ES2342653T3

ES2342653T3 - Fieltro abrasivo por ambas caras, de una sola capa, y procedimiento para su fabricacion.

Info

Publication number: ES2342653T3
Application number: ES01102686T
Authority: ES
Inventors: Martin Buchsel; Jean Martin Brink; Jean Marc Dellenbach
Original assignee: Papierfabrik Schoeller and Hoesch GmbH and Co KG; Schoeller und Hoesch GmbH
Current assignee: Schoeller und Hoesch GmbH; Glatfelter Gernsbach GmbH and Co KG
Priority date: 2000-02-08
Filing date: 2001-02-07
Publication date: 2010-07-12
Anticipated expiration: 2021-02-07
Also published as: EP1126065A2; DE10005454B4; EP1126065A3; DE50115430D1; ATE464413T1; EP1126065B1; DE10005454A1

Abstract

Fieltro de una sola capa, abrasivo en sus dos caras, producido mediante el procedimiento de soplado en fusión (Meltblown), que presenta una mezcla uniforme de microfibras cuyas fibras presentan un diámetro de 1 a 10 μm y macrofibras cuyas fibras presentan un diámetro de 15 a 50 μm, y que tiene un peso por unidad de superficie entre 15 y 150 g/m2, consistiendo los polímeros en una mezcla de un homopolímero y por lo menos un copolímero o terpolímero, o en una mezcla de por lo menos dos copolímeros o terpolímeros, siendo la diferencia entre los índices de fusión de los polímeros, de por lo menos 50 unidades (g/10 min), caracterizado porque la mezcla de polímeros contiene entre 5% y 40% de un polímero de bloques con un índice de fusión entre 50 y 200 g/min, referido al peso total de la mezcla de polímeros.

Description

Fieltro abrasivo por ambas caras, de una sola capa, y procedimiento para su fabricación.

La invención se refiere a un fieltro abrasivo de una sola capa, a un procedimiento para la producción del mismo, así como a la utilización de un fieltro abrasivo de una sola capa de este tipo. En comparación con los fieltros del estado de la técnica, el fieltro conforme a la invención muestra, junto con una producción más sencilla, mejores propiedades en cuanto a abrasividad, comportamiento como depósito o reservorio de líquidos absorbibles, y variación de sus propiedades.

Estado de la técnica

La Tecnología del Meltblown ha sido fundamentada en el Naval Research Report (NRL 4364 y 5265). La utilización de los resultados y su ampliación a aplicaciones en el campo de los géneros no tejidos, se han descrito en diversos documentos patente (Cf. por ejemplo la Patente US-A 3 615 995, 3 676 242, 3 849 241, 4 000 967, 3 704 198 y
3 841 953).

En el caso del Procedimiento de Meltblown (Cf. la Figura 1) se transporta el polímero granulado seco desde el recipiente de suministro (12) hacia una extrusora (13), donde se lo calienta y funde a la temperatura necesaria para la formación de las fibras, la cual temperatura depende del polímero del caso. El polímero fundido llega seguidamente a la boquilla de meltblown (14). La misma presenta un gran número de pequeñas aberturas. El polímero fluye a través de dichas aberturas, y de esta manera se transforma en fibras en función del diámetro de los orificios. Las fibras (15) son arrastradas directamente debajo de la boquilla por una fuerte corriente de aire, se trozan en diversas longitudes y se depositan sobre un cilindro de aspiración (17). El diámetro de las fibras es de aproximadamente 0,3 - 20,0 \mum, en función del polímero utilizado y de los otros parámetros relacionados con el polímero y con el proceso. Las fibras, todavía calientes, se fusionan entre sí, formando un fieltro. La deposición tiene lugar en diversas longitudes, espesores y direcciones, divididas estadísticamente. Seguidamente se enrolla el material, que entretanto se ha enfriado, en una bobina (18).

Los fieltros producidos en base a esta tecnología pueden caracterizarse por su blandura, elevada capacidad de aspiración, buena permeabilidad al aire y una reducida resistencia contra la abrasión. Los campos de aplicación típicos de tales fieltros de meltblown abarcan por ejemplo los medios filtrantes, paños de fregar, o materiales que absorben aceite.

En el documento US-A-4 659 609, Lamers et al. describen un tejido abrasivo y un procedimiento para la producción del mismo. En el caso del tejido abrasivo descrito en dicho documento patente, se trata de un fieltro de dos capas, que consiste en una capa de soporte o portadora y una capa de meltblown abrasiva, que han sido unidas entre sí térmicamente. El peso por unidad de superficie indicado para la capa abrasiva de meltblown es de 5 a 25 g/m^{2}; se indica que el diámetro promedio de las fibras que forman la capa de meltblown es de por lo menos 40 \mum. Como capa portadora se utiliza normalmente un fieltro hilado de polipropileno. De esta manera se ponen a disposición la resistencia y dilatación necesarios para la utilización del tejido producido, y además de ello la capacidad de la capa portadora de absorber una solución absorbible. La función de la capa de meltblown del fieltro descrito en dicho documento patente se limita exclusivamente a la preparación de fibras sin procesar (fibras en bruto). Una forma de realización especial de dicha invención es un paño abrasivo de tres capas (capa de meltblown/fieltro hilado/capa de meltblown), en el que ambas superficies exteriores consisten en una capa de meltblown abrasiva.

Para mejorar la capacidad de almacenar un líquido absorbible, importante para los paños de fregar, en el documento US-A-4 833 003, se unen térmicamente entre sí una capa de meltblown consistente en microfibras y una capa de meltblown consistente en macrofibras. La desventaja de este procedimiento es la complicación correspondiente a una producción de dos capas en una escala industrial, y la unión de las mismas, por ejemplo mediante un calandrado en caliente. Para producir un artículo de este tipo en una línea industrial se necesita sea un segundo travesaño portaboquillas con extrusora, sea una segunda extrusora con un travesaño portaboquillas especial, teniendo el travesaño portaboquillas dos alimentaciones separadas para alimentar boquillas separadas.

La posibilidad de absorber líquidos absorbibles, descrita en el documento US-A-4 833 003 (Win et al.), ha sido ampliada en los documentos US-A-5 817 585 y EP-A-0 615 720. En ambos documentos patente se añaden fluidos especiales a tales fieltros, y se describe su empleo para la limpieza de las manos y para la limpieza de colores.

El documento WO 97/21865 (Annis et al.) describe un fieltro húmedo, que en una sola capa presenta una capa superficial abrasiva obtenida por coagulación térmica de fibras termoplásticas. La desventaja de este procedimiento es la insuficiente resistencia bajo una solicitación, así como el gradiente observado de las fibras de fusión. Por ello este fieltro húmedo presenta un efecto abrasivo en uno sólo de sus caras.

El documento DE 24 38 918 A1 describe un procedimiento para la producción de fieltros de fibras a partir de polímeros termoplásticos mediante soplado del polímero en estado fundido para la formación de fibras y unión de las fibras de manera de formar una estera, caracterizado porque en la estera se introducen elementos fibrosos de una dimensión relativamente pequeña y elementos fibrosos de una dimensión relativamente mayor.

Descripción de la invención

Los procedimientos descritos hasta aquí o bien son de una producción industrial complicada debido a las múltiples capas, a pesar de que estén compuestas exclusivamente de polipropileno (homopolimerizado), o bien presentan serias desventajas a causa de sus resistencias físicas deficientes.

Por ello el objetivo de la invención consiste en preparar un fieltro de una sola capa, que asocie buenas propiedades abrasivas en sus dos caras, un buen comportamiento como depósito de líquidos absorbidos, buenas propiedades en cuanto a resistencia y dilatación, junto con una producción más sencilla.

Este objetivo se logra conforme a la invención mediante un fieltro abrasivo de una sola capa conforme a la reivindicación 1. En las reivindicaciones secundarias 2 a 7 se describen otras formas de realización preferidas.

Otro objeto de la presente invención es un procedimiento para la producción de un fieltro abrasivo de una sola capa, de este tipo, conforme a la reivindicación 8. En la reivindicación secundaria 9 se describen formas de realización preferidas para este procedimiento.

Descripción de las figuras

La Figura 1 muestra en una descripción esquemática las partes componentes de un procedimiento de meltblown;

la Figura 2 muestra la distribución de los tamaños de los poros para el caso de un fieltro abrasivo conforme a la invención, producido conforme al Ejemplo 2; y

la Figura 3 muestra la capacidad como depósito de líquidos absorbidos, de un fieltro abrasivo conforme a la invención, producido conforme al Ejemplo 2.

Conforme a la invención se comprobó de manera sorprendente que dentro del ámbito de un Procedimiento de Meltblown y en una escala industrial, en un sólo paso y con una sola extrusora para los polímeros empleados, con un sólo travesaño portaboquillas que sólo tiene boquillas de hilado de un tamaño determinado, y mediante la utilización de una mezcla de polímeros de diferentes índices de fusión, es posible obtener un fieltro de una sólo capa, abrasivo en sus dos caras, que presenta una mezcla uniforme de microfibras el diámetro de las cuales fibras es de 1 a 10 \mum y macrofibras el diámetro de las cuales fibras es de 15 a 50 \mum.

Por ejemplo, se ha comprobado conforme a la invención, que mediante el empleo de una mezcla adecuada de polímeros de diferentes índices de fusión es posible producir un fieltro abrasivo de una sola capa con una abrasividad definida en amplios intervalos así como con comportamientos definidos en cuanto a la absorción de líquidos absorbibles y en cuanto al comportamiento como depósito de líquidos absorbidos.

Lo anterior se aplica al caso en que se emplean mezclas de polímeros de diversas estructuras moleculares (es decir, lineal, ramificado, reticulado, copolímero estadístico, polímero de bloques, entre otros), de diversos pesos moleculares y/o de diversas distribuciones de pesos moleculares, así como cuando se utilizan por lo menos dos polímeros que no son miscibles entre sí.

Conforme a una forma de realización preferida, es posible producir fieltros de una sola capa, abrasivos en sus dos caras, conformes a la invención, en los que, gracias a la utilización adicional de polímeros adicionales y eventualmente de aditivos, se subsana en mayor grado aún el fenómeno de la posterior fragilización de las fibras de meltblown gruesas, y -si se desea- se logran valores superiores para la resistencia y la dilatación.

En cuanto a estos polímeros adicionales, puede tratarse por ejemplo de polietileno, copolímero de polietileno/polipropileno o un polímero de bloques de polipropileno con una proporción (que usualmente es del 30% o menor, referido al polímero de bloques de polipropileno) de una fase de caucho consistente en partes iguales de etileno y propileno.

Estos polímeros se añaden a las mezclas, usualmente en cantidades de 0,1 a 20% en peso, preferentemente 0,2 a 10% en peso, en especial 0,5 a 8% en peso, en cada caso referido al peso de la mezcla total.

En estos casos, como aditivos pueden emplearse agentes tensoactivos, como alquilbenzolsulfonatos, alcanosulfonatos, sulfonatos de alcoholes grasos, etersulfatos de alcoholes grasos, sulfonatos de \alpha-olefinas, \alpha-estersulfonatos, alquilfosfatos, alquileterfosfatos, etoxilatos de alcoholes grasos, alquilfenoletoxilatos, etoxilatos de aminas grasas, etoxilatos de ácidos grasos, etoxilatos de ésteres de ácidos grasos, alcoxilatos, alcanolamidas, agentes tensoactivos alquil poliglucósidos, aminóxidos, agentes tensoactivos catiónicos y agentes tensoactivos anfóteros, en especial agentes tensoactivos fluorcarbono no iónicos, y/o antioxidantes primarios y secundarios, como fenoles estéricamente inhibidos, sulfuros, polisulfuros, ditiocarbamatos, fosfitos, fosfonitos, difosfonitos, y fosfonatos.

Usualmente se añaden los aditivos a las mezclas en cantidades de 0,01 a 15% en peso, preferentemente de 0,01 a 10% en peso, en especial en cantidades de 0,1 a 5% en peso, en cada caso referido al peso de la totalidad de la mezcla.

Los aditivos y/o polímeros pueden añadirse a las mezclas y mezclarse con las mismas antes del ingreso de éstas en la extrusora, o los componentes individuales (es decir, los diversos polímeros) pueden introducirse en la extrusora junto con los aditivos en forma de componentes individuales. También es posible rociar los aditivos sobre las fibras después del proceso del hilado.

La persona experta en este campo especializado del Procedimiento de Meltblown sabe cómo hilar intencionalmente fibras gruesas o finas, mediante la elección y ajuste adecuados de los parámetros de producción determinantes.

En este contesto, son importantes los siguientes parámetros de proceso: temperatura de la extrusora, temperatura del material fundido, temperatura del travesaño portaboquillas, caudal pasante del material fundido y presión, temperatura del aire, cantidad de aire, diseño del travesaño portaboquillas, distancia entre el travesaño portaboquillas y el colector, subpresión en el colector, velocidad del colector, peso básico del fieltro resultante, y tratamiento con agua distribuida a modo de aerosol que eventualmente contiene aditivos.

Además de ello, a efectos de poder producir el fieltro abrasivo conforme a la invención, es adicionalmente necesario obtener por hilado simultáneamente fibras gruesas y finas mediante la elección de parámetros adecuados para los polímeros, mediante la elección de los tipos de polímero adecuados y eventualmente de la mezcla de polímeros, así como eventualmente mediante la utilización de determinados aditivos.

En este contexto, son importantes parámetros como por ejemplo el índice de fusión del polímero, la estructura molecular (es decir, lineal, ramificada, reticulada, copolímero estadístico, polímero de bloques, entre otros), el peso molecular y/o la distribución de los pesos moleculares.

El denominado "índice de fusión" (MFI o MFR) es una medida para la viscosidad de polímeros termoplásticos en estado fundido a una temperatura determinada, e indica la cantidad de material que escurre a través de una boquilla definida durante 10 minutos bajo la acción de una determinada fuerza y a una temperatura establecida. Por ello el MFI es también un indicador aproximado del peso molecular y de la distribución de los pesos moleculares. Sin embargo, en su ensayo "Optimizing polymer properties for process and product performance (Optimización de las propiedades de los polímeros para mejorar la performance del proceso y del producto)", aparecido en Nonwovens World, Agosto-Septiembre 1999, Págs. 89 y siguientes, Bugada señala que bajo MFIS aproximadamente iguales, es posible que el peso molecular varíe manifiestamente, e inversamente.

Específicamente, se comprobó que es adicionalmente posible controlar individualmente las propiedades de las fibras mediante el mezclado de polímeros de diferentes índices de fusión. Por ello, para producir conforme a la invención una mezcla de microfibras y macrofibras de acuerdo con la definición, dada en lo que precede, simultáneamente con una extrusora y un travesaño portaboquillas, es necesario fundir en la extrusora polímeros de por ejemplo diferentes índices de fusión, de diferentes estructuras moleculares, de diferentes pesos moleculares y eventualmente con diferentes distribuciones de sus pesos moleculares, sin que se presente una viscosidad unificada (homogénea) resultante. Con ello debe garantizarse que ambas viscosidades subsistan esencialmente sin homogeneizarse entre si.

Dentro del ámbito de una forma de realización de la presente invención, a título de materiales de partida se emplean polímeros, ya predescompuestos. En algunos casos, si a título de componentes de la mezcla a emplearse conforme a la invención se emplean polímeros que contienen compuestos peróxido, se podrá observar una tendencia a una homogeneización de las viscosidades.

Como polímeros que pueden emplearse conforme a la invención son fundamentalmente aptos los diversos tipos de las poliolefinas, poliésteres, poliamidas, poliesteramidas y copolímeros de los mismos, por ejemplo polietileno, polipropileno, polibutileno, nylon, copolímeros de etileno/acetato de vinilo, copolímeros de etileno/polipropileno o cloruro de polivinilo. Los polímeros mencionados pueden ser extruídos sea como homopolímero sea como una mezcla de diversos polímeros (copolímeros).

Por lo tanto, en cuanto a los polímeros utilizables para la producción del fieltro abrasivo conforme a la invención, puede tratarse por ejemplo de los siguientes:

.- una mezcla de por lo menos dos homopolímeros, por ejemplo de poliolefinas como polipropileno (PP) o polietileno (PE), o mezclas de dos homopolímeros de polietileno o polipropileno de diversos índices de fusión;

.- una mezcla de por lo menos un homopolímero y por lo menos un copolímero o según el caso un terpolímero, por ejemplo una mezcla de polipropileno y un copolímero de polipropileno/polietileno;

.- una mezcla de por lo menos dos copolímeros o según el caso terpolímeros, por ejemplo una mezcla de un copolímero de polipropileno/polietileno y un copolímero de etileno/acetato de vinilo o una mezcla de dos copolímeros de polipropileno/polietileno de distintos índices de fusión.

Son ejemplos de mezclas aplicados preferentemente conforme a la invención: una mezcla de polipropileno con un índice de fusión de 450 y un polímero de bloques de polipropileno con un índice de fusión de 100, así como una mezcla de polipropileno descompuesto peroxídicamente con un índice de fusión de 1.400 y un polímero de bloques de polipropileno con un índice de fusión de 100.

Conforme a la invención se emplean polímeros con un índice de fusión (MFR) en un intervalo entre 100 y 1.600 g/10 min, preferentemente en un intervalo de 100 a 1.400 g/10 min., pudiendo las relaciones de mezclado de los polímeros variar en un intervalo de 5 - 40%/95 - 60%, en cada caso referido a una mezcla de polímeros de bajo índice de fusión/polímero con un índice de fusión más elevado.

En el caso de los polímeros empleados conforme a la invención, si el parámetro índice de fusión se selecciona para hilar simultáneamente fibras gruesas y delgadas de acuerdo con el Procedimiento de Meltblown, los índices de fusión presentan conforme a la invención una diferencia de por lo menos 50 unidades (g/10 min.), preferentemente 100 unidades y en especial 300 unidades.

El Mw (peso molecular en masa determinado) de los polímeros empleados conforme a la invención se halla preferentemente en un intervalo de 50.000 a 200.000 g/mol, en especial en un intervalo de 70.000 a 150.000 g/mol.

Para un fieltro abrasivo, además de su rugosidad (aspereza) y de su capacidad como depósito de líquidos absorbidos, son especialmente importantes las propiedades físicas como la fuerza de ruptura y la dilatación de ruptura. Mediante una adecuada elección de la mezcla de polímeros, por ejemplo mediante la utilización de un copolímero de polietileno/polipropileno, en especial de una mezcla de este tipo con un contenido en polietileno no superior al 20%, estando el etileno presente en una fase de caucho, es posible mejorar considerablemente estas propiedades del polipropileno.

Son ampliamente conocidas, y aplicables para estos casos, las mezclas de polipropileno con sus polímeros afines de la familia de las poliolefinas, y en este caso en especial con polietileno. En su ensayo "Properties of Polypropylene-Polyethylene-Blends (Propiedades de las Mezclas de Polipropileno-Polietileno)", Polymer Engineering And Science, Febrero 1975, Vol. 15, Nº 2, Págs. 117 y siguientes, Noel y Carley describen la adición de hasta 10% de polipropileno a un polipropileno, con lo que aumenta la fuerza de ruptura. Empero, típicamente tales fibras se vuelven muy blandas, lo que se opone al efecto abrasivo deseado para el fieltro. Las fibras blandas de este tipo también se presentan si se utilizan copolímeros de polipropileno/polietileno que se polimerizan a partir de etileno y propileno (cf. por ejemplo el documento PCT/WO 98/39384).

De manera sorprendente, en el ámbito de una forma de realización preferida, mediante la utilización conjunta de un copolímero es posible reprimir la fragilización del fieltro conforme a la invención, manteniéndose al mismo tiempo una destacada abrasividad, hallándose el polietileno presente meramente en una fase de caucho a título de un componente de polímeros específico de la mezcla, con lo que la dilatación a la ruptura se eleva muy considerablemente (más del 20%). En esta contexto, un copolímero utilizable es por ejemplo un polímero de bloques de polipropileno, usual en el comercio, con una reducida fase de caucho, que consiste en aproximadamente 50% de etileno y aproximadamente 50% de propileno.

Conforme a la invención, para el caso de las microfibras el espesor de las fibras se halla en un intervalo de 1 a 10 \mum, preferentemente en un intervalo de 2 a 8 \mum, y en especial en un intervalo de 3 a 7 \mum. Conforme a la invención, para el caso de las macrofibras el espesor de las fibras se halla en un intervalo de 15 a 80 \mum, preferentemente en un intervalo de 20 a 60 \mum, y en especial en un intervalo de 30 a 50 \mum.

En este caso, partimos de la base que es deseable que la proporción numérica de las macrofibras en el fieltro de acuerdo con la invención, referida a la superficie unitaria del fieltro, sea inferior al 50%, en especial inferior al 40%.

Además, al salir la mezcla de polímeros de la hilera es posible que durante la formación del fieltro una parte de las microfibras o macrofibras pegajosas formadas, se adhieran a fibras vecinas sobre el colector, por lo que además de las microfibras y macrofibras, en el fieltro de acuerdo con la invención también puede haber haces de fibras, más gruesos. Si bien no deseamos comprometernos con ninguna teoría, partimos de la base que se favorece la formación de haces de fibras gracias a la utilización de polímeros con propiedades más afines, es decir, por ejemplo polímeros con índices de fusión menos diferentes entre sí. Además, presuponemos que se favorece la formación de haces de fibras gracias a la utilización conjunta de un copolímero, por ejemplo del copolímero mencionado arriba, en el que el etileno se halla meramente presente en la fase de caucho. En tales casos, el espesor de estos haces de fibras puede estar habitualmente entre 50 y 300 \mum, preferentemente entre 70 y 200 \mum, en especial entre 80 y 150 \mum.

En este caso partimos de la base que para mejorar las propiedades abrasivas del fieltro de acuerdo con la invención es deseable una proporción cuantitativa de más del 10% del total de fibras en los haces de fibras.

Por lo tanto, puede observarse un proceso de este tipo, por ejemplo en especial en aquellos casos en que se emplea una mezcla de un polipropileno que tiene un índice de fusión más elevado con un copolímero que tiene un índice de fusión menor, que es por ejemplo más pequeño en un 25% que el índice de fusión del polipropileno empleado.

En el caso de emplearse mezclas de polímeros con índices de fusión muy diferentes, los cuales usualmente no contienen peróxido residual o sólo contienen muy poco peroxido residual, no tiene lugar una homogeneización de las viscosidades, sino que se forman dos materiales fundidos viscosos diferentes, poco mezclados entre sí, por lo que la formación de los haces de fibras tiene lugar con una menor amplitud y estadísticamente distribuida sobre la totalidad del travesaño portaboquillas. Con ello los haces de fibras gruesas, así como las macrofibras y las microfibras se distribuyen sin orden en las direcciones x, y y z en el fieltro.

Además, a las mezclas de polímeros conformes a la invención pueden añadirse aditivos que pueden contribuir a proveer propiedades especiales al fieltro, o para mantener dichas propiedades especiales del filtro. Los ejemplos de aditivos utilizables conforme a la invención abarcan los siguientes:

.- agentes que confieren un carácter hidrófilo, como por ejemplo los agentes tensoactivos mencionados arriba, en especial derivados de ésteres de ácidos sulfosuccínicos o agentes tensoactivos fluorquímicos;

.- estabilizadores contra la degradación por oxidación (por ejemplo, por peróxido residual, oxígeno (atmosférico), luz (solar), agua, etc.) como las aminas, fenoles, fosfitos, fosfonitos, difosfonitos o tioésteres; y

.- colorantes para colorear (teñir) las fibras, como los comercializa por ejemplo la Fa. Clariant bajo la designación Sanylene®.

Estos aditivos pueden añadirse a las mezclas de polímeros utilizados conforme a la invención en cantidades de 0,01 a 15% en peso, preferentemente en cantidades de 0,01 a 10% en peso, en especial de 0,1 a 5% en peso, en cada caso referido al peso de la mezcla de polímeros.

Los fieltros abrasivos de una sola capa producidos conforme a la invención pueden describirse mediante los siguientes parámetros:

.- peso por unidad de superficie (Norma EDANA 403 89),

.- fuerza de ruptura y dilatación de ruptura (Norma EDANA 20289),

.- una tendencia a la fragilización la más pequeña posible;

.- abrasividad;

.- resistencia contra el deshilachado y contra la abrasión;

.- capacidad de contener líquidos absorbidos;

.- capacidad de absorber líquidos absorbibles;

.- diámetro de las fibras;

.- tamaño de los poros y distribución de los tamaños de los poros;

.- ángulo de contacto.

El fieltro abrasivo conforme a la invención tiene habitualmente un peso por unidad de superficie de 15 a 150 g/m^{2}, preferentemente un peso por unidad de superficie de 25 a 80 g/m^{2}.

De manera sorprendente, la fuerza de ruptura y la dilatación de ruptura de los productos de poliolefina pura empeoran considerablemente después de la producción. Este comportamiento ha sido mejorado gracias al empleo de las mezclas de polímeros utilizadas conforme a la invención, en un grado tal que la fuerza de ruptura final del fieltro abrasivo conforme a la invención, medida en la dirección de la máquina (MD) es usualmente de por lo menos 10 N/50 m, preferentemente de por lo menos 15 N/50 mm, y en la dirección transversal con respecto a la máquina, (CD), es usualmente de por lo menos 5 N/50 mm, preferentemente de por lo menos 10 N/50 mm.

La dilatación de ruptura del fieltro abrasivo conforme a la invención es usualmente superior al 10%, preferentemente superior al 20%, tanto en la MD como también en la CD. La dilatación de ruptura mejora cuando el fieltro está humedecido con el líquido absorbible.

La capacidad de contener líquidos absorbidos así como la absorción de líquidos absorbibles dependen considerablemente del diámetro de las fibras, de la distribución de los tamaños de los poros, resultante del diámetro, de la densidad del fieltro y de las propiedades químicas de la superficie del fieltro.

Para la determinación de la absorción de líquidos absorbibles, lo habitual es pesar una superficie seca definida, seguidamente se la empapa o embebe con un líquido absorbible experimental, se la exprime ligeramente y pesa mojada. Seguidamente se convierte el peso del líquido absorbido, que se calcula a partir de la diferencia entre ambos valores de medición, en peso por unidad de superficie, y se indica la absorción del líquido absorbible, expresada en por ciento. La absorción de líquidos absorbibles del fieltro abrasivo conforme a la invención se encuentra habitualmente entre 100 y 700 por ciento de peso en seco, preferentemente entre 100 y 500 por ciento de peso en seco.

El diámetro de las fibras presentes en el fieltro abrasivo conforme a la invención puede determinarse mediante estudios de microscopía electrónica de retícula (REM, Rasterelectronenmikroscopie).

El tamaño de los poros puede determinarse mediante un porosímetro, que introduce mercurio en los poros del fieltro bajo una presión creciente. A partir de la curva de presión es posible derivar la cantidad de poros, la distribución de los tamaños de los poros, así como el volumen total de los poros. Con los fieltros conformes a la invención se logra un buen almacenamiento del líquido absorbido, siendo la proporción volumétrica de los poros cuyo diámetro es inferior a 60 \mum, usualmente superior al 50%, preferentemente superior al 70%. La Figura 2 muestra una distribución de los tamaños de los poros correspondiente a un fieltro abrasivo conforme a la invención, de acuerdo con el siguiente Ejemplo 2.

Mediante un ensayo de almacenamiento se confirma la capacidad para contener líquido absorbido. A tal efecto se humedecen con una cantidad determinada de un líquido absorbible varias pilas de 30 hojas individuales de un fieltro abrasivo conforme a la invención. A continuación se determina la cantidad de líquido absorbido por las hojas de una pila, lo que permite obtener un perfil del líquido que ha sido absorbido dentro de la pila. Además, se almacenan otras pilas del mismo fieltro conforme a la invención, en forma de un empacado hermético (impermeable), durante un mes a temperatura ambiente y a 40ºC. Finalmente se mide también el perfil del líquido absorbido en las pilas, de la misma manera que para la primera pila (cf. Figura 3).

Ambos perfiles de las pilas almacenadas se desarrollan con solamente una inclinación muy pequeña, en dirección aproximadamente horizontal, y se mantienen paralelas entre si. El desplazamiento de las curvas hacia abajo muestra la volatilización del líquido absorbido a través del empaque cerrado, en especial a 40ºC. Las hojas situadas más arriba en la pila pierden una escasa cantidad de líquido absorbido y la transfieren a las hojas situadas más abajo. Las mismas pueden almacenar la cantidad adicional sin problemas; el empaque se mantiene seco. El líquido absorbido se almacena establemente en el estado observado, puesto que ya durante la primera medición, que se llevó a cabo algunos días después de la producción, puede observarse la escasa variación.

Por ello el fieltro abrasivo conforme a la invención también puede estar almacenado durante un tiempo más prolongado en un empaque, con una humedad uniforme en la totalidad de la pila, sin que se resequen los paños situados superiormente, mientras que en la parte inferior del empaque se acumula el líquido absorbido que se ha escurrido desde los paños. Esto pudo lograrse mediante el fieltro abrasivo conforme a la invención.

El fieltro de acuerdo con la invención puede producirse como se explicó en lo que precede, siguiéndose el Procedimiento de Meltblown en escala industrial, en un sólo paso con una sola extrusora para los polímeros utilizados y con un solo travesaño portaboquillas cuyas boquillas de hilado son todas de un mismo tamaño, mediante la utilización de una mezcla de polímeros de diversas propiedades.

En este caso, los polímeros utilizados así como los aditivos eventualmente añadidos, pueden ser introducidos con la relación de mezclado deseada en la extrusora desde un aparato dosificador. En la extrusora, la mezcla que tiene un perfil de temperaturas adecuado (el mismo es conocido por el persona experta en el campo correspondiente, o puede determinarse fácilmente mediante ensayos de rutina), y usualmente egresa de la extrusora a una temperatura entre 180 y 300ºC. Mediante una bomba se hace llegar el material fundido al travesaño portaboquillas, con un caudal que usualmente es de por lo menos 50 kg/h. Al respecto, la distancia entre el colector y el travesaño portaboquillas es usualmente de 25 a 50 cm. La velocidad del colector está dada por el peso por unidad de superficie deseado para el fieltro con un caudal definido para el material fundido y para un ancho definido del travesaño portaboquillas utilizado. La temperatura del aire comprimido caliente habitualmente utilizado, se encuentra usualmente entre 270 y 320ºC en función de la mezcla de polímeros utilizada así como de los aditivos eventualmente añadidos. El caudal del aire varía, así como la temperatura del aire, en función de la mezcla de polímeros utilizada, así como de los aditivos eventualmente añadidos, entre 250 y 500 m^{3}/h.

Gracias a sus propiedades, aquí descritas, el fieltro abrasivo conforme a la invención es especialmente adecuado para limpiar superficies que se han ensuciado, por ejemplo para limpiarse las manos, para la limpieza de baños y locales sanitarios, para la limpieza de superficies que llevan inscripciones indeseadas (grafiti), etc.

Para los ejemplos siguientes se empleó una línea industrial de meltblown con una sola extrusora, por lo que todos los polímeros y todos los aditivos eventualmente también utilizados se fundieron conjuntamente en una extrusora y seguidamente se hilaron a través de un travesaño portaboquillas.

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Ejemplo 1

Se produjo un fieltro abrasivo con un peso básico de 45 g/m^{2} a partir de una mezcla de 80% de polipropileno isotáctico, que no contiene peroxido residual y tiene un índice de fusión de 450 g/10 min, y 20% de polímero de bloques de polipropileno con una fase de caucho al 10% de polietileno/polipropileno = 50/50 con un índice de fusión de 100 g/10 min, siendo la temperatura del material fundido de 233ºC. La fuerza de ruptura lograda de esta manera es de 22 N/50 mm en la dirección de la máquina y de 12 N/50 mm en la dirección transversal con respecto a la dirección de la máquina. La dilatación de ruptura es de escasamente un 50% en la dirección de la máquina y un poco superior al 50% en la dirección transversal con respecto a la máquina.

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Ejemplo 2

Se produjo un fieltro abrasivo con un peso básico de 45 g/m^{2} a partir de una mezcla de 80% de polipropileno isotáctico, que no contiene peróxido residual y tiene un índice de fusión de 450 g/10 min, y 20% de polímero de bloques de polipropileno, como se empleó también en el Ejemplo 1, siendo la temperatura del material fundido de 233ºC (cf. Ejemplo 1). Después del proceso de hilado, sobre las fibras se roció un agente que confiere un carácter hidrófilo (un agente tensoactivo fluorquímico no iónico, usual en el comercio), en una cantidad de ....... La fuerza de ruptura lograda es de 17 N/50 mm en la dirección de la máquina y de 13 N/50 mm en la dirección transversal con respecto a la dirección de la máquina. La dilatación de ruptura es de escasamente un 45% en la dirección de la máquina y superior al 70% en la dirección transversal con respecto a la máquina.

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Ejemplo 3

Se produjo un fieltro abrasivo con un peso básico de 45 g/m^{2} a partir de una mezcla de 79% de polipropileno isotáctico, que no contiene peróxido residual y tiene un índice de fusión de 450 g/10 min, y 20% de polímero de bloques de polipropileno con una fase de caucho al 10% y con un índice de fusión de 100 g/10 min (de acuerdo con la descripción del Ejemplo 1), así como 1% de un agente que confiere un carácter hidrófilo, que consiste en un agente tensoactivo fluorquímico no iónico usual en el comercio, siendo la temperatura del material fundido de 233ºC. La fuerza de ruptura lograda de esta manera es de 18 N/50 mm en la dirección de la máquina y de 13 N/50 mm en la dirección transversal con respecto a la dirección de la máquina. La dilatación de ruptura es de escasamente un 80% en la dirección de la máquina y superior al 90% en la dirección transversal con respecto a la máquina.

Los ejemplos 1 a 3 muestran que la adición de agentes que confieren un carácter hidrófilo influye de manera positiva sobre la dilatación de ruptura. Al mismo tiempo dichos agentes disminuyen la energía superficial del fieltro y posibilitan un mejor capacidad para contener líquido absorbible.

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Ejemplo 4

Se produjo un fieltro abrasivo con un peso básico de 47,5 g/m^{2} a partir de una mezcla de 80% de polipropileno isotáctico, que contiene peroxido y tiene un índice de fusión de 1.400 g/10 min, y 20% de polímero de bloques de polipropileno con una fase de caucho al 10% con un índice de fusión de 100 g/10 min (cf. Ejemplo 1), siendo la temperatura del material fundido de 233ºC. Después del proceso del hilado, sobre las fibras se roció un agente tensoactivo fluorquímico no iónico, usual en el comercio, en una cantidad de ..... La fuerza de ruptura lograda es de 17 N/50 mm en la dirección de la máquina y de 14 N/50 mm en la dirección transversal con respecto a la dirección de la máquina. La dilatación de ruptura es de escasamente un 45% en la dirección de la máquina y superior al 35% en la dirección transversal con respecto a la máquina.

A pesar de haberse elevado el peso básico y a pesar del efecto positivo del agente que confiere un carácter hidrófilo sobre la dilatación de ruptura, en la dirección transversal con respecto a la máquina se obtiene una dilatación de ruptura un tanto menor.

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Ejemplo Comparativo 1

Se produjo un fieltro abrasivo con un peso básico de 39 g/m^{2} de acuerdo con el estado de la técnica, a partir de un polipropileno isotáctico con un índice de fusión de 450 g/10 min, siendo la temperatura del material fundido de 253ºC. Después del procedimiento de hilado, sobre las fibras se roció un agente tensoactivo fluorquímico no iónico, usual en el comercio, en una cantidad de .... La fuerza de ruptura lograda es de 13,5 N/50 mm en la dirección de la máquina y de 10 N/50 mm en la dirección transversal con respecto a la dirección de la máquina. La dilatación de ruptura es de escasamente un 20% en la dirección de la máquina y superior al 30% en la dirección transversal con respecto a la máquina.

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Los ejemplos se resumen en la siguiente tabla:

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TABLA 1

1

Claims

1. Fieltro de una sola capa, abrasivo en sus dos caras, producido mediante el procedimiento de soplado en fusión (Meltblown), que presenta una mezcla uniforme de microfibras cuyas fibras presentan un diámetro de 1 a 10 \mum y macrofibras cuyas fibras presentan un diámetro de 15 a 50 \mum, y que tiene un peso por unidad de superficie entre 15 y 150 g/m^{2}, consistiendo los polímeros en una mezcla de un homopolímero y por lo menos un copolímero o terpolímero, o en una mezcla de por lo menos dos copolímeros o terpolímeros, siendo la diferencia entre los índices de fusión de los polímeros, de por lo menos 50 unidades (g/10 min), caracterizado porque la mezcla de polímeros contiene entre 5% y 40% de un polímero de bloques con un índice de fusión entre 50 y 200 g/min, referido al peso total de la mezcla de polímeros.

2. Fieltro abrasivo conforme a la reivindicación 1, caracterizado porque los polímeros empleados se han elegido entre poliolefinas, poliésteres, poliamidas, poliesteramidas y copolímeros de las mismas.

3. Fieltro abrasivo conforme a una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el peso por unidad de superficie del fieltro es de entre 25 y 80 g/m^{2}.

4. Fieltro abrasivo conforme a una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los índices de fusión de los polímeros empleados son de entre 50 y 1.600 g/min.

5. Fieltro abrasivo conforme a una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque además contiene aditivos en una cantidad de 0,01 a 15% en peso referido al peso total de la mezcla de polímeros.

6. Fieltro abrasivo conforme a una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque como aditivo se emplean uno o varios componentes seleccionados entre agentes que confieren un carácter hidrófilo, pigmentos y colorantes, estabilizadores contra la descomposición por oxidación, y agentes de desinfección.

7. Fieltro abrasivo conforme a una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la fuerza de ruptura es de por lo menos 10 N/50 mm en la dirección de la máquina y en la dirección transversal con respecto a la dirección de la máquina, y al mismo tiempo la dilatación de ruptura es de por lo menos 15% en la dirección de la máquina y en la dirección transversal con respecto a la dirección de la máquina.

8. Procedimiento para la producción de un fieltro abrasivo de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes en el ámbito de un procedimiento de soplado en fusión (Meltblown), que abarca las siguientes etapas:

.- introducción continua en una extrusora, de una mezcla de polímeros con diferentes índices de fusión, siendo la diferencia entre los índices de fusión de por lo menos 50 unidades (g/10 min), y de aditivos eventualmente utilizados conjuntamente con los polímeros, conteniendo la mezcla de polímeros entre 5% y 40% de un polímero de bloques con un índice de fusión entre 50 y 200 g/10 min, referido al peso total de la mezcla de polímeros;

.- extrusión de la mezcla, estando la temperatura de salida de la extrusora en un intervalo entre 180 y 300ºC;

.- guiado del material extruido hacia las boquillas;

.- hilado del material extruido; y

.- deposición de las fibras hiladas, en un colector.

9. Procedimiento conforme a la reivindicación 8, caracterizado porque la mezcla de polímeros contiene además aditivos en una cantidad de 0,01 a 15% en peso, referido al peso total de la mezcla de polímeros.

10. Uso de un fieltro abrasivo conforme a una de las reivindicaciones 1 a 7, para la limpieza de superficies que se han ensuciado.