ES2238849T3

ES2238849T3 - Soporte no tejido y alfombra que lo comprende.

Info

Publication number: ES2238849T3
Application number: ES99942854T
Authority: ES
Inventors: Peter Thomas Coolen; Samuel T. Johnson, Iii
Original assignee: Colbond BV
Current assignee: Freudenberg Performance Materials BV
Priority date: 1998-08-27
Filing date: 1999-08-11
Publication date: 2005-09-01
Anticipated expiration: 2019-08-11
Also published as: EP1117865A2; DE69925140T3; ID28841A; WO2000012800A2; CA2341165A1; DE69925140D1; BR9913208A; ATE294888T1; DE69925140T2; JP4939687B2; WO2000012800A3; CN1319149A; KR20010072998A; CN1210458C; AU757063B2; EP1117865B2; US6207599B1; EP1117865B1; AU5621699A; KR100591494B1

Abstract

Un soporte de alfombra primario no tejido que comprende filamentos o fibras de polímero termoplástico unidos por medio de un polímero aglomerante, caracterizado porque el soporte consiste en dos o tres capas distin- guibles, en el que el término distinguible indica que la transición desde una capa a la siguiente no es esencial- mente gradual, la capa distinguible se selecciona de un grupo que consiste en una capa tejida termoplástica distin- guible, una capa continua termoplástica distinguible, o una capa no tejida distinguible que comprende también filamen- tos o fibras unidas por medio de un polímero aglomerante, en el que la resistencia a la deslaminación del soporte, medida de acuerdo con DIN 54310 está reducida en al menos 30% y preferiblemente en al menos 50%, con respecto al mismo soporte sin las citadas capas distinguibles.

Description

Soporte no tejido y alfombra que lo comprende.

La invención se refiere a un soporte de alfombra primario no tejido que comprende filamentos o fibras de polímero termoplástico unidos por medio de un polímero aglomerante.

La fabricación de soportes de alfombra primarios no tejidos, estando los filamentos o fibras de un polímero termoplástico unidos con la ayuda de, por ejemplo, un agente aglomerante de polímero termoplástico, se ha conocido durante muchos años, por ejemplo, desde el Documento US 4.842.915. Esta publicación se refiere a una tela trabada mediante hilado que consiste en filamentos de una matriz de poliéster, la cual tela es adecuada para su uso como una base afelpada para alfombras y que se hace resistente por medio de un componente aglomerante en la forma de filamentos capaces de ser suavizados, fibras, un polvo y/o granulados de grano fino. El componente aglomerante consiste en polipropileno con un intervalo de fusión que está al menos 90ºC por debajo del intervalo de fusión de los filamentos o fibras de la matriz de poliéster.

En el transcurso de los años, los soportes de alfombra primarios no tejidos se han mejorado constantemente con el fin de cumplir las siempre estrictas demandas de los fabricantes y los usuarios de las alfombras. De particular importancia son el incremento de la resistencia a la rotura y el alargamiento a rotura después de la operación de afelpado, el incremento de la resistencia al desgarramiento después de la operación de afelpado y del revestimiento, mejorando generalmente el aspecto de la alfombra que se obtiene, lo que permite el zurcido eficaz de las imperfecciones que se producen durante la operación de afelpado, y facilitar la capacidad de afelpado, es decir mediante proporcionar una resistencia a la penetración de la aguja de afelpado más baja y una flexión reducida de la aguja durante la operación de afelpado, evitando un pespunte basto, incrementando la sujeción del punto, y reduciendo el ruido durante la operación de afelpado.

Es un objeto de la presente invención proporcionar las citadas mejoras. Esto se consigue en los soportes de alfombras según se describe en el primer párrafo, en el que el soporte consiste de dos o tres capas distinguibles, en el que el término distinguible indica que la transición desde una capa a la siguiente no es esencialmente gradual, la capa distinguible se selecciona de un grupo que consiste en una capa tejida termoplástica distinguible, una capa continua termoplástica distinguible, o una capa no tejida distinguible comprendiendo también filamentos o fibras unidos por medio de un polímero aglomerante, en el que la resistencia a la deslaminación del soporte, medida de acuerdo con DIN 54310 se reduce en al menos 30% y preferiblemente en al menos 50%, con respecto al mismo soporte sin las capas distinguibles citadas.

El término "distinguible" indica que, aunque alguna mezcla y/o entrelazado de los filamentos o fibras en las diferentes capas no se puede evitar en los materiales no tejidos, la transición desde una capa a la siguiente no es esencialmente gradual. Se prefiere que cada una de las capas sea sustancialmente homogénea (es decir, que no exhiba unos grandes gradientes en su composición a lo largo de su espesor) y/o consista en un único tipo de filamentos o fibras o en una mezcla homogénea de más de un tipo de filamentos o fibras.

En general, la operación de afelpado reduce la resistencia a la rotura (resistencia a la rotura inicial elevada) de los soportes no tejidos debido a la ruptura y/o el daño causado por las agujas de la operación de afelpado. También, se encontró que una disminución en la resistencia a la deslaminación conseguida a través de una capa distinguible (sustitutiva o adicional) da lugar a una disminución sustancial en la resistencia a la rotura por tracción del soporte, la cual disminución a primera vista puede parecer desventajosa. Sin embargo, parece que la reducción deliberada de la resistencia a la rotura de acuerdo con la presente invención (es decir mediante disminución de la resistencia a la deslaminación del soporte) suprime la reducción en la resistencia a la rotura y en el alargamiento que se obtiene a partir de la operación de afelpado. Aunque la resistencia a la rotura del soporte no afelpado de acuerdo con la invención es más baja que la de los soportes de la técnica anterior no afelpados, el soporte afelpado de acuerdo con la invención tiene realmente una resistencia a la rotura y un alargamiento más elevados que los soportes de la técnica anterior afelpados. Este fenómeno se ilustrará y se substanciará mediante los ejemplos de la invención más
adelante.

La capa distinguible, la cual por una parte es responsable de la reducción de la resistencia a la deslaminación (por ejemplo, a través de una movilidad más elevada de los filamentos o fibras y/o por una adherencia reducida a la otra capa(s)) y por otra parte debe proporcionar suficiente coherencia del laminado para permitir el manejo y tratamiento (preliminar), puede tomar muchas formas, tales como un material no tejido colocado en seco, uno colocado en húmedo, o uno soplado en masa fundida. Otros ejemplos son las telas tejidas y las capas continuas tales como una película o un papel metalizado. Sin embargo, se prefieren los materiales no tejidos unidos (hilados) térmica o químicamente, los cuales pueden además ser perforados por agujas o hidroenmarañados.

Es de advertir que la Solicitud de Patente Europea EP 822283 se refiere a una tela trabada mediante hilado que comprende dos tipos, (a) y (b), de filamentos bi-componentes vaina/núcleo que tiene un núcleo de poli(tereftalato de etileno) que tiene una temperatura de fusión más elevada que la de la vaina de polímero aglomerante. La relación en peso del polímero del filamento tipo (a) al filamento del tipo (b) está en el intervalo desde 1:3 a 1:10. Sobre la sección transversal de la tela, la relación en peso de los filamentos del tipo (a) a los filamentos del tipo (b) varía desde 15 a 70%. Esta última relación cambia a través de los planos de la sección transversal de la tela sin ningunos límites de fase perceptibles o distinguibles de tal manera que evita la deslaminación. Esta tecnología, por lo tanto, opera de manera opuesta a la de la presente invención, que busca promover la deslaminación.

La Solicitud de Patente Japonesa JP 04-352861 se refiere a una tela no tejida compuesta de fibras largas A de material compuesto de un polímero a1 y un polímero a2 que tiene un punto de fusión al menos 30ºC más elevado que el del a1, y fibras largas B de material compuesto de un polímero b1 y un polímero b2 que tiene un punto de fusión al menos 30ºC más elevado que el del b1. Además, el punto de fusión del polímero b1 es al menos 20ºC más elevado que el del a1. La tela consiste en cuatro tipos de capas, conteniendo la primera sólo fibras A, conteniendo la segunda más fibras A que fibras B, conteniendo la tercera más fibras B que fibras A, y conteniendo la cuarta sólo fibras B. La concentración de fibras A y B varía continuamente sin ningunos límites claros, de tal manera que no se produce la deslaminación.

El Documento US 3.940.302 describe una tela no tejida, adecuada para su uso como un soporte primario para alfombras afelpadas, que contiene filamentos bi-componentes que tienen un núcleo de polipropileno y una vaina de copolímero de amida ("la cual es capaz de ser convertida en adhesiva en vapor de agua saturado a presión a una presión que deja el componente núcleo sustancialmente sin afectar"), junto con homofilamentos de polipropileno. Hilos paralelos están incrustados en la tela en su dirección longitudinal. En una realización preferida, los filamentos bi-componentes están presentes en una concentración más elevada en una capa fina en al menos una de las superficies del producto que en el centro del producto de tal manera que mejoran la incorporación de colorante de la superficie del soporte.

El Documento JP 09291457 se refiere a un laminado que comprende capas de tela de un material compuesto de fibra larga del tipo lado con lado o del tipo vaina/núcleo compuesta de dos clases de polímeros con diferentes puntos de fusión, es decir un polietileno de alta densidad y polipropileno de alta densidad. La cantidad de polietileno de alta densidad es diferente en cada una de las capas de la tela. El estratificado tiene un volumen, tacto, y resistencia a la tracción muy elevados.

El Documento JP 06128855 describe una tela no tejida de estructura de tres capas que comprende una capa superficial, una capa intermedia, y una capa revés. La capa superficial y la capa revés están compuestas de una fibra larga del tipo conjugada que consiste en un componente A de polímero termoplástico y un componente B de polímero termoplástico que es incompatible con A. Las fibras largas están unidas mediante la unión por fusión del componente A. La capa intermedia contiene fibra A que consiste en sólo A y fibra B que consiste en sólo B, las cuales fibras están formadas por la división de la fibra larga del tipo conjugado. La fibra A está enmarañada con la fibra B sin estar esencialmente fundidas.

El Documento US 5.660.910 describe una tela de material compuesto no tejida trabada mediante hilado que comprende filamentos continuos de una matriz colocados al azar que tienen una densidad media lineal por filamento inferior a 25 denier (225 tex); y filamentos reforzantes continuos que tiene una densidad media lineal que excede de los 20 denier (180 tex) y excede la densidad media lineal por filamento de dichos filamentos de la matriz en al menos 10 denier (90 tex); en la que dichos filamentos continuos de la matriz están al menos parcialmente unidos juntos para formar dicha tela y dichos filamentos continuos están enredados en dicha tela sin estar sustancialmente unidos a otros filamentos en dicha tela de tal manera que cuando la tela se rasga de acuerdo con ASTM D 2261-83, más de tres filamentos de refuerzo se arrancan más de 1 cm de la tela en el desgarramiento.

De acuerdo con los ejemplos del Documento US 5.660.910 las telas que consisten en 13,5 denier (121,5 tex) por hilo continuo como hilo de la matriz reforzado con un único monofilamento de nilón 6,6 o de poli(tereftalato de etileno) de 300 denier (2700 tex) como hilo de refuerzo después de la operación de afelpado y del moldeo exhibían una resistencia al desgarramiento incrementada y mostraron un comportamiento de refuerzo al estirado. Los filamentos continuos de la matriz están al menos parcialmente unidos juntos y los filamentos reforzados están enredados en la tela sin estar sustancialmente unidos a otros filamentos en la tela.

Dentro del marco de la invención, los soportes primarios de alfombras que consisten en dos capas distinguibles son una opción viable, pero se prefiere que la capa que es responsable de la reducción de la resistencia a la deslaminación esté incrustada (como una capa interior) en el soporte, el cual comprende así tres capas distinguibles. En una estructura tal, las capas exteriores se pueden mover una con respecto a otra (localmente), lo que ayuda al mantenimiento del hilo afelpado, y proporciona la estabilidad requerida y otras propiedades mecánicas del soporte.

Se prefiere también que el soporte esté unido térmicamente y que cada una de las capas comprenda un polímero aglomerante (termoplástico) y filamentos o fibras de un polímero termoplástico, en el que la concentración y/o la temperatura de unión del polímero aglomerante en la capa responsable de la reducción de la resistencia a la deslaminación sea al menos 20, y preferiblemente al menos 30 por ciento más baja y/o 4ºC, preferiblemente al menos 6ºC superior a la del polímero aglomerante en la otra capa o capas. Mediante la provisión de un grado más bajo de unión, la resistencia a la deslaminación se reduce eficazmente y el mantenimiento del hilo afelpado, conocido también como "sujeción del punto" o "mantenimiento del punto", se mejora adicionalmente debido a la mayor movilidad de los filamentos o fibras en la capa citada.

Alternativamente, la selección de un polímero aglomerante que, en un grado seleccionado cuidadosamente, es incompatible con el polímero aglomerante en la capa(s) adyacentes reducirá la unión a la capa(s) citadas, lo que da lugar a una resistencia a la deslaminación más baja.

La temperatura de fusión o de ablandamiento del polímero aglomerante es preferiblemente 15 a 20ºC más baja que la de los filamentos o fibras, pero en algunas combinaciones de polímeros puede ser aconsejable o incluso esencial una diferencia más pequeña.

Cuando el polímero aglomerante es parte de los filamentos o fibras (formando el polímero aglomerante al menos parte de la superficie exterior de los filamentos o de las fibras) -el término usado en ese caso es el de filamentos o fibras bi-componentes- se distribuirá homogéneamente a través del material no tejido todavía sin unir a medida que se colocan los filamentos o fibras. Debido a esta distribución homogénea habrá agente aglomerante en (virtualmente) todos los puntos en los que los filamentos o fibras entren en contacto. Como consecuencia, habrá un gran número de puntos de unión y, además, la garantía de un suministro eficaz de agente aglomerante a los puntos de contacto durante el procedimiento de unión térmica.

Las fibras y filamentos bi-componentes del núcleo/-vaina del tipo lado con lado en particular son altamente adecuadas para ser usadas en los materiales no tejidos de acuerdo con la invención.

Otro método muy adecuado para la adición del agente aglomerante a los filamentos o fibras termoplásticas es mediante el uso de un "filamento aglomerante" o una "fibra aglomerante" que está constituida enteramente o en su mayor parte por el polímero aglomerante. Estos filamentos aglomerantes o fibras aglomerantes se colocan juntas con los otros filamentos o fibras, de tal manera que se obtenga también aquí una distribución homogénea del agente aglomerante a través del material no tejido todavía sin unir. Dicho no tejido se denomina algunas veces "material no tejido bi-filamento".

Para esa cuestión, la invención no está restringida a las formas del polímero aglomerante descritas anteriormente. Es también posible que el agente aglomerante se añada a los filamentos o fibras sin unir en la forma de, por ejemplo, un polvo, una emulsión, o como fíbridos.

Los ejemplos de polímeros y de copolímeros que son altamente adecuados para su uso como un polímero aglomerante en el material no tejido de acuerdo con la invención son poliamida 6, copoliamidas, copoliésteres, polipropileno, copolipropileno, polietileno, y mezclas de uno o más de estos materiales. Un ejemplo de otro material adecuado es el poli(tereftalato de butileno). El aglomerante se puede añadir también en la forma de monómeros los cuales se curan (es decir, se polimerizan) durante la unión.

Entre otros, el poliéster es altamente apropiado para los filamentos o fibras termoplásticos. Además los materiales adecuados incluyen, pero no se restringen a, poliamida 6, poliamida 46, poliamida 66, copoliamidas y copoliés-
teres.

Si la capa responsable de la reducción de la resistencia a la deslaminación es una capa no tejida, la relación en volumen del polímero aglomerante al filamento o fibra que forma el polímero es preferiblemente inferior a 20:80, más preferiblemente inferior a 15:85. En la otra capa o capas no tejidas, la citada relación está preferiblemente dentro del intervalo desde 20:80 a 50:50, y más preferiblemente en el intervalo desde 20:80 a 35:65.

La densidad lineal de los filamentos o fibras está en el intervalo desde 2 a 20 dtex. A una densidad lineal por debajo de aproximadamente 1 dtex, el material no tejido es más bien denso (especialmente a los pesos básicos más elevados) lo que da lugar a más daño en el soporte y a un número incrementado de deflexiones de la aguja durante la operación de afelpado. A una densidad lineal en exceso de aproximadamente 25 dtex, el material no tejido está muy "abierto" (especialmente a los pesos básicos más bajos) y se reduce el mantenimiento del punto.

El peso básico total de los soportes de alfombras de acuerdo con la presente invención es preferiblemente de al menos 50 g/m^{2}, y más preferiblemente de al menos 70 g/m^{2}. Se prefiere además que el peso básico de la capa responsable de la reducción de la resistencia a la deslaminación sea inferior al 50 por ciento, y más preferiblemente inferior al 40 por ciento del peso básico total del soporte de alfombra.

Aunque la resistencia a la deslaminación del soporte de la invención se define con respecto a los soportes que no contienen la capa distinguible (sustitutiva o adicional) descrita anteriormente, se prefiere usualmente que la resistencia a la deslaminación, medida de acuerdo con DIN 54310 sea inferior a 6 N.

La invención además se refiere a una alfombra que comprende el soporte no tejido descrito anteriormente. Dicha alfombra exhibe una resistencia y un alargamiento incrementados y es más uniforme.

La temperatura de unión antes mencionada es la temperatura a la que el polímero (aglomerante) funde y/o se ablanda y se establecen puntos de unión entre los filamentos o fibras en contacto. La temperatura de unión se puede manipular de varios modos, por ejemplo, mediante selección de un polímero aglomerante que tenga una temperatura de fusión y/o un índice de fluidez en masa fundida o una viscosidad en masa fundida diferentes.

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La temperatura de fusión se mide con la técnica conocida generalmente como DSC (calorimetría diferencial de barrido), en la que una probeta de aproximadamente 5 mg (que está en una atmósfera de nitrógeno) se calienta a una velocidad de 10ºC por minuto. La temperatura máxima de la endotermia de fusión obtenida usando esta técnica DSC se denomina dentro del marco de esta invención como la "temperatura de fusión".

La reducción en "concentración" de polímero aglomerante en una capa se puede conseguir de varios modos, por ejemplo mediante el empleo de filamentos o fibras de vaina-/núcleo con una relación vaina/núcleo más baja o mediante su mezcla en menos "filamento aglomerante" o "fibra aglomerante".

Ejemplos

Todas las muestras se trabaron mediante hilado usando la tecnología comúnmente conocida para depositar tres capas distinguibles de filamentos sobre la parte superior de cada otra sobre una superficie colectora. En cada muestra, el peso básico de los soportes ascendía a 120 g/m^{2}. Los filamentos eran todos del tipo vaina/núcleo, que tienen un núcleo de poli(tereftalato de etileno) y una vaina de poliamida 6. Después de la deposición las muestras se unieron térmicamente.

Las muestras 1a y 1b, es decir las de control, consistían en tres capas idénticas, teniendo cada una un peso básico de 40 g/m^{2} y consistían en filamentos que tienen una relación en volumen de vaina/núcleo de 26/74 y una densidad lineal de 9 dtex. Las muestras 2a y 2b, es decir las de acuerdo con la invención, consistían en dos capas exteriores idénticas de filamentos que tienen una relación en volumen de vaina/núcleo de 26/74 y una capa interior de relación en volumen vaina/núcleo de 10/90. Todos los filamentos tenían una densidad lineal de 9 dtex y todas las tres capas tenían un peso básico de 40 g/m^{2}. La muestra 3, también de acuerdo con la presente invención, consistía en dos capas exteriores idénticas, que tienen cada una un peso básico de 36 g/m^{2} y que consisten en filamentos que tienen una relación en volumen de vaina/-núcleo de 26/74 y una densidad lineal de 9 dtex, y una capa interior que tiene un peso básico de 48 g/m^{2} y que consiste en filamentos que tienen una relación en volumen de vaina-/núcleo de 10/90 y una densidad lineal de 6 dtex. Las muestras 1a y 2a se produjeron a una temperatura de unión más baja que las muestras 1b, 2b, y la muestra 3.

Se determinaron las siguientes propiedades de las muestras. La resistencia a la rotura y el alargamiento a rotura antes de la operación de afelpado se midieron de acuerdo con DIN 53857-2; la resistencia a la rotura y el alargamiento a la rotura después de la operación de afelpado se midieron de acuerdo ASTM D2646; la resistencia a la deslaminación se midió de acuerdo con DIN 54310; y el aspecto basado en las puntuaciones de diez expertos de las muestras afelpadas se calificó como "uniforme" o "no uniforme".

TABLA 1 Propiedades antes de la operación de afelpado

1

TABLA 2 Propiedades después de la operación de afelpado

2

Estos experimentos muestran claramente que, aunque los soportes de acuerdo con la invención tienen una resistencia y un alargamiento reducidos antes de la operación de afelpado (Tabla 1: aproximadamente 35 a 60% más baja en comparación con el soporte de control), ellos exhiben una resistencia y un alargamiento considerablemente mejorados después de la operación de afelpado (Tabla 2: hasta aproximadamente 40% más elevada en comparación con el soporte de control). También, el aspecto de las alfombras producidas con los soportes de acuerdo con la invención son mucho más uniformes que las alfombras producidas con los soportes de control.

Claims

1. Un soporte de alfombra primario no tejido que comprende filamentos o fibras de polímero termoplástico unidos por medio de un polímero aglomerante, caracterizado porque el soporte consiste en dos o tres capas distinguibles, en el que el término distinguible indica que la transición desde una capa a la siguiente no es esencialmente gradual, la capa distinguible se selecciona de un grupo que consiste en una capa tejida termoplástica distinguible, una capa continua termoplástica distinguible, o una capa no tejida distinguible que comprende también filamentos o fibras unidas por medio de un polímero aglomerante, en el que la resistencia a la deslaminación del soporte, medida de acuerdo con DIN 54310 está reducida en al menos 30% y preferiblemente en al menos 50%, con respecto al mismo soporte sin las citadas capas distinguibles.

2. El soporte no tejido de acuerdo con la reivindicación 1, en el que cada una de dichas capas comprende filamentos o fibras de polímero termoplástico unidos térmicamente por medio de un polímero soporte y en el que la concentración y/o la temperatura de unión del polímero aglomerante en la capa que reduce la resistencia a la deslaminación del soporte es al menos 20%, y preferiblemente al menos 30% más baja y/o al menos 4ºC, y preferiblemente al menos 6ºC superior a la del polímero aglomerante en la otra capa o capas.

3. El soporte no tejido de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el polímero aglomerante en al menos una de las capas forma al menos parte de la superficie exterior de los filamentos o fibras.

4. El soporte no tejido de acuerdo con la reivindicación 3, en el que los filamentos o fibras son filamentos o fibras vaina/núcleo formando el polímero aglomerante la vaina.

5. El soporte no tejido de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el polímero aglomerante en al menos una de las capas se selecciona del grupo que consiste en poliamida 6, copoliamidas, poli(tereftalato de butileno), copoliésteres, polipropileno, copolipropileno, polietileno, y mezclas de uno o más de estos materiales.

6. El soporte no tejido de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el polímero termoplástico que forma los filamentos o fibras en al menos una de las capas se selecciona del grupo que consiste en poliéster, poliamida 6, poliamida 46, poliamida 66, copoliamidas, y copoliésteres.

7. El soporte no tejido de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la densidad lineal de los filamentos o fibras está en el intervalo desde 1 a 25 dtex, y preferiblemente en el intervalo desde 5 a 20 dtex.

8. El soporte no tejido de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que tiene una resistencia a la deslaminación inferior a 6 N.

9. Alfombra que comprende el soporte primario no tejido de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes.