Способ получения нетканого листового материала, содержащего непроницаемый слой на одной стороне и противоскользящее покрытие на другой стороне

Изобретение относится к способу получения нетканого листового материала, нетканому материалу и изделию для защиты поверхностей. Способ включает следующие стадии: прочесывания (2) волокон (1) с общей преобладающей ориентацией и формирования полотна, скрепления (4) волокон с получением нетканого листового материала, нанесения (7) противоскользящего покрытия на одну из поверхностей материала, нанесения полимера на вторую поверхность нетканого материала и сохранения ориентации волокон на протяжении всего процесса. Изобретение позволяет получить нетканый материал с более прочными свойствами, а также улучшенный в части производительности или скорости производства способ. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Настоящее изобретение относится к области временной защиты, применяемой для защиты поверхностей во время работ, допускающих разбрызгивание жидкости или повреждение таких поверхностей.

Одноразовые или однократно применяемые средства защиты для временной защиты поверхностей, таких как полы, предметы мебели, лестницы или стеклянные окна, например, во время ремонтных работ или детских мероприятий, существуют на рынке уже более двадцати лет. В частности, очень популярными являются непроницаемые и противоскользящие полотна с густым ворсом или листовые материалы. Они состоят из трех слоев, а именно, центрального слоя в виде нетканого материала, верхнего слоя в виде непроницаемого барьера или непроницаемой для жидкостей или водонепроницаемой пленки и нижнего слоя в виде противоскользящего покрытия.

Такой непроницаемый противоскользящий листовой материал должен быть устойчивым к разрыву и выдерживать идущих по нему людей, а также установленное на нем рабочее оборудование, такое как, например, лестницы. В некоторой степени, указанный материал также должен быть достаточно прочным, чтобы его можно было использовать несколько раз. Кроме того, необходимо обеспечить непроницаемость в течение всего срока службы такого продукта. Качество противоскользящего покрытия имеет первостепенное значение для безопасности его потребителей. Однако непроницаемость не должна препятствовать способности материала пропускать воздух.

До настоящего времени такой трехслойный материал получали согласно следующему способу.

На первой стадии изготавливают нетканый слой. В кардочесальной машине из штапельной пряжи получают полотно, состоящее из более или менее параллельно ориентированных волокон. Затем такое полотно направляют в холстоукладчик, где происходит непрерывное складывание и укладка слоев полотна друг на друга, при этом нижний ворс медленно смещается в перпендикулярном направлении (фигура 1). Перпендикулярная раскладка обеспечивает, с одной стороны, целостность материала и, с другой стороны, совместное продольное и поперечное сопротивление нетканого материала. Действительно, после такой операции волокна располагаются в соответствии со случайными ориентациями. Затем полученное полотно скрепляют путем механической, химической и/или термической обработки, в результате чего получают нетканый материал, обычно имеющий массу более примерно 120 г/м².

На второй стадии на одну из поверхностей нетканого материала наносят противоскользящее покрытие. Как правило, на нетканое полотно распыляют акриловое связующее вещество с применением агентов, придающих клейкость, или без них.

На последней стадии на вторую поверхность нетканого материала ламинируют полимерный непроницаемый слой из пленки или фольги.

Указанный способ производства называют L-образным процессом, поскольку холстоукладчик вызывает 90° угловое отклонение в расположении оборудования производственной линии.

Хотя описанный способ позволяет получать очень прочный непроницаемый, противоскользящий листовой материал, его производительность очень ограничена. Стадия перпендикулярной раскладки ограничена скоростью на выходе примерно 25 м/мин. Аналогичное ограничение применимо к стадии ламинирования, которую обычно осуществляют с помощью термоплавкого клея и инфракрасного нагревателя.

С учетом высокого спроса на такие непроницаемые, противоскользящие продукты, заявитель счел необходимым поискать новый способ производства, который мог бы улучшить производительность или скорость производства и, следовательно, снизить производственные затраты.

Решение, предложенное в настоящем изобретении

С этой целью заявитель предлагает способ получения нетканого листового материала, содержащего непроницаемый слой на одной стороне и противоскользящее покрытие на другой стороне, включающий стадии:

- прочесывания волокон и формирования полотна, в котором указанные волокна имеют общую преобладающую ориентацию;

- скрепления волокон с получением нетканого листового материала, и

- нанесения противоскользящего покрытия на одну из поверхностей нетканого листового материала,

характеризующийся тем, что указанный способ дополнительно включает стадию

- нанесения полимера на вторую поверхность нетканого листового материала, и

- сохранения ориентации волокон на протяжении всего процесса.

Таким образом, способ согласно настоящему изобретению можно назвать параллельным или поточным процессом или даже однонаправленным процессом, что означает, что перед скреплением волокнистую ткань не подвергают перпендикулярной раскладке. Поэтому при последовательном расположении оборудования, участвующего в указанном процессе, не используют никакой угол, при этом оборудование для прочесывания, скрепления, нанесения противоскользящего и непроницаемого полимера устанавливают по одной линии.

Поточное производство нетканого листового материала известно уже несколько лет. Хотя оно обеспечивает проведение производственного процесса со скоростью более 200 м/мин, такое производство приводит к получению гораздо более легких листов нетканого материала, чем листы, обычно применяемые в непроницаемом противоскользящем защитном средстве, то есть имеющие минимальную массу, но не ограничиваясь этим, примерно 100 г/м² или примерно 120 г/м² и, но не ограничиваясь этим, до 180 г/м² или даже выше, при применении до трех параллельных кардочесальных машин для наложения трех слоев перед скреплением. Кроме того, волокна в таких листах нетканого материала, являются по существу параллельными, что приводит к значительной потере прочности материала при действии поперечной силы.

В силу исторических обстоятельств, так как способ получения непроницаемого противоскользящего материала в любом случае был ограничен по скорости ламинированием непроницаемого барьера, никогда не рассматривалась возможность замены L-образного процесса для получения нетканого материала на поточный процесс, поскольку в результате такой замены могли возникнуть лишь недостатки, такие как потеря прочности при действии поперечной силы.

Только недавно стали доступны технологии промышленного нанесения полимера на большую поверхность со скоростью до 200 м/мин. Например, непроницаемый полимер можно нанести путем высокоскоростного ламинирования с применением, например, электромагнитного нагревания, ультразвуковой обработки, термоплавких клеев или ламинирования путем широкозахватного распыления на полотно (wide web spray lamination). Непроницаемый полимер также можно нанести путем распыления экструдированного/расплавленного полимера на нетканый материал. Кроме того, другие способы, позволяющие наносить полимер с высокой скоростью, могут быть доступны или становятся доступными и также должны быть включены в объем заявленного изобретения.

Под высокой скоростью следует понимать скорость линии, превышающую текущую скорость 25 м/мин, применяемую в настоящее время, например, превышающую 50 м/мин и предпочтительно превышающую 100 м/мин.

При совместной замене как L-образного процесса для получения нетканого материала на поточный процесс, так и стандартного ламинирования непроницаемого слоя на высокоскоростные технологии, описанные выше, было обнаружено, что полученный непроницаемый барьер придает конечному продукту достаточную стойкость для компенсации потери прочности нетканого слоя при действии поперечной силы.

Решившись заменить две стадии в способе, а именно, два узла оборудования в производственной линии, заявитель преодолел предубеждение в том, что конечный продукт потеряет в качестве. Таким образом, новый предложенный способ позволяет увеличить скорость получения непроницаемого противоскользящего нетканого листового материала примерно в до 10 раз, уменьшить плотность/массу центрального нетканого слоя ниже примерно 120 г/м², при одновременном сохранении очень хорошей стойкости конечного продукта во всех направлениях. Вот почему способ, предложенный в настоящем изобретении, включает требуемый изобретательский уровень.

Кроме того, до настоящего времени противоскользящий слой представлял собой акриловое связующее вещество, нанесенное методом сухого распыления, что также способствовало ограничению скорости указанного процесса. Заявитель также рассматривал возможность замены указанной стадии на технологии, обеспечивающие более быстрый выход продукции, и обнаружил, что другие материалы, такие как, например, но не ограничиваясь этим, полиуретановое покрытие, могут быть нанесены со скоростью до 200 м/мин.

Преимущество применения поточного процесса состоит в том, что несколько кардочесальных машин, обычно до трех, могут работать в параллельном режиме, при этом параллельные полотна накладывают друг на друга непосредственно перед скреплением. Хотя полотна могут быть сделаны из одинаковых волокон, интересно суметь использовать другую смесь волокон для каждого полотна, при этом каждая смесь придает полученному скрепленному нетканому материалу специфические свойства. Одна смесь волокон может, например, иметь огнезащитные свойства; другая смесь может придавать гидрофобные свойства.

В целях безопасности для заявителя также заявлен продукт, полученный предложенным способом, при этом указанный продукт представляет собой нетканый листовой материал, содержащий непроницаемый слой на одной стороне и противоскользящее покрытие на другой стороне, характеризующийся тем, что волокна нетканого листового материала имеет общую преобладающую ориентацию.

Упоминаемое общее преобладающее направление представляет машинное направление (MD), известное специалисту в данной области техники.

Указанный продукт полностью связан с заявленным способом посредством уникальной изобретательской концепции поддержания волокон вдоль общей преобладающей ориентации.

Настоящее изобретение будет лучше понято с помощью последующего описания нескольких примеров со ссылками на прилагаемые графические материалы, на которых:

фиг. 1 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую L-образный процесс согласно известному уровню техники;

фиг. 2 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую реализацию способа согласно настоящему изобретению;

на фиг. 3 показан разрез продукта согласно настоящему изобретению, и

на фиг. 4 показан разрез продукта согласно настоящему изобретению, содержащего дополнительные слои.

Обратимся к фигуре 2, на первой стадии волокнистое сырье, находящееся в кипорыхлителе 1, вводят в кардочесальную машину 2, в которой указанное сырье прочесывают в одном направлении с получением полотна. Затем такое полотно перемещают вдоль линии с помощью конвейерной ленты 3. На второй стадии волокна полотна скрепляют в печи 4 перед прохождением через зону 5 охлаждения. На следующей стадии на одну из поверхностей нетканого материала, полученного в результате скрепления, распыляют экструдированный полимер, то есть расплавленный полимер, в экструдере 6. На последней стадии на другую поверхность нетканого материала распыляют противоскользящее покрытие с применением противоскользящего покрытия в машине 7 для нанесения покрытия. В данном случае полученный в результате продукт дополнительно сворачивают с помощью оборудования 8 для сворачивания. В данном случае между стадиями прочесывания и скрепления установлен дополнительный прошивочный модуль 9.

Для лучшего понимания указанной фигуры показан только один кипорыхлитель 1 и одна кардочесальная машина, однако, как очевидно специалисту в данной области техники, можно использовать несколько кипорыхлителей, а также несколько кардочесальных машин в зависимости от технических характеристик материала, который должен быть получен.

Реализация предложенного способа приводит к получению изделия 10, показанного на фиг. 3. Слой 11 нетканого материала, выполненный из множества волокон 14, покрыт с одной стороны непроницаемым слоем 12 и с другой стороны противоскользящим покрытием 13.

Прочесывание представляет собой механический процесс, который позволяет распутать, очистить и перемешать волокна с получением непрерывного полотна, подходящего для последующей обработки. Это достигается путем пропускания волокон между различным образом движущимися поверхностями, покрытыми игольчатой лентой. Такая лента разбивает клочья и неорганизованные скопления волокон, а затем выравнивает отдельные волокна таким образом, чтобы они были параллельны друг другу. Волокна не являются прямыми элементами, они не расположены строго параллельно, но в целом ориентированы в общем преобладающем направлении, как показано на фигуре 3. Тот факт, что волокна не являются прямыми элементами, также обеспечивает некоторые точки контакта между волокнами, при этом указанные точки контакта являются точками скрепления на стадии скрепления.

В зависимости от толщины и/или массы, предполагаемой для нетканого материала, несколько слоев прочесанных волокон одинакового или разного состава можно наложить друг на друга перед скреплением с применением методов и оборудования, хорошо известных специалисту в данной области техники. Применение в параллельном режиме нескольких кардочесальных машин, обычно до трех, позволяет работать с высокой скоростью. Затем полученные полотна накладывают друг на друга перед скреплением или перед прошивкой в случае, если в данном процессе осуществляют прошивку. Это также дает преимущество, состоящее в возможности комбинировать различные свойства нескольких смесей волокон.

В такой поточной конфигурации общая толщина нетканого материала зависит от толщины полотна, выходящего из каждой кардочесальной машины, и от количества кардочесальных машин, работающих в параллельном режиме. В общем случае, используют не более трех параллельных кардочесальных машин, что ограничивает массу полученного нетканого полотна значением до примерно 200 г/м², предпочтительно 120 г/м², хотя приведенные значения не являются ограничивающими. Кроме того, преобладающая ориентация, придаваемая волокнам на стадии прочесывания, сохраняется на стадии скрепления, что приводит к получению нетканого полотна с высоким продольным сопротивлением разрыву, при этом продольное означает параллельное преобладающей ориентации волокон, и более низким поперечным сопротивлением разрыву.

Это следует отличать от L-образного процесса согласно известному уровню техники (фиг. 1), в котором стадия перпендикулярной раскладки может привести к наложению десяти или более слоев полотна из чесальных волокон и дополнительно к закреплению отклонения в преобладающей ориентации волокон, которая является разной для двух последовательных наложений. Таким образом, перпендикулярная раскладка приводит к получению более толстого нетканого материала, чем при применении поточного процесса, обычно более 120 г/м². Полученный нетканый материал также обладает большим сопротивлением разрыву во всех направлениях.

Необязательная стадия прошивки приводит к переплетению или смешиванию волокон в вертикальном направлении и особенно рекомендуется при применении более одной кардочесальной машины. В данном случае вертикальный размер относится к направлению, перпендикулярному продольному и поперечному размерам, описанным в предыдущих абзацах, то есть направлению, пересекающему различные слои полотен. Прошивка позволяет обеспечить лучшую адгезию слоев полотна за счет переплетения волокон. Вместо прошивки или в дополнение к ней можно также использовать гидропереплетение. Прошивка и гидропереплетение представляют собой технологии, хорошо известные специалисту в данной области техники. Кроме того, можно использовать и другие способы упрочнения, такие как, например, химическое скрепление, либо путем экструзии полимера, применения валковой ракли, либо с помощью любой подходящей технологии нанесения покрытия, известной специалисту в данной области техники.

Скрепление волокон для окончательного формирования нетканого слоя можно осуществлять с применением различных технологий, таких как механическое или химическое скрепление. В настоящем случае скрепление предпочтительно включает стадию термического скрепления, либо саму по себе, либо в комбинации с другим способом. Нетканый материал согласно настоящему изобретению предпочтительно представляет собой термоскрепленный нетканый материал, полученный путем сухого холстоформирования. Кроме того, альтернативным вариантом является комбинация механического, химического и термического скрепления.

Волокна, применяемые для получения нетканого материала, могут представлять собой любой тип или любую смесь в любой подходящей комбинации и представляют собой, например, смесь 100% PET (полиэтилентерефталатных) волокон, при этом толщина волокна составляет от 1,7 ден до 17 ден; смесь 100% PET волокон, содержащую связывающее бикомпонентное волокно PET/CoPET с толщиной 2, 4, 6 или 15 ден; смесь 100% PLA (полилактидных) волокон, представляющих собой биоразлагаемые волокна; смесь структурных PET волокон с другими бикомпонентными волокнами, полученными из альтернативных полимеров, таких как PET(полиэтилентерефталат)/PP(полипропилен), PET/PE(полиэтилен), PP/PE; смесь PET и вискозных волокон; смесь PET и целлюлозных волокон или любую смесь, описанную ранее, дополнительно содержащую PA (полиакрилатные) волокна. Как уже упоминалось, каждый прочесанный слой может быть изготовлен из другой смеси волокон или из одной и той же смеси волокон. Можно использовать любые комбинации в зависимости от конечных ожидаемых характеристик слоя нетканого материала.

Температура термической обработки, обычно применяемой к прочесанным волокнам, составляет от 30°C до 250°С, предпочтительно от 130°C до 140°С, в зависимости от природы волокон и температуры, необходимой для скрепления.

Нетканые материалы, полученные на предыдущих стадиях, обычно имеют массу ниже примерно 180 г/м², но в некоторых случаях могут иметь большую массу.

Экструзию распылением полимера с образованием непроницаемого слоя можно, например, осуществлять с применением PET, PE, PP, PU (полиуретана), PTFE (политетрафторэтилена), TPU (термополиуретана), PLA или PVC (поливинилхлорида). Полимер распыляют при температуре выше его температуры плавления или стеклования или их комбинации путем экструзии горячего расплава. Кроме того, такая температура обеспечивает хорошую адгезию с нетканым материалом, поскольку полученный полимерный слой также «связывается» с волокнами на поверхности нетканого слоя. Толщина полимерного непроницаемого слоя обычно составляет от 10 до 60 мкм, предпочтительно от 20 до 40 мкм и еще предпочтительно примерно 30 мкм. Эти же полимеры можно использовать для высокоскоростного ламинирования.

Устройства для выполнения указанной стадии доступны на рынке, такие как, например, системы ламинирования и/или нанесения покрытий, продаваемые компанией LACOM GmbH.

Противоскользящее покрытие, нанесенное на оставшуюся поверхность, изготавливают, например, из полиуретана, акрилового связующего вещества, связующего вещества на основе PVA (поливинилового спирта), EVA (этиленвинилацетата), резины, полиолефина или PA (полиакрилата). Указанное покрытие также может представлять собой клей, склеивающий при надавливании. Оно также может содержать наполнители, смолы, антистатические добавки, сшиватели или любую другую подходящую добавку. Распыление можно осуществлять с применением технологий на основе термоплавких клеев или путем распыления полимеров, растворенных в воде или другом растворителе. Химическое скрепление также является подходящим способом нанесения противоскользящего покрытия при применении, например, экструзии полимера, валковой ракли или любой подходящей системы покрытия, известной специалисту в данной области техники.

Стадии нанесения противоскользящего покрытия также можно осуществлять перед полимерной экструзией непроницаемого слоя. Порядок указанных стадий не является существенным признаком способа согласно настоящему изобретению.

Получение трехслойного продукта было описано выше. Однако возможно, что листовой материал содержит более трех слоев, при этом дополнительные слои нанесены поверх непроницаемой поверхности. Нетканый листовой материал согласно настоящему изобретению может содержать поверх непроницаемого слоя один или более дополнительный нетканый листовой материал и/или один или более дополнительный полимерный слой.

В частности, на непроницаемый слой можно нанести один или более дополнительных нетканых листовых материалов, в которых волокна имеют общую преобладающую ориентацию. Один или более дополнительных нетканых листовых материалов могут иметь тот же состав, что и первый нетканый листовой материал, или другой состав для придания дополнительных свойств конечному продукту.

Кроме того, один или более дополнительных полимерных слоев можно нанести либо непосредственно на непроницаемый слой, либо на дополнительный нетканый материал. Один или более дополнительных полимерных слоев могут представлять собой слои любого типа, например, любой полимерный материал, описанный выше, проницаемый или непроницаемый. Несколько дополнительных полимерных слоев с одинаковыми или разными характеристиками также могут быть нанесены друг на друга.

Следует понимать, что настоящее изобретение относится к нетканому листовому материалу, содержащему непроницаемый слой на одной стороне и противоскользящее покрытие на другой стороне, при этом волокна указанного нетканого листового материала имеют общую преобладающую ориентацию, и при этом на непроницаемый слой могут быть необязательно нанесены дополнительные нетканые и/или полимерные слои. Для придания продукту определенных характеристик дополнительные нетканые и/или полимерные слои могут чередоваться.

Например, как показано на фиг. 4, слой 41 нетканого материала, полученный из множества волокон 44, покрыт с одной стороны непроницаемым слоем 42, а с другой стороны противоскользящим покрытием 43. На непроницаемый слой 42 нанесен второй нетканый слой 45. На второй нетканый слой 45 нанесен второй полимерный слой 46.

В данном случае второй нетканый слой изображен в виде волокон, имеющих общую преобладающую ориентацию. Волокна обоих нетканых слоев могут иметь одинаковую природу или различную природу в зависимости от применения.

В данном случае второй полимерный слой 46 может представлять собой, например, проницаемый слой, который позволяет проникать через него разлившейся жидкости. Расположенный ниже нетканый слой 45 может, например, способствовать поглощению и диспергированию жидкости, обеспечивая поверхности продукта сухой вид.

Второй полимерный слой также может, например, иметь противоскользящие свойства и/или может иметь определенный цвет, который поможет потребителю разместить листовой материал надлежащим образом.

Можно предусмотреть любую комбинацию дополнительного нетканого слоя и/или дополнительного полимерного слоя, подходящую для конкретного предполагаемого применения продукта.

1. Способ получения нетканого листового материала, содержащего непроницаемый слой на одной стороне и противоскользящее покрытие на другой стороне, включающий стадии:

- прочесывания волокон и формирования полотна, в котором указанные волокна имеют общую преобладающую ориентацию;

- скрепления волокон с получением нетканого листового материала и

- нанесения противоскользящего покрытия на одну из поверхностей нетканого листового материала,

характеризующийся тем, что указанный способ дополнительно включает стадии

- нанесения полимера на вторую поверхность нетканого листового материала и

- сохранения ориентации волокон на протяжении всего процесса.

2. Способ по п. 1, в котором по меньшей мере два полотна из прочесанных волокон накладывают друг на друга и скрепляют вместе на стадии скрепления.

3. Способ по одному из пп. 1 и 2, в котором противоскользящее покрытие наносят путем покрытия горячим расплавом.

4. Способ по одному из пп. 1-3, в котором нанесение полимера на вторую поверхность осуществляют с высокой скоростью.

5. Способ по п. 4, в котором полимер наносят путем высокоскоростного ламинирования или распыления экструдированного/расплавленного полимера на нетканый листовой материал.

6. Способ по любому из пп. 1-5, в котором непроницаемое покрытие наносят путем экструзии горячего расплава.

7. Способ по одному из пп. 1-6, дополнительно включающий нанесение на непроницаемый слой одного или более дополнительных нетканых листовых материалов.

8. Способ по п. 7, дополнительно включающий нанесение на дополнительный листовой материал одного или более полимерных слоев.

9. Способ по одному из пп. 1-6, дополнительно включающий нанесение на непроницаемый слой одного или более полимерных слоев.

10. Нетканый листовой материал, содержащий непроницаемый слой на одной стороне и противоскользящее покрытие на другой стороне, отличающийся тем, что волокна нетканого листового материала имеют общую преобладающую ориентацию.

11. Нетканый листовой материал по п. 10, отличающийся тем, что масса указанного нетканого листового материала составляет 180 г/м² или менее.

12. Нетканый листовой материал по одному из пп. 10 и 11, отличающийся тем, что указанный нетканый листовой материал содержит по меньшей мере одну смесь волокон.

13. Нетканый листовой материал по п. 12, отличающийся тем, что по меньшей мере одна смесь волокон выбрана из группы, состоящей из смеси 100% PET волокон, содержащей связывающее бикомпонентное волокно PET/CoPET с толщиной 2, 4, 6 или 15 ден, смеси 100% PLA волокон, представляющих собой биоразлагаемые волокна, смеси структурных PET волокон с другими бикомпонентными волокнами, смеси PET волокон и вискозных волокон или смеси PET волокон и целлюлозных волокон.

14. Нетканый листовой материал по одному из пп. 10-13, содержащий поверх непроницаемого слоя один или более дополнительный нетканый листовой материал и/или один или более дополнительный полимерный слой.

15. Изделие для защиты поверхностей, полученное из нетканого листового материала по одному из пп. 10-14.