PL201698B1

PL201698B1 - Włóknina perforowana, sposób wytwarzania włókniny perforowanej i jej zastosowanie

Info

Publication number: PL201698B1
Application number: PL347245A
Authority: PL
Inventors: Dieter Groitzsch; Gerhard Schaut; Bernhard Klein
Original assignee: Freudenberg Carl Kg
Priority date: 1998-10-12
Filing date: 1999-08-23
Publication date: 2009-04-30
Also published as: NO20011880L; TW505717B; EP1121481A1; CA2346889C; AU5853999A; BR9914536B1; ES2241319T3; IL142551A0; BR9914536A; RU2184182C1; SK285887B6; DE59911991D1; IL142551A; BG105502A; HUP0104008A3; CZ299369B6; PL347245A1; CA2346889A1; SK4922001A3; HU225060B1

Abstract

W lóknina perforowana ze spl atanych ze sob a filamen- tów mikrow lókien bez ko nca, sk ladaj acych si e z co najmniej dwóch polimerów termoplastycznych o ró znej hydrofobo- wo sci, odznacza si e wed lug wynalazku tym, ze w lóknina ma ci ezar powierzchniowy od 8 do 17 g/m2 i filamenty mikrow lókien maj a miano grubo sci w zakresie od 5 do 40 µg/m i maj acych przekrój w kszta lcie placka lub w kszta lcie placka pustego wewn atrz, z których uwolnione s a rozszczepione filamenty, przy czym perforacje s a wyra z- nie ukszta ltowane i wolne od rozszczepionych filamentów w lókien. Przedmiotem wynalazku jest te z sposób wytwa- rzania w lókniny perforowanej ze spl atanych ze sob a file- mentów mikrow lókien bez ko nca, w którym rozszczepialne w lókna bez ko nca o przekroju w kszta lcie placka lub w kszta lcie placka pustego wewn atrz, których przekrój zawiera co najmniej dwa ró zne polimery termoplastyczne o róznej hydrofobowo sci, rozmieszczone w naprzemiennym uk ladzie typu „kawa lków ciasta”, uk lada si e we w lóknin e, nast epnie rozszczepia si e je i spl atuje rozszczepione fila- menty do postaci spl atanych filamentów mikrow lókien za pomoc a strumieni wody pod du zym, ci snieniem, po czym perforuje si e utworzon a w lóknin e za pomoc a strumieni wody pod du zym ci snieniem. Przedmiotem wynalazku jest równie z zastosowanie opisanej powy zej w lókniny perforo- wanej jako arkusza wierzchniego w produktach sanitarnych typu pieluch lub podpasek. PL PL PL PL

Description

RZECZPOSPOLITA POLSKA	(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (21) Numer zgłoszenia: 347245	(11) 201698 (13) B1
'Sw?	(22) Data zgłoszenia: 23.08.1999	(51) Int.Cl. D04H 3/02 (2006.01)
	(86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: 23.08.1999, PCT/EP99/06144	A61F 13/15 (2006.01)
Urząd Patentowy	(87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:
Rzeczypospolitej Polskiej	20.04.2000, WO00/22218 PCT Gazette nr 16/00

(54) Włóknina perforowana, sposób wytwarzania włókniny perforowanej i jej zastosowanie

(30) Pierwszeństwo: 12.10.1998,DE,19846857.1	(73) Uprawniony z patentu: CARL FREUDENBERG KG,Weinheim,DE (72) Twórca(y) wynalazku:
(43) Zgłoszenie ogłoszono:	Dieter Groitzsch,Hirschberg,DE Gerhard Schaut,Hemsbach,DE
25.03.2002 BUP 07/02
Bernhard Klein,Birkenau,DE
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
30.04.2009 WUP 04/09	(74) Pełnomocnik: Szlagowska-Kiszko Teresa, POLSERVICE, Kancelaria Rzeczników Patentowych Sp. z o.o.

(57) Włóknina perforowana ze splątanych ze sobą filamentów mikrowłókien bez końca, składających się z co najmniej dwóch polimerów termoplastycznych o różnej hydrofobowości, odznacza się według wynalazku tym, że włóknina ma ciężar powierzchniowy od 8 do 17 g/m2 i filamenty mikrowłókien mają miano grubości w zakresie od 5 do 40 μg/m i mających przekrój w kształcie placka lub w kształcie placka pustego wewnątrz, z których uwolnione są rozszczepione filamenty, przy czym perforacje są wyraźnie ukształtowane i wolne od rozszczepionych filamentów włókien. Przedmiotem wynalazku jest też sposób wytwarzania włókniny perforowanej ze splątanych ze sobą filementów mikrowłókien bez końca, w którym rozszczepialne włókna bez końca o przekroju w kształcie placka lub w kształcie placka pustego wewnątrz, których przekrój zawiera co najmniej dwa różne polimery termoplastyczne o różnej hydrofobowości, rozmieszczone w naprzemiennym układzie typu „kawałków ciasta”, układa się we włókninę, następnie rozszczepia się je i splątuje rozszczepione filamenty do postaci splątanych filamentów mikrowłókien za pomocą strumieni wody pod dużym, ciśnieniem, po czym perforuje się utworzoną włókninę za pomocą strumieni wody pod dużym ciśnieniem. Przedmiotem wynalazku jest również zastosowanie opisanej powyżej włókniny perforowanej jako arkusza wierzchniego w produktach sanitarnych typu pieluch lub podpasek.

Fig.1

PL 201 698 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest włóknina perforowana, sposób wytwarzania włókniny perforowanej i jej zastosowanie.

Wyroby sanitarne wchłaniające płyny fizjologiczne, jak pieluchy dla dzieci, pieluchy dla dorosłych lub podpaski, składają się w zasadzie z rdzenia chłonnego, uszczelniającej tylnej strony z folii lub laminatu włókninowo-foliowego oraz położonego od strony ciała, przepuszczalnego tworu powierzchniowego, zbudowanego z cienkiej, odpornej na ścieranie, miękkiej włókniny lub perforowanej próżniowo folii o lejkowatych, to znaczy trójwymiarowych, otworach. Perforowana próżniowo folia otacza rdzeń chłonny, przy czym większy otwór perforacyjny jest skierowany na zewnątrz, to znaczy zwrócony w stronę ciała. Tworzywo foliowe jest z hydrofobowego polimeru termoplastycznego, jak polietylen, polipropylen lub kopolimer etylenu i polioctanu winylu (EVA). Dzięki temu powierzchnia folii z jednej strony nie jest zwilż ana pł ynem fizjologicznym, który jest kierowany tylko w kierunku rdzenia chłonnego, zaś zwężająca się ku tyłowi perforacja zapobiega cofaniu się płynu fizjologicznego, na przykład przy obciążeniu, podczas ruchu lub pod naciskiem. Znane rdzenie chłonne zawierają zwykle, poza przeważającym udziałem celulozy, również cząstki superabsorbenta (SAP). Polimery superchłonne charakteryzują się tym, że mogą wchłaniać w dużych ilościach płyny wodne, tworząc przy tym żel o mniejszej lub większej wytrzymałości, czemu towarzyszy znaczny przyrost objętości. Obecność superabsorbentów jest o tyle korzystna, że zmniejsza ciężar, pozwalając tym samym zmniejszyć grubość rdzenia chłonnego, zaś ciecz przy obciążeniu ściskającym nie może się wydostawać z powrotem, co w dużej mierze zapobiega przeciekaniu. Superabsorbenty mają jednak tę wadę, że powodują znane zjawisko blokady żelowej, tym wyraźniejsze, im większy jest ich udział. Pod pojęciem blokady żelowej rozumiane jest zjawisko, polegające na tym, że ciecz nie może już być dalej transportowana lub jej transport ulega wyraźnemu spowolnieniu. Odpowiednie konstrukcje sanitarnych wyrobów chłonnych pozwalają rozwiązać również ten problem. W tym przypadku pomiędzy rdzeniem chłonnym i arkuszem wierzchnim umieszcza się wł ókniny obję tościowe lub inne, bardzo otwarte struktury, które nie powodują blokady przy styku z cieczą. Ta warstwa pośrednia wchłania ciecz natychmiast, to znaczy usuwa ją spontanicznie z powierzchni pieluchy i równomiernie ją rozprowadza. Takie rozwiązania pozwalają na poprawę gospodarki płynami. Pod pojęciem gospodarki płynami rozumie się tutaj współpracę wielu, częściowo wymienionych już powyżej, czynników, której celem jest zapewnienie jak najwyższego komfortu noszenia wyrobu sanitarnego na ciele.

Jako twory powierzchniowe do osłonięcia materiału chłonnego od strony ciała stosuje się powszechnie również nieperforowane włókniny uzyskiwane metodą „spod filiery” oraz włókniny z włókien narzucanych na bazie poliolefin.

Problem gospodarki moczem w przypadku pieluch dla dzieci i dorosłych oraz gospodarki płynami menstruacyjnymi w przypadku wyrobów sanitarnych dla kobiet wydaje się w dużej mierze opanowany. W przyszłości jednak pielucha powinna być zdolna do optymalnego gospodarowania nie tylko moczem, lecz także rzadkopłynnymi wydzielinami jelitowymi. Nieperforowane włókniny osłaniające nie nadają się do tego celu. Dany płyn fizjologiczny jest systemem wielofazowym z cząstkami stałymi o najróżniejszym kształcie i konsystencji, mający skłonność do rozdziału faz, zwłaszcza na powierzchniach aktywnych lub powierzchniach o działaniu filtracyjnym i oddzielającym. Ciecze te nazywane są poniżej płynami jelitowymi. Okazało się, że nieperforowane włókniny nie nadają się do całkowitego przepuszczania płynów jelitowych i przekazywania ich dalej do rdzenia chłonnego. Stałe i/lub mające wysoką lepkość składniki płynu jelitowego wykazują raczej w wyniku oddzielania tendencję do odkładania się na powierzchni pieluchy i działania jak warstwa barierowa dla napływającego płynu fizjologicznego o rzadkopłynnej konsystencji. Zarówno oddzielanie większych składników, jak też związana z tym blokada dalszego transportu płynu stanowią decydujące wady konwencjonalnych pieluch. Dokonywano zatem licznych prób rozwiązania problemu lepszej gospodarki płynami jelitowymi, przy czym wszystkie te próby polegały na konieczności zastosowania perforowanych arkuszy wierzchnich (włóknin zewnętrznych). Perforacje powinny być przy tym wyraźne. Poprzeczne rozgałęzienia poszczególnych włókien lub pęczki włókien względnie jakiekolwiek mostki włókniste okazały się niekorzystne. Poza perforowanymi arkuszami wierzchnimi powinna istnieć możliwość dopasowania konstrukcji pieluchy i ukształtowania znajdującej się pomiędzy włókniną zewnętrzną i rdzeniem chłonnym, mającej otwartą strukturę włókniny do szczególnej konsystencji i związanych z nią własności płynu jelitowego.

PL 201 698 B1

Znane są zarówno liczne sposoby perforacji, jak też włókniny i kompozyty włókninowe. W europejskim zgłoszeniu patentowym nr EP-A-0 215 684 przedstawione jest wytwarzanie perforacji we włókninach za pomocą strumieni wody. Jako czynnika do osadzania włókien i obróbki strumieniami wody nie stosuje się tutaj znanych sit, lecz zastępuje się je cylindrami odwadniającymi, w które wpuszczone są wzniesienia, odpowiedzialne za wyraźną perforację. W amerykańskim opisie patentowym nr US 5,628,097 przedstawiony jest inny sposób perforacji oraz perforowane produkty, w których włókninę zaopatruje się we wzdłużne szczeliny za pomocą ultradźwięków lub metodą termiczną, po czym naciąga się ją w kierunku poprzecznym, przepuszczając ją przez parę walców, złożoną z dwóch, wchodzących w siebie wzajemnie, walców żłobkowych. W ten sposób rozdziela się szczeliny utworzone w miejscach stopienia i otwiera je do postaci perforacji. Opisane są włókniny z włókien narzucanych i włókien bez końca, włókniny typu „meltblown” (wydmuchiwane w stanie stopionym) oraz kompozyty z włókien narzucanych i włókien bez końca typu „meltblown” (wydmuchiwane w stanie stopionym), nazywane przykładowo SM (dla kompozytów typu „spunbond”/„meltblown” - wiązanych przy przędzeniu/wydmuchiwanych w stanie stopionym) lub SMS (dla kompozytów typu „spunbond”/- „meltblown”/„spunbond” - wiązanych przy przędzeniu/wydmuchiwanych w stanie stopionym/wiązanych przy przędzeniu).

Włóknina w dziedzinie higieny powinna spełniać nie tylko warunek dotyczący gospodarki płynami jelitowymi, lecz także wykazywać jak najwyższy stopień białości względnie wysoki stopień krycia oraz dużą miękkość, co najmniej od strony ciała. Wiadomo, że obie własności zależą od giętkości i miękkości samych włókien. Są one tym silniejsze, im niższe jest miano grubości (titr) włókien, w związku z czym korzystne jest stosowanie wł ókien cienkich, bardzo cienkich, a nawet ultracienkich. Ultracienkie włókna nazywane są również mikrowłóknami. Mogą one mieć postać tkanin lub włóknin. Również włókniny typu „meltblown” składają się z mikrowłókien rzędu 1-10 μm.

Znana jest pielucha dla dzieci firmy Unicharm, pokryta perforowaną włókniną, wykonaną przy użyciu opisanej wyżej, specjalnej techniki perforacji za pomocą strumieni wody i składającą się z kompozytu polipropylen/polietylen/„spunbond” (wiązanych z jednoczesnym przędzeniem) oraz warstwy polipropylenu „meltblown” (wydmuchiwanego w stanie stopionym). Taka konstrukcja kompozytu przyczynia się wprawdzie do polepszenia gospodarki płynem jelitowym oraz uzyskania właściwej miękkości po stronie warstwy typu „meltblown” (po stronie ciała) i wysokiego stopnia krycia. Konstrukcja ta i sposób jej wytwarzania mają jednak znaczące wady. Warstwa typu „meltblown” nie przyczynia się praktycznie lub jedynie w niewielkim stopniu do całkowitej wytrzymałości względnie integralności kompozytu. Ciężary są znacznie większe niż w rozwiązaniach powszechnie stosowanych. Zmniejszenie ciężaru do wartości poniżej około 30 g/m² nie wydaje się możliwe z uwagi na wysokie wymagania wytrzymałościowe w kierunku maszyny do wytwarzania pieluch. Duże zużycie materiału jest związane z wysokimi kosztami. Warstwa typu „meltblown” sama w sobie nie jest odporna na ścieranie i poza obróbką strumieniami wody trzeba ją związać cieplnie z włókniną nośną typu „spunbond”, aby wyeliminować tendencje do rozwarstwiania. To z kolei wymaga zastosowania włókien dwuskładnikowych (conjugated fibers) z centralnym lub niecentralnym zewnętrznym elementem składowym z polimeru o niższej temperaturze topnienia niż warstwa typu „meltblown”. Jednak ten perforowany kompozyt typu SM po stronie miękkiej warstwy typu „meltblown” osiąga odporność na ścieranie dalece mniejszą niż odporność kompozytu typu PP-„spunbond” lub związanej w drodze przetłaczania włókniny z włókien narzucanych na bazie polipropylenu, jakie stosuje się obecnie w pieluchach i podpaskach. Do innych zastosowań, jak uszczelniające mankiety pieluchomajtek lub włókniny do zabiegów medycznych, od których wymaga się odporności na ścieranie względnie braku kłaczków na powierzchni, nadają się wyłącznie materiały typu SMS. Przy takim pokryciu warstwy typu „meltblown” od strony ciała jej zalety nie będą mogły być wykorzystane.

Z amerykańskiego opisu patentowego nr US 4,840,829 znane są włókniny o ciężarze powierzchniowym od 10 do 150 g/m², wytwarzane z włókien narzucanych o długości od 20 do 100 mm i mianie grubości od 55 do 1665 μg/m (0,555 do 16,65 dtex). Włókniny te mają kołowe lub eliptyczne otwory, otrzymane w drodze obróbki strumieniami wody na podłożu zaopatrzonym we wzniesienia.

Ponadto ze zgłoszenia opisu patentowego nr publikacji WO 98/23804 znane są włókniny zestalane i sposób ich wytwarzania, przy czym włókniny te składają się z włókien wieloskładnikowych, zaś przy ich zestalaniu we włókninę są one rozdzielane na poszczególne włókna składowe i skręcane.

Celem wynalazku jest opracowanie włókniny perforowanej, która charakteryzuje się lepszą gospodarką płynami jelitowymi, spełnia wymagania w zakresie znacznej nieprzezroczystości i dużej miękkości oraz delikatności od strony ciała, pozwala zrezygnować z dwu- lub kilkuwarstwowej budowy

PL 201 698 B1 i wykazuje ciężar charakterystyczny dla materiał ów wł óknistych, którego wartość leż y znacznie poniż ej ciężaru włóknin perforowanych, stosowanych dotychczas w pieluchach i podpaskach. Poza tym celem wynalazku jest polepszenie gospodarki płynami jelitowymi bez jednoczesnego pogarszania gospodarki moczem. Celem wynalazku jest także zapewnienie przepływu płynu przez perforowaną włókninę bez używania detergentów względnie przy ograniczeniu ich ilości do ułamka ilości typowych dla nieperforowanych włóknin osłaniających.

Włóknina perforowana ze splątanych ze sobą filamentów mikrowłókien bez końca, składających się z co najmniej dwóch polimerów termoplastycznych o różnej hydrofobowości, odznacza się według wynalazku tym, że włóknina ma ciężar powierzchniowy od 8 do 17 g/m² i filamenty mikrowłókien mają miano grubości w zakresie od 5 do 40 μg/m i mający przekrój w kształcie placka lub w kształcie placka pustego wewnątrz, z których uwolnione są rozszczepione filamenty, przy czym perforacje są wyraźnie ukształtowane i wolne od rozszczepionych filamentów włókien.

Korzystnie perforacje są rozmieszczone równomiernie, zaś powierzchnia poszczególnych otworów wynosi od 0,01 do 0,60 cm².

Korzystnie we włókninie stosunek maksymalnej odległości pomiędzy punktami na powierzchni włókniny i następną perforacją do odległości minimalnej wynosi od 1:1 do 2:1.

Korzystnie otwarta powierzchnia otworów wynosi od 8 do 40%.

Korzystnie włóknina perforowana składa się z filamentów poliolefinowych i poliestrowych w stosunku wagowym, zawierającym się w przedziale od 20:80 do 80:20.

Korzystnie włóknina jest zaimpregnowana co najmniej jedną substancją powierzchniowo czynną w ilości od 0 do 0,60% wagowych w odniesieniu do ciężaru włókniny.

Korzystnie wartość wskaźnika przecieku po jednej minucie wynosi mniej niż 3 sekundy, wartość zwilżalności powrotnej wynosi mniej niż 0,59, zaś maksymalna siła rozciągająca w kierunku wzdłużnym wynosi co najmniej 30 N/5 cm.

Przedmiotem wynalazku jest również sposób wytwarzania włókniny perforowanej ze splątanych ze sobą filamentów mikrowłókien bez końca, w którym rozszczepialne włókna bez końca o przekroju w kształcie placka lub w kształcie placka pustego wewnątrz, których przekrój zawiera co najmniej dwa różne polimery termoplastyczne o różnej hydrofobowości, rozmieszczone w naprzemiennym układzie typu „kawałków ciasta”, układa się we włókninę, następnie rozszczepia się je i splątuje rozszczepione filamenty do postaci splątanych filamentów mikrowłókien za pomocą strumieni wody pod dużym ciśnieniem, po czym perforuje się utworzoną włókninę za pomocą strumieni wody pod dużym ciśnieniem.

Korzystnie perforowanie prowadzi się na bębnach do odwadniania i tworzenia otworów, zaopatrzonych w wypukłości na powierzchni.

Zastosowanie włókniny perforowanej jak opisana powyżej jako arkusza wierzchniego w produktach sanitarnych typu pieluch lub podpasek.

Włókniny według wynalazku wykazują mimo wyjątkowo niskiego ciężaru bardzo wysokie wytrzymałości, a dzięki niskiej masie włókien bardzo wyraźną strukturę otworów. Dzięki temu możliwy jest szybki transport płynów fizjologicznych, zwłaszcza płynów jelitowych, bez dodatku lub jedynie z niewielkim dodatkiem substancji powierzchniowo czynnych o małym napięciu powierzchniowym (środki zwilżające), i wytworzenie suchej powierzchni arkusza wierzchniego w pieluchach i podpaskach.

Różne filamenty mają miano grubości w opisanym powyżej zakresie. Perforacje są korzystnie rozmieszczone regularnie, zaś powierzchnia pojedynczego otworu wynosi od 0,01 do 0,60 cm².

Perforowana włóknina według wynalazku ma korzystnie wartość „Strike Through” (wskaźnika przecieku) po upływie jednej minuty poniżej 3 sekund. Maksymalna siła rozciągająca wynosi korzystnie co najmniej 30 N/5 cm. Wartość „Rewet” (zwilżania powrotnego) wynosi korzystnie poniżej 0,5 g.

Do wytwarzania włókniny można zastosować przykładowo dwa różne filamenty z polimerów termoplastycznych w stosunku wagowym od 20:80 do 80:20. Poniżej objaśniona jest budowa włókniny w oparciu o dwa filamenty F1 i F2.

Przedmiotem wynalazku jest również sposób wytwarzania tego typu perforowanych włóknin, w którym rozszczepialne włókna bez końca typu „pie” (w kształcie placka) lub „hollow pie” (w kształcie placka pustego wewnątrz), których przekrój zawiera co najmniej dwa różne polimery termoplastyczne o różnej hydrofobowości, układa się w naprzemiennym układzie „kawałków ciasta” do postaci włókniny, po czym rozszczepia się je i splątuje włókna do postaci splątanych filamentów bez końca za pomocą strumieni wody pod dużym ciśnieniem.

Perforowanie odbywa się korzystnie na, zaopatrzonych w wypukłości na powierzchni, bębnach do odwadniania i wytwarzania otworów.

PL 201 698 B1

Poniżej opisane są najpierw polimery zastosowane do wytwarzania włókniny według wynalazku, a następnie sposób jej wytwarzania.

Z obu polimerów włóknistych F1 i F2 co najmniej jeden jest hydrofobowy i pochodzi korzystnie z szeregu poliolefin, jak polietylen, polipropylen lub ich kopolimery, w których jeden istnieje w nadmiarze. Drugi polimer może być zarówno hydrofobowy, jak też hydrofilowy, jednak korzystnie nie jest on hydrofilowy, lecz jest mniej hydrofobowy niż polipropylen. Silniej hydrofobowy polimer włóknisty oznaczony jest tutaj F1, zaś słabiej hydrofobowy polimer włóknisty jest oznaczony F2. F1 składa się korzystnie z polipropylenu (PP) lub polietylenu (PE) lub ich mieszaniny. F2 może przykładowo być włóknem z szeregu poliestrów, jak politereftalan etylenu, politereftalan butylenu, politereftalan polipropylenu lub kopoliestry tych związków i polietylenu. Zarówno F1, jak też F2 nie podlegają w odniesieniu do doboru polimeru żadnym ograniczeniom, poza tym, że można z nich za pomocą znanych metod przędzenia z jednoczesnym wiązaniem prząść włókna wieloskładnikowe.

F1 i F2 lub jedno z tych włókien może być z termoplastycznych elastomerów. Przykłady elastycznych poliolefin na włókniny przędzone z jednoczesnym wiązaniem znajdują się w europejskim zgłoszeniu patentowym nr EP-A-0 625 221, zaś dla katalizowanego metalocenem limiowego polietylenu o małej gęstości (LLDPE) w europejskim zgłoszeniu patentowym nr EP-A-0 713 546, w którym opisane są również słabiej hydrofobowe elastomery, jak poliuretany, kopolimery etyleno-butylenowe, kopolimery poli(etyleno-butyleno)styrenowe (Kraton), poliestry adypinianowe i elastomery polieteroestrowe (Hytrel). Wiadomo, że z tych elastomerów można prząść z jednoczesnym wiązaniem włókniny w kombinacji wydmuchiwania w stanie stopionym („meltblown”) lub SMS. Zastosowanie takich elastomerów w F1 i/lub F2 zwiększa miękkość i giętkość perforowanej włókniny z mikrowłókien. Okazało się poza tym, że tylko perforowane włókniny, składające się ze splątanych ze sobą filamentów mikrowłókien bez końca, wykazują bardzo dobre własności w odniesieniu do gospodarki płynami. Perforowane włókniny z splątanych ze sobą w taki sam sposób mikrowłókien narzucanych nie osiągają tych lepszych własności. Już sama obróbka na maszynach do produkcji pieluch (duże naprężenia rozciągające w kierunku maszyny) pociągałaby za sobą konieczność potrojenia ciężaru w stosunku do włókniny z włókien bez końca, co miałoby negatywny wpływ na jakość perforacji, giętkość, miękkość, odporność na ścieranie i gospodarkę płynami.

Również dodatki do stopionego polimeru włóknistego w postaci przedmieszek do nadania własności antystatycznych, barwienia przędzy, matowania, zmiękczania, nadania kleistości i uelastycznienia włókien, zwiększania i obniżania niezwilżalności cieczami (jak woda, alkohole, węglowodory, oleje), tłuszcze i systemy multi-dyspersyjne, jak płyny jelitowe i inne wydzieliny fizjologiczne, jak mocz i pł yn menstruacyjny.

Dodatki zmieniające napięcie powierzchniowe na powierzchni mikrowłókien mogą być nakładane również później, po wygenerowaniu lub uwolnieniu filamentów mikrowłókien we włókninie, zaopatrzonej już w perforację. Takie substancje stanowią na przykład środki zwilżające rozpuszczone lub zdyspergowane w wodzie, stosowane obecnie w wielu włókninach przędzionych z jednoczesnym wiązaniem, wykorzystywanych do wytwarzania arkusza wierzchniego pieluch w celu polepszenia gospodarki moczem.

Włókniny według wynalazku nie zawierają jednak korzystnie takich środków zwilżających względnie zawierają jedynie ułamek dotychczas stosowanych ilości. Ukształtowanie perforacji, to znaczy wielkość otworów, ich kształt, rozmieszczenie poszczególnych perforacji względem siebie (na przykład na lukach lub w szeregu) i otwartej powierzchni z jednej strony oraz wyjątkowo duża giętkość żeber utworzonych ze splątanych filamentów mikrowłókien bez końca (obszar pomiędzy perforacjami) i ich niski ciężar pozwalają na tak znaczne obniżenie zawartości środków zwilżających, a nawet całkowitą z nich rezygnację .

Przedmiot wynalazku jest bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 do fig. 6 przedstawiają kształt pojedynczych otworów K i ich rozmieszczenie w tworze powierzchniowym. Na fig. 1 K stanowi idealny przypadek otworu w kształcie równobocznego sześciokąta, przy czym długości krawędzi a i b boków są równe. Odstęp o jest najkrótszym odstępem pomiędzy środkiem c otworu K i krawędzią a. Krawędzie a i b znajdują się w stałym odstępie g względem sąsiedniego otworu K. Na poszczególnych otworach K można opisać, równolegle do krawędzi a i b, większy sześciokąt równoboczny o krawędziach e i f. Na fig. 1 e = f. W ten sposób powstaje układ otworów K w postaci plastra miodu. Krawędzie a i b otworu K są odpowiednio równolegle do sąsiednich krawędzi a i b sąsiednich otworów K. Odległość h = 0,5 g. Wierzchołki stykających się krawędzi a z a względnie a z b są we włókninie zaokrąglone. Te zaokrąglenia i i j wierzchołków są na fig. 1 ukazane dla przypadku i = j.

PL 201 698 B1

Zaokrąglenia te skracają pierwotne odstępy d i z sześciokąta do odstępu q i promienia r. Na fig. 1 q = r. Odstępy m i n stanowią odległość środka c od punktów przecięcia krawędzi e i f.

Wszystkie zaokrąglenia i i j mogą w ekstremalnym przypadku być na tyle duże, że otwór K przybierze kształt kołowy, jak widać na fig. 2.

Otwory K na fig. 3 różnią się od otworów na fig. 1 jedynie tym, że długość krawędzi b jest wyraźnie dłuższa niż a, zaś zaokrąglenie i jest bardziej wyraźne niż j.

Zaokrąglenia i oraz j w ekstremalnym przypadku mogą mieć tak dobrane wymiary, że sześciokątny otwór K przybierze kształt eliptyczny, jak widać na fig. 4. Odstęp p jest sumą odstępu o i odległości h.

Heksagonalne kształty otworów K lub otworów powstałych w wyniku zaokrąglenia, a także ich rozmieszczenie, przedstawione na fig. 1 do 4, mają szczególnie korzystny wpływ na gospodarkę płynami. Zwłaszcza przy regularnym sześciokątnym kształcie otworów K i ich zaokrąglonych odprowadzeniach płyn fizjologiczny wybiera zawsze najkrótszą drogę od powierzchni pieluchy do jej wnętrza.

Wynalazek nie ogranicza się jednak do takich regularnych kształtów i układów. Otwory K mogą mieć również kształt innych wielokątów o zaokrąglonych odprowadzeniach, zaś układy otworów mogą mieć charakter nieregularny. Mniej korzystne są jednak takie otwory oraz ich układy, które części oddzielonego płynu fizjologicznego, najbardziej oddalonej od krawędzi otworu, przeszkadzają w szybkim odpływie przez otwory K. Układy takie są przedstawione przykładowo na fig. 5 i 6.

Odległość od najbardziej oddalonego punktu w aż do (zaokrąglonego) naroża czworokąta jest wyraźnie większa niż odległość h. Stosunek u/h maksymalnej odległości od otworu K do minimalnej odległości od otworu K powinien w idealnym przypadku wynosić 1/1, zaś w najgorszym przypadku nie powinien być większy niż 2/1.

Powierzchnia pojedynczych otworów mieści się w obszarze od 0,01 do 0,60 cm² korzystnie od 0,04 do 0,40 cm². Poszczególne otwory mogą mieć jednakowy kształt i taką samą powierzchnię. Wielkości te, lub tylko jedna z nich, mogą się dla poszczególnych otworów różnić między sobą, jednak należy uwzględnić wspomniany wyżej warunek, by u/h nie przekraczało 2/1.

Otwarta powierzchnia otworu leży w przedziale od 8 do 40%, korzystnie od 12 do 35%.

Splątane filamenty S bez końca, mające grubość rzędu mikrometrów, tworzą ramę L dla otworów. Perforowana włóknina może zawierać, jak już wspomniano, substancje powierzchniowo czynne, które nadają jej wymywalne, wymywalne z opóźnieniem lub trwałe własności hydrofilowe. Substancje te nanosi się korzystnie po perforacji strumieniami wody metodą „mokre na mokre”. Nakładana ilość wynosi od 0 do 0,60% wagowych w odniesieniu do ciężaru włókniny, korzystnie od 0 do 0,20% wagowych. Dozowanie zależy od powierzchni poszczególnych otworów i otwartej powierzchni całkowitej. Im większe są obie te wartości, tym mocniej można obniżyć zawartość środka powierzchniowo czynnego. Ze względu na ochronę środowiska zawartość środka powierzchniowo czynnego powinna wynosić 0%.

Szczególnie korzystne okazało się rozwiązanie, nie polegające na równomiernym rozkładzie substancji powierzchniowo czynnej na całej ramie, lecz na ograniczeniu jej do bezpośredniego sąsiedztwa zewnętrznych obszarów otworu. Z tego miejsca płyn podlega wymuszonemu zasysaniu w kierunku perforacji. W multidyspersyjnych systemach fluidalnych nie występuje wówczas odwodnienie względnie rozdział faz. Wyeliminowane jest zjawisko zatykania perforacji i powstawanie osadów na ramie. Umieszczona pomiędzy rdzeniem chłonnym i arkuszem wierzchnim warstwa wchłaniająca i rozprowadzająca płyn, która również jest zwilżalna, wymaga dodatkowo natychmiastowego usunięcia płynu fizjologicznego z powierzchni pieluchy.

Wytwarzanie perforowanej włókniny (arkusza wierzchniego)

Sposób polega na tym, że rozszczepialne włókna typu „pie” lub „hollow pie” układa się do postaci włókniny z filamentów bez końca przy użyciu technologii przędzenia z jednoczesnym wiązaniem. Przekroje włókien, wychodzących w stanie nierozszczepionym z dyszy, składają się z dwóch różnych składników polimerowych F1 i F2, które przylegają do siebie nawzajem przemiennie jak kawałki ciasta (zazwyczaj występuje od 4 do 16 takich kawałków ciasta). Warunkiem przeprowadzanego potem rozszczepiania jest zastosowanie, korzystnie najczęściej dwóch, polimerowych składników o silnie zróżnicowanych własnościach chemicznych, które to składniki wykazują na wspólnych powierzchniach granicznych jak najmniejszą przyczepność. Można jednak również zastosować polimerowe składniki, podobne do siebie pod względem chemicznym, jak na przykład politereftalan etylenu i kopoliester lub polipropylen i polietylen, o ile przedsięwzięte zostaną środki, mające na celu obniżenie przyczepności na powierzchniach granicznych obu polimerów, przykładowo poprzez dodanie środka rozdzielczego co najmniej do jednego włóknistego składnika polimerowego. Jeżeli włókno rozszczepione ma od

PL 201 698 B1 wewnątrz pustą (okrągłą) przestrzeń, wówczas mówi się o włóknach typu „hollow pie”, w pozostałych przypadkach są to włókna typu „pie”.

Miano grubości filamentów bez końca we włókninie przędzionej z jednoczesnym wiązaniem wynosi przed rozszczepieniem z reguły 100 do 400 μg/m (1,0 do 4,0 dtex), korzystnie 160 do 330 μg/m (1,6 do 3,3 dtex). Następnie filamenty bez końca, z których składa się włóknina, splątuje się ze sobą znanymi metodami przy użyciu techniki strumieni wody pod dużym ciśnieniem (patrz na przykład EP-A-0 215 684) w pierwszym stopniu obróbki końcowej, rozszczepiając je jednocześnie na elementy o kształcie „kawałków ciasta”. Z włókien typu „pie” o mianie grubości równym 160 μg/m (1,6 dtex) i ogółem 16 segmentach, składających się z 8 segmentów każdego z obu polimerów włóknistych, po rozszczepieniu powstają zatem mikrowłókna o mianie grubości równym 10 μg/m (0,10 dtex). Ponieważ według wynalazku chodzi o bardzo lekką włókninę, korzystnie jest stosować jako podłoże, na którym układana jest włóknina, nie sito względnie podłoże z perforacjami, lecz podłoże całkowicie pozbawione perforacji. Odbijanie strumieni wody na tym podłożu pozwala wykorzystać efekt uderzenia i zminimalizować straty energii.

Po perforacji, albo w stanie suchym, albo korzystnie metodą „mokre na mokre” przed suszeniem, nanosi się substancję powierzchniowo czynną w celu zwiększenia hydrofilowych własności powierzchni. Można to zrealizować przy użyciu znanych metod impregnacji w kąpieli, jednostronnego spryskiwania, malowania lub nadruku. W szczególnej postaci wykonania środek powierzchniowo czynny jest nanoszony w postaci drukowanego wzoru tak, że pokrywa on tylko obszary graniczne ramy włóknistej przeznaczone do perforacji. Wymaga to sporządzenia specjalnych szablonów drukarskich, które muszą być dopasowane do wzoru perforacyjnego, oraz przedsięwzięcia szczególnych środków kontroli dla zachowania ostrości zarysów druku wykonanego podczas produkcji ze środka powierzchniowo czynnego.

P r z y k ł a d 1:

Włókninę przędzioną z jednoczesnym wiązaniem, o ciężarze powierzchniowym 13 g/m², składającej się w 100% z włókien typu „pie” o mianie grubości 160 μg/m (1,6 dtex), układa się na sicie. Włókna typu „pie” składają się w swym przekroju z ułożonych naprzemiennie 8 segmentów polipropylenu i 8 segmentów politereftalanu etylenu. Wielkość poszczególnych segmentów polipropylenu jest tak dobrana, że udział wagowy polipropylenu wynosi 30%, zaś politereftalanu etylenu 70%.

Nierozszczepioną włókninę z filamentów bez końca układa się na sicie odwadniającym o wielkości oczek 149 μm (100 mesh) i poddaje działaniu ciśnienia strumieni wody równego 18d0³Pa (180 bar), wskutek czego filamenty bez końca ulegają rozszczepieniu na 8 segmentów mikrowłókien z polipropylenu i 8 segmentów mikrowłókien z politereftalanu etylenu.

Po rozszczepieniu powstają jednakowe ilości segmentów mikrowłókien z polipropylenu i politereftalanu etylenu. Segmenty mikrowłókien z polipropylenu mają miano grubości dla pojedynczych włókien równe 6 μg/m (0,06 dtex), zaś segmenty mikrowłókien z politereftalanu etylenu mają miano grubości dla pojedynczych włókien równe 14 μg/m (0,14 dtex). Przeliczenie dtex na średnicę włókien (dla idealnie okrągłego przekroju) daje dla polipropylenu (gęstość 0,91 g/cm³) wartość równą 2,36 μm, zaś dla politereftalanu etylenu (gęstość 1,37 g/cm³) wartość równą 4,42 μ^ι. Po rozszczepieniu włókien twór powierzchniowy poddaje się perforacji, również za pomocą strumieni wody pod dużym ciśnieniem równym 70 kg/cm². W tym celu stosuje się, zamiast typowych sit odwadniających, opisane w EP-A-0 215 684 bębny do odwadniania i tworzenia otworów z wzniesieniami na powierzchni.

Po suszeniu powstaje bardzo miękka, elastycznie dopasowująca się włóknina o wyraźnie zarysowanych perforacjach. Poszczególne otwory perforacji mają (w idealnym przypadku) kształt kołowy i jednakową wielkość. Otwory są rozmieszczone w siatce ortogonalnej o krawędzi a, przy czym nad otworami jednej siatki usytuowane są centralnie otwory następnej siatki.

Promień r wynosi przeciętnie 1,4 mm, zaś krawędź a = 6,0 mm. Otwarta powierzchnia OF wynosi 34% w odniesieniu do powierzchni całkowitej.

Na perforowanej włókninie przeprowadzono pomiar maksymalnej siły rozciągającej w kierunku wzdłużnym według EDANA 20.289, próbie „Liquid Strike Through Time” (wyznaczanie czasu przecieku) według EDANA 150.3-96 oraz próbie „Coverstock Wet Back”, zwanej również próbą „Rewet” (wyznaczanie zwilżalności powrotnej) według EDANA 151.1-96.

Próbę wyznaczania wartości „Strike Through” powtórzono ogółem 2 razy po czasie oczekiwania równym 1 minucie, nie zmieniając położenia papieru filtracyjnego. Podane wartości stanowi wartości średnie odpowiednio dla 3 pojedynczych pomiarów.

PL 201 698 B1

Wyniki:

Maksymalna siła rozciągająca w kierunku wzdłużnym 32,3 N/5 cm

1. wskaźnik przecieku „Strike Through” (s)	2. wskaźnik przecieku „Strike Through” (s)	3. wskaźnik przecieku „Strike Through” (s)
bezpośrednio	po 1 minucie	po kolejnej 1 minucie
1,82	2,42	2,44

Wartość zwilżalności powrotnej („Rewet”): 0,09 g

P r z y k ł a d 2:

Perforowaną włókninę z przykładu 1 nasycono w napawarce, przy użyciu tak zwanej metody pełnej kąpieli, wodną emulsją niejonowego środka powierzchniowo czynnego na bazie polisiloksanu. Nałożona ilość w stanie stałym po wysuszeniu wyniosła 0,042% wagowe. W tej próbce uzyskano następujące wyniki badań:

Maksymalna siła rozciągająca w kierunku wzdłużnym 30,2 N/5 cm

1. wskaźnik przecieku „Strike Through” (s)	2. wskaźnik przecieku „Strike Through” (s)	3. wskaźnik przecieku „Strike Through” (s)
bezpośrednio	po 1 minucie	po kolejnej 1 minucie
1,58	2,10	2,11

Wartość zwilżalności powrotnej („Rewet”): 0,31 g P r z y k ł a d p o r ó w n a w c z y 1:

Na związaną wstępnie włókninę przędzioną jednoczesnym wiązaniem, utworzoną z polipropylenu z filamentów bez końca o mianie grubości równym 220 μg/m (2,2 dtex) i ciężarze powierzchniowym 10 g/m² uprzędziono warstwę typu „meltblown” o ciężarze 10 g/m². Przeciętna średnica mikrowłókien, z których składała się warstwa typu „meltblown”, wynosiła 3,82 mikrona. Powierzchnia zgrzewania wstępnie związanej włókniny przędzionej z jednoczesnym wiązaniem wynosiła 5,2%.

Ten dwuwarstwowy laminat poprzebijano, opisaną w przykładzie 1 metodą strumieni wody, a następnie poddano perforacji na konwencjonalnym sicie o wielkości oczek 20 mesh. Otwartą powierzchnię obliczono na 18,4%. Ta dwuwarstwowa włóknina była również bardzo miękka, wykazywała jednak znaczne ubytki w odniesieniu do maksymalnej siły rozciągającej i wartości „Strike Through” w porównaniu do wartości uzyskanych w przykładzie 1 i 2. Wartości „Strike Through” i „Rewet” (wskaźnika przecieku i zwilżalności powrotnej) mierzono każdorazowo po stronie złożonej z włókien polipropylenowych typu „meltblown”.

Maksymalna siła rozciągająca w kierunku wzdłużnym 25,4 N/5 cm

1. wskaźnik przecieku „Strike Through” (s)	2. wskaźnik przecieku „Strike Through” (s)	3. wskaźnik przecieku „Strike Through” (s)
bezpośrednio	po 1 minucie	po kolejnej 1 minucie
3,81	4,92	4,96

Wartość zwilżalności powrotnej („Rewet”): 0,10 g

Wartości „Strike Through” są wyraźnie za wysokie dla arkusza wierzchniego. P r z y k ł a d p o r ó w n a w c z y 2:

Na wzór z przykładu porównawczego 1 nałożono 0,40% niejonowego środka powierzchniowo czynnego na bazie polisiloksanu. Jak pokazują wyniki pomiarów, można wprawdzie w ten sposób znacznie obniżyć wartości „Strike Through”, jednak wartość „Rewet” ulega nieproporcjonalnemu zwiększeniu. Tak intensywne zwilżanie powrotne nie może być zaakceptowane w wyrobie typu pieluchy.

Maksymalna siła rozciągająca w kierunku wzdłużnym 24,6 N/5 cm

1. wskaźnik przecieku „Strike Through” (s)	2. wskaźnik przecieku „Strike Through” (s)	3. wskaźnik przecieku „Strike Through” (s)
bezpośrednio	po 1 minucie	po kolejnej 1 minucie
1,23	2,35	2,40

Wartość zwilżalności powrotnej („Rewet”): 2,35 g

PL 201 698 B1

Warstwa typu „meltblown” nadaje arkuszowi wierzchniemu znaczną miękkość. W obecności substancji powierzchniowo czynnej warstwa ta działa jednak jak gąbka. Taka konstrukcja nie nadaje się zatem do pokrycia warstwy chłonnej.

P r z y k ł a d p o r ó w n a w c z y 3:

Opisaną w przykładzie porównawczym 1, 2-warstwową strukturę poddaje się obróbce strumieniami wody, odpowiednio do przykładu 1.

Przeciętny promień r otworów po perforacji strumieniami wody wynosił r = 1,28 mm. Krawędź a pozostała niezmieniona i wynosiła a = 6,0 mm.

Otwarta powierzchnia OF wynosiła 28,6%.

Wyniki:

Maksymalna siła rozciągająca w kierunku wzdłużnym 24,2 N/5 cm

1. wskaźnik przecieku „Strike Through” (s)	2. wskaźnik przecieku „Strike Through” (s)	3. wskaźnik przecieku „Strike Through” (s)
bezpośrednio	po 1 minucie	po kolejnej 1 minucie
2,93	3,78	3,84

Wartość zwilżalności powrotnej („Rewet”): 0,10 g Wartości „Strike Through” są ponownie za wysokie.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Włóknina perforowana ze splątanych ze sobą filamentów mikrowłókien bez końca, składających się z co najmniej dwóch polimerów termoplastycznych o różnej hydrofobowości, znamienna ₂ tym, że włóknina ma ciężar powierzchniowy od 8 do 17 g/m² i filamenty mikrowłókien mają miano grubości w zakresie od 5 do 40 μg/m i mających przekrój w kształcie placka lub w kształcie placka pustego wewnątrz, z których uwolnione są rozszczepione filamenty, przy czym perforacje są wyraźnie ukształtowane i wolne od rozszczepionych filamentów włókien.
2. Włóknina perforowana według zastrz. 1, znamienna tym, że perforacje są rozmieszczone równomiernie, zaś powierzchnia poszczególnych otworów wynosi od 0,01 do 0,60 cm².
3. Włóknina perforowana według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że we włókninie stosunek maksymalnej odległości pomiędzy punktami na powierzchni włókniny i następną perforacją do odległości minimalnej wynosi od 1:1 do 2:1.
4. Włóknina perforowana według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że otwarta powierzchnia otworów wynosi od 8 do 40%.
5. Włóknina perforowana według zastrz. 1, znamienna tym, że włóknina perforowana składa się z filamentów poliolefinowych i poliestrowych w stosunku wagowym, zawierającym się w przedziale od 20:80 do 80:20.
6. Włóknina perforowana według zastrz. 1 albo 2, albo 5, znamienna tym, że włóknina jest zaimpregnowana co najmniej jedną substancją powierzchniowo czynną w ilości od 0 do 0,60% wagowych w odniesieniu do ciężaru włókniny.
7. Włóknina perforowana według zastrz. 1 albo 2, albo 5, znamienna tym, że wartość wskaźnika przecieku po jednej minucie wynosi mniej niż 3 sekundy, wartość zwilżalności powrotnej wynosi mniej niż 0,59, zaś maksymalna siła rozciągająca w kierunku wzdłużnym wynosi co najmniej 30 N/5 cm.
8. Sposób wytwarzania włókniny perforowanej ze splątanych ze sobą filementów mikrowłókien bez końca, w którym rozszczepialne włókna bez końca o przekroju w kształcie placka lub w kształcie placka pustego wewnątrz, których przekrój zawiera co najmniej dwa różne polimery termoplastyczne o różnej hydrofobowości, rozmieszczone w naprzemiennym układzie typu „kawałków ciasta”, układa się we włókninę, następnie rozszczepia się je i splątuje rozszczepione filamenty do postaci splątanych filamentów mikrowłókien za pomocą strumieni wody pod dużym ciśnieniem, po czym perforuje się utworzoną włókninę za pomocą strumieni wody pod dużym ciśnieniem.
9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że perforowanie prowadzi się na bębnach do odwadniania i tworzenia otworów, zaopatrzonych w wypukłości na powierzchni.
10. Zastosowanie włókniny perforowanej określonej zastrz. 1 do 7 jako arkusza wierzchniego w produktach sanitarnych typu pieluch lub podpasek.