BR112019020010B1 - CONTINUOUS CELLULOSE FILAMENT NON-WOVEN MATERIAL, ITS USES AND MANUFACTURING PROCESS - Google Patents
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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.The present invention relates to a non-woven material consisting of one or more layers of essentially continuous non-woven fabrics of cellulosic filaments, characterized by the fact that, within each layer, each of the three binding mechanisms: a) bonding of hydrogen, b) filament merging, and c) bonding of fused filaments, occurs to bond essentially continuous cellulosic filaments. Furthermore, the present invention relates to a process for the manufacture and various uses of this material.
Description
[0001] A presente invenção se refere 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 pós- formação 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.[0001] The present invention relates to a nonwoven batt formed from essentially continuous filament cellulose bonding, the properties of which can be improved by modifying the batt bonding. This mat is bonded by a combination of processes: physical mixing of filaments before and during initial mat formation, hydrogen bonding between filaments (developed during mat drying), and bonding across the fused filaments (developed during mat formation processes). fibers and mat formation). Optionally, post matting steps such as hydroentangling, needle tacking, adhesive bonding and/or chemical bonding can also be used. Hydrogen bonding occurs naturally when dealing with cellulose fibers and water. The contribution of hydrogen bonding to the overall tensile strength performance of the nonwoven batt is small compared to the contribution of the other bonding processes. The degree of fused filaments can be controlled by adjusting the process conditions before and during the initial laying of the filaments to form the mat. For lyocell-based technology, the application of coagulation liquor to the filaments after initial extrusion but prior to laying, for example via a spray system, can be used to exert a high level of control over the filament grade. fused. Controlled bonding of fused filaments, in combination with the other bonding processes, will produce nonwoven batts with improved properties. These enhancements are not achievable with any single bonding technology.
[0002] Há muito pouca literatura relacionada a mecanismos de ligação e relações de propriedade para mantas não tecidas que compreendem celulose de filamento essencialmente contínuo.[0002] There is very little literature related to binding mechanisms and property relationships for nonwoven webs comprising essentially continuous filament cellulose.
[0003] Existe alguma literatura sobre mantas não tecidas compre endendo fibras termoplásticas. Por exemplo, a US 4,741,941 sugere que tanto o entrelaçamento físico quanto os filamentos fundidos estão presentes nas poliolefinas fundidas por sopro e termossoldadas. A US 5,173,356 menciona tanto o entrelaçamento físico quanto os filamentos fundidos como fornecendo resistência ou integridade.[0003] There is some literature on non-woven webs comprising thermoplastic fibers. For example, US 4,741,941 suggests that both physical interweaving and fused filaments are present in melt blown and heat welded polyolefins. US 5,173,356 mentions both physical interlacing and fused filaments as providing strength or integrity.
[0004] No entanto, a mesclagem não seria esperada como uma característica dos filamentos de celulose que não são termoplásticos.[0004] However, blending would not be expected as a characteristic of cellulose filaments that are not thermoplastic.
[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 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 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 US 6,675,702, utilizando compactação de pressão extremamente alta, mas resultando em resistência à umidade muito baixa. A 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.[0005] Hydrogen bonding is a well-known bonding technique for cellulose fibers, used in paper and nonwoven processes and products. For example, US 6,485,667 teaches the use of airlaid pulp compaction at an elevated temperature to produce a nonwoven batt bonded solely by hydrogen bonds. US 9,309,627 shows the use of both wood pulp and lyocell fibers in a hydrogen bonded structure. Binding of fused filaments to short cellulose fibers (i.e., not the essentially continuous material of this invention) is claimed by US 6,675,702, using extremely high pressure compaction, but resulting in very low wet strength. US 9,339,581 describes that blending cellulosic fibers with thermoplastic fibers allows hydrogen bonding and bonding of fused filaments.
[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 desejável obter a seguinte combinação de características, impossível com os produtos atuais: • Leve e absorvente • Leve, absorvente e resistência à tração suficiente • Leve, absorvente, resistência e pureza suficientes (sem uso de tratamentos químicos) • Boa rigidez e absorção • Boa rigidez, absorção e rápidas taxas de absorção • Suavidade aceitável, cobertura e estabilidade dimensional • Nenhum tratamento químico adicional indesejável para obter as propriedades necessárias • Biodegradável e/ou compostável, absorvente e leve • Origem sustentável, absorvente e leve.[0006] Non-woven blankets are used for many applications. These applications have varying requirements regarding softness, stiffness, dimensional stability, moisture management and many other properties. In some cases, ideal properties are not achievable with current nonwoven technologies. In particular, it is desirable to obtain the following combination of characteristics, impossible with current products: • Lightweight and absorbent • Lightweight, absorbent and sufficient tensile strength • Lightweight, absorbent, sufficient strength and purity (no use of chemical treatments) • Good rigidity and absorbency • Good stiffness, wicking and fast absorption rates • Acceptable softness, coverage and dimensional stability • No unwanted additional chemical treatment to obtain required properties • Biodegradable and/or compostable, absorbent and lightweight • Sustainably sourced, absorbent and lightweight.
[0007] 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.[0007] It is an object of the present invention to provide a nonwoven batt comprising essentially continuous cellulose fibers that offer a broader range of properties than are currently available. This is achieved by a non-woven material consisting of one or more layers of non-woven batts of essentially continuous cellulosic filaments, characterized in that within each layer, each of three binding mechanisms: a) naturally given hydrogen bonding due to the existence of hydroxyl groups in cellulose in the presence of water, b) filament merging and c) bonding of fused filaments, occurs to bond essentially continuous cellulosic filaments.
[0008] 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 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/den- sidade 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).[0008] In a preferred embodiment of the invention, the number of layers is one. In another preferred embodiment of the invention, the number of layers is at least two, preferably between two and ten, even more preferably between 2 and 6. In a possible embodiment of the invention, two or more of these layers are connected together using filament bonding castings, hydrogen bonding and filament merging. In a preferred embodiment, all layers within the material are bonded by the same bonding techniques; in another preferred embodiment, only 2 or 3 layers are bonded by the same technique; in another preferred embodiment, different techniques are used to bond the layers. The combination of mat and bond layers provides a wide range of control over material formation (appearance), material thickness/material density (on a given weight basis, the greater the number of layers, the greater the achievable thickness and lower achievable density), porosity of the material (same reasoning as thickness) and tensile performance of the material (the greater the number of layers, the greater the tensile strength of the material).
[0009] 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 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.[0009] In a preferred embodiment of the invention, the nonwoven material is further hydroentangled and/or needled and/or needle-stitched and/or bonded by adhesive and/or other chemical bonding techniques. These additional processes provide an even greater range of possible physical property variations. In one embodiment, the material can be processed further by hydroentanglement, which can provide additional strength and remove any loose particles. This will provide a strong material with a low particle count that is suitable for medical absorbent pads for wound care. In another embodiment, the material can undergo the additional needle-pointing process which can provide a very dense structure which, when combined with its fluid absorbing properties, can be used as a biodegradable felt tip for marker pens. In another embodiment, the material can undergo the additional process of adhesive bonding, which can provide a very rigid structure that can be used as a tarp on building materials, allowing the plastering materials to be spread more evenly and providing a matrix for grout material to adhere more securely to a wall. The above embodiment descriptions are not intended to be limiting, they are intended to describe how further processing by hydroentanglement and/or needling and/or needling and/or by adhesive bonding techniques and/or other chemical bonding techniques can allow for a wider range of modifications to the physical properties of the invention.
[00010] 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.[00010] Preferably, the nonwoven material has further been subjected to post-treatments, such as chemical treatment or a plasma process (also known as corona process), in order to impart or improve certain physical and chemical properties of the invention. In one embodiment, the material can be chemically treated with a wax which will decrease the water absorbing capacity of the material, resulting in a hydrophobic material. In another embodiment, the material can undergo a surface plasma treatment which will impact a different chemical and physical character of the surface, allowing better adhesion to synthetic films, resulting in a material that has very fast fluid absorption properties on one side, and it also has a barrier on the other side preventing the transfer of fluid through the material. The above embodiment descriptions are not intended to be limiting, they are intended to describe how further processing by chemical treatment and/or plasma treatment can allow a wide range of physical and chemical property modifications to the invention.
[00011] 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.[00011] In a particular embodiment of the present invention, at least one and preferably all essentially continuous cellulosic filament webs consist of lyocell filaments.
[00012] A manta de filamento celulósico de acordo com a invenção pode conter aditivos que foram incorporados no filamento. Tais aditivos, 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.[00012] The cellulosic filament mat according to the invention may contain additives that have been incorporated into the filament. Such additives, as well as methods for incorporating them into a lyocell material, are in principle known to those skilled in the art. These additives would be used to modify the existing chemical and/or physical properties of the material, or to impart new chemical and/or physical properties to the material.
[00013] 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, das 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 termocon- solidadas 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 ar, temperatura do ar, viscosidade da solução, peso molecular da celulose e distribuições e combinações das mesmas.[00013] Cellulosic fibers can be produced by various processes. In one embodiment, a lyocell fiber is centrifuged from cellulose dissolved in N-methyl-morpholino N-oxide (NMMO) by a melt blowing process, known in principle from e.g. EP 1093536 B1, EP 2013390 B1 and EP 2212456 B1. Where the term melt blowing is used, it should be understood that it refers to a process similar or analogous to the process used for the production of synthetic thermoplastic fibers (the filaments are extruded under pressure through nozzles and drawn to the degree required by high-velocity/high-temperature extension air flowing substantially parallel to the direction of the filament), even if the cellulose is dissolved in solution (i.e., not a molten thermoplastic) and the spinning and air temperatures are only moderately high. Therefore, the term “blown solution” might be even more appropriate here, rather than the term “melt blown” which has become somewhat commonplace for these types of technologies. For the purposes of the present invention, both terms can be used interchangeably. In another embodiment, the mat is formed by a thermoconsolidation process, in which the filaments are drawn through air at a lower temperature. In general, thermoset synthetic fibers are longer than blown and blown synthetic fibers, which generally come in shorter, more discreet lengths. Fibers formed by the solution blown lyocell process can be continuous or discontinuous, depending on process conditions such as extension air velocity, air pressure, air temperature, solution viscosity, cellulose molecular weight, and distributions and combinations. the same.
[00014] 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.[00014] In one embodiment of making a non-woven mat, the fibers are contacted with a non-solvent, such as water (or water/NMMO mixture) by spraying, after extrusion, but before forming the mat. The fibers are subsequently taken up on a moving foraminous support to form a non-woven mat, washed and dried.
[00015] 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.[00015] Freshly extruded lyocell solution ('solvent spun', which will only contain, for example, 5-15% cellulose) behaves similarly to 'sticky' and deformable thermoplastic filaments. Bringing the newly spun filaments into contact with each other while still expanded with solvent and with a 'sticky' surface under low pressure will cause molten filament bonding, where the molecules of one filament irreversibly mix with other molecules. from a different filament. Once the solvent is removed and coagulation of the filaments is complete, this type of bonding is impossible.
[00016] É outro objetivo da presente invenção fornecer um 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 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 sobre uma superfície em movimento [por exemplo, uma correia ou tambor perfurado], e) Lavagem da manta formada f) Secagem da manta lavada[00016] It is another object of the present invention to provide a process for manufacturing a nonwoven material consisting of essentially continuous cellulosic filaments by: a) Preparing a spinning solution containing cellulose b) Extruding the spinning solution through at least one spinneret containing closely spaced melt blown jet nozzles c) Attenuating the solution to extruded spinning using high velocity air flows, d) Forming the mat over a moving surface [e.g. a perforated belt or drum], and ) Washing of the formed blanket f) Drying of the washed blanket
[00017] 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.[00017] wherein in step c) and/or d), the coagulation liquor, i.e. a liquid that is capable of causing the dissolved cellulose to coagulate; in a lyocell process, it is preferably water or it is a dilute solution of NMMO in water, is applied to control the bonding of fused filaments. The amount of bonding of molten filaments directly depends on the coagulation stage of the filaments when the filaments come into contact. The earlier in the coagulation process the filaments come into contact, the greater the degree of intermingling of the filaments. Both the application of the coagulation liquor and the speed at which the application liquor is applied can either increase or decrease the rate of coagulation. This results in controlling the degree (or amount) of mixed filament bonding that occurs in the material.
[00018] 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 ligação do filamento mesclado que é possível.[00018] Preferably, the connection of the mixed filament is further controlled by the model and arrangement of the filament die and by the configuration and temperature of the filament extension air. The degree of molecular alignment that is present as the solution exits the die has an impact on the rate of clotting. The more closely aligned the molecules, the faster the clotting rate and, conversely, the less closely aligned the molecules, the slower the clotting rate. The design and layout of the die, together with the molecular weight of the cellulosic feedstock used, will determine the initial clotting rate at the exit of the die. In addition, the rate of cooling (decrease in temperature) of the solution as it exits the die will also affect the rate of coagulation. The slower the cooling rate, the slower the clotting rate, and conversely, the faster the cooling rate, the faster the clotting rate. Therefore, the setting of the filament extension air can affect the rate of cooling and therefore the rate of coagulation, which affects the achievable amount of merged filament bonding that is possible.
[00019] 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.[00019] In a preferred embodiment of the process according to the invention, at least two nozzles (also known as jets), preferably between two and ten, and even preferably between 2 and 6, each arranged to form a layer of blanket non-woven fabric, are used to obtain a multi-layer non-woven material. By applying different process conditions to the individual dies, it is even possible to obtain a multilayer nonwoven material in which the individual layers have different properties. This can be useful for optimizing the non-woven material according to the invention for different applications. In one embodiment, this can provide a gradient of filament diameters from one side of the material to the other side, each individual mat having a standard filament diameter smaller than the mat on top, it is possible to create a material suitable for use as a air filter media that will provide a pore size gradient (particle size capture). This will provide an efficient filtration process and result in a lower pressure drop across the filter media compared to a single mat with similar characteristics at the same basis weight distribution and pore size.
[00020] 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 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.[00020] Preferably, the filaments are spun using a solution of cellulose in an aqueous amine oxide and the coagulation liquor is water, preferably with an amine oxide content that is not able to dissolve cellulose, also called a lyocell process; the manufacture of such a solution is known in principle, for example from US 6,358,461, US 7,067,444, US 8,012,565, US 8,191,214, US 8,263,506 and US 8,318,318; preferably the amine oxide is NMMO.
[00021] A presente invenção descreve uma manta não tecida celulósica produzida através de um processo do tipo sopro em fusão ou 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.[00021] The present invention describes a cellulosic nonwoven mat produced through a melt blowing or thermoconsolidation type process. The produced filaments are subjected to touching and/or compaction and/or blending at various points in the process, particularly before and during initial mat formation. The contact between the filaments in which a high proportion of solvent is still present and the filaments are still expanded with said solvent, causes bonding of molten filaments to take place. The amount of solvent present, as well as the temperature and contact pressure (eg, resulting from the extension air) control the amount of this binding.
[00022] 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.[00022] In particular, the amount of filament merging and hydrogen bonding can be limited by the degree of bonding of fused filaments. This is the result of a decrease in the surface area of the filaments and a decrease in the degree of flexibility of the filaments. For example, as the degree of bonding of fused filaments increases, the amount of total surface area decreases and the ability of cellulose to form hydrogen bonds directly depends on the amount of hydroxyl groups present on the cellulosic surface. Furthermore, filament merging takes place when the filaments come into contact with the forming belt. The filaments are moving at a faster rate of speed than the forming belt. Therefore, when the filament comes into contact with the belt, it bends and oscillates back and forth, and back and forth, just above the forming belt. During this bending and wobbling, the filaments merge with neighboring filaments. If the filaments touch and merge before the forming belt, this limits the number of neighboring filaments it can merge with. Also, filaments that fuse before contacting the forming belt do not have the same degree of flexibility as a single filament and this will limit the total area over which the filament will bend and wobble.
[00023] 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.[00023] Surprisingly, it was found that high levels of control of filament melting can be achieved by modifying key process variables. In addition, physical mixing of at least partially coagulated cellulose filaments may occur after initial contact with the non-solvent, particularly at the time of initial deposition of the filament to form the web. It arises from the potential for essentially continuous filaments to move laterally during initial filament formation and initial deposition. The degree of physical mixing is influenced by process conditions, such as residual extension air velocity in the foraminous support (forming belt). It is completely different from the blend used in the production of batts derived from standardized cellulose fibers. For patterned fibers, an additional process step, such as calendering, is applied after mat formation. Filaments that still contain some residual solvent are weak, sensitive and prone to damage. Therefore, in combination with the degree of control and type of bonding at this stage, it is essential that the process conditions are not of a type that could cause damage to the filament and mat. Initial drying of the washed but never dried nonwoven material, along with optional compaction, will cause additional hydrogen bonds to develop between the filaments. Modifying the temperature, compaction pressure or humidity levels can control the degree of this hydrogen bonding. This treatment has no effect on blending or bonding of fused filaments.
[00024] Em uma modalidade preferencial da invenção, o material não tecido é seco antes da subsequente ligação/tratamento.[00024] In a preferred embodiment of the invention, the nonwoven material is dried before subsequent bonding/treatment.
[00025] 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 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 se refere 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.[00025] In a preferred embodiment of the invention, the percentage of each type of binding is controlled using a process with up to two compaction steps, in which one of these compaction steps is performed after step d) of the process of the invention in which the spun filaments are still expanded with a solvent and one such compacting step is carried out before or in step e) of the process of the invention in which all or most of the solvent has been removed and the web has been wetted with water. As discussed earlier, controlling the coagulation of the centrifuged solution is a factor in controlling the degree of bonding of the fused filaments. This preferred embodiment relates to reducing the coagulation rate to a state where additional compaction steps can be used after filament deposition to further increase the actual amount of molten filament bonding that is achievable. It can be useful to visualize maximum possible filament bonding as the state in which you have all the filaments fused into an essentially film-like structure.
[00026] 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 mescla- gem 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.[00026] The present invention describes a process and a product in which the bonding of fused filaments, physical mixing and hydrogen bonding can be controlled independently. However, the degree of bonding of fused filaments can limit the degree of physical mixing and hydrogen bonding that can occur. Furthermore, for the production of multi-ply batt products, process conditions can be adjusted to optimize these inter-ply bonding mechanisms. This may include being able to easily modify the delamination of the layers if needed.
[00027] 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. Estas outras etapas de ligação/tratamento incluem hidroentrelaça- mento, agulhamento ou ponteamento com agulhas, ligação adesiva ou química. Como será familiar para os versados na técnica, vários pós- tratamentos na manta também podem ser aplicados para alcançar um desempenho específico do produto. Por outro lado, quando os pós- tratamentos 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.[00027] In addition to fused filaments, blending and hydrogen bonding being defined independently as described above, additional bonding/treatment steps can optionally be added. These bonding/treatment steps can take place while the mat is still wet with water, or dry (fully or partially). These bonding/treatment steps may add additional bonding and/or other modifications to the web properties. These other bonding/treatment steps include hydroentanglement, needling or needling, adhesive or chemical bonding. As will be familiar to those skilled in the art, various post-treatments on the mat can also be applied to achieve specific product performance. On the other hand, when post-treatments are not required, it is possible to apply finishes and other chemical treatments directly to the web of this invention during production which will not be removed, as occurs with, for example, a post-treatment hydroentangling step.
[00028] 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.[00028] The variation in the degree of bonding of the fused filaments provides unique property characteristics for nonwoven cellulose webs with regard to softness, stiffness, dimensional stability and various other properties. The properties can also be modified by changing the degree of physical mixing before and during initial mat formation. It is also possible to influence hydrogen bonding, but the desired effect of this on the mat properties is minor. In addition, the properties can be further adjusted by including an additional bonding/treatment step such as hydroentanglement, needle-pointing, adhesive bonding and/or chemical bonding. Each type of bonding/treatment provides benefits to the nonwoven web. For example, hydroentanglement can add some strength and soften the mat, in addition to potentially modifying the bulk density; needling is typically used for higher basis weights and used to provide additional resistance; adhesive and chemical bonding can add both strength and surface treatments such as abrasive material, tackifiers, or even surface lubricants.
[00029] 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 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.[00029] The prior art, for example, US 6,675,702, describes that, for 100% cellulosic fibers or filaments, hydrogen bonding and bonding of fused filaments are not independent, but are related. That is, it is impossible to manipulate fused filament bonding without significantly affecting hydrogen bonding. The present invention allows independent control of key mat bonding characteristics: fused filaments, blending in mat formation, hydrogen bonding, and optional further downstream processing. The handling of the bonding of fused filaments can vary to predominantly dictate the properties of the nonwoven batt.
[00030] Os produtos resultantes de várias implementações da presente invenção são ideais para, mas não limitados a, os seguintes usos finais: • Lenços; secos, úmidos, de limpeza, desinfetantes, de cuidados pessoais • Filtros; ar e líquido • Toalhas amaciantes • Toalhas coletoras de tinta • Máscaras faciais de beleza • Camada absorvente para tratamento de feridas • Camadas de gerenciamento de umidade; fraldas descartáveis e reutilizáveis para bebês, absorventes femininos e/ou produtos para incontinência urinária adulta.[00030] The products resulting from various implementations of the present invention are ideal for, but not limited to, the following end uses: • Scarves; dry, wet, cleaning, disinfectant, personal care • Filters; air and liquid • Softening towels • Ink-collecting towels • Beauty face masks • Absorbent wound care layer • Moisture management layers; disposable and reusable diapers for babies, feminine pads and/or products for adult urinary incontinence.
[00031] 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.[00031] Therefore, another object of the present invention is the use of a nonwoven material according to the invention to manufacture a wet wipe for cleaning, adding at least one additive selected from the group consisting of a cleaning agent, a sterilizing agent, a deodorizing agent, a disinfectant, a moisturizing agent and a cosmetic remover.
[00032] 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 limpeza, polimento ou preparação de superfícies.[00032] Furthermore, the nonwoven material according to the invention can be used to manufacture a dry cleaning wipe for a variety of domestic, institutional and industrial cleaning, polishing or surface preparation applications.
[00033] 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.[00033] Furthermore, the nonwoven material according to the invention can be used to manufacture a dry cleaning wipe for a variety of cleaning applications where water and/or oil absorption is required.
[00034] 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.[00034] Furthermore, the non-woven material according to the invention can be used to manufacture a wipe for cleaning which finally can be dry-packed and activated by water immediately before use.
[00035] 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.[00035] Furthermore, the nonwoven material according to the invention can be used to manufacture an air filtration medium or a liquid filtration medium.
[00036] 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.[00036] Furthermore, the nonwoven material according to the invention can be used to manufacture a softening towel by impregnating the nonwoven material with at least one of the following chemicals: antistatic agents, quaternary softeners and/or waxes.
[00037] Além disso, o material não tecido de acordo com a invenção pode ser utilizado para fabricar uma camada absorvente para tratamento de feridas.[00037] Furthermore, the nonwoven material according to the invention can be used to manufacture an absorbent layer for treating wounds.
[00038] 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.[00038] Furthermore, the nonwoven material according to the invention can be used to manufacture an absorbent layer for wound care by post-treating the nonwoven material with an active pharmaceutical ingredient.
[00039] 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.[00039] Furthermore, the nonwoven material according to the invention can be used to manufacture a moisture control layer for disposable or reusable diapers, feminine pads and/or products for adult urinary incontinence.
[00040] Além disso, o material não tecido de acordo com a invenção pode ser utilizado para carbonização para fabricar uma manta carbonizada.[00040] Furthermore, the nonwoven material according to the invention can be used for carbonization to manufacture a carbonized mat.
[00041] 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 polimé- ricos conhecidos, absorvedores e sequestradores de corantes, agentes branqueadores e oxidantes ou outros produtos químicos.[00041] In addition, the nonwoven material according to the invention can be used to manufacture an ink collection towel by impregnation with one or more agents from the group of agents consisting of known chemical and polymeric dye transfer inhibitors , dye absorbers and scavengers, bleaching and oxidizing agents or other chemicals.
[00042] 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.[00042] Furthermore, the nonwoven material according to the invention can be used to manufacture a beauty face mask sheet impregnated with various skin care and beauty lotions or liquids.
[00043] 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.[00043] Furthermore, the nonwoven material according to the invention can be used to manufacture a face mask for beauty care that can be dry-packed and water-activated immediately before use.
[00044] 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.[00044] The invention will now be illustrated by examples. These examples are not limiting the scope of the invention in any way. The invention also includes any other embodiments that are based on the same concept as the invention.
[00045] Todas as amostras discutidas abaixo foram condicionadas a 23°C (± 2°C) e 50% (± 5%) de umidade relativa por 24 horas.[00045] All samples discussed below were conditioned at 23°C (± 2°C) and 50% (± 5%) relative humidity for 24 hours.
[00046] Uma manta não tecida de celulose foi produzida pelas seguintes etapas: • Uma solução para fiação de liocélula contendo 10% de celulose foi preparada usando métodos conhecidos • 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 • A manta foi formada sobre uma correia em movimento, lavada e seca, dando um peso de manta de 40gsm e diâmetro médio de filamentos não fundidos de cerca de 5 mícrons[00046] A cellulose nonwoven mat was produced by the following steps: • A lyocell spinning solution containing 10% cellulose was prepared using known methods • The spinning solution was extruded through die-cast jet nozzles and blown with close spacing and attenuated using high velocity air flows, again using known methods • The mat was formed over a moving belt, washed and dried, giving a mat weight of 40gsm and average unfused filament diameter of about 5 microns
[00047] 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.[00047] During mat preparation, five different amounts of initial coagulation spray were applied between filament extrusion and initial mat formation. Mat samples were taken at each of the five application levels.
[00048] O grau de filamentos fundidos em cada amostra foi avaliado pelo seguinte método: • 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. • O número de filamentos (individuais e em feixes fundidos) visíveis a uma profundidade de 300 mícrons 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 número de itens medidos). • O processo é repetido em duas amostras adicionais da mesma manta e dados individuais combinados para garantir a obtenção de um resultado representativo.[00048] The degree of fused filaments in each sample was evaluated by the following method: • A 1 cm x 1 cm sample (conditioned at 23°C (± 2°C) and 50% (± 5%) relative humidity for 24 hours) of the blanket is mounted under a coverslip on a microscope slide and still retained by a 62.6 g frame (see Figure 1). Figure 1 shows sample preparation of blanket with retaining frame for microscopic examination. It is then examined through an optical microscope at x100 magnification. From the sample image, a 1 mm x 1 mm square of blanket is randomly chosen and two diagonals are drawn in this square. • The number of filaments (individual and in fused bundles) visible at a depth of 300 microns that intersect the diagonal lines is counted and the diameter of each of these individual filaments and fused bundles is measured (see Figure 2). Figure 2 shows an illustration of a method for evaluating the factor 'equivalent average filament diameter' (sample size, 1 mm x 1 mm square, magnification x100) with the evaluation area of the mat sample (1), size 1mm x 1mm; evaluation lines (2) - all filaments crossing these lines are counted and measured; and an example of a single filament or bundle of fused filaments (3) crossing the evaluation line; the equivalent diameter is measured accordingly. This data is then used to calculate an 'equivalent average filament diameter' factor (sum of diameter measurements divided by the number of items measured). • The process is repeated on two additional samples from the same blanket and individual data combined to ensure a representative result is obtained.
[00049] 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.[00049] The larger the 'equivalent average filament diameter' factor is compared to the average diameter of the individual filaments, the greater the proportion of fused filaments present. An 'equivalent average filament diameter' factor close to the average diameter of the individual filaments indicates a very low incidence of fused filaments.
[00050] 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.[00050] Samples of blankets were conditioned at 23°C (± 2°C) and 50% (± 5%) relative humidity and then tested for tensile properties and stiffness. Tensile properties are measured according to the standard method DIN EN 29 073 part 3/ISO 9073-3, although a clamping length of 8 cm is used instead of 20 cm. Stiffness is measured using a “manometer” (available, for example, from Thwing-Albert Instrument Co, 14 West Collings Avenue West Berlin, NJ 08091, USA), according to standard method WSP 90.3, with slot width % inch, stainless steel surface, 1000g beam.
[00051] 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. [00051] The results are shown in Table 1. The sample reference 1.3 is the “standard” against which other test results are compared.
[00052] Os resull tados mostram c aramen te que a diminuição da 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.[00052] The results clearly show that decreasing coagulation spray increases the degree of fused filaments, as measured by the 'equivalent mean filament diameter'. This is accompanied by changes in the properties of the blanket. In these examples, tensile strength and stiffness are increased, while elongation is decreased, with increased fused filaments.
[00053] 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.[00053] The production of the blanket was carried out under the conditions given in example 1, with the only difference being that the distance between the nozzles was twice as large as that of the melt blown jet used in the example. The blanket samples were analyzed in the same way as in example 1.
[00054] 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. [00054] The results are shown in Table 2. The sample test results are compared with those of the standard sample 1.3, from example 1.
[00055] 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.[00055] The results show that, under these operating conditions, increasing the spacing of the nozzles reduces the degree of melting of the filaments and, when combined with high levels of initial coagulation spray, provides a blanket with very low amounts of melted filaments, measured by the 'equivalent mean filament diameter' technique. Trends in blanket properties are similar to those found in example 1.
Claims (21)
Applications Claiming Priority (1)
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