BR0312455B1

BR0312455B1 - Processo para formação de um tecido compósito não tramado e tecido compósito obtido pelo mesmo

Info

Publication number: BR0312455B1
Application number: BRPI0312455-0A
Authority: BR
Inventors: Mari-Pat Vonfeldt; Tara Tryphena Steinke
Original assignee: Kimberly Clark Co
Priority date: 2002-07-18
Filing date: 2003-05-29
Publication date: 2014-04-15
Also published as: EP1551628B1; EP1551628A1; AU2003231932A1; CA2491697A1; MXPA04012112A; KR20050021427A; AU2003231932B2; US20040010895A1; WO2004009347A1; US6739023B2; KR100972896B1; DE60332855D1; ZA200500055B; CA2491697C; BR0312455A

Description

"PROCESSO PARA FORMAÇÃO DE UM TECIDO COMPÓSITO MÃO TRAMADO E TECIDO COMPÓSITO OBTIDO PELO MESMO" Campo Da Invenção A presente invenção se refere, de modo geral, à preparação e fabricação de materiais absorventes para limpeza. Mais especificamente, a presente invenção se refere à preparação e fabricação de materiais absorventes para limpeza que compreendem filamentos em fragmentos e fibras têxteis.

Histórico É conhecido na técnica que os materiais não tramados de filamentos termoplásticos fragmentáveis podem ser fabricados por vários processos. De modo geral, os filamentos termoplásticos fragmentáveis são produzidos por fiação de dois polímeros diferentes em um filamento, tal que, os dois polímeros formam seções transversais heterogêneas, longitudinais dentro dos filamentos. Por exemplo, configurações lado a lado podem ser formadas, nas quais o primeiro polímero forma um lado do filamento e o segundo polímero forma o outro lado. Muitas outras configurações tais como, revestimento-núcleo ou ilhas no mar são conhecidos na técnica.

Os filamentos contendo as seções transversais heterogêneas, longitudinais podem ser fragmentados de acordo com vários mecanismos descritos na técnica. Como exemplo, a Patente US 5.759.926 de Pike e outros revela um mecanismo, pelo qual a fibrilação é induzida por contato dos filamentos contendo as seções transversais heterogêneas, longitudinais com água quente. A agitação mecânica e cisalhamento diferencial são mecanismos adicionais que podem ser empregados, Como exemplos adicionais, as Patentes US 3.485.706 de Evans, 5.355.565 de Baravian e 6.200.669 de Marmon e outros revelam processos pelos quais fibras de múltiplos componentes unitárias são fragmentadas por um processo de hidroemaranhamento que separa os segmentos individuais das fibras de múltiplos componentes em microfibras. É conhecido também na técnica que as fibras têxteis podem ser adicionadas a uma trama não tecida para melhorar a absorvência. Existem vários processos conhecidos para incorporação de fibras de polpa â matriz de fibra não tecida. A Patente US 4.818.464 de Lau e a Patente US número 4.100.324 para Anderson e outros descrevem processos de co- forma que incorporam fibras de polpa às fibras fundidas por sopro através de processo de deposição por ar. A Patente US 4.902.559 de Eschwey e outros revela um processo para produção de um material não tecido, absorvente, formado de filamentos sem fim termoplásticos distribuídos aleatoriamente que contêm fibras têxteis hidrófilas ou oleófilas embutidas. A Patente US 5.389.202 de Everhart e outros e o WOOO/29657 (Haynes e outros) ambos descrevem um processo de hidroemaranhamento de fibras de polpa em uma trama não tecida de filamento contínuo. Com relação ao WOOO/29657 (Haynes e outros) é revelado um processo pelo qual as fibras são emaranhadas em uma matriz de filamentos fragmentáveis seguido por fragmentação dos filamentos para aprisionar as fibras de polpa. Contudo, tal processo pode resultar em fragmentação incompleta dos filamentos devido às fibras de polpa revestindo os filamentos fragmentáveis dos jatos de água.

Permanece a necessidade de um material não tecido macio, forte e absorvente e um processo para fabricação de tal material. Mais especificamente, ainda permanece a necessidade de um processo eficiente e eficaz para produção de compósitos de fibras têxteis em filamentos contínuos de denier baixo.

Sumário Da Invenção A presente invenção compreende um processo para formação de tecido compósito que inclui a) provisão de uma primeira camada que inclui fibras contínuas fragmentáveis, b) fragmentação de pelo menos uma porção das fibras contínuas fragmentáveis em filamentos fragmentados, c) após isto sobreposição de uma segunda camada e da primeira camada, onde a segunda camada inclui fibras têxteis, e d} emaranhamento das primeira e segunda camadas para formar um tecido compósito. Desejavelmente, os filamentos fragmentados possuem comprimento substancialmente contínuo.

Em um aspecto, a etapa de fragmentação pode compreender impingir sobre as fibras continuas fragmentáveis jatos de energia alta, tais como, por exemplo, jatos de energia alta. Em um aspecto adicional, a etapa de emaranhamento pode incluir impingir, as primeira e segunda camadas sobrepostas, jatos de energia alta, tais como, por exemplo, jatos de água de energia alta. Os jatos de energia alta da etapa de emaranhamento são desejavelmente direcionados na superfície exposta da segunda camada. Desejavelmente, os jatos de emaranhamento são fornecidos através de primeiros orifícios, a pressão hidráulica nos primeiros orifícios variando de cerca de 2.500 kPa a cerca de 21.000 kPa. Desej avelmente, os jatos de fragmentação são fornecidos através dos segundos orifícios, a pressão hidráulica nos segundos orifícios varia de cerca de 1.300 kPa a cerca de 14.000 kPa. Em um aspecto adicional, a pressão hidráulica nos segundos orifícios é inferior à pressão hidráulica nos primeiros orifícios. O tecido compósito produzido pelo processo da presente invenção pode incluir um lado rico em fibra têxtil. Alternativamente, o tecido compósito produzido pelo processo da presente invenção pode ser caracterizado por fibras têxteis que são emaranhadas substancialmente de modo uniforme através de toda a seção transversal do tecido compósito. O processo da presente invenção produz, desejavelmente, um tecido compósito, onde pelo menos cerca de 25% das fibras contínuas fragmentáveis são pelo menos parcialmente fragmentadas. Ainda mais desejavelmente, o processo da presente invenção produz um tecido compósito, onde pelo menos cerca de 50%, 75%, 90% ou mesmo 95% das fibras contínuas fragmentáveis são pelo menos parcialmente fragmentadas. Em uma concretização da presente invenção, a etapa de emaranhamento opcionalmente não resulta em fragmentação substancial e adicional das fibras fragmentáveis contínuas.

Em um aspecto adicional, as fibras de múltiplos componentes são desejavelmente selecionadas para fragmentar em uma maneira tal que os filamentos fragmentados possuam um denier inferior a cerca de 0,7 e, ainda mais desejavelmente, um denier inferior a cerca de 0,1, e mesmo mais desejavelmente, um denier inferior a cerca de 0,01.

Em um aspecto adicional, as fibras fragmentáveis contínuas da presente invenção incluem fibras ligadas por fiação. As fibras ligadas por fiação incluem um primeiro polímero termoplástico e um segundo polímero termoplástico dispostos em zonas distintas através da seção transversal das fibras, onde os primeiro e segundo polímeros termoplásticos são incompatíveis entre si. Adicionalmente, as fibras têxteis da presente invenção incluem, desejavelmente, fibras de polpa.

Em um aspecto adicional, a razão de peso seco da primeira camada para o peso seco da segunda camada desej avelmente varia de cerca de 0,05 a cerca de 9, mais desej avelmente de cerca de 0,1 a cerca de 2 e mesmo mais desejavelmente, de cerca de 0,2 a cerca de 1.

Esses e outros aspectos e vantagens da presente invenção ficarão claros após uma revisão da descrição detalhada que se segue das concretizações reveladas.

Breve Descrição Dos Desenhos A figura 1 é uma vista esquemática de um processo exemplar para fabricação de um tecido compósíto, hídroemaranhado.

As figuras 2-4 são vistas em seção transversal de fibras de múltiplos componentes exemplares, apropriadas para uso com a presente invenção.

Definições Conforme usado aqui, o termo "filamentos ou fibras substancialmente contínuos" se refere aos filamentos ou fibras preparados por extrusão de uma fieira, incluindo sem limitação, fibras ligadas por fiação e fundidas por sopro, que não são cortadas de seu comprimento original antes de serem formadas em uma trama ou tecido não tramado.

Filamentos ou fibras substancialmente contínuos podem ter comprimentos variando de maior do que cerca de 15 cm a maior do que um metro; e até o comprimento da trama não tecida ou tecido sendo formado. A definição de "filamentos ou fibras substancíalmente contínuos" inclui aqueles que não são cortados antes de serem formados em uma trama não tecida ou tecido, porém que são cortados mais tarde quando a trama não tecida ou tecido é cortada.

Conforme usado aqui, o termo "filamentos ou fibras de múltiplos componentes" se refere âs fibras que foram formadas de pelo menos dois componentes poliméricos. Tais fibras são geralmente extrusadas de extrusores separados porém fiadas em conjunto para formar uma fibra. Os polímeros dos respectivos componentes são geralmente diferentes um do outro, embora fibras de múltiplos componentes compreendam componentes separados de materiais poliméricos semelhantes ou idênticos. Os componentes individuais são tipicamente dispostos em zonas distintas, posicionadas substancial e constantemente através da seção transversal da fibra e estendem-se substancialmente ao longo de todo o comprimento da fibra.

Conforme usado aqui e nas reivindicações, os termos "compreendendo" e "compreende" são inclusivos e de terminação aberta e não excluem elementos adicionais não citados, componentes de composição ou etapas de processo.

Descrição Detalhada 0 processo da presente invenção inclui as etapas de sobreposição de uma camada de fibras têxteis com uma camada de filamentos contínuos fragmentados, hidroemaranhamento das camadas para formar um material compósito não tramado contínuo.

Com referência â figura 1 dos desenhos, é ilustrado esquematicamente em 10 um processo para formação de um tecido compósito hidroemaranhado. De acordo com a presente invenção, uma suspensão de fibras têxteis ê fornecida por uma headbox 12 e depositada através de um dique 14 em uma dispersão sobre um tecido de formação 16 e uma máquina de formação úmida convencional. Contudo, enquanto é feita referência aqui â formação de uma trama de fibra têxtil por processos de conformação úmida, fica entendido que a trama de fibras têxteis seria fabricada, alternativamente, por outros processos convencionais, tais como, por exemplo, cardagem, deposição por ar, secagem por ar e outros. A suspensão de fibras têxteis pode ser de qualquer consistência que é tipicamente usada nos processos de formação úmida convencionais. Por exemplo, a suspensão pode conter cerca de 0,01 a cerca de 1,5% em peso de fibras têxteis suspensas em água. A agua é removida da suspensão de fibras têxteis para formar uma camada uniforme de fibras têxteis 18.

As fibras têxteis podem ser de qualquer tamanho de fibra médio apropriado para uso nos processos de formação úmida convencionais. Por meio de exemplo não limitante, a fibra de polpa ê uma fibra têxteis que é útil na presente invenção. Como um exemplo não limitante, as fibras têxteis podem ter um comprimento de fibra médio de cerca de 1,5 mm a cerca de 6 mm. Fibras de polpa desejáveis incluem aquelas possuindo comprimentos de fibra médios baixos incluindo, porém não limitado a determinas polpas de madeira dura virgem e polpa de fibra secundaria (isto é reciclada) de fontes tais como, por exemplo, papel de imprensa, papelão reciclado, lixo de escritório e outros. As fibras de polpa dessas fontes tipicamente possuem um comprimento de fibra médio inferior a cerca de 1,2 mm por exemplo, 0,7 mm a 1,2 mm. Outras fibras têxteis apropriadas incluem, porém não estão limitadas às fibras têxteis de rayon, fibras têxteis de poliéster, fibras têxteis de náilon, fibras têxteis de polipropileno, fibras têxteis de polietileno e assim por adiante.

Quando as fibras de polpa são usadas na presente invenção, elas podem estar não refinadas ou podem ser moídas aos vários graus de refinamento. As resinas resistentes a umidade e/ou aglutinantes de resina podem ser adicionados para aperfeiçoar resistência e resistência a abrasão conforme desejado. Aglutinantes úteis e resinas de resistência a umidade são conhecidas dos versados na técnica de fabricação de papel. Agentes de reticulação e/ou agentes hidratantes podem também ser adicionados à polpa.

Os agentes de desligamento podem ser adicionados à polpa para reduzir o grau de ligação de hidrogênio, se for usada uma trama de fibra de polpa muito aberta ou frouxa, caso desejado. Os agentes desaglutinantes úteis são conhecidos dos versados na técnica de fabricação de papel. A adição de determinados agentes de desligamento pode também reduzir os coeficientes estático e dinâmico de fricção. Acredita-se que o desaglutinante atue como um lubrificante ou redutor de fricção.

Com referência novamente à figura 1 dos desenhos, o substrato não tramado de filamento contínuo 20 é desenrolado de um rolo de fornecimento 22 . O substrato não tramado 20 passa através de um estreitamento 24 e uma disposição de rolo em S 26 formada pela pilhas de roletes 28 e 30. Em uma concretização alternativa (não mostarda), o substrato não tramado seria fabricado em linha antes de ser direcionado ao estreitamento 24. Não se acredita que disposição precisa dos roletes seja importante para a presente invenção. 0 substrato não tramado 20 compreende fibras de múltiplos componentes fragmentãveis que são adaptadas para serem fragmentadas, pelo menos em parte, por indução de estresses mecânicos. A formação de um substrato de fibras de múltiplos componentes fragmentãveis pode ser realizada por uma variedade de processos descritos na técnica. 0 substrato não tramado 20 pode ser formado por processos de extrusão de não tramados de filamento contínuo conhecidos, tais como, por exemplo, processos de fiação por solvente ou fiação por fusão conhecidos, por exemplo, ligação por fiação. Por exemplo, a Patente US 5.989.004 de Cook, o conteúdo total da mesma sendo incorporado aqui como referência, revela uma embalagem de fiação que é útil para fabricação de tais fibras de múltiplos componentes. Como exemplos adicionais, a Patente US 5.382.400 de Pike e outros, o conteúdo total da mesma sendo incorporado aqui como referência, revela a produção de fibras de múltiplos componentes grampeadas e a Patente US 5.759.926 de Pike e outros, o conteúdo total da mesma é incorporado aqui como referência, revela fibras de múltiplos componentes fragmentãveis, que dissocia-se rapidamente quando contatada com água quente.

Na fabricação do substrato de fibras de múltiplos componentes fragmentáveis, é desejável formar fibras que compreendem vários segmentos individuais contínuos que correm substancialmente em paralelo ao eixo longitudinal da fibra. É também desejável que a fibra de múltiplos componentes fragmentáveis compreenda várias interfaces entre os segmentos individuais que estendem-se para a superfície externa da fibra de múltiplos componentes para servir como pontos onde o processo de fragmentação pode ser iniciado. Por exemplo, com referência à figura 2, uma configuração lado a lado é mostrada possuindo uma interface simples entre dois segmentos individuais que estende-se para a superfície externa da fibra de múltiplos componentes nos dois pontos. Em outro exemplo, com referência à figura 3, vários segmentos conformados em cunha compreendem a fibra de múltiplos componentes resultando em várias interfaces entre as cunhas que estendem-se para a superfície externa da fibra de múltiplos componentes. Ainda outras variações são apropriadas. Ainda em outro exemplo, com referência à figura 4, vários segmentos conformados em fatias que estendem-se através da área em seção transversal do filamento compreendem a fibra de múltiplos componentes resultando em várias interfaces entre as fatias que estendem-se para a superfície externa da fibra de múltiplos componentes. A prática da presente invenção não está limitada aos filamentos sólidos, conformados de forma circular. Os segmentos individuais podem ser formados em fibras de múltiplos componentes possuindo formas que incluem, porém não estão limitadas ao quadrado, retangular, trapézio, rômbica, bilobal, trilobal, multilobal, osso, borracha, oco e assim por diante. A fragmentação das fibras de múltiplos componentes em vários segmentos individuais resulta em uma matriz possuindo denier inferior ao da fibra de múltiplos componentes. Quanto maior o número de segmentos individuais que existem na fibra de múltiplos componentes, maior é o potencial para formação de fibras de denier inferior. Por exemplo, pode ser difícil produzir fibras ligadas por fiação inferiores a cerca de 1,0 denier. Contudo, a fragmentação dos filamentos de múltiplos componentes é possível obter-se tamanhos de filamento fragmentado de, por exemplo, inferior a cerca de denier 0,7, inferior a cerca de denier 0,5, inferior a cerca de denier 0,1, inferior a cerca de 0,01 denier e assim por diante, dependendo do tamanho da fibra fragmentãvel e a configuração e número dos segmentos individuais dentro da fibra. A fragmentação das fibras de múltiplos componentes é melhorada quando os segmentos de união dentro da fibra compreendem polímeros incompatíveis, tais que, a miscibilidade dos polímeros na interface entre os segmentos é minimizado. Exemplos ilustrativos de pares de materiais polimêricos incompatíveis que são apropriados para formação de fibras de múltiplos componentes que podem ser fragmentados nos segmentos incluem, porém não estão limitados às poliolefinas com poliamidas, por exemplo, polietileno com náilon 6, polietileno com náilon 6/6, polipropileno com náilon 6 e polipropileno com náilon 6/6; poliolefina com poliêster, por exemplo, polietileno com tereftalato de polietileno, polipropileno com tereftalato de polietileno, polietileno com tereftalato de polibutileno e polipropileno com tereftlato de polibutileno e poliamida com poliéster, por exemplo, náilon 6 com tereftalato de polietileno, náilon 6/6 com tereftalato de polietileno, náilon 6 com tereftalato de polibutileno e náilon 6/6 com tereftalato de polibutileno e assim por diante. Outros polímeros incompatíveis podem também ser empregados, bem como combinações dos mesmos. 0 substrato não tramado 20 pode ter um peso base de cerca de 10 a cerca de 70 g/m2. Desejavelmente, o substrato não tramado 20 pode ter um peso base de cerca de 10 a cerca de 3 5 g/m2 . Os polímeros que compreendem o substrato não tramado podem incluir materiais adicionais, tais como, por exemplo, pigmentos, antioxidantes, promotores de fluxo, estabilizadores e assim por diante. 0 substrato de filamento fragmentãvel contínuo 20 pode ser ligado antes do processo de fragmentação.

Desejavelmente, o substrato de filamento contínuo não tramado 20 possui uma área de ligação total inferior a cerca de 30% e uma densidade de ligação uniforme maior do que cerca de 15,5 ligações por cm2. Por exemplo, o substrato de filamento contínuo não tramado pode ter uma área de ligação total de cerca de 2 a cerca de 30% (conforme determinado por processos microscópicos ópticos convencionais) e uma densidade de ligação de cerca de 38,75 ligações/cm2 a cerca de 77,5 ligações/cm2.

Tal combinação de área de ligação total e densidade de ligação pode ser obtida por ligação do substrato de filamento contínuo com rolos de ligação possuindo vários padrões de ligação. Apenas como exemplo, um padrão de ligação por pino apropriado possui mais do que cerca de 15,5 ligações/cm2 que fornecem uma área de superfície de ligação total de cerca de 30% quando contatando completamente um rolo de bigorna liso. Desejavelmente, o padrão de ligação pode ter uma densidade de ligação de pino de cerca de 38,75 ligações/cm2 a cerca de 54,25 ligações/cm2 e uma área de superfície de ligação total de cerca de 10% a cerca de 25% quando contatando um rolo de bigorna liso.

Embora a ligação por pino produzida pelos rolos de ligação térmica seja descrita acima, a presente invenção contempla qualquer forma de ligação que produza bom aperto dos filamentos com área de ligação total mínima. Por exemplo, uma combinação de ligação térmica e impregnação por látex pode ser usada para prover aperto de filamento desejado com área de ligação mínima. Alternativa e/ou adicionalmente, uma resina, látex ou adesivo pode ser aplicada â trama de filamento contínuo não tecida, por exemplo, por aspersão ou impressão e seca para prover a ligação desejada.

Novamente com referência à figura 1, a camada de substrato não tramada de filamento contínuo 20 é então transferida para uma superfície de fragmentação foraminosa 31 de uma máquina de emaranhamento hidráulico convencional. A camada de substrato não tramada de filamento contínuo 20 passa sob uma ou mais tubulações de fragmentação hidráulica 32 e é tratada com jatos de fluido para fragmentar os filamentos contínuos de múltiplos componentes em peças de componentes.

Alternativamente, a fragmentação hidráulica pode acontecer enquanto o substrato não tramado 20 está sobre o mesmo crivo foraminoso (isto é, tecido de malha) pelo que, o processo para formação de fibra fragmentãvel acontece. 0 fluido impacta o substrato não tramado 20 que é suportado pela superfície de fragmentação foraminosa 31, que pode ser, por exemplo, uma malha plana simples possuindo um tamanho de malha de cerca de 40x40 a cerca de 100x100. A superfície de fragmentação foraminosa 31 pode também ser uma malha de múltiplas pregas possuindo um tamanho de malha de cerca de 50x50 a cerca de 200x200. Como é típico em muitos processos de tratamento de jato de água, as fendas de vácuo 34 podem ser localizadas diretamente abaixo das tubulações hidráulicas 32 ou abaixo da superfície de fragmentação foraminosa 31, a jusante da tubulação hidráulica, de modo que água em excesso é retirada do material compósito de fibra fragmentado 33. A fragmentação das fibras de múltiplos componentes contínuas antes da incorporação das fibras têxteis é um aspecto importante da invenção, pelo que isso permite que energia plena dos jatos seja diretamente fornecida às fibras de múltiplos componentes fragmentáveis. Isso resulta em uma alta eficácia de fragmentação. Por exemplo, pode ser esperado que pelo menos cerca de 25% dos filamentos fragmentáveis sejam, pelo menos, parcialmente fragmentados.

Desejavelmente, pelo menos cerca de 50%, 75%, 90% ou mesmo 95% dos filamentos fragmentáveis são, pelo menos, parcialmente fragmentados. Se a fragmentação e o hidroemaranhamento devem ser completados em uma etapa simples, pode ser esperado que poucas fragmentações sejam realizadas, uma vez que as fibras têxteis poderíam absorver energia que, de outra forma, seria direcionada para as fibras não fragmentadas. A fragmentação hidráulica pode ser realizada utilizando processos e equipamentos de emaranhamento hidráulico convencionais, tais como aqueles encontrados na Patente US número 3.485.706 de Evans, o conteúdo total da mesma sendo incorporado aqui como referência. As técnicas de emaranhamento hidráulico são também reveladas em um artigo da Honeycomb Systems, Inc., Biddeford, Maine, intitulado "Rotary Hydraulic Entanglement of Nonwovens", reimpresso do Insight 86 International Advanced Forming/Bonding Conference, o conteúdo total do mesmo sendo da mesma forma incorporado aqui como referência. A fragmentação pode ser realizada com qualquer fluido de trabalho apropriado, tal como, por exemplo, água. O fluido de trabalho escoa através de uma tubulação que eventualmente distribui o fluido a uma série de furos individuais ou orifícios. Esses furos ou orifícios podem ter, por cerca de cerca de 0,07 mm a cerca de 0,4 mm de diâmetro e podem ser dispostos em uma ou mais fileiras com qualquer número de orifícios, por exemplo, 15-40 por centímetro, em cada fileira. Muitas outras configurações de tubulação podem ser usadas, por exemplo, uma tubulação simples pode ser usada ou várias tubulações podem ser dispostas em sucessão. 0 substrato de fibra de múltiplos componentes fragmentável pode ser suportado em um suporte aberto, enquanto tratado por correntes de líquido de dispositivos de jato. 0 suporte pode ser um crivo de malha ou fios de formação. 0 suporte pode ter também um padrão, de modo a formar um material não tramado com tal padrão. A fragmentação da fibra pode ser realizada por jateamento fino, essencialmente colunar, de correntes de líquido na direção da superfície do substrato suportado. 0 substrato suportado é atravessado com as correntes, até as fibras serem fragmentadas. O impacto das correntes pressurizadas de água faz com que os segmentos individuais ou componentes que formam a fibra de múltiplos componentes unitária sejam separados. 0 substrato ligado pode ser passado através do aparelho de emaranhamento hidráulico, várias vezes em um ou ambos os lados. A energia total fornecida às fibras de múltiplos componentes pode ser aumentada por aumento do número de orifícios, aumentando a pressão hidráulica nos bocais, aumentando o fluxo volumétrico total, diminuindo a velocidade do não tramado passando sob os bocais ou diminuindo o peso base do não tramado. Apenas como exemplo, a geração das tramas precursoras de filamento fragmentado da presente invenção envolverá o emprego de pressões de água de cerca de 2.500 a cerca de 21.000 kPa.

Desejavelmente, o número, deslocamento e pressão dos jatos no processo de fragmentação são configurados para fornecer energia suficiente para gerar o grau desejado de separação.

Contudo, o uso de energia menor praticável, especificamente pressão de água inferior, é desejado, uma vez que isso requer perda considerável de energia e reciclagem de fluido, desta forma, abaixando os custos de produção. Além disso, a capacidade de obter boa separação em níveis de energia inferiores pode traduzir-se na capacidade de usar velocidades de produção maiores com a mesma pressão de água.

Embora a pressão necessária para separar as fibras de múltiplos componentes específicos depende de vários fatores, é observado que a separação substancial em pressões de água inferiores pode ser obtida por formação de segmentos conformados em seção transversal de qualidade maior e/ou utilização de materiais poliméricos em segmentos adjacentes que não aderem prontamente um ao outro. Além disso, pode ser obtida maior separação, em parte, por submeter-se fibras de múltiplos componentes fragmentáveis ao processo de fragmentação duas ou mais vezes. Foi verificado que quando da sujeição de cada lado do substrato fragmentãvel de fibras de múltiplos componentes ao processo de fragmentação, isso melhora significativamente o grau de separação. É desejável que o substrato de fibras de múltiplos componentes fragmentãvel seja submetido a pelo menos uma operação sob o aparelho de fragmentação, onde os jatos de água são direcionados para o primeiro lado e uma operação adicional, onde os jatos de água são direcionados para o lado oposto do substrato de fibra fragmentãvel.

Como as fibras fragmentáveis podem ser ligadas conforme descrito acima, antes de serem fragmentadas, os filamentos fragmentados podem ser ligados após o processo de fragmentação. Desejavelmente, o filamento de múltiplos componentes contínuo não tramado/substrato de filamento fragmentado 33 terá uma área de ligação total inferior a cerca de 3 0% e uma densidade de ligação uniforme maior do que cerca de 15,5 ligações por cm2. Apenas como exemplo, o filamento de múltiplos componentes contínuo, não tramado/substrato de filamento fragmentado 33 pode ter uma área de ligação total de cerca de 2 a cerca de 30% e uma densidade de ligação de cerca de 38,75 a cerca de 77,5 cm2 ligações de pino/cm2. Padrões de ligação apropriados são conforme descritos acima.

Embora a ligação por pinos produzida pelos rolos de ligação térmica seja descrita acima, a presente invenção contempla qualquer forma de ligação que produza bom aperto dos filamentos de múltiplos componentes e/ou filamentos fragmentados com área de ligação total mínima. Por exemplo, uma combinação de ligação térmica e impregnação por látex pode ser usada para prover filamento de múltiplos componentes/filamento fragmentado apertado com área de ligação mínima. Alternativa e/ou adicionalmente, uma resina, látex ou adesivo pode ser aplicada à trama de filamento de múltiplos componentes contínua, não tramada/trama de filamento, por exemplo, por aspersão ou impressão, e seca para prover a ligação desejada. A camada de fibra têxtil 18 é então depositada sobre o substrato de filamento contínuo, fragmentado 33, que repousa sobre a superfície de emaranhamento foraminosa 35 de uma máquina de emaranhamento hidráulico convencional. É desejável que a camada de fibra têxtil 18 esteja entre o substrato de filamento contínuo fragmentado 33 e as tubulações de emaranhamento hidráulico 36. A camada de fibra têxtil 18 e o substrato de filamento contínuo fragmentado 33 passam sob uma ou mais tubulações de emaranhamento hidráulico 36 e são tratadas com jatos de fluido para emaranhar as fibras têxteis com os filamentos de múltiplos componentes e filamentos fragmentados de substrato de filamento contínuo fragmentado 33. Os jatos de fluido também acionam as fibras têxteis para e através do substrato de filamento contínuo fragmentado 33 para formar o material compósito 37, Alternativamente, o emaranhamento hidráulico pode acontecer, enquanto a camada de fibra têxtil 18 e o substrato de filamento contínuo fragmentado 33 estão no mesmo crivo foraminoso (isto é, tecido de malha) pelo que a deposição em umidade acontece. A presente invenção também engloba a superposição de uma folha têxtil seca em um substrato de filamento contínuo fragmentado, reemaranhamento da folha têxtil seca a uma consistência especificada e então submetendo a folha têxtil hidratada novamente ao emaranhamento hidráulico. 0 emaranhamento hidráulico pode acontecer enquanto a camada de fibra têxtil 18 está altamente saturada com água. Por exemplo, a camada de fibra têxtil 18 pode conter atê cerca de 90% em peso de água, imediatamente antes do emaranhamento hidráulico. Alternativamente, a camada de fibra têxtil pode ser uma camada deposta por ar ou deposta a seco de fibras têxteis. O emaranhamento hidráulico de uma camada deposta por umidade de fibras têxteis é desejável porque as fibras têxteis podem ser embutidas e/ou torcidas e emaranhadas com o substrato de filamento contínuo fragmentado 33, sem interferir com a ligação do "papel tecido" (algumas vezes referida como ligação de hidrogênio) uma vez que as fibras estáveis são mantidas em um estado hidratado. Ligação de "papel tecido" também parece prover a resistência a adesão e propriedades de tensão de um tecido compósito de teor têxtil alto. Ligação de "papel tecido" pode ser especificamente significativa quando as fibras têxteis incluem fibras de polpa que são especificamente capazes de ligação de hidrogênio. 0 emaranhamento hidráulico pode ser realizado utilizando equipamento de emaranhamento hidráulico convencional, tal como descrito acima. 0 emaranhamento hidráulico pode ser realizado com qualquer fluido de trabalho apropriado, tal como, água. 0 fluido de trabalho escoa através de uma tubulação que distribui, de forma igual, o fluido a uma série de furos ou orifícios individuais. Por meio de exemplo não limitante, esses furos ou orifícios podem ter cerca de 0,07 mm a cerca de 0,4 mm de diâmetro. Por exemplo, a invenção pode ser praticada utilizando uma tubulação contendo uma tira possuindo orifícios de 0,2 mm de diâmetro, 12 orifícios por centímetro e 1 fileira de orifícios. Muitas outras configurações de tubulação e combinações podem ser usadas.

Por exemplo, uma tubulação simples pode ser usada ou várias tubulações podem ser dispostas em sucessão.

No processo de emaranhamento hidráulico, o fluido de trabalho passa, desejavelmente, através dos orifícios em uma pressão variando de cerca de 1.300 a cerca de 14.000 kPa. Nas variações superiores das pressões descritas, é contemplado que os tecidos compósitos podem ser processados a velocidades de cerca de 300 metros por minuto. O fluído impacta a camada de fibra têxtil 18 e o substrato de filamento contínuo fragmentado 33, que são suportados por uma superfície de emaranhamento foraminosa 35 que pode ser, por exemplo, uma massa de plano simples possuindo um tamanho de malha de cerca de 40 x 40 a cerca de 100 x 100. A superfície de emaranhamento foraminosa 35 pode também ser uma malha de múltiplas pregas possuindo um tamanho de malha de cerca de 50 x 50 a cerca de 200 x 200. Como é típico em muitos processos de tratamento de jato de água, as fendas de vácuo 38 podem estar localizadas diretamente abaixo das tubulações de emaranhamento hidráulico 36 ou abaixo da superfície de emaranhamento foraminosa 35, a jusante da tubulação de emaranhamento hidráulico 36, de modo que o excesso de água é retirado do material compõsito hidraulicamente emaranhado 37.

Embora os inventores não tenham intenção de estar ligados a uma teoria específica de operação, acredita-se que os jatos colunares de fluido de operação que impactam diretamente as fibras têxteis repousando sobre o substrato de filamento contínuo, não tramado, trabalhem para acionar aquelas fibras parcialmente através da matriz ou rede não tramada de filamentos de múltiplos componentes e filamentos fragmentados no substrato. Quando os jatos de fluido e fibras têxteis interagem com um filamento de múltiplos componentes contínuo e trama de filamento fragmentado, as fibras têxteis são emaranhadas com filamentos da trama não tecida e entre si. O grau de emaranhamento que pode ser obtido depende do grau ao qual os filamentos de múltiplos filamentos contínuos e filamentos fragmentados foram ligados em conjunto. Se o substrato de filamento contínuo não tramado for ligado de forma muito frouxa, os filamentos são geralmente muito móveis para formar uma matriz coerente para prender as fibras têxteis. Por outro lado, se a área de ligação total do substrato for muito grande, a penetração da fibra têxtil pode ser fraca. Além disso, uma área de muita ligação também pode causar um tecido compósito não uniforme, porque os jatos de fluido se dividirão e lavarão as fibras quando elas atingem os pontos de ligação grandes não porosos. Os níveis apropriados de ligação, conforme descrito acima, fornecem um substrato coerente que pode ser formado em um tecido compósito de fibra têxtil por emaranhamento hidráulico, não apenas em um lado e ainda provê um tecido forte, útil, bem como tecido compósito possuindo estabilidade dimensional desejada.

Em um aspecto da invenção, a energia dos jatos de fluido que impactam a camada têxtil e fragmentam o substrato de filamento contínuo pode ser ajustada de modo que as fibras estáveis são inseridas e emaranhadas com o substrato de filamento contínuo, de um modo que melhora os dois lados do tecido. Isto é, o emaranhamento pode ser ajustado para produzir concentração de fibra têxtil superior em um lado do tecido e uma concentração de fibra têxtil inferior correspondente por outro lado. Tal configuração pode ser útil para limpadores de pano para fins especiais e para aplicações de cuidado pessoal, tais como, por exemplo, fraldas descartáveis, absorventes femininos, produtos para incontinência de adultos e semelhantes. Alternativamente, o substrato de filamento contínuo pode ser emaranhado com uma camada de fibra têxtil em um lado e uma camada de fibra têxtil diferente no outro lado, para criar um tecido compósito com dois lados ricos em têxteis. Naquele caso, o emaranhamento hidráulico de ambos os lados do tecido compósito ê desejável.

Após o tratamento com jato de fluido, o tecido compósito 37 pode opcionalmente ser transferido para uma operação de secagem, desejavelmente uma operação de secagem não compressiva. Um rolo de coleta 4 0 de diferencial de velocidade pode ser usado para transferir o material da superfície foraminosa de emaranhamento hidráulico 35 para uma operação de secagem não compressiva. Alternativamente, as coletas do tipo vácuo convencionais e tecidos de transferência podem ser usados. Caso desejado, o tecido compósito pode ser nervurado a úmido antes de ser transferido para a operação de secagem. A secagem não compressiva da trama pode ser realizada utilizando um aparelho de secagem por ar de lado a lado com tambor giratório convencional mostrado na figura 1 em 42. O secador direto 42 pode ser um cilindro externo, giratório 44, com perfurações 45, em combinação com uma capela externa 48 para receber ar quente soprado através das perfurações 46. Uma cinta de secador direto 50 transporta o tecido compósito 37 sobre a porção superior do cilindro externo de secador direto 40. O ar aquecido forçado através das perfurações 46 no cilindro externo 44 do secador direto 42 remove água do tecido compósito 37. A temperatura do ar forçado através do tecido compósito 36 pelo secador direto 42 pode variar, de acordo com a velocidade da linha, percentual de saturação, condições atmosféricas, etc. O ar de secagem pode ser aquecido ou estar a temperatura ambiente. Apenas como exemplo, a temperatura do ar forçada através do tecido compósito 36 pelo secador direto 42 varia desejavelmente de cerca de 93°C a cerca de 260°C. Outros processos de secagem lado a lado úteis e aparelhos podem ser encontrados, por exemplo, na Patente US número 2.666.369 de Niks, o conteúdo total da mesma sendo incorporado aqui como referência e a Patente US 3.821.068 de Shaw, o conteúdo total da mesma sendo incorporado aqui como referência.

Pode ser desejável usar etapas de acabamento e/ou processos de pós tratamento para fornecer propriedades selecionadas ao tecido compósito 37. Por exemplo, o tecido pode ser ligeiramente prensado por rolos de calandra, nervurado ou escovado para prover aparência externa uniforme e/ou determinadas propriedades tãteis. Alternativa e/ou adicionalmente, pós tratamentos químicos, tais como, adesivos ou corantes podem ser adicionados ao tecido.

Em um aspecto adicional da invenção, o tecido pode conter vários materiais, tais como, por exemplo, carvão ativado, argilas, amidos e materiais superabsorventes. Por exemplo, esses materiais podem ser adicionados â camada de fibra têxtil antes dos tratamentos de jatos de fluido, de modo que eles ficam incorporados ao tecido compósito por ação de jatos de fluido. Alternativa e/ou adicionalmente, esses materiais podem ser adicionados ao tecido compósito após os tratamentos de jato de fluido. Se os materiais superabsorventes forem adicionados a suspensão de fibras estáveis ou â camada de fibra estável antes dos tratamentos de jato de água, é preferido que os superabsorventes sejam aqueles que podem permanecer inativos durante as etapas de formação em umidade e/ou de tratamento de jato de água e podem ser ativados mais tarde. Superabsorventes convencionais podem ser adicionados ao tecido compósito após os tratamentos de jato de água. Superabsorventes úteis são conhecidos dos versados na técnica de materiais absorventes. Os superabsorventes estão desejavelmente presentes em uma proporção de até cerca de 50 gramas de superabsorvente por 100 gramas de fibras têxteis na camada de fibra têxtil. Por exemplo, a trama não tecida pode conter cerca de 15 a cerca de 30 gramas de sobrenadante por 100 gramas de fibras têxteis. Como um exemplo adicional, a trama não tecida pode conter cerca de 25 gramas de absorvente por 100 gramas de fibras têxteis.

Embora a invenção tenha sido descrita em detalhes com relação às concretizações específicas da mesma, será aparente aos versados na técnica que várias alterações, modificações e outras alterações podem ser feitas à invenção, sem fugir do espírito e escopo da presente invenção. Portanto, pretende-se que as reivindicações cubram todas tais modificações, alterações e outras variações englobadas pelas reivindicações apensas.

Claims

1 - Processo para formação de um tecido compósito não tramado, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: provisão de uma primeira camada (20) compreendendo fibras contínuas fragmentáveis; fragmentação de pelo menos uma porção de fibras contínuas fragmentáveis em filamentos fragmentados; após isto, sobreposicionamento de uma segunda camada (18) e a primeira camada (20), onde a segunda camada (18) compreende fibras têxteis; e emaranhamento das primeira e segunda camadas (20; 18) para formar um tecido compósito.

2 - Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de fragmentação compreende impingir, às fibras contínuas fragmentáveis, jatos de alta energia.

3 - Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que os jatos compreendem água.

4 - Processo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende, adicionalmente, a etapa de secagem do tecido compósito.

5 - Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os filamentos fragmentados são de comprimento contínuo.

6 - Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de emaranhamento compreende impingir, às primeira e segunda camadas (20; 18) superpostas, jatos de alta energia.

7 - Processo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que os jatos compreendem água.

8 - Processo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que os jatos são dirigidos na superfície exposta da segunda camada (18).

9 - Processo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende, adicionalmente, a etapa de secagem do tecido compósito.

10 - Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tecido compósito compreende um lado rico em fibra têxtil.

11 - Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as fibras têxteis são emaranhadas uniformemente através de toda a seção transversal do tecido compósito.

12 - Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de emaranhamento não resulta em fragmentação adicional das fibras contínuas fragmentáveis.

13 - Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos 50% das fibras contínuas fragmentáveis são pelo menos parcialmente fragmentadas.

14 - Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos 75% das fibras contínuas fragmentáveis são pelo menos parcialmente fragmentadas.

15 - Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos 90% das fibras contínuas fragmentáveis são pelo menos parcialmente fragmentadas.

16 - Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma porção dos filamentos fragmentados possui um denier de menos que 0,7.

17 - Processo, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a maior parte dos filamentos fragmentados possui um denier de menos que 0,7.

18 - Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma porção dos filamentos fragmentados possui um denier de menos que 0,1.

19 - Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as fibras contínuas fragmentáveis compreendem fibras ligadas por fiação.

20 - Processo, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que as fibras ligadas por fiação compreendem um primeiro polímero termoplástico e um segundo polímero termoplástico dispostos em zonas distintas através da seção transversal das fibras, os primeiro e segundo polímeros termoplásticos sendo incompatíveis entre si.

21 - Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as fibras têxteis compreendem fibras de polpa.

22 - Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o peso seco da primeira camada para o peso seco da segunda camada varia de cerca de 0,1 a cerca de 2.

23 - Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a razão do peso seco da primeira camada para o peso seco da segunda camada varia de cerca de 0,2 a cerca de 1.

24 - Tecido compósito, caracterizado pelo fato de que é fabricado de acordo com o processo da reivindicação1.