BR122023004086B1 - Aparelho para formar uma trama fibrosa não entrelaçada com projeções uniformes e orientadas direcionalmente - Google Patents

Abstract

Um processo e aparelho são usados para criar uma trama fibrosa não entrelaçada com projeções uniformes e orientadas direcionalmente, através da deposição do material fibroso em uma primeira superfície de moldagem com furos posicionados sobre uma segunda superfície de moldagem, com ambas as superfícies de moldagem deslocando-se a velocidades diferentes uma à outra. À medida que as fibras são depositadas sobre a superfície de moldagem, uma parte das fibras é puxada para os orifícios da primeira superfície de moldagem, formando as projeções que tocam a segunda superfície de moldagem. Devido ao diferencial de velocidade entre as duas superfícies de moldagem, as projeções são uniformemente inclinadas no mesmo sentido. O material resultante é particularmente adequado para uso como material de limpeza, que pode ser mais abrasivo em uma direção, e mais macio ao toque quando passado na direção oposta, tornando-o um material com dupla finalidade.

Description

[001] Este pedido de patente reivindica o benefício de prioridade sobre o Pedido de Patente Provisória dos EUA N.° 61/649,742, submetido em 21 de maio de 2012.

Histórico da Invenção

[002] A presente invenção é dirigida a tramas fibrosas não entrelaçadas com projeções uniformes e orientadas direcionalmente, localizadas em pelo menos uma superfície do material formado, bem como o processo e aparelho para a fabricação de tal material.

[003] Os produtos descartáveis são uma parte sempre crescente do mercado de consumo, em especial no contexto de produtos pessoais, tais como produtos de limpeza para o rosto e corpo. O mesmo pode ser dito quanto aos produtos utilizados para a limpeza doméstica e outras aplicações de limpeza. Um atributo geralmente desejado para esses produtos é a capacidade de limpeza do produto e a sua capacidade de absorver e reter líquidos. Atualmente, existem muitos produtos de limpeza que estão disponíveis em qualquer estado seco ou molhado. Um grande número de tais produtos são produtos bidimensionais e relativamente planos, com pouca variabilidade na topografia do material. Outros materiais são texturizados devido ao relevo do material de limpeza. Outros materiais são acolchoados. Veja, por exemplo, o Pedido de Patente dos EUA N.° 2003/0211802 para Keck et al. atribuído à Kimberly-Clark Worldwide, Inc., que divulga tramas coformadas não entrelaçadas tridimensionais, que possuem projeções que aumentam a massa da trama não entrelaçada e ajuda na capacidade de lavagem e limpeza da trama coformada. Veja também a Patente dos EUA N.° 5,180,620 para Mende atribuído à Mitsui Petrochemical Industries, Ltd., que descreve um tecido não entrelaçado constituído por fibras meltblown com projeções que se estendem a partir da base do tecido. Ainda um outro exemplo é o Pedido de Patente dos EUA N.° 2007/0130713 para Chen et al. e atribuído a Kimberly-Clark Worldwide, Inc., que descreve um lenço de limpeza com uma superfície texturizada que pode ser usado como um produto independente ou incorporado uma ferramenta de limpeza. O lenço inclui um material de base com uma face de aplicação e uma pluralidade de projeções que se projetam transversalmente da face de aplicação. As projeções podem ter várias formas, incluindo uma forma de cogumelo. Um elemento de alta fricção pode ser aplicado a pelo menos uma parte das projeções para fornecer uma funcionalidade melhorada abrasiva de esfregar. Com a configuração em forma de cogumelo, as projeções têm uma forma transversal de tal modo que a parte da cabeça se estende lateralmente e pende sobre a parte da base. Os espaços vazios ou espaços entre projeções são particularmente bem adaptados para capturar cabelos e outros materiais difíceis de reter da superfície sendo limpa. Os espaços vazios cônicos (afunilados da parte da cabeça das projeções para as áreas terrestres) permitem que o cabelo e outros materiais particulados relativamente maiores sejam essencialmente "entalados" nos espaços vazios, com o perfil cônico das projeções servindo de "bloqueio" para o material particulado dentro dos espaços vazios. Ainda outro exemplo de um material com uma forma tridimensional é divulgado no pedido de Patente dos EUA N.° 2002/0132544 para Takagaki atribuído à Toyoda Boshoku Corporation, que gira fibras semifundidas em um molde. A Patente dos EUA N.° 6,610,173 a Lindsay et al. atribuída à Kimberly-Clark Worldwide, Inc. descreve um método para a impressão de uma folha contínua de papel durante um evento de prensagem úmida com saliências assimétricas correspondentes aos conduítes de deflexão de um membro de deflexão. Em certas configurações, se um cisalhamento substancial for aplicado aos membros de deflexão por meio de transferência de velocidade diferencial, é possível produzir um efeito de limpa-neve, em que as fibras úmidas são tosquiadas e empilhadas para um lado da saliência.

[004] Apesar dos exemplos anteriores de produtos e processos para a criação de tais materiais texturizados, existe ainda uma necessidade de materiais que sejam texturizados e fáceis de produzir. A presente invenção é dirigida a um material que tem saliências que são direcionalmente orientadas em uma direção de um modo uniforme. Ao fazê-lo, as projeções podem agir de forma a proporcionar maior atrito quando passadas através de uma superfície em uma direção do que em outra. Como resultado, o material terá uma sensação ligeiramente áspera, passado em uma direção, e uma sensação macia quando na direção oposta. Também é descrito um processo e aparelho para a fabricação de tal material.

Definições

[005] Como aqui utilizado, o termo “meltblown” refere-se às fibras formadas pela extrusão de um material termoplástico fundido, por meio de uma variedade de moldes capilares finos, geralmente circulares, como fios fundidos de filamentos em correntes de gás (por exemplo, ar) de convergência de alta velocidade, geralmente aquecidos, que atenuam os filamentos de material termoplástico fundido para reduzir seus diâmetros. Por conseguinte, as fibras meltblown são transportadas pela corrente de gás de alta velocidade e depositadas em uma superfície coletora, para formar uma trama de fibras meltblown espalhadas aleatoriamente. Tal processo é divulgado, por exemplo, na Patente dos EUA N.° 3,849,241 a Butin, que é aqui incorporada para referência em sua totalidade. As fibras meltblown são microfibras, que podem ser contínuas ou descontínuas, e geralmente menores do que 10 micra de diâmetro médio. O termo "meltblown" também se destina a abranger outros processos em que um gás em alta velocidade (geralmente ar) é utilizado para auxiliar na moldagem dos filamentos, tais como o "melt spraying" ou a fiação centrífuga.

[006] Tal como aqui utilizado, o termo "trama não entrelaçada coformada" ou "material coformado" significam materiais compostos de uma mistura ou matriz estabilizada de filamentos termoplásticos e pelo menos um material adicional, geralmente denominado "segundo material" ou "material secundário". Como um exemplo, materiais coformados podem ser fabricados por um processo em que pelo menos um cabeçote de matriz para fusão e sopro é disposto perto de uma calha através da qual o segundo material é adicionado à trama enquanto ela está se formando. O segundo material pode ser, por exemplo, um material absorvente, como materiais orgânicos fibrosos, tais como polpas lenhosas e não lenhosas como algodão, rayon, papel reciclado, felpa de polpa; materiais superabsorventes, tais como partículas e fibras superabsorventes; materiais absorventes inorgânicos e fibras descontínuas poliméricas tratadas e similares; ou um material não absorvente, tal como fibras não absorventes ou partículas não absorventes. Exemplos de materiais coformados são divulgados na Patente dos EUA genericamente atribuída N.° 5,350,624 a Georger et al.; Patente dos EUA N.° 4,100,324 a Anderson et al.; e patente dos EUA N.° 4,818,464 a Lau et al.; todo o conteúdo de cada uma é aqui incorporada por referência na sua totalidade para todos os fins.

[007] Tal como aqui utilizado o termo "fibras de união contínua" refere-se a fibras de diâmetro pequeno feitas de material polimérico orientado molecularmente. As fibras de união contínua são formadas pela extrusão de material termoplástico fundido a partir de uma grande quantidade de capilares finos, geralmente circulares, de um spinnerette com o diâmetro dos filamentos extrusados e em seguida rapidamente reduzidos, como, por exemplo, na Patente dos EUA N.° 4,340,563 a Appel et al.; e patente dos EUA N.° 3,692,618 a Erderly et al.; patente dos EUA N.° 3,802,817 a Matsuki et al., patente dos EUA N.° s 3,338,992 e 3,341,394 a Kinney, patente dos EUA N.° 3,502,763 a Hartman, patente dos EUA N.° 3,542,615 a Dobo et al., e patente dos EUA N.° 5,382,400 a Pike et al. que são incorporadas por referência em sua totalidade para todos os fins. As fibras de união contínua geralmente não são aderentes quando são depositadas numa superfície coletora, e são geralmente contínuas. As fibras de união contínua muitas vezes têm cerca de 10 micra ou mais de diâmetro. No entanto, mantas de fibras finas de união contínua (e com um diâmetro médio da fibra inferior a cerca de 10 micra) podem ser conseguidas por vários métodos, incluindo, mas não limitado àqueles descritos nas Patentes dos EUA genericamente atribuídas a N.° 6,200,669 a Mormon et al., e patente dos EUA N.° 5,759,926 a Pike et al.

Resumo da Invenção

[008] A presente invenção é dirigida a um processo para formar uma trama fibrosa não entrelaçada com projeções uniformes e orientadas direcionalmente. O processo envolve a criação de uma primeira superfície de moldagem, definindo diversas aberturas e a criação de uma segunda superfície de moldagem que é permeável ao ar. A primeira superfície de moldagem é sobreposta à segunda superfície de moldagem e a primeira superfície de moldagem desloca-se em uma primeira direção a uma primeira velocidade e a segunda superfície de moldagem desloca-se a uma primeira direção a uma segunda velocidade para causar um diferencial de velocidade entre a primeira superfície de moldagem e a segunda superfície de moldagem. Uma pluralidade de fibras é depositada sobre a primeira superfície de moldagem para formar a trama fibrosa não entrelaçada, enquanto faz com que parte das fibras estendam-se através das aberturas na primeira superfície de moldagem e depois em contato com a segunda superfície de moldagem para formar uma pluralidade de projeções fibrosas na trama não entrelaçada. O diferencial de velocidade entre a primeira e a segunda superfície de moldagem faz com que as projeções tenham uma orientação uniforme e direcional relativa à primeira direção de percurso da primeira superfície de moldagem e depois que as projeções são formadas e orientadas, a trama fibrosa não entrelaçada com as projeções uniformes e orientadas direcionalmente é removida da primeira superfície de moldagem. Se desejado, o processo pode ser modificado através do fornecimento de uma fonte de vácuo embaixo da segunda superfície de moldagem em um lado da segunda superfície de moldagem, oposta à primeira superfície de moldagem para ajudar em um movimento das fibras através das aberturas na primeira superfície de moldagem e tocar a segunda superfície de moldagem.

[009] Como um resultado do diferencial de velocidade entre a primeira e a segunda superfície de moldagem, uma das primeiras e segundas superfícies de moldagem pode percorrer uma distância diferencial "y", tal como aqui definida, que é cerca de dois a cerca de seis polegadas (cerca de 5,1 e cerca de 15,2 centímetros) a mais do que a outra primeira e segunda superfície de moldagem percorre ao longo do mesmo período de tempo em uma distância prescrita "D1", a partir de quando o material que forma a trama fibrosa não entrelaçada é disposto sobre a primeira superfície de moldagem em um primeiro local e um segundo local, quando as cabeças das projeções formadas não estão mais em contato com a segunda superfície de moldagem. É esta diferença na distância percorrida devido ao diferencial de velocidade da primeira e da segunda superfícies de moldagem entre o primeiro e o segundo local que causa a orientação uniforme e direcional das projeções da trama fibrosa não entrelaçada assim formada.

[0010] Para criar o diferencial de velocidade entre as duas superfícies de moldagem, o processo pode envolver a condução de uma das primeiras e segundas superfícies de moldagem por meio de engate por atrito com outra primeira e segunda superfície de moldagem. Alternativamente, o processo pode envolver a condução da primeira superfície de moldagem na primeira direção, independentemente da segunda superfície de moldagem, tendo cada superfície de moldagem dirigida por seus próprios dispositivos de acionamento individuais.

[0011] Um aparelho para moldar uma trama fibrosa não entrelaçada com projeções uniformes e orientadas direcionalmente pode incluir uma primeira superfície de moldagem que define uma pluralidade de aberturas nela com a primeira superfície de moldagem, capaz de mover-se em uma primeira direção a uma primeira velocidade, juntamente com uma segunda superfície de moldagem, permeável ao ar, e capaz de mover-se a uma primeira direção a uma segunda velocidade com a segunda superfície de moldagem estando posicionada abaixo da primeira superfície de moldagem e a segunda velocidade sendo diferente da primeira velocidade. O aparelho inclui um aparelho de deposição de fibras posicionado acima e distante de uma superfície da primeira superfície de moldagem oposta à segunda superfície de moldagem e um aparelho auxiliado a vácuo, posicionado abaixo da segunda superfície de moldagem em um lado da segunda superfície de moldagem oposta à primeira superfície de moldagem. Em certas aplicações, um aparelho de coformação pode ser utilizado como o aparelho de deposição de fibras.

[0012] Em uma forma de realização do aparelho, a primeira superfície de moldagem e a segunda superfície de moldagem podem ser engatadas por fricção uma com a outra, com uma da primeira e da segunda superfície de moldagem sendo conduzida por outra primeira e segunda superfície de moldagem, devido ao engate friccional entre a primeira e a segunda superfície de moldagem. Em uma forma de realização alternativa do aparelho, a primeira e a segunda superfície de moldagem podem ser impulsionadas na primeira direção separadamente uma da outra por dispositivos de acionamento separados.

[0013] A primeira superfície de moldagem, se desejado, pode compreender uma correia flexível que define uma pluralidade de furos na mesma e se estende ali, através do qual são espaçadas por uma área de pouso na correia, sendo preferencialmente esta área de pouso impermeável ao ar que é emanado do aparelho de deposição de fibras.

[0014] É também aqui descrito uma trama fibrosa não entrelaçada que possui uma superfície superior, uma superfície inferior oposta, um comprimento, uma largura e uma espessura com uma pluralidade de projeções uniformes e orientadas direcionalmente que emanam da superfície superior da trama. A trama fibrosa não entrelaçada, por causa da orientação direcional e uniforme das projeções, possui um limite na superfície superior da teia que é mais suave ao toque quando engatado numa direção em oposição à direção oposta. As projeções têm uma parte da base com um eixo vertical geralmente perpendicular a um plano formado pela superfície superior da trama e uma parte da cabeça ligada à parte da base. Este eixo vertical está localizado em uma posição na parte da base, de tal modo que pelo menos uma parte da parte da base tem uma dimensão lateral que é igualmente espaçada em cada lado do eixo vertical. A parte da cabeça da projeção está assimetricamente localizada em relação à parte da base e o eixo vertical, de tal modo que a parte da cabeça tem uma dimensão lateral que está inclinada em relação ao eixo vertical, assim, mais da parte da cabeça está localizada em um lado de dito eixo vertical do que a parte da base, quando se visualiza a parte da cabeça e a parte da base da mesma posição. Além disso, a parte da cabeça pode formar uma área de saliência em relação à referida parte da base.

[0015] A trama fibrosa não entrelaçada urdida aqui divulgada pode ser utilizada em diversos produtos, incluindo um lenço e outros produtos de limpeza. Ela também pode ser usada como um artigo absorvente de cuidados pessoais, em que pelo menos uma parte do artigo compreende a trama fibrosa não entrelaçada. Tais artigos absorventes para cuidados pessoais incluem tipicamente um forro do lado do corpo e uma folha voltada para a peça de vestuário com um núcleo absorvente disposto entre o forro do lado de corpo e a folha voltada para a peça de vestuário. Em tais produtos, é desejável que o forro do lado do corpo compreende a trama fibrosa não entrelaçada aqui divulgada. Tais artigos absorventes para cuidados pessoais podem ser selecionados a partir do grupo que consiste em uma fralda, um absorvente higiênico, calças de treino para crianças e um dispositivo para incontinência urinária em adultos.

Breve Ilustração das Figuras

[0016] Uma publicação completa e informativa da presente invenção, incluindo os melhores métodos para versados na técnica, está descrita com mais detalhes no restante da especificação, que inclui referências às figuras complementares, em que: A Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma forma de realização de uma trama fibrosa não entrelaçada com projeções uniformes e orientadas direcionalmente de acordo com a presente invenção.

[0017] A Figura 2 é uma seção transversal do material mostrado na Figura 1, tomada ao longo da linha 2-2 da Figura 1, mostrando uma projeção simples orientada de acordo com a presente invenção.

[0018] A Figura 3 é uma vista lateral esquemática de um processo e aparelho de acordo com a presente invenção para formar uma trama fibrosa não entrelaçada com projeções uniformes e orientadas direcionalmente de acordo com a presente invenção.

[0019] A Figura 4 é uma vista em perspectiva de uma parte representativa de uma primeira superfície de moldagem de um aparelho de acordo com a presente invenção.

[0020] A Figura 5 é uma fotografia de uma vista transversal do material de acordo com a presente invenção descrita no Exemplo 1.

[0021] A Figura 6 é uma fotografia de uma vista transversal do material de acordo com a presente invenção descrita no Exemplo 2.

[0022] A Figura 7 é uma fotografia de uma vista transversal do material descrito no Exemplo Comparativo 1.

[0023] A Figura 8 é uma vista de cima em corte de um artigo absorvente de cuidados pessoais, neste caso uma fralda, que pode empregar a trama fibrosa não entrelaçada com projeções uniformes e orientadas direcionalmente de acordo com a presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO Descrição do produto

[0024] Serão feitas referências detalhadas a diversas formas de realização da invenção, com um ou mais exemplos descritos a seguir. Cada exemplo é proporcionado para fins de explicação da invenção, e não como uma limitação da invenção. Na verdade, será evidente para os versados na técnica que várias modificações e variações podem ser feitas na presente invenção sem se afastar do escopo ou do espírito da invenção. Por exemplo, os recursos ilustrados ou descritos como parte de uma forma de realização podem ser utilizados em uma outra configuração, para se obter ainda uma outra forma de realização. Assim, pretende-se que a presente invenção abranja as modificações e variações que estejam dentro do escopo das reivindicações anexas e suas equivalentes. Quando intervalos de parâmetros são fornecidos, pretende-se que cada uma das extremidades da faixa, também estão incluídos dentro do intervalo dado. Uma pessoa com habilidade comum na área em questão deve entender que a discussão atual é apenas uma descrição de exemplos de formas de realização, e não pretende limitar os aspectos mais amplos da invenção, cujos aspectos mais amplos são exemplos incorporados de construções.

[0025] Voltando para as Figuras 1 e 2, é mostrada uma trama fibrosa não entrelaçada 10 com projeções uniformes e orientadas direcionalmente de acordo com a presente invenção. A trama 10 tem uma superfície superior 12, uma superfície inferior oposta 14, um comprimento 16, uma largura 18 e uma espessura 20.

[0026] Partindo da superfície superior 12 é uma pluralidade de projeções 30, que estão uniformemente orientadas na mesma direção e separadas por área de pouso 31. As projeções 30 têm uma parte da base 36 que define um eixo vertical 38 que é geralmente perpendicular a um plano 40 definido pela superfície superior 12 da trama 10. As projeções 30 têm uma parte da cabeça 50 ligada à parte da base 36. As projeções 30 têm uma altura total 35 medida a partir da superfície superior 12 da trama 10 até o topo da parte da cabeça 50 da projeção 30. Esta distância 35 pode ser dividida por uma linha 37, que é geralmente paralela à superfície superior 12 e o plano 40. A parte da projeção 30 acima desta linha 37 é considerada a parte da cabeça 50 e a parte da saliência 30 abaixo desta linha 37 é considerada a parte da base 36. Geralmente, esta linha 37 será desenhada em um ponto que é inferior à parte saliente principal da cabeça 50 e, portanto, abaixo do ponto onde a linha 62 entra em contato com a cabeça 50. Veja a Figura 2.

[0027] O eixo vertical 38 está localizado em uma posição na parte da base 36 de tal modo que a parte da base 36 tem uma dimensão lateral 52 que é igualmente espaçada de cada lado do eixo vertical 38 quando a projeção é vista de um lado, tal como é mostrado na Figura 2. Por "igualmente espaçados" entende-se que o eixo vertical 38 pode estar posicionado de tal modo que a dimensão lateral 52 (que é determinada abaixo da linha 37) pode ser dividida em uma porção esquerda 52a e uma porção direita 52b e as dimensões destas duas porções (52a e 52b) estão dentro de mais ou menos 10 por cento de uma para a outra.

[0028] Em contraste, a parte da cabeça 50 da projeção 30 tem uma dimensão lateral 54 que está localizada acima da linha 37 e que tem uma parte esquerda 54a e uma parte direita 54b relativas ao eixo vertical 38. Como pode ser visto a partir da Figura 2, a parte da cabeça 50 está localizada de forma assimétrica em relação ao eixo vertical 38 e a parte da base 36, de tal modo que a parte da cabeça 50 está inclinada em relação ao eixo vertical 38 com mais da dimensão lateral 54 estando localizada em um lado (neste caso, 54a) do eixo vertical 38 do que o outro lado (neste caso, 54b), quando se visualiza as dimensões laterais 52 e 54 a partir da mesma posição.

[0029] Como resultado desta inclinação vertical das projeções 36, é criada uma área de saliência 60, tal como é mostrado na Figura 2. Esta área de saliência 60 pode ser vista ao se visualizar as projeções 36 da lateral. Na Figura 2, a área de saliência 60 é definida ao se desenhar uma linha vertical 62, que é tangente a uma porção da parte da cabeça 50 (a borda saliente 64), que não se intersecta uma porção da parte da cabeça 50, e que é igual e geralmente paralela ao eixo vertical 38. A área de saliência 60 é delimitada pela linha 62, a lateral 63 da projeção 30 e, se necessário, a superfície superior 12 da trama 10.

[0030] Devido à natureza do equipamento e do processo pelo qual a trama 10 é fabricada, as áreas de saliência 60 serão criadas em uma direção que geralmente está paralela ao sentido da máquina (MD), no qual a trama 10 é fabricada no processo e aparelho, tal como é mostrado na Figura 3 dos desenhos. Como explicado em mais detalhes abaixo, dependendo da velocidade relativa das duas superfícies de moldagem usadas para formar as projeções 30, as áreas de saliência 60 e a inclinação das partes da cabeça 50 serão paralelas ao movimento no sentido da máquina 148 e a formação da trama 10. Se a primeira superfície de moldagem 140 do aparelho 130 move-se mais rapidamente do que a segunda superfície de moldagem 150, a borda saliente 64 irá apontar na direção oposta do sentido da máquina 148 do aparelho 130 na Figura 3. Por outro lado, se a primeira superfície de moldagem 140 do aparelho 130 move-se mais lentamente que a segunda superfície de moldagem 150, a borda saliente 64 irá apontar na mesma direção que o sentido da máquina 148 do aparelho 130 na Figura 3. Assim, quando se diz que a direção de orientação das projeções 30 é "uniforme", pretende-se dizer que, em uma área medida da superfície superior 12 da trama 10, pelo menos 70 por cento das projeções 30 são inclinadas para o mesmo lado do eixo vertical 38.

[0031] A trama 10 pode ser feita de diversos materiais, incluindo materiais pulverizados com polímero fundido, materiais coformados, materiais soprados a ar, materiais cardados, materiais entrelaçados, materiais hidroentrelaçados, materiais termossoldados e similares, e pode compreender fibras naturais ou sintéticas. Um material preferido é a trama coformada.

[0032] A trama fibrosa não entrelaçada 10 pode ser utilizada como um lenço umedecido, e, em particular, lenços umedecidos para bebês. Características físicas diferentes da trama fibrosa não entrelaçada podem ser variados para proporcionar a melhor qualidade de lenço umedecido. Por exemplo, formação, diâmetro das fibras meltblown, a quantidade de fiapos, opacidade e outras características físicas da trama fibrosa não entrelaçada podem ser alterados para proporcionar um lenço umedecido útil para os consumidores.

[0033] Geralmente, a trama fibrosa não entrelaçada 10 é uma combinação de materiais fibrosos meltblown e materiais fibrosos secundários. Os percentuais relativos de materiais fibrosos meltblown e materiais fibrosos secundários na trama podem variar dentro de uma vasta faixa, dependendo das características desejadas da trama fibrosa não entrelaçada. Por exemplo, tramas fibrosas não entrelaçadas podem ter de cerca de 20 a cerca de 60 por cento em peso (% em peso) de materiais fibrosos meltblown e de cerca de 40 a 80% em peso de fibras secundárias. Desejavelmente, a proporção de peso de materiais fibrosos meltblown para fibras secundárias pode ser de cerca de 20/80 a cerca de 60/40. Mais desejavelmente, a proporção de peso de materiais fibrosos meltblown para fibras secundárias pode ser de cerca de 25/75 a cerca de 40/60.

[0034] De um modo geral, o peso base global da trama fibrosa não entrelaçada 10 é de cerca de 10 gramas por metro quadrado (gsm) e cerca de 500 gsm, e mais particularmente, de cerca de 17 gsm a cerca de 200 gsm, e ainda mais particularmente, de cerca de 25 gsm a cerca de 150 gsm. O peso base da trama fibrosa não entrelaçada também pode variar dependendo da utilização final desejada. Por exemplo, uma trama fibrosa não entrelaçada adequada para limpar a pele pode definir um peso base de cerca de 30 a cerca de 80 grs e, desejavelmente, cerca de 45 a cerca de 75 gsm. O peso de base (em gramas por metro quadrado, g/m2 ou gsm) é calculado dividindo-se o peso seco (em gramas) pela área (em metros quadrados).

[0035] Uma abordagem para a fabricação da trama fibrosa não entrelaçada 10 é misturar materiais fibrosos meltblown com um ou mais tipos de materiais fibrosos secundários e/ou particulados. A mistura é coletada na forma de uma trama fibrosa não entrelaçada, que pode ser unida ou tratada para fornecer um material não entrelaçado coerente que pode tirar vantagem de pelo menos algumas propriedades de cada componente. Estas misturas são referidas por "materiais coformados", pois são formadas pela combinação de dois ou mais materiais na etapa de formação, formando uma única estrutura.

[0036] Os materiais fibrosos meltblown adequados para uso na trama fibrosa não entrelaçada incluem poliolefinas, por exemplo, polietileno, polipropileno, polibutileno e similares, poliamidas, copolímeros de olefinas e de poliésteres. De acordo com uma forma de realização particularmente desejável, os materiais fibrosos meltblown utilizados na formação da trama fibrosa não entrelaçada são de polipropileno. Veja por exemplo a WO 2011/034523 para informações adicionais sobre polímeros adequados para as fibras meltblown, que é aqui incorporada para todas as finalidades em sua totalidade.

[0037] A trama fibrosa não entrelaçada também inclui um ou mais tipos de materiais fibrosos secundários para formar a trama não entrelaçada. Qualquer material fibroso secundário pode, geralmente, ser empregado na estrutura não entrelaçada coformada, tal como fibras absorventes, partículas, etc. Em uma forma de realização, o material fibroso secundário inclui fibras formadas por uma variedade de processos de polpação, tais como pasta kraft, pasta de sulfito, pasta termomecânica, etc. As fibras de celulose usadas na moldagem da camada de cobertura podem ser fibras de madeira macia com um comprimento médio de fibra de mais de 1 milímetro (mm), e particularmente de aproximadamente 2 mm a 5 mm, com base na média ponderada do comprimento. Tais fibras de madeira macia podem incluir, mas não estão limitadas a madeira de árvores coníferas, madeira de árvores folhosas, pau-brasil, cedro vermelho, cicuta, pinho (por exemplo, pinheiros do Sul), abeto vermelho (por exemplo, abeto branco), suas combinações, e assim por diante. Exemplos de fibras de celulose comercialmente disponíveis incluem aquelas disponíveis junto à Weyerhaeuser Co. de Federal Way, Washington, sob a designação "Weyco CF-405". Fibras de madeira de coníferas, tais como eucalipto, bordo, vidoeiro, faia, e assim por diante, também podem ser usadas. Em certos casos, as fibras de eucalipto podem ser particularmente desejadas para aumentar a suavidade da trama. As fibras de eucalipto também podem melhorar o brilho, aumentar a opacidade e alterar a estrutura de poros da trama para aumentar a sua capacidade de drenagem. Além disso, se desejado, as fibras secundárias obtidas a partir de materiais reciclados podem ser utilizadas, tais como polpa de fibras de fontes como, por exemplo, papel de jornal, papelão reciclado e resíduos de escritórios. Além disso, outras fibras naturais também podem ser utilizadas, tais como abaca, grama sabai, asclépias, folha de abacaxi, e assim por diante. Além disso, em alguns casos, também podem ser utilizadas fibras sintéticas. Fibras de polpa de madeira são particularmente preferidas como um material fibroso secundário por causa do baixo custo, alta capacidade de absorção e retenção de propriedades tácteis satisfatórias.

[0038] Além disso, ou em conjunto com as fibras de polpa, o material fibroso secundário também pode incluir um superabsorvente que está na forma de fibras, partículas, géis, etc. De um modo geral, os superabsorventes são materiais que incham com a água, capazes de absorver pelo menos cerca de 20 vezes o seu peso e, em alguns casos, pelo menos cerca de 30 vezes o seu peso de uma solução aquosa contendo 0,9 % em peso de cloreto de sódio. O superabsorvente pode ser formado a partir de polímeros e materiais naturais, sintéticos e naturais modificados. Exemplos de polímeros sintéticos superabsorventes incluem os sais de metal alcalino e amônio de poli(ácido acrílico) e poli(ácido metacrílico), poli(acrilamidas), poli(éteres de vinilo), copolímeros de anidrido maleico com éteres vinílicos e alfaolefinas, poli(vinil pirrolidona), poli (vi nilmorfolinona), poli(álcool vinílico), e suas misturas e copolímeros. Além disso, os superabsorventes incluem polímeros naturais e naturais modificados, tais como amido hidrolisado enxertado com acrilonitrilo, amido enxertado com ácido acrílico, metilcelulose, quitosano, carboximetil celulose, hidroxipropil celulose, e as gomas naturais, tais como alginatos, goma xantana, goma de alfarroba, e assim por diante. As misturas de polímeros superabsorventes naturais e sintéticos total ou parcialmente também podem ser úteis. Polímeros superabsorventes particularmente apropriados são o HYSORB 8800AD (BASF de Charlotte, NC) e FAVOR SXM 9300 (disponível junto à Evonik Stockhausen de Greensboro, Carolina do Norte).

[0039] Os materiais fibrosos secundários estão interligados por e mantido dentro das microfibras por entrelaçamento mecânico das microfibras com os materiais fibrosos secundários, o entrelaçamento mecânico e interligação das microfibras e materiais fibrosos secundários que formam uma estrutura integrada de fibra coerente. A estrutura de fibras integrada e coerente pode ser formada por microfibras e materiais fibrosos secundários sem quaisquer ligações adesivas, moleculares ou de hidrogênio entre os dois tipos diferentes de fibras. O material é formado inicialmente, pela formação de um fluxo de ar primário contendo as microfibras meltblown, formando um fluxo de ar secundário contendo os materiais fibrosos secundários; os fluxos primário e secundário são fundidos em condições turbulentas para formar um fluxo de ar integrado contendo uma mistura minuciosa das microfibras e dos materiais fibrosos secundários, e então, o fluxo de ar integrado é direcionado sobre uma superfície de moldagem para moldar a ar o material com aspecto de tecido. As microfibras estão em uma condição nascente mole a uma temperatura elevada quando são misturadas de forma turbulenta com as fibras de celulose no ar.

[0040] Em certas formas de realização, a trama 10 pode ser usada como um lenço "molhado" ou "pré-umedecido" em que contém uma solução líquida para a limpeza, desinfecção, higienização, etc. As soluções líquidas particulares não são críticas e são descritas em mais detalhe nas Patentes dos EUA N.° 6,440,437 para Krzysik et al.; 6,028,018 para Amundson et al.; 5,888,524 para Cole; 5,667,635 para Win et al.; e 5,540,332 para Kopacz et al., que estão inclusas na íntegra no presente documento, por referência, para todos os propósitos. A quantidade da solução líquida empregada pode depender do tipo de material de limpeza usado, o tipo de recipiente usado para armazenar os lenços, a natureza da formulação de limpeza, e o uso final desejado dos lenços. Geralmente, cada lenço contém de cerca de 150 a cerca de 600% em peso e, desejavelmente, de cerca de 300 a cerca de 500% em peso de uma solução líquida com base no peso seco da estrutura não entrelaçada.

Descrição do processo e do aparelho

[0041] Voltando à Figura 3 dos desenhos, é mostrado um processo e um aparelho 130 para a formação de uma trama fibrosa não entrelaçada 10 projeções direcionalmente orientadas 30 de acordo com a presente invenção. O aparelho 130 inclui uma primeira superfície de moldagem 140 e uma segunda superfície de moldagem 150. A primeira superfície de moldagem 140 está posicionada acima ou sobre a segunda superfície de moldagem 150 na área em que ocorre a moldagem da trama. Na Figura 3, a primeira superfície de moldagem 140 é uma esteira ou correia flexível com diversas aberturas ou furos 142 nela definidos, como também mostrado na vista parcial da primeira superfície de moldagem 140 representada na Figura 4. Enquanto as áreas de pouso 144 da superfície 140 podem ser impermeáveis ou permeáveis ao ar, é desejável que as áreas de pouso 144 não sejam permeáveis ao ar para aumentar o efeito de sucção através dos orifícios 142 causadas pelo sistema auxiliado a vácuo 160 posicionado abaixo da primeira e da segunda superfície de moldagem (140 e 150).

[0042] Descobriu-se que tapetes de borracha ou correias funcionam particularmente bem como a primeira superfície de moldagem 140. Esses tapetes estão disponíveis junto à FN Sheppard and Company, de Erlanger, Kentucky. Elas são correias vulcanizadas tratadas com revestimentos antiaderentes. O material da correia deve ser escolhido para ser resistente ao calor e compatível com os polímeros a serem utilizados. Para as fibras de poliolefinas, revestimentos de uretano são adequados. A espessuras da correia geralmente varia entre 1,6 e cerca de 5,9 milímetros (mm). Os furos na correia utilizada para os exemplos abaixo tinham um padrão escalonado de furos circulares, com diâmetro de 0,25 polegadas (6,35 mm) com um espaçamento entre centros entre os furos de cada fileira de 0,38 polegadas (9,65 mm). O comprimento escalonado entre as linhas era de 0,19 polegadas (4,83 mm), conforme medido de borda a borda. Para facilitar o processamento, a correia tinha uma borda não perfurada em suas bordas laterais de aproximadamente 2,63 polegadas (66,8 milímetros). Embora os furos utilizados para os exemplos abaixo fossem circulares, outras formas podem também ser utilizadas. Deve notar-se que a descrição anterior é de uma forma de realização particular de uma superfície de moldagem 140. Outros materiais e dimensões podem ser usadas dependendo dos parâmetros particulares desejados no material de trama 10 e as projeções 30. Por exemplo, se forem desejadas projeções 30 com altura total maior 35, podem ser usadas correias mais grossas. Além disso, o espaçamento dos furos 142 e a forma dos furos 142 podem ser variados, dependendo das necessidades finais da trama 10.

[0043] A primeira superfície de moldagem 140 é acionada por um conjunto de acionamento convencional que, por razões de simplicidade, é mostrado por um ou mais rolos propulsores 146 na Figura 3. Os rolos propulsores 146 fazem com que a primeira superfície de moldagem 140 percorra em uma primeira direção 148 mostrada pela seta 148 na Figura 3 a uma primeira velocidade. Tais sistemas de acionamento são bem conhecidos pelas pessoas dotadas de conhecimento comum.

[0044] A segunda superfície de moldagem 150 está posicionada abaixo da primeira superfície de moldagem 140 e é permeável ao ar, de modo a permitir que o aparelho de auxílio de vácuo 160 extraia as fibras da trama fibrosa não entrelaçada 10 para dentro dos furos 142 e, pelo menos, parcialmente em contato com a superfície superior 152 da segunda superfície de moldagem 150. É desejável que a segunda superfície de moldagem 150 seja acionada por seu próprio conjunto de acionamento que, por razões de simplicidade, é mostrado por um ou mais rolos propulsores 156. O rolo (ou rolos) propulsor 156 faz com que a segunda superfície de moldagem percorra na mesma primeira direção 148, mas a uma segunda velocidade que gera um diferencial de velocidade entre a primeira superfície de moldagem 140 e a segunda superfície de moldagem 150. Novamente, tais sistemas de acionamento são bem conhecidos pelas pessoas dotadas de conhecimento comum.

[0045] Em geral, a segunda superfície de moldagem 150 é uma estrutura de malha de fio tecido, tal como disponível junto à Albany International Company de Rochester, New Hampshire. O espaçamento dos fios da malha pode ser variado, mas a malha de fios deve ser suficientemente aberta de modo a permitir que um vácuo suficiente seja puxado pelo aparelho auxiliado a vácuo 160. Exemplos dessas superfícies formadoras de uma geometria tecida de fios é o FORMTECH™ 6, fabricado pela Albany International Co. de Rochester, New Hampshire. Esse fio tem uma "contagem de malha" de cerca de seis fios por seis fios por polegada quadrada (cerca de 2,4 por 2,4 fios por centímetro quadrado), resultando em cerca de 36 foraminas ou "furos" por polegada quadrada (cerca de 5,6 por centímetro quadrado). O fio FORMTECH™ 6 é feito de poliéster e tem um diâmetro de malha de cerca de 1 milímetro e um diâmetro de trama de cerca de 1,07 milímetros, uma permeabilidade ao ar nominal de cerca de 41,8 m3/min (1.475 pés3/min), uma espessura nominal de cerca de 0,2 centímetros (0,08 polegadas) e uma área aberta de aproximadamente 51%. Outro exemplo de superfície de moldagem disponível junto à Albany International Co. é o fio de moldagem FORMTECH™ 10, que tem uma contagem de malha de cerca de 10 fios por 10 fios por polegada quadrada (cerca de 4 x 4 fios por centímetro quadrado), resultando em cerca de 100 foraminas ou "furos" por polegada quadrada (cerca de 15,5 por centímetro quadrado). Ainda um outro fio moldável adequado é o FORMTECH™ 8, que tem uma área aberta de 47% e também está disponível junto à Albany International Co. Naturalmente, outros fios de moldagem e superfícies (por exemplo, cilindros, placas, etc.) podem ser usados. Além disso, as variações de superfície podem incluir, mas não estão limitadas a padrões de tecelagem alternativos, dimensões de fios alternativos, revestimentos antiaderentes (por exemplo, silicones, compostos químicos fluorados, etc.), tratamentos de dissipação estática e similares. Ainda outras superfícies foraminosas adequadas que podem ser usadas são descritos na Publicação de Pedido de Patente dos EUA N.° 2007/0049153 para Dunbar et al. que é aqui incorporada como referência para todos os fins.

[0046] Como afirmado anteriormente, a trama fibrosa não entrelaçada 10 pode ser formada a partir de qualquer número de estruturas fibrosas, tais como materiais coformados, fibras cortadas cardadas, tramas meltblown, tramas spunbond e outros processos de formação fibrosa. O aspecto essencial é que as fibras na superfície superior 147 da primeira superfície de moldagem 140 são capazes de serem arrastadas para dentro dos furos 142, de tal modo que elas entram em contato com a superfície superior 152 da segunda superfície de moldagem 150, de modo que o diferencial de velocidade entre as duas superfícies de moldagem possa fazer com que as projeções 30 inclinem e assumam uma orientação direcional uniforme em relação à primeira direção de movimento 148 da primeira superfície de moldagem 140.

[0047] Na Figura 3, a trama fibrosa não entrelaçada 10 é formada a partir de um material coformado, que é uma mistura de fibras meltblown e fibras de polpa de madeira. O aparelho de formação 170, que neste caso é um aparelho de coformação 170, inclui uma fonte central 172 de fibras de polpa e duas matrizes meltblown 174 que juntos criam fibras meltblown, que se misturam com as fibras da polpa para formar uma mistura coformada 176 que é depositada sobre a superfície superior 147 da primeira superfície de moldagem 140. Como a primeira superfície de moldagem 140 move-se na primeira direção 148 em sua primeira velocidade, a mistura coformada 176 encontra o vácuo 160, que, juntamente com a força de deposição, faz com que uma parte da mistura de fibra coformada 176 seja arrastada para dentro das aberturas 142 na primeira superfície de moldagem 140 para formar as projeções 30. Devido ao fato de a primeira superfície de moldagem 140 estar posicionada acima da segunda superfície de moldagem 150, as fibras das projeções 30 vindas através das aberturas 142 na primeira superfície de moldagem 140 entrem em contato com a superfície superior 152 da segunda superfície de moldagem 150 mas não pode ser puxado para baixo para o vácuo 160. Deve notar-se que outras configurações de matérias fibrosas meltblown e secundária também podem ser utilizados como bancos múltiplos de coformações ou outras estruturas fibrosas, especialmente quando estão sendo utilizadas velocidades de linha mais altas ou pesos base mais altos. Alguns exemplos de tais técnicas de coformação são divulgados nas patentes dos EUA N.° 4,100,324 a Anderson et al.; 5,350,624 para Georger et al.; e 5,508,102 para Georger et al., bem como a Publicação de Pedido de Patente dos EUA N.° 2003/0200991 para Keck et al. e 2007/0049153 para Dunbar et al., que estão aqui incorporadas na íntegra por referência para todos os propósitos.

[0048] Como resultado do diferencial de velocidade entre as duas superfícies de moldagem (140 e 150) e o engate de atrito das fibras das projeções 30 em contato com a segunda superfície de moldagem 150, as projeções formadas simetricamente 30 começam a inclinar-se uniformemente na mesma direção. Na forma de realização da Figura 3, a primeira velocidade da primeira superfície de moldagem 140 é mais lenta do que a segunda velocidade da segunda superfície de moldagem 150. Consequentemente, as partes da cabeça 50 das projeções 30 são inclinadas para frente para formar ganchos 33, como são mostrados esquematicamente no lado esquerdo do processo na Figura 3, conforme a trama fibrosa não entrelaçada 10 é enrolada no rolo de bobinamento 180. Alternativamente, se o diferencial de velocidade é tal, de modo que a segunda velocidade da segunda superfície de moldagem 150 é mais lenta do que a da primeira velocidade da primeira superfície de moldagem 140, as projeções 30 na trama fibrosa 10 se inclinarão na direção oposta (isto é, na direção oposta da seta 148 Figura 3) conforme a trama 10 é enrolada no rolo de bobinamento 180. Em ambas as configurações de velocidade, o grau de flexão direcional das projeções 30 pode ser controlado em parte por meio da diferencial de velocidade entre as duas superfícies de moldagem (140 e 150).

[0049] Na forma de realização do processo e do aparelho mostrados na Figura 3 dos desenhos, a primeira superfície de moldagem 140 e a segunda superfície de moldagem 150 são acionadas independentemente uma da outra, de modo que os sistemas de acionamento individuais possam ser controlados separadamente para variar o diferencial de velocidade, e assim, a quantidade de inclinação ou orientação das projeções 30 na trama 10. Uma forma de realização alternativa, não mostrada, é acionar uma das duas superfícies de moldagem e não a outra (140 ou 150) e permitir que as duas superfícies de moldagem outros de tal modo que os encaixes por fricção das duas superfícies de moldagem se encostem, de modo que o engate friccional impulsione a outra superfície. Verificou-se que não existe atrito suficiente entre as duas superfícies para impulsionar a superfície conduzida, mas também há deslizamento suficiente para fazer com que a superfície não acionada se desloque a uma velocidade diferente da superfície impulsionada, criando o mesmo efeito necessário para inclinar ou orientar as projeções 30 na trama 10. A este respeito, verificou-se que funciona melhor acionar a segunda superfície de moldagem 150 e não acionar a segunda superfície de moldagem 140. Além disso, através do ajuste dos rolos 146 e 156, a quantidade de folga, se houver, e assim o encaixe friccional das duas superfícies (140 e 150) pode ser ajustado para controlar a quantidade de encaixe e arrasto entre as duas superfícies.

[0050] As velocidades de linha das duas superfícies de moldagem (140 e 150) variará de acordo com os materiais sendo utilizados para formar a trama fibrosa 10, o peso base necessário, a quantidade de vácuo a ser utilizada e outros parâmetros normalmente associados à moldagem de tais tramas, incluindo tramas coformadas. Para os pesos básicos aqui descritos, geralmente as linhas de velocidade variará entre cerca de 30 metros por minuto (100 pés por minuto) e cerca de 600 metros por minuto (2.000 pés por minuto), desejavelmente entre cerca de 90 metros por minuto (300 pés por minuto) e cerca de 378 metros por minuto (1240 pés por minuto), e mais desejavelmente, entre cerca de 198 metros por minuto (650 pés por minuto) e cerca de 304 metros por minuto (1000 pés por minuto).

[0051] As fibras meltblown usadas no processo de coformação auxiliam na manutenção da orientação das projeções 30 uma vez que a trama 10 é formada. Acredita-se que, devido as fibras meltblown cristalizar a uma taxa relativamente lenta, elas são macias mediante deposição sobre a primeira e segunda superfície de moldagem (140 e 150). Sendo assim, o diferencial de velocidade entre a primeira e a segunda superfície de moldagem cria um arrasto sobre a parte da cabeça 50 das projeções 30 que, no momento em que a trama 10 é removida das superfícies de moldagem, fixou-se na formação orientada. Depois que as fibras se cristalizam, elas são capazes de manter a forma e a orientação.

[0052] O grau de orientação pode ser variada ao variar a quantidade de diferencial de velocidade entre a primeira e a segunda superfície de moldagem (140 e 150) e, portanto, a distância que uma superfície de moldagem abrange versus a outra na quantidade de tempo descrita que a primeira superfície de moldagem 140 leva para percorrer a distância entre o primeiro local 141 e o segundo local 145, representado por "D1" na Figura 3. No contexto da distância percorrida, para formar as projeções 30, é desejável fazer com que a primeira 140 e a segunda 150 superfície de moldagem percorra uma distância "y", tal como é aqui definida, que está entre cerca de 2 polegadas (51 mm) e cerca de 6 polegadas (152 mm) mais distante do que as outras primeiras e segundas superfícies de moldagem, mais preferivelmente entre cerca de 3 polegadas (76 mm) e cerca de 5 polegadas (127 mm), e mais preferivelmente entre cerca de 4 polegadas (102 mm) e cerca de 5 polegadas (127 mm). Deve-se apreciar, no entanto, que os diferenciais de velocidade e distância fora desta faixa também podem ser usados, dependendo do uso final particular e a variação de outros parâmetros como, por exemplo, os polímeros e fibras sendo utilizados, a taxa de deposição, o tamanho dos furos na primeira superfície de moldagem, o tempo de permanência da trama nas superfícies de moldagem, a folga (se houver) entre as superfícies de moldagem e a quantidade de vácuo sendo usado para puxar as fibras para dentro das superfícies de moldagem.

[0053] Para os usos aqui descritos, as projeções terão tipicamente a altura total 35 na faixa de cerca de 0,25 milímetros (0,01 polegadas) a, pelo menos, cerca de 9 milímetros (0,35 polegadas), e em algumas formas de realização, de cerca de 0,5 milímetros (0,02 polegadas) a cerca de 3 milímetros (0,12 polegadas). De um modo geral, as projeções 30 são preenchidas com fibras e, assim, possuem uma resiliência desejável e útil para limpar a esfregar.

Aplicações do Produto

[0054] Uma das vantagens da trama 10 de acordo com a presente invenção é que ela tem duas sensações estéticas diferentes, dependendo do sentido em que o material é contatado ou engatado. Devido à orientação uniforme das projeções 30, um limite é criado na superfície superior 12 da trama que é perceptível ao toque e sensação humanos. Se o material for esfregado ou engatado em uma direção, ele tem uma sensação mais áspera que se fosse esfregado ou engatado na direção oposta. Este é o caso quando a borda saliente 64 é a borda condutora durante o processo de engate. Inversamente, quando a borda saliente 64 é a borda de arrasto durante o processo de engate, a trama 10 tem um toque mais suave.

[0055] A trama fibrosa não entrelaçada 10 pode ser usada em uma ampla variedade de artigos e utilizações. Por exemplo, a trama pode ser incorporada a um “produto absorvente” capaz de absorver água ou outros fluidos. Exemplos de alguns artigos absorventes incluem, entre outros: artigos absorventes para cuidados pessoais, como fraldas, fraldas de treinamento, calcinhas absorventes, artigos para incontinência, produtos de higiene feminina (por exemplo, absorventes higiênicos), roupas de banho, lenços para bebês, lenços em forma de luvas e assim por diante; artigos absorventes médicos, como roupas, materiais para fenestração, forros para cama, curativos, panos cirúrgicos absorventes e lenços médicos; toalhas de papel para limpeza pesada em cozinhas; artigos de vestimenta; bolsas e assim por diante. Outras aplicações incluem lenços faciais e cosméticos, tanto molhadas e secas, bem como lenços para limpeza doméstica tanto como folhas individuais como anexos descartáveis para ferramentas de limpeza como esfregões e outros dispositivos de limpeza manuais. Materiais e processos adequados para a moldagem de tais produtos são bem conhecidos dos especialistas da área.

[0056] Artigos absorventes de cuidados pessoais geralmente têm certos componentes-chave que podem usar a trama 10 da presente invenção. Voltando à Figura 8, é mostrado um desenho básico de fralda 200. Geralmente, tais produtos 200 incluirão um forro do lado do corpo ou material de contato com a pele 202, um material ou folha voltado para o vestuário também denominado folha posterior 204 e um núcleo absorvente 206 disposto entre o forro do lado de corpo 202 e a folha voltada para a peça de vestuário 204. Além disso, também é comum que o produto tenha uma camada opcional 208, comumente denominada camada de pico ou de transferência, disposta entre o forro do lado de corpo 202 e o núcleo absorvente 206.

[0057] De acordo com a presente invenção, a trama 10 pode ser utilizada como um todo ou parte de um ou todos os componentes acima mencionados de tais produtos de cuidados pessoais 200, incluindo uma das superfícies externas (202 ou 204). Por exemplo, a trama 10 pode ser usada como forro do lado de corpo 202 caso seja mais desejável que as projeções 30 fiquem voltadas para fora, de modo a estar em uma posição de contato com o corpo no produto 200. O laminado 10 pode também ser utilizado como uma camada de surto ou transferência 208 ou como o núcleo absorvente 206 ou uma parte do núcleo absorvente 206. Finalmente, a trama 10 pode ser usada como o lado mais externo da folha voltada para a peça de vestuário 204, e neste caso, pode ser desejável acoplar uma película impermeável a líquidos ou outro material (não mostrado) à superfície inferior 14 da trama 10.

Exemplos

[0058] Nos exemplos seguintes, os Exemplos 1 e 2 fornecem informações específicas sobre duas formas de realização do processo e a trama fibrosa não entrelaçada 10 da invenção, enquanto que o Exemplo Comparativo 1 descreve um processo semelhante e trama fibrosa não entrelaçada resultante, mas sem a orientação direcional das projeções. Em todos os três exemplos, a composição do polímero utilizado na produção das fibras meltblown é o mesmo: • 85% em peso de Metocene MF650X, um homopolímero de propileno com uma densidade de 0,91 g/cm 3 e índice de fluidez de 1200 g/10 minutos (230°C, 2,16 kg), que está disponível junto à Basell Polyolefins.

[0059] • 15% em peso de Vistamaxx 2330, um copolímero de propileno/etileno tendo uma densidade de 0,868 g/cm3, taxa de fusão de 290 g/10 minutos (230°C, 2,16 kg), disponível junto à Exxon Mobil Corp.

[0060] Além disso, em todos os três exemplos, as fibras de polpa de celulose eram polpa de madeira macia obtidas junto à Weyerhaeuser Co. de Federal Way, WA, sob a designação "FC-405".

[0061] Para calcular o diferencial na distância percorrida entre a primeira superfície de moldagem 140 e a segunda superfície de moldagem 150 e, assim, o grau de orientação direcional das projeções 30 da trama 10, a diferença no percurso das duas superfícies de moldagem (140 e 150) deve ser medido ao longo de uma distância prescrita. A distância utilizada para fazer esta medição nos exemplos abaixo era a distância entre um primeiro ponto de Fixação 141 na primeira superfície de moldagem 140 e um segundo ponto de enrolamento 145 sobre a primeira superfície de moldagem 140. Veja a Figura 3. O local do primeiro ponto de depósito (primeiro local 141) deve estar abaixo do conjunto central de bocais de fundição ou outro dispositivo de deposição 172 do aparelho 170. O local do ponto de depósito (segundo local (145) é geralmente o ponto em que as cabeças 50 das projeções 30 da trama fibrosa não entrelaçada 10 já não estão em contato com a superfície superior 152 da segunda superfície de moldagem 150. Como mostrado na Figura 3, a distância entre o primeiro local 141 e o segundo local 145 denomina-se distância "D1 ". No tempo que leva a primeira superfície de moldagem 140 para percorrer a distância D1, a segunda superfície de moldagem 150 terá percorrido uma distância diferente "D2", que pode ser mais longa ou mais curta do que D1, dependendo da velocidade de cada superfície de moldagem. Como esta é uma distância variável, dependendo do diferencial de velocidade das duas superfícies de moldagem, D2 não é mostrada na Figura 3.

[0062] Referindo-se novamente à Figura 3 dos desenhos, um par de marcadores, o primeiro marcador 141 a e o segundo marcador 141 b, são feitas na respectiva superfície de moldagem superior 140 e a superfície de moldagem inferior 150 em um primeiro local 141 diretamente abaixo do ponto de deposição de fibras do aparelho 170. Se mais de um banco de moldagem for usado, é desejável fazer com que o ponto 141 coincida com o banco de moldagem que está mais afastado do rolo de bobinamento 180. Os marcadores 141 a e 141b devem estar em alinhamento vertical um com o outro e o marcador do primeiro local 141. O marcador do primeiro local 141 deve ser colocado em um local estacionário em relação a todo o aparelho 130, assim como devia o marcador do segundo local 145; estes são dois pontos de referência estacionários para os cálculos apresentados abaixo e a distância constante D1.

[0063] Diversos materiais podem ser usados para formar os marcadores 141, 141a, 141b e 145, incluindo marcadores por tinturas, tintas, fitas, mecânicos e eletrônicos. Dependendo das velocidades das superfícies de moldagem (140 e 150), os marcadores podem ser visíveis a olho nu e as mudanças na posição relativa dos marcadores podem ser medidas com uma régua ou um dispositivo semelhante. Alternativamente, os marcadores podem conter componentes (tais como superfícies reflexivas ou remetentes ou sensores digitais/eletrônicos) que podem ser rastreados com dispositivos eletrônicos, fotográficos e/ou outros dispositivos de imagem e detecção.

[0064] Para fins de demonstração de como calcular a diferença na distância percorrida pelas duas superfícies de moldagem (140 e 150) entre o primeiro 141 e o segundo local 145, assuma que a primeira superfície de moldagem 140 desloca-se mais rápido do que a segunda superfície de moldagem 150. (O cálculo também é válido para o cenário inverso.) Como mencionado anteriormente, a distância D1 entre o primeiro local 141 e o segundo local 145 é uma distância conhecida e definida. A distância D2 é a distância que a segunda superfície de moldagem 150 terá percorrido (conforme controlado pelo segundo marcador 141 b) no tempo "t" em que a primeira superfície de moldagem 140 terá percorrido a distância D1 (que é o tempo que o primeiro marcador 141 a leva para deslocar-se entre o primeiro local 141 e o segundo local 145). A distância diferencial "y" que a primeira superfície de moldagem 140 e, assim, o primeiro marcador 141 desloca-se como comparado com a distância que a segunda superfície de moldagem 150 percorreu na mesma quantidade de tempo "t" é igual à equação y = D1-D2. Além disso, "S1 " é a velocidade da primeira superfície de moldagem 140 e "S2" é a velocidade da segunda superfície de moldagem 150. Além disso, t=D1/S1 e t=D2/S2. Portanto, substituindo por valores similares nas equações anteriores: t = (D2/S2) = (D1-y)/S2) e assim: (D1/S1) = [(D1 -y)/S2] e a resolução de y resulta em: y = D1 x [1-(S2/S1)].

[0065] Como resultado, a diferença em distância que uma superfície de moldagem percorre versus a outra no processo depende de ambas distância D1 e a razão das velocidades (S1 e S2) em que as duas superfícies de moldagem estão percorrendo. Neste aspecto, "y" será um número positivo quando S1 for maior do que S2 (isto é, a primeira superfície de moldagem 140 está deslocando-se mais rápido do que a segunda superfície de moldagem 150), e "y" será um número negativo quando S1 for menor que S2 (isto é, primeira superfície de moldagem 140 se desloca mais lentamente do que a segunda superfície de moldagem 150). Consequentemente, deve ser utilizado o valor absoluto de "y".

[0066] Tendo em vista o supracitado e em vista dos exemplos abaixo, o diferencial de distância "y", tal como aqui definido normalmente estará entre cerca de 2 polegadas (51 mm) e cerca de 6 polegadas (152 mm), alternativamente, entre cerca de 3 polegadas (76 mm) e cerca de 5 polegadas (127 mm) e ainda mais entre cerca de 4 polegadas (102 mm) e cerca de 5 polegadas (127 mm).

Exemplo 1

[0067] Uma trama coformada foi formada através de um processo de dois bancos, onde cada banco consistia em dois fluxos aquecidos de fibras meltblown e um fluxo de fibras de polpa, tal como descrito acima e mostrado nas Figuras 3 e 4. Observe que na Figura 3, é mostrado apenas um aparelho de banco simples 170, mas para os exemplos abaixo, foram utilizados dois bancos.

[0068] No primeiro banco (isto é, o banco que deposita fibras diretamente sobre a superfície superior 147 da primeira superfície de moldagem 140), o polipropileno de cada fluxo foi fornecido à respectiva matriz meltblown a uma taxa de 2,73 kg a 2,95 kg de polímero por 2,54 centímetros de largura do bico da matriz por hora (5,0 a 5,5 libras de polímero por polegada de largura do bico da matriz por hora). As matrizes meltblown foram posicionadas de tal modo que os bicos estavam 25,4 cm (10 polegadas) horizontalmente a partir da linha central do bocal de polpa e 25,4 cm (10 polegadas) acima da primeira superfície de moldagem 140. Elas foram inclinadas para dentro na direção do bocal de polpa com um ângulo de 80° em relação à horizontal. O bocal de polpa estava a 15,24 centímetros (6 polegadas) acima da primeira superfície de moldagem. A polpa foi entregue a uma taxa de 6,4 kg por 2,54 cm de largura do bocal de polpa por hora (14 libras por polegada de largura do bocal de polpa por hora).

[0069] No segundo banco (isto é, o banco que deposita as fibras sobre a trama formada pelo primeiro banco), o polipropileno de cada fluxo foi fornecido às respectivas matrizes meltblown a uma taxa de 2,27 kg a 2,54 cm da largura do bico da matriz por hora (5,0 libras de polímero por polegada de largura do bico da matriz por hora). As matrizes meltblown foram posicionadas de tal modo que os bicos estavam 17,8 cm (7 polegadas) horizontalmente da linha central do bocal de polpa e 17,8 cm (7 polegadas) acima da primeira superfície de moldagem 140. Elas foram inclinadas para dentro na direção do bocal de polpa com um ângulo de 50° em relação à horizontal. O bocal de polpa estava 24,1 cm (9,5 polegadas) acima da primeira superfície de moldagem 140. A polpa foi entregue a uma taxa de 2,3 kg por 2,54 cm de largura do bocal de polpa por hora (5 libras por polegada de largura do bocal de polpa por hora).

[0070] Ao total, a trama fibrosa resultante tinha um conteúdo de fibra meltblown de cerca de 52% e um teor de fibra de polpa de cerca de 48% em uma base percentual de peso. A segunda superfície de moldagem 150 era um fio de moldagem ELECTRATECH™ 56 (Albany International Co.). Para criar as projeções 30, a primeira superfície de moldagem 140 era um tapete de borracha com uma espessura de cerca de 2,65 milímetros (0,10 polegadas) e contendo furos circulares 142 de 6,35 mm (0,25 polegada) de diâmetro dispostos em um padrão semelhante ao mostrado na Figura 4 dos desenhos. O espaçamento dos furos 142 era de 9,53 mm (0,375 polegadas) de centro a centro, tanto no sentido da máquina como no sentido transversal. Uma caixa de vácuo 160 foi posicionada abaixo da segunda superfície de moldagem 150 para auxiliar na deposição das fibras e a moldagem da trama, e foi ajustada para um nível de vácuo suficiente para extrair a mistura fibrosa do primeiro banco para dentro dos orifícios 142 na primeira superfície de moldagem 140. O nível de vácuo também foi suficiente para extrair uma parte das fibras que entraram nos furos 142 da primeira superfície de moldagem 140 em contato com a segunda superfície de moldagem 150. A segunda superfície de moldagem 150 foi acionada por um rolo propulsor (um dos quatro rolos 156). A primeira superfície de moldagem 140 foi acionada pelo contato com a segunda superfície de moldagem 150 e não foi acionado independentemente da segunda superfície de moldagem 150. Para criar a orientação direcional das projeções 30, a primeira superfície de moldagem 140 foi operada a uma primeira velocidade de 195 metros por minuto (640 pés por minuto) e a segunda superfície de moldagem 150 foi operada a uma segunda velocidade de aproximadamente 194 metros por minuto (637 pés por minuto). A discrepância de velocidade entre a primeira e a segunda superfície de moldagem resultou na primeira superfície de moldagem 140 percorrendo 5,1 cm (2 polegadas) a mais do que a segunda superfície de moldagem 150 ao longo da distância "D1" de 12,2 m (40 pés). Assim, o valor diferencial de distância "y" foi igual a 51 milímetros. A trama coformada resultante 10 tinha uma configuração semelhante àquela mostrada na Figura 1. Uma vista transversal fotográfica da trama é mostrada na Figura 5.

Exemplo 2

[0071] Uma trama coformada foi formada através de um processo de dois bancos, onde cada banco consistia em dois fluxos aquecidos de fibras meltblown e um fluxo de fibras de polpa, como descrito acima com relação ao Exemplo 1.

[0072] No primeiro banco (isto é, o banco que deposita fibras diretamente sobre a superfície superior 147 da primeira superfície de moldagem 140), o polipropileno de cada fluxo foi fornecido à respectiva matriz meltblown a uma taxa de 2,73 kg a 2,95 kg de polímero por 2,54 centímetros de largura do bico da matriz por hora (6,0 a 6,5 libras de polímero por polegada de largura do bico da matriz por hora). As matrizes meltblown foram posicionadas de tal modo que os bicos estavam 25,4 cm (10 polegadas) horizontalmente a partir da linha central do bocal de polpa e 25,4 cm (10 polegadas) acima da primeira superfície de moldagem 140. Elas foram inclinadas para dentro na direção do bocal de polpa com um ângulo de 80° em relação à horizontal. O bocal de polpa estava 15,2 centímetros (6 polegadas) acima da primeira superfície de moldagem 140. A polpa foi entregue a uma taxa de 13,6 kg por 2,54 cm de largura do bocal de polpa por hora (30 libras por polegada de largura do bocal de polpa por hora).

[0073] No segundo banco (isto é, o banco que deposita as fibras sobre a trama formada pelo primeiro banco), o polipropileno de cada fluxo foi fornecido às respectivas matrizes meltblown a uma taxa de 2,3 kg a 2,54 cm da largura do bico da matriz por hora (5,0 libras de polímero por polegada de largura do bico da matriz por hora). As matrizes meltblown foram posicionadas de tal modo que os bicos estavam 17,8 cm (7 polegadas) horizontalmente da linha central do bocal de polpa e 17,8 cm (7 polegadas) acima da primeira superfície de moldagem 140. Elas foram inclinadas para dentro na direção do bocal de polpa com um ângulo de 50° em relação à horizontal. O bocal de polpa estava 24,1 cm (9,5 polegadas) acima da primeira superfície de moldagem 140. A polpa foi entregue a uma taxa de 2,3 kg por 2,54 cm de largura do bocal de polpa por hora (5 libras por polegada de largura do bocal de polpa por hora).

[0074] Ao total, a trama fibrosa resultante tinha um conteúdo de fibra meltblown de cerca de 39% e um teor de fibra de polpa de cerca de 61 % em uma base percentual de peso. Para criar a orientação direcional das projeções 30, a primeira superfície de moldagem 140 foi operada a uma primeira velocidade de 285 metros por minuto (935 pés por minuto) e a segunda superfície de moldagem 150 foi operada a uma segunda velocidade de aproximadamente 281 metros por minuto (923+ pés por minuto). A discrepância de velocidade entre a primeira e a segunda superfície de moldagem resultou na primeira superfície de moldagem 140 percorrendo 15,2 cm (6" polegadas) a mais do que a segunda superfície de moldagem 150 ao longo da distância "D1" de 12,2 m (40 pés). Assim, o valor diferencial de distância "y" foi igual a 152 milímetros. A trama coformada resultante 10 tinha uma configuração semelhante àquela mostrada na Figura 1. Uma vista transversal fotográfica da trama é mostrada na Figura 6.

Exemplo Comparativo 1

[0075] O exemplo comparativo 1 foi executado sem velocidade diferencial entre a primeira superfície de moldagem 140 e a segunda superfície de moldagem 150. A primeira e a segunda superfície de moldagem foram acionadas independentemente, mas com a mesma velocidade de aproximadamente 195 metros por minuto (640 pés por minuto). Como resultado, não foi obtida nenhuma orientação direcional das projeções e nenhuma área de saliência foi criada. Além disso, o valor diferencial de distância "y" era igual a 0 milímetros devido ao fato de não haver diferencial de velocidade entre as duas superfícies de moldagem.

[0076] Uma trama coformada foi formada através de um processo de dois bancos, onde cada banco consistia em dois fluxos aquecidos de fibras meltblown e um fluxo de fibras de polpa, tal como descrito acima e mostrado nas Figuras 3 e 4. As condições de moldagem e taxas de entrega das fibras meltblown e polpa são as mesmas como no Exemplo 1, resultando em uma trama fibrosa com um teor de fibra meltblown de cerca de 52% e um teor de fibra de polpa de cerca de 48% com base no percentual do peso. Uma vista transversal fotográfica da trama é mostrada na Figura 7.

[0077] Como pode ser visto a partir das Figuras 5, 6 e 7, devido ao diferencial de velocidade e, portanto, a diferença na distância percorrida pela primeira superfície de moldagem 140 versus a segunda superfície de moldagem 150, uma série de projeções uniformes e orientadas direcionalmente 30 poderiam ser formadas na trama fibrosa não entrelaçada 10. Veja as Figuras 5 e 6. Sem o diferencial de velocidade e/ou contato insuficiente entre as partes da cabeça 50 das projeções 30 com a superfície superior 152 da segunda superfície de moldagem 150, não ocorre nenhuma orientação direcional. Também pode ser visto na comparação dos materiais das Figuras 5 e 6, que com o aumento do diferencial de velocidade e diferencial de distância de percurso das duas superfícies de moldagem entre o depósito da fibra e bobinamento da trama (Exemplo 2, em comparação com o Exemplo 1), pode-se obter uma maior orientação direcional e saliência com relação às projeções 30.

[0078] Ao mesmo tempo que a invenção é descrita em detalhes com respeito às formas de realização específicas desta, será notado que os versados na técnica, ao obter uma compreensão do acima exposto, podem facilmente conceber alterações e variações de equivalentes para estas formas de realização. Sendo assim, o escopo da presente invenção deve ser avaliado como o das reivindicações anexas e seus equivalentes.

Claims (5)

1. Aparelho (130) para formar uma trama fibrosa não entrelaçada (10) com projeções uniformes e orientadas direcionalmente, caracterizado pelo fato de que compreende: uma primeira superfície de moldagem (140) que define uma pluralidade de aberturas (142), a primeira superfície de moldagem (140) sendo capaz de deslocar-se a uma primeira direção (148) a uma primeira velocidade; uma segunda superfície de moldagem (150), que é permeável ao ar, capaz de deslocar-se numa primeira direção (148) a uma segunda velocidade, a segunda superfície de moldagem (150) estando posicionada abaixo da primeira superfície de moldagem (140), a segunda superfície de moldagem (150) sendo diferente da primeira velocidade; um aparelho de deposição de fibras posicionado acima e distanciado de uma superfície da primeira superfície de moldagem (140) oposta à segunda superfície de moldagem (150); e um aparelho auxiliado a vácuo (160) posicionado abaixo da segunda superfície de moldagem (150) em uma lateral dessa segunda superfície de moldagem (150) oposta à primeira superfície de moldagem (140).

2. Aparelho (130) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o referido aparelho de deposição de fibras é um aparelho de coformação (170).

3. Aparelho (130) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida primeira superfície de moldagem (140) e a referida segunda superfície de moldagem (150) estão engatadas por atrito uma à outra, e uma da referida primeira e a segunda superfície de moldagem (140, 150) é acionada por outra primeira e a segunda superfície de moldagem (140, 150) devido ao engate friccional entre a primeira e a segunda superfície de moldagem (140, 150).

4. Aparelho (130) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira e a segunda superfície de moldagem (140, 150) são acionadas na primeira direção (148) separadamente uma da outra.

5. Aparelho (130) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira superfície de moldagem (140) compreende uma correia flexível que define uma pluralidade de furos (142) que se estendem ali, através dos quais são espaçados por uma área de pouso (144), sendo esta área de pouso (144) impermeável ao ar que é emanado do aparelho de deposição de fibras.