BR112019020010A2

BR112019020010A2 - material não tecido de celulose de filamento contínuo fabricado com várias técnicas de ligação

Info

Publication number: BR112019020010A2
Application number: BR112019020010A
Authority: BR
Inventors: Goldhalm Gisela; Sagerer-Foric Ibrahim; Mayer Katharina; John Hayhurst Malcoom; Einzmann Mirko; Carlyle Tom
Original assignee: Chemiefaser Lenzing Ag
Priority date: 2017-04-03
Filing date: 2017-04-03
Publication date: 2020-04-28
Also published as: CN110506139B; US11613097B2; EP3607123A1; TW201843368A; TWI827539B; WO2018184038A1; JP7102662B2; US20210101362A1; JP2020521061A; KR20190127975A; TW202400867A; KR102298010B1; CN110506139A

Abstract

a presente invenção refere-se a um material não tecido que consiste em uma ou mais camadas de mantas não tecidas de filamentos celulósicos essencialmente contínuos, caracterizadas pelo fato de que, dentro de cada camada, cada um dos três mecanismos de ligação: a) ligação de hidrogênio, b) mesclagem de filamentos e c) ligação de filamentos fundidos, ocorre para ligar os filamentos celulósicos essencialmente contínuos. além disso, a presente invenção refere-se a um processo para a fabricação e vários usos deste material.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “MATERIAL NÃO TECIDO DE CELULOSE DE FILAMENTO CONTÍNUO FABRICADO COM VÁRIAS TÉCNICAS DE LIGAÇÃO”.

[0001] A presente invenção refere-se a uma manta não tecida formada a partir da ligação de celulose de filamento essencialmente contínua, cujas propriedades podem ser aprimoradas por modificação da ligação da manta. Essa manta é ligada por uma combinação de processos: mesclagem física de filamentos antes e durante a formação inicial da manta, ligação de hidrogênio entre filamentos (desenvolvida durante a secagem da manta) e ligação através dos filamentos fundidos (desenvolvidos durante os processos de formação de fibras e formação de manta). Opcionalmente, também podem ser usadas etapas pósformação de manta, tal como hidroentrelaçamento, ponteamento com agulha, ligação adesiva e/ou ligação química. A ligação de hidrogênio ocorre naturalmente quando se lida com fibras de celulose e água. A contribuição da ligação de hidrogênio para o desempenho geral da resistência à tração da manta não tecida é pequena em comparação com a contribuição dos outros processos de ligação. O grau de filamentos fundidos pode ser controlado pelo ajuste das condições do processo antes e durante o assentamento inicial dos filamentos para formar a manta. Para a tecnologia baseada em liocélulas, a aplicação de licor de coagulação aos filamentos após a extrusão inicial, mas antes do assentamento, por exemplo, através de um sistema de pulverização, pode ser usada para exercer um alto nível de controle sobre o grau de filamentos fundidos. O controle da ligação de filamentos fundidos, em combinação com os outros processos de ligação, produzirá mantas não tecidas com aprimoramentos de propriedades. Esses aprimoramentos não são produzíveis com nenhuma tecnologia de ligação singular.

Técnica Antecedente [0002] Há muito pouca literatura relacionada a mecanismos de

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2/19 ligação e relações de propriedade para mantas não tecidas que compreendem celulose de filamento essencialmente contínuo.

[0003] Existe alguma literatura sobre mantas não tecidas compreendendo fibras termoplásticas. Por exemplo, a Patente US 4.741.941 sugere que tanto o entrelaçamento físico quanto os filamentos fundidos estão presentes nas poliolefinas fundidas e sopradas e termossoldadas. A Patente US 5.173.356 menciona tanto o entrelaçamento físico quanto os filamentos fundidos como fornecendo resistência ou integridade.

[0004] No entanto, a mesclagem não seria esperada como uma característica dos filamentos de celulose que não são termoplásticos.

[0005] A ligação de hidrogênio é uma técnica de ligação bem conhecida para fibras de celulose, usada em processos e produtos de papel e não tecidos. Por exemplo, a Patente US 6.485.667 ensina o uso da compactação de polpa “airlaid” a uma temperatura elevada para produzir uma manta não tecida ligada unicamente por ligações de hidrogênio. A Patente US 9.309.627 mostra o uso tanto de polpa de madeira quanto das fibras de liocélula em uma estrutura ligada por hidrogênio. A ligação de filamentos fundidos para fibras curtas de celulose (isto é, não o material essencialmente contínuo desta invenção) é reivindicada pela Patente US 6.675.702, utilizando compactação de pressão extremamente alta, mas resultando em resistência à umidade muito baixa. A Patente US 9.339.581 descreve que a blenda de fibras celulósicas com fibras termoplásticas permite a ligação de hidrogênio e a ligação de filamentos fundidos.

Problema [0006] As mantas não tecidas são usadas para muitas aplicações. Essas aplicações têm exigências variadas em relação à maciez, rigidez, estabilidade dimensional, gerenciamento de umidade e várias outras propriedades. Em alguns casos, as propriedades ideais não são alcançáveis com as tecnologias não tecidas atuais. Em particular, é

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3/19 desejável obter a seguinte combinação de características, impossível com os produtos atuais:

[0007] · Leve e absorvente [0008] · Leve, absorvente e resistência à tração suficiente [0009] · Leve, absorvente, resistência e pureza suficientes (sem uso de tratamentos químicos) [0010] · Boa rigidez e absorção [0011] · Boa rigidez, absorção e rápidas taxas de absorção [0012] · Suavidade aceitável, cobertura e estabilidade dimensional [0013] · Nenhum tratamento químico adicional indesejável para obter as propriedades necessárias [0014] · Biodegradável e/ou compostável, absorvente e leve [0015] · Origem sustentável, absorvente e leve.

Descrição [0016] É um objetivo da presente invenção fornecer uma manta não tecida compreendendo fibras de celulose essencialmente contínuas que ofereçam uma gama mais ampla de propriedades do que as disponíveis atualmente. Isto é conseguido por um material não tecido que consiste em uma ou mais camadas de mantas não tecidas de filamentos celulósicos essencialmente contínuos, caracterizado pelo fato de que dentro de cada camada, cada um dos três mecanismos de ligação: a) ligação de hidrogênio dada naturalmente devido à existência de grupos hidroxila na celulose na presença de água, b) mesclagem de filamentos e c) ligação de filamentos fundidos, ocorre para ligar os filamentos celulósicos essencialmente contínuos.

[0017] Em uma modalidade preferencial da invenção, o número de camadas é um. Em outra modalidade preferencial da invenção, o número de camadas é pelo menos duas, preferencialmente entre duas e dez, ainda mais preferencialmente entre 2 e 6. Em uma possível modalidade da invenção, duas ou mais dessas camadas são ligadas

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4/19 entre si usando ligação de filamentos fundidos, ligação de hidrogênio e mesclagem de filamentos. Em uma modalidade preferencial, todas as camadas dentro do material são ligadas pelas mesmas técnicas de ligação; em outra modalidade preferencial, apenas 2 ou 3 camadas são ligadas pela mesma técnica; em outra modalidade preferencial, diferentes técnicas são usadas para ligar as camadas. A combinação de camadas da manta e ligação fornece uma ampla gama de controle sobre a formação (aparência) do material, espessura do material/densidade do material (em um determinado peso base, quanto maior o número de camadas, maior a espessura alcançável e menor a densidade alcançável), porosidade do material (o mesmo raciocínio que a espessura) e desempenho de tração do material (quanto maior o número de camadas, maior a resistência à tração do material).

[0018] Em uma modalidade preferencial da invenção, o material não tecido é ainda hidroentrelaçado e/ou agulhado e/ou ponteado com agulha e/ou ligado por adesivo e/ou outras técnicas de ligação química. Esses processos adicionais fornecem uma gama ainda maior de possíveis variações de propriedades físicas. Em uma modalidade, o material pode ser processado ainda por hidroentrelaçamento, o que pode fornecer resistência adicional e remover quaisquer partículas soltas. Isso fornecerá um material forte com baixa contagem de partículas que é adequado para compressas absorventes médicas para tratamento de feridas. Em outra modalidade, o material pode passar pelo processo adicional de ponteamento com agulha que pode fornecer uma estrutura muito densa que, quando combinada com suas propriedades de absorção de fluido, pode ser usada como uma ponta de feltro biodegradável para canetas marcadoras. Em outra modalidade, o material pode passar pelo processo adicional de ligação adesiva, o que pode fornecer uma estrutura muito rígida que pode ser usada como uma lona nos materiais de construção, permitindo que os materiais de

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5/19 reboco sejam espalhados de maneira mais uniforme e fornecendo uma matriz para o material de reboco aderir com mais segurança a uma parede. As descrições da modalidade acima não são destinadas a ser limitantes, elas são destinadas a descrever como o processamento adicional por hidroentrelaçamento e/ou agulhamento e/ou ponteamento com agulhas e/ou por técnicas de ligação adesiva e/ou outras técnicas de ligação química pode permitir uma gama mais ampla de modificações das propriedades físicas da invenção.

[0019] Preferencialmente, o material não tecido foi ainda submetido a pós-tratamentos, tal como tratamento químico ou processo de plasma (também conhecido como processo corona), de modo a conferir ou melhorar certas propriedades físicas e químicas da invenção. Em uma modalidade, o material pode ser tratado quimicamente com uma cera que diminuirá a capacidade de absorção de água do material, resultando em um material hidrofóbico. Em outra modalidade, o material pode passar por um tratamento com plasma de superfície que impactará um caráter químico e físico diferente da superfície, permitindo melhor adesão a filmes sintéticos, resultando em um material que tem propriedades de absorção de fluido muito rápidas de um lado, e também tem uma barreira no outro lado impedindo a transferência de fluido através do material. As descrições da modalidade acima não são destinadas a ser limitantes, elas são destinadas a descrever como o processamento adicional por tratamento químico e/ou tratamento por plasma pode permitir uma ampla gama de modificações de propriedades físicas e químicas à invenção.

[0020] Em uma modalidade particular da presente invenção, pelo menos uma e, de preferência, todas as mantas de filamentos celulósicos essencialmente contínuos consistem em filamentos de liocélula.

[0021] A manta de filamento celulósico de acordo com a invenção pode conter aditivos que foram incorporados no filamento. Tais aditivos,

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6/19 bem como os métodos para incorporá-los em um material de liocélula, são em princípio conhecidos pelos versados na técnica. Esses aditivos seriam usados para modificar as propriedades químicas e/ou físicas existentes do material, ou para conferir novas propriedades químicas e/ou físicas ao material.

[0022] As fibras celulósicas podem ser produzidas por vários processos. Em uma modalidade, uma fibra de liocélula é centrifugada a partir de celulose dissolvida em N-metil-morfolino N-óxido (NMMO) por um processo de sopro em fusão, em princípio conhecido a partir por exemplo, de EP 1093536 B1, EP 2013390 B1 e EP 2212456 B1. Nos casos em que o termo sopro em fusão é utilizado, deve ser entendido que o mesmo se refere a um processo similar ou análogo ao processo usado para a produção de fibras termoplásticas sintéticas (os filamentos são extrudados sob pressão através de bicos e estirados no grau exigido por ar de extensão em alta velocidade/alta de temperatura que flui substancialmente paralelo à direção do filamento), mesmo que a celulose seja dissolvida em solução (isto é, não um termoplástico fundido) e as temperaturas de fiação e de ar sejam apenas moderadamente elevadas. Portanto, o termo “solução soprada” pode ser ainda mais apropriado aqui, em vez do termo “sopro em fusão”, que já se tornou um pouco comum para esses tipos de tecnologias. Para os fins da presente invenção, ambos os termos podem ser usados como sinônimos. Em outra modalidade, a manta é formada por um processo de termoconsolidação, em que os filamentos são estirados através do ar em temperatura mais baixa. Em geral, as fibras sintéticas termoconsolidadas são mais longas do que as fibras sintéticas fundidas e sopradas, que geralmente vêm em comprimentos menores e mais discretos. As fibras formadas pelo processo de liocélula soprada em solução podem ser contínuas ou descontínuas, dependendo das condições do processo, tal como velocidade do ar de extensão, pressão do

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7/19 ar, temperatura do ar, viscosidade da solução, peso molecular da celulose e distribuições e combinações das mesmas.

[0023] Em uma modalidade para fabricar uma manta não tecida, as fibras são colocadas em contato com um não solvente, tal como água (ou mistura água/NMMO) por pulverização, após a extrusão, mas antes da formação da manta. As fibras são subsequentemente retomadas em um suporte foraminoso em movimento para formar uma manta não tecida, lavadas e secas.

[0024] A solução de liocélula extrudada recentemente (‘solvente fiado’, que conterá apenas, por exemplo, 5-15% de celulose) se comporta de maneira similar aos filamentos termoplásticos ‘pegajosos’ e deformáveis. Fazer com que os filamentos recém-fiados entrem em contato um com o outro enquanto ainda expandidos com solvente e com uma superfície ‘pegajosa’ sob baixa pressão, causará uma ligação de filamentos fundidos, em que as moléculas de um filamento se misturam irreversivelmente com moléculas de um filamento diferente. Uma vez que o solvente é removido e a coagulação dos filamentos completa, esse tipo de ligação é impossível.

[0025] É outro objetivo da presente invenção fornecer um processo para a fabricação de um material não tecido consistindo em filamentos celulósicos essencialmente contínuos por:

[0026] a) Preparação de uma solução para fiação contendo celulose [0027] b) Extrusão da solução para fiação através de pelo menos uma fieira contendo bicos de jato de sopro em fusão com espaçamento estreito [0028] c) Atenuação da solução para fiação extrudada usando fluxos de ar de alta velocidade, [0029] d) Formação da manta sobre uma superfície em movimento [por exemplo, uma correia ou tambor perfurado], [0030] e) Lavagem da manta formada

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8/19 [0031] f) Secagem da manta lavada [0032] em que na etapa c) e/ou d), o licor de coagulação, isto é, um líquido que é capaz de causar a coagulação da celulose dissolvida; em um processo de liocélula, é preferencialmente água ou é uma solução diluída de NMMO em água, é aplicado para controlar a ligação de filamentos fundidos. A quantidade de ligação de filamentos fundidos depende diretamente do estágio de coagulação dos filamentos quando os filamentos entram em contato. Quanto mais cedo no processo de coagulação os filamentos entrarem em contato, maior será o grau de mesclagem dos filamentos. Tanto a aplicação do licor de coagulação quanto a velocidade na qual o licor da aplicação é aplicado pode aumentar ou diminuir a taxa de coagulação. O que resulta no controle do grau (ou quantidade) de ligação de filamento mesclado que ocorre no material.

[0033] De preferência, a ligação do filamento mesclado é ainda controlada pelo modelo e disposição da fieira de filamento e pela configuração e temperatura do ar de extensão de filamento. O grau de alinhamento molecular que está presente quando a solução sai da fieira tem um impacto na taxa de coagulação. Quanto mais alinhadas as moléculas, mais rápida é a taxa de coagulação e, inversamente, quanto menos alinhadas as moléculas, mais lenta é a taxa de coagulação. O modelo e a disposição da fieira, juntamente com o peso molecular da matéria-prima celulósica usada, determinará a taxa de coagulação inicial na saída da fieira. Além disso, a taxa de resfriamento (diminuição da temperatura) da solução ao sair da fieira também afetará a taxa de coagulação. Quanto mais lenta a taxa de resfriamento, mais lenta a taxa de coagulação e, inversamente, quanto mais rápida a taxa de resfriamento, mais rápida é a taxa de coagulação. Portanto, a configuração do ar de extensão de filamento pode afetar a taxa de resfriamento e, portanto, a taxa de coagulação, o que afeta a quantidade alcançável de

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9/19 ligação do filamento mesclado que é possível.

[0034] Em uma modalidade preferencial do processo de acordo com a invenção, pelo menos duas fieiras (também conhecidas como jatos), de preferência entre duas e dez, e ainda preferencialmente entre 2 e 6, cada uma disposta para formar uma camada de manta não tecida, são usadas para obter um material não tecido de múltiplas camadas. Aplicando diferentes condições de processo nas fieiras individuais, é ainda possível obter um material não tecido de múltiplas camadas em que as camadas individuais têm propriedades diferentes. Isso pode ser útil para otimizar o material não tecido de acordo com a invenção para diferentes aplicações. Em uma modalidade, isso pode fornecer um gradiente de diâmetros de filamento de um lado do material para o outro lado, cada manta individual tendo um diâmetro de filamento padrão menor do que a manta no topo, é possível criar um material adequado para uso como um meio filtrante de ar que fornecerá um gradiente de tamanho de poros (captura do tamanho das partículas). Isso fornecerá um processo de filtragem eficiente e resultará em uma menor queda de pressão através do meio filtrante, em comparação com uma única manta com características similares na mesma distribuição de peso base e tamanho de poro.

[0035] De preferência, os filamentos são fiados usando uma solução de celulose em um óxido de amina aquoso e o licor de coagulação é água, preferencialmente com um teor de óxido de amina que não é capaz de dissolver a celulose, também chamado de um processo de liocélula; a fabricação de uma solução deste tipo é em princípio conhecida, por exemplo, a partir das Patentes US 6.358.461, US 7.067.444, US 8.012.565, US 8.191.214, US 8.263.506 e US 8.318.318; de preferência o óxido de amina é NMMO.

[0036] A presente invenção descreve uma manta não tecida celulósica produzida através de um processo do tipo sopro em fusão ou

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10/19 por termoconsolidação. Os filamentos produzidos são submetidos a toque e/ou compactação e/ou mesclagem em vários pontos do processo, particularmente antes e durante a formação inicial da manta. O contato entre os filamentos em que uma alta proporção de solvente ainda está presente e os filamentos ainda estão expandidos com o dito solvente, faz com que a ligação de filamentos fundidos ocorra. A quantidade de solvente presente, bem como a temperatura e a pressão de contato (por exemplo, resultantes do ar de extensão) controlam a quantidade dessa ligação.

[0037] Em particular, a quantidade de mesclagem de filamentos e ligação de hidrogênio pode ser limitada pelo grau de ligação de filamentos fundidos. Isto é o resultado de uma diminuição na área da superfície dos filamentos e uma diminuição no grau de flexibilidade dos filamentos. Por exemplo, à medida que o grau de ligação de filamentos fundidos aumenta, a quantidade da área total da superfície diminui e a capacidade da celulose para formar ligações de hidrogênio depende diretamente da quantidade de grupos hidroxila presentes na superfície celulósica. Além disso, a mesclagem de filamentos acontece quando os filamentos entram em contato com a correia de formação. Os filamentos estão se deslocando a uma taxa de velocidade mais rápida que a correia de formação. Portanto, quando o filamento entra em contato com a correia, ele se dobra e oscila de um lado para o outro, e para frente e para trás, logo acima da correia de formação. Durante esta dobragem e oscilação, os filamentos se mesclam com os filamentos vizinhos. Se os filamentos se tocam e se fundem antes da correia de formação, isso limita o número de filamentos vizinhos com os quais ele pode se mesclar. Além disso, os filamentos que se fundem antes de entrar em contato com a correia de formação não têm o mesmo grau de flexibilidade que um único filamento e isso limitará a área total sobre a qual o filamento se dobrará e oscilará.

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11/19 [0038] Surpreendentemente, verificou-se que altos níveis de controle da fusão de filamentos podem ser alcançados através da modificação de variáveis-chave do processo. Além disso, pode ocorrer mesclagem física de filamentos de celulose pelo menos parcialmente coagulados após o contato inicial com o não solvente, particularmente no momento da deposição inicial do filamento para formar a manta. Ela surge do potencial dos filamentos essencialmente contínuos de se moverem lateralmente durante a formação inicial do filamento e a deposição inicial. O grau de mesclagem física é influenciado pelas condições do processo, tal como velocidade do ar de extensão residual no suporte foraminoso (correia de formação). É completamente diferente da mesclagem usada na produção de mantas derivadas de fibras padronizadas de celulose. Para fibras padronizadas, uma etapa adicional do processo, tal como a calandragem, é aplicada após a formação da manta. Os filamentos que ainda contêm algum solvente residual são fracos, sensíveis e propensos a danos. Portanto, em combinação com o grau de controle e o tipo de ligação nesse estágio, é essencial que as condições do processo não sejam de um tipo que possa causar danos ao filamento e à manta. A secagem inicial do material não tecido lavado, mas nunca seco, juntamente com a compactação opcional, causará o desenvolvimento de ligações adicionais de hidrogênio entre os filamentos. Modificar a temperatura, a pressão de compactação ou os níveis de umidade pode controlar o grau dessa ligação de hidrogênio. Esse tratamento não tem efeito na mesclagem ou na ligação de filamentos fundidos.

[0039] Em uma modalidade preferencial da invenção, o material não tecido é seco antes da subsequente ligação/tratamento.

[0040] Em uma modalidade preferencial da invenção, a porcentagem de cada tipo de ligação é controlada usando um processo com até duas etapas de compactação, em que uma dessas etapas de

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12/19 compactação é realizada após a etapa d) do processo da invenção em que os filamentos fiados ainda estão expandidos com um solvente e uma dessas etapas de compactação é realizada antes ou na etapa e) do processo da invenção em que todo ou a maior parte do solvente foi removido e a manta foi molhada com água. Como discutido anteriormente, o controle da coagulação da solução centrifugada é um fator no controle do grau de ligação dos filamentos fundidos. Esta modalidade preferencial refere-se à redução da taxa de coagulação para um estado em que etapas adicionais de compactação possam ser usadas após a deposição do filamento para aumentar ainda mais a quantidade real de ligação de filamentos fundidos que é alcançável. Pode ser útil visualizar a ligação máxima possível de filamentos como o estado em que se tem fundidos todos os filamentos em uma estrutura essencialmente similar a um filme.

[0041 ] A presente invenção descreve um processo e um produto em que a ligação de filamentos fundidos, a mesclagem física e a ligação de hidrogênio podem ser controlados independentemente. No entanto, o grau de ligação de filamentos fundidos pode limitar o grau de mesclagem física e a ligação de hidrogênio que pode ocorrer. Além disso, para a produção de produtos de manta de múltiplas camadas, as condições do processo podem ser ajustadas para otimizar esses mecanismos de ligação entre as camadas. Isso pode incluir a facilidade de modificação da delaminação das camadas, se necessário.

[0042] Além de filamentos fundidos, mesclagem e ligação de hidrogênio serem definidos independentemente, conforme descrito acima, etapas adicionais de ligação/tratamento podem opcionalmente ser adicionadas. Essas etapas de ligação/tratamento podem ocorrer enquanto a manta ainda está molhada com água, ou seca (total ou parcialmente). Essas etapas de ligação/tratamento podem adicionar ligações adicionais e/ou outras modificações de propriedades da manta.

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Estas outras etapas de ligação/tratamento incluem hidroentrelaçamento, agulhamento ou ponteamento com agulhas, ligação adesiva ou química. Como será familiar para os versados na técnica, vários póstratamentos na manta também podem ser aplicados para alcançar um desempenho específico do produto. Por outro lado, quando os póstratamentos não são necessários, é possível aplicar acabamentos e outros tratamentos químicos diretamente na manta desta invenção durante a produção que não será removida, como ocorre com, por exemplo, uma etapa de hidroentrelaçamento pós-tratamento.

[0043] A variação do grau de ligação dos filamentos fundidos fornece características de propriedades únicas para as mantas de celulose não tecidas no que diz respeito à maciez, rigidez, estabilidade dimensional e várias outras propriedades. As propriedades também podem ser modificadas alterando o grau de mesclagem física antes e durante a formação inicial da manta. Também é possível influenciar a ligação de hidrogênio, mas o efeito desejado disso nas propriedades da manta é menor. Além disso, as propriedades podem ser ajustadas ainda mais, incluindo uma etapa adicional de ligação/tratamento, como hidroentrelaçamento, ponteamento com agulhas, ligação adesiva e/ou ligação química. Cada tipo de ligação/tratamento fornece benefícios à manta não tecida. Por exemplo, o hidroentrelaçamento pode adicionar um pouco de resistência e amolecer a manta, além de potencialmente modificar a densidade aparente; o agulhamento é normalmente usado para pesos base mais altos e usado para fornecer resistência adicional; a ligação adesiva e química pode adicionar tanto tratamentos de resistência quanto de superfície, como material abrasivo, agentes de pegajosidade, ou até lubrificantes de superfície.

[0044] A técnica precedente, por exemplo, US 6.675.702, descreve que, para fibras ou filamentos 100% celulósicos, a ligação de hidrogênio e a ligação de filamentos fundidos não são independentes, mas estão

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14/19 relacionadas. Isto é, é impossível manipular a ligação de filamentos fundidos sem afetar significativamente a ligação de hidrogênio. A presente invenção permite o controle independente das principais características de ligação de manta: filamentos fundidos, mesclagem na formação da manta, ligação de hidrogênio e processamento adicional opcional à jusante. A manipulação da ligação de filamentos fundidos pode variar para ditar predominantemente as propriedades da manta não tecida.

[0045] Os produtos resultantes de várias implementações da presente invenção são ideais para, mas não limitados a, os seguintes usos finais:

[0046] · Lenços; secos, úmidos, de limpeza, desinfetantes, de cuidados pessoais [0047] · Filtros; ar e líquido [0048] · Toalhas amaciantes [0049] · Toalhas coletoras de tinta [0050] · Máscaras faciais de beleza [0051] · Camada absorvente para tratamento de feridas [0052] · Camadas de gerenciamento de umidade; fraldas descartáveis e reutilizáveis para bebês, absorventes femininos e/ou produtos para incontinência urinária adulta.

[0053] Portanto, outro objetivo da presente invenção é o uso de um material não tecido de acordo com a invenção para fabricar um lenço umedecido para limpeza, adicionando pelo menos um aditivo selecionado a partir do grupo que consiste em um agente de limpeza, um agente esterilizante, um agente desodorizante, um desinfetante, um agente hidratante e um removedor de cosméticos.

[0054] Além disso, o material não tecido de acordo com a invenção pode ser utilizado para fabricar um lenço para limpeza a seco para uma variedade de aplicações domésticas, institucionais e industriais de

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15/19 limpeza, polimento ou preparação de superfícies.

[0055] Além disso, o material não tecido de acordo com a invenção pode ser utilizado para fabricar um lenço para limpeza a seco para uma variedade de aplicações de limpeza em que é necessária a absorção de água e/ou óleo.

[0056] Além disso, o material não tecido de acordo com a invenção pode ser usado para fabricar um lenço para limpeza que finalmente pode ser embalado a seco e ativado por água imediatamente antes do uso.

[0057] Além disso, o material não tecido de acordo com a invenção pode ser utilizado para fabricar um meio de filtração de ar ou um meio de filtração de líquido.

[0058] Além disso, o material não tecido de acordo com a invenção pode ser utilizado para fabricar uma toalha amaciante impregnando o material não tecido com pelo menos um dos seguintes produtos químicos: agentes antiestáticos, amaciantes quaternários e/ou ceras.

[0059] Além disso, o material não tecido de acordo com a invenção pode ser utilizado para fabricar uma camada absorvente para tratamento de feridas.

[0060] Além disso, o material não tecido de acordo com a invenção pode ser utilizado para fabricar uma camada absorvente para tratamento de feridas através de pós-tratamento do material não tecido com um ingrediente farmacêutico ativo.

[0061] Além disso, o material não tecido de acordo com a invenção pode ser utilizado para fabricar uma camada de controle de umidade para fraldas descartáveis ou reutilizáveis, absorventes femininos e/ou produtos para incontinência urinária adulta.

[0062] Além disso, o material não tecido de acordo com a invenção pode ser utilizado para carbonização para fabricar uma manta carbonizada.

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16/19 [0063] Além disso, o material não tecido de acordo com a invenção pode ser usado para fabricar uma toalha coletora de tinta por impregnação com um ou mais agentes do grupo de agentes que consiste em inibidores de transferência de corantes químicos e poliméricos conhecidos, absorvedores e sequestradores de corantes, agentes branqueadores e oxidantes ou outros produtos químicos.

[0064] Além disso, o material não tecido de acordo com a invenção pode ser utilizado para fabricar uma folha de máscara facial de beleza impregnada com várias loções ou líquidos de cuidados com a pele e de beleza.

[0065] Além disso, o material não tecido de acordo com a invenção pode ser utilizado para fabricar uma máscara facial para cuidados com beleza que pode ser embalada a seco e ativada por água imediatamente antes do uso.

[0066] A invenção será agora ilustrada por exemplos. Estes exemplos não estão limitando o escopo da invenção de forma alguma. A invenção inclui também quaisquer outras modalidades que são baseadas no mesmo conceito da invenção.

[0067] Exemplos [0068] Todas as amostras discutidas abaixo foram condicionadas a

23°C (± 2°C) e 50% (± 5%) de umidade relativa por 24 horas.

[0069] Exemplo 1:

[0070] Uma manta não tecida de celulose foi produzida pelas seguintes etapas:

[0071] · Uma solução para fiação de liocélula contendo 10% de celulose foi preparada usando métodos conhecidos [0072] · A solução para fiação foi extrudada através de bicos de jato fundidos e soprados com espaçamento estreito e atenuada usando fluxos de ar de alta velocidade, novamente usando métodos conhecidos [0073] · A manta foi formada sobre uma correia em movimento,

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17/19 lavada e seca, dando um peso de manta de 40gsm e diâmetro médio de filamentos não fundidos de cerca de 5 microns [0074] Durante a preparação da manta, cinco quantidades diferentes de pulverização de coagulação inicial foram aplicadas entre a extrusão de filamentos e a formação inicial da manta. As amostras da manta foram coletadas em cada um dos cinco níveis de aplicação.

[0075] O grau de filamentos fundidos em cada amostra foi avaliado pelo seguinte método:

[0076] · Uma amostra de 1 cm x 1 cm (condicionada a 23°C (± 2°C) e 50% (± 5%) de umidade relativa por 24 horas) da manta é montada sob uma lamínula em uma lâmina de microscópio e ainda retida por um quadro de 62,6 g (veja a Figura 1). A Figura 1 mostra a preparação da amostra de manta com quadro de retenção para exame microscópico. Ela é então examinada através de um microscópio óptico com ampliação de x100. A partir da imagem da amostra, um quadrado de 1 mm x 1 mm de manta é escolhido aleatoriamente e duas diagonais são desenhadas neste quadrado.

[0077] · O número de filamentos (individuais e em feixes fundidos) visíveis a uma profundidade de 300 microns que se cruzam com as linhas diagonais é contado e o diâmetro de cada um desses filamentos individuais e feixes fundidos é medido (ver a Figura 2). A Figura 2 mostra a ilustração de um método para avaliar o fator ‘diâmetro médio equivalente de filamentos’ (tamanho da amostra, quadrado de 1 mm x 1 mm, ampliação x100) com a área de avaliação da amostra de manta (1), tamanho 1 mm x 1 mm; linhas de avaliação (2) - todos os filamentos que cruzam essas linhas são contados e medidos; e um exemplo de filamento único ou feixe de filamentos fundidos (3) cruzando a linha de avaliação; o diâmetro equivalente é medido consequentemente. Esses dados são então usados para calcular um fator ‘diâmetro médio equivalente de filamentos’ (soma das medidas de diâmetro divididas pelo

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18/19 número de itens medidos).

[0078] · O processo é repetido em duas amostras adicionais da mesma manta e dados individuais combinados para garantir a obtenção de um resultado representativo.

[0079] Quanto maior o fator ‘diâmetro médio equivalente de filamentos’ for comparado ao diâmetro médio dos filamentos individuais, maior será a proporção de filamentos fundidos presentes. Um fator ‘diâmetro médio equivalente de filamentos’ próximo ao diâmetro médio dos filamentos individuais indica uma incidência muito baixa de filamentos fundidos.

[0080] Amostras das mantas foram condicionadas a 23°C (± 2°C) e 50% (± 5%) de umidade relativa e, em seguida, testadas quanto às propriedades de tração e rigidez. As propriedades de tração são medidas de acordo com o método padrão DIN EN 29 073 parte 3/ISO 9073-3, embora seja usado um comprimento de fixação de 8 cm em vez de 20 cm. A rigidez é medida usando um “manômetro” (disponível, por exemplo, a partir de Thwing-Albert Instrument Co, 14 West Collings Avenue West Berlin, NJ 08091, EUA), de acordo com o método padrão WSP 90.3, com largura de fenda de % de polegada, superfície de aço inoxidável, feixe de 1000 g.

[0081] Os resultados foram mostrados na Tabela 1. A referência de amostra 1,3 é o “padrão”, com o qual outros resultados de teste são comparados.

Tabela 1

Referência de Amostra	Quantidade de pulverização de coagulação (vs padrão)	Diâmetro médio equivalente de filamentos (micron)	Direção de Máquina	Direção Cruzada	Rigidez (vs padrão)
Resistência (vs padrão)	Extensão (vs padrão)	Resistência (vs padrão)	Extensão (vs padrão)
1,1	0,2 x	75	1,7 x	0,4 x	1,8 x	0,5 x	2,5 x
1,2	0,5 x	50	1,4 x	0,8 x	1,4 x	0,9 x	1,7 x
1,3	1,0 x	30	1,0 x	1,0 x	1,0 x	1,0 x	1,0 x
1,4	1,5 x	25	0,8 x	1,15 x	0,8 x	1,15 x	0,6 x
1,5	2,0 x	20	0,7 x	1,2 x	0,7 x	1,25 x	0,5 x

0082] Os resultados mostram caramente que a diminuição da

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19/19 pulverização de coagulação aumenta o grau de filamentos fundidos, conforme medido pelo ‘diâmetro médio equivalente de filamentos’. Isso é acompanhado por alterações nas propriedades da manta. Nestes exemplos, a resistência à tração e a rigidez são aumentadas, enquanto o alongamento é diminuído, com o aumento de filamentos fundidos. Exemplo 2:

[0083] A produção da manta foi realizada nas condições dadas no exemplo 1, com a única diferença de que a distância entre os bicos era duas vezes maior que a do jato soprado em fusão usado no exemplo. As amostras da manta foram analisadas da mesma maneira que as do exemplo 1.

[0084] Os resultados foram mostrados na Tabela 2. Os resultados dos testes de amostra são comparados com os da amostra padrão 1,3, do exemplo 1.

Tabela 2

Referência de Amostra	Quantidade de pulverização de coagulação (vs padrão)	Diâmetro médio equivalente de filamentos (micron)	Direção de Máquina	Direção Cruzada	Rigidez (vs padrão)
Resistência (vs padrão)	Extensão (vs padrão)	Resistência (vs padrão)	Extensão (vs padrão)
1,3 (estreito espaçamento de bicos)	1,0 x	30	1,0 x	1,0 x	1,0 x	1,0 x	1,0 x
2,1	0,2 x	65	1,7 x	0,4 x	1,6 x	0,4 x	2,4 x
2,2	0,5 x	30	1,0 x	1,0 x	1,0 x	1,0 x	1,0 x
2,3	1,0 x	15	0,7 x	1,2 x	0,7 x	1,2 x	0,5 x
2,4	1,5 x	10	0,65 x	1,25 x	0,65 x	1,25 x	0,45 x
2,5	2,0 x	6	0,6 x	1,3 x	0,6 x	1,3 x	0,4 x

0085] Os resultados mostram que, nessas condições de operação, o aumento do espaçamento dos bicos reduz o grau de fusão dos filamentos e, quando combinado com altos níveis de pulverização de coagulação inicial, fornece uma manta com quantidades muito baixas de filamentos fundidos, medidos pela técnica de ‘diâmetro médio equivalente de filamentos’. As tendências nas propriedades da manta são similares às encontradas no exemplo 1.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Material não tecido que consiste em uma ou mais camadas de mantas não tecidas de filamentos celulósicos essencialmente contínuos, caracterizado pelo fato de que dentro de cada camada, cada um dos três mecanismos de ligação: a) ligação de hidrogênio, b) mesclagem de filamentos e c) ligação de filamentos fundidos ocorrem para ligação dos filamentos celulósicos essencialmente contínuos.
2. Material não tecido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o número de camadas é pelo menos duas, preferencialmente entre duas e dez, com uma faixa preferencial adicional de 2 a 6.
3. Material não tecido, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo fato de que duas ou mais camadas são ligadas usando ligação de filamentos fundidos, ligação de hidrogênio e mesclagem de filamentos.
4. Material não tecido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é ainda hidroentrelaçado e/ou agulhado e/ou ponteado com agulhas e/ou ligado por adesivo e/ou outras técnicas de ligação química.
5. Material não tecido, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que foi ainda submetido a pós-tratamentos do tipo tratamento químico ou processo a plasma.
6. Material não tecido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma e, de preferência, todas as mantas de filamentos celulósicos essencialmente contínuos consistem em filamentos de liocélula.
7. Processo para a fabricação de um material não tecido consistindo em filamentos celulósicos essencialmente contínuos por:

a) Preparação de uma solução para fiação contendo celulose

b) Extrusão da solução para fiação através de pelo menos

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2/5 uma fieira contendo bicos de jato de sopro em fusão com espaçamento estreito

c) Atenuação da solução para fiação extrudada usando fluxos de ar de alta velocidade,

d) Formação da manta em uma superfície em movimento,

e) Lavagem da manta formada

f) Secagem da manta lavada caracterizado pelo fato de que na etapa c) e/ou d), um licor de coagulação é aplicado para controlar a ligação de filamentos fundidos.
8. Processo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a ligação de filamentos fundidos é controlada ainda pelo arranjo de fieiras de filamentos e pela configuração do ar de extensão de filamentos.
9. Processo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a quantidade de mesclagem de filamentos e ligação de hidrogênio pode ser limitada pelo grau de ligação de filamentos fundidos.
10. Processo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a porcentagem de cada tipo de ligação é controlada usando um processo com até duas etapas de compactação, em que uma dessas etapas de compactação é realizada após a etapa d) em que os filamentos fiados ainda estão expandidos com um solvente, e uma dessas etapas de compactação é realizada antes ou na etapa e) em que todo ou a maior parte do solvente foi removido e a manta foi molhada com água.
11. Processo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o material não tecido é tratado com pelo menos um processo do grupo de processos que consiste em técnicas de hidroentrelaçamento, agulhamento, ponteamento com agulhas, ligação

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3/5 adesiva e outras técnicas de ligação química.
12. Processo, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o material não tecido é seco antes da subsequente ligação/tratamento.
13. Processo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que os filamentos são fiados usando uma solução de celulose em um óxido de amina aquoso e o licor de coagulação é água, preferencialmente com um teor de óxido de amina que não é capaz de dissolver a celulose.
14. Processo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que pelo menos duas fieiras são utilizadas, preferencialmente entre duas e dez, com uma faixa preferencial adicional de 2 a 6, cada uma disposta para formar uma camada de manta não tecida, utilizada para obter um material não tecido de múltiplas camadas.
15. Uso de um material não tecido, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, para fabricação um lenço umedecido para limpeza, adicionando pelo menos um aditivo selecionado a partir do grupo que consiste em um agente de limpeza, um agente esterilizante, um agente desodorizante, um desinfetante, um agente hidratante, um removedor de cosméticos, e água.
16. Uso de um material não tecido, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de ser para fabricar um lenço para limpeza a seco para uma variedade de aplicações domésticas, institucionais e industriais de limpeza, polimento ou preparação de superfícies.
17. Uso de um material não tecido, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de ser para fabricar um lenço para limpeza a seco para uma variedade de aplicações de limpeza onde é necessária a absorção de água e/ou óleo.
18. Uso de um material não tecido, como definido em

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4/5 qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de ser para a fabricação de um lenço para limpeza que pode ser revestido com uma formulação de loção essencialmente seca que finalmente pode ser embalado a seco e ativado por líquido imediatamente antes do uso, adicionando pelo menos um aditivo químico.
19. Uso de um material não tecido, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de ser para fabricar um meio de filtração de ar.
20. Uso de um material não tecido, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de ser para fabricar um meio de filtração de líquido.
21. Uso de um material não tecido, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de ser para fabricar uma toalha amaciante impregnando o material não tecido com pelo menos um do grupo dos seguintes produtos químicos: agente antiestático, amaciantes quaternários e/ou ceras.
22. Uso de um material não tecido, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de ser para fabricar uma camada absorvente para tratamento de feridas.
23. Uso de um material não tecido, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de ser para fabricar uma camada absorvente para tratamento de feridas, póstratando o material não tecido com um produto químico antibacteriano ou outro ingrediente farmacêutico ativo.
24. Uso de um material não tecido, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de ser para fabricar uma camada de gerenciamento de umidade para fraldas descartáveis, absorventes femininos e/ou produtos para incontinência urinária adulta.
25. Uso de um material não tecido, como definido em

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5/5 qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de ser para fabricar uma camada de controle de umidade para fraldas reutilizáveis para bebês, absorventes femininos e/ou produtos para incontinência urinária adulta.
26. Uso de um material não tecido, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de ser para carbonização na fabricação de uma manta de carbonização.
27. Uso de um material não tecido, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de ser para fabricar uma folha coletora de corantes por impregnação com um ou mais agentes do grupo de agentes que consiste em inibidores de transferência de corantes químicos e poliméricos conhecidos, absorvedores e sequestradores de corantes, branqueadores e agentes oxidantes ou outros produtos químicos.
28. Uso de um material não tecido, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de ser para fabricar uma folha de máscara facial de beleza impregnada com várias loções ou líquidos de beleza e cuidados com a pele.
29. Uso de um material não tecido, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de ser para fabricar uma máscara facial para cuidados com a beleza, de acordo com a reivindicação 28, que pode ainda ser embalada a seco e ativada por líquidos imediatamente antes do uso por um pós-tratamento de um ingrediente cosmético, ou água.