálu ve směru Z. Pro každý řez snímku (vytvořený v dané hloubce ve směru Z) se vypočítá hustota materiálu jako počet bílých materiálových voxelů vydělený celkovým počtem voxelů v příslušném řezu. Tato analýza se provádí za použití funkce MatDict programu GeoDict.

Krok 4: Použití neurální sítě k rozpoznání středových křivek vláken

Hlavní náročný úkol spojený s rozpoznáváním jednotlivých vláken ve snímcích typu pCT spočívá v tom, že po binarizaci nejsou vlákna vzájemně prostorově oddělena ve stykových bodech. Tato skutečnost může mít za následek nedostatečnou segmentaci, kdy je vícero objektů (vláken) chybně klasifikováno jako jediné vlákno.

Pro oddělování vláken vyvinula společnost Math2Market GmbH postup umožňující rozpoznávání středových křivek vláken. Tyto středové křivky jsou zobrazeny v binárním voxelovém snímku majícím stejnou velikost jako původní snímek. V tomto snímku jsou označeny voxely nacházející se v rozsahu vzdálenosti asi 1-2 voxelů od středu vlákna.

Pro tento účel byla použita metoda sémantické segmentace využívající neurální síť [3], Snímek je analyzován za použití posuvného 3D vstupního okna, které se nad tímto snímkem pohybuje. Pro každé vstupní okno je definováno menší výstupní okno, které je ve vstupním okně vystředěno. Neurální síť analyzuje binární hodnoty voxelů ve vstupním okně a vytváří předpověď pro každý voxel výstupního okna. Předpovězená hodnota určuje, zdaje voxel uvnitř výstupního okna součástí středové křivky. Kombinací výsledků získaných pro všechna tato výstupní okna se získává binární obraz, který klasifikuje každý voxel materiálu v původním obrazu. Tato transformace obrazů je realizována prostřednictvím modulu FiberFind-AI v programu GeoDict, s využitím softwarové knihovny Tensorflow [4].

Krok 5: Vytvoření dat pro zaučení neurální sítě

Pro účely takzvaného zaučení neurální sítě, kteráje použita k provádění výše popsaného přetváření, pořídila společnost Math2Market GmbH několik umělých 3D snímků netkaných materiálů z použití stochastického modulu pro generování struktur FiberGeo, jenž je součástí softwaru GeoDict. Tento modul generuje analytické geometrické zobrazení vláken jako řady úseček. Současně poskytuje výstup ve formě binárního obrazu struktury vláken, který je srovnatelný s výsledkem binarizace prováděné v kroku 2.

Pozměněním průměru vláken v analytickém zobrazení o asi 2-3 voxely lze obdobně získat snímek středových křivek odpovídajících umělé vláknité struktuře.

Tyto dvojice snímků (tedy snímků vláken a snímků středových křivek) se pak použijí k zaškolení neurální sítě za účelem převedení snímku vlákna na snímek středové křivky. Tímto postupem se textilie účinně „naučí smršťovat“ vlákna směrem k jejich středovým křivkám.

Krok 6: Sledování středových křivek vláken za účelem získání geometrického znázornění těchto vláken

Po zmenšení vláken tak, aby tato vlákna byla představována pouze svými středovými křivkami, se vychází z předpokladu, že středové křivky se vzájemně nedotýkají. Při následném vzájemném

-37CZ 2020 - 105 A3 oddělení jednotlivých středových křivek analyzováním spojených složek ve snímku středových křivek se vychází z předpokladu, že každá složka odpovídá středové křivce jediného vlákna. Spojená složka je přitom definována jako dílčí sada voxelů materiálu, z nichž všechny mají stejnou barvu a nemohou být zvětšeny přičtením jakýchkoli dalších, dotýkajících se voxelů majících tutéž barvu.

Pro každou středovou křivku se pak provádí sledování této sady v rozsahu sady voxelů, aby bylo získáno geometrické znázornění odpovídajícího vlákna ve formě posloupnosti vzájemně spojených úseček (lomené čáry). Tento krok je rovněž součástí fúnkce FiberFind-AI v programu GeoDict.

Krok 7: Výpočet histogramu rozdělení orientace vláken

Aby bylo možno získat rozložení orientací v kterékoli rovině (například v rovině XY), nejprve se do této roviny promítne každá úsečka vlákna a poté se vypočítá úhel uvnitř této roviny . Poté se vypočítává histogram orientace úhlů všech segmentů. Na závěr je tento histogram orientace úhlů vizualizován vykreslením za použití polárních souřadnic, přičemž poloměr při daném úhlu je úměrný četnosti výskytu odpovídající orientace. Tato analýza se zopakuje pro zbývající dvě roviny (XZaYZ).

[1] Buades, Antoni, Bartomeu Coll a J-M. Morel, „A non-local algorithm for image denoising.“ Computer Vision and Pattern Recognition, 2005, CVPR2005. IEEE Computer Society Conference on computer vision, sv. 2, IEEE, 2005.

[2] Otsu, Nobuyuki, „A threshold selection method from gray-level histograms.“ IEEE transactions on systems, man, and cybernetics 9.1 (1979): 62-66.

[3] Noh, Hyeonwoo, Seunghoon Hong a Bohyung Han, „Learning deconvolution network for semantic segmentation.“ Proceedings of the IEEE international conference on computer vision. 2015.

[4] Martin Abadi, Ashish Agarwal, Paul Barham, Eugene Brevdo, Zhifeng Chen, Craig Citro, Greg S. Corrado, Andy Davis, Jeffrey Dean, Matthieu Devin, Sanjay Ghemawat, Ian Goodfellow, Andrew Harp, Geoffrey Irving, Michael Isard, Rafal Jozefowicz, Yangqing Jia, Lukasz Kaiser, Manjunath Kudlur, Josh Levenberg, Dan Mané, Mike Schuster, Rajat Monga, Sherry Moore, Derek Murray, Chris Olah, Jonathon Shlens, Benoit Steiner, Ilya Sutskever, Kunal Talwar, Paul Tucker, Vincent Vanhoucke, Vijay Vasudevan, Fernanda Viégas, Oriol Vinyals, Pete Warden, Martin Wattenberg, Martin Wicke, Yuan Yu a Xiaoqiang Zheng, „TensorFlow: Large-scale machine learning on heterogeneous systems“, 2015. Software dostupný prostřednictvím stránek tensorflow.org.

Průmyslová využitelnost

Vynález je využitelný, kdykoli je požadována objemná měkká netkaná textilie se zvýšenou stlačitelností a zlepšenou schopností návratu do původního stavu - například při průmyslové výrobě hygienických potřeb, kde lze z tohoto materiálu podle vynálezu vyrábět různé součásti hygienických produktů s absorpčními vlastnostmi (např. dětských plenek, produktů pro osoby trpící inkontinencí, dámských hygienických produktů, přebalovacích podložek atd.), nebo ve zdravotnictví, například jako součást ochranných oděvů, chirurgických roušek, podložek a dalších produktů obsahujících nepropustné materiály. Další možnosti využití zahrnují různé průmyslové oblasti, například využití jako součást ochranných oděvů, využití jako součást filtračních, izolačních, obalových a protihlukových zařízení, využití v obuvnickém, automobilovém či nábytkářském průmyslu atd. Vynález je s výhodou využitelný zejména v těch oblastech, kde jsou kladeny zvýšené požadavky na objemnost, stlačitelnost a obnovitelnost textilií v kombinaci s požadavkem na zahrnutí nekonečných vláken.

-38CZ 2020 - 105 A3

Pro různé aplikace netkanné textilie je žádoucí použít různé tloušťky vláken. Například pro použití jako topsheet nebo backsheet na hygienickém absorpčním výrobku jsou výhodnější jemná vlákna (například v oblasti průměrů vláken 10-40 mikronů). Například pro použití jako vnitřní vrstva 5 hygienického absorpčního výrobku jsou výhodnější vlákna trošku vyšších tloušťek (například v oblasti průměrů vláken 15-50 mikronů). Například při použití ve filtraci záleží, zda jde o podpůrnou nebo záchytnou vrsvu. Pro podpůrné vrstvy jsou obecně žádoucí silnější vlákna (cca 30 - 100 mikronů), naopak pro záchytné části jsou obecně žádoucí jemnější vlákna (10-40 mikronů). Odborník si pro vlastní aplikaci snadno dokáže nastavit vhodnou tloušťku vláken.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Vrstvená netkaná textilie, která obsahuje

- první vrstvu (T) vláken, která obsahuje nekonečná vlákna, obsahující první nosný polymer (Al) a první pojící polymer (Bl), který tvoří alespoň část povrchu těchto nekonečných vláken a který má teplotu tání o alespoň 5 °C nižší než první nosný polymer (Al), přičemž první vrstva (T) vláken obsahuje s rozestupem uspořádané pojící body, které navzájem propojují vlákna a které jsou tvořené prvním pojícím polymerem (Bl),

- druhou vrstvu (M) vláken, která obsahuje vlákna obsahující nosný materiál, jehož tuhost je nižší než první nosný polymer (Al), a druhý pojící polymer (B2), který má teplotu tání o alespoň 5 °C, lépe o alespoň 10 °C nižší než nosný materiál a první nosný polymer (Al), přičemž druhá vrstva (M) vláken obsahuje s rozestupem uspořádané pojící body, které navzájem propojují její vlákna a které jsou tvořené druhým pojícím polymerem (Bl).
2. Netkaná textilie podle nároku 1, vyznačující setím, že střední vzájemná vzdálenost navzájem sousedících pojících bodů v první vrstvě (T) vláken je menší nebo rovna 8 mm, a/nebo střední vzájemná vzdálenost navzájem sousedících pojících bodů ve druhé vrstvě (M) je menší nebo rovna 8 mm.
3. Netkaná textilie podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že nosný materiál vláken druhé vrstvy (M) vláken je druhý nosný polymer (A2), jehož tuhost v tahu nebo ohybuje o alepoň o 100 MPa nižší než prvního nosného polymeru (Al), přičemž druhý pojící polymer (B2) tvoří alespoň část povrchu těchto vláken a tato vlákna druhé vrstvy (M) jsou nekonečná vlákna.
4. Netkaná textilie podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že teploty tání prvního pojícího polymeru (Bl) a druhého pojícího polymeru (B2) se liší o 0 až 5 °C, nebo první pojící polymer (Bl) je totožný s druhým pojícím polymerem (B2).
5. Netkaná textilie podle kteréhokoli z nároků 3 až 4, vyznačuj ící se tím, že první nosný polymer (Al) a/nebo druhý nosný polymer (A2) jsou vybrány ze skupiny, kterou tvoří polyolefmy, polyestery, polyamidy a jejich kopolymery.
6. Netkaná textilie podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že první pojící polymer (Bl) a/nebo druhý pojící polymer (B2) jsou vybrány ze skupiny, kterou tvoří polyolefmy, polyestery, polyamidy a jejich kopolymery.
7. Netkaná textilie podle kteréhokoli z nároků 3 až 6, vyznačující se tím, že první nosný polymer (Al) tvoří alespoň 55 hmotnostních % vláken první vrstvy (T) a/nebo druhý nosný polymer (A2) tvoří méně než 55 hmotnostních % vláken druhé vrstvy (M).
8. Netkaná textilie podle kteréhokoli z nároků 3 až 7, vyznačující se tím, že poměr váženého průměru hustoty polymerů v nekonečných vlákenech první vrstvy (T) ku váženému průměru hustoty polymerů v nekonečných vlákenech druhé vrstvy (M) je 1,0 až 1,5, přednostně 1,1 až 1,3 a/nebo poměr plošné hmotnosti první vrstvy (T) ku plošné hmotnosti druhé vrstvy (M) je 1,0 až 1,5, přednostně 1,1 až 1,3.
9. Způsob výroby vrstvené netkané textilie, který obsahuje následující kroky:

a) roztaví se první nosný polymer (A 1) a první poj icí polymer (Β 1), který má teplotu tání o alespoň 5 °C nižší než první nosný polymer (Al), a přivedou se do trysek první zvlákňovací hlavy, pomocí které se vytvářejí nekonečná vlákna, jejichž alespoň část povrchu je tvořena prvním pojícím

-40CZ 2020 - 105 A3 polymerem (Bl), načež se takto utvářená vlákna chladí a dlouží a následně ukládají na ubíhající pás, přičemž se vytváří první vrstva (T) vláken,

b) na první vrstvu (T) vláken se uloží druhá vrstva (M) vláken, která obsahuje vlákna obsahující nosný materiál, jehož tuhost je nižší než první nosný polymer (AI), a druhý pojící polymer (B2), který má teplotu tání o alespoň 5 °C, lépe o alespoň 10 °C nižší než nosný materiál a první nosný polymer (AI),

c) načež se působením vzduchu ohřátého na 100°C až 250°C, přednostně 120°C až 220°C, lépe 90°C až 140°C, nejlépe 110°C až 130°C, první vrstva (T) vláken zpevní vytvořením pojících bodů z prvního pojícího polymeru (Bl) mezi vlákny a druhá vrstva (M) vláken zpevní vytvořením pojících bodů z druhého pojícího polymeru (B2).
10. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že v kroku b) se roztaví nosný materiál, kterým je druhý nosný polymer (A2), jehož tuhost v ohybu nebo tahu o alepoň 100 Moa, lépe o alespoň 200 MPa, lépe alespoň o 300 MPa, lépe alespoň o 400 MPa, s výhodou o alespoň 500 Mpa nižší než tuhost prvního nosného polymeru (AI), a druhý pojící polymer (B2) a přivedou se do trysek druhé zvlákňovací hlavy, pomocí které se vytvářejí nekonečná vlákna, jejichž alespoň část povrchu je tvořena druhým pojícím polymerem (B2), načež se takto utvářená vlákna chladí a dlouží a následně ukládají na ubíhající pás s první vrstvou (T).
11. Způsob podle nároku 9 nebo 10, vyznačující se tím, že v kroku c) se ohřátým vzduchem působí na vrstvy (T, M) po dobu 200 až 20000 ms, přednostně 200 až 15000 ms, nejlépe 200 až 10000 ms.
12. Způsob podle kteréhokil z nároků 9 až 11, vyznačující se tím, že v kroku c) se ohřátý vzduch vede skrz vrstvy (T, M).
13. Způsob podle nároku 12, vyznačující se tím, že v kroku v kroku c) se ohřátý vzduch vede skrz vrstvy (T, M) rychlostí 0,2 až 4,0 m/s, přednostně v rozsahu 0,4 až 1,8 m/s.
14. Způsob podle kteréhokil z nároků 9 až 13, vyznačující se tím, že dále zahrnuje krok přípravné konsolidace vrstev (T, M) prováděný po kroku b), před krokem c), přičemž se přípravná konsolidace provádí zahřátím vrstev (T, M) na teplotu v rozsahu 80 až 180 °C, přednostně 90 °C až 150 °C, nejlépe 110 °C až 140 °C pro částečné změkčení pojících polymerů (Bl, B2).