PL181113B1

PL181113B1 - Sposób wytwarzania związanych płatów

Info

Publication number: PL181113B1
Application number: PL96328154A
Authority: PL
Inventors: Wo K. Kwok
Original assignee: Du Pont; Eidu Pont De Nemours & Co
Priority date: 1995-10-13
Filing date: 1996-10-08
Publication date: 2001-05-31
Also published as: CN1078277C; HK1010223A1; CA2234422A1; TR200003753T2; WO1997013911A1; IL123993A; EP0861342B1; CN1199435A; EP0861342A1; ES2162098T3; DE69614562D1; US5873964A; RU2154700C2; PL328154A1; DE69614562T2; PT861342E

Abstract

1. Sposób wytwarzania zwiazanych pla- tów, zgodnie z którym zgrzebla sie wlókna zasi- lajace z wytworzeniem wstegi wlókien, uklada sie poprzecznie jedna lub wieksza liczbe wsteg wlókien z wytworzeniem plata majacego górna i dolna powierzchnie, przepuszcza sie ten plat przez strefe natryskiwania, przy czym co naj- mniej jedna powierzchnie plata natryskuje sie zywica w calkowitej ilosci okolo 5 - 30% wag. w przeliczeniu na laczna mase natryskiwanego plata i zywicy, ogrzewa sie natrysniety plat w piecu do utwardzenia zywicy i chlodzi sie tak otrzymany plat, znamienny tym, ze stosuje sie wlókna zasilajace zawierajace mechanicznie skarbikowane wlókna staplowe dokladnie zmie- szane z dwuskladnikowymi wlóknami staplo wymi o konfiguracji srubowej, przy czym ilosc tych dwuskladnikowych wlókien staplowych wynosi okolo 5 - 30% wag. w przeliczeniu na mase mieszanki wlókien zasilajacych. FIG. 1 PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania związanych płatów stosowanych jako materiał wypełniający lub izolacyjny.

Poliestrowy włóknisty materiał wypełniający (zwany tu czasem wypełnieniem z włókien poliestrowych) znalazł uznanie jako dość tani materiał do wypełniania i/lub izolacyjny stosowany w wyrobach z wypełnieniem, takich jak poduszki i inne wyroby wyposażeniowe, w tym wyroby używane do wyposażania miejsc do spania, np. materace, kołdry i ocieplacze, a także wkłady odzieżowe, np. w kurtkach typu parka, oraz inne wkłady izolujące w ubraniach i śpiworach, a to z uwagi na jego dobrą zdolność wypełniania, walory estetyczne i różne zalety w porównaniu z innymi materiałami wypełniającymi. Z tego względu wytwarza się go obecnie i stosuje w dużych ilościach na skalę przemysłową

Materiały wypełniające są często wykonane z włókien staplowych, zwanych także włóknami ciętymi w przypadku włókien syntetycznych, które najpierw karbikuje się i dostarcza w postaci ciągłych związanych płatów w celu ułatwienia produkcji i przetwarzania włókien staplowych w gotowe wyroby z wypełnieniem. Znane sposoby wytwarzania związanych płatów polegają na ich wytwarzaniu ze wstęg utworzonych z ułożonych równolegle (paralelizowanych) włókien (staplowych), korzystnie mieszanki włókien wiążących i zwykłych włókien wypełniających, które można zatem nazywać włóknami nośnymi, takich jak z homopolimeru poli(tereftalan etylenu), zwanego często 2G-T. Takie wstęgi są wytwarzane na zgrzeblarce lub innym typie maszyny zgrzeblącej, która prostuje i paralelizuje luźne włókna staplowe z wytworzeniem żądanej wstęgi paralelizowanych skarbikowanych włókien. Z wstęg paralelizowanych włókien wytwarza się następnie płat na układarce poprzecznej. Płat jest zwykle natryskiwany żywicą i ogrzewany w celu utwardzenia żywicy i wszelkich włókien wiążących w celu uzyskania żądanego związanego płata. Żywica służy do szczelnego zamknięcia jednej lub obu powierzchni płata (dla zapobiegnięcia wysnuwaniu) oraz do uzyskania związania. Ogólnie jest korzystne zastosowanie włókna wiążącego dokładnie zmieszanego z włóknem nośnym w całym płacie, ponieważ w wyniku ogrzewania uaktywnieniającego materiał wiążący (materiału wiążącego) może powstać płat,,związany na wskroś”. Gdy stosuje się włókna wiążące i gdy odpowiednie pokrycie może zapobiec wysnuwaniu się włókien, obróbkę żywicę można pominąć, co czyni się w przypadku np. niektórych typów śpiworów. To uproszczone wyjaśnienie przedstawia zwykły sposób, w jaki obecnie wytwarza się większość związanych płatów, ponieważ jest on tani i odpowiedni dla wielu zastosowań, szczególnie wtedy, gdy pożądane są płaty zwarte. Istnieje tu jednak ograniczenie, gdyż tym zwykłym sposobem nie można wytwarzać płatów puszystych, często pożądanych w niektórych zastosowaniach.

W rezultacie niektórzy wolą stosować proces pneumatyczny do wytwarzania puszystego płata poddawanego następnie wiązaniu. Taki proces pneumatyczny rzeczywiście eliminuje wspomnianą wadę zwykłego sposobu wytwarzania płatów, stosowanego do tej pory dla wytwarzania płatów zwartych. Proces pneumatyczny jest jednak bardziej kosztowny i wymaga innych urządzeń, toteż istnieje zapotrzebowanie na inny, mniej kosztowny sposób, który przezwyciężałby wady normalnego sposobu wytwarzania płatów, bez potrzeby stosowania bardziej kosztownych urządzeń.

Jak wspomniano, włókna staplowe są karbikowane przed ich zastosowaniem jako włókien wypełniających. Skarbikowanie jest rzeczywiście ważne dla nadania wypełnianym wyrobom odpowiedniej objętości i podtrzymania. Ogólnie, znanymi sposobami skarbikowanie nadaje się mechanicznie poprzez karbikowanie w komorze dławiącej wyjściowego ciągłego włókna, przy czym jest to dość tani sposób nadawania skarbikowania normalnie liniowemu włóknu syntetycznemu.

Można tu wspomnieć znane ze stanu techniki cechy, takie jak korzystne włókna zasilające (ich numerację ciężarową przekrój poprzeczny, ich mieszanki) oraz urządzenia i charakterystyki procesów technologicznych, w tym znane z opisów patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5255242 i nr 5527600 (Frankosky i inni, DP-6405 i DP-6045-B) oraz omówionego w nich stanu techniki. Frankosky i inni w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5480710 (DP-6245-B) ujawnili użyteczne materiały wiążące oraz włókna. Kerawalla w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5154969 i nr 5318650 ujawnili użyteczne włókna wiążące i sposoby. Inne ujawnienia płatów, procesów wytwarzania płatów i ich cech zawierają np. opisy patentowe Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5104725 (Broaddus), 5064703 (Frankosky i inni), 5023131 (Kwok), 4999232 ęLeVan), 4869771 (LeVan), 4818599 (Marcus), 4304817 (Frankosky) oraz 4281042 (Pamm) i podane w nich pozycje literaturowe.

Niniejszy wynalazek dostarcza nowego, ulepszonego sposobu wytwarzania związanych płatów przy zastosowaniu zasadniczo takich samych urządzeń jak stosowane dotychczas w znanym sposobie wytwarzania płatów, lecz umożliwiającego przy tym wytwarzanie puszystszych (mniej zwartych) związanych płatów, a zatem eliminującego wyżej wspomnianą poważną wadę. Zgodnie z wynalazkiem zwiększoną puszystość uzyskuje się dzięki zastosowaniu mieszanki mechanicznie skarbikowanych włókien i włókien dwuskładnikowych o konfiguracji śrubowej (często zwanej w tej branży „skarbikowaniem śrubowym” lub „skarbikowaniem spiralnym”) i/lub otrzymywanie puszystych wstęg przez zastosowanie randomizera w etapie zgrzeblenią przy czym pod innymi względami postępuje się zasadniczo zgodnie ze znanym sposobem wytwarzania puszystych płatów, a w szczególności płatów związanych,,na wskroś”. Te możliwości można realizować odrębnie lub łącznie.

Tak więc wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania związanych płatów, zgodnie z którym zgrzeblą się włókna zasilające z wytworzeniem wstęgi włókien, układa się poprzecznie jedną lub większą liczbę wstęg włókien z wytworzeniem płata mającego gómą i dolną powierzchnię, przepuszcza się ten płat przez strefę natryskiwania, przy czym co najmniej jedną powierzchnię płata natryskuje się żywicą w całkowitej ilości około 5 - 30% wag. w przeliczeniu na łączną masę natryskiwanego płata i żywicy, ogrzewa się natryśnięty płat w piecu do utwardzenia żywicy i chłodzi się tak otrzymany płat, a cechą tego sposobu jest to, że stosuje się włókna zasilające zawierające mechanicznie skarbikowane włókna staplowe dokładnie zmieszane z dwuskładnikowymi włóknami staplowymi o konfiguracji śrubowej, przy czym ilość tych dwuskładnikowych włókien staplowych wynosi około 5 - 30% wag. w przeliczeniu na masę mieszanki włókien zasilających.

Korzystnie, stosuje się włókna zasilające zawierające również włókna wiążące zawierające materiał wiążący, który wiąże się w temperaturze niższej niż którakolwiek temperatura mięknienia włókien staplowych, przy czym ilość tych włókien wiążących wynosi około 5 - 30% wag., a płat ogrzewa się w piecu do zmięknienia materiału wiążącego.

Korzystnie, zgrzebloną wstęgę kieruje się ze zbieracza do randomizera, przy czym prędkość zbieracza jest większa niż prędkość randomizera, z wytworzeniem wstęgi randomizowanych włókien.

Korzystnie, stosuje się mieszankę zasilającą zawierającą dokładnie w niej wymieszane włókna wiążące zawierające materiał wiążący, który wiąże się w temperaturze niższej niż którakolwiek temperatura mięknienia włókien staplowych, przy czym ilość tych włókien wiążących wynosi około 5-30% wag. w przeliczeniu na masę mieszanki, a natryśnięty płat ogrzewa się w piecu do utwardzenia żywicy i zmięknienia materiału wiążącego.

Korzystnie, mechanicznie skarbikowane włókna staplowe w ilości około 40 - 90% wag. miesza się z włóknami wiążącymi zawierającymi materiał wiążący, który wiąże się w temperaturze niższej niż którakolwiek temperatura mięknienia włókien staplowych, w ilości około 5 - 30% wag. w przeliczeniu na masę mieszanki.

Wynalazek dotyczy także sposobu wytwarzania związanych płatów, zgodnie z którym zgrzeblą się włókna zasilające z wytworzeniem wstęgi włókien, układa się poprzecznie jedną lub większą liczbę wstęg włókien z wytworzeniem płata mającego gómą i dolną powierzchnię, przepuszcza się ten płat przez strefę natryskiwania, przy czym co najmniej jedną po wierzchni? płata natryskuje się żywicą w całkowitej ilości około 5 - 30% wag. w przeliczeniu na łączną masę natryskiwanego płata i żywicy, ogrzewa się natryśnięty płat w piecu do utwardzenia żywicy i chłodzi się tak otrzymany płat, a cechą tego sposobu jest to, że po zgrzebleniu włókien zasilających otrzymaną zgrzebloną wstęgę kieruje się ze zbieracza do randomizera, przy czym prędkość zbieracza jest większa niż prędkość randomizera, z wytworzeniem wstęgi randomizowanych włókien.

Korzystnie, wytwarza się mieszankę zasilającą zawierającą mechanicznie skarbikowane włókna staplowe i włókna wiążące zawierające materiał wiążący, który wiąże się w temperaturze niższej niż którakolwiek temperatura mięknienia włókien staplowych, w ilości około 5 30% wag. w przeliczeniu na masę mieszanki.

Korzystnie, stosuje się mieszankę zasilającą zawierającą dokładnie w niej wymieszane włókna wiążące zawierające materiał wiążący, który wiąże się w temperaturze niższej niż którakolwiek temperatura mięknienia włókien staplowych, przy czym ilość tych włókien wiążących wynosi około 5 - 30% wag. w przeliczeniu na masę mieszanki, a natryśnięty płat ogrzewa się w piecu do utwardzenia żywicy i zmięknienia materiału wiążącego.

Korzystnie, wytwarza się mieszankę zasilającą zawierającą mechanicznie skarbikowane włókna staplowe w ilości około 40 - 90% wag., dokładnie zmieszane z dwuskładnikowymi włóknami staplowymi o konfiguracji śrubowej, w ilości około 5 - 30% wag.

Tak więc zgodnie z jednym z aspektów wynalazku dostarczono korzystnego sposobu wytwarzania związanego płata, w którym wytwarza się mieszankę zasilającą zawierającą mechanicznie skarbikowane włókna staplowe dokładnie zmieszane z dwuskładnikowymi włóknami staplowymi o konfiguracji śrubowej, w ilości około 5 - 30% wag. w przeliczeniu na masę mieszanki, z tej mieszanki zasilającej wytwarza się ciągły płat przez zgrzeblenie mieszanki zasilającej z wytworzeniem wstęgi paralelizowanych włókien, wprowadza się powstałą zgrzebloną wstęgę do randomizera dla wytworzenia wstęgi randomizowanych włókien, poprzecznie składa się jedną lub większą liczbę wstęg randomizowanych włókien z wytworzeniem płata mającego górną i dolną powierzchnię, przepuszcza się ten płat przez strefę natryskiwania dla natryśnięcia na co najmniej jedną powierzchnię płata żywicy w całkowitej ilości około 5 - 30% wag. w przeliczeniu na łączną masę natryskiwanego płata i żywicy, ogrzewa się natryśnięty żywicą płat w piecu dla utwardzenia żywicy i chłodzi się tak otrzymany płat.

Zgodnie z innym aspektem dostarczono sposobu wytwarzania związanego płata, w którym wytwarza się mieszankę zasilającą zawierającą mechanicznie skarbikowane włókna staplowe dokładnie zmieszane z dwuskładnikowymi włóknami staplowymi o konfiguracji śrubowej, w ilości około 5 - 30% wag. w przeliczeniu na masę mieszanki, z tej mieszanki zasilającej wytwarza się ciągły płat przez zgrzeblenie mieszanki zasilającej z wytworzeniem wstęgi włókien, poprzecznie układa się jedną lub większą liczbę wstęg włókien z wytworzeniem płata mającego górną i dolną powierzchnię, przepuszcza się ten płat przez strefę natryskiwania dla natryśnięcia na co najmniej jedną powierzchnię płata żywicy w całkowitej ilości około 5 - 30% wag. w przeliczeniu na łączną masę natryskiwanego płata i żywicy, ogrzewa się natryśnięty żywicą płat w piecu dla utwardzenia żywicy i chłodzi się tak otrzymany płat.

Korzystnie dla wytworzenia płatów związanych „na wskroś”, tego rodzaju mieszanka zasilająca zawiera dokładnie w niej wymieszane włókna wiążące z materiałem wiążącym, który wiąże się w temperaturze niższej niż którakolwiek temperatura mięknienia włókien staplowych w mieszance zasilającej (to jest ma temperaturę mięknienia niższą od najniższej temperatury mięknienia włókien staplowych w mieszance zasilającej), w ilości około 5 - 30% wag. w przeliczeniu na masę mieszanki, a natryśnięty płat ogrzewa się w piecu dla uaktywnienia materiału wiążącego i utwardzenia żywicy.

Jak już wspomniano, w niektórych przypadkach natryskiwanie żywicą można pominąć. Tak więc zgodnie z innym aspektem wynalazku dostarczono sposobu wytwarzania związanego płata, w którym wytwarza się mieszankę zawierającą mechanicznie skarbikowane włókna staplowe w ilości około 40 - 90% wag., dokładnie zmieszane z dwuskładnikowymi włóknami staplowymi o konfiguracji śrubowej, w ilości około 5 - 30% wag., i włókna wiążące z materiałem wiążącym, który wiąże się w temperaturze niższej niż którakolwiek temperatura mięknienia tych włókien staplowych w mieszance zasilającej, w ilości około 5 - 30% wag., z tej mieszanki zasilającej wytwarza się ciągły płat przez zgrzeblenie mieszanki zasilającej z wytworzeniem wstęgi paralelizowanych włókien, tę zgrzebloną wstęgę wprowadza się do randomizera dla wytworzenia wstęgi randomizowanych włókien, układa się poprzecznie jedną lub większą liczbę wstęg randomizowanych włókien z wytworzeniem płata, ogrzewa się ten płat w piecu do zmięknienia materiału wiążącego i chłodzi się tak otrzymany płat.

Podobnie, zgodnie z innym aspektem wynalazku dostarczono sposobu wytwarzania związanego płata, w którym wytwarza się mieszankę zawierającą mechanicznie skarbikowane włókna staplowe w ilości około 40 - 90% wag., dokładnie zmieszane z dwuskładnikowymi włóknami staplowymi o konfiguracji śrubowej, w ilości około 5 - 30% wag., i włókna wiążące z materiałem wiąźącym, który wiąże się w temperaturze niższej niż którakolwiek temperatura mięknienia tych włókien staplowych w mieszance zasilającej, w ilości około 5 - 30% wag., z tej mieszanki zasilającej wytwarza się ciągły płat przez zgrzeblenie tej mieszanki zasilającej z wytworzeniem wstęgi włókien, układa się poprzecznie jedną lub większą liczbę wstęg włókien z wytworzeniem płata, ogrzewa się ten płat w piecu do zmięknienia materiału wiążącego i chłodzi się tak otrzymany płat.

Jak to zostanie pokazane, już sama randomizacja włókien przynosi polepszenie, tak więc zgodnie z tym aspektem wynalazku dostarczono sposobu wytwarzania związanego płata, w którym zgrzebli się włókna zasilające z wytworzeniem wstęgi paralelizowanych włókien, powstałą zgrzebloną wstęgę wprowadza się do randomizera dla wytworzenia wstęgi randomizowanych włókien, układa się poprzecznie jedną lub większą liczbę wstęg randomizowanych włókien z wytworzeniem płata mającego gómą i dolną powierzchnię, przepuszcza się ten płat przez strefę natryskiwania dla natryśnięcia na co najmniej jedną powierzchnię płata żywicy w całkowitej ilości około 5 - 30% wag. w przeliczeniu na łączną masę natryskiwanego płata i żywicy, ogrzewa się natryśnięty żywicą płat w piecu dla utwardzenia żywicy i chłodzi się tak otrzymany płat.

Ponadto, dostarczono takiego sposobu, w którym włókna zasilające zawierają również, dokładnie z nimi zmieszane w ilości około 5 - 30% wag., włókna wiążące z materiałem wiążącym, który wiąże się w temperaturze niższej niż którakolwiek temperatura mięknienia tych włókien zasilających, z powstałej mieszanki wytwarza się ciągły płat przez zgrzeblenie tej mieszanki z wytworzeniem wstęgi paralelizowanych włókien, tę zsrzebloną wstęgę wprowadza się do randomizera dla wytworzenia wstęgi randomizowanych włókien, układa się poprzecznie jedną lub większą liczbę wstęg randomizowanych włókien z wytworzeniem płata, przepuszcza się ten płat przez strefę natryskiwania i piec, w którym natryśnięty płat ogrzewa do zmięknienia materiału wiążącego i chłodzi się tak otrzymany płat.

Podobnie, zgodnie z innym aspektem wynalazku, dostarczono sposobu wytwarzania związanego płata, w którym wytwarza się mieszankę zasilającą zawierającą mechanicznie skarbikowane włókna staplowe dokładnie zmieszane z włóknami wiążącymi z materiałem wiąźącym, który wiąże się w temperaturze niższej niż którakolwiek temperatura mięknienia tych włókien staplowych w mieszance zasilającej, w ilości około 5 - 30% wag., z tej mieszanki zasilającej wytwarza się ciągły płat przez zgrzeblenie mieszanki zasilającej z wytworzeniem wstęgi paralelizowanych włókien, wprowadza się powstałą zgrzebloną wstęgę do randomizera dla wytworzenia wstęgi randomizowanych włókien, krzyżowo składa się jedną lub większą liczbę wstęg randomizowanych włókien z wytworzeniem płata, ogrzewa się ten płat w piecu do zmięknienia materiału wiążącego i chłodzi się tak otrzymany płat.

Korzystne są płaty związane „na wskroś”, takie jak wytworzone poprzez wprowadzenie włókien wiążących w ilości około 5-30% wag. do zasilającej mieszanki włókien staplowych, takich jak włókna poliestrowe, które same są korzystnymi włóknami staplowymi, przy czym wynalazek ma zalety także w przypadku mieszanki zasilającej, która nie zawiera włókien wiążących, co wykazano dla włókna oznaczonego, A” w przykładzie 1.

Korzystnymi włóknami wiążącymi są włókna dwuskładnikowe typu okrywa-rdzeń, a w szczególności dwuskładnikowe włókna wiążące mające rdzeń z homopolimeru poliestrowego i okrywę z kopolimeru poliestrowego, który jest materiałem wiąźącym, np. dostępne w handlu i wytwarzane przez firmę Unitika Co., Japonia (np. sprzedawane jako MELTY). Korzystne proporcje natryskiwanej żywicy wynoszą około 5 - 18% w podanym przeliczeniu, a korzystne ilości włókien wiążących wynoszą około 10 - 20% wag. (w przeliczeniu na masę mieszanki zasilającej) i odpowiednio około 90 - 80% wag. w przeliczeniu na masę włókien staplowych (innych), które są korzystnie włóknami poliestrowymi, np. z 2G-T, lub dowolnymi innymi włóknami dwuskładnikowymi o konfiguracji śrubowej.

Figura 1 przedstawia schematycznie zasadę realizacji jednego z aspektów wynalazku z użyciem zgrzeblarki z randomizerem; fig. 2 przedstawia schematycznie zasadę realizacji tego aspektu wynalazku z użyciem zgrzeblarki z parą wałków randomizujących; a fig. 3 przedstawia schematycznie zasadę układarki poprzecznej.

Jak wspomniano wyżej, sposób według wynalazku jest zasadniczo podobny do zwykłego sposobu wytwarzania związanych płatów, stosowanego dotychczas, lecz z istotnymi wyjątkami. Poprawa grubości (obniżona zwartość) oraz zwiększona zdolność izolowania są znaczące i zostaną w dalszym ciągu wykazane w oparciu o dane porównawcze w przykładach.

Tak więc włókna w zgrzeblonej wstędze są korzystnie randomizowane, korzystnie drogą obróbki w randomizerze po etapie zgrzeblenia, a korzystnie przed etapem składania krzyżowego. Randomizer nie jest drogim dodatkiem do zgrzeblarki. Zaproponowano randomizujące zgrzeblarki do włóknin umożliwiające uzyskanie włókien zorientowanych poprzecznie (CD), a zatem zwiększenie stosunku CD:MD (kierunek poprzeczny:kierunek przesuwu przez maszynę) dla włókien w wstęgach przeznaczonych na płaskie włókniny, takie jak walcarki randomizujące, np. produkcji John D. Hollingsworth-on-Wheels, Greenville, SC, Ramisch Kleinewefers, Spinnbau Bremen, Niemcy i Ta You Machinery Co. Ltd., Tao-Yuan, Tajwan. W przypadku zastosowania walcarek randomizujących w znanych sposobach wytwarzania wstęg na płaskie włókniny, randomizowane włókna w wstęgach były następnie spłaszczane, np. poprzez kalandrowanie w procesie kalandra wania-wiąz?.¹ ia, lub poprzez prasowanie nie tkanej wstęgi po nasyceniu żywicą w procesie nasycania-wiązania. Nie jest znany przypadek stosowania randomizerów ani do wytwarzania puszystych związanych płatów, ani dla przezwyciężenia wad urządzeń używanych do tej pory w procesie wytwarzania puszystych związanych płatów. Jest to zaskakujące, mając na uwadze polepszenie, jakie teraz osiągnięto oraz prostotę, z jaką można tej zmiany znanego sposobu dokonać.

Ten aspekt wynalazku zostanie obecnie opisany w odniesieniu do załączonych rysunków, na których podobne elementy zostały oznaczone tymi samymi liczbami. Fig. 1 ilustruje układ trzech walców (czasem zwanych wałkami) umieszczonych obok siebie z osiami usytuowanymi poziomo, stosowany w etapie rozwłókniania zgodnie z tym aspektem wynalazku, przy czym od lewej strony ku prawej znajdują się: główny walec 11, zbieracz 12 i randomizer 13, obracające się w kierunkach wskazanych strzałkami (główny walec i randomizer zgodnie z ruchem wskazówek zegara, zaś zbieracz przeciwnie do ruchu wskazówek zegara), przy czym ich walcowe powierzchnie pokryte są odpowiednim obiciem zgrzeblarskim, z zębami zorientowanymi w pokazany sposób (zęby 21 głównego walca są zorientowane w kierunku obrotu, a zęby 22 zbieracza i 23 randomizera w kierunku przeciwnym do kierunku obrotu). Tak więc (zgrzeblona) wstęga 14 jest przenoszona przez zęby 21 na głównym walcu, zbierana zeń przez zęby 22 na zbieraczu 12 i przenoszona z zębów zbieracza 22 na zęby randomizera 23. Randomizer 13 obraca się z prędkością obwodową, która jest o wiele mniejsza niż prędkość obwodowa zbieracza 12, tak że ułożenie paralelizowanych włókien we wstędze 14 zostaje zmienione w szczelinie pomiędzy zbieraczem 12 a randomizerem 13, a uzyskana wstęga 16 przenoszona na zębach 23 na randomizerze 13 jest puszystsza i zawiera włókna zorientowane losowo, z których wiele jest ułożonych pod znaczącymi kątami względem kierunku ruchu maszyny (kierunek przesuwu wstęgi) i można je uważać za usytuowane pionowo lub co najmniej za mające znaczącą składową pionową względem poziomej wstęgi. Prędkość obwodowa randomizera 13 powinna być na ogół mniejsza niż 2/3 prędkości zbieracza 12, tzn. prędkość obwodowa zbieracza jest równa co najmniej półtorakrotnej prędkości randomizera, korzystnie co najmniej dwukrotnej, a często około dwuipółkrotnej i większej, co zwykle odpowiada górnej granicy zakresu będącego w użyciu (do innych celów w procesie wytwarzania spłaszczanych, włóknistych mas o zwiększonych stosunkach CD:MD dla włóknin). Przy wytwarzaniu puszystych związanych płatów według wynalazku nie chce się spłaszczać wstęgi, tzn. usuwać tej pionowej składowej lub orientacji randomizowanych włókien, w przeciwieństwie do znanych sposobów wytwarzania płaskich wstęg włókninowych, w których stosowano randomizer, a następnie prasowano wstęgę w celu spłaszczenia randomizowanych włókien. Ta randomizowana wstęga 16 spada następnie na poziomy przenośnik 17 i jest przenoszona do następnego etapu.

Zgrzeblarka pokazana na fig. 2 jest zasadniczo podobna do tej z fig. 1, z tym wyjątkiem, że dwa randomizery 13 i 18 są usytuowane szeregowo pomiędzy zbieraczem 12 a przenośnikiem 17, przy czym drugi randomizer 18 obraca się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, a jego zęby 24 są zorientowane przeciwnie do kierunku obrotu. Przedstawiono tę alternatywę ponieważ maszyna z parą walców randomizujących jest dostępna w handlu jako przeznaczona do zgrzeblenia płaskich wstęg, jako zapewniająca możliwość lepszej kontroli stosunku CD:MD (kierunek poprzeczny:kierunek przesuwu przez maszynę) włókien w płaskiej, poziomej wstęgi (poprzez zmianę względnej prędkości walców randomizera), nie uważa się jednak, że zastosowanie drugiego walca randomizującego daje znaczące korzyści w sposobie według wynalazku, który daje korzyści dzięki zwiększeniu i utrzymaniu pionowej składowej orientacji i wytworzeniu raczej puszystej wstęgi, a nie płaskiej wstęgi. Drugi randomizer 18 ma korzystnie nieco mniejszą prędkość obwodową niż prędkość obwodowa pierwszego randomizera 13.

Figura 3 przedstawia znaną układarkę poprzeczną

Inne cechy sposobu według wynalazku są w większej części znane, z tym wyjątkiem, że ulepszenie puszystych związanych płatów uzyskano poprzez zastosowanie pewnej ilości włókien skarbikowanych śrubowo, domieszanych do włókien zasilających, jak to tu opisano. Hemandez i inni w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5458971 i WO 96/10665 (odpowiednio DP-6320 i DP-6320-A) opisują korzystne włókna dwuskładnikowe o konfiguracji śrubowej oraz ich zastosowanie jako włókien wypełniających. Takie włókna lub inne włókna skarbikowane śrubowo (o konfiguracji śrubowej) korzystnie miesza się z włóknami zasilającymi w ilości około 5 - 30% w przeliczeniu na masę włókien zasilających, korzystnie około 10- 20% wag.

Ujawniono kilka włókien dwuskładnikowych o konfiguracji śrubowej. Taką konfigurację nazywa się często sarbikowaniem (ponieważ większość włókien syntetycznych uzyskuje żądany układ nieliniowy w drodze mechanicznego karbikowania). W rzeczywistości powszechnie używa się określenia „skarbikowanie spiralne”, jakkolwiek bardziej poprawne jest określenie „śrubowe”. Konfiguracja taka powstaje na skutek mimośrodowego ułożenia składników włókna. Ułożenie obok siebie jest ogólnie korzystne.

Wynalazek zostanie w dalszym ciągu opisany bardziej szczegółowo w odniesieniu do wypełnienia z włókien poliestrowych, które jest korzystne, oraz w odniesieniu do innych korzystnych elementów i cech charakterystycznych, takich jak korzystne włókna wiążące i włókna skarbikowane śrubowo, jednak należy podkreślić, że można także stosować inne włókna i że nie ma powodu do ograniczania wynalazku tylko do tych włókien, które są korzystne.

Wynalazek jest w dalszym ciągu zilustrowany zamieszczonymi niżej przykładami, przy czym wszystkie udziały i procenty wyrażono wagowo, o ile nie podano inaczej. Zgrzeblarka pochodziła z Ta You Machinery Co. Ltd., Tao-Yuan, Tajwan. Układarka pochodziła z Asselin SĄ, Elbeuf, Francja. Walce randomizera zostały dostarczone przez firmy Ta You Machinery Co. Ltd. oraz John D. Hollingsworth on Wheels, Greenville SC. Wartości CLO są znane i zostały opisane np. przez Hwang' a w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4514455.

Przykład 1

Włókna cięte i ich mieszanki opisane poniżej w tabeli 1 oraz uwagach wyjaśniających, zostały przetworzone na związane płaty z użyciem poniższych procedur oraz z użyciem walców randomizera lub bez, w celach porównawczych, przy czym poza tym postępowano zasadniczo zgodnie z procedurą opisaną w przykładzie 5 w WO 96/10665 (DP-6320-A). Innymi słowy, zarówno w celu wytwarzania płatów według wynalazku (z użyciem walca randomizującego i/lub włókien dwuskładnikowych o konfiguracji śrubowej), jak w próbie porównawczej, mieszanki przetwarzano na zgrzeblarce, a następnie układano poprzecznie i natryskiwano połowę podanej ilości żywicy akrylowej od strony górnej powierzchni, a następnie transportowano przenośnikiem do pierwszego toru pieca trójdrożnego w celu utwardzenia żywicy i uaktywnienia włókna wiążącego w temperaturze 150°C; na wyjściu z pierwszego toru płat odwracano drugą stroną i tę drugą stronę natryskiwano drugą połową ilości tej samej żywicy akrylowej w celu nałożenia całkowitej ilości żywicy; płat transportowano następnie innym przenośnikiem do drugiego toru pieca, a następnie do trzeciego, w celu zupełnego utwardzenia żywicy i związania wszelkich włókien wiążących.

W celu wytworzenia płatów według wynalazku z użyciem randomizera wstęgę zebraną z głównego walca zgrzeblarki przez zbieracz przenoszono ze zbieracza na walec randomizera, jak to pokazano na fig. 1, z prędkością równą 2,6x prędkości obwodowej walca randomizera. Ponieważ prędkość zbieracza przewyższała w tak dużym stopniu prędkość randomizera, orientacja włókien we wstędze uległa zmianie od płaskiej, paralelizowanej wstęgi do bardziej puszystej, grubej wstęgi o randomizowanych włóknach, przy czym wiele z nich uzyskało orientację pionową (pod kątem prostym zarówno do kierunku przesuwu przez maszynę, jak i kierunku poprzecznego, oznaczanych zwykle MD i CD). Tę puszystszą wstęgę (puszystszą niż wstęgi porównawcze, wytworzone przez zgrzeblenie bez randomizacji) układano następnie poprzecznie (do uzyskania wagi podstawowej) oraz natryskiwano żywicą i ogrzewano podobnie jak wstęgi porównawcze.

Poprawę grubości i właściwości izolujących uzyskanych dzięki wynalazkowi można stwierdzić na podstawie danych w tabeli 1. Należy zauważyć, że ulepszenia uzyskuje się dzięki wynalazkowi stopniowo, przy czym poprawę uzyskano bądź przy zastosowaniu randomizera (Rand), bądź poprzez włączenie niewielkiej ilości włókien o konfiguracji śrubowej do mieszanki z''^:lającej, co oznaczono skrótem BiC (od bicomponent - dwuskładnikowy), a najlepsze wyniki uzyskano zastosowawszy obydwa te środki.

Tabela 1

Rand	Typ włókna ciętego	BiC (%)	Żywica (%)	BW (g/m²)	Grubość	CLO
mm	mm/100g/m²	CLO	CLO/lOOg/m²
Nie	A	0	12,3	163	22,6	13,8	2,58	1,58
Tak		0	12,1	153	22,1	14,4	2,55	1,67
Tak		15	9,8	149	22,6	15,2	2,62	1,76
Nie	B	0	20,9	158	18,0	11,4	2,63	1,87
Tak		0	26,2	168	25,9	15,4	2,99	1,78
Tak		15	25,0	158	26,4	16,7	2,89	1,83

Przykład 2

Mieszanki włókien staplowych przedstawione w tabeli przetworzono na związane płaty według wynalazku, stosując zasadniczo podobne procesy jak opisano w przykładzie 1 z wyjątkiem tego, że wstęga przeszła ze zbieracza na pierwszą parę walców randomizera z fig. 2, a następnie na drugą parę walców randomizera, które obracały się z nieco niższą prędkością Szczegóły i wyniki pomiarów właściwości podano w tabeli 2.

Tabela 2

Rand	Typ włókna ciętego	BiC (%)	Żywica (%)	BW (g/m²)	Grubość	CLO
mm	mm/100g/m²	CLO	CLO/lOOg/m²
Tak	C	0	11,0	107	12,2	11,3	1,75	1,63
Tak		15	14,1	97	13,2	13,6	1,70	1,75
Tak		30	10,1	99	14,2	14,4	2,06	2,08

Uwagi wyjaśniające

W przykładach zastosowano następujące skróty:

„Rand” wskazuje, czy zastosowano randomizer, czy też doświadczenie było próbą porównawczą przeprowadzoną bez użycia randomizera, lecz poza tym w podobnych warunkach;

„BiC” wskazuje ilość włókna dwuskładnikowego, które było dwuskładnikowym włóknem poliestrowym o konfiguracji śrubowej z przykładu 1, o parametrach: 9 denier na 0,3 m, 7,5 cm, gładzone, 3-pustkowe.

„BW” oznacza wagę płata - tzn. po natryśnięciu żywicą, przy czym całkowitą ilość natryśniętej żywicy podano procentowo w kolumnie Żywica;

„Grubość” i „CLO” są podane jako wielkości bezwzględne i po normalizacji do równoważnej masy płata na jednostkę powierzchni; CLO oznacza jednostkę oporu cieplnego odpowiadającą 0,155°Cm²/W.

„Włókna cięte” i mieszanki są dostępne w handlu w następujących postaciach:

A gładzone, 5,5 denier/0,3 m, długość 7,5 cm, 7-pustkowe

B 55% gładzone, 3,6 denier/0,3 m, długość cięcia 6,3 cm, drążone

27% gładzone, 1,65 denier/0,3 m, długość cięcia 6,3 cm

18% 4 denier/0,3 m, długość cięcia 6,3 cm MELTY 4080

C 55% gładzone, 1,65 denier/0,3 m, długość cięcia 5 cm 27% 1,65 denier /0,3 m, długość cięcia 5 cm, 18% 4 denier/0,3 m, długość cięcia 5 cm MELTY 4080

Jeżeli nie podano inaczej, wyżej wymienione znane poliestrowe wypełnienie włókniste było włóknem z poliestru 2G-T, o pełnym przekroju poprzecznym; MELTY 4080 jest znanym włóknem wiążącym typu okrywa-rdzeń, dostępnym w handlu jako produkt Unitika Co., Japonia; wszystkie użyte włókna miały obwód okrągły i żadne nie było gładzone, o ile nie podano inaczej.

181 113

FIG.3

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania związanych płatów, zgodnie z którym zgrzebła się włókna zasilające z wytworzeniem wstęgi włókien, układa się poprzecznie jedną lub większą liczbę wstęg włókien z wytworzeniem płata mającego górną i dolną powierzchnię, przepuszcza się ten płat przez strefę natryskiwania, przy czym co najmniej jedną powierzchnię płata natryskuje się żywicą w całkowitej ilości około 5 - 30% wag. w przeliczeniu na łączną masę natryskiwanego płata i żywicy, ogrzewa się natryśnięty płat w piecu do utwardzenia żywicy i chłodzi się tak otrzymany płat, znamienny tym, że stosuje się włókna zasilające zawierające mechanicznie skarbikowane włókna staplowe dokładnie zmieszane z dwuskładnikowymi włóknami staplowymi o konfiguracji śrubowej, przy czym ilość tych dwuskładnikowych włókien staplowych wynosi około 5 - 30% wag. w przeliczeniu na masę mieszanki włókien zasilających.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się włókna zasilające zawierające włókna wiążące zawierające materiał wiążący, który wiąże się w temperaturze niższej niż którakolwiek temperatura mięknienia włókien staplowych, przy czym ilość tych włókien wiążących wynosi około 5 - 30% wag., a płat ogrzewa się w piecu do zmięknienia materiału wiążącego.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zgrzebloną wstęgę kieruje się ze zbieracza do randomizera, przy czym prędkość zbieracza jest większa niż prędkość randomizera, z wytworzeniem wstęgi randomizowanych włókien.
4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że stosuje się mieszankę zasilającą zawierającą dokładnie w niej wymieszane włókna wiążące zawierające materiał wiążący, który wiąże się w temperaturze niższej niż którakolwiek temperatura mięknienia włókien staplowych, przy czym ilość tych włókien wiążących wynosi około 5 - 30% wag. w przeliczeniu na masę mieszanki, a natryśnięty płat ogrzewa się w piecu do utwardzenia żywicy i zmięknienia materiału widzącego.
5. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że mechanicznie skarbikowane włókna staplowe w ilości około 40 - 90% wag. miesza się z włóknami wiążącymi zawierającymi materiał wiążący, który wiąże się w temperaturze niższej niż którakolwiek temperatura mięknienia włókien staplowych, w ilości około 5 - 30% wag. w przeliczeniu na masę mieszanki.
6. Sposób wytwarzania związanych płatów, zgodnie z którym zgrzebła się włókna zasilające z wytworzeniem wstęgi włókien, układa się poprzecznie jedną lub większą liczbę wstęg włókien z wytworzeniem płata mającego górną i dolną powierzchnię, przepuszcza się ten płat przez strefę natryskiwania, przy czym co najmniej jedną powierzchnię płata natryskuje się żywicą w całkowitej ilości około 5 - 30% wag. w przeliczeniu na łączną masę natryskiwanego płata i żywicy, ogrzewa się natryśnięty płat w piecu do utwardzenia żywicy i chłodzi się tak otrzymany płat, znamienny tym, że po zgrzebleniu włókien zasilających otrzymaną zgrzebloną wstęgę kieruje się ze zbieracza do randomizera, przy czym prędkość zbieracza jest większa niż prędkość randomizera, z wytworzeniem wstęgi randomizowanych włókien.
7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że wytwarza się mieszankę zasilającą zawierającą mechanicznie skarbikowane włókna staplowe i włókna wiążące zawierające materiał wiążący, który wiąże się w temperaturze niższej niż którakolwiek temperatura mięknienia włókien staplowych, w ilości około 5 - 30% wag. w przeliczeniu na masę mieszanki.
8. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że stosuje się mieszankę zasilającą zawierającą dokładnie w niej wymieszane włókna wiążące zawierające materiał wiążący, który wiąże się w temperaturze niższej niż którakolwiek temperatura mięknienia włókien staplowych, przy czym ilość tych włókien wiążących wynosi około 5 - 30% wag. w przeliczeniu na masę mieszanki, a natryśnięty płat ogrzewa się w piecu do utwardzenia żywicy i zmięknienia materiału wiążącego.

181 113
9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że wytwarza się mieszankę zasilającą zawierającą mechanicznie skarbikowane włókna staplowe w ilości około 40 - 90% wag., dokładnie zmieszane z dwuskładnikowymi włóknami staplowymi o konfiguracji śrubowej, w ilości około 5 - 30% wag.

* ♦ *