Способ формирования пористых волокон

Группа изобретений относится к способу формирования волокна, нетканому полотну и впитывающему изделию. Способ предусматривает экструзию матричного полимера и добавки-нановключения с образованием термопластичной композиции, в которой добавка-нановключение диспергирована в непрерывной фазе матричного полимера. Затем экструдированную термопластичную композицию пропускают через фильеру с образованием волокна, имеющего поровую сеть, содержащую множество нанопор, причем средний процентный объем, занимаемый нанопорами в пределах заданного объема единицы волокна, составляет от 3% до 15% на см³, где матричный полимер включает сложный полиэфир. Способ позволяет получить волокна с низкой плотностью. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл., 13 пр.

 

Предпосылки изобретения

Были приложены значительные усилия для получения волокон низкой плотности для улучшения применения природных ресурсов и снижения углеродного следа конечных продуктов. Типичный подход в получении таких волокон низкой плотности заключается во вспенивании полимера с помощью физических или химических порообразующих средств, создающих заполненные газом поры во всем объеме. Химические порообразующие средства представляют собой соединения, подвергающиеся химической реакции, при которой выделяется газ, который создает пористую структуру по всему объему полимера. Физические порообразующие средства обычно представляют собой сжатые газы, которые диспергированы в полимере и расширяются, образуя поры. Независимо от этого, типичные процессы вспенивания вызывают ориентацию низкомолекулярных соединений, поскольку образование пор происходит, когда полимер находится в расплавленном состоянии. Это предотвращает деформационное упрочнение полимера, которое обычно происходит при температурах значительно выше температуры плавления или температуры стеклования полимера, давая продукты с низкой механической прочностью. Более того, при обычных способах вспенивания образуются ячейки больших размеров, таких как более 100 мкм. Это снижает прочность расплава, тем самым приводя к трещинам в высокопроизводительных производственных процессах с высокими скоростями деформации (например, прядении волокон, пленкообразовании, формовке и т. д.).

В связи с этим в настоящее время существует потребность в улучшенном способе образования пористых волокон низкой плотности.

Краткое описание изобретения

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения раскрыт способ формирования волокна, который предусматривает экструзию матричного полимера и добавки-нановключения с образованием термопластичной композиции, в которой добавка-нановключение диспергирована в непрерывной фазе матричного полимера. Затем экструдированную термопластичную композицию пропускают через фильеру с образованием волокна, имеющего поровую сеть, содержащую множество нанопор, причем средний процентный объем, занимаемый нанопорами в пределах заданного объема единицы волокна, составляет от приблизительно 3% до приблизительно 15% на см³.

Другие признаки и аспекты настоящего изобретения более подробно рассматриваются ниже.

Краткое описание графических материалов

Полное и достаточное раскрытие настоящего изобретения, включая наилучший способ его осуществления, предназначенное для специалиста средней квалификации в данной области, изложено ниже более конкретно в остальной части описания, в которой предусмотрены ссылки на прилагаемые графические материалы, при этом:

на фиг. 1 представлен вид в перспективе одного варианта осуществления впитывающего изделия, в котором можно применять волокна согласно настоящему изобретению; и

на фиг. 2 представлена схематическая иллюстрация способа, который можно применять в одном варианте осуществления настоящего изобретения для формирования волокон;

Повторяющееся использование ссылочных позиций в настоящем описании и графических материалах предназначено для представления одинаковых или аналогичных признаков или элементов настоящего изобретения.

Подробное описание иллюстративных вариантов осуществления

Далее будет представлено подробное описание со ссылками на различные варианты осуществления настоящего изобретения, один или более примеров которых приведены ниже. Каждый пример приведен для пояснения настоящего изобретения и не ограничивает его. В действительности специалистам в данной области будет понятно, что в настоящее изобретение могут быть внесены различные модификации и изменения без отступления от объема или сути настоящего изобретения. Например, признаки, проиллюстрированные или описанные как часть одного варианта осуществления, могут быть применены в другом варианте осуществления для получения дополнительного варианта осуществления. Таким образом, имеется в виду, что настоящее изобретение охватывает такие модификации и изменения, которые находятся в пределах объема прилагаемой формулы изобретения и ее эквивалентов.

Говоря в общем, настоящее изобретение направлено на способ вытягивания термопластичной композиции из расплава в ходе процесса формования волокон таким образом, чтобы в нем образовалась поровая сеть. Более конкретно, термопластичную композицию вначале экструдируют с образованием непрерывной фазы, которая включает матричный полимер и добавку-нановключение. Затем экструдированную композицию пропускают через фильеру с образованием волокна. В этом отношении, если композиция подвергается пропусканию через фильеру, авторы настоящего изобретения обнаружили, что наноразмерные фазовые домены, образованные добавкой-нановключением, способны взаимодействовать уникальным образом с созданием сети пор. А именно, полагают, что натяжение, обеспечиваемое в процессе с использованием фильеры, может инициировать образование зон интенсивного локального сдвига и/или зон интенсивного напряжения (например, нормальных напряжений) вблизи дискретных фазовых доменов в результате концентраций напряжений, которые возникают в результате несовместимости добавки-нановключения и матричного полимера. Эти зоны сдвига и/или интенсивности напряжения обусловливают некоторое изначальное нарушение адгезии в матричном полимере, прилегающем к доменам. После образования исходных пор матрица, расположенная между доменами, может подвергаться пластической деформации с созданием внутренних областей растягивания, которые локально сужаются (или становятся более узкими) и деформационно упрочняются. Этот процесс обеспечивает образование пор по всему объему композиции, которые растут в направлении растягивания, тем самым приводя к образованию поровой сети, тогда как молекулярная ориентация приводит к деформационному упрочнению, которое увеличивает механическую прочность.

Не ограничиваясь теорией, авторы настоящего изобретения полагают, что такая стабильная поровая сеть может быть достигнута частично в результате выборочного контроля вязкости расплава (или наоборот показателя текучести расплава) между добавкой-нановключением и матричным полимером. Более конкретно, применение добавки-нановключения с более высокой вязкостью расплава (более низким показателем текучести расплава), чем матричный полимер, может способствовать достижению определенной степени нестабильности потока внутри фильеры, что приводит к образованию в нем пор. Например, соотношение показателя текучести расплава матричного полимера и показателя текучести расплава добавки-нановключения может составлять приблизительно 2:1 или больше, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 2,5:1 до приблизительно 10:1, и в некоторых вариантах осуществления, от приблизительно 3:1 до приблизительно 8:1, как определено при температуре обработки. Добавка-нановключение может, например, иметь показатель текучести расплава (в пересчете на сухое вещество), составляющий от приблизительно 0,1 до приблизительно 50 грамм за 10 минут, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,5 до приблизительно 30 грамм за 10 минут и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 5 до приблизительно 15 грамм за 10 минут, определенный при нагрузке, составляющей 2160 грамм, и при температуре, которая на по меньшей мере приблизительно 40°C выше температуры плавления (например, при 190°C), в соответствии с ASTM D1238-13. Матричный полимер (например, сложный полиэфир) аналогичным образом может иметь показатель текучести расплава (в пересчете на сухое вещество), составляющий от приблизительно 0,5 до приблизительно 80 грамм за 10 минут, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1 до приблизительно 40 грамм за 10 минут и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 5 до приблизительно 20 грамм за 10 минут, определенный при нагрузке, составляющей 2160 грамм, и при температуре, на по меньшей мере приблизительно 40°C выше температуры плавления (например, при 260°C для некоторых сложных полиэфиров), в соответствии с ASTM D1238-13.

Как видно на фиг. 2, например, более подробно показан один вариант осуществления способа вытягивания композиции из расплава в форме волокон. В данном конкретном варианте осуществления термопластичную композицию можно подавать в экструдер 12 из загрузочной воронки 14. Смесь можно загружать в загрузочную воронку 14 с применением любой традиционной методики. Можно использовать любой традиционный экструдер, такой как одношнековый экструдер, двухшнековый экструдер и т. д. Особенно подходящим экструдером является двухшнековый экструдер с вращающимися в одном направлении шнеками (например, экструдер ZSK-30, доступный от Werner & Pfleiderer Corporation, Рэмси, Нью-Джерси, или экструдер Thermo Prism™ USALAB 16, доступный от Thermo Electron Corp., Стоун, Англия). Такие экструдеры могут содержать загрузочные и выпускные отверстия и обеспечивать высокоинтенсивное распределительное и диспергирующее перемешивание. Например, компоненты можно загружать в одно и то же или различные загрузочные отверстия двухшнекового экструдера и смешивать в расплаве с образованием, по сути, однородной расплавленной смеси. При необходимости другие добавки можно также вводить в полимерный расплав и/или отдельно загружать в экструдер в другой точке вдоль его длины. Хотя температура может варьировать в зависимости от температуры плавления матричного полимера, экструзию и вытягивание из расплава, как правило, осуществляют при температуре от приблизительно 180°C до приблизительно 340°C, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 185°C до приблизительно 330°C и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 190°C до приблизительно 320°C.

Снова, что касается фиг. 2, экструдер 12 нагревают до температуры, достаточной для осуществления экструзии расплавленного полимера. Экструдированную композицию затем пропускают через трубопровод для полимера 16 в фильеру 18. Например, фильера 18 может содержать корпус, содержащий фильерный комплект, содержащий множество пластин, уложенных одна поверх другой, и характеризующийся конфигурацией отверстий, расположенных для создания путей потоков для направления полимерных компонентов. Фильера 18 также содержит отверстия, расположенные в один или более рядов. Как обсуждалось выше, прохождение композиции через экструдер 12 и фильеру 18 приводит к образованию поровой сети. В качестве альтернативы, фильера может быть круглой по природе с одним или несколькими концентрическими кольцами отверстий. Независимо от этого, для способствования образованию поровой сети, фильера, как правило, характеризуется отношением длины к диаметру (L/D) приблизительно 6:1 или меньше, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 4:1 или меньше и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,5:1 до приблизительно 2,5:1.

В способе 10 также можно использовать охлаждающую воздуходувку 20, расположенную в непосредственной близости к полотну волокон, выходящих из фильеры 18. Воздух из охлаждающей воздуходувки 20 гасит волокна, выходящие из фильеры 18, и стабилизирует поровую сеть, ранее образованную в ходе вытягивания из расплава. Охлаждающий воздух можно направлять с одной стороны полотна волокон, как показано на фиг. 2, или с обеих сторон полотна волокон. В качестве альтернативы, охлаждающий воздух может доставляться равномерно в циркулирующее полотно вокруг наружного края волокон (в охлаждающий поток) или от центра пучка волокон (из охлаждающего потока). Для формирования волокна требуемой длины охлажденные волокна, как правило, вытягивают из расплава, например, с применением блока 22 для вытягивания волокна, как показано на фиг. 2. Блоки для вытягивания волокна, или аспираторы, для использования в формовании из расплава полимера хорошо известны из уровня техники. Подходящие блоки для вытягивания волокна для применения в способе согласно настоящему изобретению включают линейный аспиратор для волокна типа, показанного в патентах США № 3802817 и № 3423255. Блок 22 для вытягивания волокна, как правило, содержит удлиненный вертикальный канал, через который волокна вытягивают всасываемым воздухом, поступающим с боков канала и протекающим сверху вниз по каналу. Нагреватель или воздуходувкe 24 подают всасываемый воздух в блок 22 для вытягивания волокон. Всасываемый воздух протягивает расплав волокон и воздух из окружающей среды через блок 22 для вытягивания волокон. Поток газа обусловливает вытягивание из расплава или утончение волокон, что повышает молекулярную ориентацию или степень кристалличности полимеров, образующих волокна. В качестве альтернативы, волокна можно механически вытягивать для создания ориентации с использованием одного прядильного вальца или ряда прядильных вальцов со скоростью вытягивания, большей, чем линейная скорость экструзии расплавленного полимера, выходящего из фильеры.

При использовании блока для вытягивания волокон можно выбирать «коэффициент вытягивания» для способствования достижению требуемой длины волокна. «Коэффициент вытягивания» представляет собой линейную скорость движения волокон после вытягивания (например, линейную скорость вращения прядильного вальца 42 или перфорированной поверхности (не показано), деленную на линейную скорость движения волокон после экструзии). Например, коэффициент вытягивания при вытягивании из расплава можно рассчитать следующим образом:

коэффициент вытягивания = A/B,

где

A представляет собой линейную скорость движения волокна после вытягивания из расплава (например, скорость вращения прядильного вальца) и измеряется непосредственно; и

B представляет собой линейную скорость движения экструдированного волокна и может быть рассчитано следующим образом:

линейная скорость движения экструдированного волокна = C/(25*π*D*E²),

где

C представляет собой пропускную способность одного отверстия (граммов в минуту);

D представляет собой плотность расплава полимера (граммов на кубический сантиметр); и

E представляет собой диаметр выходного отверстия (в сантиметрах), через которое экструдируют волокно. В определенных вариантах осуществления соотношение коэффициентов вытягивания может составлять от приблизительно 2:1 до приблизительно 5000:1, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 5:1 до приблизительно 4000:1, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 10:1 до приблизительно 3000:1 и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 15:1 до приблизительно 2000:1.

После образования волокна можно пропускать через выпускное отверстие блока 22 для вытягивания волокон и укладывать на прядильный валец 42. При необходимости волокна, собранные на прядильном вальце 42, можно необязательно подвергать дополнительным этапам обработки и/или превращения в линии (не показано), что будет понятно специалистам в данной области техники. Например, волокна можно собирать и после этого обжимать, текстурировать и/или разрезать со средней длиной волокна в диапазоне от приблизительно 3 до приблизительно 80 миллиметров, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 4 до приблизительно 65 миллиметров и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 5 до приблизительно 50 миллиметров.

С помощью вышеуказанных методик можно образовать стабильную поровую сеть так, что средний процентный объем, занимаемый нанопорами внутри заданной единицы объема волокна, мог составлять от приблизительно 3% до приблизительно 15% на см³, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 4% до приблизительно 12% и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 5% до приблизительно 10% на кубический сантиметр материала. При таком объеме пор композиция может характеризоваться относительно низкой плотностью. Полиолефиновые композиции могут, например, иметь плотность приблизительно 0,92 грамма на кубический сантиметр («г/см³») или меньше, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 0,90 г/см³ или меньше, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 0,88 г/см³ или меньше, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,10 г/см³ до приблизительно 0,85 г/см³ и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,20 г/см³ до приблизительно 0,80 г/см³. Аналогичным образом, полиэфирные композиции могут иметь плотность приблизительно 1,5 г/см³ или меньше, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,4 до приблизительно 1,4 г/см³ и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,5 до приблизительно 1,2 г/см³. Значительная часть пор в поровой сети также имеет «наномасштабный» размер («нанопоры»), как, например, поры со средним размером поперечного сечения приблизительно 800 нанометров или меньше, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 5 до приблизительно 700 нанометров и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 10 до приблизительно 500 нанометров. Термин «размер поперечного сечения» обычно относится к характеристическому размеру (например, ширине или диаметру) поры, который, по сути, перпендикулярен ее главной оси (например, длине) и также, как правило, в основном перпендикулярен направлению напряжения, прилагаемого во время вытягивания. Нанопоры также могут иметь средний осевой размер в диапазоне от приблизительно 100 до приблизительно 5000 нанометров, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 50 до приблизительно 2000 нанометров и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 100 до приблизительно 1000 нанометров. «Осевой размер» представляет собой размер в направлении главной оси (например, длину), которая обычно расположена в направлении вытягивания. Такие нанопоры могут, например, составлять приблизительно 15 об. % или больше, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 20 об. % или больше, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 30 об. % до 100 об. % и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 40 об. % до приблизительно 90 об. % от общего объема пор в волокнах. При вытягивании также могут образовываться микропоры, которые имеют средний размер поперечного сечения, составляющий приблизительно 0,2 микрометра или больше, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 0,5 микрометра или больше и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,5 микрометра до приблизительно 5 микрометров. В определенных случаях осевой размер микропор и/или нанопор может быть больше, чем размер поперечного сечения, так что соотношение сторон (соотношение осевого размера и размера поперечного сечения) составляет от приблизительно 1 до приблизительно 30, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1,1 до приблизительно 15 и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1,2 до приблизительно 5. Например, осевой размер микропор может составлять 1 микрометр или больше, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 1,5 микрометра или больше и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 2 до приблизительно 30 микрометров.

Независимо от их конкретного размера поры (например, нанопоры, микропоры или и те и другие) могут быть распределены практически однородно по всему материалу. Например, поры могут быть распределены колонками, ориентированными в направлении, обычно перпендикулярном направлению, в котором прилагают напряжение. Эти колонки, как правило, могут быть параллельными друг другу по всей ширине материала. Не ограничиваясь теорией, полагают, что наличие такой однородно распределенной поровой сети может приводить к хорошим механическим свойствам (например, рассеиванию энергии под нагрузкой и прочности при ударе). Это кардинально отличается от традиционных методик создания пор, включающих применение порообразующих средств, результатом чего является возникновение тенденции к неконтролируемому распределению пор и неудовлетворительным механическим свойствам.

Далее будут более подробно описаны различные варианты осуществления настоящего изобретения.

I. Термопластичная композиция

A. Матричный полимер

Как указано выше, термопластичная композиция содержит непрерывную фазу, в которой диспергирована добавка-нановключение. Непрерывная фаза содержит один или более матричных полимеров, которые, как правило, составляют от приблизительно 60 вес. % до приблизительно 99 вес. %, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 75 вес. % до приблизительно 98 вес. %, а в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 80 вес. % до приблизительно 95 вес. % термопластичной композиции. Природа матричного полимера (матричных полимеров), применяемого (применяемых) для образования непрерывной фазы, не критична, и в целом можно применять любой подходящий полимер, такой как сложные полиэфиры, полиолефины, стирольные полимеры, полиамиды и т. д.

В определенных вариантах осуществления, например, в качестве матричного полимера можно применять полиолефин. Полиолефины, как правило, имеют температуру плавления, составляющую от приблизительно 100°C до приблизительно 220°C, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 120°C до приблизительно 200°C и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 140°C до приблизительно 180°C, что определено с применением дифференциальной сканирующей калориметрии («DSC») в соответствии с ASTM D-3417. Подходящие полиолефины могут, например, включать полимеры этилена (например, полиэтилен низкой плотности («LDPE»), полиэтилен высокой плотности («HDPE»), линейный полиэтилен низкой плотности («LLDPE») и т. д.), гомополимеры пропилена (например, синдиотактический, атактический, изотактический и т. д.), сополимеры пропилена и т. п. В одном конкретном варианте осуществления полимер представляет собой полимер пропилена, такой как гомополипропилен или сополимер пропилена. Например, полимер пропилена может быть образован из, по сути, изотактического гомополимера или сополимера полипропилена, содержащего другие мономеры в количестве, равном приблизительно 10 вес. % или меньше, т. е. по меньшей мере приблизительно 90% по весу пропилена. Такие гомополимеры могут иметь температуру плавления, составляющую от приблизительно 140°C до приблизительно 170°C. Разумеется, другие полиолефины также можно применять в композиции по настоящему изобретению. В одном варианте осуществления, например, полиолефин может представлять собой сополимер этилена или пропилена и другого α-олефина, такого как C₃-C₂₀α-олефин или C₃-C₁₂-α-олефин. Конкретные примеры подходящих α-олефинов включают 1-бутен; 3-метил-1-бутен; 3,3-диметил-1-бутен; 1-пентен; 1-пентен с одним или более метильными, этильными или пропильными заместителями; 1-гексен с одним или более метильными, этильными или пропильными заместителями; 1-гептен с одним или более метильными, этильными или пропильными заместителями; 1-октен с одним или более метильными, этильными или пропильными заместителями; 1-нонен с одним или более метильными, этильными или пропильными заместителями; этил-, метил- или диметилзамещенный 1-децен; 1-додецен и стирол. Особенно желательными α-олефиновыми сомономерами являются 1-бутен, 1-гексен и 1-октен. Содержание этилена или пропилена в таких сополимерах может составлять от приблизительно 60 мол. % до приблизительно 99 мол. %, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 80 мол. % до приблизительно 98,5 мол. % и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 87 мол. % до приблизительно 97,5 мол. %. Содержание α-олефина может подобным образом находиться в диапазоне от приблизительно 1 мол. % до приблизительно 40 мол. %, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1,5 мол. % до приблизительно 15 мол. % и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 2,5 мол. % до приблизительно 13 мол. %.

В других вариантах осуществления в качестве матричного полимера можно применять сложный полиэфир. Как правило, можно применять любой из ряда сложных полиэфиров, таких как сложные алифатические полиэфиры, такие как поликапролактон, сложные полиамидоэфиры, полимолочная кислота (PLA) и ее сополимеры, полигликолевая кислота, полиалкиленкарбонаты (например, полиэтиленкарбонат), поли-3-гидроксибутират (PHB), поли-3-гидроксивалерат (PHV), сополимер 3-гидроксибутирата и 4-гидроксибутирата, сополимеры 3-гидроксибутирата и 3-гидроксивалерата (PHBV), сополимер 3-гидроксибутирата и 3-гидроксигексаноата, сополимер 3-гидроксибутирата и 3-гидроксиоктаноата, сополимер 3-гидроксибутирата и 3-гидроксидеканоата, сополимер 3-гидроксибутирата и 3-гидроксиоктадеканоата и алифатические полимеры на основе сукцината (например, полибутиленсукцинат, полибутиленсукцинат/адипат, полиэтиленсукцинат и т. д.); сложные алифатически-ароматические coполиэфиры (например, полибутиленадипат/терефталат, полиэтиленадипат/терефталат, полиэтиленадипат/изофталат, полибутиленадипат/изофталат и т. д.); сложные ароматические полиэфиры (например, полиэтилентерефталат, полибутилентерефталат и т. д.) и т. п.

В определенных случаях термопластичная композиция может содержать по меньшей мере один сложный полиэфир, который является жестким по природе, такой как полиэтилентерефталат или полимолочная кислота, и, следовательно, имеет относительно высокую температуру стеклования. Например, температура стеклования («T_g») может составлять приблизительно 0°C или больше, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 5°C до приблизительно 120°C, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 30°C до приблизительно 110°C и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 50°C до приблизительно 100°C. Сложный полиэфир также может иметь температуру плавления, составляющую от приблизительно 140°C до приблизительно 320 °C, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 150°C до приблизительно 300 °C и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 160°C до приблизительно 275°C. Температуру плавления можно определять с помощью DSC в соответствии с ASTM D3417-99. Температуру стеклования можно определять с помощью динамического механического анализа в соответствии с ASTM E1640-09. В случае использования жесткого сложного полиэфира, как правило, он имеет среднечисловой молекулярный вес («M_n») в диапазоне от приблизительно 40000 до приблизительно 180000 грамм на моль, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 50000 до приблизительно 160000 грамм на моль и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 80000 до приблизительно 120000 грамм на моль. Аналогичным образом, полимер также, как правило, характеризуется средневесовым молекулярным весом («M_w») в диапазоне от приблизительно 80000 до приблизительно 250000 грамм на моль, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 100000 до приблизительно 200000 грамм на моль и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 110000 до приблизительно 160000 грамм на моль. Соотношение средневесового молекулярного веса и среднечислового молекулярного веса («M_w/M_n»), т. е. «коэффициент полидисперсности», также является достаточно низким. Например, коэффициент полидисперсности, как правило, находится в диапазоне от приблизительно 1,0 до приблизительно 3,0, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1,1 до приблизительно 2,0 и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1,2 до приблизительно 1,8. Значения средневесового и среднечислового молекулярного веса можно определять с помощью способов, известных специалистам в данной области. Сложный полиэфир также может иметь собственную вязкость, составляющую от приблизительно 0,2 до приблизительно 1,5 децилитра на грамм (дл/г), в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,4 до приблизительно 1,2 дл/г и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,5 до приблизительно 0,9 дл/г.

Некоторые типы чистых сложных полиэфиров (например, полимолочная кислота) могут поглощать воду из окружающей среды так, что содержание влаги в них составляет от приблизительно 500 до 600 частей на миллион («ppm») или даже больше в пересчете на сухой вес исходного сложного полиэфира. Содержание влаги можно определять множеством способов, известных из уровня техники, например, в соответствии с ASTM D7191-10, как описано ниже. Поскольку присутствие воды при формовании из расплава может приводить сложный полиэфир к гидролитическому разложению и снижению его молекулярного веса, иногда желательно высушивать сложный полиэфир перед смешиванием. В большинстве вариантов осуществления, например, желательно, чтобы сложный полиэфир имел содержание влаги, составляющее приблизительно 300 частей на миллион («ppm») или меньше, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 200 ppm или меньше, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1 до приблизительно 100 ppm перед смешиванием с добавкой-нановключением. Высушивание сложного полиэфира может проходить, например, при температуре, составляющей от приблизительно 50°C до приблизительно 160°C и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 100°C до приблизительно 150°C.

B. Добавка-нановключение

Как указано выше, в термопластичной композиции, которая содержит по меньшей мере один полимер, также используют добавку-нановключение. Не ограничиваясь теорией, полимер может быть выбран так, что он является по меньшей мере частично несовместимым с матричным полимером в том смысле, что он может быть распределен в матрице по сути равномерно, но в форме дискретных доменов. Перед вытягиванием дискретные домены могут характеризоваться наноразмерными размерами, например, характеризоваться средним размером поперечного сечения, составляющим от приблизительно 1 до приблизительно 2500 нанометров, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 5 до приблизительно 2000 нанометров, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 10 до приблизительно 1500 нанометров и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 20 до приблизительно 1000 нанометров. Домены могут иметь ряд различных форм, таких как эллиптическая, сферическая, цилиндрическая, пластинчатая, трубчатая и т. д. В одном варианте осуществления, например, домены имеют, по сути, эллиптическую форму. Добавку-нановключение, как правило, применяют в количестве от приблизительно 0,05 вес. % до приблизительно 20 вес. %, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,1 вес. % до приблизительно 10 вес. % и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,5 вес. % до приблизительно 5 вес. % в пересчете на вес матричного полимера непрерывной фазы. Концентрация добавки-нановключения во всей термопластичной композиции может аналогичным образом составлять от приблизительно 0,01 вес. % до приблизительно 15 вес. %, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,05 вес. % до приблизительно 10 вес. % и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,3 вес. % до приблизительно 6 вес. % термопластичной композиции.

Добавка-нановключение является частично несовместимой с матричным полимером в том смысле, что она может быть распределена в матрице по сути равномерно, но в форме дискретных доменов. Такая частичная несовместимость может быть достигнута рядом способов. В определенных вариантах осуществления, например, добавка-нановключение может представлять собой полимер, содержащий неполярный компонент (например, силоксановый полимер, олефиновый полимер и т. д.). Такие полимеры, как правило, характеризуются средневесовым молекулярным весом, составляющим приблизительно 100000 грамм на моль или больше, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 200000 грамм на моль или больше и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 500000 грамм на моль до приблизительно 2000000 грамм на моль.

В одном варианте осуществления, например, добавка-нановключение может содержать силоксановый полимер. Силоксановый полимер может иметь кинематическую вязкость, составляющую приблизительно 1 x 10⁵ сантистоксов или больше, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 5 x 10⁵ сантистоксов или больше, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 1 x 10⁶ сантистоксов или больше и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 5 x 10⁶ сантистоксов до приблизительно 20 x 10⁶ сантистоксов. В термопластичной композиции в целом можно применять любую из множества добавок-нановключений. Например, в определенных вариантах осуществления силоксановый полимер может представлять собой «MQ»-смолу, которая представляет собой макромолекулярный полимер, содержащий звенья R₃SiO_1/2 и SiO_4/2 (звенья M и Q соответственно), где R представляет собой функциональную или нефункциональную органическую группу. Подходящие органофункциональные группы («R») могут включать, например, алкил (например, метил, этил, пропил, бутил и т. д.), арил (например, фенил), циклоалкил (например, циклопентил), ариленил, алкенил, циклоалкенил (например, циклогексенил), алкокси (например, метокси) и т. д., а также их комбинации. Такие смолы, как правило, получают путем химического связывания (сополимеризации) молекул MQ-смолы, характеризующихся низким средневесовым молекулярным весом (таким как менее 100000 грамм на моль), с полисилоксановыми линкерами. В одном конкретном варианте осуществления, например, смола может быть образована путем сополимеризации низкомолекулярной твердой MQ-смолы (A) с по сути линейным полидиорганосилоксановым линкером (B), таким как описанный в патенте США № 6072012, выданном Juen и соавт. Смола (A) может, например, содержать силокси-звенья M и Q, характеризующиеся следующей общей формулой:

где

R¹ представляет собой гидроксильную группу;

R² представляет собой одновалентную углеводородную группу, содержащую по меньшей мере одну ненасыщенную углерод-углеродную связь (т. е. винил), которая способна к реакции присоединения атома водорода, связанного с кремнием;

каждый R³ независимо выбран из группы, состоящей из алкильных, арильных и арилалкильных групп;

a представляет собой число от 0 до 1 и в некоторых вариантах осуществления от 0 до 0,2;

b представляет собой число от 0 до 3 и в некоторых вариантах осуществления от 0 до 1,5; и

c представляет собой число, большее или равное 0.

По сути линейный полидиорганосилоксановый линкер (B) также может характеризоваться следующей общей формулой:

где

каждый R⁴ представляет собой одновалентную группу, независимо выбранную из группы, состоящей из алкильных, арильных и арилалкильных групп;

каждый R⁵ представляет собой одновалентную группу, независимо выбранную из группы, состоящей из водорода, гидроксила, алкокси-, оксимо-, алкилоксимо- и арилоксимо-групп, где по меньшей мере две группы R⁵, как правило, присутствуют в каждой молекуле и связаны с различными атомами кремния;

p равняется 0, 1, 2 или 3;

x находится в диапазоне от 0 до 200 и в некоторых вариантах осуществления от 0 до 100; и

y находится в диапазоне от 0 до 200 и в некоторых вариантах осуществления от 0 до 100.

В дополнение к силоксановому полимеру также можно применять одну или более смол-носителей в добавке-нановключении. В случае использования смолы-носителя, как правило, она составляет от приблизительно 20 вес. % до приблизительно 80 вес. %, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 30 вес. % до приблизительно 70 вес. % и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 40 вес. % до приблизительно 60 вес. % добавки-нановключения. Аналогичным образом, силоксановые полимеры также, как правило, составляют от приблизительно 20 вес. % до приблизительно 80 вес. %, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 30 вес. % до приблизительно 70 вес. % и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 40 вес. % до приблизительно 60 вес. % добавки-нановключения.

Можно применять любую из ряда смол-носителей, таких как полиолефины (полимер этилена, полимеры пропилена и т. д.), сложные полиэфиры (например, полиэтилентерефталат, сложные полиэфирные эластомеры и т. д.), полиамиды и т. д. В одном варианте осуществления, например, смола-носитель представляет собой полимер этилена, такой как сополимер этилена и α-олефина, такой как описанный выше. Плотность полимера этилена может изменяться в зависимости от типа используемого полимера, но, как правило, она находится в диапазоне от приблизительно 0,85 до приблизительно 0,96 грамм на кубический сантиметр (г/см³). Полиэтиленовые «пластомеры», например, могут иметь плотность в диапазоне от приблизительно 0,85 до приблизительно 0,91 г/см³. Аналогичным образом, «линейный полиэтилен низкой плотности» (LLDPE) может иметь плотность в диапазоне от приблизительно 0,91 до приблизительно 0,940 г/см³; «полиэтилен низкой плотности» (LDPE) может иметь плотность в диапазоне от приблизительно 0,910 до приблизительно 0,940 г/см³; и «полиэтилен высокой плотности» (HDPE) может иметь плотность в диапазоне от приблизительно 0,940 до приблизительно 0,960 г/см³, как определено в соответствии с ASTM D792-13. Разумеется, в других вариантах осуществления смола-носитель может содержать полимер пропилена, такой как гомополимер пропилена, сополимер пропилен/α-олефин и т. д., а также их комбинации. В одном конкретном варианте осуществления полимер представляет собой полимер пропилена, такой как гомополипропилен или сополимер пропилена. Например, полимер пропилена может быть образован из по сути изотактического гомополимера или сополимера полипропилена, содержащего другой мономер в количестве, равном приблизительно 10 вес. % или меньше, т. е. по меньшей мере приблизительно 90% по весу пропилена. Такие гомополимеры могут иметь температуру плавления, составляющую от приблизительно 160°C до приблизительно 170°C. Коммерчески доступные примеры подходящих маточных смесей на основе добавки-нановключения, которые можно применять, включают, например, доступные от Dow Corning под торговыми обозначениями MB50-001 (смола-носитель представляет собой гомополимер пропилена), MB50-313 (смола-носитель представляет собой LDPE), MB50-010 (смола-носитель представляет собой сложный полиэфирный эластомер) и MB50-314 (смола-носитель представляет собой HDPE).

В еще одних вариантах осуществления в качестве добавки-нановключения также может быть использован термопластичный эластомер, представляющий собой сополимер простого и сложного эфиров. Не ограничиваясь теорией, полагают, что эластомер, представляющий собой сополимер простого и сложного эфиров, является по меньшей мере частично несовместимым с матричным полимером в том смысле, что он может быть распределен по сути равномерно в форме дискретных доменов. Любой из ряда термопластичных эластомеров, представляющих собой сополимеры простого и сложного эфиров, в целом можно применять в настоящем изобретении. Как правило, такие эластомеры представляют собой сегментированные блок-сополимеры, которые имеют повторяющиеся «сложноэфирные звенья с длинной цепью» и «сложноэфирные звенья с короткой цепью», соединенные посредством сложноэфирных связей. Звенья с длинной цепью могут быть представлены формулой:

-OGO-C(O)-R-C(O)-,

и сложноэфирные звенья с короткой цепью представлены структурой:

-ODO-C(O)-R-C(O)-,

где

G представляет собой двухвалентную группу, которая получена из одного или более высокомолекулярных спиртов (например, полимерного гликоля);

R представляет собой углеводородную группу, полученную из одной или более дикарбоновых кислот (например, терефталевой кислоты, изофталевой кислоты и т. д.); и

D представляет собой двухвалентную группу, полученную из одного или более низкомолекулярных диолов (например, 1,4-бутандиола, этиленгликоля и т. д.).

«Звенья с длинной цепью», как правило, образованы из продукта реакции высокомолекулярного спирта с дикарбоновой кислотой, и «сложноэфирные звенья с короткой цепью», как правило, образованы в результате реакции низкомолекулярного диола с дикарбоновой кислотой. Высокомолекулярный спирт, например, может характеризоваться среднечисловым молекулярным весом, составляющим приблизительно 400 грамм на моль или больше и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 600 до приблизительно 10000 грамм на моль. Примеры таких спиртов включают, например, полимерные гликоли, имеющие концевые гидроксигруппы, и, в частности, те, что получены из 1,2-алкиленоксидов, содержащих от 2 до приблизительно 10 атомов углерода (например, этиленоксид, 1,2-пропиленоксид, 1,2-бутиленоксид и 1,2-гексиленоксид). В одном варианте осуществления, например, высокомолекулярный спирт представляет собой статистический сополимер или блок-сополимер этиленоксида и 1,2-пропиленоксида. В другом варианте осуществления высокомолекулярный спирт представляет собой поли(окситетраметилен)гликоли, полученные из тетрагидрофурана. Низкомолекулярные диолы могут характеризоваться среднечисловым молекулярным весом, составляющим менее приблизительно 400 грамм на моль и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 50 до приблизительно 300 грамм на моль. Примеры подходящих диолов включают, например, этиленгликоль, пропиленгликоль, 1,4-бутандиол, 1,6-гексаметиленгликоль, дигидроксициклогексан, циклогександиметанол, резорцин, гидрохинон, 1,5-дигидроксинафталин, бисфенол A и т. п. Также можно применять эквивалентные производные диолов, образующие сложные эфиры, например, этиленоксид или пропиленкарбонат. Кроме того, при необходимости также можно применять смесь высокомолекулярных спиртов и/или низкомолекулярных диолов. Таким образом, например, буква «G» в формуле, приведенной выше, может обозначать остаток одного гликоля с длинной цепью или остаток нескольких различных гликолей, и/или буква «D» может обозначать остаток одного или нескольких низкомолекулярных диолов.

Предполагается, что термин «дикарбоновая кислота», применяемый в данном документе, включает эквиваленты, полученные при конденсационной полимеризации, дикарбоновых кислот, т. е. их сложные эфиры или производные, образующие сложные эфиры, такие как хлорангидриды, ангидриды или другие производные, которые ведут себя по сути подобно дикарбоновым кислотам в реакции полимеризации с гликолем. Дикарбоновые кислоты также могут быть ароматическими, алифатическими и/или алифатически-ароматическими по природе. В частности, подходящие ароматические дикарбоновые кислоты могут включать, например, ортофталевую кислоту, изофталевую кислоту, терефталевую кислоту, бибензойную кислоту и т. д., а также сложные эфиры на их основе или производные, образующие сложные эфиры на их основе. Аналогичным образом, подходящие алифатические дикарбоновые кислоты могут включать янтарную кислоту, глутаровую кислоту, адипиновую кислоту, пимелиновую кислоту, субериновую кислоту, азелаиновую кислоту, себациновую кислоту, щавелевую кислоту, фумаровую кислоту и т. д., а также сложные эфиры на их основе или производные, образующие сложные эфиры на их основе. При необходимости можно также применять смесь дикарбоновых кислот, таких как терефталевая кислота и изофталевая кислота. Таким образом, буква «R» в формуле, приведенной выше, также может обозначать остаток одной или нескольких дикарбоновых кислот.

В еще одних вариантах осуществления добавка-нановключение может представлять собой эпоксид-функциональный полиолефин. Один пример такой добавки-нановключения представляет собой полиэпоксид, который содержит в среднем по меньшей мере два оксирановых кольца на молекулу. Не ограничиваясь теорией, полагают, что такие молекулы полиэпоксидов могут подвергаться реакции (например, удлинения цепи, разветвления боковой цепи, привития, образования сополимеров и т. д.) с определенными компонентами композиции для улучшения прочности расплава без значительного снижения температуры стеклования. В этом отношении, полиэпоксиды, характеризующиеся относительно низким количеством эпоксидных функциональных групп, могут быть особенно эффективными, что можно количественно выразить через их «эпоксидный эквивалентный вес». Эпоксидный эквивалентный вес отражает количество смолы, которое содержит одну молекулу эпоксидной группы, и его можно рассчитать путем деления среднечислового молекулярного веса модификатора на количество эпоксидных групп в молекуле. Полиэпоксид согласно настоящему изобретению, как правило, характеризуется среднечисловым молекулярным весом, составляющим от приблизительно 7500 до приблизительно 250000 грамм на моль, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 15000 до приблизительно 150000 грамм на моль и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 20000 до 100000 грамм на моль с коэффициентом полидисперсности, находящемся, как правило, в диапазоне от 2,5 до 7. Полиэпоксид может содержать менее 50, в некоторых вариантах осуществления от 5 до 45 и в некоторых вариантах осуществления от 15 до 40 эпоксидных групп. В свою очередь, эпоксидный эквивалентный вес может составлять менее приблизительно 15000 грамм на моль, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 200 до приблизительно 10000 грамм на моль и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 500 до приблизительно 7000 грамм на моль.

Полиэпоксид может представлять собой линейный или разветвленный гомополимер или сополимер (например, статистический, привитый, блок-сополимер и т. д.), содержащий концевые эпоксидные группы, скелетные оксирановые звенья и/или подвешенные эпоксидные группы. Мономеры, применяемые для образования таких полиэпоксидов, могут меняться. В одном конкретном варианте осуществления, например, полиэпоксид содержит по меньшей мере один (мет)акриловый мономерный компонент с эпоксидными функциональными группами. В данном документе термин «(мет)акриловый» включает акриловый и метакриловый мономеры, а также их соли или сложные эфиры, такие как акрилатные и метакрилатные мономеры. Например, подходящие (мет)акриловые мономеры с эпоксидными функциональными группами могут включать без ограничения мономеры, содержащие 1,2-эпоксидные группы, такие как глицидилакрилат и глицидилметакрилат. Другие подходящие мономеры с эпоксидными функциональными группами включают простой аллилглицидиловый эфир, глицидилэтакрилат и глицидилитаконат.

Полиэпоксид, как правило, характеризуется относительно высоким молекулярным весом, как указано выше, так что это может приводить не только к удлинению цепи, но также способствовать достижению желаемых морфологических характеристик смеси. Таким образом, получаемый показатель текучести расплава полимера, как правило, находится в диапазоне от приблизительно 10 до приблизительно 200 грамм за 10 минут, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 40 до приблизительно 150 грамм за 10 минут и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 60 до приблизительно 120 грамм за 10 минут, определенном при нагрузке, составляющей 2160 грамм, и при температуре 190 °C.

Полиэпоксид также обычно включает по меньшей мере один линейный или разветвленный α-олефиновый мономер, такой как имеющий от 2 до 20 атомов углерода и предпочтительно от 2 до 8 атомов углерода. Конкретные примеры включают этилен, пропилен, 1-бутен; 3-метил-1-бутен; 3,3-диметил-1-бутен; 1-пентен; 1-пентен с одним или более метильными, этильными или пропильными заместителями; 1-гексен с одним или более метильными, этильными или пропильными заместителями; 1-гептен с одним или более метильными, этильными или пропильными заместителями; 1-октен с одним или более метильными, этильными или пропильными заместителями; 1-нонен с одним или более метильными, этильными или пропильными заместителями; этил-, метил- или диметилзамещенный 1-децен; 1-додецен и стирол. Особенно желательными α-олефиновыми сомономерами являются этилен и пропилен. Другой подходящий мономер может включать (мет)акриловый мономер, не содержащий эпоксидных функциональных групп. Примеры таких (мет)акриловых мономеров могут включать метилакрилат, этилакрилат, н-пропилакрилат, изопропилакрилат, н-бутилакрилат, втор-бутилакрилат, изобутилакрилат, трет-бутилакрилат, н-амилакрилат, изоамилакрилат, изоборнилакрилат, н-гексилакрилат, 2-этилбутилакрилат, 2-этилгексилакрилат, н-октилакрилат, н-децилакрилат, метилциклогексилакрилат, циклопентилакрилат, циклогексилакрилат, метилметакрилат, этилметакрилат, 2-гидроксиэтилметакрилат, н-пропилметакрилат, н-бутилметакрилат, изопропилметакрилат, изобутилметакрилат, н-амилметакрилат, н-гексилметакрилат, изоамилметакрилат, втор-бутилметакрилат, трет-бутилметакрилат, 2-этилбутилметакрилат, метилциклогексилметакрилат, циннамилметакрилат, кротилметакрилат, циклогексилметакрилат, циклопентилметакрилат, 2-этоксиэтилметакрилат, изоборнилметакрилат и т. д., а также их комбинации.

В одном особенно желательном варианте осуществления настоящего изобретения полиэпоксид представляет собой тройной сополимер, образованный из (мет)акрилового мономерного компонента с эпоксидными функциональными группами, α-олефинового мономерного компонента и (мет)акрилового мономерного компонента без эпоксидных функциональных групп. Например, полиэпоксид может представлять собой сополимер этилена-метилакрилата-глицидилметакрилата, имеющий следующую структуру:

где x, y и z равны 1 или больше.

Мономер с эпоксидными функциональными группами можно преобразовать в полимер с применением ряда известных методик. Например, мономер, содержащий полярные функциональные группы, можно привить на основную цепь полимерного материала с образованием привитого сополимера. Такие методики привития хорошо известны из уровня техники и описаны, например, в патенте США № 5179164. В других вариантах осуществления мономер, содержащий эпоксидные функциональные группы, можно сополимеризовать с мономером с образованием блок- или статистического сополимера, применяя известные методики свободнорадикальной полимеризации, такие как реакции под высоким давлением, использование каталитических реакционных систем Циглера-Натта, каталитических реакционных систем с единым центром полимеризации (например, металлоценов) и т. д.

Относительную долю мономерного компонента (мономерных компонентов) можно выбирать для достижения баланса между реакционной способностью эпоксидных групп и показателем текучести расплава. Более конкретно высокие значения содержания эпоксисодержащего мономера могут обусловливать хорошую реакционную способность, но слишком высокое значение содержания может снизить показатель текучести расплава до такой степени, что полиэпоксид будет неблагоприятно воздействовать на прочность расплава полимерной смеси. Таким образом, в большинстве вариантов осуществления (мет)акриловый((мет)акриловые) мономер(мономеры) с эпоксидными функциональными группами составляет(составляют) от приблизительно 1 вес. % до приблизительно 25 вес. %, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 2 вес. % до приблизительно 20 вес. % и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 4 вес. % до приблизительно 15 вес. % сополимера. Аналогичным образом α-олефиновый(α-олефиновые) мономер(мономеры) может(могут) составлять от приблизительно 55 вес. % до приблизительно 95 вес. %, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 60 вес. % до приблизительно 90 вес. % и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 65 вес. % до приблизительно 85 вес. % сополимера. В случае применения других мономерных компонентов (например, (мет)акриловых мономеров без эпоксидных функциональных групп) они могут составлять от приблизительно 5 вес. % до приблизительно 35 вес. %, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 8 вес. % до приблизительно 30 вес. % и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 10 вес. % до приблизительно 25 вес. % сополимера. Один конкретный пример подходящего полиэпоксида, который можно применять в настоящем изобретении, представляет собой коммерчески доступный от Arkema под названием LOTADER® AX8950 или AX8900. LOTADER® AX8950, например, имеет показатель текучести расплава, составляющий от 70 до 100 г/10 мин., и характеризуется содержанием глицидилметакрилатного мономера, составляющим от 7 вес. % до 11 вес. %, содержанием метилакрилатного мономера, составляющим от 13 вес. % до 17 вес. %, и содержанием этиленового мономера, составляющим от 72 вес. % до 80 вес. %. Другой подходящий полиэпоксид является коммерчески доступным от DuPont под наименованием ELVALOY® PTW, который представляет собой тройной сополимер этилена, бутилакрилата и глицидилметакрилата и имеет показатель текучести расплава 12 г/10 мин.

Помимо регулирования типа и относительного содержания мономеров, применяемых для образования полиэпоксида, можно также регулировать общее весовое процентное содержание для достижения желаемых преимуществ. Например, если уровень модификации слишком низок, то желаемого увеличения прочности расплава и механических свойств можно не достичь. Однако авторы настоящего изобретения также обнаружили, что если уровень модификации слишком высок, то обработка может быть ограничена вследствие сильных молекулярных взаимодействий (например, сшивания) и образования физической сети эпоксидными функциональными группами. Таким образом, полиэпоксид, как правило, используют в количестве, составляющем от приблизительно 0,05 вес. % до приблизительно 10 вес. %, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,1 вес. % до приблизительно 8 вес. %, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,5 вес. % до приблизительно 5 вес. % и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1 вес. % до приблизительно 3 вес. %, в пересчете на вес полиолефинов, используемых в композиции. Содержание полиэпоксида может также составлять от приблизительно 0,05 вес. % до приблизительно 10 вес. %, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,05 вес. % до приблизительно 8 вес. %, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,1 вес. % до приблизительно 5 вес. % и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,5 вес. % до приблизительно 3 вес. % в пересчете на общий вес композиции.

C. Добавка-микровключение

Хотя это не требуется, в композиции по настоящему изобретению также можно применять добавку-микровключение, например, в количестве, составляющем от приблизительно 1 вес. % до приблизительно 30 вес. %, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 2 вес. % до приблизительно 25 вес. % и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 5 вес. % до приблизительно 20 вес. % в пересчете на вес матричного полимера, применяемого в композиции. Концентрация добавки-микровключения во всей термопластичной композиции может аналогичным образом составлять от приблизительно 0,1 вес. % до приблизительно 30 вес. %, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,5 вес. % до приблизительно 25 вес. % и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1 вес. % до приблизительно 20 вес. %.

Термин «добавка-микровключение» в целом относится к любому материалу, который можно диспергировать в матричном полимере в виде дискретных микроразмерных доменов. Например, перед вытягиванием домены могут характеризоваться средним размером поперечного сечения от приблизительно 0,1 мкм до приблизительно 25 мкм, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,5 мкм до приблизительно 20 мкм и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1 мкм до приблизительно 10 мкм. При использовании микроразмерные и наноразмерные фазовые домены способны взаимодействовать уникальным образом при вытягивании из расплава. А именно, полагают, что вытягивание из расплава может инициировать образование зон интенсивного локального сдвига и/или зон интенсивного напряжения (например, нормальных напряжений) вблизи микроразмерных дискретных фазовых доменов в результате концентраций напряжений, обусловленных несовместимостью материалов. Эти зоны сдвига и/или интенсивности напряжения вызывают некоторое начальное нарушение адгезии в матричном полимере, прилегающем к микроразмерными доменам. Примечательно, однако, что зоны локального сдвига и/или интенсивности напряжения, создаваемые вблизи наноразмерных дискретных фазовых доменов, могут перекрываться с микроразмерными зонами, вызывая даже дополнительное нарушение адгезии, случающееся в матрице, тем самым создавая значительное число нанопор, прилегающих к наноразмерным доменам и/или микроразмерным доменам.

Конкретная природа добавки-микровключения не критична и может включать жидкости, полутвердые вещества или твердые вещества (например, аморфные, кристаллические или полукристаллические). В определенных вариантах осуществления добавка-микровключение является полимерной по природе и обладает относительно высоким молекулярным весом, что способствует улучшению прочности расплава и стабильности термопластичной композиции. Как правило, полимер добавки-микровключения в целом может быть несовместимым с матричным полимером. Таким образом, добавка может стать более диспергируемой в виде дискретных фазовых доменов в непрерывной фазе матричного полимера. Дискретные домены способны поглощать энергию, которая возникает при воздействии внешней силы, что увеличивает общую ударную вязкость и прочность получаемых волокон. Домены могут иметь ряд различных форм, таких как эллиптическая, сферическая, цилиндрическая, пластинчатая, трубчатая и т. д. В одном варианте осуществления, например, домены имеют, по сути, эллиптическую форму. Физический размер отдельного домена обычно достаточно мал, чтобы минимизировать распространение трещин по материалу при приложении внешнего напряжения, но достаточно велик, чтобы инициировать микроскопическую пластическую деформацию и допустить образование зон сдвига в местах включения частиц и вокруг них.

Как указано выше, добавка-микровключение также может иметь определенный показатель текучести расплава (или вязкость) для обеспечения достаточной поддержки дискретных доменов и полученных пор. Например, соотношение показателя текучести расплава добавки-микровключения и показателя текучести расплава матричного полимера составляет, как правило, от приблизительно 0,2 до приблизительно 8, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,5 до приблизительно 6 и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1 до приблизительно 5. Добавка-микровключение может, например, иметь показатель текучести расплава, составляющий от приблизительно 0,1 до приблизительно 250 грамм за 10 минут, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,5 до приблизительно 200 грамм за 10 минут и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 5 до приблизительно 150 грамм за 10 минут, определенный при нагрузке, составляющей 2160 грамм, и при температуре, на по меньшей мере приблизительно 40°C выше ее температуры плавления (например, от 120°C до 180°C).

Хотя можно применять широкий ряд добавок-микровключений, которые обладают свойствами, определенными выше, особенно подходящие примеры таких добавок могут включать синтетические полимеры, такие как полиолефины (например, полиэтилен, полипропилен, полибутилен и т. д.); стирольные сополимеры (например, стирол-бутадиен-стирол, стирол-изопрен-стирол, стирол-этилен-пропилен-стирол, стирол-этилен-бутадиен-стирол и т. д.); политетрафторэтилены; сложные полиэфиры (например, рециклизованный сложный полиэфир, полиэтилентерефталат и т. д.); поливинилацетаты (например, поли(этиленвинилацетат), поливинилхлоридацетат и т. д.); поливиниловые спирты (например, поливиниловый спирт, поли(этиленвиниловый спирт) и т. д.); поливинилбутирали; акриловые смолы (например, полиакрилат, полиметилакрилат, полиметилметакрилат и т. д.); полиамиды (например, нейлон); поливинилхлориды; поливинилиденхлориды; полистиролы; полиуретаны и т. д. Подходящие полиолефины могут, например, включать полимеры этилена (например, LDPE, HDPE, LLDPE и т. д.), гомополимеры пропилена (например, синдиотактический, атактический, изотактический и т. д.), сополимеры пропилена и т. п.

В определенных вариантах осуществления добавка-микровключение также может служить в качестве смолы-носителя для добавки-нановключения, как рассмотрено выше. В таких вариантах осуществления может быть особенно подходящим применение полиолефина для добавки-микровключения.

D. Другие компоненты

Другие подходящие материалы, которые также можно применять в термопластичной композиции, такие как смазывающие средства, средства улучшения совместимости, катализаторы, антиоксиданты, стабилизаторы, поверхностно-активные вещества, воски, твердые растворители, зародышеобразователи, материалы в виде частиц, нанонаполнители и другие материалы, добавляют для улучшения обрабатываемости и механических свойств термопластичной композиции. Тем не менее, один благоприятный аспект настоящего изобретения состоит в том, что можно обеспечить хорошие свойства без необходимости в различных традиционных добавках, таких как порообразующие средства (например, хлорфторуглероды, гидрохлорфторуглероды, углеводороды, диоксид углерода, сверхкритический диоксид углерода, азот и т. д.), наполнители, инициирующие образование пор (например, карбонат кальция), и гидрофобные модификаторы поверхности раздела фаз (например, простой полиэфир с концевыми гидроксильными группами). Фактически, термопластичная композиция может в целом не содержать порообразующих средств, наполнителей, инициирующих образование пор, и/или модификаторов поверхности раздела фаз. Например, такие порообразующие средства, наполнители и/или модификаторы поверхности раздела фаз могут присутствовать в количестве, составляющем не более приблизительно 1 вес. %, в некоторых вариантах осуществления не более приблизительно 0,5 вес. % и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,001 вес. % до приблизительно 0,2 вес. % термопластичной композиции. Кроме того, благодаря своим свойствам отбеливания при воздействии напряжения, как описано подробнее ниже, получаемая композиция может достигать непрозрачного цвета (например, белого) без необходимости в традиционных красителях, таких как диоксид титана. В определенных вариантах осуществления, например, красители могут присутствовать в количестве, составляющем не более приблизительно 1 вес. %, в некоторых вариантах осуществления не более приблизительно 0,5 вес. % и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,001 вес. % до приблизительно 0,2 вес. % термопластичной композиции.

II. Волокна

Применяемый в данном документе термин «волокно», как правило, относится к удлиненному экструдату, образуемому посредством прохождения полимера через формообразующее выходное отверстие, такое как в головке. Если не указано иное, термин «волокно» включает как прерывающиеся волокна, характеризующиеся определенной длинной и, по сути, непрерывными элементарными нитями. В основном элементарные нити могут, например, иметь длину, которая значительно больше их диаметра, как, например, отношение длины к диаметру («отношение сторон») больше приблизительно 15000 к 1 и в некоторых случаях больше приблизительно 50000 к 1. В одном варианте осуществления волокна могут характеризоваться средним диаметром, составляющим от приблизительно 1 до приблизительно 100 микрометров, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 2 до приблизительно 30 микрометров и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 4 до приблизительно 15 микрометров.

Волокна обычно могут иметь любую желаемую конфигурацию, включая однокомпонентную и многокомпонентную (например, конфигурацию оболочка-ядро, конфигурацию бок-о-бок, конфигурацию сегментированный пирог, конфигурацию остров-в-море и так далее). Полые волокна (однокомпонентные и/или многокомпонентные) также можно применять, как, например, описано в патенте США № 6642429, выданном Carter и соавт. В некоторых вариантах осуществления волокна могут содержать один или более дополнительных полимеров в качестве компонента (например, двухкомпонентное) или составляющей (например, двусоставное) для дополнительного улучшения прочности, обрабатываемости и/или других свойств. Например, термопластичная композиция может образовывать компонент ядра двухкомпонентного волокна типа «оболочка-сердцевина», тогда как дополнительный полимер может образовывать оболочечный компонент, или наоборот. Дополнительный полимер может быть каким-либо желаемым полимером, таким как сложные полиэфиры, например, полимолочная кислота, полиэтилентерефталат и т. д.; полиолефины, например, полиэтилен, полипропилен, полибутилен и так далее; политетрафторэтилен; поливинилацетат; поливинилхлоридацетат; поливинилбутираль; акриловые смолы, например, полиакрилат, полиметилакрилат, полиметилметакрилат и так далее; полиамиды, например, нейлон; поливинилхлорид; поливинилиденхлорид; полистирол; поливиниловый спирт и полиуретаны.

Вследствие наличия поровой сети получаемые волокна обычно не являются хрупкими и, таким образом, могут деформироваться при приложении деформации, а не разрушении. В этом отношении волокна способны проявлять хорошие свойства «максимального удлинения», т. е. процента удлинения при его максимальной нагрузке. Например, волокна могут проявлять максимальное удлинение, составляющее приблизительно 50% или больше, в некоторых вариантах осуществления приблизительно 100% или больше и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 80% до приблизительно 500%, как определено в соответствии с ASTM D638-14 при 23°C. Таких значений удлинения можно достичь для материалов, характеризующихся широким спектром значений диаметров волокна, таких как в диапазоне от приблизительно 0,1 до приблизительно 50 микрометров, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1 до приблизительно 40 микрометров, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 2 до приблизительно 25 микрометров и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 5 до приблизительно 15 микрометров. Хотя волокна обладают способностью удлиняться при натяжении, они также могут оставаться относительно прочными. Например, волокна могут характеризоваться максимальным напряжением растяжения от приблизительно 20 до приблизительно 600 мегапаскаль («МПа»), в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 25 до приблизительно 450 МПа и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 30 до приблизительно 350 МПа, как определено в соответствии с ASTM D638-14 при 23°C. Волокна также могут характеризоваться прочностью на разрыв от приблизительно 0,75 до приблизительно 10 грамм-силы («г_с») на денье, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1 до приблизительно 8 г_с на денье и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1,5 до приблизительно 6 г_с на денье. Толщину нити в денье для волокон можно менять в зависимости от желаемого применения. Как правило, образуют волокна, имеющие номер в денье на элементарную нить (т. е. единица линейной плотности, равная массе в граммах на 9000 метров волокна)менее приблизительно 30, в некоторых вариантах осуществления менее приблизительно 15 и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,5 до приблизительно 10.

Хотя это никоим образом не обязательно, волокна могут быть преобразованы в другую форму перед применением в конечном изделии или продукте. Например, волокна затем могут образовать структуру нетканого полотна путем произвольного нанесения волокон на формующую поверхность (необязательно с помощью вакуума) и затем связывания полученного полотна с применением какой-либо известной методики. Нетканое полотно можно образовать до или после вытягивания волокон. В определенных вариантах осуществления, например, может быть желательным образование нетканого полотна из множества волокон и вытягивание волокон после этого путем растягивания нетканого полотна до степени, желаемой для образования поровой сети. В альтернативном варианте осуществления бесконечная формообразующая поверхность может попросту располагаться под аспирационным блоком для волокон, в котором волокна вытягиваются до желаемой степени перед образованием полотна.

После образования нетканое полотно затем можно соединить с применением какой-либо традиционной методики, как, например, с помощью клея или самопроизвольно (например, посредством сплавления и/или аутогезии волокон без применения внешнего клея). Самопроизвольного соединения, например, можно достигнуть посредством приведения в контакт волокон, пока они являются полурасплавленными или клейкими, или попросту путем смешивания смолы, повышающей клейкость, и/или растворителя с полимером, применяемым для образования волокон. Подходящие методики самопроизвольного соединения могут включать ультразвуковую сварку, термосварку, соединение путем воздушной набивки, каландровое соединение и т. д. Например, полотно можно дополнительно соединить или на нем можно выполнить тиснение рисунком посредством термомеханического способа, при котором полотно пропускают между нагретым гладким опорным вальцом и нагретым вальцом для тиснения. Валец для тиснения может иметь любой рельефный рисунок, который обеспечивает желаемые свойства или внешний вид полотна. В соответствии с необходимостью на вальце для тиснения определяется рельефный рисунок, который определяет множество мест соединения, которые определяют площадь соединения от приблизительно 2% до 30% от общей площади вальца. Приводимые в качестве примера рисунки для соединения включают, например, описанные в патенте США № 3855046, выданном Hansen и соавт., патенте США № 5620779, выданном Levy и соавт., патенте США № 5962112, выданном Haynes и соавт., патенте США № 6093665, выданном Sayovitz и соавт., а также патентах США на промышленный образец № 428267, выданном Romano и соавт.; № 390708 выданном Brown; № 418305, выданном Zander и соавт.; № 384508, выданном Zander и соавт.; № 384819, выданном Zander и соавт.; № 358035, выданном Zander и соавт.; и № 315990, выданном Blenke и соавт. Давление между вальцами может составлять от приблизительно 5 до приблизительно 2000 фунтов на погонный дюйм. Давление между вальцами и температуру вальцов балансируют для получения желаемых свойств или внешнего вида полотна, сохраняя при этом свойства тканеподобного материала. Как хорошо известно специалистам в данной области техники, необходимые температуру и давление можно менять в зависимости от многих факторов, включающих без ограничения площадь соединения рисунком, свойства полимеров, свойства волокон и свойства нетканого материала.

В дополнение к полотнам спанбонд, из термопластичной композиции в соответствии с настоящим изобретением также можно образовать ряд других нетканых полотен, таких как полотна мелтблаун, соединенные кардочесанные полотна, полотна, полученные влажным холстоформованием, полотна, полученные аэродинамическим холстоформованием, полотна коформ, гидравлически сплетенные полотна и т. д. Например, термопластичную композицию можно экструдировать через множество мелких капиллярных головок в сходящиеся высокоскоростные потоки газа (например, воздуха), которые утончают волокна с уменьшением их диаметра. После этого волокна мелтблаун переносятся высокоскоростным потоком газа и осаждаются на принимающую поверхность с образованием полотна из распределенных случайным образом волокон мелтблаун. В качестве альтернативы из полимера можно образовать кардочесанное полотно путем помещения пакетов волокон, сформированных из термопластичной композиции, в трепальную машину, которая разделяет волокна. Затем волокна пропускают через блок гребнечесания или кардного прочеса, в котором волокна дополнительно разъединяют и выравнивают в машинном направлении, так чтобы образовать ориентированное в машинном направлении волокнистое нетканое полотно. После образования нетканое полотно обычно стабилизируют посредством одной или более известных методик соединения, описанных выше, с образованием соединенного кардочесанного полотна. Композиционные материалы и/или слоистые материалы также могут быть образованы из волокон.

III. Изделия

Благодаря своим уникальным и выгодным свойствам волокна по настоящему изобретению хорошо подходят для применения во множестве различных типов изделий, таких как впитывающее изделие, упаковочная пленка, барьерная пленка, медицинское изделие (например, халат, хирургическая простыня, дыхательная маска, головной убор, хирургический колпак, бахилы, стерилизационная обертка, грелка-одеяло, грелка-матрац и т. д.) и т. п. Например, волокна можно включать во «впитывающее изделие», способное поглощать воду или другие жидкости. Примеры некоторых впитывающих изделий включают без ограничения впитывающие изделия личной гигиены, такие как подгузники, трусы для приучения к горшку, впитывающие трусы, изделия, применяемые при недержании, гигиенические продукты для женщин (например, гигиенические прокладки), купальные костюмы, детские салфетки, салфетки для рук и т. п.; медицинские впитывающие изделия, такие как предметы одежды, материалы для фенестрации, подкладные пеленки, наматрасники, перевязочные материалы, впитывающие хирургические салфетки и медицинские салфетки; салфетки для использования в сфере общественного питания; швейные изделия; сумки и т. п. Материалы и способы, подходящие для получения таких изделий, хорошо известны специалистам в данной области техники. Например, впитывающие изделия, как правило, включают по сути непроницаемый для жидкости слой (например, наружное покрытие), проницаемый для жидкости слой (например, подкладку со стороны тела, принимающий слой и т. д.) и впитывающую сердцевину. В одном варианте осуществления, например, волокна могут быть в форме нетканого полотна и применяться для образования наружного покрытия впитывающего изделия. При необходимости нетканое полотно можно наслаивать на непроницаемую для жидкости пленку, являющуюся либо проницаемой для паров, либо непроницаемой для паров.

Впитывающие изделия, например, в целом включают впитывающий элемент (например, сердцевинный слой, принимающий слой, слой задержки переноса, оберточный лист, вентиляционный слой и т. д.), расположенный между тыльным листом и верхним листом. Впитывающее изделие также может содержать другие компоненты, известные из уровня техники, такие как боковые панели, герметичные отвороты, ушки, ленты для талии или ног и т. д. Говоря в общем, волокна по настоящему изобретению можно использовать в любом слое или компоненте впитывающего изделия, таком как верхний лист, тыльный лист и/или впитывающий элемент. В случае использования в определенных слоях или компонентах (например, тыльном слое), необходимым может быть наслоение волокон (например, в форме нетканого полотна) на другой слой (например, пленку).

В связи с этим будут описаны различные приводимые в качестве примера варианты осуществления впитывающего изделия. Как видно на фиг. 1, например, на ней показан один конкретный вариант осуществления впитывающего изделия 201 в виде подгузника. Однако, как указано выше, настоящее изобретение можно осуществлять в других видах впитывающих изделий таких, как изделия, применяемые при недержании, гигиенические прокладки, трусы-подгузники, женские прокладки, трусы для приучения к горшку и т. п. В иллюстративном варианте осуществления показано впитывающее изделие 201, имеющее форму песочных часов в расстегнутом виде. Однако, конечно, можно использовать другие формы, такие как в целом прямоугольная форма, T-образная форма или I-образная форма. Как показано, впитывающее изделие 201 включает основу 202, образованную различными компонентами, включая тыльный лист 217, верхний лист 205 и впитывающий элемент, который содержит впитывающий сердцевинный слой 203 и принимающий слой 207. Однако следует понимать, что другие слои также можно применять в настоящем изобретении. Аналогичным образом в определенных вариантах осуществления настоящего изобретения можно также исключить один или более слоев, указанных на фиг. 1.

Как указано выше, тыльный лист 217 может содержать волокна по настоящему изобретению. При необходимости нетканое полотно может быть расположено таким образом, что оно определяет лицевую по отношению к предмету одежды поверхность 333 впитывающего изделия 201. Впитывающее изделие 201 также включает верхний лист 205. Верхний лист 205 обычно предназначен для контакта с телом пользователя и является проницаемым для жидкости. Например, верхний лист 205 может определять обращенную к телу поверхность 218, которая обычно является эластичной, мягкой на ощупь и не вызывает раздражение кожи носящего. При необходимости верхний лист 205 может содержать волокна (например, нетканое полотно) по настоящему изобретению. Например, при необходимости нетканое полотно может быть расположено таким образом, что оно определяет обращенную к телу поверхность 218. Верхний лист может окружать впитывающий сердцевинный слой 203 так, что он полностью покрывает впитывающее изделие. В качестве альтернативы верхний лист 205 и тыльный лист 217 могут выступать за пределы впитывающего элемента, и на периферии их можно соединить друг с другом полностью либо частично, применяя известные методики, такие как склеивающее соединение, ультразвуковая сварка и т. д. Как указано выше, верхний лист 205 может содержать волокна (например, нетканое полотно) по настоящему изобретению. Верхний лист 205 может также включать традиционное нетканое полотно (например, полотно спанбонд, полотно мелтблаун или соединенное кардочесанное полотно). Другие приводимые в качестве примеров конструкции верхнего листа, которые содержат нетканое полотно, описаны в патентах США №№ 5192606; 5702377; 5931823; 6060638 и 6150002, а также в публикациях заявок на патент США №№ 2004/0102750, 2005/0054255 и 2005/0059941. Верхний лист 205 может также содержать множество отверстий, образованных в нем, чтобы, таким образом, позволить биологической жидкости легче проходить во впитывающий сердцевинный слой 203. Отверстия могут быть в произвольном порядке или равномерно распределены по всему верхнему листу 205 или они могут быть расположены только на узкой продольной линии или полосе, расположенной вдоль продольной оси впитывающего изделия. Отверстия позволяют биологической жидкости быстро проникать вниз во впитывающий элемент. Размер, форму, диаметр и количество отверстий можно изменять для соответствия конкретным требованиям.

Впитывающее изделие также содержит впитывающий элемент, расположенный между верхним листом и тыльным листом. Впитывающий элемент может быть образован из одного впитывающего слоя или композиционного материала, содержащего отдельный и отличный впитывающий слой. Однако следует понимать, что в настоящем изобретении можно использовать любое количество впитывающих слоев. На фиг. 1, например, впитывающий элемент содержит впитывающий сердцевинный слой 203 и принимающий слой 207, который способствует замедлению распространения и разбрызгивания выбросов или излияний жидкости, которые могут быстро поступать во впитывающий сердцевинный слой 203. Желательно, чтобы принимающий слой 207 быстро принимал и временно удерживал жидкость перед ее высвобождением в части впитывающего сердцевинного слоя 203 для хранения или удерживания. В иллюстративном варианте осуществления, например, принимающий слой 207 размещен между обращенной внутрь поверхностью 216 верхнего листа 205 и впитывающим сердцевинным слоем 203. В качестве альтернативы принимающий слой 207 может быть расположен на обращенной наружу поверхности 218 верхнего листа 205. Принимающий слой 207 обычно выполнен из высокопроницаемых для жидкости материалов. Подходящие материалы могут включать пористые тканые материалы, пористые нетканые материалы и пленки с отверстиями. В одном варианте осуществления принимающий слой 207 может содержать волокна по настоящему изобретению. Другие примеры подходящих принимающих слоев описаны в патентах США № 5486166, выданном Ellis и соавт., и № 5490846, выданном Ellis и соавт.

При необходимости впитывающий элемент может также содержать слой задержки переноса, расположенный вертикально ниже принимающего слоя. Слой задержки переноса может содержать материал, который является менее гидрофильным, чем другие впитывающие слои, и может в целом характеризоваться как, по сути, гидрофобный. Например, слой задержки переноса может содержать волокна (например, нетканое полотно) по настоящему изобретению. Волокна могут быть круглыми, трехлепестковыми или многолепестковыми по форме поперечного сечения, и они могут быть полыми или цельными по структуре. Как правило, полотна соединены, например, с помощью термосварки, на площади от приблизительно 3% до приблизительно 30% площади полотна. Другие примеры подходящих материалов, которые можно применять для слоя задержки переноса, описаны в патентах США № 4798603, выданном Meyer и соавт., и № 5248309, выданном Serbiak и соавт. Для корректировки эффективности настоящего изобретения слой задержки переноса можно также обработать выбранным количеством поверхностно-активного вещества для увеличения его изначальной смачиваемости.

Слой задержки переноса в целом может иметь любой размер, такой как длина от приблизительно 150 мм до приблизительно 300 мм. Как правило, длина слоя задержки переноса примерно равна длине впитывающего изделия. Слой задержки переноса может также быть равным по ширине принимающему слою, но обычно является более широким. Например, ширина слоя задержки переноса может составлять от приблизительно 50 мм до приблизительно 75 мм и, в частности, приблизительно 48 мм. Как правило, слой задержки переноса имеет меньший базовый вес, чем таковой у других впитывающих элементов. Например, базовый вес слоя задержки переноса обычно составляет менее приблизительно 150 грамм на квадратный метр (г/м2) и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 10 г/м2 до приблизительно 100 г/м2. При необходимости слой задержки переноса может содержать волокна (например, нетканое полотно) по настоящему изобретению.

Помимо вышеупомянутых компонентов впитывающее изделие 201 может также содержать различные другие компоненты, известные из уровня техники. Например, впитывающее изделие 201 может также содержать, по сути, гидрофильный оберточный лист (не проиллюстрирован), который способствует поддержанию целостности волокнистой структуры впитывающего сердцевинного слоя 203. Оберточный лист обычно размещен вокруг впитывающего сердцевинного слоя 203 по меньшей мере поверх его двух основных лицевых поверхностей и состоит из впитывающего целлюлозного материала, такого как крепированная вата или ткань с высокой влагопрочностью. Оберточный лист может быть выполнен с возможностью создания влагоотводящего слоя, который способствует быстрому распределению жидкости по всей массе впитывающих волокон впитывающего сердцевинного слоя 203. Материал оберточного листа с одной стороны впитывающей волокнистой массы может быть соединен с оберточным листом, расположенным на противоположной стороне волокнистой массы, для эффективного удерживания впитывающего сердцевинного слоя 203. Кроме того, впитывающее изделие 201 может также содержать вентиляционный слой (не показан), который расположен между впитывающим сердцевинным слоем 203 и тыльным листом 217. В случае использования вентиляционный слой может способствовать изоляции тыльного листа 217 от впитывающего сердцевинного слоя 203, снижая тем самым влажность в тыльном листе 217. Примеры таких вентиляционных слоев могут включать нетканое полотно, наслоенное на воздухопроницаемую пленку, так как описано в патенте США № 6663611, выданном Blaney и соавт. При необходимости оберточный лист и/или вентиляционный слой могут содержать волокна по настоящему изобретению.

В некоторых вариантах осуществления впитывающее изделие 201 может также содержать пару ушек (не показаны), которые проходят от боковых кромок 232 впитывающего изделия 201 к одному из участков, прилегающих к талии. Ушки могут быть образованы как единое целое с выбранным компонентом подгузника. Например, ушки могут быть сформированы в единое целое с тыльным листом 217 или из материала, применяемого для создания верхней поверхности, который может включать волокна по настоящему изобретению, если это необходимо. В альтернативных конфигурациях ушки могут быть представлены элементами, соединенными и скомпонованными с тыльным листом 217, верхней поверхностью, расположенными между тыльным листом 217 и верхней поверхностью или в различных других конфигурациях. Как упоминалось выше, при необходимости ушки могут содержать волокна по настоящему изобретению.

Как иллюстративно показано на фиг. 1, впитывающее изделие 201 может также содержать пару герметичных отворотов 212, которые выполнены для обеспечения создания барьера и сдерживания растекания выделений организма в поперечном направлении. Герметичные отвороты 212 могут быть размещены вдоль противолежащих в поперечном направлении боковых кромок 232 верхнего листа 205 и прилегать к боковым кромкам впитывающего сердцевинного слоя 203. Герметичные отвороты 212 могут проходить в продольном направлении по всей длине впитывающего сердцевинного слоя 203 или могут проходить по длине впитывающего сердцевинного слоя 203 лишь частично. Если герметичные отвороты 212 имеют меньшую длину, чем впитывающий сердцевинный слой 203, они могут быть избирательно расположены в любом месте вдоль боковых кромок 232 впитывающего изделия 201 в области промежности 210. В одном варианте осуществления герметичные отвороты 212 проходят вдоль всей длины впитывающего сердцевинного слоя 203 для лучшего сдерживания выделений организма. Такие герметичные отвороты 212, как правило, хорошо известны специалистам в данной области техники. Например, подходящие конструкции и варианты расположения герметичных отворотов 212 описаны в патенте США № 4704116, выданном Enloe. При необходимости герметичные отвороты могут содержать волокна по настоящему изобретению.

Впитывающее изделие 201 может содержать различные упругие или растягиваемые материалы, такие как пара упругих элементов 206 для ног, прикрепленных к боковым кромкам 232, для дополнительного предотвращения просачивания выделений организма и для поддержания впитывающего сердцевинного слоя 203. Кроме того, пара упругих элементов 208 для талии может быть прикреплена к противолежащим в продольном направлении кромкам 215, прилегающим к талии, впитывающего изделия 201. Упругие элементы 206 для ног и упругие элементы 208 для талии, как правило, приспособлены для плотного облегания ног и талии носящего при применении для поддержания положительной контактной связи с носящим и для эффективного снижения или устранения просачивания выделений организма из впитывающего изделия 201. Впитывающее изделие 201 может также содержать одну или более креплений 230. Например, два гибких крепления 130, проиллюстрированные на фиг. 1 на противоположных боковых кромках участков, прилегающих к талии, предусмотрены для создания отверстия для талии и пары отверстий для ног носящего. Форма креплений 230, как правило, может варьировать, но может включать, например, в целом прямоугольные формы, квадратные формы, округлые формы, треугольные формы, овальные формы, линейные формы и т. п. Крепления могут включать, например, материал с крючками. В одном конкретном варианте осуществления каждое крепление 230 включает отдельный кусок материала с крючками, прикрепленный к внутренней поверхности гибкой подкладки. При необходимости упругие элементы (например, для ног, для талии и т. д.) и/или крепления могут содержать волокна по настоящему изобретению.

Различные участки и/или компоненты впитывающего изделия 201 могут быть скомпонованы вместе с применением какого-либо известного механизма скрепления, такого как клей, ультразвуковая сварка, термосварка и т. д. Подходящие клеи могут включать, например, термоплавкие клеи, клеи, склеивающие при надавливании, и т. п. При использовании клей можно наносить в виде равномерного слоя, структурированного слоя, рисунка распыления или в виде любых отдельных линий, спиралей или точек. В иллюстративном варианте осуществления, например, тыльный лист 217 и верхний лист 205 скомпонованы друг с другом и с впитывающим сердцевинным слоем 203 с применением клея. В качестве альтернативы впитывающий сердцевинный слой 203 может быть соединен с тыльным листом 217 с применением традиционных креплений, таких как кнопки, крючки и застежки петлевого типа, крепления типа клейкой ленты и т. п. Аналогично другие компоненты подгузника, такие как упругие элементы 206 для ног, упругие элементы 208 для талии и крепления 230, также могут быть скомпонованы во впитывающее изделие 201 с применением любого механизма скрепления.

Хотя выше были описаны различные конфигурации подгузника, следует понимать, что другие конфигурации подгузника и впитывающего изделия также включены в объем настоящего изобретения. Кроме того, настоящее изобретение никоим образом не ограничено подгузниками. В действительности какие-либо другие впитывающие изделия можно образовать согласно настоящему изобретению, включая без ограничения другие впитывающие изделия личной гигиены, такие как трусы для приучения к горшку, впитывающие трусы, продукты для взрослых, применяемые при недержании, гигиенические продукты для женщин (например, гигиенические прокладки), купальные костюмы, детские салфетки и т. п.; медицинские впитывающие изделия такие, как предметы одежды, материалы для фенестрации, подкладные пеленки, перевязочные материалы, впитывающие хирургические салфетки и медицинские салфетки; салфетки для использования в сфере общественного питания; швейные изделия и т. п.

Волокна также можно применять в широком спектре других типов изделий. Неограничивающие примеры включают, например, изоляционные материалы для холодильных установок (например, холодильников, морозильников, аппаратов для продажи напитков и закусок и т. д.); автомобильных компонентов (например, передние и задние сидения, подголовники, подлокотники, дверные панели, задние полки/отделения для вещей, рулевые колеса и отделка салона, приборные доски и т. д.); строительных панелей и секций (например, кровельные покрытия, выемки в стенах, материалы под полом и т. д.); предметов одежды (например, верхняя одежда, рубашки, брюки, перчатки, передники, комбинезоны, туфли, ботинки, головные уборы, стельки и т. д.); мебели и постельных принадлежностей (например, спальные мешки, пледы и т. д.); систем хранения/транспортировки жидкостей (например, трубы или цистерны для жидких/газообразных углеводородов, жидкого азота, кислорода, водорода или сырой нефти); экстремальных сред (например, под водой или космос); пищевых и питьевых продуктов (например, чашки, подставки для чашек, тарелки и т. д.); контейнеров и бутылок; промышленных тканей; изоляционных тканей и т. п. Волокна также можно применять в «предмете одежды», что обычно означает включение любого изделия, которому придана форма для надевания на часть тела. Примеры таких изделий включают без ограничения одежду (например, рубашки, брюки, джинсы, широкие брюки, юбки, верхнюю одежду, спортивную одежду, одежду для атлетики, аэробики и упражнений, одежду для купания, трикотаж для велоспорта или шорты, купальник/купальный костюм, гоночный костюм, гидрокостюм, гимнастический костюм и т. д.), обувь и чулочно-носочные изделия (например, туфли, носки, ботинки и т. д.), защитную одежду (например, пожарный костюм), аксессуары для одежды (например, ремни, бретели, боковые вставки, перчатки, чулочные изделия, гетры, ортопедические скобы и т. д.), нательную одежду (например, нижнее белье, футболки и т. д.), компрессионную одежду, драпированную одежду (например, набедренные повязки, шотландские юбки, тоги, пончо, накидки, шали и т. д.) и так далее.

Ссылка на следующие примеры может способствовать лучшему пониманию настоящего изобретения.

Способы испытания

Показатель текучести расплава

Показатель текучести расплава («MFR») представляет собой вес полимера (в граммах), продавливаемого через выходное отверстие экструзионного пластометра (диаметр 0,0825 дюйма) при воздействии нагрузки, составляющей 2160 грамм, в течение 10 минут, например, при 190°C, 210°C, 230°C или 260°C. Если не указано иное, показатель текучести расплава измеряют в соответствии со способом испытания ASTM D1238-13 с помощью экструзионного пластометра Tinius Olsen.

Термические свойства

Температуру стеклования (T_g) можно определять с помощью динамического механического анализа (DMA) в соответствии с ASTM E1640-13. Можно применять прибор Q800 от TA Instruments. Экспериментальные прогоны можно выполнять с использованием конфигурации натяжение/натяжение в режиме сканирования c температурой в диапазоне от -120°C до 150°C со скоростью нагревания 3 °C/мин. Частоту для амплитуды натяжения во время испытания можно поддерживать постоянной (2 Гц). Можно проводить испытания трех (3) независимых образцов для получения средней температуры стеклования, которую определяют по максимальному значению кривой tan δ, где tan δ определяют как соотношение модуля потерь и модуля накопления (tan δ = E”/E’).

Температуру плавления можно определять с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC). Дифференциальный сканирующий калориметр может представлять собой дифференциальный сканирующий калориметр DSC Q100, который может быть оснащен вспомогательным устройством для охлаждения с помощью жидкого азота и аналитическим программным обеспечением UNIVERSAL ANALYSIS 2000 (версия 4.6.6), оба из которых доступны от T.A. Instruments Inc., Нью-Касл, Делавэр. Во избежание непосредственного контакта с образцами можно применять щипцы или другие инструменты. Образцы можно помещать в алюминиевую чашку и взвешивать с точностью до 0,01 миллиграмма на аналитических весах. Чашку с образцом материала можно закрыть обжимной крышкой. Как правило, гранулы смолы можно размещать непосредственно в чашке для взвешивания.

Дифференциальный сканирующий калориметр можно откалибровать с использованием в качестве стандарта металлического индия и можно выполнять коррекцию базовой линии, как описано в руководстве по эксплуатации дифференциального сканирующего калориметра. Образец материала для испытаний можно поместить в испытательную камеру дифференциального сканирующего калориметра, а в качестве эталона можно использовать пустую чашку. Все испытания можно проводить с продувкой испытательной камеры азотом (техническим) при расходе 55 кубических сантиметров в минуту. Для образцов гранул смолы программа нагрева и охлаждения представляет собой 2-цикловое испытание, начинающееся с уравновешивания камеры до -30°C, с последующим первым периодом нагревания со скоростью нагревания 10°C в минуту до температуры испытания (например, 200°C или 300°C), с последующим уравновешиванием образца при температуре испытания в течение 3 минут, с последующим первым периодом охлаждения со скоростью охлаждения 10°C в минуту до температуры -30°C, с последующим уравновешиванием образца при -30°C в течение 3 минут, а затем вторым периодом нагревания со скоростью нагревания 10°C в минуту до температуры испытания. Для образцов волокна программа нагревания и охлаждения может представлять собой 1-цикловое испытание, начинающееся с уравновешивания камеры до -25°C, с последующим периодом нагревания со скоростью нагревания 10°C в минуту до температуры испытания, с последующим уравновешиванием образца при температуре испытания в течение 3 минут, а затем периодом охлаждения со скоростью охлаждения 10°C в минуту до температуры -30°C. Все испытания можно проводить с продувкой испытательной камеры азотом (техническим) при расходе 55 кубических сантиметров в минуту.

Результаты можно оценивать с помощью аналитического программного обеспечения UNIVERSAL ANALYSIS 2000, которое идентифицирует и определяет значение температуры стеклования (T_g) в точке перегиба, эндотермические и экзотермические пики и площади под пиками на графиках DSC. Температуру стеклования можно идентифицировать как область на линии графика, где происходит выраженное изменение наклона, а температуру плавления можно определить с помощью автоматического подсчета точек перегиба.

Свойства волокна при растяжении

Свойства волокна при растяжении можно определить в соответствии с ASTM D638-14 при 23°C. Например, отдельные образцы волокон можно вначале укоротить (например, обрезать ножницами) до длины 38 миллиметров по длине и поместить по отдельности на черную бархатную ткань. Таким образом, можно собрать от 10 до 15 образцов волокон. Затем образцы волокон можно зафиксировать в, по сути, выпрямленном состоянии на прямоугольной бумажной раме, имеющей внешние размеры 51 миллиметр x 51 миллиметр и внутренние размеры 25 миллиметров x 25 миллиметров. Концы каждого образца волокна можно функционально прикрепить к раме, осторожно закрепляя концы волокон на сторонах рамы клейкой лентой. Для каждого образца волокна можно измерить его внешний, относительно меньший, поперечный размер волокна, применяя традиционный лабораторный микроскоп, который можно откалибровать должным образом и установить на увеличение 40X. Поперечный размер волокна можно записать как диаметр отдельного образца волокна. Рама помогает закрепить концы образцов волокна в верхнем и нижнем зажимах прибора для испытания на растяжение с постоянной скоростью удлинения способом, предотвращающим избыточное повреждение образцов волокон.

Для испытания можно применять прибор для испытания на растяжение с постоянной скоростью удлинения и соответствующий датчик нагрузки. Датчик нагрузки (например, 10 Н) можно выбрать так, чтобы испытательное значение попадало в пределы 10-90% полной шкалы нагрузки. Прибор для испытания на растяжение (т. е. MTS SYNERGY 200) и датчик нагрузки можно приобрести у MTS Systems Corporation, Иден-Прери, Мичиган. Образцы волокон в раме в сборе можно затем зафиксировать между зажимами прибора для испытания на растяжение так, чтобы концы волокон можно было функционально удерживать зажимами прибора для испытания на растяжение. Затем стороны бумажной рамы, проходящие параллельно длине волокна, можно отрезать или отделить иным образом так, чтобы прибор для испытания на растяжение прикладывал испытательное усилие только к волокнам. Волокна можно подвергать испытанию на разрыв при скорости вытягивания и скорости движения зажима 12 дюймов в минуту. Полученные данные можно анализировать с применением программного обеспечения TESTWORKS 4 от MTS Corporation со следующими настройками для испытания.

Значения прочности на разрыв можно выражать в единицах грамм-силы на толщину нити в денье. Можно также измерять максимальное удлинение (% натяжения при разрыве) и максимальное напряжение.

Коэффициент удлинения, плотность и объемная пористость в процентах

Для определения коэффициента удлинения, плотности и объемной пористости в процентах, вначале можно измерить ширину (W_i) и толщину (T_i) образца до вытягивания. Длину (L_i) до вытягивания можно также определить путем измерения расстояния между двумя отметками на поверхности образца. После этого образец можно вытягивать для инициирования порообразования. Затем можно измерить ширину (W_f), толщину (T_f) и длину (L_f) образца с точностью до 0,01 мм, применяя штангенциркуль Digimatic (Mitutoyo Corporation). Объем (V_i) до вытягивания можно рассчитать по формуле W_i x T_i x L_i = V_i. Объем (V_f) после вытягивания также можно рассчитать по формуле W_f x T_f x L_f = V_f. Коэффициент удлинения (Φ) можно рассчитать по формуле Φ = V_f/V_i; плотность (Ρ_f) можно рассчитать по формуле Ρ_f = Ρ_i/Φ, где Ρ_i представляет собой плотность материала заготовки; и объемную пористость в процентах (% V_v) можно рассчитать по формуле %V_v = (1 – 1/Φ) x 100.

Для волокон содержание пустот также может быть измерено с помощью суспензии в растворах с точно установленной плотностью. Например, растворы с установленной плотностью можно получить путем смешивания бромида натрия (Sigma-Aldrich) с деионизированной водой с получением растворов со значениями плотности в диапазоне от 1,0 грамма на кубический сантиметр (г/куб. см) до 1,385 г/куб. см. Плотность раствора может быть проверена с помощью откалиброванных гигрометров, полученных от VWR.

ПРИМЕР 1

Смесь 93 вес. % полукристаллического полиэтилентерефталата (Eastlon PET CFF-A17 от Far Eastern New Century Corporation) и 7 вес. % сополимера сложного полиэфира и простого полиэфира (Hytrel RS 40FS NC010, DuPont). Как сложный полиэфир, так и сополимер сложного полиэфира и простого полиэфира смешивали в сухом виде и затем подавали в двухшнековый экструдер). Для смешивания полимеры подавали в двухшнековый экструдер с вращающимися в одном направлении шнеками (ZSK-30, диаметр 30 мм, длина 1328 миллиметров), произведенный Werner and Pfleiderer Corporation, Рэмси, Нью-Джерси. Экструдер имел 14 зон, пронумерованных последовательно 1-14 от загрузочной воронки к головке. Первая зона № 1 цилиндра получала смолы через весовой дозатор с общей пропускной способностью 20 фунтов в час. Головка, применяемая для экструзии смолы, имела 3 отверстия головки (6 миллиметров в диаметре), разделенные расстояниями 4 миллиметра. При образовании экструдированную смолу охлаждали на охлаждаемой вентилятором транспортерной ленте и формовали в гранулы с помощью гранулятора Conair. Скорость шнеков экструдера составляла 200 оборотов в минуту («об./мин.»). Гранулы высушивали посредством осушителя, осуществляя высушивание при 140°C в течение 12 часов.

ПРИМЕР 2

Смесь смол из примера 1 была выпрядена в пучок однокомпонентных волокон, содержащий группу из 144 элементарных нитей в виде двух жгутов из 72 волокон, через фильеру с диаметром 0,3 мм. Температура экструзии составляла 300°C, и пропускная способность составляла 0,96 грамма на отверстие в минуту. Жгут вытягивали при скорости 2500 м/мин. с получением общей толщины пучка волокон в денье, составляющей 261 г на 9000 метров.

ПРИМЕР 3

Пучок волокон формовали как в примере 2, за исключением того, что скорость вытягивания составляла 3000 метров в минуту, что приводило в результате к толщине нити в денье, составляющей 212 г на 9000 метров.

ПРИМЕР 4

Пучок волокон формовали как в примере 2, за исключением того, что скорость вытягивания составляла 4000 метров в минуту, что приводило в результате к толщине нити в денье, составляющей 126 г на 9000 метров.

ПРИМЕР 5

Пучок волокон формовали как в примере 2, за исключением того, что скорость вытягивания составляла 5000 метров в минуту, что приводило в результате к толщине нити в денье, составляющей 133 г на 9000 метров.

ПРИМЕР 6

Однокомпонентные волокна формовали из 100 вес. % полукристаллического полиэтилентерефталата (Eastlon PET CFF-A17 от Far Eastern New Century Corporation) в пучок, содержащий группу из 144 элементарных нитей в виде двух жгутов из 72 волокон, через фильеру с диаметром 0,3 мм. Температура экструзии составляла 300°C, и пропускная способность составляла 0,96 грамма на отверстие в минуту. Жгут вытягивали при скорости 2500 м/мин. с получением общей толщины пучка волокон в денье, составляющей 267 г на 9000 метров.

ПРИМЕР 7

Пучок волокон формовали как в примере 6, за исключением того, что скорость вытягивания составляла 3500 метров в минуту, что приводило в результате к толщине нити в денье, составляющей 192 г на 9000 метров.

ПРИМЕР 8

Пучок волокон формовали как в примере 6, за исключением того, что скорость вытягивания составляла 4000 метров в минуту, что приводило в результате к толщине нити в денье, составляющей 172 г на 9000 метров.

ПРИМЕР 9

Пучок волокон формовали как в примере 6, за исключением того, что скорость вытягивания составляла 4500 метров в минуту, что приводило в результате к толщине нити в денье, составляющей 152 г в денье.

ПРИМЕР 10

Пучок волокон формовали как в примере 6, за исключением того, что скорость вытягивания составляла 5000 метров в минуту, что приводило в результате к толщине нити в денье, составляющей 139 г на 9000 метров.

ПРИМЕР 11

Смесь 93 вес. % полукристаллического полиэтилентерефталата (Eastlon PET CFF-A17 от Far Eastern New Century Corporation) и 7 вес. % линейного полиэтилена низкой плотности (Aspun 6835A – LLDPE Dow Chemical) применяли для включения сердцевины двухкомпонентных волокон с оболочкой из 100% полукристаллического полиэтилентерефталата (Eastlon PET CFF-A17 от Far Eastern New Century Corporation) при соотношении, составляющем 70% сердцевины и 30% оболочки. Пучок двухкомпонентных волокон, содержащий группу из 144 элементарных нитей в виде двух жгутов из 72 волокон, через фильеру с диаметром 0,3 мм. Температура экструзии составляла 290°C, и пропускная способность составляла 0,96 грамма на отверстие в минуту. Жгут вытягивали при скорости, составляющей 3000 м/мин.

ПРИМЕР 12

Пучок волокон формовали как в примере 11, за исключением того, что скорость вытягивания составляла 4000 метров в минуту.

ПРИМЕР 13

Пучок волокон формовали как в примере 11, за исключением того, что скорость вытягивания составляла 5000 метров в минуту.

Несмотря на то, что настоящее изобретение было подробно описано относительно его конкретных вариантов осуществления, следует понимать, что специалисты в данной области при достижении понимания вышеизложенного смогут легко представить себе изменения, модификации и эквиваленты этих вариантов осуществления. Соответственно, объем настоящего изобретения следует определять как объем прилагаемой формулы изобретения и любых ее эквивалентов.

1. Способ формирования волокна, при этом способ включает осуществление экструзии матричного полимера и добавки-нановключения с образованием термопластичной композиции, в которой добавка-нановключение диспергирована в непрерывной фазе матричного полимера; и затем пропускание экструдированной термопластичной композиции через фильеру с образованием волокна, имеющего поровую сеть, содержащую множество нанопор, причем средний процентный объем, занимаемый нанопорами в пределах заданного объема единицы волокна, составляет от 3% до 15% на см³; где матричный полимер включает сложный полиэфир.

2. Способ по п. 1, где фильера характеризуется отношением длины к диаметру, составляющим 6:1 или меньше.

3. Способ по п. 1, где соотношение показателя текучести расплава матричного полимера и показателя текучести расплава добавки-нановключения составляет 2:1 или больше.

4. Способ по п. 1, где добавка-нановключение характеризуется показателем текучести расплава, составляющим от 0,1 до 50 грамм за 10 минут, определенным при нагрузке 2160 грамм и при температуре, которая по меньшей мере на 40°C выше температуры плавления добавки-нановключения в соответствии с ASTM D1238-13.

5. Способ по п. 1, где матричный полимер характеризуется показателем текучести расплава, составляющим от 0,5 до 80 грамм за 10 минут, определенным при нагрузке 2160 грамм и при температуре, которая по меньшей мере на 40°C выше температуры плавления матричного полимера в соответствии с ASTM D1238-13.

6. Способ по п. 1, где экструзию осуществляют при температуре, составляющей от 180°C до 340°C.

7. Способ по п. 1, дополнительно предусматривающий охлаждение волокна после пропускания через фильеру.

8. Способ по п. 1, где волокно представляет собой по сути непрерывную элементарную нить.

9. Способ по п. 1, где волокно характеризуется диаметром от 1 до 100 микрометров.

10. Способ по п. 1, где добавка-нановключение составляет от 0,01 вес. % до 15 вес. % термопластичной композиции.

11. Способ по п. 1, где добавка-нановключение содержит силоксановый полимер.

12. Способ по п. 1, где добавка-нановключение содержит эластомер, представляющий собой сополимер простого и сложного эфиров.

13. Способ по п. 1, где добавка-нановключение содержит полиэпоксид.

14. Способ по п. 1, где нанопоры имеют средний размер поперечного сечения, составляющий 800 нанометров или меньше.

15. Способ по п. 1, где нанопоры имеют средний осевой размер от 100 до 5000 нанометров.

16. Способ по п. 1, где сложный полиэфир представляет собой полиэтилентерефталат.

17. Способ по п. 1, где непрерывная фаза составляет от 60 вес. % до 99 вес. % термопластичной композиции.

18. Нетканое полотно, содержащее волокно, сформированное способом по любому из пп. 1-17.

19. Впитывающее изделие, которое включает по сути непроницаемый для жидкости слой, проницаемый для жидкости слой и впитывающую сердцевину, где по сути непроницаемый для жидкости слой, проницаемый для жидкости слой или оба из них включают волокно, сформированное способом по любому из пп. 1-17.

20. Способ по п. 1, где средний процентный объем, занимаемый нанопорами в пределах заданного объема единицы волокна, составляет от 4% до 12% на кубический сантиметр материала.

21. Способ по п. 1, где средний процентный объем, занимаемый нанопорами в пределах заданного объема единицы волокна, составляет от 5% до 10% на кубический сантиметр материала.