Структурированное волокнистое полотно

Структурированное волокнистое полотно

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область применения

Настоящее изобретение относится к волокнистым полотнам, обеспечивающим оптимальные свойства поглощения и распределения жидкости.

Уровень техники

Выпускаемые в настоящее время нетканые полотна, как правило, содержат волокна, изготовленные из синтетических полимеров. Данные полотна, как правило, изготовлены из полнотелых волокон, имеющих высокую плотность, как правило, составляющую от 0,9 г/см³ до 1,4 г/см³. Конкретное значение удельного веса (по объему или площади полотна) определяется такими требуемыми характеристиками полотна, как прозрачность, механические свойства, мягкость/воздушность, или те или иные свойства поглощения жидкости при заданной толщине изделия, его прочности и защитных свойствах. Часто требуется определенное сочетание перечисленных свойств, чтобы обеспечить те или иные функции или показатели эффективности полотна или изделия из него.

Наличие тех или иных функциональных свойств нетканых полотен важно во многих приложениях. В частности, во многих приложениях требуется такая функция полотна, как обеспечение требуемого качества поверхности изделия, а именно, сделать его более мягким и естественным на ощупь. В других приложениях основной функцией нетканого полотна является способность изготовленного из него изделия поглощать или распределять жидкость. В обоих перечисленных выше типах приложений упомянутые функции должны достигаться при заданной толщине изделия. В частности, нетканые полотна часто используются в приложениях, связанных с управлением жидкостями, а именно, в приложениях, в которых требуются оптимальные свойства поглощения и распределения жидкости. Такие приложения включают использование нетканых полотен в абсорбирующих изделиях для защиты иных изделий от промокания, или в приложениях, связанных с уборкой помещений и удалением жидкостей и твердых частиц. В обоих случаях целесообразно использование в применяемых изделиях управляющего жидкостью слоя из нетканого полотна, обладающего способностью поглощать и распределять жидкость.

Эффективность выполнения данной функции нетканым полотном значительно зависит от его толщины и соответствующего объема пустот в нем, а также от свойств волокон, из которых оно сформировано. Во многих приложениях толщина полотна может быть ограничена в целях минимизации объема изделия из него. Так, например, абсорбирующее изделие одноразового пользования, как правило, включает верхний лист из нетканого материала, тыльный лист и расположенную между ними абсорбирующую сердцевину. Для предотвращения утечки жидкости и намокания верхнего листа вследствие переполнения сердцевины, поглощающий жидкость слой, как правило, содержит по меньшей мере один слой из нетканого полотна, расположенный между верхним листом и абсорбирующей сердцевиной. В результате этого поглощающий слой обладает способностью принимать жидкость и переносить ее к абсорбирующей сердцевине. Эффективность поглощающего слоя в выполнении данной функции значительно зависит от толщины данного слоя и свойств волокон, из которых он сформирован. Однако, чрезмерная его толщина приводит к большому объему изделия, что неудобно для потребителя. Поэтому толщину нетканого полотна для изготовления такого слоя выбирают из принципа оптимального компромисса, то есть так, чтобы его толщина была, с одной стороны, максимальна, чтобы обеспечить максимальную функциональность, и минимальной, чтобы обеспечить максимальный комфорт.

Кроме того, часто очень трудно бывает сохранить постоянную толщину нетканого полотна из-за постоянного воздействия на него различных сжимающих сил, возникающих, например, при обработке материала, его хранении, а в некоторых приложениях - и в обычном режиме использования изделия. Поэтому во многих приложениях желательно, чтобы нетканое полотно имело «устойчивую» толщину, которая сохранялась бы при обработке материала, его упаковке и использовании конечным потребителем. С другой стороны, нетканые полотна, имеющие большую толщину, занимают больше места при хранении их в рулонах. Поэтому существует потребность в способе увеличения толщины нетканого полотна, предпочтительно в момент времени, когда оно подается на производственный процесс изготовления конечного продукта, так чтобы в рулоне заданного размера можно было хранить большее количество материала до тех пор, пока он не будет переработан в конечный продукт.

Сущность изобретения

В настоящем изобретении предлагается структурированное волокнистое полотно, содержащее термически устойчивые волокна. Волокна и волокнистое полотно предпочтительно являются нерастяжимыми. Волокна являются нерастяжимыми в такой степени, что при механической обработке они рвутся в плоскости полотна, как будет описано ниже, и жесткими настолько, что они могут выдерживать сжимающие усилия во время использования изделия. Волокна имеют модуль упругости по меньшей мере 0,5 ГПа. Волокна являются термически скрепленными друг с другом посредством тепловой обработки, в результате чего из нетканого полотна из таких волокон может быть изготовлена основа, которая является термически устойчивой.

Предлагаемая основа из волокнистого полотна имеет характерную воздушность (или толщину), зависящую от размера волокон, удельного веса полотна не единицу площади и типа скрепления волокон, которые в сущности постоянны в пределах большой площади полотна. Основа включает первую поверхность и вторую поверхность, которые подвергаются механической обработке для придания основе локальной толщины путем выведения волокон из ее плоскости, в результате чего получается основа из структурированного волокнистого полотна. Структурированное волокнистое полотно содержит первую область и множество дискретных вторых областей, расположенных по всей первой области. Вторые области образуют нарушения непрерывности на второй поверхности волокнистого полотна и смещенные волокна на первой поверхности. Смещенные волокна фиксированы вдоль первой стороны второй области и отделены проксимально к первой поверхности вдоль второй стороны второй области, расположенной напротив первой области, и тем самым они образуют свободные концы волокон, протяженные в сторону от первой поверхности волокнистого полотна. По меньшей мере 50%, но менее чем 100% смещенных волокон имеют свободные концы, обеспечивающие свободный объем для сбора жидкости.

В одном из воплощений структурированное волокнистое полотно включает множество скрепленных и/или дополнительно скрепленных областей, расположенных по всей первой области в участках между вторыми областями. Скрепленные и/или дополнительно скрепленные области могут быть непрерывно протяженными между вторыми областями, образуя углубления, обеспечивающие дополнительный объем пустот для поглощения жидкости и каналы для распределения жидкости.

Структурированное волокнистое полотно предназначено для его использования в приложениях, связанных с управлением жидкостями, в которых требуются оптимальные свойства поглощения и распределения жидкости. Такие приложения, связанные с управлением жидкостями, включают абсорбирующие изделия одноразового пользования, такие, как подгузники, изделия женской гигиены, абсорбирующие изделия для уборки помещений, перевязочные материалы, детские нагрудники и изделия для взрослых, страдающих недержанием мочи.

Краткое описание чертежей

Упомянутые выше, а также прочие черты, воплощения и преимущества настоящего изобретения будут более ясны из нижеследующего подробного описания, а также из прилагаемой формулы изобретения и сопроводительных чертежей.

Фиг.1. Схематическое изображение устройства для изготовления полотна в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.1A. Схема альтернативного воплощения устройства для изготовления ламинированного полотна в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.2. Увеличенный вид фрагмента устройства, изображенного на фиг.1.

Фиг.3. Аксонометрический вид фрагмента структурированной основы.

Фиг.4. Увеличенный вид фрагмента структурированной основы, изображенной на фиг.3.

Фиг.5. Сечение фрагмента структурированной основы, изображенного на фиг.4.

Фиг.6. Вид сверху фрагмента структурированной основы, изображенной на Фиг.5.

Фиг.7. Сечение фрагмента устройства, изображенного на Фиг.2.

Фиг.8. Аксонометрический вид устройства для формирования одного из воплощений полотна в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.9. Увеличенный аксонометрический вид устройства для формирования полотна в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.10. Аксонометрический вид фрагмента структурированной основы с участками смещенных волокон, скрепленных расплавлением.

Фиг.11. Увеличенный вид фрагмента структурированной основы, изображенной на Фиг.10.

Фиг.12A-12F. Виды фрагментов структурированных основ в соответствии с настоящим изобретением, отображающие различные структуры из скрепленных и/или дополнительно скрепленных областей.

Фиг.13. Сечение фрагмента структурированной основы с изображением скрепленных и/или дополнительно скрепленных областей.

Фиг.14 Сечение фрагмента структурированной основы с изображением скрепленных и/или дополнительно скрепленных областей на противоположных поверхностях структурированной основы.

Фиг.15. Микрофотография фрагмента полотна в соответствии с настоящим изобретением, на которой видны структуры в виде палаток, сформированных при деформации волокон, вызванной их небольшим смещением.

Фиг.16. Микрофотография фрагмента полотна в соответствии с настоящим изобретением, на которой видны многочисленные разрывы волокон, возникающие при большей степени деформации волокон за счет их смещения.

Фиг 17А и 17В. Микрофотографии фрагментов полотен в соответствии с настоящим изобретением, на которых видны участки структурированной основы, разрезанные для определения количества смещенных волокон.

Фиг.18. Микрофотография фрагмента полотна в соответствии с настоящим изобретением, на которой отмечены места разреза смещенных волокон структурированной основы, подвергнутых концевому скреплению, для определения числа смещенных волокон.

Фиг.19А-19С. Сечения профилированных волокон.

Фиг.20. Схема устройства для измерения проницаемости полотна в радиальном направлении в плоскости полотна.

Фиг.21А, 21В и 21С. Компоненты устройства для измерения проницаемости полотна в радиальном направлении в плоскости полотна, изображенного на фиг.20.

Фиг.22. Схема резервуара для подачи жидкости устройства для измерения проницаемости полотна в радиальном направлении в плоскости полотна, изображенного на фиг.20.

Подробное описание изобретения

Определения

В контексте настоящего описания и формулы изобретения термин «содержащий» является открытым термином, не исключающих в элементе, к которому он относится, наличия дополнительных, не упомянутых элементов и составных частей, а в способе, к которому он относится - дополнительных этапов.

В контексте настоящего описания термин «активация» означает любой способ, при котором входящие в зацепление друг с другом зубцы и канавки вызывают растяжение находящихся между ними участков полотна. Такие способы являются полезными для производства различных изделий, включая «дышащие» пленки, растягивающиеся композитные материалы, перфорированные материалы и текстурированные материалы. Растяжение нетканых полотен может вызывать переориентацию волокон, изменение диаметра волокон в поперечном сечении и/или показателя denier, уменьшение удельного веса полотна и/или контролируемое разрушение волокон в тех или иных частях полотна. Одним из часто применяемых способом активации является прокатка полотна между валиками с кольцеобразными гребнями.

В контексте настоящего описания термин «глубина зацепления» означает степень протяженности зубцов и канавок входящих в зацепление друг с другом валиков друг в друга.

В контексте настоящего описания термин «нетканое полотно» означает полотно, имеющее структуру из отдельных волокон или нитей, переложенных друг с другом, но без образования повторяющейся структуры, как это имеет место в тканых или вязаных полотнах, в которых, как правило, нет произвольно ориентированных волокон. Нетканые полотна могут быть изготовлены различными способами, с использованием, например, процессов выдувания из расплава, спанбонд, гидроспутывания, воздушной укладки и скрепления с кардованием. Удельный вес нетканого полотна обычно выражается в граммах на квадратный метр (г/м²). Удельный вес ламинированного полотна представляет собой сумму удельных весов составляющих его слоев и прочих дополнительных компонентов. Диаметр волокон обычно выражается в микрометрах; размер волокон может быть также выражен в показателе dpf, которой представляет удельный вес волокон в пересчете на их длину. Удельный вес ламинированного полотна, подходящего для использования в соответствии с настоящим изобретением, может составлять от 6 г/м² до 400 г/м², в зависимости от конечного назначения полотна. Например, для изготовления полотенец для рук могут использоваться два нетканых полотна, каждое из которых имеет удельный вес от 18 г/м² до 500 г/м².

В контексте настоящего описания термин «волокна типа спанбонд» относится к волокнам относительно малого диаметра, изготовленные путем экструдирования расплавленного термопластического материала в виде волокон из множества тонких, как правило, круглого сечения капилляров мундштука, после чего волокна подвергаются утончению под действием внешней силы. В момент их укладки на поверхность сбора волокна типа спанбонд в целом не являются клейкими. Волокна типа спанбонд в целом являются непрерывными и имеют средний диаметр (измеренный по меньшей мере для 10 образцов), больший, чем 7 мкм и в частности, от примерно 10 мкм до примерно 40 мкм.

В контексте настоящего описания термин «выдувание из расплава» означает процесс формирования полотна, при котором расплавленный термопластический материал экструдируется под давлением через множество тонких, как правило, круглого сечения капилляров мундштука. Экструдированные волокна попадают на сходящийся с ними поток горячего газа (например, воздуха), подхватываются им и переносятся на поверхность сбора, на которую они ложатся, будучи еще достаточно клейкими. В потоке горячего воздуха волокна удлиняются, уменьшаются в диаметре, превращаясь в микроволокна. Получается полотно из произвольным образом распределенных волокон. Микроволокна, выдуваемые из расплава, могут быть сплошными или непрерывными, и их средний диаметр, как правило, составляет менее 10 мкм.

В контексте настоящего описания термин «полимер» в общем включает, но не ограничивается ими: гомополимеры, сополимеры, терполимеры, прочие виды полимеров, их модификации и смеси. Кроме того, если явно не оговорены какие-либо ограничения, термин «полимер» включает все возможные стереометрические конфигурации материала. Такие конфигурации включают, но не ограничиваются ими: конфигурации с изотактической, атактической, синдиотактической и произвольной симметрией.

В контексте настоящего описания термин «однокомпонентное волокно» означает волокно, сформированное с помощью одного или более экструдеров, с использованием только одного полимера. Это, однако, не исключает волокон, сформированных только из одного полимера, в который были введены небольшие количества добавок для придания ему цвета, антистатических свойств, смазывающих свойств, гидрофильности и прочих свойств. Данные добавки, например, диоксид титана, добавляемый для цвета, как правило, могут присутствовать в полимере в количестве, меньшем, чем примерно 5% по весу и более чем примерно 2% по весу.

В контексте настоящего описания термин «двухкомпонентные волокна» означает волокна, сформированные по меньшей мере из двух различных полимеров, экструдированных через различные экструдеры, но вытянутых вместе для формирования одного волокна. Двухкомпонентные волокна иногда также именуются конъюгатными волокнами или многокомпонентными волокнами. В таких волокнах полимеры-компоненты расположены в сущности в постоянных положениях на срезе волокна и являются непрерывно протяженными по всей длине волокна. Конфигурация полимеров в таком двухкомпонентном волокне может быть, например, типа «оболочка-ядро», то есть один полимер может быть окружен другим полимером; параллельной, например, в виде слоеного пирога; или типа «островки в море».

В контексте настоящего описания термин «двухсоставные волокна» означает волокна, сформированные по меньшей мере из двух полимеров, но экструдированные из одного экструдера выдавливанием их смеси. Двухсоставные волокна не имеют постоянного расположения полимерных компонентов на срезе волокна в виде четко различимых зон, не являются непрерывно протяженными вдоль всей длины волокна, а вместо этого обычно начинаются и обрываются произвольно. Двухсоставные волокна иногда именуются также «многосоставными волокнами».

В контексте настоящего описания термин «некруглые волокна» означает волокна, имеющие не круглое поперечное сечение, и включает «профилированные» волокна и так называемые «волокна с капиллярными каналами». Такие волокна могут быть полнотелыми или пустотелыми, могут иметь трехдольную или дельтовидную форму, и предпочтительно являются волокнами, имеющими капиллярные каналы на внешней поверхности. Капиллярные каналы могут иметь различную форму в поперечном сечении, например, U-образную, Н-образную, Сообразную или V-образную форму. Одним из предпочтительных типов волокон с капиллярными каналами являются волокна Т-401 из полиэтилен-терефталата, предлагаемые Fiber Innovation Technologies (Джонсон-Сити, штат Теннесси, США) под торговым наименованием 4DG.

«Абсорбирующее изделие» означает устройства, поглощающие и/или содержащие жидкость. Они включают носимые абсорбирующие изделия, помещаемые на поверхность тела или в непосредственной близости к ней для поглощения и удержания различных выделений организма. Не ограничивающие примеры абсорбирующих изделий включают подгузники, в том числе выполненные в виде трусиков, «учебные» трусики для детей, гигиенические прокладки, тампоны, устройства для лиц, страдающих недержанием мочи и прочие изделия. Кроме того, абсорбирующие изделия включают протирочные материалы и прочие изделия для уборки помещений.

«Расположен» означает помещение одного элемента изделия в определенном положении по отношении к другому элементу изделия. Так, например, тот или иной элемент изделия может быть расположен в определенном месте или положении относительно прочих элементов подгузника, будучи выполнен за единое целое с ними, или он может быть расположен, будучи выполнен как отдельный элемент, присоединенный к другому элементу подгузника.

"Растяжимое нетканое полотно» означает волокнистое нетканое полотно, которое может быть удлинено по меньшей мере на 50% без наступления его разрыва. Так, например, растяжимым считается материал, имеющий начальную длину 100 мм, который может быть растянут до длины по меньшей мере 150 мм при скорости растяжения, равной 100% начальной длины в минуту при температуре 23±2°С и относительной влажности 50±2%. Материал может быть растяжимым в одном направлении (например, CD), но не растяжимым в другом направлении (MD). Растяжимое нетканое полотно в общем случае содержит растяжимые волокна.

"Высокорастяжимое нетканое полотно" означает волокнистое нетканое полотно, которое может быть удлинено по меньшей мере на 100% без наступления его разрыва. Так, например, высоко растяжимым считается материал, имеющий начальную длину 100 мм, который может быть растянут до длины по меньшей мере 200 мм при скорости растяжения, равной 100% начальной длины в минуту при температуре 23±2°С и относительной влажности 50±2%. Материал может быть высоко растяжимым в одном направлении (например, CD), но не растяжимым или растяжимым в другом направлении (MD). Высоко растяжимое нетканое полотно в общем случае содержит высоко растяжимые волокна.

"Нерастяжимое нетканое полотно» означает волокнистое нетканое полотно, разрыв которого наступает, пока еще не будет достигнуто его удлинение на 50% начальной длины. Так, например, нерастяжимым считается материал, имеющий начальную длину 100 мм, который не может быть растянут более чем на 50 мм при скорости растяжения, равной 100% начальной длины в минуту при температуре 23±2°С и относительной влажности 50±2%. Нерастяжимый материал является нерастяжимым в обоих направлениях: в направлении CD и в направлении MD.

«Растяжимое волокно» означает волокно, которое может быть растянуто по меньшей мере на 400% исходной длины без наступления его разрыва, при скорости растяжения, равной 100% начальной длины в минуту, по результатам испытаний на растяжение, проводимых при температуре 23±2°С и относительной влажности 50±2%.

«Высокорастяжимое волокно» означает волокно, которое может быть растянуто по меньшей мере на 500% исходной длины без наступления его разрыва, при скорости растяжения, равной 100% начальной длины в минуту, по результатам испытаний на растяжение, проводимых при температуре 23±2°С и относительной влажности 50±2%.

«Нерастяжимое волокно» означает волокно, которое может быть растянуто менее чем на 400% исходной длины до наступления его разрыва, при скорости растяжения, равной 100% начальной длины в минуту, по результатам испытаний на растяжения, проводимых при температуре 23±2°С и относительной влажности 50±2%.

Термины «гидрофильный» и «гидрофильность» относятся к волокнистому или нетканому материалу, поверхность которого быстро смачивается водой или солевым раствором. Материал, который капиллярно поглощает воду или солевой раствор, может быть классифицирован, как гидрофильный. Одним из способов количественного измерения гидрофильности является измерение способности материала капиллярно поглощать воду в вертикальном направлении. В контексте настоящего изобретения гидрофильным считается материал, если его способность капиллярного поглощения в вертикальном направлении составляет по меньшей мере 5 мм.

Термин «соединен» означает конфигурации, в которых рассматриваемый элемент непосредственно прикреплен к другому элементу, а также конфигурации, в которых рассматриваемый элемент косвенно прикреплен к другому элементу, то есть непосредственно прикреплен к некоторому промежуточному элементу (или промежуточным элементам), который (которые) в свою очередь прикреплен (прикреплены) к другому элементу.

«Ламинат» означает структуру из двух или более материалов, скрепленных друг с другом способами, применяемыми в данной области техники, например, такими, как адгезивное скрепление, термическое скрепление, ультразвуковое скрепление.

«Направление движения в машине (MD)» означает направление, параллельное направлению движения полотна в процессе его изготовления. Направления в пределах ±45° по отношению к MD также считаются направлениями движения в машине. «Направление, поперечное направлению движения в машине (CD)» означает направление, в сущности перпендикулярное направлению MD и лежащее в плоскости, образуемой полотном. Направления в пределах ±45° по отношению к CD также считаются направлениями, поперечными направлению движения в машине.

Термины «от центра»/«к центру» означают, что один из рассматриваемых элементов расположен соответственно дальше/ближе к продольной осевой линии абсорбирующего изделия по отношению к другому элементу. Так, например, если указано, что элемент А расположен в направлении от центра по отношению к элементу В, это означает, что элемент А расположен дальше от продольной осевой линии, чем элемент В.

«Капиллярное поглощение» означает активный перенос жидкости через нетканый материал под действием капиллярных сил. Скорость капиллярного поглощения определяется как расстояние, которое жидкость пройдет в материале за определенный промежуток времени.

«Скорость поглощения» означает скорость, с которой материал поглотит заданное количество жидкости, или время, требующееся для прохождения жидкости через материал.

«Проницаемость» означает относительную способность жидкости протекать через материал в плоскости X-Y. Материалы, обладающие высокой проницаемостью, обеспечивают более высокую скорость прохождения жидкости в их плоскости, чем материалы, обладающие низкой проницаемостью.

«Полотно» означает материал, который может быть свернут в рулон. Полотном может быть пленка, нетканый материал, ламинат, перфорированный ламинат и прочие материалы. «Поверхность полотна» означает одну из двухмерных его поверхностей, в противоположность его торцам и боковым краям.

Плоскость «Х-Y» означает плоскость, образуемую направлениями MD и CD движущегося полотна или его отреза.

Все употребляемые в настоящем описании числовые значения диапазонов следует рассматривать таким образом, что упомянутое максимальное значение, ограничивающее данный диапазон, включает любое меньшее ограничивающее значение, и все такие меньшие ограничивающие значения следует считать явно упомянутыми. Кроме того, упомянутое минимальное значение, ограничивающее данный диапазон, включает любое большее ограничивающее значение, и все такие большие ограничивающие значения следует считать явно упомянутыми. Кроме того, любой упомянутый диапазон числовых значений включает любой более узкий диапазон, входящий в упомянутый более широкий диапазон, а также любые конкретные числовые значения в данном диапазоне, и все такие более узкие диапазоны и отдельные числовые значения следует рассматривать как явно упомянутые в настоящем описании.

В настоящем изобретении предлагается структурированная основы, сформированная путем активации подходящей исходной основы. Активация вызывает смещение волокон и обеспечивает формирование трехмерной текстуры, усиливающей свойства поглощения жидкости исходной основы. Для повышения свойств капиллярного поглощения жидкости может быть также изменена поверхностная энергия исходной основы. Предлагаемая в соответствии с настоящим изобретением структурированная основа будет описана ниже вместе с предпочтительным способом и устройством для изготовления структурированной основы из исходной основы. Предпочтительное устройство 150 для изготовления структурированной основы схематически показано на фиг.1 и 2 и будет более подробно описано ниже.

Исходная основа

Исходной основой 20 в соответствии с настоящим изобретением является проницаемое для жидкости нетканое полотно, сформированное из собранных свободных термически устойчивых волокон. Волокна, используемые в соответствии с настоящим изобретением, являются нерастяжимыми, что было определено ниже как удлиняющиеся менее чем на 300% до наступления разрыва; предпочтительно даже, чтобы использовались волокна, удлиняющиеся менее чем на 200% до наступления разрыва. Волокна могут включать штапельные волокна, из которых стандартными промышленными способами, такими, как кардование, воздушная укладка или влажная укладка, может быть сформировано полотно; однако предпочтительным является волокон типа спанбонд, изготавливаемых с помощью стандартного оборудования для получения таких волокон, из которых формируется нетканое полотно путем вытяжения и укладки волокон. Волокна и процесс формирования полотна путем вытяжения и укладки волокон будут подробно обсуждаться ниже.

Волокна в соответствии с настоящим изобретением могут иметь различную форму поперечного сечения, и такие формы включают, но не ограничиваются ими: круглую, эллиптическую, звездообразную, трехдольную, многодольную (например, содержащую от 3 до 8 долей), прямоугольную, Н-образную, С-образную, I-образную, U-образную и прочие эксцентричные формы. Могут также использоваться полые волокна. Предпочтительными формами являются круглая, трехдольная и Н-образная. Круглые волокна являются самыми дешевыми в производстве и поэтому могут быть наиболее предпочтительными с экономической точки зрения, в то время как волокна трехдольной формы обеспечивают большую площадь поверхности и поэтому являются предпочтительными с точки зрения функциональности. Волокна круглой и трехдольной формы могут быть полыми, однако предпочтительными являются полнотелые волокна. Пустотелые волокна также могут быть полезны для некоторых приложений, так как они обеспечивают большее сопротивление сжатию, чем полнотелые волокна с тем же показателем dpf.

Волокна в соответствии с настоящим изобретением, как правило, имеют большие размеры, чем волокна, используемые в обычных нетканых материалах из волокон типа спанбонд. Из-за того, что диаметр волокон со сложным профилем часто трудно определить, такие волокна чаще характеризуются показателем dpf (denier per filament - показатель denier для одного волокна). Показатель dpf определяется как масса волокна в граммах при его длине 9000 м. В соответствии с настоящим изобретением предпочтительно использование волокон с показателем dpf, большим 1 и меньшим 100. Более предпочтительно использовать волокна от 1,5 dpf до 50 dpf, еще более предпочтительно - от 2,0 dpf до 20 pdf, и наиболее предпочтительно - от 4 dpf до 10 dpf.

Собранные вместе, но свободные волокна, образующие исходную основу в соответствии с настоящим изобретением, перед активацией и смещением волокон скрепляются друг с другом. Волокнистое полотно может характеризоваться слабым скреплением волокон (далее именуется как слабо скрепленное), в результате чего волокна будут иметь достаточно высокую степень подвижности и будут легко вытягиваться из мест скрепления при растяжении полотна. Волокнистое полотно может характеризоваться полным скреплением волокон, в результате чего места скрепления волокон будут иметь гораздо большую прочность, волокна будут иметь минимальную степень подвижности, и при растяжении такого полотна его волокна будут разрываться. Нерастяжимые волокна, образующие исходную основу в соответствии с настоящим изобретением, предпочтительно являются полностью скрепленными, так чтобы было получено нерастяжимое волокнистое нетканое полотно. Как будет более подробно объяснено ниже, нерастяжимая исходная основа является более предпочтительной для использования в настоящем изобретении и формирования из нее структурированной основы путем смещения волокон.

Полное скрепление исходной основы может быть выполнено за один этап скрепления, например, при изготовлении исходной основы. В альтернативных воплощениях может использоваться несколько этапов скрепления. Так, например, исходная основа может быть лишь предварительно (немного или недостаточно) скреплена на этапе ее изготовления, так, чтобы придать ей достаточную структурную целостность и смотать в рулон. После этого исходная основа может быть подвергнута дополнительным этапам скрепления, в результате чего из нее может быть получено полностью скрепленное полотно, и это может быть сделано, например, непосредственно перед этапом смещения волокон в соответствии с настоящим изобретением. Кроме того, возможны этапы скрепления, выполняемые в любые моменты времени между изготовлением исходной основы и смещением волокон. При различных этапах скрепления могут быть сформированы различные структуры скрепления.

Различные способы скрепления волокон подробно описаны в публикации "Nonwovens: Theory, Process, Performance and Testing" (автор Albin Turbak, издание Tappi 1997). Типично применяемые способы скрепления включают механическое спутывание, гидродинамическое спутывание, прокалывание иглой, химическое скрепление и/или скрепление путем пропитки смолой, однако предпочтительными способами являются термическое скрепление, например, скрепление продуваемым горячим воздухом и точечное термическое скрепление под воздействием нагревания и давления, причем последнее является наиболее предпочтительным.

Скрепление продуваемым воздухом выполняется путем продувания горячего газа через собранные волокна, в результате чего получается скрепленное нетканое полотно. Места фактического скрепления волокон могут иметь различные формы и размеры, включая, но не ограничиваясь ими: овальную, круглую и четырехугольную форму. Суммарная площадь участков термического скрепления может составлять от 2% до 60%, предпочтительно от 4% до 35%, более предпочтительно от 5% до 30%, и наиболее предпочтительно от 8% до 20% площади полотна. В полностью скрепленной исходной основе в соответствии с настоящим изобретением суммарная площадь участков термического скрепления может составлять от 8% до 70%, предпочтительно от 12% до 50%, и наиболее предпочтительно от 15% до 35%. Количество точек термического скрепления на единицу площади полотна может составлять от 5 точек/см² до 100 точек/см², предпочтительно от 10 точек/см² до 60 точек/см², и наиболее предпочтительно - от 20 точек/см² до 40 точек/см². В полностью скрепленной исходной основе в соответствии с настоящим изобретением количество точек термического скрепления на единицу площади полотна может составлять от 10 точек/см² до 60 точек/см², и предпочтительно - от 20 точек/см² до 40 точек/см².

Для термического скрепления необходимо, чтобы волокна были изготовлены из термически скрепляемых полимеров, таких, как, например, термопластические полимеры. В соответствии с настоящим изобретением в состав волокна входит термически скрепляемый полимер. Предпочтительные термически скрепляемые полимеры включают полиэфирную смолу, ПЭТ-смолу, более предпочтительно ПЭТ-смолу в сочетании с со-ПЭТ-смолой. Из таких полимеров могут быть получены термически скрепляемые, термически устойчивые волокна, как будет более подробно описано ниже. В соответствии с настоящим изобретением содержание термопластического полимера составляет более чем примерно 30%, предпочтительно - более чем примерно 50%, еще более предпочтительно - более чем примерно 70%, и наиболее предпочтительно - более чем примерно 90% от веса волокна.

В результате скрепления исходная основа приобретает определенные механические свойства как в направлении движения в машине (MD), так и в поперечном ему направлении (CD). Прочность на разрыв полотна в направлении MD составляет от 1 Н/см до 200 Н/см, предпочтительно от 5 Н/см до 100 Н/см, более предпочтительно от 10 Н/см до 50 Н/см, и еще более предпочтительно от 20 Н/см до 40 Н/см. Прочность на разрыв полотна в направлении CD составляет от 0,5 Н/см до 50 Н/см, предпочтительно - от 2 Н/см до 35 Н/см, и наиболее предпочтительно - от 5 Н/см до 25 Н/см. Исходная основа также должна иметь отношение прочности на разрыв в направлении MD к прочности на разрыв в направлении CD от 1,1 до 10, предпочтительно от 1,5 до 6 и предпочтительно от 1,8 до 5.

Способ скрепления оказывает также влияние на толщину исходной основы. Толщина исходной основы зависит также от числа, размера и формы волокон, присутствующих в участке полотна, в области которого проводится измерение. Толщина исходной основы составляет от 0,10 мм до 1,3 мм, более предпочтительно - от 0,15 мм до 1,0 мм, и наиболее предпочтительно - от 0,20 мм до 0,7 мм.

Исходная основа характеризуется также прозрачностью. Прозрачность определяется как относительное количество света, проходящее через исходную основу. И хотя теоретически это не обязательно, можно ожидать, что прозрачность зависит от числа, размера, типа, морфологии и формы волокон, присутствующих в участке полотна, на котором проводится измерение. Прозрачность может быть измерена по методу TAPPI Т 425 om-01 «Измерение прозрачности бумаги» (геометрические параметры 15/d, источник света А/2°, фон с коэффициентом отражения 89% и бумажный фон). Прозрачность измеряется в процентах. Прозрачность исходной основы в соответствии с настоящим изобретением составляет более 5%, предпочтительно более 10%, более предпочтительно - более 20%, еще более предпочтительно - более 30% и наиболее предпочтительно - более 40%.

Исходная основа характеризуется удельным весом на единицу площади и единицу объема. Удельный вес на единицу площади рассчитывается как вес участка полотна, деленный на площадь данного участка. Для целей настоящего изобретения использу