ES2236273T3 - Procedimiento y sistema para fabricar telas no tejidas de filamentos continuos de multiples componentes. - Google Patents
Procedimiento y sistema para fabricar telas no tejidas de filamentos continuos de multiples componentes.Info
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Abstract
Procedimiento para fabricar una tela no tejida de filamentos continuos a partir de filamentos de múltiples componentes, que comprende las etapas siguientes: fundir separadamente dos o más componentes poliméricos; extrusionar los dos o más componentes de polímero fundidos a partir de los orificios de hilera para formar unos filamentos de múltiples componentes; poner en contacto los filamentos con aire frío para enfriar y solidificar los filamentos; atenuar y estirar neumáticamente los filamentos en un atenuador; depositar los filamentos aleatoriamente sobre una cinta de movimiento continuo permeable al aire para formar una tela no tejida de filamentos sustancialmente continuos; y hacer pasar la tela a través de un aglomerante y aglomerar los filamentos para transformar la tela en una tela no tejida cohesionada; caracterizado porque los dos o más componentes de polímero fundidos son dirigidos a través de un conjunto de cabezal de hilar equipado con una placa de distribución configurada de talmodo que los componentes de polímero fundidos separadamente se combinan en una pluralidad de orificios de hilera para formar unos filamentos de múltiples componentes, los orificios de hilera presentan una densidad de por lo menos 3000 orificios por metro, el aire frío de un primer ventilador controlable independientemente es dirigido a través de la cámara de refrigeración y es puesto en contacto con los filamentos para refrigerar y solidificar los filamentos y a continuación el aire frío es dirigido a través del atenuador conjuntamente con los filamentos; los filamentos pasan desde el atenuador hacia el interior y a través de una unidad de depósito de filamentos antes de ser depositados sobre una cinta móvil permeable al aire, y se aplica una aspiración a partir de un segundo ventilador controlable independientemente a través de la parte inferior de la cinta permeable para aspirar el aire a través de la unidad de depósito y a través de la cinta permeable.
Description
Procedimiento y sistema para fabricar telas no
tejidas de filamentos continuos de múltiples componentes.
La presente invención se refiere a unos
perfeccionamientos en la fabricación de telas no tejidas de
filamentos continuos, y más particularmente a un procedimiento y a
un sistema perfeccionados para fabricar un tejido de filamentos
continuos de múltiples componentes y a los tejidos fabricados con la
invención.
Según el documento WO 00/08243, una tela no
tejida de filamentos continuos de filamentos de múltiples
componentes se fabrica fundiendo separadamente dos o más componentes
poliméricos; extruyendo los dos o más componentes de polímero
fundidos a través de los orificios de hilera para formar unos
filamentos de múltiples componentes; poniendo en contacto los
filamentos con aire frío para enfriar y solidificar los filamentos;
atenuando y estirando neumáticamente los filamentos en un atenuador;
depositando los filamentos aleatoriamente encima de un cinta de
movimiento continuo permeable al aire para formar una tela no tejida
de filamentos sustancialmente continuos; y haciendo pasar la tela a
través de un aglomerante y aglomerando los filamentos para
transformar la tela en una tela no tejida cohesionada.
La presente invención proporciona una tela no
tejida de filamentos continuos que presenta inesperadamente un
excelente equilibrio en cuanto a suavidad, elasticidad, estructura y
coste. El procedimiento y el sistema para fabricar la tela permiten
una gran flexibilidad en cuanto al diseño de los productos que va
emparejada con una estructura excelente y un coste reducido que
hasta ahora nunca se había alcanzado ni tan siquiera imaginado con
la técnica anterior.
Según un aspecto de la presente invención, se
proporciona un procedimiento para fabricar una tela no tejida de
filamentos continuos a partir de filamentos de múltiples
componentes, caracterizado porque dos o más componentes de polímero
fundidos se hacen pasar a través de un cabezal de hilar equipado con
una placa de distribución configurada de tal modo que los
componentes de polímero fundidos separadamente se combinan en una
pluralidad de orificios de hilera para formar unos filamentos de
múltiples componentes, los orificios de hilera están dispuestos con
una densidad de por lo menos 3000 orificios por metro, aire frío
proveniente de un primer ventilador controlable independientemente
se hace pasar a través de una cámara de enfriamiento y se pone en
contacto con los filamentos para enfriar y solidificar los
filamentos y el aire frío con los filamentos se hace pasar a
continuación a través de un atenuador, dentro y a través de una
unidad en la que se depositan los filamentos antes de ser
depositados sobre un cinta móvil permeable al aire, y se aplica una
aspiración desde un segundo ventilador controlable
independientemente desde la parte inferior de la cinta permeable de
modo conveniente para aspirar aire a través de la unidad de depósito
y a través de la cinta permeable al aire.
También según la presente invención, se
proporciona un sistema para fabricar tela no tejida de filamentos
continuos a partir de filamentos de múltiples componentes. Dicho
sistema comprende dos o más extrusores para fundir separadamente
respectivamente, dos o más componentes de polímero; un cabezal de
hilar conectado a dichos extrusores para recibir separadamente los
componentes de polímero fundidos y extruir los componentes de
polímero a través de los orificios de hilera para formar filamentos
de múltiples componentes; una zona de enfriamiento dispuesta para
recibir los filamentos extrusionados a través de los orificios de
hilera y para poner en contacto los filamentos con aire frío para
enfriar y solidificar los filamentos; un atenuador dispuesto para
recibir los filamentos y configurado para atenuar y estirar
neumáticamente los filamentos; y un aglomerante para aglomerar los
filamentos y para formar con ellos una tela no tejida cohesionada.
El sistema de la presente invención se caracteriza porque el cabezal
de hilar está equipado con una placa de distribución configurada de
tal modo que los componentes de polímero fundidos separadamente se
combinan en una pluralidad de orificios de hilera para formar los
filamentos de múltiples componentes, los orificios de hilera están
dispuestos con una densidad de por lo menos 3000 orificios por
metro, una cámara de enfriamiento que presenta un primer ventilador
controlable independientemente está dispuesto para dirigir aire frío
a los filamentos para enfriar y solidificar los filamentos y a
continuación el aire frío es dirigido a través del atenuador
conjuntamente con los filamentos, una unidad de depósito está
dispuesta para recibir los filamentos que provienen del atenuador
antes que los filamentos sean depositados sobre una cinta móvil
permeable al aire, y un segundo ventilador controlable
independientemente con una aspiración a través de la parte inferior
de la cinta permeable al aire de modo que aspire aire a través de la
unidad de depósito y a través de la cinta permeable al aire.
En una forma de realización particular, el
tratamiento inicial, el fundido, y el transporte de los dos o más
componentes de polímero se realiza en respectivos extrusores
individuales. Los componentes separados de polímero se combinan y
extrusionan formando unos filamentos de múltiples componentes
mediante la utilización de un cabezal de hilar equipado con grupos
de hileras que presentan una única placa de distribución
comercializada por Hills, Inc. y dada a conocer en las patentes US
nº 5.162.074; nº 5.344.297 y nº 5.466.410. Los filamentos
extrusionados son enfriados, atenuados y depositados sobre una cinta
transportadora móvil permeable al aire utilizando un sistema
conocido como sistema Reicofil III, dado a conocer en el documento
US nº 5.814.349. La tela de filamentos que se ha formado sobre la
cinta transportadora puede ser aglomerada, indistintamente en dicha
forma o combinándola con otras capas o componentes adicionales,
haciéndola pasar a través de un aglomerador. El aglomerador puede
comprender una calandra caliente que comprenda un rodillo
calandrador que presente un diseño conveniente para formar puntos de
aglomeración particulares a través de la tela. Alternativamente, el
aglomerador puede estar formado por un aglomerador en el que pase
aire a través. La tela se enrolla a continuación formando rollos
mediante la utilización de un dispositivo enrollador de mercado.
La Figura representa esquemáticamente la
disposición de los componentes de un sistema para fabricar una tela
no tejida de filamentos continuos bicomponentes según la presente
invención.
La presente invención se describirá con mayor
detalle a continuación haciendo referencia al dibujo adjunto, en el
que se representa una forma de realización preferida de la
invención. La presente invención puede, no obstante, ser realizada
de muchas formas diferentes y no debe interpretarse que esté
limitada por la forma de realización que se describe a continuación;
ya que, dicha forma de realización se proporciona para que la
presente descripción sea rigurosa y completa, y para transmitir el
alcance de la invención de forma completa a los expertos en la
materia. En la memoria los números iguales se refieren a elementos
iguales.
La Figura representa esquemáticamente los
componentes del sistema para realizar el procedimiento de la
presente invención. En la forma de realización representada, el
sistema comprende dos extrusores 11, 12 adaptados para recibir y
procesar dos materiales separados para formar fibras de polímero,
que típicamente se reciben del fabricante en forma de copos o
astillas de polímero. Los extrusores están equipados con unas tolvas
de entrada 13, 14 adaptadas para recibir el suministro del material
de polímero. Los extrusores comprenden un cuerpo cilíndrico extrusor
caliente en el cual está montado un tornillo extrusor que presenta
circunvalaciones o paletas configuradas para transportar las
astillas o copos del material de polímero a través de una serie de
zonas de calentamiento mientras el material de polímero se calienta
hasta alcanzar al estado fundido y es mezclado mediante el tornillo
extrusor. Este tipo de extrusores son comercializados por diversos
fabricantes.
Un conjunto de cabezal de hilar, designado en
general por el número de referencia 20, se presenta montado en
conexión con la boca de descarga de cada extrusor para recibir el
material de polímero fundido. El conjunto cabezal de hilar 20 se
extiende en la dirección transversal al aparato para de ese modo
definir el ancho de la tela no tejida que se debe fabricar. El
conjunto de cabezal de hilar presenta típicamente una longitud de
varios metros. Montados respecto al conjunto de cabezal de hilar se
encuentran uno o más grupos de hilar desmontables diseñados para
recibir el material de polímero fundido desde los dos extrusores,
para filtrar el material de polímero, y a continuación dirigir el
material de polímero a través de unos finos capilares formados en la
placa de la hilera. El polímero es extrusionado a presión a través
de los orificios capilares formando finos filamentos. En la presente
invención resulta importante poder disponer de una gran densidad de
orificios en la hilera. Preferentemente, la hilera debería presentar
una densidad de por lo menos 3000 orificios por metro de longitud
del cabezal de hilar, y más preferiblemente por lo menos 4000
orificios por metro. Se contemplan densidades tan elevadas como de
6000 orificios por metro.
Cada conjunto de hileras se monta a partir de en
una serie de placas intercaladas entre sí. En el extremo corriente
abajo o parte inferior del conjunto de hileras se encuentra una
placa de hilera 22 que presenta los orificios de hilera descritos
anteriormente. En el extremo corriente arriba o parte superior se
encuentra una placa superior que presenta unos puertos de entrada
para recibir las corrientes separadas de los polímeros fundidos. En
la parte inferior de la placa superior se encuentra una placa
soporte para soportar las pantallas filtrantes que filtran el
polímero fundido. En la parte inferior del soporte de la pantalla
está dispuesta una placa reguladora que presenta unas aberturas
formadas en ella para distribuir el flujo diseñadas para distribuir
las corrientes separadas de polímero fundido. Montado en la parte
inferior de la placa reguladora e inmediatamente encima de la placa
de hilera 22 se encuentra una placa de distribución 24 que forma
unos canales para transportar separadamente los respectivos
materiales de polímero fundido que se reciben desde las aberturas
distribuidoras de flujo de la placa reguladora situada en la parte
superior. Los canales de la placa de distribución están configurados
para actuar a modo de camino de las respectivas corrientes separadas
de polímero para dirigir las corrientes de polímero a las
localizaciones convenientes en la entrada a la hilera de modo que
los componentes de polímero fundido separadamente se combinan en el
extremo de entrada del orificio de hilera para producir un diseño
geométrico seleccionado de entre la sección transversal del
filamento. A medida que se va extruyendo el material de polímero
fundido en los orificios de hilera, los componentes separados de
polímero ocupan distintas áreas o zonas en la sección transversal
del filamento. Por ejemplo, los diseños pueden ser del tipo
funda/núcleo, uno al lado de otro, porción de tarta, islas en el
mar, perfil con puntas, tablero de ajedrez, piel de naranja etc. Los
orificios de hilera pueden presentar indistintamente una sección
transversal redonda u otras formas distintas de sección transversal
como trilobulada, cuadrilobulada, pentalobulada, con forma de hueso
de perro, con forma de delta, etc. para fabricar filamentos con
diversas secciones transversales. Las finas placas de distribución
24 se pueden fabricar fácilmente, particularmente gravándolas al
ácido, que es un procedimiento que tiene un coste inferior al de los
procedimientos tradicionales de mecanizado. Debido a que las placas
son finas, son por tanto buenas conductoras del calor y retienen un
volumen de polímero muy reducido, por lo que se reduce de forma
significativa el tiempo de paso por el conjunto de hileras. Esto
resulta particularmente ventajoso cuando se extruyen materiales de
polímero que presentan unos puntos de fusión significativamente
distintos, en los que el conjunto de hileras y el cabezal de hilar
deben ser operados a temperaturas por encima del punto de fusión del
polímero que funde a la temperatura más elevada. El otro material de
polímero (el de punto de fusión menos elevado) del grupo experimenta
dichas temperaturas más altas, sólo durante el reducido tiempo de
paso, lo que ayuda a reducir la degradación del material de
polímero. Grupos de hilar que utilizan placas de distribución del
tipo descrito para fabricar fibras bicomponentes o de múltiples
componentes son fabricados por Hills Inc. de W.Melbourne, Florida, y
se dan a conocer en las patentes US nº 5.162.074, nº 5.344.297 y nº
5.466.410, cuya descripción se ha incorporado en la presente patente
como referencia.
Después de pasar por la placa de hilera, los
filamentos fundidos recién extrusionados son dirigidos hacia la
parte inferior a través de una cámara de enfriado 30. Una corriente
de aire de un ventilador controlado independientemente 31 es
dirigida hacia el interior de la cámara de enfriado y es puesta en
contacto con los filamentos para enfriar y solidificar dichos
filamentos. A medida que los filamentos continúan moviéndose hacia
la parte inferior, entran en un atenuador de filamentos 32. A medida
que los filamentos y el aire frió pasan a través del atenuador, la
forma de la sección transversal del atenuador hace que el aire frío
en la cámara de enfriado sea acelerado a medida que va pasando hacia
la parte inferior de la cámara de atenuación. Los filamentos,
inmersos en el aire acelerado, también se aceleran y por
consiguiente son atenuados (estirados) a medida que van pasando por
el atenuador. La velocidad de soplado, el espacio en el canal del
atenuador y la convergencia geométrica son ajustables para
proporcionar flexibilidad al procedimiento.
Montado en la parte inferior del atenuador de
filamentos 32 se encuentra una unidad de deposito de filamentos 34
que está diseñada para distribuir aleatoriamente los filamentos a
medida que son depositados sobre una cinta transportadora sin fín
permeable al aire 40 dispuesta en la parte inferior para formar una
tela sin aglomerar con los filamentos dispuestos aleatoriamente. La
unidad de depósito de filamentos 34 comprende un difusor que
presenta una geometría divergente y unas paredes laterales
ajustables. En la parte inferior de la cinta transportadora
permeable 40 se encuentra una unidad aspiradora 42 que aspira aire
hacia la parte inferior a través de la unidad en la que se depositan
los filamentos 34 y ayuda a depositar los filamentos sobre la cinta
permeable al aire 40. Un espacio abierto al aire 36 está formado
entre el extremo inferior del atenuador 32 y el extremo superior de
la unidad en la que se depositan los filamentos 34 para permitir que
entre aire ambiente dentro de la unidad de depósito. Esto sirve para
facilitar que se pueda obtener una distribución consistente pero
aleatoria de los filamentos en la unidad de depósito de tal modo que
la tela no tejida presente una excelente uniformidad tanto en la
dirección de la máquina como en la dirección transversal.
La cámara de enfriamiento, y las unidades de
atenuación de los filamentos y de depósito de los filamentos están
comercializadas por Reifenhauser GmbH & Company Machinenfabrik
de Troisdorf, Germany. Este sistema se describe con mayor detalle en
la patente US nº 5.814.349, cuya descripción se incorpora a la
presente patente a modo referencia. Dicho sistema vendido por
Reifenhauser es comercializado con la denominación de sistema
"Reicofil III".
La tela de filamentos depositada sobre la cinta
sin fín de movimiento continuo se puede hacer pasar posteriormente a
través de un aglomerante y aglomerarla para formar una tela no
tejida cohesionada. El aglomerado se puede realizar mediante una
cualquiera de las diversas técnicas conocidas tales como, por
ejemplo, haciéndola pasar a través de la confluencia de un par de
rodillos calientes 44 o a través de una corriente de aire
aglomerante. Alternativamente, los filamentos de la tela se pueden
combinar con uno o más componentes adicionales y aglomerarlos para
formar una tela compuesta no tejida. Entre dichos componentes
adicionales pueden estar incluidos, por ejemplo, películas, telas
absorbentes, o telas adicionales de fibra continua o de fibra
cortada.
Los componentes de polímero para filamentos de
múltiples componentes son seleccionados en las proporciones y de
modo que presenten puntos de fusión, propiedades de cristalización,
propiedades eléctricas, viscosidades, y solubilidades que permitan
que el filamento multicomponente se transforme en una fibra que se
pueda fundir y que pueda aportar las propiedades deseadas a la tela
no tejida. Entre los polímeros adecuados para la forma de
realización práctica de la invención se incluyen las poliolefinas,
entre las que se incluyen el polipropileno y el polietileno, las
poliamidas, entre las que se incluye el nylon, los poliésteres entre
los que se incluye el polietileno teraftalato y el polibutileno
teraftalato, los elastómeros termoplásticos, sus copolímeros, y
cualquiera de sus mezclas.
Diversas modificaciones y otras formas de
realización de la invención podrán ser concebidas por los expertos
en la materia a la que pertenece la invención a partir de las
enseñanzas presentadas por las anteriores descripciones y por los
dibujos adjuntos.
Por consiguiente, debe considerarse que la
invención no está limitada por las formas de realización
particulares dadas a conocer y que deben considerarse incluidas
dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas las
modificaciones y otras formas de realización de la misma. A pesar
de que en la descripción se han utilizado términos específicos,
dichos términos se han utilizado únicamente en sentido genérico y
descriptivo y no con fines limitativos.
Claims (14)
1. Procedimiento para fabricar una tela no tejida
de filamentos continuos a partir de filamentos de múltiples
componentes, que comprende las etapas siguientes: fundir
separadamente dos o más componentes poliméricos; extrusionar los dos
o más componentes de polímero fundidos a partir de los orificios de
hilera para formar unos filamentos de múltiples componentes; poner
en contacto los filamentos con aire frío para enfriar y solidificar
los filamentos; atenuar y estirar neumáticamente los filamentos en
un atenuador; depositar los filamentos aleatoriamente sobre una
cinta de movimiento continuo permeable al aire para formar una tela
no tejida de filamentos sustancialmente continuos; y hacer pasar la
tela a través de un aglomerante y aglomerar los filamentos para
transformar la tela en una tela no tejida cohesionada;
caracterizado porque los dos o más componentes de polímero
fundidos son dirigidos a través de un conjunto de cabezal de hilar
equipado con una placa de distribución configurada de tal modo que
los componentes de polímero fundidos separadamente se combinan en
una pluralidad de orificios de hilera para formar unos filamentos de
múltiples componentes, los orificios de hilera presentan una
densidad de por lo menos 3000 orificios por metro, el aire frío de
un primer ventilador controlable independientemente es dirigido a
través de la cámara de refrigeración y es puesto en contacto con los
filamentos para refrigerar y solidificar los filamentos y a
continuación el aire frío es dirigido a través del atenuador
conjuntamente con los filamentos; los filamentos pasan desde el
atenuador hacia el interior y a través de una unidad de depósito de
filamentos antes de ser depositados sobre una cinta móvil permeable
al aire, y se aplica una aspiración a partir de un segundo
ventilador controlable independientemente a través de la parte
inferior de la cinta permeable para aspirar el aire a través de la
unidad de depósito y a través de la cinta permeable.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
que los dos o más componentes de polímero están dispuestos según una
configuración transversal seleccionada de entre funda/núcleo, uno al
lado de otro, porción de tarta, islas en el mar, perfil con
puntas.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
que un componente de polímero es un polietileno y el otro componente
de polímero es un polipropileno.
4. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
que los componentes de polímero que han sido dirigidos a través del
conjunto de cabezal de hilar y que han sido combinados en los
orificios de hilera son dos componentes de polímero que están
dispuestos para formar unos filamentos bicomponentes de tipo
funda-núcleo, y en el que el primero de los
componentes de polímero es un polipropileno y el segundo componente
de polímero es un polímero que presenta unas propiedades distintas a
las de dicho componente de polímero polipropileno.
5. Procedimiento según la reivindicación 4, en el
que el segundo componente de polímero es polietileno.
6. Procedimiento según la reivindicación 4, en el
que el segundo componente de polímero es un polipropileno
distinto.
7. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
que la etapa de dirigir la tela a través de un aglomerante comprende
dirigir la tela a través de una calandra que comprende un rodillo de
calandra con un diseño y que forma unos puntos particulares de
aglomerado en la tela.
8. Sistema para fabricar una tela no tejida de
filamentos continuos a partir de filamentos de múltiples
componentes, en el que el sistema comprende dos o mas extrusores
para fundir separadamente, respectivamente, dos o más componentes de
polímero; un cabezal de hilar conectado a dichos extrusores para
recibir separadamente desde dichos extrusores los componentes de
polímero fundidos y extruir los componentes del polímero a partir de
los orificios de hilera para formar unos filamentos de múltiples
componentes; una zona de enfriado dispuesta para recibir los
filamentos extruidos a partir de los orificios de hilera y para
poner en contacto los filamentos con aire frío para enfriar y
solidificar los filamentos; un atenuador dispuesto para recibir los
filamentos y configurado para atenuar y estirar neumáticamente los
filamentos; y un aglomerante para aglomerar los filamentos y formar
con ellos una tela no tejida cohesionada; caracterizado
porque el cabezal de hilar está equipado con una placa de
distribución configurada de tal modo que los componentes fundidos
separadamente se combinan en una pluralidad de orificios de hilera
para formar unos filamentos de múltiples componentes, los orificios
de hilera están dispuestos con una densidad de por lo menos 3000
orificios por metro, una cámara de enfriamiento que presenta un
primer ventilador controlable independientemente dispuesto para
dirigir aire frío en contacto con los filamentos para enfriar y
solidificar los filamentos y el aire frío es dirigido a continuación
a través del atenuador conjuntamente con los filamentos, una unidad
de depósito de los filamentos está dispuesta para recibir los
filamentos que pasan a través del atenuador antes de que los
filamentos sean depositados sobre una cinta móvil permeable al
aire, y un segundo ventilador controlable independientemente aplica
una aspiración a través de la parte inferior de la cinta para
aspirar aire a través de la unidad de depósito y a través de la
cinta permeable al aire.
9. Sistema según la reivindicación 8, en el que
dicha placa de distribución está configurada de tal modo que los
componentes de los polímeros fundidos separadamente se combinan
según una configuración de sección transversal seleccionada de entre
funda/núcleo, uno al lado de otro, porción de tarta, islas en el
mar, perfil con puntas.
10. Sistema según la reivindicación 8, en el que
un componente de polímero es un polipropileno y el otro componente
de polímero es un polietileno.
11. Sistema según la reivindicación 10, en el que
los componentes de polímero que han sido dirigidos a través del
cabezal de hilar y que han sido combinados en los orificios de
hilera son dos componentes de polímero que están dispuestos para
formar unos filamentos bicomponentes de tipo
funda-núcleo, y en el que el primero de los
componentes de polímero es un polipropileno y el segundo componente
de polímero es un polímero que presenta unas propiedades distintas a
las de dicho componente del polímero polipropileno.
12. Sistema según la reivindicación 11, en el que
el segundo componente de polímero es un polietileno distinto.
13. Sistema según la reivindicación 11, en el que
el segundo componente de polímero es un polipropileno distinto.
14. Sistema según la reivindicación 8, en el que
el aglomerante comprende una calandra que comprende un rodillo de
calandra con un diseño que forma unos puntos de aglomerado
particulares a través de la tela.
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