BRPI0803731B1

BRPI0803731B1 - método e aparelho para produzir fibras de polímero e tecidos incluindo componentes de polímero múltiplos em um sistema fechado

Info

Publication number: BRPI0803731B1
Application number: BRPI0803731A
Authority: BR
Inventors: Hans-Georg Geus; Arnold Wilkie
Original assignee: Hills Inc.; Reifenhäuser GmbH & Co. KG Maschinenfabrik
Priority date: 2007-02-16
Filing date: 2008-02-18
Publication date: 2018-10-23
Also published as: EP1959034B1; CN101368317A; RU2008105796A; EP1959034B8; CA2621712C; KR20080076855A; JP5197055B2; IL189552A; BRPI0803731A2; CN101368317B; EP1959034A1; ES2477318T3; RU2384659C2; JP2009019321A; DK1959034T3; IL189552A0; AR065364A1; PL1959034T3; CA2621712A1; MX2008002191A

Abstract

método e aparelho para produzir fibras de polímero e tecidos incluindo componentes de polímero múltiplos em um sistema fechado. um sistema de fiação de fibra fechado inclui uma montagem de feixe de rotação incluindo uma pluralidade de tubulações de distribuição de polímero para independentemente distribuir componentes de fluido de componente de polímero diferentes a um "5pm pack" e independentemente manter estas correntes de fluido em temperaturas diferentes. a montagem de feixe de rotação em combinação com o sistema de fiação fechado facilita a produção de uma ampla variedade de produtos de fibras e panos de múltiplos componentes de polímero tendo um denier e grau de uniformidade desejados.

Description

(54) Título: MÉTODO E APARELHO PARA PRODUZIR FIBRAS DE POLÍMERO E TECIDOS INCLUINDO COMPONENTES DE POLÍMERO MÚLTIPLOS EM UM SISTEMA FECHADO (51) lnt.CI.: D04H 3/02; D01D 5/088 (30) Prioridade Unionista: 16/02/2007 DE 07 003306.3 (73) Titular(es): HILLS INC.. REIFENHÀUSER GMBH & CO. KG MASCHINENFABRIK (72) Inventor(es): HANS-GEORG GEUS; ARNOLD WILKIE (85) Data do Início da Fase Nacional: 18/02/2008

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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO

E APARELHO PARA PRODUZIR FIBRAS DE POLÍMERO E TECIDOS

INCLUINDO COMPONENTES DE POLÍMERO MÚLTIPLOS EM UM

SISTEMA FECHADO.

Antecedentes da Invenção

Campo da Invenção [001] A presente invenção refere-se a métodos e aparelhos para produzir fibras e panos em um sistema de fiação de fibra fechado, onde as fibras e panos incluem uma pluralidade de componentes de polímero diferentes.

Descrição da Técnica Relacionada [002] Um número de sistemas de fiação de fibra fechados é conhecido na técnica para fabricar panos ligados por fiação tendo características desejadas certas. Por exemplo, a Patente US N^QS5.460.500, 5.503.784, 5.571.537, 5.766.646, 5.800.840, 5.814.349 e 5.820.888 todas descrevem sistemas fechados para produzir telas de fibras ligadas por fiação. As exposições dessas patentes estão aqui incorporadas na sua totalidade a título de referência. Em um sistema fechado típico, filamentos são fiados, temperados e puxados em uma câmara ou ambiente comum fechado, de modo que a corrente de ar ou gás que é utilizada para temperar as fibras que emergem de uma fieira é também utilizada para puxar as fibras a jusante do estágio de temperamento.

[003] Em contraste direto aos sistemas de fiação de fibra abertos (i.e., sistemas em que os filamentos extrudados não são fiados, temperados e puxados em uma câmara ou ambiente comum e são tipicamente expostos ao meio ambiente durante alguma ou todas as etapas de formação de fibra), sistemas fechados eliminam qualquer interferência de correntes de ar descontroladas e potencialmente prejudiciais durante a formação de fibra. De fato, um sistema de fiação

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2/24 de fibra fechado típico limita a exposição de filamentos extrudados para somente correntes de ar ou gás desejáveis tendo temperaturas selecionadas durante a formação da fibra, facilitando, por conseguinte, a produção de fibras muito delicadas e uniformes que têm denierdesejável que são difíceis de obter de um sistema de fiação de fibra aberto típico.

[004] Um componente importante em qualquer sistema de fiação de fibra é o sistema de distribuição de polímero, referido tipicamente como o feixe de fiação, que fornece fluxos de polímero em fusão em uma medição ou vazão selecionada para o sistema de fiação de fibra para extrusão em filamentos por uma fieira. Um tipo de feixe de fiação tipicamente utilizado e altamente vantajoso para fibras de fiação em um sistema fechado é comumente referido como feixe de fiação de gancho de revestimento. Esse tipo de feixe de fiação é tipicamente formado por duas seções, construídas de metal ou outro material adequado, ligadas em uma relação estanque a fluido em superfícies de faceamento ou de encaixe, onde cada superfície de encaixe tem ranhuras causticadas em uma superfície de encaixe da outra seção. As ranhuras causticadas em cada superfície de encaixe formam um perfil que se assemelha a uma configuração triangular de gancho de revestimento.

[005] Uma vista explodida de um feixe de fiação de gancho de revestimento convencional é ilustrada na figura 1. O feixe de fiação 2 inclui duas metades ou seções 3 geralmente retangulares tendo um número de aquecedores elétricos 12 disposto dentro de cada seção para aquecer o fluxo de polímero que está circulando dentro do feixe de fiação em direção à fieira. Em operação, uma corrente de polímero em fusão é direcionada (por exemplo, via uma bomba) em uma porção de entrada 4 do perfil de canal de gancho de revestimento do feixe de fiação 2 e viaja em uma porção superior da porção de canal triangular 6 do perfil de gancho de revestimento que está disposto abaixo e em

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3/24 comunicação fluida com a porção de entrada 4. O canal de gancho de revestimento definido pela porção de entrada e a porção triangular é formado por ranhuras correspondentes dispostas nas superfícies de encaixe das duas seções de feixe de fiação 3. Mediante entrada no canal 6, a corrente de polímero em fusão se divide nas duas seções de canal divergentes 7 da porção de canal triangular, onde as correntes divididas continuam a viajar e então convergem dentro de uma seção de canal horizontal 8 disposta em uma extremidade inferior do canal de gancho de revestimento entre as extremidades inferiores das seções de canal divergentes. A seção de canal horizontal também se estende longitudinalmente ao longo de uma extremidade inferior do feixe de fiação 2. Afixado na extremidade inferior do feixe de fiação estão um filtro de tela e chapa 9 e uma fieira 10 que tem uma pluralidade de orifícios dispostos ao longo da sua dimensão longitudinal. O filtro de tela, a chapa e a fieira também se estendem longitudinalmente ao longo da extremidade inferior do feixe de fiação 2 e estão alinhados e em comunicação fluida com a seção de canal horizontal 8. Por conseguinte, a corrente de polímero em fusão que viaja na seção de canal horizontal 8 do canal de gancho de revestimento prossegue para fluir através do filtro de tela e chapa de suporte 9 para a fieira 10, onde a corrente de polímero é então extrudada através dos orifícios da fieira para formar uma pluralidade de filamentos de polímero. A configuração do canal de gancho de revestimento é particularmente vantajosa porque ela é simples em desenho e cria um diferencial de pressão substancialmente uniforme dentro dos canais, resultando em uma distribuição uniforme da corrente do polímero na porção de canal horizontal do canal de gancho de revestimento e extrusão uniforme de polímero em fusão através dos orifícios da fieira.

[006] Embora um sistema de fiação de fibra fechado combinada com o feixe de fiação de gancho de revestimento seja útil para a

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4/24 fabricação de certas fibras de polímero tendo uniformidades desejáveis e denier, o feixe de fiação de gancho de revestimento encontra problemas quando dois ou mais componentes de polímero diferentes são utilizados para produzir mais fibras complexas e telas de fibras ligadas por fiação. Em particular, é muito difícil em um sistema fechado de gancho de revestimento processar dois ou mais componentes de polímero diferentes tendo diferentes temperaturas de fusão quando estão fabricando fibras ou panos de múltiplos componentes contendo múltiplos componentes de polímero. Por exemplo, uma fibra de dois componentes consistindo em dois componentes de polímero com pontos de fusão significantemente diferentes seria extremamente difícil de produzir utilizando um sistema de fiação fechado com um feixe de fiação de gancho de revestimento (por exemplo, por utilização de um feixe de fiação de gancho de revestimento duplo com canais de gancho de revestimento sendo dispostos de uma maneira lado-alado), porque o feixe de fiação de gancho de revestimento tendería a ser mantido substancialmente na mesma temperatura pelos aquecedores elétricos dispostos nas seções de feixe de fiação. A dificuldade é adicionalmente exacerbada quando se utiliza componentes de polímero que devem ser mantidos em ou muito perto das suas temperaturas de fusão para evitar formação de gel ou ligação transversal dos polímeros. Além do mais, embora os sistemas de gancho de revestimento distribuam uma corrente de polímero em fusão uniforme à fieira, é difícil modificar a medição da corrente de polímero em fusão através do feixe de fiação de gancho de revestimento para o pacote de rotação, em que uma característica importante na fabricação de tipos mais complexos de fibras tais como as fibras de múltiplos componentes tendo geometrias que variam e/ou seções transversais de componente do polímero. Por conseguinte, a flexibilidade dos feixes de rotação de gancho de revestimento é muito

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5/24 limitada em permitir a fabricação de uma ampla variedade de diferentes fibras e panos dentro de um sistema de fiação fechado.

[007] Dessa maneira, existe a necessidade por produção de uma ampla variedade de fibras e panos incluindo dois ou mais componentes de polímero em um sistema de fiação de fibra fechado e com um feixe de fiação capaz de distribuir fluxos de polímero em fusão de dois ou mais componentes de polímero diferentes para produção de fibra dentro do sistema fechado.

Sumário da Invenção [008] Por esse motivo, levando em consideração o acima, e por outras razões que tornar-se-ão aparentes quando a invenção for completamente descrita, um objetivo da presente invenção é fornecer um sistema de fiação de fibra fechado capaz de produzir uma ampla variedade de fibras e panos de componentes únicos e múltiplos e incluindo componentes de polímero diferentes e tendo um denier e grau de uniformidade desejados.

[009] Um outro objetivo da presente invenção é fornecer uma montagem de feixe de fiação para o sistema fechado que é capaz de distribuir fluxos de polímero em fusão para a fieira do sistema fechado, onde os fluxos de polímero em fusão incluem pelo menos dois componentes de polímeros diferentes tendo diferentes temperaturas de fusão.

[0010] Um outro objetivo da presente invenção é manter uniformemente os dois componentes de polímero diferentes nas suas temperaturas de fusão substancialmente diferentes dentro da montagem de feixe de fiação durante a distribuição dos fluxos de polímero em fusão para a fieira.

[0011] Ainda um outro objetivo da presente invenção é fornecer uma pluralidade de bombas de medição para individualmente controlar a vazão de diferentes fluxos de fluidos de polímero em fusão para

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6/24 extrusão na fieira.

[0012] Os objetivos acima mencionados são obtidos individualmente e em combinação, e não é pretendido que a presente invenção seja construída como requerendo dois ou mais dos objetivos a serem combinados, a não ser expressamente requerido pelas reivindicações apensas aqui.

[0013] De acordo com a presente invenção, as dificuldades antes mencionadas associadas com fibras e panos de formação tendo múltiplos componentes de polímero em um sistema fechado são superadas através do emprego de um sistema de fiação de fibra fechado incluindo uma montagem de feixe de fiação que é capaz de suprir uma pluralidade de fluxos de polímero em fusão para uma fieira, onde pelo menos dois fluxos de polímero contêm componentes de polímero diferentes, para formar fibras ou panos de múltiplos componentes de polímero que têm uma uniformidade e denier adequados. O feixe de fiação inclui uma pluralidade de bombas de medição para independentemente controlar as vazões de um ou mais fluxos de polímero, bem como pelo menos duas unidades de controle térmicas que independente e uniformemente aquecem os componentes de polímero diferentes para suas temperaturas de fusão apropriadas embora mantendo segregação térmica entre os componentes de polímero diferentes.

[0014] Os acima e ainda os adicionais objetivos, características e vantagens da presente invenção tornar-se-ão aparentes mediante consideração das definições, descrições e figuras descritivas a seguir, das suas modalidades específicas em que referências numéricas semelhantes nas várias figuras são utilizadas para designar componentes semelhantes. Embora essas descrições estejam em detalhes específicos da invenção, deve ser entendido que variações podem e existem e serão aparentes para aqueles versados na técnica

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7/24 baseados nas descrições aqui.

Breve Descrição dos Desenhos [0015] A figura 1 é uma vista explodida em perspectiva de um feixe de fiação de gancho de revestimento convencional para distribuição de fluxo de polímero em fusão para um pacote de fiação (spin pack) em um sistema fechado.

[0016] A figura 2 é uma vista lateral em elevação em corte parcial de uma modalidade do sistema de fiação de fibra fechado da presente invenção.

[0017] A figura 3 é uma vista em perspectiva em corte parcial de uma modalidade da montagem de feixe de fiação para o sistema fechado da figura 1.

[0018] As figuras 4-8 são vistas em corte transversal ilustrando modalidades de diferentes grupos de fibras que podem ser produzidas por um sistema fechado da presente invenção.

Descrição das Modalidades Preferidas [0019] O sistema de fiação de fibra fechado da presente invenção é descrito abaixo com referência às figuras 2 e 3. Os termos sistema fechado e sistema de fiação de fibra fechado, como usados aqui, se referem a um sistema de fiação de fibra que inclui um estágio de extrusão, um estágio de temperamento e um estágio de puxar, em que uma corrente de ar ou de outro gás que é utilizada para temperar as fibras no estágio de temperamento é também utilizada para puxar e atenuar as fibras no estágio de puxar, e os estágios de extrusão, de temperamento e de puxar são executados em um ambiente incluso comum (por exemplo, de câmara única ou de uma pluralidade de câmaras que se comunicam umas com as outras). O termo fibra como usado aqui inclui tanto as fibras de comprimento finito, tais como as fibras artificiais convencionais, bem como as estruturas substancialmente contínuas, tais como filamentos, a não ser que de

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8/24 outro modo indicado. Os termos fibra de dois componentes e fibra de múltiplos componentes se referem a uma fibra que tem pelo menos duas porções ou segmentos, onde pelo menos um dos segmentos compreende um componente de polímero, e os segmentos remanescentes compreendem um outro, componente de polímero diferente. O termo fibra de componente único se refere a uma fibra que consiste em um componente de polímero único. O termo fibra de polímero misturado se refere a uma fibra que consiste em dois ou mais componentes de polímero diferentes misturados juntos para formar uma composição substancialmente uniforme dos componentes do polímero dentro da fibra formada.

[0020] As fibras extrudadas no sistema fechado da presente invenção podem ter qualquer conformação em seção transversal, incluindo, mas não limitada a: redonda, elíptica, conformadas em fita, conformadas em osso de cachorro, e conformações em seção transversal multilobada. As fibras podem compreender qualquer uma ou uma combinação de resinas giráveis em fusão, incluindo, mas não limitadas a: homopolímeros, copolímeros, termopolímeros e misturas deles de: poliolefinas, poliamidas, poliésteres, ácido poliático, poli(tereftalato de trimetileno), e polímeros elastoméricos tais como um poliuretano de grau termoplástico. Poliolefinas adequadas incluem sem limitação polímeros tais como polietileno (por exemplo, poli(tereftalato de etileno), polietileno de baixa densidade, polietileno de alta densidade, polietileno de baixa densidade linear), polipropileno (polipropileno isotático, polipropileno sindiotático, e misturas de polipropileno isotático e polipropileno atático), poli-1-buteno, poli-1-penteno, poli-1-hexeno, poli-1-octeno, polibutadieno, poli-1,7-octadieno, e poli-1,4-hexadieno, e o similar, bem como copolímeros, terpolímeros e misturas destes. Além disso, as fibras fabricadas podem ter qualquer razão selecionada de componentes de polímero dentro das fibras.

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9/24 [0021 ] Com referência à figura 2, um sistema fechado 100 é descrito incluindo uma montagem de feixe de fiação 102 para distribuição de fluxos de polímero em fusão para um pacote de fiação (spin pack) 104, e uma câmara inclusa 106 para formar e distribuir filamentos extrudados 108 para uma correia de formação de tela 116, formando, por conseguinte, uma tela não-tecida de fibras 118. É para ser percebido que o desenho da câmara fechada descrito na figura 2 é fornecido somente para propósitos exemplares, e a presente invenção não é de maneira alguma limitada a tal desenho. Por exemplo, qualquer número de desenhos da câmara inclusa pode ser utilizado na prática da presente invenção, incluindo, sem limitação, os desenhos da câmara inclusa da Patente US l\P^s 5.460.500, 5.503.784, 5.571.537, 5.766.646, 5.800.840, 5.814.349 e 5.820.888. A montagem de feixe de fiação, pacote de fiação, câmara inclusa e correia são construídos de metal ou qualquer outro material adequado para receber e processar fluxos de fluido de polímero em fusão.

[0022] A montagem de feixe de fiação 102 fornece um número de fluxos de polímero em fusão independentemente medido ao pacote de fiação 104 para extrusão e formação de fibra dentro do sistema fechado 100. Três sistemas de aquecimento separados e independentes são fornecidos na montagem de feixe de fiação como descrito abaixo para independentemente aquecer dois fluxos de fluido de polímero segregados que fluem na montagem de feixe de fiação e no feixe de fiação. Com referência à figura 3, a montagem de feixe de fiação 102 inclui uma estrutura geralmente retangular e oca 103 incluindo um par de tubulações de distribuição substancialmente cilíndricas e ocas 122, 130 e um feixe de fiação geralmente retangular 140. Cada tubulação de distribuição 122, 130 se estende longitudinalmente ao longo de uma parede traseira 150 da estrutura, com a tubulação 130 ligeiramente suspensa acima e alinhada substancialmente paralela com a tubulação

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122, e através da parede traseira 150 da estrutura 103 para se conectar com uma fonte de suprimento de polímero (não mostrada). Similarmente, um outro tubo de entrada 131 se estende transversal mente de um local central de tubulação 130 e através de uma parede traseira superior 151 da estrutura para se conectar com uma outra fonte de suprimento de polímero (não mostrado). Uma porção de cada tubo de entrada também se estende dentro de cada tubulação para se conectar com um tubo de distribuição disposto dentro da tubulação como descrito abaixo. A tubulação 122 é vedada em uma extremidade e conectada a um conduíte de suprimento de meio de calor 124 na outra extremidade, com o conduíte 124 se estendendo através de uma parede lateral 152 da estrutura 103 e se conectando a uma fonte de suprimento de meio de calor (não mostrado). A tubulação 130 é também vedada em uma extremidade correspondente à extremidade vedada da tubulação 122 e é conectada na outra extremidade para um outro conduíte de suprimento de meio de calor 132 que se estende através da parede lateral 152 da estrutura, onde o conduíte de suprimento 132 é também conectado a uma fonte de suprimento de meio de calor (não mostrado). As tubulações são ligeiramente deslocadas em alinhamento com respeito uma a outra, com a extremidade da tubulação 122 que é conectada ao conduíte 124 estando mais perto da parede lateral 152 da estrutura do que da extremidade correspondente da tubulação 130. [0023] Disposto e se estendendo longitudinalmente dentro de cada tubulação de distribuição 122, 130 está um tubo de distribuição de polímero que se conecta com o tubo de entrada correspondente 123, 131 projetando-se no interior da tubulação. Cada tubulação 122, 130 basicamente circunda e forra o tubo de distribuição aí, permitindo que um meio de transferência de calor fluídico (por exemplo, Dowtherm) seja distribuído pelo conduíte de suprimento correspondente 124, 132 na tubulação de modo a circundar e transferir calor para o fluxo de polímero

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11/24 disposto dentro do tubo de distribuição. As tubulações e o encanamento associado com as tubulações facilitam independência e aquecimento segregados de dois componentes de polímero diferentes para diferentes temperaturas dentro da montagem de feixe de fiação 102. Adicionalmente, o desenho da tubulação fornece aquecimento uniforme do fluxo do polímero que está fluindo dentro de cada tubo de distribuição de polímero dentro de cada tubulação que circunda cada tubo de distribuição com um meio de calor em uma temperatura substancialmente uniforme. Essa característica de aquecimento é um aperfeiçoamento significante sobre o projeto de aquecimento elétrico fornecido no feixe de fiação do estilo de gancho de revestimento, porque os aquecedores elétricos no feixe de fiação de gancho de revestimento podem deixar passar gradientes térmicos indesejáveis dentro das seções de feixe de fiação.

[0024] Cada tubulação de distribuição 122, 130 inclui adicionalmente um conjunto de seis tubos de transferência de polímero 126, 134 que se estendem transversalmente e em locais aproximadamente iguais longitudinalmente da tubulação em direção a uma parede frontal 153 da estrutura 103, onde os tubos de transferência 126 (que se estendem da tubulação 122) são substancialmente paralelos com os tubos de transferência 134 (que se estendem da tubulação 130). Cada tubo de transferência 126, 134 também se estende na sua respectiva tubulação 122,130 e se conecta em um local apropriado com o tubo de distribuição correspondente disposto aqui. Devido ao ressalto vertical entre a tubulação 122 e a tubulação 130 dentro da estrutura da montagem de feixe de fiação, os tubos de transferência 134 são imediatamente encaminhados verticalmente para baixo em direção à tubulação 122 emergindo da tubulação 130 de modo a se tornarem substancialmente alinhados na vertical com os tubos de transferência 126 conforme eles se estendem em direção da parede

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12/24 frontal 153 da estrutura. Alguém versado na técnica reconhecerá que cada tubo de distribuição e tubos de transferência que se conectam a cada tubo de distribuição dentro de cada tubulação podem ser independentemente desenhados para assegurar um tempo de residência adequado do fluxo de polímero viajando através do tubo de distribuição e sendo aquecido dentro da tubulação. Adicionalmente, os comprimentos de cada dos tubos de transferência que se estendem de um tubo de distribuição particular são preferivelmente iguais para assegurar que os tempos de residência das correntes de fluido que viajam dentro daqueles tubos de transferência seja substancialmente os mesmos.

[0025] O feixe de fiação 140 é disposto longitudinalmente perto da parede frontal 153 dentro da estrutura 103. O feixe de fiação aloja um conjunto de seis blocos de bomba geralmente retangulares 142 longitudinalmente espaçados ao longo do feixe de fiação para corresponder com um tubo de transferência único 126, 134 que se estende de cada tubulação 122, 130 em direção aos blocos de bomba. Cada bloco de bomba 142 inclui uma primeira bomba de medição 128 que se conecta com um tubo de transferência de polímero correspondente 126 se estendendo em direção àquele bloco de bomba e uma segunda bomba de medição 136 que se conecta com um tubo de transferência de polímero correspondente 134 que se estende em direção àquele bloco de bomba. Os tubos de transferência 126, 134 se estendem através de uma parede traseira do feixe de fiação 140 para se conectar com suas bombas de medição correspondentes 128, 136. Um conduíte de suprimento de calor 144 se estende de uma porção inferior da parede traseira do feixe de fiação e através da parede lateral da estrutura 152 para se conectar com uma fonte de suprimento de meio de transferência de calor do fluido (não mostrado). O feixe de fiação é aquecido através de meio de transferência de calor do fluido pelo

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13/24 conduíte 144, que por sua vez aquece e mantém blocos de bomba 142 e bombas 128, 136 em uma temperatura adequada durante operação da montagem da rotação. Os blocos de bomba são adicionalmente construídos de um material que tem uma condutividade térmica baixa para controlar ou limitar a quantidade de calor transferida entre os blocos de bomba, as bombas e o fluxo de polímero que viaja através das bombas. Por exemplo, em processos de fabricação de fibra onde dois componentes de polímero diferentes são utilizados tendo diferentes temperaturas de fusão, os blocos de bomba são aquecidos ao ponto de fusão de temperatura maior. No entanto, o componente de polímero com a temperatura de fusão menor nunca irá alcançar a temperatura maior devido à capacidade de transferência de calor limitada do bloco de bomba.

[0026] Cada bomba de medição 128,136 adicionalmente inclui uma entrada para receber o fluxo de polímero de um tubo de transferência de polímero correspondente 126, 134 e saídas múltiplas para alimentar fluxos de fluido de polímero em uma vazão selecionada para os canais de entrada no pacote de fiação 104. Em uma modalidade preferida, cada bomba de medição inclui quatro saídas, de modo que a montagem de feixe de fiação é capaz de fornecer dois conjuntos de vinte e quatro fluxos de fluido de polímero, com a temperatura e vazão de cada conjunto sendo controladas independentes uma da outra. Tal modalidade poderia, por exemplo, fornecer fluxos de polímero medidos de cada conjunto em torno de cada 15,24 cm (seis polegadas) ao longo de um feixe de fiação tendo um comprimento de cerca de 3,65 m (doze pés). No entanto, é percebido que as bombas de medição podem incluir qualquer número adequado de saídas dependendo do número de fluxos de polímero requeridos para serem transferidos para o pacote de fiação. [0027] O pacote de fiação 104 inclui uma pluralidade de canais de entrada para receber fluxos de fluido de polímero da montagem do feixe

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14/24 de fiação, um sistema de filtração de polímero, sistemas de distribuição e uma fieira com uma disposição de orifícios de fiação para extrusão de filamentos de polímeros através deles. Por exemplo, os orifícios de fieira podem ser dispostos em uma disposição substancialmente horizontal, retangular, tipicamente de 1000 a 5000 por metro de comprimento da fieira. Como usado aqui, o termo fieira se refere à porção mais baixa do pacote de fiação que distribui o polímero em fusão para e através dos orifícios para extrusão em câmara inclusa 106. A fieira pode ser implementada com orifícios perfurados ou causticados, através de uma chapa ou qualquer outra estrutura capaz de emitir as correntes de fibras requeridas. O pacote de fiação basicamente coordena o fluxo de fluido de polímero em fusão do feixe de fiação para formar um tipo desejado de fibra (por exemplo, fibras de múltiplos componentes, fibras que têm uma configuração geométrica em seção transversal particular, etc.) bem como um número desejado de fibras que são continuamente extrudadas pelo sistema. Por exemplo, o pacote de fiação pode incluir canais que combinam dois ou mais fluxos de fluido de polímero diferentes alimentados do feixe de fiação antes da extrusão através dos orifícios da fieira. Dessa maneira, os orifícios da fieira podem incluir uma variedade de diferentes conformações (por exemplo, redonda, quadrada, oval, conformadas em buraco de fechadura, etc.), resultando em variados tipos de geometrias em seção transversal das fibras resultantes. Um pacote de fiação exemplar para uso com o sistema 100 é descrito na Patente US 5.162.074 para Hills, cuja exposição é aqui incorporada na sua totalidade a título de referência. No entanto, é percebido que qualquer pacote de fiação convencional ou outro para fibras de fiação pode ser utilizado com o sistema 100. devaneio [0028] A câmara inclusa 106 inclui uma estação de temperamento 110 disposta diretamente abaixo do pacote de fiação 104 e uma estação de puxar 112 disposta diretamente abaixo da estação de temperamento.

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Um par de conduítes 114 é também conectado em superfícies opostas da câmara 106 na adjacência da estação de temperamento 110. Cada conduíte 114 direciona uma corrente de ar (geralmente indicada pelas setas na figura 2) em uma direção oposta da outra e em direção aos filamentos em extrusão 108 saindo do pacote de fiação 104 e viajando através da estação de temperamento 110. Os filamentos extrudados são, por conseguinte, temperados pelas correntes de ar que convergem dos conduítes 114 na estação de temperamento. As correntes de ar são preferivelmente direcionadas em uma direção geralmente perpendicular aos filamentos ou ligeiramente anguladas em uma direção para a estação de puxar 112, que é disposta abaixo da estação de temperamento. No entanto, é percebido que qualquer número de correntes de ar (por exemplo, uma corrente de ar única) pode ser direcionado em qualquer orientação adequada em direção dos filamentos extrudados dispostos na estação de temperamento. É percebido que qualquer gás adequado diferente do ar pode ser utilizado para temperar os filamentos na estação de temperamento. Adicionalmente, dependendo dos tipos de componentes de polímero utilizados e dos tipos de fibras a serem formadas, uma ou mais correntes de vapor controlado ou de tratamento de gás podem também ser empregadas para quimicamente tratar os filamentos extrudados dentro da câmara fechada 106 em estação de temperamento 110 ou em qualquer outro local adequado.

[0029] A câmara 106 preferivelmente tem um perfil venturi na estação de puxar 112, onde as paredes da câmara se contraem para formar uma seção de câmara afunilada ou estreitada dentro da estação de puxar para facilitar uma vazão aumentada das correntes de ar combinadas que passam por elas. A vazão aumentada das correntes de ar dentro da estação de puxar fornece uma força de puxar adequada para estirar e atenuar os filamentos. A estação de puxar 112 se estende

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16/24 para uma abertura de saída na câmara 106 que é separada a uma distância de deposição adequada da correia formadora de tela 116. [0030] A correia formadora de tela 116 é preferivelmente uma correia de tela contínua através da qual o ar pode passar, tal como uma correia de arame do tipo Fourdrinier. As fibras que saem da câmara inclusa 106 são depostas na correia para formar uma tela não-tecida. A correia é acionada, por exemplo, por cilindros ou qualquer outro mecanismo de acionamento adequado, para distribuir a tela de fibras para uma ou mais estações de processamento adicionais. Disposta abaixo da correia 116 e em linha com a abertura de saída da câmara 106 está uma câmara de recirculação 120. A câmara de recirculação inclui um soprador (não mostrado) que desenvolve uma pressão ou sucção negativa dentro da câmara 106 para direcionar as correntes de ar combinadas da estação de temperamento 110 através da estação de puxar 112 e para a câmara de recirculação (geralmente indicada por setas na figura 2). As correntes de ar puxadas para a câmara 120 são recicladas e distribuídas de volta para os conduítes 114 para redistribuição para a estação de temperamento 110. Preferivelmente, as correntes e ar reciclado são também direcionadas através de um trocador de calor e/ou combinado com ar fresco de modo a manter uma temperatura adequada para o ar de temperamento antes de ser recirculado para a estação de temperamento 110. Em uma modalidade alternativa, o sistema fechado pode não empregar correntes de ar reciclado. De preferência, um soprador pode continuamente direcionar correntes de ar fresco para e através da câmara inclusa 106, com o ar dissipando fora do sistema fechado emergindo da estação de puxar em vez de ser reciclado para uso adicional.

[0031] A operação de sistema fechado 100 é descrita abaixo utilizando um processo de fiação de fibra de dois componentes exemplar, onde os componentes de polímero A e B são alimentados

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17/24 para a montagem de feixe de fiação para formar as fibras de dois componentes. É para ser percebido, no entanto, que o sistema 100 pode produzir uma ampla variedade de fibras, incluindo fibras de componente único e de múltiplos componentes. Uma corrente em fusão do polímero A é distribuída para a montagem de feixe de fiação 102 via o tubo de entrada 123, onde ela introduz o tubo de distribuição de polímero disposto dentro da tubulação de distribuição 122. Simultaneamente, uma corrente em fusão do polímero B é distribuída para a montagem de feixe de fiação via o tubo de entrada 131, onde ela introduz o tubo de distribuição de polímero disposto dentro da tubulação de distribuição 130. Um meio de transferência de calor de fluido, suprido por conduítes 124, 132, é fornecido dentro de ambas as tubulações para circundar os tubos de distribuição aí e para uniforme e independentemente aquecer e/ou manter cada um dos polímeros A e B em uma temperatura adequada.

[0032] A corrente de polímero A viaja através do tubo de distribuição em uma tubulação 122 e introduz os tubos de transferência de polímero 126, que carregam o polímero A para o conjunto de seis bombas de medição 128 disposto em blocos de bomba 142 no feixe de fiação 140. Similarmente, a corrente de polímero B viaja através do tubo de distribuição em uma tubulação 130 e introduz tubos de transferência de polímero 134, que carregam o polímero B para o conjunto de seis bombas de medição 136 disposto nos blocos de bomba no feixe de fiação. As bombas de medição 128 estabelecem uma vazão adequada para transferir uma pluralidade de correntes (por exemplo, vinte e quatro) de polímero A para canais de entrada correspondentemente alinhados dispostos no pacote de fiação 104, enquanto as bombas de medição 136 estabelecem uma vazão adequada (que é independente da vazão estabelecida para os fluxos de polímero A) para transferir uma pluralidade de fluxos de polímero B para canais de entrada

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18/24 correspondentemente alinhados no pacote de fiação.

[0033] Os conjuntos independentemente medidos de fluxos de polímero em fusão A e B são direcionados através de canais em pacote de fiação 104 e através da fieira para formar fibras de polímero de dois componentes destes dois polímeros. O tipo de fibra de dois componentes formado (por exemplo, lado-a-lado, revestimento/núcleo, ilhas no mar, etc.) é estabelecido pelo desenho do pacote de fiação, onde as correntes separadas dos polímeros A e B são combinadas de uma maneira adequada emergindo da fieira. Adicionalmente, uma geometria de seção transversal adequada para os filamentos extrudados pode também ser estabelecia por, por exemplo, o fornecimento de orifícios na fieira de uma ou mais geometrias selecionadas.

[0034] Os filamentos 108 que consistem em polímeros A e B são extrudados através da fieira e entram na estação de temperamento 110 da câmara inclusa 106, onde os filamentos são expostos às correntes de ar de temperamento direcionadas aos filamentos dos conduítes 114. O soprador na câmara de recirculação 120 cria uma sucção dentro da câmara inclusa que direciona as correntes de ar através da estação de temperamento 110 e para a estação de puxar 112, onde a velocidade das correntes de ar é aumentada devido ao perfil constrito dentro de uma porção da estação de puxar. Os filamentos extrudados são também direcionados para baixo com as correntes de ar da estação de temperamento para a estação de puxar, em cujo ponto os filamentos são puxados e atenuados na estação de puxar. As fibras de puxar continuam através da câmara inclusa 106 para sair e formar uma tela não-tecida 118 de fibras na correia 116. A tela de fibras é levada pela correia 116 para processamento adicional. As correntes de ar viajando atravessam e saem da câmara inclusa 120, e são puxadas para a câmara de recirculação 120, onde as correntes são finalmente

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19/24 direcionadas de volta em conduítes 114 e em direção à estação de temperamento 110.

[0035] As características combinadas de segregação de temperatura e distribuição independente de múltiplas correntes medidas de fluxos de polímero em fusão dentro do feixe de fiação no sistema fechado da presente invenção facilitam a produção de uma faixa de fibras e panos amplamente diversa não previamente alcançada ou mesmo considerada em sistemas fechados convencionais. Por exemplo, o fornecimento de controle de temperatura independente e substancialmente uniforme dentro de diferentes fluxos de polímero em fusão no feixe de fiação aumenta vastamente o número de diferentes combinações de polímero e razões que podem ser obtidos em fibras individuais durante a disposição de fibra. Até mesmo um perfil de temperatura de fieira pode ser mantido no sistema sem forçar mudanças de temperatura nos fluxos de polímero, o que não é prático no feixe de fiação de gancho de revestimento, eletricamente aquecido. O controle de temperatura uniforme fornecido pelo feixe de fiação da presente invenção, que elimina gradientes térmicos potenciais durante o aquecimento, é bem superior aos feixes de rotação de gancho de revestimento eletricamente aquecidos, tipicamente usados em sistemas fechados.

[0036] O controle independente de diferentes pressões de suprimento de componente de polímero via os conjuntos separados de bombas de medição oferece maior flexibilidade de seleção e distribuição de polímero para qualquer configuração de máquina dada pelo fornecimento de controle intensificado par mesmo a distribuição de polímero por toda a largura da máquina. O tempo de residência pode ser mais precisamente controlado com a montagem de feixe de fiação e spin back da presente invenção como comparado aos sistema de gancho de revestimento, uma característica particularmente

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20/24 importante para aquecer polímeros sensíveis que requerem um tempo de residência reduzido. Em particular, os tempos de residência curtos podem ser estabelecidos no sistema fechado da presente invenção para minimizar transferência de calor entre os fluxos de polímero e a montagem de feixe de fiação e equipamento spin back.

[0037] A uniformidade de puxada aperfeiçoada e a prevenção de distúrbios de fluxo de ar externo ou de temperatura que um sistema fechado fornece adicionalmente, intensifica o encordoamento e produção de certos tipos de fibras de múltiplos componentes sensíveis. Adicionalmente, o sistema fechado facilita a fiação de certas fibras de múltiplos componentes em um vapor controlado ou atmosfera de gás para tratamento químico de filamentos formados durante a fiação, embora contendo facilmente os vapores no sistema fechado. A montagem de feixe de fiação e de pacote de fiação também aumenta a densidade do orifício da fieira e possíveis configurações de orifício em comparação ao feixe de fiação de gancho de revestimento (que somente produz uma disposição linear ou estreita de filamentos extrudados da fieira) para aumentar a produtividade e produtos de múltiplos componentes de polímero fabricados em um sistema fechado único. Adicionalmente, o feixe de fiação de medição de múltiplas correntes, combinado com o sistema fechado da presente invenção facilita a produção de panos de alto valor incluindo, mas não limitada a, panos anti-estáveis, panos para o bem estar da pele, panos com resistência à capacidade de umedecimento e abrasão, e panos formados por métodos de ligação diferenciais (em vez de relevo com calor convencionalmente usado). Múltiplos produtos de pano podem também ser continuamente produzidos por um sistema fechado único da invenção através de, por exemplo, variação dos tipos e grupamentos de fibras que estão sendo extrudados na direção da máquina transversal do sistema.

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21/24 [0038] Alguns exemplos de fibras de polímero que podem ser produzidos de acordo com a presente invenção são ilustrados nas figuras 4-8. A figura 4 descreve uma fibra única, de baixo percentual de revestimento/núcleo 202 formada entre um grupo de fibras de componente único ou homopolímeros 204 para introduzir um aditivo de alto valor, baixa resistência de fusão, sensível à temperatura e tempo de residência em uma tela de alta qualidade formada pelas fibras. [0039] A figura 5 descreve um grupo de fibras de três componentes revestidas lado-a-lado 302. Essas fibras exibem tanto os benefícios de lado-a-lado quanto de revestimento/núcleo em uma tela formada pelas fibras com o sistema da presente invenção. Em certas combinações de polímero sensível ao temperamento, ou em combinações onde existe uma desproporção de viscosidade entre componentes do polímero, o pacote de fiação do sistema pode ser configurado para distribuir fibras formadas para orientação ótima com relação ao ar de temperamento para minimizar efeitos negativos associados com flexão ou em ângulo agudo de filamentos extrudados da fieira e, por conseguinte, aumentar o processamento da densidade do orifício e toda a produtividade. As figuras 6a e 6b descrevem dois arranjos diferentes de configurações de fibra de dois componentes lado-a-lado, onde as fibras 402, 502 de cada configuração são orientadas diferentemente com respeito a um sistema de ar de temperamento duplo (a direção de ar de temperamento nas figuras 6a e 6b é descrita pelas setas). A figura 7 descreve ainda um outro grupamento de fibras que pode ser produzido pelo sistema da presente invenção, onde técnicas de medição dedicadas são utilizadas para produzir fibras de dois componentes de revestimento/núcleo 602 misturadas fibras de componente único 604. Ainda em uma outra modalidade, o feixe de fiação e o pacote de fiação da presente invenção podem ser desenhados para distribuir tamanhos de fibra misturada exatos através de medição dedicada de múltiplas correntes de modo a

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22/24 produzir panos com gradientes de tamanho de poro talhado. A figura 8 descreve um agrupamento de fibras que produziría tal como um pano, onde fibras de diâmetro maior 702 são combinadas com fibras de diâmetro menor 704 durante o processo de fiação do sistema fechado. [0040] Outros exemplos de fibras que podem ser formadas utilizando o sistema da presente invenção são fibras de revestimento/núcleo onde o revestimento é um material termoplástico com um baixo ponto de fusão e o material de núcleo é um material termoplástico com características de alta resistência. Uma tela ligada por fiação destas fibras pode ser termicamente ligada (por exemplo, usando cilindros de calandra, ar contínuo, etc.) em temperaturas altas o bastante para amolecer ou fundir o material do revestimento externo, mas baixas o bastante de modo a não comprometer as características de resistência do material do núcleo. Tais fibras podem também ter propriedades especiais dispostas no revestimento tais como nãoflexível, capacidades anti-microbiais, e estabilidade gama. Podem também ser formadas fibras divisíveis em que dois ou mais componentes de polímero separados em filamentos extrudados são separados depois da formação de uma tela, por conseguinte, criando uma tela de fibras mais finas. Adicionalmente, podem ser formadas as fibras lado-a-lado que espontaneamente frisam e se avolumam quando submetidas ao tratamento apropriado. Fibras de polímero misturadas podem também ser formadas no sistema fechado da presente invenção para fornecer um número de propriedades úteis para produtos finais fabricados utilizando estas fibras.

[0041] Dos exemplos antes mencionados, pode ser visto que o sistema fechado da presente invenção é extremamente versátil e facilita a produção de uma ampla variedade de fibra de múltiplos componentes de polímero e combinações de pano em um sistema único.

[0042] A presente invenção não é limitada às modalidades

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23/24 particulares descritas acima, e técnicas de processamento adicional ou modificado são considerados estarem dentro do escopo da invenção. Como previamente percebido, a presente invenção não é limitada à configuração de câmara fechada da figura 2; de preferência, o sistema fechado da presente invenção pode utilizar qualquer configuração de ambiente fechado que impede a exposição dos filamentos extrudados a temperaturas não-controladas e correntes de ar durante a formação da fibra.

[0043] Similarmente, a montagem de feixe de fiação não é limitada à configuração da figura 3; de preferência, a montagem de feixe de fiação pode ser desenhada para receber e processar e medir termicamente qualquer número de correntes de suprimento de fluxo de polímero segregado. Em outras palavras, a montagem de feixe de fiação pode incluir qualquer número adequado de entradas de suprimento de polímero conectando-se a qualquer número adequado dos tubos de distribuição dentro das tubulações de distribuição para independentemente aquecer e/ou manter qualquer número de diferentes fluxos de polímero em uma variedade de diferentes temperaturas. A montagem de feixe de fiação pode adicionalmente incluir qualquer número adequado de bombas de medição, onde cada bomba tem qualquer número adequado de correntes de saída, para independentemente fornecer diferentes fluxos de fluido de polímero em variadas vazões para o pacote de fiação. Adicionalmente, cada uma das bombas de medição pode ser configurada para distribuir um ou mais fluxos de fluido de polímero para o pacote de fiação em uma vazão independente das vazões de correntes medidas por qualquer uma das outras bombas de medição.

[0044] O pacote de fiação pode ser desenhado de qualquer maneira adequada para facilitar a produção de fibras e panos incluindo qualquer combinação de fibras de componente único ou de múltiplos

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24/24 componentes de quaisquer geometrias de seção transversal adequadas. Adicionalmente, qualquer número ou combinação de técnicas de processamento de fibra, técnicas de formação de fio, e processos de formação de pano tecido e não tecido pode ser aplicado às fibras formadas de acordo com a presente invenção.

[0045] Tendo descritas as modalidades preferidas de um novo e aperfeiçoado sistema fechado para produção de fibras e panos tendo múltiplos componentes de polímero, acredita-se que outras modificações, variações e mudanças serão sugeridas para aqueles versados na técnica em vista dos ensinamentos estabelecidos aqui. É, por conseguinte, para ser entendido que todas as tais variações, modificações e mudanças estão incluídas no escopo da presente invenção como definido pelas reivindicações em anexo. Embora termos específicos sejam empregados aqui, eles são usados somente em um sentido genérico e descritivo e não para propósitos de limitação.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema para fabricação de uma tela de fibras não-tecidas compreendendo:

uma montagem de feixe de fiação (102) configurada para processar e distribuir uma pluralidade de fluxos de polímero para extrusão através de orifícios da fieira, a montagem de feixe de fiação (102) incluindo uma pluralidade de passagens de distribuição em comunicação fluida com os orifícios da fieira, em que pelo menos duas das passagens de distribuição são configuradas para distribuir fluxos de polímero separados de componentes de polímero diferentes aos orifícios da fieira;

uma câmara de temperamento (106) configurada para receber e temperar filamentos extrudados (108) dos orifícios da fieira, a câmara de temperamento (106) incluindo uma fonte de suprimento de gás para direcionar uma corrente de gás nos filamentos extrudados (108);

uma câmara de puxar (120) em comunicação com a câmara de temperamento (106) e configurada para receber e atenuar os filamentos temperados; e uma superfície de formação configurada para receber filamentos puxados que emergem da câmara de puxar (120) e formam uma tela fibrosa não-tecida (118) na superfície de formação;

em que o sistema mantém os filamentos extrudados (108) em um ambiente incluso entre os orifícios da fieira e a câmara de puxar (120) para impedir que correntes de gás não controladas contatem os filamentos, caracterizado pelo fato de que a montagem de feixe de fiação (102) inclui uma pluralidade de tubulações (122, 130) para segregar e independentemente manter os fluxos de polímero de componentes de polímero diferentes em temPetição 870180057875, de 04/07/2018, pág. 29/66
2/4 peraturas diferentes, em que cada tubulação (122, 130) fornece aquecimento uniforme de um fluxo de polímero fluindo dentro de um tubo de distribuição de polímero dentro de cada tubulação (122, 130) ao circundar cada tubo de distribuição com um meio de transferência de calor a uma temperatura substancialmente uniforme.

2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a montagem de feixe de fiação (102) inclui uma pluralidade de bombas de medição (128, 136) configurada para independentemente distribuir fluxos de polímero de componentes de polímero diferentes em vazões variadas para os orifícios da fieira.
3. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema é configurado para produzir disposições de fibras de múltiplos componentes.
4. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema é configurado para produzir disposições de fibras de dois componentes (602).
5. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema é configurado para produzir disposições de fibras de componente único (604), em que pelo menos uma fibra de componente único (604) consiste em um componente de polímero que é diferente de um componente de polímero de pelo menos uma outra fibra de componente único (604).
6. Método de formação de uma tela de fibras não-tecidas, com um sistema para fabricação de fibras tal como definido na reivindicação 1, incluindo uma montagem de feixe de fiação (102), e uma câmara de temperamento (106) em comunicação com uma câmara de puxar (120), em que o sistema mantém um ambiente incluso entre a montagem de feixe de fiação (102), a câmara de temperamento (106) e a câmara de puxar (120) para impedir que correntes de gás não

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3/4 controladas entrem no ambiente incluso, o método de formação de uma tela de fibras não-tecidas compreendendo:

(a) distribuir uma pluralidade de fluxos de polímero da montagem de feixe de fiação (102) aos orifícios da fieira, em que pelo menos dois fluxos de polímero incluem diferentes componentes de polímero;

b) extrudar a pluralidade de fluxos de polímero através dos orifícios da fieira para formar uma pluralidade de filamentos;

(c) temperar os filamentos extrudados (108) por contato dos filamentos com uma corrente de gás na câmara de temperamento (106);

(d) puxar os filamentos de temperados na câmara de puxar (120); e (e) depositar os filamentos de puxar em uma superfície de formação para formar uma tela fibrosa não-tecida (118) na superfície de formação caracterizado pelo fato de que a montagem de feixe de fiação (102) inclui uma pluralidade de tubulações (122, 130) para segregar e independentemente manter os fluxos de polímero de componentes de polímero diferentes em temperaturas diferentes, em que cada tubulação (122, 130) fornece aquecimento uniforme de um fluxo de polímero fluindo dentro de um tubo de distribuição de polímero dentro de cada tubulação (122, 130) ao circundar cada tubo de distribuição com um meio de transferência de calor a uma temperatura substancialmente uniforme.
7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a etapa (a) inclui:

(a.1) distribuir fluxos de polímero segregadas em vazões variadas aos orifícios da fieira.
8. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado

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4/4 pelo fato de que compreende adicionalmente:

(f) formar uma disposição de fibras de múltiplos componentes.
9. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:

(f) formar uma disposição de fibras de múltiplos componentes.
10. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:

(f) formar uma disposição de fibras de componente único (604), em que pelo menos uma fibra de componente único (604) consiste em um componente de polímero que é diferente de um componente de polímero de pelo menos uma outra fibra de componente único (604).

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