ES2245942T3 - Procedimiento para la fabricacion de fibras/filamentos no tejidos o termoplastados, procedimiento para la fabricacion de laminas y fibras/filamentos no tejidos o termoplastados, laminas y tejido no tejido. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la fabricación de un producto (2), en él que por lo menos un polímero (4) como material de partida se transforma en un líquido fundido (6) a partir del cual se genera el producto (2), saliendo el polímero fundido (4) de por lo menos una boquilla (8), extrayéndose en forma de capa (10) preferentemente sobre una cinta perforada (12), aplicándose por lo menos sobre la superficie del producto (2) una sustancia (14) modificadora de las propiedades de la superficie del producto (2) en el lapso de tiempo que va entre la fabricación y la extracción del producto, que caracterizado por el hecho que, con ayuda de distribuidores de la corriente (44), la sustancia (14) es conducida varias veces a través del polímero (4) que sale de la boquilla (8), humectándolo de forma homogénea.

Description

Procedimiento para la fabricación de fibras/filamentos no tejidos o termoplastados, procedimiento para la fabricación de láminas y fibras/filamentos no tejidos o termoplastados, láminas y tejido no tejido.

La presente invención se refiere a un método para la fabricación de productos, especialmente napa de hilatura o fibras/filamentos Meltblown según el concepto general de la reivindicación 1.

Para la fabricación de fibras químicas mediante tecnología de hilatura por fusión, especialmente napa de hilatura o fibras/filamentos Meltblown se utilizan polímeros como material de partida, normalmente en forma de granulado, que mediante un proceso de extrusionado son transformados, con ayuda de toberas de hilar, en fibras/filamentos y tras un enfriado específico son empleados en la fabricación de velos de fibras in-line (por ejemplo napa de hilatura, Meltblown) y/o off-line (por ejemplo velos de fibras cardados). Para poder influir de manera selectiva sobre el proceso de enfriado de las fibras o de los filamentos formados durante el proceso de transformación, existe la posibilidad de, una vez haya salido el polímero fundido de las toberas de hilar, pulverizar un líquido enfriador en forma de gotas pequeñas (neblina) sobre las fibras/filamentos, antes de que en la producción in-line de velos de fibras las hebras sean depositadas sobre una cinta en forma de capa de fibras/de filamentos y a continuación sean sometidas a un proceso de compactación, por ejemplo por gofrado en caliente o punzonado. Especialmente en el proceso de Meltblown esta modalidad de ejecución del proceso (uso de un líquido enfriador) presenta la ventaja de que influye favorablemente sobre la sección de fibra o de filamento, reduce la formación de haces de fibras y permite la supresión de la formación de gotas en los extremos de las fibras. Otra ventaja adicional es el incremento de la velocidad de enfriamiento en la producción de filamentos sin fin (por ejemplo proceso de fabricación de napa de hilatura).

La elección de las materias primas para los procesos mencionados (fabricación de napa de hilatura o de Meltblown) está ampliamente descrita en la literatura especial. En lo que respecta a los productos utilizables a menudo es aconsejable optar por una o varias poliolefinas (polipropileno, polietileno o mezclas de estos entre sí o con otras poliolefinas) u otros termoplásticos (como por ejemplo tereftalato de polietileno, poliamida, polimerizados basados en materias primas naturales y/o regenerativas, productos condensados o aditivos, polímeros degradables, etc.) o mezclas de los grupos de materiales mencionados.

Un efecto barrera del velo de fibras formado frente a los líquidos es descrito por medio de la ecuación de Laplace y en el caso de la napa de hilatura o de las fibras o de los filamentos Meltblown sin tratar, resulta de la estructura porosa (tamaño del poro y forma del poro) de la tela no tejida así como de la química de la superficie (tensión interfacial) del polímero empleado para la formación de la fibra/del filamento.

\Delta P = \frac{2 \cdot \gamma \cdot cos \ \vartheta}{r}

\DeltaP = Diferencia de presión sobre la estructura porosa necesaria para presionar el líquido a través de los poros con el radio r (humectación de los poros)

\gamma = entalpía interfacial libre (tensión interfacial) del sistema polímero/líquido/aire

\vartheta = Ángulo de humectación

r = radio del poro

Mediante la aportación de aditivos (sustancias) a la superficie de las fibras/de los filamentos es posible modificar de forma selectiva las propiedades de barrera frente a medios líquidos.

En la fabricación de napa de hilatura o de fibras/filamentos Meltblown se conocen dos métodos para la aplicación de aditivos a la superficie de las fibras/filamentos, métodos que se describen en la patente US 5 178 931.

Procedimiento A

A la masa fundida poliméricas se le añaden aditivos antes de que tenga lugar la deformación de las fibras/filamentos. Los aditivos están repartidos a lo largo de la sección de las fibras/filamentos formados, aunque sólo una parte del aditivo influye sobre la química de la superficie (por ejemplo tensión interfacial) de las fibras/filamentos. Dependiendo del aditivo empleado, puede modificarse el porcentaje del aditivo que actúa sobre la superficie mediante migración desde la sección de la fibra. Este procedimiento ofrece la ventaja de que la totalidad de la superficie de la fibra resulta tratada, independientemente del tamaño del poro de la tela no tejida formada.

Las desventajas de este procedimiento consisten en el hecho de que la adición de un aditivo a la masa fundida del polímero afecta directamente al proceso de hilatura por fusión como consecuencia de la modificación de la estructura interna de la masa fundida, modificando con ello el comportamiento de deformación, la estructura, las propiedades y el comportamiento de sedimentación de las fibras (y con ello de la estructura de la tela no tejida). Así por ejemplo, ello conlleva a menudo, especialmente en el proceso de Meltblown, un aumento de los poros en la tela no tejida formada, lo que conlleva una disminución del efecto barrera contra los líquidos. Asimismo, sólo una mínima parte del aditivo llega a la superficie de las fibras/filamentos y puede ayudar a incrementar el deseado efecto barrera contra los líquidos.

Procedimiento B

En la patente US 5 178 931 se menciona la aplicación superficial de, por lo menos, una sustancia para la modificación de las propiedades de la superficie de las fibras de la napa, efectuándose la aplicación en la tela no tejida acabada.

Para ello la sustancia es aplicada en una cantidad tal, que sea suficiente para proporcionar a las fibras de una napa de estas características por lo menos una propiedad, que se diferencie de las propiedades de la superficie de las fibras sin tratar.

Para la aportación de la sustancia se indican diferentes métodos que hacen referencia a la tela no tejida ya terminada, entre ellos la inmersión de la napa en un líquido que contenga el aditivo con un aplastado posterior de la napa, o el rociado de la napa con el mismo líquido.

La desventaja de este procedimiento reside en el hecho que en aquellas napas, que deben mostrar las propiedades de la superficie modificadas en su conjunto, es necesario humectar toda la estructura del producto con el líquido.

En la mayoría de los casos esto se efectúa mediante la inmersión de la napa en un baño lleno con el líquido que contiene el aditivo.

No obstante, la penetración del líquido en la napa es difícil de lograr en aquellos casos en que la humectación no es suficientemente buena. Se revela como especialmente crítica la aportación del aditivo en zonas muy porosas (por ejemplo en los puntos de intersección de las diferentes fibras) de la napa.

Otra desventaja de los baños de inmersión son los tiempos de manipulación extremadamente lentos.

Posteriormente a la humectación de la napa la sustancia portante debe secarse correctamente y en caso necesario debe ser reticulado mediante una gran aportación de energía. Esto se efectúa en costosos secadores a fin de disponer de suficiente tiempo de vaporización o reticulado. La temperatura de los hornos está limitada por la reducida estabilidad térmica del material de partida de la napa.

La costosa técnica y las bajas velocidades de manipulación son la causa de los elevados costes de proceso que conlleva esta tecnología.

Otros métodos, como por ejemplo el rociado de la napa, presentan la desventaja de que sólo resulta tratada la capa superior de la napa. De este modo no es posible lograr la deseada modificación de las propiedades de la superficie del conjunto de la napa. Ello conlleva la aparición de puntos defectuosos en la tela no tejida tratada en donde el efecto barrera contra los líquidos no alcanza el valor deseado.

De la EP 0 550 029 se conoce la aplicación, en un procedimiento Meltblown, de una sustancia conductora a las fibras Meltblown antes de que las fibras Meltblown sean colocadas en una cinta transportadora y retiradas.

Sobre la base de la EP 0 550 029 la invención tiene por objeto la consecución de un procedimiento y de un dispositivo para la fabricación de un producto en que se apliquen varias sustancias y pueda ajustarse la tensión superficial.

Dicha tarea se soluciona mediante un método con las propiedades de la reivindicación 1, con una fibra/filamento de napa con las propiedades de la reivindicación 15, con una película con las propiedades de la reivindicación 16 y con un dispositivo con las propiedades de la reivindicación 25 y/o 26. Las sub-reivindicaciones presentan una serie de evoluciones y de diseños favorables.

De acuerdo con la invención, para la fabricación de un producto, en donde como material de partida un mínimo de un polímero sea transformado en un líquido fundido, dicho material sea presionado en forma de polímero líquido fundido a través de una boquilla y sea depositado como capa. Por lo menos, una sustancia modificadora de las propiedades de la superficie será aplicada a la superficie del producto en el lapso de tiempo que va entre la fabricación y la extracción del producto. Para ello se utilizará una sustancia mediante la cual se incrementará una propiedad de barrera del producto, disminuyéndose la tensión interfacial del producto.

Mediante la aplicación en, por ejemplo, fibras/filamentos de, por lo menos, una sustancia modificadora de las propiedades de la superficie, también llamada aditivo, en el lapso de tiempo que va entre la fabricación y la extracción de las fibras/filamentos, se logra que la sustancia sea distribuida por toda la superficie de las fibras/filamentos antes de la posterior transformación, por ejemplo de la formación de una tela no tejida. Lo mismo rige para un método para la fabricación de una película.

A diferencia de la mezcla de la sustancia con la masa fundida poliméricas se logra que la aplicación no ejerce ninguna influencia sobre la estructura interna del polímero y que el proceso de hilado no se ve afectado. Las propiedades que se derivan de la estructura polimérica en el interior de las fibras/filamentos y/o de la película, como por ejemplo resistencia, elasticidad y otras, se conservan. Mediante la elección de las sustancias adecuadas existe incluso la posibilidad de ayudar a dichas propiedades. Por ejemplo puede aplicarse una sustancia que logre una blandura superficial acompañada de una disminución de la tensión interfacial mientras que el núcleo del producto continua mostrando unos elevados valores de resistencia.

En comparación con la aplicación a posteriori de la sustancia sobre las fibras/filamentos acabados, eventualmente incluso tras la compactación de la napa, las fibras/filamentos y/o la película muestran en el lapso de tiempo que va entre su fabricación y su traslado unas temperaturas próximas a las de fusión o ablandamiento. En este estado poseen en su superficie una afinidad o fuerza de unión especialmente buena para la sustancia añadida. De ello resulta posteriormente una mejor adheribilidad y durabilidad de la sustancia a la superficie de las fibras/filamentos y/o la película.

A ello hay que añadir que esta aplicación de la sustancia permite la utilización de diferentes sustancias para el ajuste de diversas propiedades en el producto. Las sustancias pueden aplicarse simultáneamente, por ejemplo en forma de mezcla, o consecutivamente.

Otra ventaja resulta de la reducida cantidad de sustancia que se precisa para obtener las propiedades de la superficie deseadas de las fibras/filamentos y/o de la película. Esto significa en primer lugar una producción más económica.

Otra ventaja radica en el hecho que, a diferencia de lo que sucede al mezclar el aditivo con el polímero, en este caso no hay ninguna influencia negativa/indeseada del comportamiento de extracción y con ello de la estructura de la tela no tejida, visible por ejemplo en un aumento del diámetro de los poros de la napa de hilatura o del Meltblown.

La aplicación de la sustancia en el lapso de tiempo que va entre la elaboración y la extracción de las fibras/filamentos presenta asimismo la ventaja de que las propiedades de la superficie deseadas de las fibras/filamentos pueden regularse de manera mucho más sencilla y precisa independientemente del comportamiento de migración de los aditivos en diferentes polímeros. Esta modalidad de aplicación permite regular de manera definida la tensión interfacial dependiendo del campo de aplicación del producto. Si se conoce el fluido que posteriormente entrará en contacto con el producto, se conocen aunque tan sólo sea de forma aproximada los parámetros achacables a dicho fluido como, por ejemplo, la tensión superficial.

Se ha podido constatar que con la aplicación de una sustancia que incremente la propiedad de barrera es posible ajustar al fluido la tensión interfacial deseada en el producto. Esto puede lograrse mediante la correspondiente selección de la concentración de la sustancia, del volumen de aplicación y también por ejemplo de la humectación de la superficie del producto ajustada. La definición de la tensión interfacial puede regularse con tal grado de precisión que es posible lograr que la superficie del producto cuente con una tensión interfacial que muestre una diferencia de por lo menos 3 mN/m respecto a la tensión interfacial de un fluido que humidifique a posteriori la superficie. Preferentemente se ajusta una diferencia aproximadamente 5 mN/m menor respecto a un producto al que no se haya aplicado una sustancia de este tipo. En el caso de los fluidos cuya tensión interfacial por ejemplo no sea siempre homogénea como resultado de la existencia de oscilaciones en su composición, la diferencia puede regularse de manera que vaya de 10 mN/m a 20 mN/m. En el caos de los polímeros utilizables la tensión interfacial oscila por ejemplo entre 25 mN/m y por encima de 60 mN/m a 20ºC, dependiendo la tensión interfacial de si se trata de un polímero puro o de una mezcla de polímeros o de si por ejemplo se utiliza un sólo aditivo o más de uno por ejemplo como Batch en la fase de masa fundida antes de salir de la boquilla.

Con relación a posible tensiones interfaciales, tanto existentes como alcanzables, y de materiales poliméricos empleables remitimos expresamente a las tablas 1, 2 y 3, Capítulo VI/Página 524 ff del "Polymer Handbook", Autor: Brandrup, Immergut, Grulke, Editorial John Wiley & Sons, 4ª Edición, 1999. Allí también se indica que la tensión interfacial puede disminuirse de manera significativa mediante el uso, por ejemplo, de un grupo de fluorocarbonos o de un grupo de siliconas. Otras sustancias mediante las cuales es posible regular a conveniencia la tensión interfacial aparecen indicadas en el "Handbook of Chemistry and Physics", Autor Robert C. Weast, CRC Press, 68ª Edición, 1987. En las páginas F-33 a F-37 aparecen indicadas diferentes sustancias, que permiten regular el efecto barrera deseado mediante la disminución de la tensión interfacial, dependiendo del polímero utilizado y del fluido que se utilizará a posteriori.

En caso de que el fluido utilizado posteriormente sea agua o contenga un elevado porcentaje de agua, debe ajustarse una tensión interfacial inferior a la de dicho fluido, aproximadamente por debajo de 70 mN/m. En el caso de otros fluidos, como por ejemplo sangre o soluciones salinas, la tensión interfacial puede ser mucho más baja, por ejemplo de aproximadamente 40 mN/m. Como consecuencia de la exactitud y de la homogeneidad de la aplicación, la modalidad de aplicación permite que la tensión interfacial del producto pueda ajustarse a, por ejemplo, 35 mN/m o 28 mN/m. La amplitud de tolerancia de error puede ajustarse de manera que quede por debajo del 5%, preferentemente por debajo del 2,5%.

En comparación con la aplicación a posteriori de la sustancia sobre la tela no tejida acabada se logra que, por ejemplo, un aditivo sea aplicado y/o distribuido de forma homogénea sobre la totalidad de la superficie de las fibras/filamentos. Ello se debe al hecho que al efectuar el desprendimiento, la superficie de las fibras/filamentos aun está completamente al aire libre y por consiguiente es de fácil acceso para la aplicación de la sustancia. No se forman puntos defectuosos en zonas de la tela no tejida, en que se solapen las fibras/filamentos (es decir zonas muy porosas) y en donde las propiedades de la superficie no sean homogéneas. Las propiedades "aplicadas y/o distribuidas de forma homogénea" así como el concepto "puntos defectuosos" no deben valorarse en base a escalas absolutas sino en el sentido macroscópico con relación al medio humectante. Preferentemente la aplicación se regula de manera que se considera humectada una superficie que porcentualmente represente más del 2%, especialmente cuando se encuentra en un margen que oscila entre el 5% y el 85%. Así por ejemplo en el caso de una película dicha superficie puede ser sometida posteriormente a otra transformación de manera que en el producto final haya unas zonas que porcentualmente se sitúen entre el 25% y el 40%. A ello hay que añadir que la aplicación se elige asimismo en función de la efectividad de la sustancia. En ello influyen magnitudes como por ejemplo el tamaño molecular, la viscosidad u otros. La homogeneidad de la aplicación como resultado de la modalidad de fabricación permite asimismo la humectación de la superficie en una zona de aproximadamente entre el 2% y el 15% con una sustancia a fin de lograr una disminución suficiente de la tensión interfacial.

Una evolución prevé que la sustancia sea pulverizada sobre la superficie de las fibras/filamentos y/o de la película. De este modo se logrará que la superficie de las fibras/filamentos y/o de la película quede cubierta de forma homogénea con la sustancia incluso al aplicar una cantidad reducida de la sustancia.

Asimismo está previsto que la sustancia se aplique sin mezclar en forma de solución o como dispersión (emulsión/suspensión/aerosol) o en forma de gas sobre la superficie de las fibras/filamentos y/o de la película.

De este modo se logrará que también se apliquen sustancias sobre la superficie de las fibras/filamentos y/o de la película, que por un lado no son aptas para ser mezcladas previamente con el material de partida ya que, por ejemplo, muestran un mal comportamiento de migración o que afecten negativamente a la transformabilidad interna de la masa fundida polimérica durante el proceso de hilado o que no sean aptas para una aplicación a posteriori sobre la napa y/o sobre la película ya que la napa y/o la película no se deje humectar en grado suficiente.

Una evolución prevé que el disolvente o el dispersante sea agua.

De este modo se logra que la sustancia se disuelva o se disperse de manera óptima y que la masa de las fibras/filamentos o la masa de la película resulte humectada de manera adecuada.

Según una evolución es posible disolver o dispersar la sustancia en el refrigerante que se pulveriza sobre las fibras/filamentos y/o la película.

De este modo se logra que la aplicación homogénea de la sustancia sobre la totalidad de la superficie de las fibras/filamentos y/o de la película se realice con un mínimo despliegue técnico. A ello hay que añadir que las propiedades refrigerantes se mantienen durante el proceso de fabricación.

Asimismo está previsto que tras la humectación de las fibras/filamentos y/o de la película el refrigerante se vaporice y que la sustancia contenida en el refrigerante quede sobre la superficie de las fibras/de los filamentos y/o de la película.

De este modo se logra que por la vía de la humectación la sustancia se distribuya de forma homogénea por la superficie de las fibras/filamentos y/o de la película, que se quede ahí tras la evaporación del refrigerante, recubriendo de este modo la totalidad de la superficie de las fibras/filamentos y/o de la película. Otra ventaja consiste en que, tras la aplicación de la sustancia sobre la superficie de las fibras/filamentos y/o de la película, no se precisa ningún otro paso de tratamiento posterior costoso y de gran consumo de energía para la tela no tejida acabada. Los pasos de tratamiento posterior necesarios en caso de aplicar los aditivos sobre la tela no tejida mediante un baño de inmersión, como por ejemplo el prensado de la napa y el secado y los largos y costosos tiempos de manipulación que ello conlleva desaparecen.

Otra evolución prevé que el refrigerante, con la sustancia incorporada, sea pulverizado en forma de finas gotas las fibras/filamentos y/o la película.

De este modo se logra que el refrigerante y la sustancia contenida se distribuya finamente sobre toda la superficie de las fibras/filamentos y/o de la película, la humedezca y se distribuya de forma homogénea por ella.

Es asimismo ventajoso el hecho que al impactar las gotas sobre las fibras/filamentos y/o sobre la película no ejerzan ninguna influencia negativa sobre la estructura de las fibras/filamentos y/o de la película y que el refrigerante se evaporice rápidamente tras la humectación de las fibras/filamentos y/o la película.

La sustancia puede aplicarse sobre el producto a diferente altura a lo largo del proceso de fabricación del mismo, por ejemplo directamente en la boquilla o en el caso de la fabricación de napa con estiraje del material, tras una zona de estiraje o en ésta misma. También existe la posibilidad de elegir un lugar de aplicación del material dependiendo de la temperatura del producto. Preferentemente la sustancia se aplica en un momento en que el producto aun acumule tanta energía calórica que permita eliminar un secado posterior del producto. Según una evolución, el producto aun puede
mostrar cierta humedad residual por debajo del 10%, especialmente en un margen que oscila entre el 2,5% y el 5%.

Asimismo, es posible que las fibras/filamentos y/o la película sean rociadas con el refrigerante y la sustancia desde diferente direcciones. Para ello el refrigerante y la sustancia contenida pueden aplicarse mediante boquillas en sentido contrario a la dirección de avance del producto, de manera que una turbulencia se encargue de lograr la correcta distribución de la sustancia. Según una evolución se generan remolinos con ayuda de unos dispositivos diseñados para tal fin, como por ejemplo orificios de medida, desvíos y/o mediante la correspondiente afluencia del refrigerante o de otro medio portante de la sustancia, de manera que la sustancia se distribuya de forma homogénea. Para ello la sustancia puede enviarse por uno o por varios lados, en particular por dos lados.

De este modo se logra, a diferencia de lo que sucede con el pulverizado de las fibras/filamentos y/o de la película desde una única dirección, una humectación más efectiva de las fibras/filamentos y/o de la película y una superior homogeneidad de la aplicación del aditivo.

Una evolución prevé que con ayuda de la sustancia pueda ajustarse de forma específica la humectabilidad de las fibras/filamentos y/o de la película contra medios humectantes, particularmente agua, alcoholes, ténsidos, lípidos, disolventes orgánicos, proteínas o contra sustancias disueltas en medios humectantes. De este es posible regular un efecto barrera optimizado contra líquidos para el respectivo uso final.

Así por ejemplo, de este modo es posible lograr que ante determinados medios humectantes y dependiendo del aditivo aplicado, una tela no tejida sea más permeable o más impermeable que la tela no tejida sin tratar bajo las mismas condiciones de ensayo. La permeabilidad o su valor inverso, el efecto barrera, dependen del método de ensayo aplicado, especialmente de la diferencia de presión del medio que actúa sobre la tela no tejida y del tiempo de espera. Este mismo principio rige para las películas porosas.

Es posible aplicar sustancias de manera selectiva sobre las fibras/filamentos y/o la película, que cubran de manera homogénea la superficie de estas y que de este modo las hagan más o menos humectables contra un amplio espectro de sustancias humectantes, en comparación con las fibras/filamentos y/o la película sin tratar.

Eventuales sustancias disueltas en medios humectantes pueden modificar de manera indeseada las propiedades de humectación y con ello la permeabilidad o el efecto barrera de las fibras/filamentos y/o de la película en comparación con los mismos medios en estado puro, es decir sin sustancias disueltas. Gracias a la medida objeto de la invención se logra asimismo modificar de forma selectiva los efectos que las sustancias disueltas tienen sobre las propiedades de humectación.

Tras la aplicación de la sustancia modificadora de las propiedades de la superficie de las fibras/filamentos es posible compactar la capa de fibras/filamentos para formar una napa.

Gracias a la aplicación de la sustancia previa al proceso de compactación, la sustancia ya se encuentra distribuida de forma homogénea sobre las fibras/filamentos y de este modo también en aquellas zonas en las que el proceso de compactación impide acceder para efectuar un tratamiento posterior con sustancias.

Por lo demás para las características de materia rigen las aclaraciones efectuadas para las características del procedimiento.

En un producto como una tela no tejida formada a partir de fibras/filamentos de napa de hilatura o de Meltblown en que la capa de fibras/filamentos haya sido compactada tras la aplicación de la sustancia modificadora de las propiedades de la superficie de las fibras/filamentos, la superficie de las fibras/filamentos está cubierta de forma homogénea por los aditivos. De este modo la tela no tejida posee en su totalidad, es decir también en los puntos de intersección de las fibras/de los filamentos muy próximos la química de la superficie deseada. La estructura interna de las fibras/filamentos y las propiedades de la tela no tejida resultantes, especialmente su tamaño de poro, no resultan afectadas negativamente.

En una variante ventajosa de una tela no tejida, la sustancia modificadora de las propiedades de la superficie de las fibras/filamentos es una lipoamida pseudo-catiónica con un porcentaje del 4% del peso. La tela no tejida tiene un gramaje de 11,5 g/m^{2} y un tamaño de poro de 16 \mum.

Con esta variante se logra que, incluso empleando agua como medio humectante, no disminuya el efecto barrera de la tela no tejida por la acción de elementos con contenido de ténsidos disueltos en el agua, cosa que sucedería en el caso de una tela no tejida sin tratar.

La tela no tejida y/o la película puede formar parte de un compuesto in-line u off-line de una o más capas de otros tejidos y/o películas.

Mediante la combinación con otros tejidos y/o películas pueden aprovecharse las propiedades de humectación y la permeabilidad y efecto barrera resultantes para medios fluidos también para otras formaciones de superficies. La combinación con estos tejidos y/o películas puede generar efectos sinérgicos con otras propiedades, efectos que pueden aprovecharse para aplicaciones concretas.

Debido a las propiedades obtenidas como resultado de la química de la superficie está prevista una utilización de la tela no tejida o de la película en la industria higiénica como material de barrera, especialmente como reverso textil en pañales, productos para incontinencia o productos para al higiene femenina, en la industria textil, especialmente como material para trajes protectores en el sector médico, así como para cortinas y paños, como material de partida para trajes protectores en los campos de aplicación técnicos, como material de barrera para materiales difusionables, especialmente en el sector de la construcción.

En estos campos de aplicación se aprovechan o bien las propiedades transpirables, es decir el efecto barrera contra medios líquidos y la permeabilidad para medios en estado vaporoso o gaseoso o al revés la capacidad de absorción de medios mediante el aumento de la humectabilidad.

Especialmente en el caso de una película la aplicación de la sustancia permite que el polímero sea perforado mediante la dilatación del material de la película. A ello hay que añadir que el material de la película muestra por ejemplo polipropileno con tiza y/o un beta nuclearizador. El nuclearizador se añade preferentemente en una concentración de entre 0,1 ppm y 100 ppm y se extrae con anterioridad a una dilatación, especialmente a un estirado de la película. Además de la tiza es posible añadir otros material de relleno al material termoplástico de la película. Además de los materiales de relleno es posible asimismo añadir aditivos mezclables que se precipiten al efectuar la cristalización. Debido a la separación de fases que tiene lugar surgen aberturas en el material de la película.

A continuación procedemos a explicar la invención con ayuda de un ejemplo de realización que aparece representado.

En el dibujo:

La figura 1 muestra una representación esquemática del procedimiento objeto de la invención para la fabricación de (tela no tejida o) Meltblown,

La figura 2 muestra una vista transversal esquemática de una fibra/filamento con la sustancia aplicada a la superficie y

La figura 3 muestra un dispositivo para la fabricación de napa.

El procedimiento representado de forma esquemática ha sido especialmente optimizado en este caso para un proceso Meltblown. No obstante también es válido para el proceso de la napa de hilatura o con unas modificaciones mínimas para el proceso de láminas. Para la generación de fibras/ilamentos (de napa de hilatura o) de Meltblown como producto 2 sirve un dispositivo 18 para la fabricación del material fundido 6 a partir de polímeros 4, una o varias boquillas (de hilatura o) Meltblown 8 conectadas 8en este caso representada como una boquilla a fin de simplificar la comprensión) con aberturas capilares 20, boquillas de aire 22, una cinta 12 y un dispositivo de rociado 24, colocado antes de un disposi-
tivo de disolución o dispersión 26, en el que la sustancia 14 y el disolvente dispersante 16 puedan mezclarse entre si.

Para la fabricación de fibras/filamentos (de napa de hilatura o) de Meltblown 2 se utilizan polímeros 4 normalmente en forma de granulado como material de partida. Dicho granulado de polímero 4 es procesado en un dispositivo 18 para convertirlo en una masa fundida 6 a partir de la cual se producen fibras/filamentos 2 para la formación de la tela no tejida a través de boquillas de hilatura o Meltblown 8.

Para ello salen de las aberturas capilares 20 de la boquilla 8 gotas de materia fundida 28 sobre las que está orientada una fuerte corriente de aire procedente de las boquillas de aire 22 que genera los hilos (fibras/filamentos) 2 a partir de las gotas de material fundido.

Las fibras/filamentos 2 formados desde las boquillas de hilatura o Meltblown 8 son depositadas sobre una cinta 12 en forma de capa de fibras o de filamentos 10. En caso necesario dicha capa de filamentos 10 es sometida a un procedimiento de compactación adecuado.

Al generarse las fibras/filamentos 2 a partir de las gotas de material fundido 28, la mala refrigeración de la masa de fibras/filamentos puede provocar la formación de perlas durante la generación de las fibras/filamentos 2 y a la formación de haces de fibras al enfriarse o al estirarse. Dichas desventajas son subsanadas mediante la aplicación de un refrigerante, preferentemente agua, en forma de gotas minúsculas a través de un dispositivo de pulverización al chorro de fibras/filamentos 2.

En el procedimiento objeto de la invención se aplica por lo menos una sustancia 14 modificadora de las propiedades de la superficie de las fibras/filamentos 2 sobre la superficie de las fibras/filamentos 2, concretamente en el lapso de tiempo que va entre la formación y la extracción de las fibras/filamentos 2 como capa de fibras/filamentos 10.

Para ello la sustancia 14 se pulveriza o bien sin mezclar, como solución o como dispersión preferentemente mediante un dispositivo de pulverización 24 sobre la superficie de las fibras/filamentos 2. Si la sustancia 14 se pulveriza en forma de una solución o de una dispersión, previamente tiene lugar en el dispositivo de disolución y dispersión 26 una mezcla de la sustancia 14 con el disolvente o dispersante 16.

Una posibilidad de aplicar la sustancia 14 con el mínimo despliegue técnico sobre las fibras/filamentos 2, consiste en añadir la sustancia 14 a un refrigerante pulverizado para el enfriado de la masa de fibras/filamentos. En base a ello el refrigerante representa al disolvente o dispersante 16.

En este caso la sustancia 14 es mezclada con el refrigerante 16 a través del dispositivo de disolución o dispersión 26, aplicándose a través del dispositivo de pulverización 24 al chorro de fibras/filamentos 2. El refrigerante 16 y la sustancia 14 contenida humedecen de forma homogénea la superficie de las fibras/filamentos 2, evaporándose el refrigerante 16 y manteniéndose la sustancia 14 en la superficie de las fibras/filamentos 2.

El dispositivo de pulverización, así como la cifra de dispositivos de pulverización 24 varía en base al tipo de procedimiento empleado, del polímero 4 y de la sustancia 14 a aplicar de manera que tenga lugar una óptima humectación de las fibras/filamentos 2, con la consiguiente distribución homogénea de la sustancia 14 sobre la totalidad de la superficie de las fibras/de los filamentos 2. El dispositivo de pulverización 24 puede regularse preferentemente en altura. Un chorro efectuado desde el dispositivo de pulverización 24 para la humectación de las fibras/de los filamentos 2 es aplicado preferentemente a través de una regleta de boquillas. La forma de la boquilla puede ser en forma de ranura, de cruz o circular. Preferentemente se elige asimismo una geometría de boquilla variable con el objetivo de poder adaptar el chorro al respectivo proceso. Otras adaptaciones del chorro tienen lugar por ejemplo a través de diferentes condiciones de mezcla en el dispositivo de disolución o de dispersión así como a través de la variación de la presión. También puede modificarse el ángulo de la dirección del chorro sobre las fibras/filamentos 2. También existe la posibilidad de que dicho ángulo sea muy plano con relación al aire saliente de las boquillas de aire que rodea a las fibras/filamentos 2, por ejemplo entre 10º y 35º. En este caso la sustancia 14 es aplicada principalmente por micro turbulencias, evitándose un fallo de la corriente de aire.

La elección de la sustancia 14 depende de la propiedad de la superficie deseada de las fibras/filamentos 2. Para ello se eligen sustancias 14 que regulen la humectabilidad de las fibras/filamentos 2 y/o de la napa de hilatura o del Meltblown acabado frente a determinados medios humectantes como agua, alcohol, ténsidos, lípidos, disolventes orgánicos, proteínas, etc., es decir que puedan afectar de forma selectiva el efecto barrera contra los líquidos en cuestión.

La figura 2 muestra de forma esquemática la sección de una fibra/filamento 2, sobre cuya superficie se ha aplicado por lo menos una sustancia 14 modificadora de las propiedades de la superficie de las fibras/filamentos 2.

Dicha sustancia 14 ha sido aplicada de forma homogénea sobre la totalidad de la superficie de las fibras/de los filamentos 2.

Ejemplo

Para comparar los diferentes procedimientos se fabricaron diferentes napas en base a los mismos parámetros del proceso Meltblown, midiéndose con diferentes métodos su efecto barrera contra líquidos humectantes.

Napa 1

Se utilizó un granulado de polipropileno (fabricante Himont, Grade Valtec HH442H, MFI-800 datos del fabricante). Se utilizó una boquilla estándar Meltblown (fabricante Accurate Products). Las temperaturas de extrusión y de hilado se situaron en el margen habitual para PP, así como la temperatura y la cantidad de aire. En la fabricación de las fibras el enfriamiento de las fibras se ayudó con la adición de un líquido enfriador. La napa fabricada tiene un peso de 11,5 g/m^{2}. Las características del producto aparecen listadas en la tabla 1.

Napa 2

Además del PP utilizado para la fabricación de la napa 1 en este caso se añadió a la masa fundida del polímero un 1,0% del peso del producto completo de un aditivo (compuesto no iónico fluorquímico, Grade FX1801, fabricante 3M).

La napa fabricada tiene asimismo un peso de 11,5 g/m^{2}. Las características del producto aparecen listadas en la tabla 1.

Napa 3

Este material fue fabricado de forma análoga a la napa 1. En este caso se añadió al líquido enfriador un aditivo (lipoamida pseudo-catiónica, Grade BK2047FL, fabricante Henkel KGaA), de manera que la napa esté equipado con un 4% del peso sobre la napa.

La napa fabricada tiene asimismo un peso de 11,5 g/m^{2}. Las características del producto aparecen listadas en la tabla 1.

Resultados TABLA 1

	Tamaño del poro [\mum]	Presión hidrostática (a) [mbar]	Presión hidrostática (b) [mbar]
Napa 1	16	42	19
Napa 2	22	40	31
Napa 3	16	42	41
(a) \hskip0.7cm medida con H_{2}O desionizada, tensión superficial 70 mN/m
(b) \hskip0.7cm medida con líquido de ensayo, tensión superficial 45 mN/m
(a) + (b) medida según el método Corovin CM108A en consonancia con lo establecido en la DIN 53886.

Es visible que el aditivo en la napa 2 disminuye la estirabilidad de las fibras y por tanto con los mismos ajustes del proceso provoca unos poros mayores que en la napa 1. Como consecuencia de ello según (a) se midió un valor menor.

La napa 3 no muestra ninguna modificación del tamaño del poro como consecuencia de la aplicación superficial del aditivo. Los valores de medición según (b) demuestran un superior efecto barrera de la napa 2 respecto a la napa 1 como
consecuencia de la adición del aditivo a la masa fundida a pesar del aumento experimentado por el diámetro del poro.

Al mantenerse el diámetro pequeño del poro de la napa 1 en la napa 3 y del equipamiento superficial con el aditivo añadido al líquido enfriador se logra un efecto barrera significativamente superior según (b), incluso en comparación con la napa 2.

La figura 3 muestra un dispositivo para la fabricación de napa 30 que también fabrica fibras Meltblown 32 que son depositadas en un tamiz 34. El tamiz 34 es transportado en la dirección que indica la flecha. Asimismo el dispositivo 30 muestra una encapsulación 36. Dicha encapsulación rodea preferentemente a las fibras Meltblown 32 no sólo en el ámbito de la aplicación de la sustancia 14 sino que, tal y como se muestra, también más allá. No obstante, la sustancia 14 puede ser enviada adicionalmente o exclusivamente a través de las boquillas de aire 22, indicado por las flechas. También se muestra una alimentación por ambos lados 38 de la sustancia. A través de un medio 40 para el ajuste de un estado del fluido, una alimentación del fluido 42 indicada con una flecha el fluido portante y/o la sustancia 14 es acondicionada, p. ej. templada, presionizada, mezclada, etc. La alimentación del fluido 42 permite asimismo una dosificación de la corriente de fluido entrante en la encapsulación, p. ej. dependiendo del ajuste de ciertas condiciones de turbulencia de la corriente. Por ejemplo de este modo es posible controlar o regular mediante un ventilador una alimentación secundaria de aire a las fibras de Meltblown 32. Según una versión no representada en detalle, la alimentación de la sustancia también puede efectuarse mediante alta presión, es decir con una presión superior a la presión del aire saliente de las boquillas de aire 22, por ejemplo 80 bar y más. No obstante la encapsulación 36 puede mostrar en el entorno una ranuras de ventilación similares a través de las cuales puede introducirse el aire secundario necesario. Mediante una selección acorde de la distribución de las ranuras de ventilación, por ejemplo dependiendo de la ali-
mentación del fluido 42 y/o de la alimentación de la sustancia 38 ello tiene lugar preferentemente de forma automática.

En el interior de la encapsulación 36 podemos encontrar distribuidores de la corriente como las chapas deflectoras de la circulación 44 representadas. Con ayuda de éstas es posible dirigir y arremolinar la sustancia 14 y/o el fluido portante de manera que tenga lugar una presionización homogénea de la superficie de las fibras Meltblown 32. Preferentemente con estos distribuidores de la corriente es posible por ejemplo conducir la sustancia 14 varias veces a través de las fibras Meltblown 32. Tal y como se indica en la parte rayada, la alimentación de la sustancia 38 puede asimismo estar ubicada en diferentes puntos, individual o complementariamente. Preferentemente la alimentación de la sustancia es regulable en cuanto al ángulo, de manera que la sustancia 14 también puede conducirse en la encapsulación 36 en sentido contrario a la circulación de las fibras Meltblown 32. La encapsulación 36 propiamente dicho tiene por ejemplo una forma cónica o también una forma de reloj de arena. Puede cerrar arriba o abajo con la boquilla y/o con el tamiz 34 o también estar por lo menos parcialmente abierto, por ejemplo en forma de ranuras. El diseño preferido de la encapsulación 36 que abarque una zona de estiramiento de las fibras Meltblown tras su salida de la boquilla. Por ejemplo la encapsulación envolvente tiene longitud de entre 5 y 10 centímetros. Por debajo del tamiz 34 se encuentra preferentemente un soplador que genera una presión negativa en la encapsulación 26. De este modo se produce una laminarización de los fluidos entrantes y salientes de la encapsulación.

Los tipos de napa y de película aquí descritos se emplean en la industria higiénica como material de barrera, p. ej. como reverso textil en pañales, productos para incontinencia o productos para la higiene femenina, en la industria textil, por ejemplo como material para trajes protectores en el sector médico, por ejemplo como material para cortinas y paños o también como material de partida para trajes protectores en los campos de aplicación técnicos, como material de barrera para materiales difusionables por ejemplo en el sector de la construcción pero sin limitarse únicamente a los ejemplos mencionados en los diferentes sectores ni tampoco limitados a dichos sectores. También son imaginables combinaciones In-line/off-line con otros materiales (como p. ej. otros napa de hilatura, Meltblowns, películas, materiales textiles en el amplio sentido del término, tejidos, etc.), para representar efectos sinérgicos.

Claims (20)

1. Procedimiento para la fabricación de un producto (2), en él que por lo menos un polímero (4) como material de partida se transforma en un líquido fundido (6) a partir del cual se genera el producto (2), saliendo el polímero fundido (4) de por lo menos una boquilla (8), extrayéndose en forma de capa (10) preferentemente sobre una cinta perforada (12), aplicándose por lo menos sobre la superficie del producto (2) una sustancia (14) modificadora de las propiedades de la superficie del producto (2) en el lapso de tiempo que va entre la fabricación y la extracción del producto, que caracterizado por el hecho que, con ayuda de distribuidores de la corriente (44), la sustancia (14) es conducida varias veces a través del polímero (4) que sale de la boquilla (8), humectándolo de forma homogénea.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, que caracterizado por el hecho de que se ajusta una tensión interfacial que tiene una diferencia de por lo menos 3 mN/m respecto a la tensión interfacial del fluido (2) que humecta posteriormente el producto (2).

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho de que se ajusta una tensión interfacial inferior en 5 mN/m a la de un producto (2) al que no se le haya aplicado este tipo de sustancia.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, 2 o 3, caracterizado por el hecho de que la sustancia (14) es aplicada, cuando el producto (2) tiene una temperatura superficial de por lo menos 110ºC,

preferentemente superior a 130ºC, en particular de más de 150ºC y preferentemente inferior a 180ºC.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de que como producto (2) se fabrica una película.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de que como producto (2) se fabrica una napa de hilatura que es depositada sobre una cinta perforada.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de que como producto (2) se fabrica una napa Meltblown que es depositada sobre una cinta perforada.

8. Procedimiento según la reivindicación 6 o 7, caracterizado por el hecho de que se ajusta un tamaño de poro de una napa que con la sustancia aplicada (14) es por lo menos aproximadamente igual al ajuste de un idéntico efecto barrera en una napa con la sustancia (14) que se añade al polímero en la masa fundida, o que se ajusta un tamaño de poro de una napa que, con la sustancia aplicada (14), es inferior al ajuste de un efecto barrera idéntico en una napa sin la sustancia (14).

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por el hecho de que la sustancia (14) es aplicada sin mezclar sobre la superficie del producto (2).

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por el hecho de que la sustancia (14) es aplicada sobre la superficie en forma de dispersión (emulsión/suspensión/aerosol).

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por el hecho de que la sustancia (14) es aplicada sobre la superficie del producto en forma de gas.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, 10, caracterizado por el hecho de que la sustancia (14) es disuelta o dispersada en un refrigerante (16) pulverizado contra el producto.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, 10, 11, caracterizado por el hecho que el producto es sometido desde diferentes direcciones al refrigerante (16) y a la sustancia contenida (14).

14. Dispositivo para la aplicación de una sustancia sobre un producto (2), fabricado a partir de un líquido fundido (6) con un polímero (4) como material de partida y que ha sido generado mediante su expulsión a través de por lo menos una boquilla (8) y a continuación depositado, encontrándose en la superficie del producto (2) por lo menos una sustancia modificadora (14) de las propiedades de la superficie del producto (2), aplicada sobre la superficie del producto (2) en el lapso de tiempo que va entre la fabricación y la extracción del producto, caracterizado por el hecho de que el dispositivo presenta por lo menos una encapsulación, parcial, del líquido fundido que sale de la boquilla, así como con distribuidores de la corriente para conducir la sustancia varias veces a través del polímero (4) saliente de la boquilla (8) y humectarlo de forma homogénea.

15. Dispositivo según la reivindicación 14, caracterizado por el hecho de que está prevista una alimentación del fluido al producto a través del dispositivo.

16. Dispositivo según la reivindicación 14 o 15, caracterizado por el hecho de que una alimentación de la sustancia está acoplado a la alimentación del fluido.

17. Dispositivo según una de las reivindicaciones 14, 15 o 16, caracterizado por el hecho de que el dispositivo presenta un medio para el ajuste de un estado del fluido.

18. Dispositivo según una de las reivindicaciones 14 a 17, caracterizado por el hecho de que la alimentación de la sustancia presenta cuenta con una alimentación de alta presión.

19. Dispositivo según una de las reivindicaciones 14 a 18, caracterizado por el hecho de que la alimentación del fluido y/o la alimentación de la sustancia es de altura regulable.

20. Dispositivo según una de las reivindicaciones 14 a 19, caracterizado por el hecho de que la alimentación de la sustancia se efectúa muy cerca de la boquilla.