ES2241543T3 - Proceso de electro-hilatura para obtener filamentos de almidon para estructuras flexibles. - Google Patents
Proceso de electro-hilatura para obtener filamentos de almidon para estructuras flexibles.Info
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Abstract
Un proceso para obtener filamentos de almidón continuos, comprendiendo el proceso los pasos de proporcionar una composición de almidón que comprenda del 10% al 80% en peso de un almidón desestructurado, modificado, y del 20% al 90% en peso de un aditivo, en que el almidón tiene un peso
Description
Proceso de electro-hilatura para
obtener filamentos de almidón para estructuras flexibles.
El presente invento se refiere a estructuras
flexibles que comprenden filamentos de almidón, y más concretamente
a estructuras flexibles que tienen regiones diferenciales.
Las bandas continuas fibrosas celulósicas, tales
como las de papel, son bien conocidas en la técnica. Las bandas
continuas fibrosas de baja densidad son de uso común hoy en día para
toallas de papel, papel fino para el baño, papel fino para uso
facial, servilletas, toallitas para frotar, y similares. La gran
demanda de tales productos de papel ha creado una demanda de
versiones mejoradas de los productos y de los métodos para su
fabricación. Con el fin de satisfacer tales demandas, los
fabricantes de papel deben equilibrar los costes de la maquinaria y
de los recursos con el coste total de entrega de los productos al
consumidor.
Para operaciones de fabricación de papel usuales,
las fibras celulósicas de la madera son vueltas a convertir en
pasta, batidas, o refinadas para conseguir un nivel de hidratación
de la fibra con objeto de formar una pasta de papel acuosas. Los
procesos para la fabricación de productos de papel para uso como
productos de papel fino, para baño, e higiénicos, comportan en
general la preparación de la pasta acuosa y además separar a
continuación el agua de la pasta, al tiempo que se reordenan
contemporáneamente las fibras en ella, para formar una banda
continua de papel. A continuación de la separación del agua, se
procesa la banda continua para convertirla en una forma de hoja o de
rollo seco, y se convierte finalmente en un envase para el
consumidor. Se deben emplear varios tipos de maquinaria para ayudar
al proceso de separación del agua y a las operaciones de conversión,
que requieren una significativa inversión de capital.
Otro aspecto de la operación de fabricación de
papel usual comporta la incorporación de aditivos a la pasta, con
objeto de conseguir que tenga propiedades finales específicas. Por
ejemplo, se emplean frecuentemente en la fabricación de papel
aditivos tales como resinas para comunicarle resistencia, agentes
tensioactivos para despegar, agentes de suavización o
reblandecimiento, pigmentos, mallados, microesferas sintéticas,
retardadores de la propagación del fuego, tintes, perfumes, etc. La
eficaz retención de estos aditivos en el final húmedo de un proceso
de fabricación de papel plantea dificultades al fabricante, dado que
la parte que no queda retenida origina no solamente una pérdida
económica sino también problemas significativos de contaminación, si
entra a formar parte de un efluente de la instalación. También se
pueden agregar aditivos a la banda continua de papel a continuación
de la separación del agua, por medio de procesos de recubrimiento o
de saturación corrientemente conocidos en la técnica. Estos procesos
requieren usualmente que se consuma un exceso de energía de
calentamiento para volver a secar el papel después del
recubrimiento. Además, en algunos casos, se requiere que los
sistemas de recubrimiento estén basados en disolventes, lo cual
aumenta los costes de capital y requiere la recuperación de
materiales volátiles para satisfacer los requisitos
regulados.
regulados.
Para la fabricación de papel se han empleado
varias fibras naturales distintas a las de celulosa, así como una
diversidad de fibras sintéticas, aunque todas estas sustituciones
han fallado en cuanto a proporcionar un sustituto comercialmente
aceptable de la celulosa, debido a su elevado coste, a sus
deficientes propiedades de ligadura, a las incompatibilidades
químicas, y a las dificultades de manipulación en los sistemas de
fabricación. Se han sugerido filamentos de almidón como sustitutos
para la celulosa en varios aspectos del proceso de fabricación de
papel, aunque los intentos de uso comercial de tales filamentos de
almidón no han dado resultados satisfactorios. Como resultado, los
productos de papel siguen todavía siendo fabricados casi
exclusivamente a partir de ingredientes celulósicos obtenidos de la
madera.
En consecuencia, el presente invento proporciona
una estructura flexible que comprende filamentos de almidón largos y
un proceso para fabricar los mismos, cuyo proceso comprende los
pasos de:
- (a)
- proporcionar una composición de almidón que comprende del 10% al 80% en peso de un almidón desestructurado modificado y del 20% al 90% en peso de un aditivo, en que el almidón tiene un peso molecular medio desde 1000 a 2.000.000, y que tiene una viscosidad dinámica de 100 Pascal.segundo a 10.000 Pascal.segundo, y que tiene un número de capilaridad inherente de al menos 0,05;
- (b)
- proporcionar un miembro de moldeo que tenga un lado de recepción de filamentos tridimensional y un lado posterior opuesto al mismo, comprendiendo el lado de recepción de filamentos un patrón sustancialmente continuo, un patrón sustancialmente semicontinuo, un patrón individualizado, o cualquier combinación de los mismos;
- (c)
- la electro-hilatura de la composición de almidón, produciéndose con ello una pluralidad de filamentos de almidón; y
- (d)
- depositar la pluralidad de filamentos de almidón del lado de recepción de filamentos del miembro de moldeo, en que los filamentos de almidón se adaptan al patrón tridimensional del lado de recepción de filamentos.
En particular, el presente invento proporciona
una estructura flexible que comprende una pluralidad de filamentos
de almidón, en que la estructura comprende dos o más regiones que
tienen distintas propiedades intensivas en cuanto a que le
proporcionan resistencia, absorbencia y suavidad mejoradas.
El presente invento proporciona también métodos
para fabricar filamentos de almidón. De acuerdo con el presente
invento, el proceso para fabricar filamentos de almidón continuos
comprende los pasos de:
(a) proporcionar una composición de almidón que
comprende del 10% al 80% en peso de un almidón desestructurado
modificado y del 20% al 90% en peso de un aditivo, en que el almidón
tiene un peso molecular medio desde 1000 a 2.000.000, teniendo la
composición de almidón una viscosidad dinámica de 50 Pascal.segundo
a 20.000 Pascal.segundo, y que tiene un número de capilaridad
inherente de al menos 0,05; y
(b) la electro-hilatura de la
composición de almidón, produciéndose con ello los filamentos de
almidón que tienen un tamaño desde 0,001 dtex a 135 dtex.
En particular, el presente invento proporciona un
proceso de electro-hilatura para producir una
pluralidad de filamentos de almidón.
Una estructura flexible comprende una pluralidad
de filamentos de almidón. Al menos alguno de la pluralidad de
filamentos de almidón son de un tamaño desde aproximadamente 0,001
dtex a 135 dtex, y más concretamente desde 0,01 dtex a 5 dtex. Una
relación de alargamiento de una longitud de un eje mayor de al menos
algunos filamentos de almidón a un diámetro equivalente de una
sección transversal perpendicular al eje mayor de los filamentos de
almidón es mayor que 100/1, más concretamente mayor que 500/1, y aún
más concretamente mayor que 1000/1, e incluso más concretamente
mayor que 5000/1.
La estructura comprende al menos una primera
región y una segunda región, teniendo cada una de las regiones
primera y segunda al menos una propiedad intensiva comunes
seleccionada del grupo consistente en densidad, peso básico,
elevación, opacidad, frecuencia de plisado, y cualquier combinación
de las mismas. Al menos una propiedad intensiva comunes de la
primera región difiere en valor de la al menos una propiedad
intensiva comunes de la segunda región.
En una realización, una de las regiones primera o
segunda comprende una red sustancialmente continua, y la otra de las
regiones primera o segunda comprende una pluralidad de áreas
individualizadas dispersas por toda la red sustancialmente continua.
En otra realización, al menos una de la primera región y la segunda
región comprende una red semicontinua.
La estructura flexible puede comprender además al
menos una tercera región que tenga al menos una propiedad intensiva
que sea común con, y difiera en valor de, la propiedad intensiva de
la primera región y la propiedad intensiva de la segunda región. En
una realización, al menos una de las regiones primera, segunda y
tercera puede comprender una red sustancialmente continua. En otra
realización, al menos una de las regiones primera, segunda y tercera
puede comprender áreas individualizadas, o discontinuas. En todavía
otra realización, al menos una de las regiones primera, segunda y
tercera puede comprender áreas sustancialmente semicontinuas. En
todavía otra realización, al menos una de las regiones primera,
segunda y tercera puede comprender una pluralidad de áreas
individualizadas dispersas por toda la red sustancialmente
continua.
En la realización en la que la estructura
flexible comprende una región de red sustancialmente continua y una
pluralidad de áreas individualizadas dispersas por toda la región de
red sustancialmente continua, la región de red sustancialmente
continua puede tener una densidad relativamente alta con relación a
una densidad relativamente baja de la pluralidad de áreas
individualizadas. Cuando se dispone la estructura sobre un plano de
referencia horizontal, la primera región define una primera
elevación, y la segunda región se extiende hacia fuera desde la
primera región, para definir una segunda elevación mayor (con
relación al plano de referencia horizontal) que la primera
elevación.
En la realización que comprende al menos tres
regiones, la primera región puede definir una primera elevación, la
segunda región puede definir una segunda elevación, y la tercera
región puede definir una tercera elevación, cuando se dispone la
estructura sobre un plano de referencia horizontal. Al menos una de
las elevaciones primera, segunda y tercera puede ser diferente de
las al menos una de las otras elevaciones, por ejemplo, la segunda
elevación puede ser intermedia entre la primera elevación y la
tercera elevación.
En una realización, la segunda región comprende
una pluralidad de almohadas de almidón, en que una almohada
individual puede comprender una parte de cúpula que se extienda
desde la primera elevación hasta la segunda elevación, y una parte
de voladizo que se extienda lateralmente desde la parte de cúpula a
la segunda elevación. La densidad de la parte en voladizo de almidón
puede ser igual o diferente a la de al menos una densidad de la
primera región y una densidad de la parte de cúpula, o bien puede
ser intermedia entre la densidad de la primera región y la densidad
de la parte de cúpula. Las partes de voladizo están típicamente
elevadas desde el primer plano, para formar espacios sustancialmente
vacíos entre la primera región y las partes en voladizo.
La estructura flexible se obtiene produciendo
para ello la pluralidad de filamentos de almidón por
electro-hilatura; proporcionando un miembro de
moldeo que tenga un lado de recepción de filamentos tridimensional,
estructurado para recibir la pluralidad de filamentos de almidón
sobre el mismo, depositar la pluralidad de filamentos de almidón en
el lado de recepción de filamentos del miembro de moldeo, en que la
pluralidad de filamentos de almidón se adaptan al menos parcialmente
al patrón del mismo; y separar la pluralidad de filamentos de
almidón del miembro de moldeo.
El paso de depositar la pluralidad de filamentos
de almidón en el lado de recepción de filamentos del miembro de
moldeo puede incluir hacer que la pluralidad de filamentos de
almidón se adapten al menos parcialmente al patrón tridimensional
del miembro de moldeo. Esto se puede conseguir, por ejemplo,
aplicando una diferencia de presión de fluido a la pluralidad de
filamentos de almidón.
En una realización, el paso de depositar la
pluralidad de filamentos de almidón en el miembro de moldeo
comprende depositar los filamentos de almidón con un ángulo agudo
con respecto al lado de recepción de filamentos del miembro de
moldeo, en que el ángulo agudo es desde aproximadamente 5 grados
hasta aproximadamente 85
grados.
grados.
El miembro de moldeo comprende, en una
realización, una armazón resinosa unida a un elemento de refuerzo.
El miembro de moldeo puede ser permeable a los fluidos, impermeable
a los fluidos, o parcialmente permeable a los fluidos. El elemento
de refuerzo puede estar situado entre el lado de recepción de
filamentos y al menos una parte del lado posterior de la armazón. El
lado de recepción de filamentos puede comprender un patrón
sustancialmente continuo, un patrón sustancialmente semicontinuo, un
patrón discontinuo, o cualquier combinación de los mismos. La
armazón puede comprender una pluralidad de aberturas a su través que
pueden ser continuas, individualizadas, o semicontinuas, en forma
análoga y en forma inversa a la del patrón de la armazón.
En una realización, el miembro de moldeo está
formado por un elemento de refuerzo dispuesto a una primera
elevación, y una armazón resinosa unida al elemento de refuerzo en
una relación de cara con cara, y que se extiende hacia fuera desde
el elemento de refuerzo para formar una segunda elevación. El
miembro de moldeo puede comprender una pluralidad de hilos
entretejidos, un fieltro, o cualquier combinación de los mismos.
Cuando se depositan la pluralidad de filamentos
de almidón en el lado de recepción de filamentos del miembro de
moldeo, éstos tienden, debido a su flexibilidad y/o como resultado
de la aplicación de una diferencia de presión de fluido, adaptarse,
al menos parcialmente, al patrón tridimensional del miembro de
moldeo, formando con ello las primeras regiones de la pluralidad de
filamentos de almidón soportados por la armazón provista del patrón,
y las segundas regiones de la pluralidad de filamentos de almidón
desviadas a la abertura o a las aberturas del mismo y soportadas por
el elemento de refuerzo.
En una realización, el miembro de moldeo
comprende partes sustantivas. La armazón resinosa de tal miembro de
moldeo comprende una pluralidad de bases que se extienden hacia
fuera desde el elemento de refuerzo y una pluralidad de partes en
voladizo que se extienden lateralmente desde las bases a la segunda
elevación, para formar espacios vacíos entre las partes en voladizo
y el elemento de refuerzo, en que la pluralidad de bases y la
pluralidad de partes en voladizo forman, en combinación, el lado de
recepción de filamentos tridimensional del miembro de moldeo. Tal
miembro de moldeo puede estar formado por al menos dos capas unidas
entre sí en relación de cara con cara, de tal modo que partes de la
armazón de una de las capas corresponda a las aberturas de la otra
capa. El miembro de moldeo que comprende partes suspendidas puede
ser también formado por curado diferencial de la capa resinosa
fotosensible, a través de una máscara que tenga un patrón que
comprenda áreas de diferentes opacidades.
El proceso de fabricación de la estructura
flexible del presente invento puede comprender, además, un paso de
densificar partes seleccionadas de la pluralidad de filamentos de
almidón, por ejemplo, aplicando para ello tensión mecánica a la
pluralidad de filamentos de almidón.
El proceso puede incluir además un paso de
contracción de la pluralidad de filamentos de almidón. La
contracción puede efectuarse por plisado,
micro-contracción, o bien por una combinación de
ambos modos.
Un proceso de electro-hilatura
para fabricar filamentos de almidón comprende los pasos de
proporcionar una composición de almidón que tenga una viscosidad
dinámica desde aproximadamente 50 Pascal.segundo hasta
aproximadamente 20.000 Pascal.segundo; y someter a
electro-hilatura la composición de almidón,
produciendo con ello filamentos de almidón que tienen un tamaño
desde aproximadamente 0,001 dtex hasta aproximadamente 135 dtex. El
paso de tratar por electro-hilatura la composición
de almidón comprende típicamente la electro-hilatura
de la composición de almidón a través de una estampa de
extrusión.
El almidón de la composición de almidón tiene un
peso molecular medio desde aproximadamente 1000 hasta
aproximadamente 2.000.000; y la composición de almidón tiene un
número de capilaridad de al menos 0,05, y más concretamente de al
menos 1,00. En una realización, la composición de almidón comprende
desde aproximadamente el 20% hasta aproximadamente el 99% en peso de
amilopectina. El almidón de la composición de almidón puede tener un
peso molecular medio desde aproximadamente 1000 hasta
aproximadamente 2.000.000. La composición de almidón puede
comprender un polímero de alto peso molecular (de molécula grande)
que tenga un peso molecular medio de al menos 500.000.
La composición de almidón puede comprender desde
aproximadamente el 10% hasta aproximadamente el 80% en peso de
almidón, y desde aproximadamente el 20% hasta aproximadamente el 90%
en peso de aditivos. Tal composición de almidón puede tener una
viscosidad dinámica desde aproximadamente 100 Pascal.segundo hasta
aproximadamente 15.000 Pascal.segundo, a una temperatura desde
aproximadamente 20ºC hasta aproximadamente 180ºC.
La composición de almidón puede comprender desde
aproximadamente el 20% hasta aproximadamente el 70% en peso de
almidón, y desde aproximadamente el 30% a aproximadamente el 80% en
peso de aditivos. Tal composición de almidón puede tener una
viscosidad dinámica desde aproximadamente 200 Pascal.segundo hasta
aproximadamente 10.000 Pascal.segundo, a una temperatura desde
aproximadamente 20ºC hasta aproximadamente 100ºC.
La composición de almidón tiene una viscosidad
dinámica desde aproximadamente 200 Pascal.segundo hasta
aproximadamente 10.000 Pascal.segundo, y puede tener un número de
capilaridad desde aproximadamente 3 hasta aproximadamente 50. Más
concretamente, la composición de almidón que tiene la viscosidad
dinámica desde aproximadamente 300 Pascal.segundo hasta
aproximadamente 5.000 Pascal.segundo puede tener un número de
capilaridad desde aproximadamente 6 hasta aproximadamente 30.
En una realización, la composición de almidón
comprende desde aproximadamente el 0,0005% hasta aproximadamente el
5% en peso de un polímero alto sustancialmente compatible con el
almidón y que tenga un peso molecular medio de al menos 500.000.
La composición de almidón puede comprender un
aditivo seleccionado del grupo consistente en plastificantes y
diluyentes. Tal composición de almidón puede comprender, además,
desde aproximadamente el 5% hasta aproximadamente el 96% en peso de
una proteína, en que la proteína comprende una proteína derivada del
maíz, una proteína derivada de la soja, una proteína derivada del
trigo, o cualquier combinación de las mismas.
El proceso para fabricar los filamentos de
almidón puede comprender además un paso de adelgazar los filamentos
de almidón con corrientes de aire.
El presente invento proporciona también un
proceso para fabricar una estructura flexible que comprende
filamentos de almidón, comprendiendo el proceso los pasos de:
- (a)
- proporcionar una composición de almidón que comprende del 10% al 80% en peso de un almidón desestructurado modificado y del 20% al 90% en peso de un aditivo, en que el almidón tiene un peso molecular medio desde 1000 a 2.000.000, y que tiene una viscosidad cinemática de 100 Pascal.segundo a 10.000 Pascal.segundo, y que tiene un número de capilaridad inherente de al menos 0,5;
- (b)
- proporcionar un miembro de moldeo que tenga un lado de recepción de filamentos tridimensional y un lado posterior opuesto al mismo, comprendiendo el lado de recepción de filamentos un patrón sustancialmente continuo, un patrón sustancialmente semicontinuo, un patrón individualizado, o cualquier combinación de los mismos;
- (c)
- la electro-hilatura de la composición de almidón, produciéndose con ello una pluralidad de filamentos de almidón; y
- (d)
- depositar la pluralidad de filamentos de almidón del lado de recepción de filamentos del miembro de moldeo, en que los filamentos de almidón se adaptan al patrón tridimensional del lado de recepción de filamentos.
La Fig. 1 es una vista esquemática en planta de
una realización de la estructura flexible del presente invento.
La Fig. 1A es una vista esquemática en corte
transversal dado a lo largo de la línea 1A-1A 1.
La Fig. 2 es una vista esquemática en planta de
otra realización de la estructura flexible del presente invento.
La Fig. 3 es una vista esquemática en corte
transversal de otra realización de la estructura flexible del
presente invento.
La Fig. 4 es una vista esquemática en planta de
una realización de un miembro de moldeo que puede ser usado para
formar la estructura flexible del presente invento.
La Fig. 4A es una vista esquemática en corte
transversal, dado a lo largo de la línea 4A-4A de la
Fig. 4.
\newpage
La Fig. 5 es una vista esquemática en planta de
otra realización del miembro de moldeo que puede ser usada para
formar la estructura flexible del presente invento.
La Fig. 5A es una vista esquemática en corte
transversal dado a lo largo de la línea 5A-5A de la
Fig. 5.
La Fig. 6 es una vista esquemática en corte
transversal de todavía otra realización del miembro de moldeo que
puede ser usado para formar la estructura flexible del presente
invento.
La Fig. 7 es una vista esquemática parcial, en
alzado lateral y en corte transversal, de una realización de un
proceso de electro-hilatura y de un aparato para
fabricar la estructura flexible que comprende filamentos de
almidón.
La Fig. 7A es una vista esquemática de un corte
transversal dado a lo largo de la línea 7A-7A de la
Fig. 7.
La Fig. 8 es una vista esquemática en alzado
lateral de una realización de un proceso del presente invento.
La Fig. 9 es una vista esquemática en alzado
lateral de otra realización de un proceso del presente invento.
La Fig. 9A es una vista esquemática en alzado
lateral y parcial de otra realización de un proceso del presente
invento.
La Fig. 10 es una vista esquemática de un
fragmento de una realización de un filamento de almidón que tiene
áreas de sección transversal diferenciales perpendiculares al eje
mayor (longitudinal) del filamento.
La Fig. 10A es una vista esquemática de varias
realizaciones que sirven de ejemplos, no exclusivas, de un área de
la sección transversal de un filamento de almidón.
La Fig. 11 es una vista esquemática de un
fragmento de un filamento de almidón que tiene una pluralidad de
muescas a lo largo de al menos una parte de la longitud del
filamento.
Tal como aquí se usan, los siguientes términos
tienen los siguientes significados.
Una "estructura flexible que comprende
filamentos de almidón", o simplemente una "estructura
flexible", es una disposición que comprende una pluralidad de
filamentos de almidón que están entrecruzados mecánicamente para
formar un producto similar a una hoja que tiene ciertas propiedades
microscópicas geométricas, físicas y estéticas, predeterminadas.
Un "filamento de almidón" es un objeto
esbelto, delgado y sumamente flexible, que comprende almidón y que
tiene un eje mayor que es muy largo comparado con los dos ejes
mutuamente ortogonales de la fibra que son perpendiculares al eje
mayor. Una relación de alargamiento de la longitud del eje mayor a
un diámetro equivalente de la sección transversal del filamento
perpendicular al eje mayor es mayor que 100/1, más concretamente
mayor que 500/1, y todavía más concretamente mayor que 1000/1, e
incluso más concretamente mayor que la de 5000/1. Los filamentos de
almidón pueden comprender otra materia, tal como, por ejemplo, agua,
plastificantes, y otros aditivos opcionales.
La expresión "diámetro equivalente" se usa
aquí para definir un área de una sección transversal y el área de
una superficie de un filamento de almidón individual, sin tomar en
consideración la forma del área de la sección transversal. El
diámetro equivalente es un parámetro que satisface la ecuación
S=1/4\piD^{2}, donde S es el área de la sección transversal del
filamento de almidón (sin tomar en consideración su forma
geométrica), \pi = 3.14159, y D es el diámetro equivalente. Por
ejemplo, la sección transversal que tiene una forma rectangular
formada por dos lados "A" mutuamente opuestos, y dos lados
"B" mutuamente opuestos, puede expresarse como S = A x B. Al
mismo tiempo, esa área de la sección transversal puede expresarse
como un área circular que tenga el diámetro equivalente D. Entonces
se puede calcular el diámetro equivalente D a partir de la fórmula S
= 1/4\piD^{2}, donde S es el área conocida del rectángulo. (Por
supuesto, el diámetro equivalente de un círculo es el diámetro real
del círculo). Un radio equivalente es 1/2 del diámetro
equivalente.
La denominación "pseudo termoplásticos",
conjuntamente con "materiales" o "composiciones", está
destinada a designar materiales y composiciones que, por la
influencia de las elevadas temperaturas, de la disolución en un
disolvente apropiado, o de otro modo, pueden ser reblandecidos hasta
el punto de que pueden ser llevados a un estado en que sean
susceptibles de fluir, en cuya condición pueden ser conformados como
se desee, y más concretamente, procesados para formar filamentos de
almidón adecuados para formar una estructura flexible. Los
materiales pseudo termoplásticos pueden ser formados, por ejemplo,
bajo la influencia combinada de calor y presión. Los materiales
pseudo termoplásticos difieren de los materiales termoplásticos en
que el reblandecimiento o la licuefacción de los pseudo
termoplásticos es producida por reblandecedores o disolventes
presentes, sin los cuales sería imposible llevarlos mediante
cualquier temperatura o presión a una condición de blandos o
susceptibles de fluir, necesaria para la configuración, dado que los
pseudo termoplásticos no se "funden" como tales. La influencia
del contenido de agua en la temperatura de transición vítrea y en la
temperatura de fusión del almidón puede medirse mediante
calorimetría de exploración diferencial, tal como han descrito
Zeleznak y Haseny en su publicación titulada "Cereal
Chemistry", Vol. 64, nº 2, págs. 121-124, 1987.
La masa fundida de pseudo termoplástico es un material pseudo
termoplástico en un estado en que es susceptible de fluir.
La expresión
"Micro-geometría" y las permutaciones de la
misma se refieren a detalles relativamente pequeños (es decir,
"microscópicos") de la estructura flexible, tales como, por
ejemplo, textura de la superficie, sin tomar en consideración la
configuración general de la estructura, frente a su geometría
general (es decir, la "macroscópica"). Los términos que
contengan "macroscópica" o "macroscópicamente" se refieren
a una configuración geométrica general de una estructura o de una
parte de la misma, que esté siendo considerada cuando está situada
en una configuración bidimensional, tal como en el plano
X-Y. Por ejemplo, a un nivel macroscópico, la
estructura flexible, cuando está dispuesta sobre una superficie
plana, comprende una hoja relativamente delgada y plana. A un nivel
microscópico, sin embargo, la estructura puede comprender una
pluralidad de primeras regiones que formen un primer plano que tenga
una primera elevación, y una pluralidad de cúpulas o
"almohadas" dispersas por toda ella y que se extienden hacia
fuera desde la región de la armazón, para formar una segunda
elevación.
Las "propiedades intensivas" son propiedades
que no tienen un valor que dependa de un agregado de valores dentro
del plano de la estructura flexible. Una propiedad intensiva
corriente es una propiedad intensiva poseída por más de una región.
Tales propiedades intensivas de la estructura flexible del presente
invento incluyen, sin limitación a ellas, la densidad, el peso
básico, la elevación, la opacidad, y la frecuencia de plisado (si la
estructura ha de ser contraída). Por ejemplo, si una densidad es una
propiedad intensiva comunes de dos regiones diferentes, un valor de
la densidad en una región puede diferir de un valor de la densidad
en la otra región. Las regiones (tales como, por ejemplo, una
primera región y una segunda región) son áreas identificables
diferenciables la una de la otra mediante distintas propiedades
intensivas.
El "peso básico" es el peso (medido en
gramos fuerza) de un área unitaria de la estructura flexible de
almidón, cuya área unitaria se toma en el plano de la estructura del
filamento de almidón. El tamaño y la forma del área unitaria de la
cual se mide el peso básico, dependen de los tamaños y formas
relativos y absolutos de las regiones que tienen pesos básicos
diferenciales.
La "densidad" es la relación del peso básico
a un grosor (tomado normal al plano de la estructura flexible) de
una región. La densidad aparente es el peso básico de la muestra
dividido por el calibre, con las apropiadas conversiones de unidades
incorporadas en ella. La densidad aparente aquí usada tiene las
unidades de gramos/centímetro cúbico (g/cm^{3}).
El "calibre" es el grosor macroscópico de
una muestra medido como se describe en lo que sigue. El calibre
deberá diferenciarse de la elevación de las regiones diferenciales,
la cual es una característica microscópica de las regiones.
La "temperatura de transición vítrea"
T_{g} es la temperatura a la cual el material cambia de una
condición de viscoso o gomoso, a una condición de duro y
relativamente frágil.
La "dirección de la máquina" (o MD) es la
dirección paralela al flujo de la estructura flexible que se esté
obteniendo a través del equipo de fabricación. La "dirección
transversal a la máquina" (o CD) es la dirección perpendicular a
la dirección de la máquina y paralela al plano general de la
estructura flexible que esté siendo fabricada.
"X", "Y", y "Z" designan un
sistema usual de coordenadas cartesianas, en el que las coordenadas
mutuamente perpendiculares "X" e "Y" definen un plano
X-Y de referencia, y "Z" define una
perpendicular al plano X-Y. La "dirección Z"
designa cualquier dirección perpendicular al plano
X-Y. Análogamente, la expresión "dimensión Z"
significa una dimensión, distancia o parámetro medido paralelo a la
dirección Z. Cuando un elemento, tal como, por ejemplo, un miembro
de moldeo, se curva o deja de ser plano de otro modo, el plano
X-Y sigue la configuración del elemento.
Con la expresión "sustancialmente continua",
aplicada a una región (área/red/armazón) se hace referencia a un
área dentro de la cual se pueden unir dos puntos mediante una línea
ininterrumpida que discurra por entero dentro de esa área en toda la
longitud de la línea. Es decir, que la región sustancialmente
continua tiene una "continuidad" sustancial en todas las
direcciones paralelas al primer plano, y termina únicamente en los
bordes de esa región. El término "sustancialmente",
conjuntamente con el de "continua", está destinado a indicar
que aunque se prefiere una continuidad absoluta, pequeñas
desviaciones de la continuidad absoluta pueden ser tolerables,
siempre que esas variaciones no afecten apreciablemente a las
actuaciones de la estructura flexible (o de un miembro de moldeo),
tal como haya sido diseñada y para lo que esté prevista.
La expresión "sustancialmente semicontinua"
aplicada una región (área/red/armazón) se refiere a un área que
tiene "continuidad" en todas las direcciones, pero al menos en
una, paralelas al primer plano y en cuya área se pueden unir dos
puntos cualesquiera mediante una línea ininterrumpida que discurra
por entero dentro del área en toda la longitud de la línea. La
armazón semicontinua puede tener continuidad solamente en una
dirección paralela al primer plano. Por analogía con la región
continua, descrita en lo que antecede, aunque se prefiere una
continuidad absoluta en todas las direcciones, pero al menos en una,
pequeñas desviaciones de tal continuidad pueden ser tolerables,
siempre que esas desviaciones no afecten apreciablemente a las
actuaciones de la estructura (o del miembro de deflexión).
Por regiones "discontinuas" se hace
referencia a áreas individualizadas, y separadas unas de otras, que
son discontinuas en todas las direcciones paralelas al primer
plano.
La "absorbencia" es la capacidad de un
material para incorporar fluidos por varios medios, incluidos los de
acción capilar, acción osmótica, acción de disolventes o acción
química, y retener tales fluidos. La absorbencia puede medirse de
acuerdo con el ensayo que aquí se describe.
La "flexibilidad" es la capacidad de un
material o de una estructura para deformarse bajo una carga dada sin
romperse, con independencia de la capacidad o incapacidad del
material o de la estructura para volver a su forma anterior a la
deformación.
Un "miembro de moldeo" es un elemento
estructural que puede usarse como un soporte para los filamentos de
almidón que pueden ser depositados sobre el mismo durante un proceso
de fabricación de la estructura flexible del presente invento, y
como una unidad de formación para formar (o "moldear") una
configuración geométrica microscópica deseada de la estructura
flexible del presente invento. El miembro de moldeo puede comprender
cualquier elemento que tenga capacidad para comunicar un patrón
tridimensional a la estructura que esté siendo producida sobre el
mismo, e incluye, sin limitación a ellos, una placa estacionaria,
una correa, una tela tejida en telar, y una banda.
Un "elemento de refuerzo" es un elemento
deseable, pero no necesario, en algunas realizaciones del miembro de
moldeo, que sirve principalmente para facilitar o proporcionar
integridad, estabilidad y durabilidad al miembro de moldeo que
comprende, por ejemplo, un material resinoso. El elemento de
refuerzo puede ser permeable a los fluidos, impermeable a los
fluidos, o bien parcialmente permeable a los fluidos, y puede
comprender una pluralidad de hilos entretejidos, un fieltro, un
plástico, otro material sintético adecuado, o cualquier combinación
de los mismos.
Una "superficie de presión" es una
superficie con la que se puede hacer presión contra el lado de
recepción de filamentos del miembro de moldeo, que tiene una
pluralidad de filamentos de almidón sobre el mismo, para desviar, al
menos parcialmente, los filamentos de almidón al interior del
miembro de moldeo que tiene un patrón tridimensional de
depresiones/salientes en el mismo.
Un "decitex" o "dtex" es una unidad de
medida para un filamento de almidón, expresada en gramos por cada
10.000 metros (gramos/10.000 metros).
La "hilatura en masa fundida" es un proceso
mediante el cual un material termoplástico o pseudo termoplástico es
convertido en material fibroso mediante el uso de una fuerza de
adelgazamiento. La hilatura en masa fundida puede incluir
alargamiento mecánico, soplado de la masa fundida, aglomeración de
fibra cortada, y electro-hilatura.
El "alargamiento mecánico" es el proceso por
el que se induce una fuerza en un hilo de fibra al hacer que éste
entre en contacto con una superficie accionada, tal como la de un
rodillo, para aplicar una fuerza a la masa fundida, fabricando con
ello fibras.
El "soplado de masa fundida" es un proceso
para producir bandas continuas fibrosas o artículos directamente a
partir de polímeros o resinas, usando aire a gran velocidad, u otra
fuerza apropiada, para adelgazar los filamentos. En un proceso de
soplado de masa fundida, la fuerza de adelgazamiento se aplica en
forma de aire a gran velocidad al salir el material de la estampa o
hilera.
El "aglomerado de fibras cortadas" comprende
el proceso de permitir que la fibra caiga en una distancia
predeterminada bajo las fuerzas del flujo y de la gravedad, y
aplicar luego una fuerza por medio de aire a gran velocidad o de
otra fuente apropiada.
La "electro-hilatura" es un
proceso en el que se usa un potencial eléctrico como la fuerza para
adelgazar las fibras.
La "hilatura en seco" también conocida
corrientemente como "hilatura en solución", comporta el uso del
secado de un disolvente para estabilizar la formación de la firma.
Se disuelve el material en un disolvente apropiado y se adelgaza por
medio de alargamiento mecánico, soplado de masa fluida, aglomerado
de fibra cortada, y/o electro-hilatura. La fibra se
hace estable al evaporarse el disolvente.
La "hilatura en húmedo", comprende disolver
un material en un disolvente adecuado y formar pequeñas fibras por
medio de alargamiento mecánico, soplado de masa fundida, aglomerado
de fibra cortada, y/o electro-hilatura. A medida que
va siendo formada la fibra, se hace pasar a un sistema de
coagulación que normalmente comprende un baño lleno de una solución
apropiada que solidifica el material deseado, produciendo con ello
fibras estables.
Un Polímero de Alto Peso Molecular
"sustancialmente compatible con el almidón", significa que el
polímero de alto peso molecular es capaz de formar una composición
de mezcla sustancialmente homogénea con el almidón (es decir, la
composición que aparece transparente o traslúcida al ojo desnudo)
cuando se calienta la composición a una temperatura por encima de la
temperatura de reblandecimiento y/o de su temperatura de fusión.
La "temperatura de fusión" significa la
temperatura o el margen de temperaturas a la cual, o por encima de
la cual, la composición de almidón se funde o se reblandece lo
suficiente como para ser susceptible de ser procesada y convertida
en filamentos de almidón de acuerdo con el presente invento. Ha de
quedar entendido que algunas composiciones de almidón son
composiciones pseudo termoplásticas y como tales pueden no presentar
un comportamiento de "fusión" pura.
"Temperatura de procesado" significa la
temperatura de la composición de almidón a cuya temperatura se
pueden formar los filamentos de almidón del presente invento, por
ejemplo por adelgazamiento.
Con referencia a las Figs. 1-3,
una estructura flexible 100 que comprende filamentos de almidón
pseudo termoplásticos comprende al menos una primera región 110 y
una segunda región 120. Cada una de las regiones primera y segunda
tiene al menos una propiedad intensiva comunes, tal como, por
ejemplo, un peso básico o una densidad. La propiedad intensiva
comunes de la primera región 110 difiere en valor de la propiedad
intensiva comunes de la segunda región 120. Por ejemplo, la densidad
de la primera región 110 puede ser más alta que la densidad de la
segunda región 120.
Las regiones primera y segunda, 110 y 120, de la
estructura flexible de la estructura flexible 100 del presente
invento puede también diferenciarse en sus respectivas micro
geometrías. En la Fig. 1, por ejemplo, la primera región 110
comprende una red sustancialmente continua que forma un primer plano
a una primera elevación cuando la estructura 100 está dispuesta
sobre una superficie plana; y la segunda región 120 puede comprender
una pluralidad de áreas individualizadas dispersas por toda la red
sustancialmente continua. Estas áreas individualizadas pueden
comprender, en algunas realizaciones, protuberancias
individualizadas, o "almohadas" que se extienden hacia fuera
desde la región de la red para formar una segunda elevación mayor
que la primera elevación, con relación al primer plano. Ha de quedar
entendido que las almohadas pueden también comprender un patrón
sustancialmente continuo y un patrón sustancialmente
semicontinuo.
En una realización, la región de red
sustancialmente continua puede tener una densidad relativamente
alta, y las almohadas tienen una densidad relativamente baja. En
otra realización, la región de red sustancialmente continua puede
tener un peso básico relativamente bajo, y las almohadas tener un
peso básico relativamente alto. En todavía otras realizaciones, la
región de red sustancialmente continua puede tener una densidad
relativamente baja, y las almohadas pueden tener una densidad
relativamente alta. Se contempla una realización en la cual la
región de red sustancialmente continua puede tener un peso básico
relativamente alto, y las almohadas tener un peso básico
relativamente bajo.
En otras realizaciones, la segunda región 120
puede comprender una red semicontinua. En la Fig. 2, la segunda
región 120 comprende áreas individualizadas 122, similares a las
representadas en la Fig. 1; y áreas semicontinuas 121 que se
extienden en al menos una dirección, tal como se ve en el plano
X-Y (es decir, en un plano formado por la primera
región 110 de la estructura 100 dispuesta sobre una superficie
plana).
En la realización representada en la Fig. 2, la
estructura flexible 100 comprende una tercera región 130 que tiene
al menos una propiedad intensiva que es común con, y difiere en
valor de, la propiedad intensiva de la primera región 110 y la
propiedad intensiva de la segunda región 120. Por ejemplo, la
primera región 110 puede tener la propiedad intensiva comunes que
tenga un primer valor, la segunda región 120 puede tener la
propiedad intensiva comunes que tenga un segundo valor, y la tercera
región 130 puede tener la propiedad intensiva comunes que tenga un
tercer valor, en que el primer valor puede ser diferente del segundo
valor, y el tercer valor puede ser diferente del segundo valor y del
primer valor.
Cuando la estructura 100, que comprende al menos
tres regiones diferenciales 110., 120, 130, como se ha descrito aquí
en lo que antecede, está dispuesta sobre un plano horizontal de
referencia (por ejemplo, el plano X-Y), la primera
región 110 define el plano que tiene la primera elevación, y la
segunda región 120 se extiende desde ella para definir la segunda
elevación. Se contempla una realización en la cual la tercera región
130 define una tercera elevación, en que al menos una de las
elevaciones primera, segunda y tercera, es diferente de al menos una
de las otras elevaciones. Por ejemplo, la tercera elevación puede
ser intermedia entre las elevaciones primera y segunda.
En la Tabla que sigue se muestran, sin
limitaciones, algunas posibles combinaciones de realizaciones de la
estructura 100 que comprende al menos tres regiones que tienen
propiedades intensivas diferenciales (es decir, alta, media o baja).
Todas estas realizaciones están incluidas en el alcance del presente
invento.
| Propiedades intensivas | ||
| Alta | Media | Baja |
| Continua | Discontinua | Discontinua |
| Continua | Discontinua | - - - |
| Continua | - - - | Discontinua |
(Continuación)
| Propiedades intensivas | ||
| Alta | Media | Baja |
| Semi continua | Semi continua | Semi continua |
| Semi continua | Semi continua | Discontinua |
| Semi continua | Semi continua | - - - |
| Semi continua | Discontinua | Semi continua |
| Semi continua | Discontinua | Discontinua |
| Semi continua | - - - | Semi continua |
| Discontinua | Continua | Discontinua |
| Discontinua | Continua | - - - |
| Discontinua | Semi continua | Semi continua |
| Discontinua | Semi continua | Discontinua |
| Discontinua | Discontinua | Continua |
| Discontinua | Discontinua | Semi continua |
| Discontinua | Discontinua | Discontinua |
| Discontinua | - - - | Continua |
| - - - | Continua | Discontinua |
| - - - | Semi continua | Semi continua |
| - - - | Discontinua | Continua |
En la Fig. 3 se ha ilustrado todavía otra
realización de la estructura flexible 100 del presente invento, en
cuya realización la segunda región de 120 comprende una pluralidad
de almohadas de almidón, en que al menos alguna de las almohadas
comprende una parte de cúpula de almidón 128 y una parte en voladizo
de almidón 129 que se extiende desde la parte de cúpula de almidón
128. La parte en voladizo de almidón 129 está elevada desde el plano
X-Y y se extiende, formando ángulo, desde la parte
de cúpula 128, para formar espacios sustancialmente vacíos, o
"bolsas", 115 entre la primera región 110, las cúpulas de
almidón 128 que se extienden desde ellas, y las partes 129 en
voladizo de almidón.
Debido en gran parte a la existencia de esas
bolsas 115 sustancialmente vacías, capaces de recibir y retener una
cantidad significativa de fluido, se cree que la estructura flexible
100 representada esquemáticamente en la Fig. 3 presenta, para un
peso básico dado, muy altas características de absorbencia. Las
bolsas 115 se caracterizan por no tener en ellas ningún filamento de
almidón, o una cantidad muy pequeña de ellos.
Quien sea experto en la técnica apreciará que
debido a un proceso de fabricación de la estructura flexible 100,
como se verá en lo que sigue, y debido a la naturaleza sumamente
flexible de los filamentos de almidón y de la estructura flexible
100 en su conjunto, puede ser tolerable alguna cantidad de
filamentos de almidón individuales presentes en las bolsas 115,
siempre que esos filamentos de almidón no interfieran con el patrón
para el que haya sido diseñada la estructura 100 ni con sus
propiedades previstas. En este contexto, la expresión de bolsas
"sustancialmente" vacías 115. está destinada a reconocer que
debido a la naturaleza sumamente flexible de la estructura 100 y de
los filamentos de almidón individuales que comprende la estructura
100, pueden hallarse en las bolsas 115 alguna cantidad
insignificante de filamentos de almidón o de sus partes. La densidad
de las bolsas 115 no es de más de 0,005 gramos por centímetro cúbico
(G/cc), más concretamente no mayor que 0,004 g/cc, y todavía más
concretamente no mayor que 0,003 g/cc.
En otro aspecto, la estructura flexible 100 que
comprende las partes en voladizo 129 se caracteriza por un área
superficial total aumentada en relación con la de la estructura
comparable que no tenga las partes 129 en voladizo. Quien sea
experto en la técnica apreciará que cuanto mayor sea el número de
partes en voladizo 129 individuales y sus respectivas áreas
superficiales microscópicas, tanto mayor es el área de la superficie
específica microscópica resultante (es decir, el área de la
superficie microscópica resultante por unidad de área macroscópica
total de la estructura dispuesta sobre una superficie plana). Como
también reconocerá quien sea experto en la técnica, cuanto mayor sea
el área de la superficie de absorción de una estructura, tanto mayor
es la capacidad de absorción de la misma, a igualdad de los demás
parámetros.
En realizaciones de la estructura 100 que
comprende las partes en voladizo 129, las partes en voladizo 129
pueden comprender terceras regiones de la estructura 100. Por
ejemplo, se contempla una realización en la cual la densidad de las
partes en voladizo de almidón 129 está comprendida entre una
densidad de la primera región 110 y una densidad de la segunda
región 120 que comprende la parte o partes de cúpula. En otra
realización, la densidad de la parte de cúpula 128 puede estar
comprendida entre una densidad relativamente alta de la primera
región 110 y una densidad relativamente baja de la parte en voladizo
129. Por analogía, el peso básico de la parte en voladizo 129 puede
ser igual a, estar entre, o ser mayor que uno o los dos del de la
primera región 110 y del de la parte de cúpula 128.
En las Figs. 8 y 9 se han representado
esquemáticamente dos realizaciones de un proceso para obtener una
estructura flexible 100 que comprende filamentos de almidón.
En primer lugar, se proporcionan una pluralidad
de filamentos de almidón. La producción de filamentos de almidón
para la estructura flexible 100, de acuerdo con el presente invento,
puede hacerse por una diversidad de técnicas conocidas en el arte.
Por ejemplo, se pueden producir los filamentos de almidón a partir
de composiciones de almidón en masa fundida de pseudo termoplástico
por varios procesos de hilatura en masa fundida. El tamaño de los
filamentos de almidón puede variar desde aproximadamente 0,001 dtex
hasta aproximadamente 135 dtex, más concretamente desde
aproximadamente 0,005 dtex hasta aproximadamente 50 dtex, y todavía
más concretamente desde aproximadamente 0,01 dtex hasta
aproximadamente 5,0 dtex.
Algunas referencias, incluidas la Patente de
EE.UU. nº 4.139.699, concedida a Hernández y otros con fecha 13 de
febrero de 1979; la Patente de EE.UU. nº 4.853.188 concedida a Eden
y otros con fecha 1 de agosto de 1989; y la Patente de EE.UU. nº
4.234.480 concedida a Hernández y otros con fecha 6 de enero de
1981; las Patentes de EE.UU. números 5.516.815 y 5.316.578,
concedidas a Buehler y otros, se refieren a composiciones de almidón
para obtener filamentos de almidón usando un proceso de hilatura de
masa fundida. La composición de almidón de masa fundida puede ser
extruida a través de una hilera para producir filamentos que tengan
diámetros ligeramente agrandados con relación al diámetro de los
orificios de la hilera por los que se extruye (es decir, debido a un
efecto de esponjamiento al extruir). A continuación se estiran los
filamentos hacia abajo mecánicamente, o bien termo mecánicamente,
mediante una unidad de estirar, para reducir el diámetro de la
fibra.
Son conocidos en la técnica varios dispositivos
para producir estructuras de tela de termoplástico no tejida en
telar a partir de polímeros extruidos, y que pueden ser adecuadas
para producir filamentos de almidón largos y flexibles. Por ejemplo,
una composición de almidón extruida puede ser forzada a pasar a
través de una hilera (no representada), formando una cortina
orientada verticalmente de filamentos de almidón que avanzan hacia
abajo. Los filamentos de almidón pueden ser enfriados con aire,
conjuntamente con una ranura de aire de estirado o adelgazamiento,
del tipo de succión. En la Patente de EE.UU. nº 5.292.239 concedida
a Zeidin y otros con fecha 8 de marzo de 1994, se describe un
dispositivo que reduce la turbulencia significativa en el flujo de
aire, con objeto de aplicar uniforme y regularmente una fuerza de
estirado a los filamentos de almidón. La exposición de esa patente
queda aquí incorporada por su referencia, con fines limitados a dar
a conocer modos y equipo para reducir la turbulencia en el flujo de
aire cuando se forman filamentos de almidón.
Por el presente invento, se pueden producir
filamentos de almidón a partir de una mezcla que comprenda almidón,
agua, plastificantes, y otros aditivos opcionales. Por ejemplo, la
adecuada mezcla de almidón puede ser convertida en una masa fundida
de pseudo termoplástico en un extruidor, y conducida a través de una
hilera a una unidad de estirar que forma una cortina orientada
verticalmente de filamentos de almidón que avanzan hacia abajo. La
hilera puede comprender un conjunto que es conocido en la técnica.
La hilera puede incluir una pluralidad de taladros de tobera con
agujeros que tienen áreas de sección transversal adecuadas para la
producción de filamentos de almidón. La hilera puede ser adaptada a
la fluidez de la composición de almidón, de modo que cada taladro de
tobera tenga el mismo régimen de flujo, si así se desea.
Alternativamente, los regímenes de flujo de las toberas
diferenciales pueden variar.
Una unidad de estirado (no representada) puede
estar situada aguas abajo del extruidor, y puede comprender un
extremo superior abierto, un extremo inferior abierto opuesto a
aquél, y un colector de suministro de aire que suministra aire
comprimido a toberas internas orientadas en dirección hacia abajo.
Al fluir aire comprimido a través de las toberas internas, se aspira
aire al extremo superior abierto de la unidad de estirar, que forma
una corriente que se mueve rápidamente de aire que fluye en la
dirección hacia abajo. La corriente de aire produce una fuerza de
estirado sobre los filamentos de almidón, haciendo que éstos sean
adelgazados o estirados antes de salir por el extremo inferior
abierto de la unidad de estirar.
Se ha comprobado ahora que los filamentos de
almidón adecuados para la estructura flexible 100 pueden ser
producidos por un proceso de electro-hilatura, en el
que se aplica un campo eléctrico a una solución de almidón para
formar un chorro de almidón cargado. El proceso de
electro-hilatura es conocido en la técnica. En la
comunicación titulada "The Electro-Spinning
Process and Applications of Electro-Spun Fibers",
de Doshi, Jayesh, Natwarial, Ph.D. 1994, se describe un proceso de
electro-hilatura y se lleva a cabo un estudio de las
fuerzas que intervienen en el proceso. En dicha comunicación se
exploran también algunas aplicaciones comerciales de los filamentos
obtenidos por electro-hilatura. Esta comunicación
queda aquí incorporada por su referencia, para las finalidad de
describir los principios de los procesos de electro hilatura.
En las Patentes de EE.UU. números 1.975.504 (2 de
octubre, 1934); 2.123.992 (19 de julio, 1938); 2.116.942 (10 de
mayo, 1938); 2.109.333 (22 de febrero, 1938); 2.160.962 (6 de junio,
1939); 2.187.306 (16 de enero, 1940; y 2.158.416 (16 de mayo, 1939),
todas ellas concedidas a Formhals se describen procesos de
electro-hilatura y equipo para los mismos. Como
otras referencias en las que se describen procesos de
electro-hilatura se incluyen: las Patentes de EE.UU.
números 3.280.229 concedida a Simons (18 de octubre, 1968);
4.0444.404 concedida a Martin y otros (30 de agosto, 1977);
4.069.026 concedida a Simm y otros (17 de enero, 1978); 4.143.196
concedida a Simm (6 de marzo, 1979); 4.223.101 concedida a Fine y
otros (16 de septiembre, 1980); 4.230.650 concedida a Guignard (28
de octubre, 1980); 4.232.525 concedida a Enjo y otros (11 de
noviembre, 1980); 4.287.199 concedida a Guignard (1 de septiembre,
1981); 4.323.525 concedida a Bornat (8 de abril, 1982); 4.552.707
concedida a How (12 de noviembre, 1985); 4.689.186 concedida a
Bornat (25 de agosto, 1967); 4.798.607 concedida a Middleton y otros
(17 de enero, 1989); 4.904.272 concedida a Middleton y otros (27 de
febrero, 1990); 4.968.238 concedida a Satterfield y otros (8 de
noviembre, 1980); 5.024.789 concedida a Barry (18 de enero, 1991);
6.106.913 concedida a Scardino y otros (22 de agosto, 2000); y
6.110.690 concedida a Zarkoob y otros (29 de agosto, 2000). Las
exposiciones de las anteriores patentes quedan aquí incorporadas por
sus referencias para la finalidad limitada de describir los
principios generales de los procesos de
electro-hilatura y el equipo para los mismos.
Aunque en las anteriores referencias se dan a
conocer una diversidad de procesos de
electro-hilatura y equipo para los mismos, dejan de
enseñar que una composición de almidón puede ser procesada
satisfactoriamente y extruida en forma de filamentos de almidón
delgados, sustancialmente continuos, adecuados para formar la
estructura flexible 100 del presente invento. El almidón que se
presenta en la naturaleza no puede ser procesado por un proceso de
electro-hilatura, debido a que el almidón natural
tiene en general una estructura granular. Se ha descubierto ahora
que una composición de almidón "desestructurado", modificado,
puede ser procesada satisfactoriamente usando para ello un proceso
de electro-hilatura.
En la solicitud de patente cedida en común
titulada "Melt Processible Starch Composition" ("Composición
de Almidón Procesable en Masa Fundida") de Larry Neil Mackey y
otros, Expediente Fiscal #7967R) presentada con la misma fecha de
presentación de la presente solicitud, se describe una composición
de almidón adecuada para la producción de los filamentos de almidón
usados en la estructura flexible 100 del presente invento. Esa
composición de almidón comprende almidón que tiene un peso molecular
medio que varía desde aproximadamente 1000 hasta aproximadamente
2.000.000, y puede contener un polímero de alto peso molecular que
sea sustancialmente compatible con el almidón y que tenga un peso
molecular medio de al menos 500.000. En una realización, esa
composición de almidón puede tener desde aproximadamente el 20%
hasta aproximadamente el 99% en peso de amilopectina. La exposición
que se hace en esa solicitud cedida en común queda aquí incorporada
por su referencia.
De acuerdo con el presente invento, un polímero
de almidón puede ser mezclado con agua, gasificadores, y otros
aditivos, y la masa fundida resultante puede ser procesada (por
ejemplo, extruida) y configurada para producir filamentos de almidón
adecuados para la estructura flexible del presente invento. Los
filamentos de almidón pueden tener desde una cantidad de vestigios,
hasta un 100% de almidón, o bien ser una mezcla de almidón y otros
materiales adecuados, tales como, por ejemplo, celulosa, materiales
sintéticos, proteínas, y cualquier combinación de los mismos.
Los polímeros de almidón pueden incluir cualquier
almidón que se presente en forma natural, almidón modificado
físicamente, o almidón modificado químicamente. Como almidones que
se presentan en forma natural se pueden incluir, sin limitación a
ellos, el almidón de maíz, el almidón de patata, el almidón de
boniato, el almidón de trigo, el almidón de sagú de palma, el
almidón de tapioca, el almidón de arroz, el almidón de soja, el
almidón de arruruz, el almidón de helecho, el almidón de loto, el
almidón de maíz céreo, el almidón de maíz de alto contenido de
amilasa, y polvo de amilasa comercial. Los almidones que se
presentan en forma natural, en particular el almidón de maíz, el
almidón de patata y el almidón de trigo, son los polímeros de
almidón de elección, debido a su disponibilidad.
El almidón modificado físicamente se forma
cambiando su estructura dimensional. El almidón modificado
físicamente puede incluir un almidón alfa, almidón fraccionado,
almidón tratado por humedad y calor, y almidón tratado
mecánicamente.
El almidón modificado químicamente puede ser
formado por reacción de sus grupos OH con óxidos de alcohileno, y
otras sustancias de formación de éter-éster, uretano, carbamato o
isocianato. Los almidones de hidroxialcohilo, acetilo o carbamato, o
las mezclas de los mismos, están entre las realizaciones de
almidones modificados químicamente. El grado de sustitución del
almidón modificado químicamente es desde 0,05 hasta 3,0, y más
concretamente desde 0,05 a 0,2.
El contenido de agua nativa puede estar
comprendido entre aproximadamente el 5% y aproximadamente el 16% en
peso, y más concretamente entre aproximadamente el 8% y
aproximadamente el 12%. El contenido de amilasa del almidón es desde
el 0% a aproximadamente el 80%, y más concretamente desde
aproximadamente el 20% hasta aproximadamente el 30%.
Se puede añadir un plastificante al polímero de
almidón para disminuir la temperatura de transición vítrea de los
filamentos de almidón que se estén obteniendo, aumentándose con ello
su flexibilidad. Además, la presencia del plastificante puede
disminuir la viscosidad de la masa fundida, lo que a su vez facilita
el proceso de extrusión de la masa fundida. El plastificante es un
compuesto orgánico que tiene al menos un grupo hidroxilo, tal como,
por ejemplo, un polialcohol. Se ha visto que son adecuados los
siguientes: sorbitol, manitol, D-glucosa,
poli(alcohol vinílico), etilén glicol, polietilén glicol,
propilén glicol, polipropilén glicol, sucrosa, fructosa, glicerol y
mezclas de los mismos. Como ejemplos de plastificantes se incluyen
el sorbitol, la sucrosa, y la fructosa, en cantidades que varían
desde aproximadamente el 0,1% en peso hasta aproximadamente el 70%
en peso, más concretamente desde aproximadamente el 0,2% en peso
hasta aproximadamente el 30% en peso, y todavía más concretamente
desde aproximadamente el 0,5% en peso hasta aproximadamente el 10%
en peso.
Típicamente se pueden incluir otros aditivos con
el polímero de almidón como una ayuda para el procesado y para
modificar las propiedades físicas tales como, por ejemplo, la
elasticidad, la resistencia a la tracción en seco, y la resistencia
en húmedo, de los filamentos de almidón extruidos. Los aditivos
están típicamente presentes en cantidades que varían desde el 0,1%
hasta el 70% en peso, sobre una base de sin volátiles (lo que
significa que se calcula la cantidad excluyendo los volátiles tales
como el agua). Como ejemplos de aditivos se incluyen, sin limitación
a ellos, la urea, los derivados de la urea, los agentes de
entrecruzamiento, emulsificadores, agentes tensioactivos,
lubricantes, proteínas y sus sales alcalinas, polímeros sintéticos
biodegradables, ceras, polímeros termoplásticos sintéticos de bajo
punto de fusión, resinas para comunicar pegajosidad, expansores, y
mezclas de los mismos. Como ejemplos de polímeros sintéticos
biodegradables se incluyen, sin limitación a ellos a ellos, la
policaprolactama, los polioxibutiratos, los polihidroxivaleratos,
las poliactidas, y mezclas de los mismos. Como otros aditivos se
incluyen los abrillantadores ópticos, los antioxidantes, los
retardadores de la llama, tintes, pigmentos, y cargas. Para el
presente invento, se puede incluir en la composición de almidón
beneficiosamente un aditivo que comprenda urea en cantidades que
varían desde el 0,5% al 80% en peso.
Como expansores adecuados para su uso aquí se
incluyen la gelatina; las proteínas vegetales, tales como la
proteína de maíz, la proteína de girasol, las proteínas de soja, las
proteínas de semillas de algodón; y los polisacáridos solubles en
agua, tales como los alginatos, los Carrageens (Chandrus Crispus,
obtenido del musgo irlandés), la goma de "guar" (Gianopses
Tetraganoloba), la goma arábiga y gomas asociadas, y la pectina; y
los derivados solubles en agua de la celulosa, tales como las
alcohilcelulosas, las hidroxialcohilcelulosas, la
carboximetilcelulosa, etc. También se pueden usar los ácidos
poliacrílicos, los ésteres de ácido poliacrílico, los
polivinilacetatos, los polivinilalcoholes, la polivinilpirrolidona,
etc.
Se pueden añadir además compuestos lubricantes
para mejorar las propiedades de fluencia del material de almidón
durante los procesos del presente invento. Los compuestos
lubricantes pueden incluir grasas animales o vegetales,
preferiblemente en su forma hidrogenada, especialmente las que son
sólidas a la temperatura ambiente. Como materiales lubricantes
adicionales se incluyen mono-glicéridos y los
di-glicéridos y los fosfátidos, especialmente la
lecitina. Para el presente invento, se cree que un compuesto
lubricante que incluye mono-glicérido,
mono-estereato de glicerol, es beneficioso.
Se pueden agregar otros aditivos, incluidas las
cargas inorgánicas, tales como los ácidos de magnesio, de aluminio,
de silicio y de titanio, como cargas económicas o ayudas para el
procesado. Además, se pueden usar como ayudas para el procesado
sales inorgánicas, incluidas las sales de los metales alcalinos, las
sales de los metales alcalinotérreos, las sales de fosfatos, et.
Pueden ser deseables otros aditivos, dependiendo
del uso final particular del producto que se contemple. Por ejemplo,
en productos tales como los papeles finos para baño, las toallas
desechables, los papeles finos para uso facial, y otros productos
similares, la resistencia en húmedo es un atributo deseable. Por
consiguiente, es frecuentemente deseable añadir al almidón agentes
de entrecruzamiento de polímero, conocidos en la técnica como
resinas de "resistencia en húmedo".
Se puede ver un estudio general de los tipos de
resinas de resistencia en húmedo utilizadas en la técnica del papel,
en la serie de monografías nº 29 de TAPPI, titulada "Wet Strength
in Paper and Paperboard" ("Resistencia en Húmedo del Papel y
el Cartón"), Technical Association of the Pulp and Paper Industry
(TAPPI), Nueva York, EE.UU.), 1965), la cual queda aquí incorporada
por su referencia. Las resinas de resistencia en húmedo más útiles
han sido en general las de naturaleza catiónica. Las resinas de
poliamida-epiclorohidrina son resinas de resistencia
en húmedo catiónicas de poliamida
amino-epiclorohidrina, que se ha comprobado que son
de particular utilidad. Se describen tipos adecuados de tales
resinas en las Patentes de EE.UU. números 3.700.823, concedida con
fecha 24 de octubre de 1972, y 3.772. 076 concedida con fecha 13 de
noviembre de 1973, concedidas ambas a Kelm. Una fuente comercial de
una poliamida-epiclorohidrina útil es la firma
Hercules, Inc., de Wilmington, Delaware (EE.UU.), la cual
comercializa tales resinas bajo la marca Kymene^{TM}.
También se ha visto que las resinas de
poliacrilamida glicoxilada son de utilidad como resinas de
resistencia en húmedo. Estas resinas se han descrito en las Patentes
de EE.UU. números 3.556.932, concedida con fecha 19 de enero de 1971
a Koscia y otros, y 3.556.933 concedida con fecha 19 de enero de
1971 a Williams y otros. Una fuente comercial de resinas de
poliacrilamida glicosilada es la firma Cytec Co. de Stanford,
Connecticut (EE.UU.), la cual comercializa una de tales resinas bajo
la marca Parez^{TM} 631 NC.
Todavía otras resinas catiónicas solubles en agua
que pueden usarse en este invento son las resinas de urea
formaldehído y las de melamina formaldehído. Los grupos funcionales
más corrientes de estas resinas polifuncionales son grupos que
contienen nitrógeno, tales como los grupos amino y los grupos
metilol unidos al nitrógeno. Las resinas del tipo de la
polietilenimina pueden también ser de utilidad en el presente
invento. Además, se pueden usar en el presente invento resinas de
resistencia en húmedo tales como la Caldas 10 (fabricada por la
firma Japn Carlit) y la CoBond 1000 (fabricada por la firma National
Starch and Chemical Company).
Para el presente invento, un agente de
entrecruzamiento es la resina de resistencia en húmedo
Kymene^{TM}, en cantidades que varían desde aproximadamente el
0,1% en peso hasta aproximadamente el 10% en peso, y más
correctamente desde aproximadamente el 0,1% en peso hasta
aproximadamente el 3% en peso.
A fin de producir filamentos de almidón adecuados
para la estructura flexible 100 del presente invento, la composición
de almidón deberá presentar un cierto comportamiento reológico
durante el procesado, tal como una cierta viscosidad dinámica y un
cierto número de capilaridad. Por supuesto, el tipo de procesado
(electro-hilatura) impone las cualidades reológicas
requeridas de la composición de almidón.
La viscosidad dinámica o de alargamiento
(\eta_{e}) se refiere a la extensibilidad de la masa fundida de
la composición de almidón, y es particularmente importante para
procesos dinámicos tales como los de fabricación de filamentos de
almidón. La viscosidad dinámica incluye tres tipos, dependiendo, del
tipo de deformación de la composición: viscosidad dinámica uniaxial
o simple, viscosidad dinámica biaxial, y viscosidad dinámica frente
a esfuerzo cortante puro. La viscosidad dinámica uniaxial es
especialmente importante para procesos dinámicos uniaxiales, tales
como los de alargamiento mecánico, soplado de masa fundida,
aglomerado de fibras cortadas, y electro-hilatura.
Las otras dos viscosidades dinámicas son importantes para los
procesos de formación o extensión biaxial para fabricar películas,
espumas, hojas o partes.
Para hilatura de fibra usual de termoplástico tal
como de poliolefinas, poliamidas y poliésteres, existe una acusada
correlación entre la viscosidad dinámica y la viscosidad frente al
esfuerzo cortante de estos materiales termoplásticos usuales y de
las mezclas de los mismos. Es decir, que se puede determinar la
capacidad para la hilatura del material simplemente mediante la
viscosidad frente al esfuerzo cortante de la masa fundida, incluso
aunque la capacidad para la hilatura es una propiedad controlada
principalmente por la viscosidad dinámica de la masa fundida. La
correlación es bastante acusada, de tal modo que la industria de la
fibra ha confiado en la viscosidad frente al esfuerzo cortante de la
masa fundida para seleccionar y formular los materiales susceptibles
de hilatura de la masa fundida. La viscosidad dinámica de la masa
fundida rara vez ha sido usada como una herramienta de
discriminación industrial.
Es por lo tanto sorprendente descubrir que las
composiciones de almidón del presente invento no presentan
necesariamente tal correlación entre las viscosidades dinámica y
frente al esfuerzo cortante. Las composiciones de almidón presentan
aquí un comportamiento del flujo de la masa fundida típico de un
fluido no Newtoniano, y como tales pueden presentar un
comportamiento de endurecimiento por deformación, es decir, que la
viscosidad dinámica aumente al aumentar la deformación.
Por ejemplo, cuando se añade un polímero de alto
peso molecular seleccionado de acuerdo con el presente invento a una
composición de almidón, la viscosidad frente al esfuerzo cortante de
la composición permanece relativamente invariable, o incluso
disminuye ligeramente. Sobre la base de los conocimientos usuales,
sería de esperar que tal composición de almidón presentase una
capacidad disminuida de procesado de la masa fundida, y no sería de
esperar que fuese adecuada para procesos dinámicos de la masa
fundida. Sin embargo, se descubrió, sorprendentemente, que la
composición de almidón de que aquí se trata presenta un aumento
significativo en cuando a su viscosidad dinámica, incluso cuando se
añade una pequeña cantidad de polímero de alto peso molecular. Por
consiguiente, se ha visto que la presente composición de almidón
tiene una capacidad mejorada de extensión de la masa fundida, y que
es adecuada para procesos dinámicos de la masa fundida,
especialmente para los que incluyen el soplado de la masa fundida,
el aglomerado de fibra cortada, y la
electro-hilatura.
Una composición de almidón que tenga una
viscosidad frente al esfuerzo cortante, medida de acuerdo con el
Método de Prueba que se describe aquí en lo que sigue, de menos de
aproximadamente 30 Pascal.segundo (Pa.s), más concretamente desde
aproximadamente 0,1 Pa.s a aproximadamente 10 Pa.s, y todavía más
concretamente desde aproximadamente 1 hasta aproximadamente 8 Pa.s,
es útil en los procesos de adelgazamiento de masa fundida de que
aquí se trata. Algunas composiciones de almidón de las aquí
consideradas pueden tener una baja viscosidad frente al esfuerzo
cortante, de tal modo que pueden ser mezcladas, conducidas o
procesadas de otro modo en equipo de procesado de polímeros
tradicional, usado típicamente para fluidos viscosos, tal como
equipo de mezcladora estacionaria con bomba de dosificación e
hilera. La viscosidad frente al esfuerzo cortante de la composición
de almidón puede ser modificada efectivamente mediante el peso
molecular y la distribución de pesos moleculares del almidón, el
peso molecular del polímero de alto peso molecular, y la cantidad de
plastificantes y/o disolventes usados. Se cree que la reducción del
peso molecular medio del almidón es un modo efectivo de disminuir la
viscosidad frente al esfuerzo cortante de la composición.
En una realización del presente invento, las
composiciones de almidón procesables en masa fundida tienen una
viscosidad dinámica en el margen desde aproximadamente 50 Pa.s hasta
aproximadamente Pa.s, más concretamente desde aproximadamente 100
Pa.s a aproximadamente 15.000 Pa.s, más concretamente desde
aproximadamente 200 Pa.s hasta aproximadamente 10.000 Pa.s, y
todavía más concretamente desde aproximadamente 300 Pa.s hasta
aproximadamente 5.000 Pa.s, y aún más concretamente desde
aproximadamente 500 Pa.s hasta aproximadamente 3.500 Pa.s, a una
cierta temperatura. La viscosidad dinámica se calcula de acuerdo con
el método que se expone aquí en lo que sigue, en la sección de
Métodos Analíticos.
Muchos factores pueden afectar al comportamiento
reológico (incluido el de la viscosidad dinámica) de la composición
de almidón. Como tales factores se incluyen, sin limitación a ellos:
la cantidad y el tipo de componentes de polímero usados, el peso
molecular y la distribución de pesos moleculares de los componentes,
incluidos el almidón y el polímero de alto peso molecular, el
contenido de amilasa del almidón, la cantidad y tipo de aditivos
(por ejemplo, plastificantes, diluyentes, ayudas para el procesado),
el tipo de tratamiento (por ejemplo, de soplado de la masa fundida o
de electro-hilatura) y las condiciones del
procesado, tales como las de temperatura, de presión, de régimen de
deformación, y de humedad relativa, y en el caso de materiales no
Newtonianos, la historia de la deformación (es decir, una
dependencia de la historia del tiempo o de la deformación). Algunos
materiales pueden endurecer por deformación, es decir, que su
viscosidad dinámica aumenta a medida que se aumenta la deformación.
Esto se cree que es debido al estiramiento de una red de polímeros
enredados. Si se elimina la tensión del material, la red de
polímeros enredados estirada se afloja hasta un nivel de deformación
más bajo, dependiendo de la constante de tiempo de relajación, la
cual es función de la temperatura, el peso molecular del polímero,
la concentración de disolvente o de plastificante, y de otros
factores.
La presencia y las propiedades del polímero de
alto peso molecular pueden tener un efecto significativo en la
viscosidad dinámica de la composición de almidón. Los altos
polímeros útiles para aumentar la capacidad de extensión de la masa
fundida de la composición de almidón usados en el presente invento
son típicamente polímeros de alto peso molecular, sustancialmente
lineales. Además, los polímeros altos que sean sustancialmente
compatibles con el almidón son los más efectivos para aumentar la
capacidad de extensión de la masa fundida de la composición
de
almidón.
almidón.
Se ha comprobado que en las composiciones de
almidón útiles para procesos dinámicos de masa fundida aumenta
típicamente su viscosidad dinámica por un factor de al menos 10
cuando se añade a la composición un polímero de alto peso molecular
seleccionado. Típicamente, las composiciones de almidón del presente
invento presentan un aumento de la viscosidad dinámica equivalente a
multiplicarla por un factor desde aproximadamente 10 a
aproximadamente 500, y más concretamente desde aproximadamente 20 a
aproximadamente 300, todavía más concretamente desde aproximadamente
30 a aproximadamente 100, cuando se añade un polímero de alto peso
molecular seleccionado. Cuanto más alto sea el nivel del polímero de
alto peso molecular, tanto mayor será el aumento de la viscosidad
dinámica. El polímero de alto peso molecular puede ser añadido para
ajustar la viscosidad dinámica hasta un valor de 200 a 2.000 Pa.s,
con una deformación de Hencky de 6. Por ejemplo, se puede añadir
poliacrilamida que tenga un peso molecular (MV) desde 1.000.000 a
15.000.000 a un nivel desde el 0,001% al 0,1%, para que quede
comprendida en la composición de almidón.
El tipo y el nivel de almidón que se emplee
pueden tener también impacto en la viscosidad dinámica de la
composición de almidón. En general, a medida que disminuye el
contenido de amilasa del almidón, aumenta la viscosidad dinámica.
También, en general, a medida que aumente el peso molecular del
almidón, dentro del margen prescrito, aumenta la viscosidad
dinámica. Finalmente, en general, a medida que aumente el nivel de
almidón en las composiciones, aumenta la viscosidad dinámica. (A la
inversa, en general, al aumentar el nivel de aditivo en las
composiciones, disminuye la viscosidad dinámica).
La temperatura de la composición de almidón puede
afectar significativamente a la viscosidad dinámica de la
composición de almidón. Para los fines del presente invento, se
pueden utilizar todos los medios usuales de control de la
temperatura de la composición de almidón, si son adecuados para un
proceso particular empleado. Por ejemplo, en las realizaciones en
las que los filamentos de almidón son producidos por extrusión a
través de una hilera, la temperatura de la hilera puede tener un
impacto significativo en la viscosidad dinámica de las composiciones
de almidón que sean extruidas a su través. En general, a medida que
aumenta la temperatura de la composición de almidón, disminuye la
viscosidad dinámica de la composición de almidón. La temperatura de
la composición de almidón puede variar desde aproximadamente 20ºC
hasta aproximadamente 180ºC, más concretamente desde aproximadamente
20ºC hasta aproximadamente 90ºC, y todavía más concretamente desde
aproximadamente 50ºC hasta aproximadamente 80ºC. Ha de quedar
entendido que la presencia o la ausencia de sólidos en la
composición de almidón puede afectar a la temperatura requerida de
la misma.
Se puede usar la relación de Trouton (Tr) para
expresar el comportamiento del flujo dinámico. La relación de
Trouton se define como la relación entre la viscosidad dinámica
(\eta _{e}) y la viscosidad frente al esfuerzo cortante
(\eta_{s}),
Tr = \eta
_{e}(\varepsilon *,t)/\eta
_{s}
en donde la viscosidad dinámica
\eta_{e} depende del régimen de deformación (\varepsilon*) y
del tiempo (t). Para un fluido Newtoniano, la relación de Trouton
para extensión uniaxial tiene un valor constante de 3. Para un
fluido no Newtoniano, tal como las composiciones de almidón que aquí
se consideran, la viscosidad dinámica depende del régimen de
deformación (\varepsilon*) y del tiempo (t). También se ha
comprobado que las composiciones procesables de masa fundida del
presente invento tienen típicamente una relación de Trouton de al
menos aproximadamente 3. Típicamente, la relación de Trouton cambia
desde aproximadamente 10 hasta aproximadamente 5.000, concretamente
desde aproximadamente 20 hasta aproximadamente 1.000, y más
concretamente desde aproximadamente 30 hasta aproximadamente 500,
cuando se mide a una temperatura de procesado y para un régimen de
extensión de 700 s^{-1} para una deformación de Hencky de
6.
Los solicitantes han comprobado también que en
las realizaciones en las cuales los filamentos de almidón son
producidos por extrusión, el número de capilaridad (Ca) de la
composición de almidón, al pasar ésta a través de la hilera de
extrusión, es importante para la capacidad de proceso de la masa
fundida. El número de capilaridad es un número que representa la
relación de las fuerzas del fluido viscoso a las fuerzas de la
tensión superficial. Cerca de la salida de la hilera de capilares,
si las fuerzas viscosas no son significativamente mayores que las
fuerzas de la tensión superficial, el filamento de almidón se
romperá en gotitas, a lo que corrientemente se denomina
"atomización" o "pulverización". El número de capilaridad
se calcula de acuerdo con la siguiente ecuación:
Ca =
(\eta_{s}.Q) /
(\pi.r^{2}.\sigma)
donde \eta _{s} es la viscosidad
frente al esfuerzo cortante en Pascal.segundo medida a un régimen de
esfuerzo cortante de 3.000 s^{-1}; Q es el caudal volumétrico de
fluido a través de la hilera de capilares en m^{3}/s, r es el
radio de la hilera de capilares en metros (para orificios no
circulares, se puede usar la relación de diámetro/radio
equivalente); y \sigma es la tensión superficial del fluido en
Newtons por
metro.
Puesto que el número de capilaridad está
relacionado con la viscosidad frente al esfuerzo cortante como se ha
descrito en lo que antecede, está influenciado por los mismos
factores que afectan a la viscosidad frente al esfuerzo cortante y
de un modo similar. Tal como aquí se usa, el término
"inherente", conjuntamente con el número de capilaridad o la
tensión superficial, indica propiedades de una composición de
almidón no influenciada por factores exteriores, tal como, por
ejemplo, la presencia de un campo eléctrico. El término
"efectivo" indica las propiedades de la composición de almidón
que han sido influenciadas por factores exteriores tales como, por
ejemplo, la presencia de un campo eléctrico.
En una realización del presente invento, las
composiciones de almidón procesables en masa fundida tienen el
número de capilaridad inherente, al pasar las mismas a través de la
hilera, de al menos 0,01, y un número de capilaridad efectivo de al
menos 1,0. Sin electricidad estática, el número de capilaridad ha de
ser mayor que 1 para que haya estabilidad, y preferiblemente mayor
que 5 para una estabilidad robusta del filamento que esté siendo
formado. Con electricidad estática, la carga de repulsión
contrarresta el efecto de la tensión superficial, de modo que el
número de capilaridad inherente, medido sin una carga eléctrica
presente, puede ser menor que 1. Cuando se aplica un potencial
eléctrico al filamento que esté siendo formado, la tensión
superficial efectiva disminuye, y el número de capilaridad efectivo
aumenta sobre la base de las siguientes ecuaciones:
Mientras que el número de capilaridad puede ser
expresado de diversas formas, una ecuación representativa que puede
usarse para determinar el número de capilaridad inherente de un
material es
Ca_{inherente} =
\eta_{s}.V/\sigma
donde
Ca_{inherente} es un número de capilaridad
inherente
\eta_{s} es la viscosidad frente al esfuerzo
cortante del fluido
v es la velocidad lineal del fluido
\sigma es la tensión superficial del
fluido.
En cuanto pertenece al presente invento, una
muestra representativa tenía las siguientes propiedades y
composición
\newpage
| Fórmula | |
| Goma ``Purity Gum 59 de la firma National Starch Inc. | 40,00% |
| Agua Desionizada | 59,99% |
| Superfloc N-300 LMW de Cytec (poliacrilamida de alto peso molecular) | 0,01% |
| Temperatura de Trabajo | 49ºC |
| Viscosidad Frente al Esfuerzo Cortante a 3.000 s^{-1} | 0,1 Pa.s |
| Diámetro de la Boquilla | 0,0254 cm |
| Velocidad Lineal | 0,236 m/s |
| Tensión Superficial Inherente | 72 dinas/cm |
Experimentalmente, sin una carga electrostática
en el fluido, este material fluirá a través de la extremidad de la
boquilla, formará pequeñas gotitas y luego caerá por la fuerza de la
gravedad en gotas individualizadas. Al aumentar el potencial
eléctrico en el sistema, las gotas se van haciendo de menor tamaño y
empiezan a acelerarse hacia el mecanismo de puesta a tierra. Cuando
el potencial eléctrico (25 kilovoltios para esta muestra) alcanza un
valor crítico, la gota deja de formarse en la extremidad de la
boquilla y se expulsa una pequeña fibra continua desde la extremidad
de la boquilla. Por consiguiente, el potencial eléctrico aplicado ha
vencido entonces a la fuerza de la tensión superficial, eliminando
el modo de fallo de capilaridad. El número de capilaridad efectivo
es ahora mayor que 1. Experimentos de laboratorio, con la solución
descrita y una disposición experimental, produjeron fibras
esencialmente fibras continuas. Las fibras fueron recogidas en una
rejilla de vacío en forma de una estera de fibras. El análisis a
través de microscopía óptica reveló que las fibras resultantes eran
continuas y de diámetros que variaban desde 3 hasta 5
micrómetros.
En algunas realizaciones, el número de
capilaridad inherente puede ser de al menos 1, más concretamente
desde 1 hasta 100, todavía más concretamente desde aproximadamente 3
hasta aproximadamente 50, y aún más concretamente desde
aproximadamente 5 hasta aproximadamente 30.
La composición de almidón de que aquí se trata se
procesa en un estado en que es susceptible de fluir, lo cual ocurre
típicamente a una temperatura al menos igual, o mayor, que su
"temperatura de fusión". Por lo tanto, se controla el margen de
temperaturas de procesado mediante la "temperatura de fusión"
de la composición de almidón, la cual se mide de acuerdo con el
Método de Prueba que aquí se describe en detalle. La temperatura de
fusión de la composición de almidón varía aquí desde aproximadamente
20ºC hasta aproximadamente 180ºC, más concretamente desde
aproximadamente 30ºC hasta aproximadamente 13ºC, y todavía más
concretamente desde aproximadamente 50ºC hasta aproximadamente 90ºC.
La temperatura de fusión de la composición de almidón es función del
contenido de amilasa del almidón (un más alto contenido de amilasa
requiere una más alta temperatura de fusión), del contenido de agua,
del contenido de plastificante, y del tipo de plastificante.
Como procesos dinámicos de extensión uniaxial que
sirven de ejemplos para las composiciones de almidón, se incluyen el
de hilatura en masa fundida, el de soplado de la masa fundida, y el
de aglomerado de fibras cortadas. Estos procesos se han descrito en
detalle en la Patente de EE.UU. nº 4.064.605, concedida con fecha 27
de diciembre de 1977 a Aklyama y otros, en la Patente de EE.UU. nº
4.418.028 concedida con fecha 29 de noviembre de 1983 a Blacky y
otros; en la Patente de EE.UU. nº 4.855.179 concedida con fecha 8 de
agosto de 1989 a Bourland y otros, en la Patente de EE.UU. nº
4.909.976 concedida con fecha 20 de marzo de 1990 a Cuculo y otros;
en la Patente de EE.UU. nº 5.145.631 concedida con fecha 8 de
septiembre de 1992 a Jezic; en la Patente de EE.UU. nº 5.516.815
concedida con fecha 14 de mayo de 1996 a Buehler y otros; y en la
Patente de EE.UU. nº 5.342.335 concedida con fecha 30 de agosto de
1994 a Rhim y otros.
En las Figs. 7, 8 y 9 se ha representado
esquemáticamente un aparato 10 para producir filamentos de almidón
adecuados para la estructura flexible 100 del presente invento. El
aparato 10 puede comprender, por ejemplo, un extruidor de husillo
simple o de husillo doble, una bomba volumétrica, o bien una
combinación de los mismos, como es sabido en la técnica. La solución
de almidón puede tener un contenido de agua total, es decir, del
agua de hidratación más el agua añadida, en el margen desde
aproximadamente el 5% hasta aproximadamente el 80%, y más
concretamente en el margen desde aproximadamente el 10% hasta
aproximadamente el 60% con relación al peso total del material de
almidón. El material de almidón se calienta a elevadas temperaturas,
suficientes para formar una masa fundida pseudo termoplástica. Tal
temperatura es típicamente más alta que la temperatura de transición
vítrea y/o que la temperatura de fusión del material formado. Las
masas fundidas pseudo termoplásticas del invento son fluidos de
polímero que tienen un régimen de cizalladura por esfuerzo cortante
que depende de la viscosidad, como es sabido en la técnica. La
viscosidad disminuye al aumentar el régimen de cizalladura, así como
al aumentar la temperatura.
El material de almidón puede ser calentado en un
volumen encerrado en presencia de una baja concentración de agua,
para convertir el material de almidón en una masa fundida pseudo
termoplástica. El volumen encerrado puede ser en horma de un vaso
cerrado, o bien en forma del volumen creado por la acción de
obturación del material de alimentación, como ocurre en el husillo
del equipo de extrusión. La presión creada en el vaso cerrado
incluirá las presiones debidas a la presión de vapor del agua, así
como las presiones generadas debido a la compresión de materiales en
el cilindro del husillo del extruidor.
Se puede usar un catalizador de escisión de
cadenas, el cual reduce el peso molecular por dividir los enlaces
glicosídicos en las macromoléculas de almidón, dando por resultado
una reducción del peso molecular medio del almidón, para reducir la
viscosidad de la masa fundida pseudo termoplástica. Como
catalizadores adecuados se incluyen los ácidos inorgánicos y
orgánicos. Como ácidos inorgánicos adecuados se incluyen el ácido
clorhídrico, el ácido sulfúrico, el ácido nítrico, el ácido
fosfórico y el ácido bórico, así como las sales parciales de los
ácidos polibásicos, por ejemplo, NaHSO_{4} ó NaH_{2}PO_{4},
etc. Como ácidos orgánicos adecuados se incluyen; el ácido fórmico,
el ácido acético, el ácido propiónico, el ácido butírico, el ácido
láctico, el ácido glicólico, el ácido oxálico, el ácido cítrico, el
ácido tartárico, el ácido itacónico, el ácido succínico, y otros
ácidos orgánicos conocidos en la técnica, incluidas las sales
parciales de los ácidos polibásicos. El ácido clorhídrico, el ácido
sulfúrico y el ácido cítrico, incluidas las mezclas de los mismos,
pueden ser usados beneficiosamente en el presente invento.
La reducción del peso molecular del almidón no
modificado usado, puede serlo por un factor desde 2 hasta 5.000, y
más concretamente por un factor desde 4 hasta 4.000. La
concentración de catalizadores está en el margen de 10^{-8} a
10^{-2} moles de catalizador por mol de unidad de glucosa anhidra,
y más concretamente entre 0,1 x 10^{-3} hasta 5 x 10^{-3} moles
de catalizador por mol de unidad de glucosa anhidra de almidón.
En la Fig. 7, la composición de almidón es
suministrada al aparato 10 para producción por
electro-hilatura de filamentos de almidón usados
para fabricar la estructura flexible 100 del presente invento. El
aparato 10 comprende un alojamiento 11 estructurado y configurado
para recibir (flecha A) la composición de almidón 17 que puede ser
mantenida en el mismo y extruida (flecha D) en forma de filamentos
de almidón 17a a través de un inyector 14 de una cabeza de hilera
13. Se puede prever una cavidad anular 12 para hacer circular
(flechas B y C) un fluido de calentamiento que caliente la
composición de almidón hasta una temperatura deseada. Para calentar
se pueden usar otros medios de calentar bien conocidos en la
técnica, tales como los que usan calentamiento eléctrico, los de
combustión por impulsos, los de calentamiento con agua y por vapor
de agua, etc.
El campo eléctrico puede ser aplicado
directamente a la solución de almidón, por ejemplo, a través de una
sonda cargada eléctricamente, o bien al alojamiento 11 y/o a la
hilera de extrusión 13. Si se desea, se puede cargar eléctricamente
el miembro de moldeo 200 con la carga eléctrica opuesta a la carga
de los filamentos de almidón que estén siendo extruidos.
Alternativamente, se puede poner a tierra el miembro de moldeo. La
diferencia de potencial eléctrico puede ser desde 5 kV hasta 60 kV,
y más concretamente desde 20 kV a 40 kV.
La pluralidad de filamentos de almidón extruidos
pueden ser luego depositados en el miembro de moldeo 200 que se
desplaza en la dirección de la máquina (MD) a una cierta distancia
del aparato 10. Esa distancia deberá ser suficiente como para
permitir que los filamentos de almidón se alarguen y además se
sequen, y al mismo tiempo mantener una carga diferencial entre los
filamentos de almidón que salen por la boquilla inyectora 14 y el
miembro de moldeo 200. Para ese fin, se puede aplicar una corriente
de aire de secado a la pluralidad de filamentos de almidón, para
hacer que la pluralidad de filamentos de almidón giren un ángulo.
Ello permitiría mantener una distancia mínima entre la boquilla
inyectora 14 y el miembro de moldeo 200 -con el fin de mantener
entre ellos una carga diferencial y hacer al mismo tiempo máxima la
longitud de una parte de los filamentos entre la boquilla y el
miembro de moldeo 200- con el fin de secar efectivamente los
filamentos. En tal disposición, el miembro de moldeo, 200 puede ser
dispuesto formando un ángulo con relación a la dirección de los
filamentos de fibra cuando éstos salen de la boquilla 14 (flecha D
en la Fig. 7).
Opcionalmente se puede usar aire para
adelgazamiento en combinación con una fuerza electrostática para
proporcionar la fuerza de estirado que haga que los filamentos de
almidón sean adelgazados, o estirados, antes de ser depositados en
el miembro de moldeo 200. En la Fig. 7A se ha representado
esquemáticamente una realización que sirve de ejemplo de la cabeza
de hilera provista de un orificio anular 15 que abarca la boquilla
inyectora 14, y otros tres orificios 16 espaciados por igual a 120º
alrededor de la boquilla inyectora 14, para el aire para adelgazar.
Por supuesto, en el presente invento se contemplan otras
disposiciones del aire para adelgazar, como es conocido en la
técnica.
De acuerdo con el presente invento, los
filamentos de almidón pueden tener un tamaño que varíe desde
aproximadamente 0,01 decitex hasta aproximadamente 135 decitex, más
concretamente desde aproximadamente 0,02 decitex hasta
aproximadamente 30 decitex, y todavía más concretamente desde
aproximadamente 0,02 decitex hasta aproximadamente 5 decitex. Los
filamentos de almidón pueden tener diversas formas de la sección
transversal, incluyendo, aunque sin quedar limitados a ellas, la
circular, la ovalada, la triangular, la hexagonal, la de cruz, la de
estrella, una forma irregular, y cualesquiera combinaciones de las
mismas. Quien sea experto en la técnica comprenderá que tal
diversidad de formas pueden conformarse mediante formas
diferenciales de las boquillas de hilera usadas para producir los
filamentos de almidón.
En la Fig. 10A se han representado
esquemáticamente, sin quedar limitados a ellas, algunas áreas de la
sección transversal posibles de los filamentos de almidón. El área
de la sección transversal del filamento de almidón es un área
perpendicular al eje mayor del filamento de almidón y delimitada por
un perímetro formado por la superficie exterior del filamento de
almidón en un plano de la sección transversal. Se cree que cuanto
mayor sea el área superficial del filamento de almidón (por unidad
de longitud o de peso del mismo) tanto mayor será la opacidad de la
estructura flexible 10 que comprende los filamentos de almidón. Por
lo tanto, se cree que hacer máxima el área superficial de los
filamentos de almidón mediante el aumento del diámetro equivalente
de los filamentos de almidón, puede ser beneficioso para aumentar la
opacidad de la estructura flexible resultante 100 del presente
invento. Un modo de aumentar el diámetro equivalente de los
filamentos de almidón comprende formar filamentos de almidón que
tengan formas de la sección transversal no circular de múltiples
superficies.
Además, no es necesario que los filamentos de
almidón tengan un grosor y/o un área de la sección transversal
uniformes en toda la longitud del filamento o en una parte del
mismo. En la Fig. 10, por ejemplo, se ha representado
esquemáticamente un fragmento del filamento de almidón que tiene un
área de la sección transversal diferencial a lo largo de su
longitud. Tales áreas de la sección transversal diferenciales pueden
ser formadas, por ejemplo, variando la presión dentro de una hilera,
o bien cambiando al menos una de las características (tal como la
velocidad, la dirección, etc.) del aire para adelgazar o del aire
para secar, en un proceso de soplado de la masa fundida, o bien una
combinación del proceso de soplado de la masa fundida y de
electro-hilatura.
Algunos filamentos de almidón pueden tener
"muescas" distribuidas a ciertos intervalos a lo largo de la
longitud del filamento o de una parte del mismo. Tales variaciones
del área de la sección transversal del filamento de almidón a lo
largo de la longitud del filamento se cree que aumentan la
flexibilidad de los filamentos, facilitan la capacidad de los
elementos para enredarse mutuamente en la estructura flexible 100
que se esté haciendo, e influyen positivamente en la suavidad y en
la flexibilidad de la estructura flexible 100 resultante que se esté
haciendo. Las muescas, u otras irregularidades beneficiosas en los
filamentos de almidón pueden formarse por contacto de los filamentos
de almidón con una superficie que tenga salientes o bordes afilados,
como se describe en lo que sigue.
El siguiente paso del proceso comprende
proporcionar un miembro de moldeo 200. El miembro de moldeo 200
puede comprender un cilindro con un patrón (no representado) u otro
miembro de formación de patrón, tal como una correa o una banda. El
miembro de moldeo 200 comprende un lado 201 de contacto con el
filamento y un lado posterior 202 opuesto al lado 201 de contacto
con el filamento. Una diferencia de presión de fluido (por ejemplo,
una presión de vacío, que puede estar presente por debajo de la
correa o dentro del tambor) puede forzar a los filamentos de almidón
a seguir el patrón del miembro de moldeo para formar las regiones
diferenciables dentro de la estructura flexible que se esté
haciendo.
En el curso de un proceso de fabricación de la
estructura 100 del presente invento, los filamentos de almidón se
depositan sobre el lado 201 de contacto con los filamentos. El
segundo lado 202 hace típicamente contacto con el equipo, tal como
con los rodillos de soporte, los rodillos de guiado, un aparato para
hacer el vacío, etc., que se requieren en un proceso específico. El
lado 201 de contacto con los filamentos comprende un patrón
tridimensional de salientes y/o depresiones. Típicamente, aunque no
necesariamente, ese patrón no es aleatorio, y se repite. El patrón
tridimensional del lado 201 de contacto con los filamentos puede
comprender un patrón sustancialmente continuo (Fig. 4), un patrón
sustancialmente semicontinuo (Fig. 5), un patrón que comprende una
pluralidad de protuberancias individualizadas (Fig. 5), o cualquier
combinación de los mismos. Cuando se depositan la pluralidad de
filamentos de almidón sobre el lado 201 de contacto con los
filamentos del miembro de moldeo 200, la pluralidad de filamentos de
almidón flexibles se adaptan, al menos en parte, al patrón de moldeo
del miembro de moldeo 200.
El miembro de moldeo 200 puede comprender una
correa o banda que es macroscópicamente monoplanaria cuando está en
un plano X-Y de referencia, en el que una dirección
Z es perpendicular al plano X-Y. Análogamente, la
estructura flexible 100 puede considerarse macroscópicamente
monoplanaria y que está en un plano paralelo al plano
X-Y. Perpendicular al plano X-Y es
la dirección Z a lo largo de la cual se extiende un calibre. o
espesor de la estructura flexible 100, o bien elevaciones de las
regiones diferenciales del miembro de moldeo 200 o de la estructura
flexible 100.
Si se desea, el miembro de moldeo 200 que
comprende una corea puede ser ejecutado como un fieltro de prensa,
Puede fabricarse un fieltro de prensa adecuado para uso de acuerdo
con el presente invento siguiendo los principios preconizados en las
Patentes de EE.UU. números 5.549.790, concedida con fecha 27 de
agosto de 1996 a Phan; 5.556.509 concedida con fecha 17 de
septiembre de 1996 a Trokhan y otros; 5.580.423 concedida con fecha
3 de diciembre de 1996 a Ampulski y otros; 5.609.725 concedida con
fecha 211 de marzo de 1997 a Phan; 5.629.052 concedida con fecha 13
de mayo de 1997 a Trokhan y otros; 5.637.194 concedida con fecha 10
de junio de 1997 a Ampulski y otros; 5.674.663 concedida con fecha 7
de octubre de 1997 a McFarland y otros; 5.693.187 concedida con
fecha 2 de diciembre de 1997 a Ampulski y otros; 5.709.775 concedida
con fecha 20 de enero de 1998 a Trokhan y otros; 5.776.307 concedida
con fecha 7 de julio de 1998 a Ampulski y otros; 5.794.330 concedida
con fecha 18 de agosto de 1998 a Ampulski y otros; 5.814.190
concedida con fecha 29 de septiembre de 1998 a Phan; 5.817.377
concedida con fecha 6 de octubre de 1998 a Trokhan y otros;
5.846.379 concedida con fecha 8 de diciembre de 1998 a Ampulski y
otros; 5.855.739 concedida con fecha 5 de enero de 1999 a Ampulski y
otros; y 5.861.082 concedida con fecha 19 de enero de 1999 a
Ampulski y otros. En una realización alternativa, el miembro de
moldeo 200 puede ser ejecutado como un fieltro de prensa, de acuerdo
con los principios preconizados en la Patente de EE.UU. nº 5.569.358
concedida con fecha 29 de octubre de 1996 a Cameron.
Una realización principal del miembro de moldeo
200 comprende una armazón resinosa 210 unida a un elemento de
refuerzo 250. La armazón resinosa 210 puede tener un cierto patrón
preseleccionado. Por ejemplo, en la Fig. 4 se ha representado la
armazón 210 sustancialmente continua que tiene una pluralidad de
aberturas 220 a su través. En algunas realizaciones, el elemento de
refuerzo 250 puede ser sustancialmente permeable a los fluidos. El
elemento de refuerzo 250 permeable a los fluidos puede comprender
una rejilla tejida en telar, o bien un elemento provisto de
aberturas, un fieltro, o cualquier combinación de los mismos. Las
partes del elemento de refuerzo 250 hechas coincidir con aberturas
220 en el miembro de moldeo 200 impiden que los filamentos de
almidón pasen a través del miembro de moldeo 200, y reducen con ello
los casos en los que pueden producirse pequeños poros en la
estructura flexible 100 resultante. Si no se desea usar una tela
tejida en telar para el elemento de refuerzo 250, un elemento no
tejido en telar, rejilla, red, filtro de prensa, o una placa o
película que tenga una pluralidad de agujeros a su través, pueden
proporcionar soporte y resistencia adecuados para la armazón 210. Se
puede fabricar un elemento de refuerzo 250 adecuado de acuerdo con
las Patentes de EE.UU. números 5.496.624 concedida con fecha 5 de
marzo de 1996 a Stelljes y otros. 5.500.277 concedida con fecha 19
de marzo de 1996 a Trokhan y otros, y 5.566.724 concedida con fecha
22 de octubre de 1996 a Trokhan y otros.
Se han descrito varios tipos del elemento de
refuerzo 250 permeable a los fluidos en varias Patentes de EE.UU.,
por ejemplo, en las números 5.275.700 y 5.954.097. El elemento de
refuerzo 250 puede comprender un fieltro, también designado como un
"fieltro de prensa" tal como se usa en la fabricación de papel
tradicional. La armazón 210 puede ser aplicada al elemento de
refuerzo 250, como se enseña en las Patentes de EE.UU. números
5.549.790 concedida con fecha 27 de agosto de 1996 a Phan; 5.556.509
concedida con fecha 17 de septiembre de 1996 a Trokhan y otros;
5.580.423 concedida con fecha 3 de diciembre de 1996 a Ampulski y
otros; 5.609.725 concedida con fecha 11 de marzo de 1997 a Phan;
5.629.052 concedida con fecha 13 de mayo de 1997 a Trokhan y otros;
5.637.194 concedida con fecha 10 de junio de 1997 a Ampulski y
otros; 5.674.663 concedida con fecha 7 de octubre de 1997 a
McFarland y otros; 5.-693.187 concedida con fecha 2 de diciembre de
1997 a Ampulski y otros; 5.709,775 concedida con fecha 20 de enero
de 1998 a Trokhan y otros; 5.795.440 concedida con fecha 18 de
agosto de 1998 a Ampulski y otros, 5.814.190 concedida con fecha 29
de septiembre de 1998 a Phan; 5.817.377 concedida con fecha 6 de
octubre de 1998 a Trokhan y otros; y 5.846.379 concedida con fecha 8
de diciembre de 1998 a Ampulski y otros.
Alternativamente, el elemento de refuerzo 250
puede ser impermeable a los fluidos. El elemento de refuerzo 250
impermeable a los fluidos puede comprender, por ejemplo, un material
polímero resinoso, idéntico al, o diferente del, material usado para
fabricar una armazón 210 del miembro de moldeo 200 del presente
invento; un material plástico; un metal; cualquier otro material
natural o sintético adecuado; o cualquier combinación de los mismos.
Quien sea experto en la técnica apreciará que el elemento de
refuerzo 250 impermeable a los fluidos hará que el miembro de moldeo
10, como un conjunto, sea también impermeable a los fluidos. Ha de
quedar entendido que el elemento de refuerzo 250 puede ser
parcialmente permeable a los fluidos y parcialmente impermeable a
los fluidos. Es decir que alguna parte del elemento de refuerzo 250
puede ser permeable a los fluidos, mientras que otra parte del
elemento de refuerzo 250 puede ser impermeable a los fluidos. El
miembro de moldeo 200, en su conjunto, puede ser permeable a los
fluidos, impermeable a los fluidos, o bien parcialmente permeable a
los fluidos. En un miembro de moldeo 200 parcialmente permeable a
los fluidos, solamente una parte, o partes, de un área, o áreas,
macroscópicas del miembro de moldeo 200 es permeable a los
fluidos.
Si se desea, puede utilizarse el elemento de
refuerzo 250 que comprende un tejido de punto Jacquard. Correas
ilustrativas que tienen el tejido de punto Jacquard pueden
encontrarse en las Patentes de EE.UU. números 5.429.686 concedida
con fecha 7/4/95 a Chiu y otros; 5.672.248 concedida con fecha
9/30/97 a Wendt y otros; 5.746.887 concedida con fecha 5/5/98 a
Wendt y otros; y 6.017.417 concedida con fecha 1/25/00 a Wendt y
otros, las exposiciones de las cuales quedan aquí incorporadas por
sus referencias con la finalidad limitada de mostrar una
construcción principal del tejido de punto Jacquard. El presente
invento contempla el miembro de moldeo 200 que comprende el lado 201
de contacto con los filamentos, que tiene un patrón de tejido de
punto Jacquard. Tal patrón de tejido de punto Jacquard puede
utilizarse como un miembro de moldeo 500, como un miembro de moldeo
200, como una superficie de prensar, etc. En la bibliografía se ha
comunicado que un tejido de punto Jacquard es particularmente útil
cuando no se desea comprimir ni imprimir una estructura en una
separación de agarre, tal como ocurre típicamente al efectuar una
transferencia a un tambor de secado Yankee.
De acuerdo con el presente invento, una, varias,
o todas las aberturas 220 del miembro de moldeo 200 pueden ser
"ciegas" o "cerradas", como se describe en la Patente de
EE.UU. nº 5.972.813 concedida a Polat y otros con fecha 26 de
octubre de 1999. Como se describe en la patente que se acaba de
citar inmediatamente antes, se pueden usar espumas de uretano,
caucho y silicona, para hacer impermeables a los fluidos las
aberturas 220.
Una realización del miembro de moldeo 200
representada en la Fig. 6 comprende una pluralidad de partes
suspendidas 219 que se extienden (típicamente lateralmente) desde
una pluralidad de partes de base 211. Las partes suspendidas 219
están elevadas desde el elemento de refuerzo 250, para formar
espacios vacíos 215, adentro de los cuales pueden ser desviados los
filamentos de almidón del presente invento para formar partes en
voladizo 129, como se ha descrito en lo que antecede con referencia
a la Fig. 3. El miembro de moldeo 200 que comprende partes
suspendidas 219, puede comprender una estructura de múltiples capas
formada por al menos dos capas (211, 212) unidas entre sí en
relación de cara con cara (Fig. 6). Cada una de las capas puede
comprender una estructura similar a una de las expuestas en las
varias Patentes descritas en lo que antecede. Cada una de las capas
(211, 212) puede tener al menos una abertura (220, Figs. 4, 4A) que
se extiende entre la superficie superior y la superficie inferior.
Las capas unidas están situadas de tal modo que la al menos una
abertura de una capa está superpuesta (en la dirección perpendicular
al plano general del miembro de moldeo 200) a una parte de la
armazón de la otra capa, cuya parte forma la parte suspendida 219
aquí descrita en lo que antecede.
Otra realización del miembro de moldeo que
comprende una pluralidad de partes suspendidas puede obtenerse por
un proceso de curado diferencial de una capa de una resina
fotosensible, o bien de otro material susceptible de curado, a
través de una máscara que comprende regiones transparentes y
regiones opacas. Las regiones opacas comprenden regiones que tienen
opacidad diferencial, por ejemplo, regiones que tienen una opacidad
relativamente alta (no transparentes) tales como las negras) y
regiones que tienen una opacidad parcial relativamente baja (es
decir, que tienen alguna transparencia).
Cuando la capa susceptible de ser curada que
tiene un lado de recepción de filamentos y un segundo lado opuesto
es expuesta a radiación de curado a través de la máscara adyacente
al lado de recepción de filamentos del recubrimiento, las regiones
no transparentes de la máscara protegen a primeras áreas del
recubrimiento de la radiación de curado, para excluir el curado de
las primeras áreas del recubrimiento a través de topo el grosor del
recubrimiento. Las regiones de opacidad parcial de la máscara
protegen solo parcialmente a segundas áreas del recubrimiento, para
permitir que la radiación de curado cure las segundas áreas hasta un
grosor predeterminado, menor que el grosor del recubrimiento
(empezando desde el lado de recepción de filamentos del
recubrimiento y yendo hacia el segundo lado del mismo). Las regiones
transparentes de la máscara dejan terceras áreas del recubrimiento
sin protección, para permitir que la radiación de curado cure las
terceras áreas a través de todo el grosor del recubrimiento.
Por consiguiente, el material no curado puede ser
retirado de un miembro de moldeo parcialmente formado. La armazón
endurecida resultante tiene un lado 201 de contacto con los
filamentos formado a partir del lado de recepción de filamentos el
recubrimiento, y un lado posterior 202 formado a partir del segundo
lado del recubrimiento. La armazón resultante tiene una pluralidad
de bases 211 que comprenden el lado posterior 202 y formadas a
partir de las terceras áreas del recubrimiento, y una pluralidad de
partes suspendidas 219 que comprenden el lado 201 de contacto con la
banda continua y formadas a partir de las segundas áreas del
recubrimiento. La pluralidad de bases puede comprender un patrón
sustancialmente continuo, un patrón sustancialmente semicontinuo, un
patrón discontinuo, o cualquier combinación de los mismos, como se
vio en lo que antecede. Las partes suspendidas 219 se extienden,
formando un ángulo (típicamente, pero no necesariamente, de
aproximadamente 90º) desde la pluralidad de bases y están espaciadas
del lado posterior 202 de la armazón resultante, para formar
espacios vacíos entre las partes suspendidas y el lado posterior
201. Típicamente, cuando se usa el miembro de moldeo 200 que
comprende un elemento de refuerzo 250, los espacios vacíos 215 se
forman entre las partes suspendidas 219 y el elemento de refuerzo
250, como puede verse mejor en la Fig. 6.
El siguiente paso comprende depositar la
pluralidad de filamentos de almidón pseudo termoplásticos en el lado
201 de contacto con los filamentos del miembro de moldeo 200, como
se ha representado esquemáticamente en las Figs.
7-9, y hacer que la pluralidad de filamentos de
almidón se adapten, al menos parcialmente, al patrón tridimensional
del miembro de moldeo 200. Con referencia a una realización
representada esquemáticamente en la Fig. 7, al salir de la unidad de
estirado, los filamentos de almidón 17b se depositan sobre el lado
202 de contacto con los filamentos tridimensional de un miembro de
moldeo 200. En un proceso continuo industrial, el miembro de moldeo
200 comprende una correa sin fin que se desplaza continuamente en la
dirección de la máquina MD, como se ha representado esquemáticamente
en las Figs. 7-9. Los filamentos de almidón pueden
ser entonces unidos entre sí y enredarse mutuamente, por medio de
una diversidad de técnicas usuales. En la exposición que se hace en
la Patente de EE.UU. nº 5.688.468 concedida a Lu con fecha 18 de
noviembre de 1997, se dan a conocer un proceso y un aparato para
producir una banda continua no tejida en telar de aglomerado de
fibra cortada, de filamentos de diámetro reducido.
En algunas realizaciones, primero se pueden
depositar la pluralidad de filamentos de almidón, no en el miembro
de moldeo 10, sino en un miembro de formación 500, como se ha
representado esquemáticamente en la Fig. 9. Este paso es opcional y
puede utilizarse para facilitar la uniformidad del peso básico de la
pluralidad de filamentos de almidón en toda la anchura de la
estructura 10 que se esté haciendo. En el presente invento se
contempla el miembro de formación 500 que comprende un alambre. En
una realización que sirve de ejemplo, de la Fig. 9, el miembro de
formación 500 se desplaza en la dirección de la máquina alrededor de
rodillos 500a y 500b. El miembro de formación es permeable a los
fluidos, y un aparato para hacer el vacío 550, situado bajo el
miembro de formación 500 y que aplica una diferencia de presión de
fluido a la pluralidad de filamentos de almidón dispuestos sobre el
mismo, favorece una distribución más o menos uniforme de los
filamentos de almidón por toda la superficie de recepción del
miembro de formación 500.
Si se desea, se puede usar también el miembro de
formación 500 para formar varias irregularidades en los filamentos
de almidón, en particular en la superficie de los filamentos. Por
ejemplo, una superficie de recepción de filamentos del miembro de
formación puede comprender una diversidad de bordes afilados (no
representados) estructurados para imprimir en los filamentos de
almidón, todavía relativamente blandos, depositados en la misma,
para crear muescas (representadas esquemáticamente en la Fig. 11) u
otras irregularidades en los filamentos de almidón, lo que puede ser
beneficioso para la estructura flexible 100 que se esté haciendo,
como se ha descrito en lo que antecede.
En la realización de la Fig. 9, la pluralidad de
filamentos pueden ser transferidos del miembro de formación 500 al
miembro de moldeo 200 por cualesquiera medios usuales conocidos en
la técnica, por ejemplo, mediante una zapata de vacío 600 que aplica
una presión de vacío que es suficiente para hacer que la pluralidad
de filamentos de almidón dispuestos sobre el miembro de formación
500 se separen del mismo y se adhieran al miembro de moldeo 200.
Está contemplado que en el proceso continuo de
fabricación de la estructura flexible 100, el miembro de moldeo 200
puede tener una velocidad lineal que sea menor que la del miembro de
formación 500. El uso de tal velocidad diferencial en el punto de
transferencia se conoce corrientemente en las técnicas de
fabricación de papel, y puede emplearse para la denominada "micro
contracción", que se cree típicamente que es eficaz cuando se
aplica a bandas continuas en húmedo de baja consistencia. En la
Patente de EE.UU. nº 4.440.597, cuya exposición queda aquí
incorporada por su referencia para los fines de descripción del
mecanismo principal de la micro contracción, se describe en detalle
la "micro contracción en húmedo". Brevemente expuesto, la micro
contracción comporta transferir la banda continua que tiene una baja
consistencia de fibras desde un primer miembro (tal como un miembro
agujereado) a un segundo miembro (tal como un bucle de tela de
tejido en telar abierto) que se mueve con mayor lentitud que el
primer miembro. Se cree ahora que si se pueden formar los filamentos
de almidón y se pueden mantener la pluralidad de filamentos de
almidón en una condición suficientemente flexible para cuando tenga
lugar la transferencia desde un soporte que se mueve relativamente
con mayor lentitud (tal como, por ejemplo, el miembro de formación
500) a un soporte que se mueva relativamente con más rapidez (tal
como, por ejemplo, el miembro de moldeo 200), puede se posible
someter eficazmente a la pluralidad de filamentos de almidón a micro
concentración, contrayéndose con ello la estructura flexible 100 que
se esté haciendo. La velocidad del miembro de moldeo 200 puede ser
desde aproximadamente un 1% hasta aproximadamente un 25% mayor que
la del miembro de formación 500.
En la Fig. 9A se ha ilustrado una realización del
proceso de acuerdo con el presente invento, en la que los filamentos
de almidón pueden ser depositados en el miembro de moldeo 200
formando un ángulo A, que puede ser desde 1º hasta 89º, y más
concretamente desde aproximadamente 5º hasta aproximadamente 85º. Se
cree que esta realización es especialmente beneficiosa cuando se usa
el miembro de moldeo 200 que tiene partes suspendidas 219. Tal
depósito "en ángulo" de los filamentos de almidón 17a en el
miembro de moldeo 200 hace que los espacios vacíos 215 formados
entre las partes suspendidas 219 y el elemento de refuerzo 250 sean
más accesibles a los filamentos de almidón largos y flexibles 17a, y
favorece que los filamentos de almidón llenen más fácilmente los
espacios vacíos 215. En la Fig. 9A, se depositan los filamentos de
almidón 17a en el miembro de moldeo 200 en dos pasos, de modo que
ambas clases de espacios vacíos 219 -los espacios vacíos 215a de
aguas arriba y los espacios vacíos 215b de aguas abajo- pueden
beneficiarse del depósito en ángulo de los filamentos en el miembro
de moldeo 200. Dependiendo de una configuración geométrica
específica del miembro de moldeo 200, en particular de la
configuración geométrica y/o de la orientación de sus partes
suspendidas 219, el ángulo A de aguas abajo puede ser igual al, o
diferente del, ángulo B de aguas arriba.
Tan pronto como la pluralidad de filamentos de
almidón estén dispuestos en el lado 201 de contacto con los
filamentos del miembro de moldeo 200, la pluralidad de filamentos se
adaptan, al menos parcialmente, a su patrón tridimensional. Además,
se pueden utilizar varios medios para hacer, o para favorecer, que
los filamentos de almidón se adapten al patrón tridimensional del
miembro de moldeo 200. Un método comprende aplicar una diferencia de
presión de fluido a la pluralidad de filamentos de almidón. Este
método puede ser especialmente beneficioso cuando el miembro de
moldeo 200 sea permeable a los fluidos. Por ejemplo, un aparato 550
de hacer vacío, dispuesto en el lado posterior 202 del miembro de
moldeo 200 permeable a los fluidos, puede ser dispuesto para aplicar
una presión de vacío al miembro de moldeo 200, y por consiguiente a
la pluralidad de filamentos de almidón dispuestos sobre el mismo,
Fig. 8. Bajo la influencia de la presión de vacío, algunos de los
filamentos de almidón pueden ser desviados al interior de las
aberturas 220 y/o a los espacios vacíos 215 del miembro de moldeo
200, y de no hacerlo así, adaptarse al patrón tridimensional de los
mismos.
Se cree que las tres regiones de la estructura
flexible 100 pueden tener pesos básicos en general equivalentes.
Desviando una parte de los filamentos de almidón al interior de las
aberturas 220, se puede disminuir la densidad de las almohadas 120
resultantes, con relación a la densidad de las primeras regiones
impresas 110. Las regiones 110 que no son desviadas en las aberturas
220 pueden ser impresas mediante la compresión de la estructura
flexible en una separación de agarre de compresión. Si son impresas,
se aumenta la densidad de las regiones impresas 110 con relación a
la densidad de las almohadas 120 y a la densidad de la tercera
región 130. Las densidades de las regiones 110 no desviadas al
interior de las aberturas 220, y la densidad de la tercera región
130, son mayores que la densidad de las almohadas 120. La tercera
región 130 tendrá probablemente una densidad comprendida entre las
de las regiones impresas 110 y las almohadas 120.
Con referencia todavía a la Fig. 1A, se puede
considerar que la estructura flexible 100 de acuerdo con el presente
invento tiene tres densidades diferentes. La región de más alta
densidad será la región impresa de alta densidad 110. La región
impresa 110 se corresponde en posición y en configuración geométrica
con la armazón 210 del miembro de moldeo 200. La región de densidad
más baja de la estructura flexible 100 será la de las almohadas 120,
que se corresponde en posición y en configuración geométrica con las
aberturas 220 del miembro de moldeo 200. La tercera región 130,
correspondiente a los pliegues sinclinales 230 en el miembro de
moldeo 200, tendrá una densidad comprendida entre la de las
almohadas 120 y la de la región impresa 110. Los "pliegues
sinclinales" 230 son superficies de la armazón 210 que tienen una
componente de vector en la dirección Z que se extiende desde el lado
201 de recepción de filamentos del miembro de moldeo 200 hacia el
lado posterior 202 del mismo. Los pliegue sinclinales 230 no se
extienden por completo a través de la armazón 210, como lo hacen las
aberturas 220. Por consiguiente, la diferencia entre un pliegue
sinclinal 230 y la abertura 220 puede considerarse que consiste en
que la abertura 220 representa un agujero pasante en la armazón 210,
mientras que un pliegue sinclinal 230 representa un agujero ciego,
una fisura, una "sima", o una muesca, en la armazón 210.
Las tres regiones de la estructura 100, se puede
considerar que, de acuerdo con el presente invento, están dispuestas
a tres elevaciones diferentes. Tal como aquí se usa, la elevación de
una región se refiere a su distancia desde un plano de referencia
(es decir, el plano X-Y). Por comodidad, el plano de
referencia puede imaginarse como el horizontal, mientras que la
distancia de elevación desde el plano de referencia es vertical. La
elevación de una región particular de la estructura 100 de
filamentos de almidón puede medirse usando cualquier dispositivo de
medición que no sea de contacto, adecuado para tal fin, como es
conocido en la técnica. Un dispositivo de medición particularmente
adecuado es un Sensor de Desplazamiento con Láser que no hace
contacto, que tiene un tamaño del haz de 0,3 x 1,2 milímetros a una
distancia de 50 mm. Sensores de Desplazamiento con Láser que no
hacen contacto adecuados han sido comercializados por la firma Idec
Company, Modelos MX1A/B. Alternativamente, se puede utilizar un
calibre de punta de contacto, como es conocido en la técnica, para
medir las diferentes elevaciones. Tal calibre de punta se ha
descrito en la Patente de EE.UU. nº 4.300.981 concedida a Carstens,
cuya exposición se incorpora aquí por su referencia. La estructura
100 de acuerdo con el presente invento está situada sobre el plano
de referencia, con la región impresa 110 en contacto con el plano de
referencia. Las almohadas 120 y la tercera región 130 se extienden
verticalmente hacia fuera desde el plano de referencia. También se
pueden formar diferentes elevaciones de las regiones 110, 120 y 130,
usando para ello el miembro de moldeo 200 que tiene profundidades o
elevaciones diferenciales de su patrón tridimensional, como se ha
ilustrado esquemáticamente en la Fig. 5A. Tales patrones
tridimensionales que tienen profundidades/elevaciones diferenciales,
pueden hacerse lijando partes preseleccionadas del miembro de moldeo
200, para reducir su elevación. También se puede hacer el miembro de
moldeo 200 que comprenda un material susceptible de curado, usando
para ello una máscara tridimensional. Usando una máscara
tridimensional que comprenda profundidades/elevaciones diferenciales
de sus depresiones/salientes, se puede formar una armazón 210
correspondiente que tenga también elevaciones diferenciales. Para
los anteriores fines se pueden emplear otras técnicas usuales para
formar superficies con elevación diferencial.
Para mejorar el posible efecto negativo de una
aplicación brusca de una diferencia de presión de fluido por medio
de un aparato de vacío 550 (Figs. 8 y 9) o por una zapata 600 de
captación de vacío (Fig. 9), que podría forzar el que algunos de los
filamentos o partes de los mismos atravesasen por completo el
miembro de moldeo 200 y, por consiguiente, condujesen a la formación
de los denominados poros pasantes en la estructura flexible
resultante, se puede "dar textura" al lado posterior del
miembro de moldeo para formar irregularidades superficiales
microscópicas. Esas irregularidades superficiales pueden ser
beneficiosas en algunas realizaciones del miembro de moldeo 200,
debido a que impiden la formación de una obturación de vacío entre
la cara posterior 202 del miembro de moldeo 200 y una superficie del
equipo de fabricación de papel (tal como, por ejemplo, una
superficie del aparato de hacer el vacío), creándose con ello una
"fuga" entre ellos y suavizándose así las consecuencias no
deseables de una aplicación de una presión de vacío en un proceso de
secado por paso de aire para hacer la estructura flexible 100 del
presente invento. Otros métodos para crear tal fuga se han descrito
en las Patentes de EE.UU. números 5.718.806; 5.741.402; 5.744.037;
5.778.311; y 5.885.421.
También puede crearse la fuga usando las
denominadas "técnicas de transmisión diferencial de la luz",
como se describe en las Patentes de EE.UU. números 5.624.790;
5.554.467; 5.529.664; 5.514.523; y 5.334.289. El miembro de moldeo
puede hacerse aplicando un recubrimiento de resina fotosensible a un
elemento de refuerzo que tenga partes opacas, y exponiendo luego el
recubrimiento a luz de una longitud de onda de activación a través
de una máscara que tenga regiones transparentes y opacas, y también
a través del elemento de refuerzo.
Otro modo de crear irregularidades en la
superficie del lado posterior, comprende el uso de una superficie de
formación con textura, o bien de una película de barrera con
textura, tal como se describe en las Patentes de EE.UU. números
5.364.504; 5.260.171; y 5.098.522. El miembro de moldeo puede
hacerse colando una resina fotosensible sobre y a través del
elemento de refuerzo mientras el elemento de refuerzo se desplaza
sobre una superficie con textura, y exponiendo luego el
recubrimiento a luz de una longitud de onda de activación a través
de una máscara que tenga regiones transparentes y regiones
opacas.
Se pueden usar medios tales como un aparato de
vacío 550 que aplique una presión de vacío (es decir, negativa,
menor que la atmosférica) a la pluralidad de filamentos, a través
del miembro de moldeo 200 permeable a los fluidos, o bien un
ventilador (no representado) que aplique una presión positiva a la
pluralidad de filamentos, para facilitar la deflexión de la
pluralidad de filamentos al interior del patrón tridimensional del
miembro de moldeo.
Además, en la Fig. 9 se ha representado
esquemáticamente un paso opcional del proceso del presente invento,
en el que a la pluralidad de filamentos de almidón se superpone una
hoja flexible de material 800 que comprende una banda sin fin que se
desplaza alrededor de rodillos 800a y 800b y que hace contacto con
la pluralidad de filamentos. Es decir, que la pluralidad de
filamentos son emparedados durante un cierto período de tiempo entre
el miembro de moldeo 200 y la hoja flexible de material 800. La hoja
flexible de material 800 puede tener una permeabilidad menor que la
del miembro de moldeo 200, y en algunas realizaciones puede ser
impermeable al aire. La aplicación de una diferencial de presión de
fluido P a la hoja flexible 800 origina la deflexión de al menos una
parte de la hoja flexible hacia, y en algunos casos al interior de,
el patrón tridimensional del miembro de moldeo 200, forzando con
ello a la pluralidad de filamentos de almidón a adaptarse
estrechamente al patrón tridimensional del miembro de moldeo 200. En
la Patente de EE.UU. nº 5.893.965, cuya exposición queda aquí
incorporada por su referencia, se describe una disposición principal
de un equipo y de un proceso en los que se utiliza la hoja flexible
del material.
Además de, o alternativamente a, la diferencia de
presión de fluido, se puede usar también presión mecánica para
facilitar la formación del patrón tridimensional microscópico de la
estructura flexible 100 del presente invento. Tal presión mecánica
puede crearse mediante cualquier superficie de presión adecuada que
comprende, por ejemplo, la superficie de un rodillo o la superficie
de una banda. En la Fig. 8 se han representado dos realizaciones que
sirven de ejemplos de superficie de presión. Se pueden usar un par,
o varios pares, de rodillos de presión 900a y 900b, y 900c y 900d,
para forzar a los filamentos de almidón dispuestos sobre el miembro
de moldeo 200 a adaptarse más estrechamente al patrón tridimensional
del mismo. Se puede hacer que la presión ejercida por los rodillos
de presión tenga fases, si se desea, por ejemplo, que la presión
creada entre los rodillos 800c y 900d pueda ser mayor que la que
existe entre los rodillos 900a y 900b. Alternativa, o
adicionalmente, una banda de prensar sin fin 950 que se desplace
alrededor de los rodillos 950a y 950b puede ser hecha presionar
contra una parte del lado 201 de filamentos del miembro de moldeo
200, para imprimir la estructura flexible 100 entre ellos.
La superficie de presión puede ser lisa o tener
un patrón tridimensional en sí misma. En este último caso, se puede
usar la superficie de presión como un dispositivo de grabar, para
formar un micro patrón distintivo de salientes y/o depresiones en la
estructura flexible 100, en cooperación con, e independientemente
de, el patrón tridimensional del miembro de moldeo 200. Además, se
puede usar la superficie de presión para depositar una diversidad de
aditivos, tal como, por ejemplo, de reblandecedores, y tinta, en la
estructura flexible 100 que se esté haciendo. Se pueden emplear las
técnicas usuales tales como, por ejemplo, la del rodillo de entintar
910, o el dispositivo de rociar (o de "ducha") 920, para
depositar directa o indirectamente una diversidad de aditivos en la
estructura flexible 100 que se esté haciendo.
La estructura 100 puede, opcionalmente, ser
contraída, como es conocido en la técnica. La contracción puede
efectuarse plisando la estructura 100 a partir de una superficie
rígida, y más concretamente de un cilindro, tal como, por ejemplo,
un cilindro 290 representado esquemáticamente en la Fig. 9. El
plisado se efectúa con una cuchilla rascadora 292, como es bien
sabido en la técnica. Se puede efectuar el plisado según la Patente
de EE.UU. nº 4.919.756 concedida con fecha 24 de abril de 1992 a
Sawdal. Alternativa, o adicionalmente, se puede efectuar la
contracción por medio de la micro contracción, como se ha descrito
en lo que antecede.
La estructura flexible 100 que haya sido
contraída es típicamente más extensible en la dirección de la
máquina que en la dirección transversal a la máquina, y es fácil de
doblar alrededor de líneas de articulación formadas por el proceso
de contracción, cuyas líneas de articulación se extienden en general
en la dirección transversal a la máquina, es decir, a lo ancho de la
estructura flexible 100. La estructura flexible 100 que no haya sido
plisada ni/o contraída de otro modo, se contempla como que está
dentro del alcance del presente invento.
Se pueden obtener una diversidad de productos
usando la estructura flexible 100 del presente invento. Los
productos resultantes pueden ser de uso en filtros de aire, de
aceite y de agua; en filtros limpiadores de vacío; en filtros de
hornos; para máscaras faciales; en filtros de café, de té, o en
bolsas para café; en materiales de aislamiento térmico y en
materiales de aislamiento acústico; en productos higiénicos no
tejidos en telar para un solo uso, tales como pañales, compresas
para la higiene femenina, y artículos para quienes padecen de
incontinencia; telas textiles biodegradables para absorción mejorada
de la humedad y para suavidad al llevarlas puestas, tales como telas
de micro fibra o respirables; una banda continua estructurada,
cargada electrostáticamente para recoger y retirar el polvo;
refuerzos y bandas continuas para calidades de papel duro, tales
como las de papel para envolver, papel de escribir, papel de
periódicos, cartulina ondulada, y bandas continuas para calidades de
papel fino absorbente, tal como el papel higiénico, las toallas de
papel, las servilletas y papeles fines absorbentes para aplicación
facial; para usos médicos, tales como para sábanas o colgaduras
quirúrgicas, apósitos para heridas, vendas, parches dérmicos y
suturas autodisolventes; y para usos dentales tales como para seda
dental y cerdas para cepillos de dientes. La estructura flexible
puede también incluir absorbentes de olores, repelentes de termitas,
insecticidas, anti roedores, y similares, para usos específicos. El
producto resultante absorbe el agua y el aceite y puede ser de uso
para la limpieza de derrames de agua o de aceite, o bien para la
retención controlada de agua y su liberación para aplicaciones
agrícolas u hortícolas. Los filamentos de almidón o las bandas
continuas de fibra resultantes pueden ser también incorporados en
otros materiales, tal como en serrín, en pasta de madera, en
plásticos y en hormigón, para formar materiales compuestos, los
cuales pueden ser usados para materiales de construcción, tal como
para paredes, vigas de soporte, tableros prensados, paredes y
respaldos secos, y baldosas para techos; para otros usos médicos,
tales como moldes, tablillas, y depresores de la lengua; y para
troncos para chimeneas, con fines decorativos y/o para ser
quemados.
La viscosidad frente al esfuerzo cortante de la
composición se mide usando un reómetro de capilares (Modelo
"Rheograph 2003", fabricado por la firma Goettfert). Las
mediciones se llevan a cabo usando una hilera de capilares que tenga
un diámetro D de 1,0 mm, y una longitud L de 30 mm (es decir, que
L/D = 30). La hilera va unida al extremo inferior de un cilindro, el
cual es mantenido a una temperatura de prueba (t) que varía desde
25ºC hasta 90ºC. En la sección de cilindro del reómetro se carga una
composición de muestra que ha sido precalentada a la temperatura de
prueba, y que llena sustancialmente la sección de cilindro (se usan
aproximadamente 60 gramos de la muestra). Se mantiene el cilindro a
la temperatura de prueba especificada (t). Si. después de la carga,
ascienden burbujas de aire a la superficie, se usa compactación
previa a la puesta en funcionamiento, para librar a la muestra del
aire aprisionado. Se programa un émbolo para que empuje a la muestra
desde el cilindro, a través de la hilera de capilares, con una serie
de regímenes elegidos. Al pasar la muestra desde el cilindro a
través de la hilera de capilares, la muestra experimenta una caída
de presión. La viscosidad frente al esfuerzo cortante aparente se
calcula a partir de la caída de presión y del caudal de la muestra a
través de la hilera de capilares. Luego se representa gráficamente
el registro (viscosidad frente al esfuerzo cortante aparente) frente
al registro (régimen de cizalladura) y se ajusta la representación
gráfica mediante la ley de potencia \eta = K
\gamma^{n-1}, donde K es una constante del
material, y \gamma es el régimen de cizalladura. La viscosidad
frente al esfuerzo cortante comunicada de la composición es aquí una
extrapolación de un régimen de cizalladura de 3.000 s^{-1}, usando
la relación de la ley de potencia.
La viscosidad dinámica se mide usando un reómetro
de capilares (Modelo Rheograph 2003, fabricado por la firma
Goettfert). Las mediciones se llevan a cabo usando un diseño de
hilera semi hiperbólica, de un diámetro inicial (D_{inicial}) de
15 mm, un diámetro final (D_{final}) de 0,75 mm, y una longitud
(L) de 7,5 mm.
La forma semi hiperbólica de la hilera está
definida por dos ecuaciones. Donde Z = la distancia axial desde el
diámetro inicial, y donde D(z) es el diámetro de la hilera a
la distancia z desde D_{inicial}.
Z_{n} =
(L+1)^{\frac{(n-1)}{n_{total}}}-1
D(Z_{n}) =
\sqrt{\frac{(D^{2}_{inicial})}{1+\frac{Z_{n}}{L}\left[\left(\frac{D_{inicial}}{D_{final}}\right)^{2}-1\right]}}
La hilera va unida al extremo inferior de un
cilindro, el cual es mantenido a una temperatura de prueba fija (t)
que corresponde a la temperatura a la cual se haya de procesar la
composición de almidón. La temperatura de prueba (temperatura de
procesado) es una temperatura por encima del punto de fusión de una
muestra de la composición de almidón. La muestra de composición de
almidón se precalienta hasta la temperatura de la hilera, se carga
en la sección de cilindro del reómetro, y llena sustancialmente la
sección del cilindro. Si, después de la carga, ascienden burbujas de
aire a la superficie, se usa la compactación previa a la puesta en
marcha de la prueba para librar a la muestra fundida del aire
aprisionado. Un émbolo está programado para empujar a la mezcla
desde el cilindro, a través de la hilera hiperbólica, siguiendo un
régimen elegido. Al pasar la muestra desde el cilindro a través de
la hilera de orificios, la muestra experimenta una caída de presión.
Se calcula una viscosidad dinámica aparente a partir de la caída de
la presión y del caudal de la muestra a través de la hilera, de
acuerdo con la siguiente ecuación:
Viscosidad
Dinámica = (delta P/régimen de
extensión/E_{h}).10^{+5}),
donde la Viscosidad Dinámica está
en Pascal-segundo, delta P es la caída de la presión
en bares, el régimen de extensión es el régimen de flujo de la
muestra a través de la hilera en s^{-1}, y E_{h} es la
deformación de Hencky, que es adimensional. La deformación de Hencky
es la deformación dependiendo del tiempo, o historia de la
deformación. La deformación experimentada por un elemento fluido en
un fluido no Newtoniano depende de su historia cinemática, es
decir,
\varepsilon
_{0}^{t} = \int\varepsilon ^{\bullet }(t')\partial
t'
La Deformación de Hencky (E_{h}) para este
diseño es de 5,99, definida por la ecuación:
E_{h} =
ln[(D_{inicial}/D_{final})^{2}]
La viscosidad dinámica aparente se da como
función del régimen de extensión de 250^{-1} usando la relación de
la ley de potencia. Puede verse una exposición detallada de las
mediciones de la viscosidad dinámica usando una hilera semi
hiperbólica, en la Patente de EE.UU. nº 5.357.784, concedida con
fecha 25 de octubre de 1994 a Collier, cuya exposición queda aquí
incorporada por su referencia.
El peso medio molecular (Mw) y la distribución de
pesos moleculares (MWD) del almidón se determinan mediante la
cromatografía "Gel Permeation Chromatography" (GPC) usando una
columna de lecho mixto. Las partes del instrumento son las
siguientes:
\newpage
| Bomba | Waters Modelo 600E |
| Controlador del sistema | Waters Modelo 600E |
| Automuestreador | Waters Modelo 717 Plus |
| Columna | \begin{minipage}[t]{100mm} PL de gel de 20 \mum Mezcla A (el peso molecular del gel varía desde 1000 a 40.000.000) que tiene una longitud de 600 mm y un diámetro interno de 7,5 mm.\end{minipage} |
| Detector | \begin{minipage}[t]{100mm} Waters Modelo 410 Refractómetro Diferencial software de la GPC, software Waters Millenium\registrado\end{minipage} |
La columna se calibra con los patrones Dextran
que tienen pesos moleculares de 245.000; 350.000; 480.000; 805.000;
y 2.285.000. Estos patrones de calibración Dextran pueden obtenerse
de la firma American Polymer Standards Corp., de Mentor, OH
(EE.UU.). Los patrones de calibración se preparan disolviendo los
patrones en la fase móvil para obtener una solución de
aproximadamente 2 mg/ml. Se deja la solución en reposo durante toda
la noche para que asiente. Después se agita suavemente y se filtra a
través de un filtro de jeringa (de membrana de 5 \mum de nilón,
Spartan-25, que puede obtenerse de la firma VWR),
usando una jeringa (de 5 ml, Norm-Ject, que puede
obtenerse de la firma VWR).
Se prepara la muestra de almidón haciendo
primeramente una mezcla del 40% en peso de almidón en agua
corriente, con aplicación de calor, hasta que se gelatinice la
mezcla. Después se añaden 1,55 gramos de la mezcla gelatinizada a 22
gramos de la fase móvil, para obtener una solución de 3 mg/ml, la
cual se prepara por agitación durante 5 minutos, metiendo la mezcla
en un horno a 105ºC durante una hora, sacando la mezcla del horno y
enfriándola hasta la tempe-
ratura ambiente. Se filtra la solución usando la jeringa y el filtro de jeringa, como se ha descrito en lo que antecede.
ratura ambiente. Se filtra la solución usando la jeringa y el filtro de jeringa, como se ha descrito en lo que antecede.
Se toma mediante un automuestreador la solución
de muestra o patrón filtrada, para arrastrar los anteriores
materiales de prueba en un bucle de inyección de 100 \mul, y se
inyecta en la columna el material de prueba presente. Se mantiene la
columna a 70ºC. Se mide la muestra eluída de la columna frente al
fondo de la fase móvil, mediante un detector de índice de refracción
diferencial, mantenido a 50ºC y con el margen de sensibilidad
establecida en 64. La fase móvil es el DMSO con 0,1% en peso/v de
LiBr disuelto en el mismo. Se establece el caudal en 1,0 ml/min, y
en el modo isocrático, es decir, que la fase móvil es constante
durante la prueba. Después se hace pasar cada patrón o muestra a
través de la cromatografía GPC tres veces y se promedian los
resultados.
La distribución de pesos moleculares MWD se
calcula como sigue:
MWD =
frecuencia del peso en el peso molecular medio/número que expresa el
peso molecular
medio
Las propiedades térmicas de las presentes
composiciones de almidón se determinan usando un instrumento TA
Instruments DSC-2910 que haya sido calibrado con un
patrón de metal indio, el cual tiene una temperatura de fusión (al
inicio) de 156,6ºC y un calor de fusión de 6,80 calorías por gramo,
tal como se ha hecho constar en la bibliografía química. Se ha usado
el procedimiento operativo Standard DSC según el Manual de
Operaciones del fabricante. Debido a la evolución volátil (por
ejemplo, en forma de vapor de agua) de la composición de almidón
durante una medición con el DSC, se usa una cuneta de gran volumen
equipada con una obturación de aro tórico para evitar el escape de
volátiles desde la cubeta con la muestra. Se calientan la muestra y
una referencia inerte (típicamente, una cubeta vacía), con el mismo
régimen, en un ambiente controlado. Cuando en la muestra tiene lugar
un cambio de fase, real o un pseudo cambio, el instrumento DSC mide
el flujo de calor a o desde la muestra, frente al de la referencia
inerte. El instrumento tiene una interfaz con un ordenador, para
controlar los parámetros de la prueba (por ejemplo, el régimen del
calentamiento/enfriamiento), y para recoger, calcular y comunicar
los datos.
Se pesa la muestra dentro de una cubeta y se
encierra con una tapa y un aro tórico. Un tamaño de muestra típico
es el de 25-65 miligramos. Se coloca la cubeta
cerrada en el instrumento y se programa el ordenador para la
medición térmica, como sigue:
- 1.
- equilibrar a 0ºC;
- 2.
- mantener durante 2 minutos a 0ºC;
- 3.
- calentar a 10ºC/min hasta 120ºC;
- 4.
- mantener durante 2 minutos a 120ºC;
- 5.
- enfriar a 10ºC/min hasta 30ºC;
- 6.
- equilibrar a la temperatura ambiente durante 24 horas, la bandeja con la muestra puede ser retirada del instrumento DSC y colocada en un ambiente controlado a 30ºC durante ese tiempo;
- 7.
- retornar la bandeja con la muestra al instrumento DSC y equilibrar a 0ºC;
- 8.
- mantener durante 2 minutos;
- 9.
- calentar a 10ºC/min hasta 120ºC;
- 10.
- mantener durante 2 minutos a 120ºC;
- 11.
- enfriar a 10ºC/min hasta 30ºC y equilibrar; y
- 12.
- retirar la muestra usada.
El ordenador calcula y comunica el resultado del
análisis térmico como flujo calorífico diferencial (\DeltaH) en
función de la temperatura o del tiempo. Típicamente, el flujo de
calor diferencial se normaliza y se comunica sobre una base por peso
(es decir, cal/mg). Cuando la muestra presenta una pseudo transición
de fase, tal como una transición vítrea, se puede emplear una
diferencial de \DeltaH en función del gráfico de
tiempo/temperatura para determinar más fácilmente una temperatura de
transición vítrea.
Se produce una composición de muestra mezclando
para ello los componentes con aplicación de calor, y agitando hasta
que se forme una mezcla sustancialmente homogénea. Se cuela la
composición de masa fundida en forma de una película delgada,
extendiéndola para ello sobre una hoja de Teflon® y enfriando a la
temperatura ambiente. Se seca después la película por completo (es
decir, hasta que no quede agua en la película/composición) en un
horno a 100ºC. Luego se equilibra la película seca a la temperatura
ambiente. Se tritura la película equilibrada para transformarla en
pequeñas pastillas.
Para determinar el % de sólidos en la muestra, se
colocan de 2 a 4 gramos de la muestra triturada en una cubeta
metálica previamente pesada, y se registra el peso total de la
cubeta más la muestra. Se colocan la bandeja pesada y la muestra en
un horno a 100ºC durante 2 horas, y después se sacan y se pesan
inmediatamente. El tanto por ciento de sólidos se calcula como
sigue:
% de sólidos =
\frac{(peso \ seco \ de \ la \ muestra \ triturada \ y \ la \
bandeja \ - peso \ de \ la \ cubeta)}{(primer \ peso \ de \ la \
muestra\ triturada \ y \ la \ bandeja - peso \ de \ la \ cubeta)}
\cdot
100
Para determinar la solubilidad de la composición
de la muestra, se pesan 10 gramos de la muestra triturada en un vaso
de boca ancha de 250 ml. Se añade agua desionizada hasta llegar a un
peso total de 100 gramos. Se mezclan la muestra y el agua en un
plato de agitación durante 5 minutos. Después de agitar, se vierten
al menos 2 ml de la muestra después de agitada en un tubo de
centrifugar. Se centrifuga durante 1 hora a 20.000 g a 10ºC. Se toma
lo que sobrenada de la muestra centrifugada, y se lee el índice de
refracción. El % de solubilidad de la muestra se calcula como
sigue:
% de Sólidos
Solubles = \frac{(\text{Índice de Refracción}#)\cdot 1000}{% \ de
\
Sólidos}
Con anterioridad a la prueba, se acondiciona la
muestra de película para una humedad relativa de 48%-50% y a una
temperatura de 22ºC a 24ºC hasta que se llegue a un contenido de
humedad desde aproximadamente un 5% hasta aproximadamente un 16%. El
contenido de humedad se determina mediante el TGA (Análisis Termo
Gravimétrico). Para el Análisis Termo Gravimétrico se usa un
analizador Termogravimétrico TGA2950 de alta resolución de la firma
TA Instruments. Se pesan aproximadamente 20 mg de muestra en una
cubeta para TGA. Siguiendo las instrucciones del fabricante, se
introducen la muestra y la cubeta en la unidad y se aumenta la
temperatura a un régimen de 10ºC/min, hasta alcanzar los 250ºC. El %
de humedad de la muestra se determina usando el peso perdido y el
peso inicial, como sigue:
% de Humedad =
\frac{Peso \ Inicial \ - Peso \ @ 250^{o}C}{ \ Peso \ Inicial}\cdot
100%
Las muestras preacondicionadas se cortan a un
tamaño mayor que el tamaño del pie usado para medir el calibre. El
pie a usar es un círculo de un área de 20,26 centímetros
cuadrados.
Se coloca la muestra sobre una superficie plana
horizontal y se encierra entre la superficie plana y un pie de carga
que tiene una superficie de carga horizontal, donde la superficie de
carga del pie de carga tiene un área de la superficie circular de
aproximadamente 20,26 centímetros cuadrados, y aplica a la muestra
una presión de cerramiento de aproximadamente 15 g/cm^{2}. El
calibre es el espacio de separación resultante entre la superficie
plana y la superficie de carga del pie de carga. Tales mediciones
pueden obtenerse con el instrumento de prueba VIR Electronic
Thickness Tester Modelo 2, que puede obtenerse de la firma
Thwing-Albert, Philadelphia, Pa. (EE.UU.). Se repite
la medición del calibre y se registra al menos cinco veces. El
resultado puede darse en milésimas de pulgada inglesa o en micras,
según sea el caso.
La suma de las lecturas registradas a partir de
las pruebas con el calibre se divide por el número de lecturas
registradas. El resultado se comunica en milésimas de pulgada
inglesa o en micras.
Claims (21)
1. Un proceso para obtener filamentos de almidón
continuos, comprendiendo el proceso los pasos de:
- (a)
- proporcionar una composición de almidón que comprenda del 10% al 80% en peso de un almidón desestructurado, modificado, y del 20% al 90% en peso de un aditivo, en que el almidón tiene un peso molecular medio de 1.000 a 2.000.000, teniendo la composición de almidón una viscosidad dinámica desde 50 Pascal.segundo a 20.000 Pascal.segundo, y un número de capilaridad inherente de al menos 0,05; y
- (b)
- electro-hilatura de la composición de almidón, produciendo con ello los filamentos de almidón que tienen un tamaño desde 0,001 dtex hasta 135 dtex.
2. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que la composición de almidón tiene un número de capilaridad
inherente de al menos 1.
3. El proceso de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que el paso de proporcionar una
composición de almidón comprende proporcionar una composición de
almidón en la que del 20% al 99% en peso es de amilopectina.
4. El proceso de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que la composición de almidón
tiene la viscosidad dinámica desde 100 Pascal.segundo hasta 15.000
Pascal.segundo.
5. El proceso de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que la composición de almidón
comprende del 20% al 70% en peso de almidón y del 30% al 80% en peso
de aditivos, y en el que la composición de almidón tiene la
viscosidad dinámica desde 200 Pascal.segundo hasta 10.000
Pascal.segundo.
6. El proceso de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que la composición de almidón
tiene la viscosidad dinámica desde 200 Pascal.segundo hasta 10.000
Pascal.segundo, y un número de capilaridad inherentes desde 3 a
50.
7. El proceso de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que la composición de almidón
tiene la viscosidad dinámica desde 300 Pascal.segundo hasta 5.000
Pascal.segundo, y un número de capilaridad desde 5 a 30.
8. El proceso de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que el paso de proporcionar una
composición de almidón comprende proporcionar una composición de
almidón que comprenda además del 0,0005% al 5% en peso de un
polímero de alto peso molecular (de molécula grande) que tenga un
peso molecular medio de al menos 500.000, siendo el polímero de alto
peso molecular sustancialmente compatible con el almidón.
9. El proceso de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que se selecciona el aditivo del
grupo consistente en plastificantes y diluyentes.
10. El proceso de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que la composición de almidón
comprende además del 5% al 95% en peso de una proteína,
comprendiendo la proteína una proteína derivada del maíz, una
proteína derivada de la soja, una proteína derivada del trigo, o
cualquier combinación de las mismas.
11. El proceso de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, que comprende además un paso de
adelgazar los filamentos de almidón con corrientes de aire
12. Un proceso para fabricar una estructura
flexible que comprende filamentos de almidón, comprendiendo el
proceso los pasos de:
- a)
- proporcionar una composición de almidón que comprende del 10% al 80% en peso de un almidón desestructurado modificado y del 20% al 90% en peso de un aditivo, en que el almidón tiene un peso molecular medio desde 1.000 a 2.000.000, y que tiene una viscosidad dinámica desde 100 Pascal.segundo hasta 10.000 Pascal.segundo, y que tiene un número de capilaridad inherente de al menos 0,05;
- (b)
- proporcionar un miembro de moldeo que tenga un lado de recepción de filamentos tridimensional y un lado posterior opuesto al mismo, comprendiendo el lado de recepción de filamentos un patrón sustancialmente continuo, un patrón sustancialmente semicontinuo, un patrón individualizado, o cualquier combinación de los mismos;
- (c)
- la electro-hilatura de la composición de almidón, produciéndose con ello una pluralidad de filamentos de almidón; y
- (d)
- depositar la pluralidad de filamentos de almidón del lado de recepción de filamentos del miembro de moldeo, en que los filamentos de almidón se adaptan al patrón tridimensional del lado de recepción de filamentos.
13. El proceso de acuerdo con la reivindicación
12, en el que la composición de almidón comprende además un polímero
de alto peso molecular que tiene un peso molecular medio de al menos
500.000.
14. El proceso de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 12 y 13, en el que el paso de
electro-hilatura de la composición de almidón
comprende someter a electro-hilatura la composición
de almidón a través de una hilera.
15. El proceso de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 12-14, que comprende además un paso
de adelgazar los filamentos de almidón con aire.
16. El proceso de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 12-15, en el que el paso de
proporcionar un miembro de moldeo comprende proporcionar un miembro
de moldeo estructurado para que se desplace continuamente en la
dirección de la máquina.
17. El proceso de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 12-16, en el que el paso de
proporcionar un miembro de moldeo comprende proporcionar un miembro
de moldeo formado por un elemento de refuerzo dispuesto a una
primera elevación, y una armazón resinosa unida al elemento de
refuerzo en una relación de cara con cara y que se extiende hacia
fuera desde el elemento de refuerzo para formar una segunda
elevación.
18. El proceso de acuerdo con la reivindicación
17, en el que el miembro de moldeo es permeable a los fluidos y
comprende una pluralidad de hilos entretejidos, un fieltro, o
cualquier combinación de ambas cosas.
19. El proceso de acuerdo con la reivindicación
17, en el que la armazón resinosa comprende una pluralidad de bases
que se extienden hacia fuera desde el elemento de refuerzo y una
pluralidad de partes en voladizo que se extienden lateralmente desde
las bases a la segunda elevación, para formar espacios vacíos entre
las partes en voladizo y el elemento de refuerzo, en que la
pluralidad de bases y la pluralidad de partes en voladizo forman, en
combinación, el lado de recepción de filamentos tridimensional del
miembro de moldeo.
20. El proceso de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 12-19, en el que el paso de
depositar la pluralidad de filamentos de almidón en el lado de
recepción de filamentos del miembro de moldeo comprende aplicar una
diferencia de presión de fluido a la pluralidad de filamentos de
almidón.
21. El proceso de acuerdo con la reivindicación
1, en el que el paso de proporcionar una composición de almidón
comprende además que ésta comprenda un polímero de alto peso
molecular.
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