ES2925916T3

ES2925916T3 - Sistema y método para preparar un material de lámina de material compuesto

Info

Publication number: ES2925916T3
Application number: ES19727795T
Authority: ES
Inventors: Stephen O Chester; Ricardo Basso Fasolo; Lawson Gary
Original assignee: Fitesa Simpsonville Inc
Current assignee: Fitesa Simpsonville Inc
Priority date: 2018-05-14
Filing date: 2019-05-13
Publication date: 2022-10-20
Anticipated expiration: 2039-05-13
Also published as: US20190345655A1; PL3793820T3; DK3793820T3; EP3793820B1; MY195853A; CN112105499B; MX2020012140A; JP7185769B2; EP3793820A1; BR112020023383A2; WO2019222097A1; CN112105499A; JP2021531421A; US11136699B2

Abstract

Se proporciona un sistema y un método asociado para preparar un material laminar compuesto. El sistema incluye una fuente de tela no tejida; una superficie de recogida sobre la que se deposita un tejido no tejido; un dispositivo de cardado dispuesto aguas abajo de la fuente de tela no tejida que recubre la superficie de recogida, incluyendo el dispositivo de cardado un cilindro principal, una fuente de aire configurada para proporcionar una corriente de aire; un colector de aire que tiene una entrada de aire en comunicación con la fuente de aire, una salida de aire, una entrada de fibra, un canal interior y una salida de fibra. La salida de aire está situada para dirigir una corriente de aire contra una superficie del cilindro para desalojar las fibras de la superficie del cilindro. Las fibras desprendidas entran en la entrada de fibras y fluyen hacia la salida de fibras, en cuyo punto las fibras se depositan sobre una superficie de la tela no tejida. Luego, las telas se unen para formar un material laminar coherente. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema y método para preparar un material de lámina de material compuesto

Campo

La presente invención se refiere en general a un material de lámina de material compuesto para uso en artículos absorbentes y, más particularmente, a un sistema y método para fabricar un material de lámina de material compuesto que comprende al menos una capa de unión por hilado y una capa de tejido cardado.

Antecedentes

Las láminas de material compuesto no tejidas fabricadas con una combinación de diversas fibras naturales y fibras sintéticas son conocidas para su uso en la fabricación de artículos absorbentes. Dichos artículos absorbentes pueden incluir productos de higiene desechables, tales como pañales, productos sanitarios para mujeres, productos de incontinencia para adultos y similares.

Los artículos absorbentes típicos incluyen normalmente una construcción multicapa que tiene una capa interna (también denominada una lámina superior) que define una superficie interna que está en contacto con la piel del usuario. Normalmente, la lámina trasera comprende un material que es impermeable a los fluidos de modo que cualquier fluido absorbido dentro del núcleo absorbente no se escape ni se fugue.

En algunos casos, es deseable usar fibras cortadas naturales para mejorar la suavidad del artículo absorbente. Normalmente, dichas fibras naturales se incorporan a una capa de tejido cardado. Lamentablemente, los sistemas de cardado convencionales funcionan mucho más lentamente que los métodos de preparación de tejidos unidos por hilado. Como resultado, ha sido difícil incorporar un proceso de cardado en un sistema en línea para preparar un tejido no tejido unido por hilado. Además, los sistemas de cardado tienen una capacidad limitada para producir tejidos de bajo peso base. Finalmente, el hidro-enmarañado de redes cardadas de peso ligero es muy difícil ya que la energía y el momento de los chorros de agua del hidro-enmarañado tenderán a interrumpir el tendido uniforme de las fibras cortadas dando como resultado un producto no utilizable. En el extremo, las fibras pueden soplarse fuera de la cinta de formación o del tambor de formación del proceso.

A partir del documento US 2002/0157766 A1 se conoce un proceso para la producción de productos no tejidos unidos por hilado cuyo proceso comprende suministrar contra una red unida por hilado una lámina que consiste en fibras naturales y/o artificiales y/o sintéticas, discontinuas que se obtienen mediante cardado. El complejo así obtenido se compacta después por prensado en frío antes de unirlo por medio de chorros de agua. Posteriormente, el complejo unido se seca y el producto terminado se recoge. El documento WO 2008/147264 desvela un material no tejido que comprende al menos dos capas que están integradas entre sí. Se forma una capa de fibras cortadas encima de una red hilada después de lo cual la estructura de dos capas obtenida se hidroenmaraña, por lo que las fibras cortadas pueden cardarse. Además, el documento EP 3254655 A1 describe una lámina superior para un producto absorbente para el cuidado personal que se produce mediante el hidroenmarañado de una red de fibras cortadas naturales y/o celulósicas libres de químicos y/o una combinación de fibras cortadas naturales y celulósicas y una red de hilos de filamento continuos hechos por el ser humano.

Por lo tanto, existe la necesidad de sistemas y métodos para preparar materiales de lámina de material compuesto que tengan una capa de tejido no tejido y una capa de tejido cardado.

Sumario

Las realizaciones de la invención se dirigen a un sistema y método para la producción de un material de lámina de material compuesto no tejido que comprende al menos una capa de unión por hilado y una capa de tejido cardado. Los materiales de lámina de material compuesto de acuerdo con las realizaciones de la invención tienen una suavidad mejorada y son particularmente adecuados para la producción de artículos absorbentes. Además, el método y el sistema proporcionados permiten la producción de materiales de lámina de material compuesto que tienen una capa de tejido cardado que pueden realizarse a velocidades de línea normalmente asociadas a tejidos no tejidos unidos por hilado.

En una realización, se proporciona un sistema para preparar un material de lámina de material compuesto. El sistema incluye una fuente de tejido no tejido, una superficie de recogida sobre la que se deposita un tejido no tejido, un dispositivo de cardado dispuesto aguas abajo de la fuente de tejido no tejido y superpuesto a la superficie de recogida. El dispositivo de cardado incluye un cilindro principal sobre el que se depositan y se orientan las fibras cortadas. Un colector de aire está posicionado y dispuesto con relación a la superficie del cilindro principal para dirigir una corriente de aire (proporcionada por una fuente de aire) contra la superficie del cilindro principal para hacer que las fibras cortadas se desprendan.

El colector de aire incluye una entrada de aire en comunicación con la fuente de aire, una salida de aire, una entrada de fibra, un canal interior y una salida de fibra, en donde la salida de aire está posicionada y dispuesta para dirigir una corriente de aire contra una superficie del cilindro de tal manera que las fibras dispuestas sobre una superficie del cilindro se desalojen y se recojan en la corriente de aire, las fibras recogidas después fluyen hacia la entrada de fibras y a través del canal interior hasta la salida de fibras en cuyo punto las fibras se depositan sobre una superficie del tejido no tejido.

El material de lámina de material compuesto resultante se une a través de una unidad de unión dispuesta posteriormente al dispositivo de cardado. La unidad de unión puede comprender un dispositivo de unión por aire o una unidad de enmarañado hidráulico. En algunas realizaciones, el sistema puede comprender además una o más unidades de secado, tales como un horno de secado, para retirar el agua del material de lámina de material compuesto.

En algunas realizaciones, una segunda fuente de un segundo tejido no tejido se coloca posteriormente al dispositivo de cardado para depositar un segundo tejido no tejido superpuesto a la capa de tejido cardado. En algunas realizaciones, la fuente de tejido no tejido comprende un haz unido por hilado dispuesto sobre la superficie de recogida. En otras realizaciones, el tejido no tejido puede proporcionarse como un tejido previamente preparado que se desenrolla de un rollo y se deposita sobre la superficie de recogida. E tejido no tejido de la primera o la segunda fuente de tejido no tejido puede comprender uno o más filamentos monocomponente o multicomponente.

En algunas realizaciones, el colector de aire incluye una cámara de aire dispuesta entre la entrada de aire y la salida de aire. En una realización, la cámara incluye un ancho de expansión desde la entrada de aire hasta la salida de aire. La cámara ayuda a proporcionar una distribución uniforme de la corriente de aire que se dirige contra la superficie del cilindro principal. En algunas realizaciones, la salida de aire y la entrada de fibra del colector de aire comprenden un solo canal continuo. En una realización, el ancho de la salida de fibra se aproxima al ancho del tejido no tejido.

En algunas realizaciones, el sistema comprende además una o más fuentes de vacío que están dispuestas por debajo de la superficie de recogida.

De manera ventajosa, el sistema proporciona la producción de materiales de lámina de material compuesto a velocidades de línea que normalmente se asocian a tejidos no tejidos unidos por hilado. En particular, el material de lámina de material compuesto puede prepararse a una velocidad lineal de 600 a 1200 m/min y, en particular, de 800 a 1.200 m/min.

Algunos aspectos adicionales de la invención se dirigen a un método para preparar un material de lámina de material compuesto, que comprende las siguientes etapas:

depositar una capa de tejido no tejido sobre una superficie de recogida;

introducir una pluralidad de fibras cortadas en un dispositivo de cardado, en donde las fibras cortadas se orientan sobre una superficie de un cilindro principal del dispositivo de cardado;

dirigir una corriente de aire contra la superficie del cilindro principal a través de un colector de aire para desalojar las fibras de la superficie;

recoger las fibras desalojadas en una entrada de fibra del colector de aire;

descargar las fibras desalojadas desde una salida de fibras sobre una superficie del tejido no tejido para formar una capa de tejido cardado; y

unir las capas de tejido no tejido y cardado para formar un material de lámina de material compuesto.

En una realización, la etapa de depositar una capa de tejido no tejido comprende extrudir una pluralidad de filamentos continuos desde un haz giratorio para formar la capa de tejido no tejido. En algunas realizaciones, el método puede comprender además una etapa de depositar una segunda capa de tejido no tejido superpuesta a la capa de tejido cardado.

En una realización, la etapa de unión comprende uno o más de aire a través de la unión o someter el material de lámina de material compuesto a una pluralidad de chorros de fluido.

En una realización, el tejido no tejido es un tejido no tejido unido por hilado o unido con resina. En algunas realizaciones, el tejido no tejido comprende un tejido unido por hilado que tiene filamentos monocomponente o multicomponente.

El material de lámina de material compuesto puede tener un peso base de 7 a 60 g/m2.

En algunas realizaciones, las fibras cortadas comprenden fibras naturales. En otras realizaciones, las fibras cortadas comprenden fibras de algodón.

En algunas realizaciones, el tejido no tejido y la capa de tejido cardado se depositan a una velocidad lineal de 600 a 1.200 m/min.

Otros aspectos de la invención están dirigidos a un dispositivo de cardado como se describe anteriormente y a un método para preparar un tejido cardado, comprendiendo el método: las siguientes etapas:

introducir una pluralidad de fibras cortadas en el dispositivo de cardado descrito anteriormente, en donde las fibras cortadas están sobre una superficie de un cilindro principal del dispositivo de cardado;

recoger las fibras desalojadas en una entrada de fibra del colector de aire; y

descargar las fibras desalojadas desde una salida de fibra sobre una superficie de recogida.

Breve descripción de las varias vistas del dibujo o dibujos

Habiendo por lo tanto descrito la invención en términos generales, a continuación se hará referencia a los dibujos adjuntos, que no están necesariamente dibujados a escala y en donde:

La FIGURA 1 es una vista lateral en sección transversal de una lámina de material compuesto preparada de acuerdo con al menos una realización de la presente invención;

La FIGURA 2 es una vista lateral en sección transversal de una lámina de material compuesto preparada de acuerdo con al menos una realización de la presente invención;

La FIGURA 3 es una ilustración esquemática de un sistema para preparar una lámina de material compuesto de acuerdo con al menos una realización de la presente invención;

La FIGURA 4 es una vista lateral esquemática de un cilindro de cardado con un colector de aire asociado para recoger fibras de la superficie del cilindro de cardado;

Las FIGURAS 5A y 5B proporcionan vistas en perspectiva de realizaciones de colectores de aire de acuerdo con al menos una realización de la presente invención;

La FIGURA 6 es una ilustración de un artículo absorbente que comprende un material de lámina de material compuesto preparado de acuerdo con al menos una realización de la presente invención;

La FIGURA 7 es una sección transversal del artículo absorbente de la FIGURA 6 tomado a lo largo de la línea 6 6; y

La FIGURA 8 es una ilustración de un artículo absorbente que comprende un material de lámina de material compuesto preparado de acuerdo con al menos una realización de la invención en la cual el artículo absorbente está en forma de una compresa higiénica femenina.

Descripción detallada

Las presentes invenciones se describirán ahora más completamente en lo sucesivo en el presente documento con referencia a los dibujos adjuntos, en los que se muestran algunas, pero no todas las realizaciones de la invención. De hecho, estas invenciones pueden incorporarse de muchas formas diferentes y no deben interpretarse como limitadas a las realizaciones expuestas en el presente documento; más bien, estas realizaciones se proporcionan de tal manera que la presente divulgación satisfaga los requisitos legales aplicables. Los números similares se refieren a elementos similares en todo el documento. Como se usa en la memoria descriptiva y en las reivindicaciones adjuntas, las formas en singular "un", "uno/a", "el", "la", incluyen referentes en plural a menos que el contexto indique claramente lo contrario.

I. Definiciones

Para los fines de la presente solicitud, los siguientes términos tendrán los siguientes significados:

El término "fibra" puede referirse a una fibra de longitud finita o a un filamento de longitud infinita.

La expresión "fibra cortada" se refiere a fibras de longitud finita. En general, las fibras cortadas usadas en la preparación de un tejido cardado pueden tener una longitud de aproximadamente 15 a 65 milímetros (mm) y, en particular, de aproximadamente 20 a 50 mm y, más particularmente, de aproximadamente 25 a 40 mm.

El término "filamento" se refiere a fibras de longitud continua o sustancialmente continua.

Como se usa en el presente documento, el término "monocomponente" se refiere a fibras formadas a partir de un polímero o formadas a partir de una combinación individual de polímeros. Por supuesto, esto no excluye las fibras a las que se han añadido aditivos para darles color, propiedades antiestáticas, lubricación, hidrofilia, repelencia a líquidos, etc.

Como se usa en el presente documento, el término "multicomponente" se refiere a fibras formadas a partir de al menos dos polímeros (por ejemplo, fibras bicomponente) que se extruden a partir de extrusoras separadas. Los al menos dos polímeros pueden ser cada uno independientemente iguales o diferentes entre sí o ser una combinación de polímeros. Los polímeros se disponen en distintas zonas posicionadas de manera sustancialmente constante a través de la sección transversal de las fibras. Los componentes pueden disponerse en cualquier configuración deseada, tales como cubierta-núcleo, lado a lado, pastel, tipo isla en el mar y así sucesivamente. Diversos métodos para la formación de fibras multicomponente se describen en la Pat. de EE.UU. N.° 4.789.592 de Taniguchi et al. y las Pat. de EE.UU. N.° 5.336.552 de Strack et al., 5.108.820 de Kaneko et al., 4.795.668 de Kruege et al., 5.382.400 de Pike et al., 5.336.552 de Strack et al. y 6.200.669 de Marmon et al. También pueden formarse fibras multicomponente que tengan diversas formas irregulares, tales como las descritas en las Pat. de EE.UU. N.° 5.277.976 de Hogle, et al., 5.162.074 de Hills, 5.466.410 de Hills, 5.069.970 de Largman, et al. y 5.057.368 de Largman, et al.

Como se usa en el presente documento, las expresiones "no tejido", "red no tejida" y "tejido no tejido" se refieren a una estructura o una red de material que se ha formado sin el uso de procesos de tejido o tricotado para producir una estructura de fibras o hilos individuales que se entrelazan, pero no de una manera repetitiva e identificable. Las redes no tejidas se han formado, en el pasado, por diversos procesos convencionales tales como, por ejemplo, procesos de soplado en estado fundido, procesos de unión por hilado y procesos de cardado de fibras discontinuas.

Como se usa en el presente documento, la expresión "tejido cardado" se refiere a un tejido no tejido que comprende fibras cortadas que se alinean y se orientan predominantemente en la dirección de la máquina usando un proceso de cardado. Se desvelan procesos y sistemas para preparar tejidos cardados, por ejemplo, en las patentes de EE.UU. N.° 3.145.425 y 5.494.736.

Como se usa en el presente documento, la expresión "soplado en estado fundido" se refiere a un proceso en el cual se forman fibras mediante la extrusión de un material termoplástico fundido a través de una pluralidad de capilares finos, habitualmente circulares, en una corriente de gas de alta velocidad (por ejemplo, aire) que atenúa el material termoplástico fundido y forma fibras, que pueden tener un diámetro de microfibra. En lo sucesivo, las fibras de soplado en estado fundido se transportan mediante la corriente de gas y se depositan sobre una superficie de recogida para formar una red de fibras de soplado en estado fundido aleatorias. Un proceso tal se desvela, por ejemplo, en la Pat. de EE.UU. N.° 3.849.241 de Buntin et al.

Como se usa en el presente documento, la expresión "dirección de la máquina" o "DM" se refiere a la dirección de desplazamiento de la red no tejida durante la fabricación.

Como se usa en el presente documento, la expresión "dirección transversal" o "DT" se refiere a una dirección que es perpendicular a la dirección de la máquina y se extiende lateralmente a través del ancho de la red no tejida.

Como se usa en el presente documento, la expresión "unión por hilado" se refiere a un proceso que implica la extrusión de un material termoplástico fundido como filamentos a partir de una pluralidad de capilares finos, habitualmente circulares, de una hilera, siendo los filamentos, a continuación, atenuados y estirados mecánica o neumáticamente. Los filamentos se depositan sobre una superficie de recogida para formar una banda de filamentos sustancialmente continuos dispuestos aleatoriamente que pueden unirse en lo sucesivo entre sí para formar un tejido no tejido coherente. La producción de redes no tejidas de unión por hilado se ilustra en patentes tales como, por ejemplo, las Pat. de EE.UU. N.° 3.338.992; 3.692.613, 3.802.817; 4.405.297 y 5.665.300. En general, estos procesos de unión por hilado incluyen la extrusión de los filamentos a partir de una hilera, el enfriamiento rápido de los filamentos con un flujo de aire para acelerar la solidificación de los filamentos fundidos, la atenuación de los filamentos mediante la aplicación de una tensión de estiramiento, ya sea mediante el arrastre neumático de los filamentos en una corriente de aire o mediante la envoltura mecánica de los mismos alrededor de rodillos mecánicos de estiramiento, la deposición de los filamentos estirados sobre una superficie de recogida foraminosa para formar una red y la unión de la red de filamentos sueltos en un tejido no tejido. La unión puede ser cualquier tratamiento de unión térmica o química, siendo típica la unión por puntos térmicos.

Como se usa en el presente documento, los términos "hidrounión", "hidroenmarañado", y "enmarañado hidráulicamente" implica someter un material tal como una o más redes de fibras para unirlas debajo de una pluralidad de boquillas/chorros que proporcionan uno o más chorros de agua a alta presión que inciden sobre la superficie del material. Los chorros de agua a alta presión penetran en la red de fibras provocando que las fibras de las capas adyacentes se enmarañen mecánicamente entre sí y, por lo tanto, unen las capas de la red entre sí.

Como se usa en el presente documento, la expresión "unión térmica a través de aire" implica pasar un material tal como una o más redes de fibras para unirlas a través de una corriente de gas calentado, tales como el aire, en el cual la temperatura del gas calentado está por encima de la temperatura de ablandamiento o fusión de al menos un componente polimérico del material que se une. La unión térmica a través del aire también puede implicar pasar un material a través de un horno calentado.

Como se usa en el presente documento, la expresión "unión por puntos térmicos" implica el paso de un material, tal como una o más redes de fibras a unir, entre un rodillo de calandria calentado y un rodillo de yunque. El rodillo de calandria normalmente tiene con patrones de tal manera que el tejido se une en sitios de unión por puntos discretos en lugar de unirse a través de toda su superficie.

Como se usa en el presente documento, el término "polímero" generalmente incluye, pero no se limita a, homopolímeros, copolímeros, tales como, por ejemplo, copolímeros de bloques, de injerto, aleatorios y alternantes, terpolímeros, etc. y mezclas y modificaciones de los mismos. Adicionalmente, salvo que se limite específicamente de otra manera, el término "polímero" incluirá todas las configuraciones geométricas posibles del material, incluyendo simetrías isotácticas, sindiotácticas y aleatorias.

La expresión "material compuesto", como se usa en el presente documento, puede ser una estructura que comprenda dos o más capas, tal como una capa de fibra o una pluralidad de capas de fibra unidas entre sí. Las dos capas de una estructura de material compuesto se pueden juntar entre sí de tal manera que interactúe una porción sustancial de su plano X-Y común, de acuerdo con determinadas realizaciones de la invención.

Los términos "aproximadamente" y "sustancialmente" como se usan en el presente documento significan una desviación (más/menos) de menos del 10 % y, en particular, menos del 5 %, menos del 4 %, menos del 3 %, menos del 2 % y menos del 1 % del valor indicado.

II. Material de lámina de material compuesto

En el presente documento se desvela un material de lámina de material compuesto que comprende al menos una capa de unión por hilado y una capa de tejido cardado que recubre la capa de unión por hilado. Los materiales de lámina de material compuesto pueden ser particularmente útiles en la fabricación de artículos absorbentes y, en particular, productos de higiene femenina y productos para pañales.

Con referencia a la FIGURA 1, se muestra un material de lámina de material compuesto preparado de acuerdo con al menos una realización de la invención y se designa con un carácter de referencia 10. En la realización ilustrada, el material de lámina de material compuesto comprende una capa unión por hilado 12 y una capa de tejido cardado 14 que recubre la capa de unión por hilado. La capa de unión por hilado 12 incluye al menos una capa no tejida que tiene una primera superficie exterior 16 y una segunda superficie exterior 18. De forma similar, la capa de tejido cardado 14 incluye una primera superficie exterior 20 y una segunda superficie exterior 22.

En una realización, la superficie exterior 18 de la capa de unión por hilado 12 está dispuesta en la superficie exterior adyacente y opuesta 20 de la capa de tejido cardado 14. En realizaciones preferidas, las superficies exteriores opuestas 18, 20 de la capa unión por hilado y la capa de tejido cardado 12, 14 están dispuestas directamente opuestas para que las superficies de cada componente estén en contacto entre sí.

En algunas realizaciones, el material de lámina de material compuesto 10 puede comprender dos o más capas unidas por hilado. En este sentido, la FIGURA 2 ilustra una realización de la invención en la cual la capa de tejido cardado 14 está dispuesta entre una primera capa de unión por hilado 12a y una segunda capa de unión por hilado 12b.

Generalmente, la lámina de material compuesto puede tener un peso base variando el peso base de aproximadamente 7 a 60 gramos por metro cuadrado (g/m2) y, en particular, de aproximadamente 10 a 40 g/m2 y, más particularmente, de aproximadamente 10 a 25 g/m2. En una realización preferida, la lámina de material compuesto tiene un peso base de aproximadamente 15 a 25 g/m2.

En general, la masa de la una o más capa o capas de unión por hilado comprende de aproximadamente el 50 al 95 por ciento en peso de la lámina de material compuesto, basándose en el peso total de la lámina de material compuesto. En una realización, la masa de la capa o capas de unión por hilado comprende de aproximadamente el 70 al 90 por ciento en peso de la lámina de material compuesto y, en particular, de aproximadamente el 75 al 85, basándose en el peso total de la lámina de material compuesto.

La masa de la capa de tejido cardado comprende de aproximadamente el 5 al 50 por ciento en peso de la lámina de material compuesto, basándose en el peso total de la lámina de material compuesto. En una realización, la masa de la capa de tejido cardado comprende de aproximadamente el 10 al 30 por ciento en peso de la lámina de material compuesto y, en particular, de aproximadamente el 15 al 25, basándose en el peso total de la lámina de material compuesto.

A. Capa o capas de unión por hilado

La capa de unión por hilado puede prepararse usando equipos y procesos de unión por hilado convencionales. En este sentido, puede producirse la capa de tejido hilado, por ejemplo, mediante el proceso de unión por hilado convencional en maquinaria de unión por hilado tales como, por ejemplo, la línea Reicofil-3 o la línea Reicofil-4 de Reifenhauser, como se describe en la Patente de EE.UU N.° 5.814.349 de Geus et al., en donde el polímero fundido se extrude en filamentos continuos que posteriormente se templan rápidamente, se atenúan neumáticamente mediante un fluido a alta velocidad y se recogen en una disposición aleatoria sobre una superficie de recogida. En algunas realizaciones, los filamentos continuos se recogen con la ayuda de una fuente de vacío posicionada por debajo de la superficie de recogida. Después de la recogida de filamentos, puede usarse cualquier tratamiento de unión térmica, química o mecánica para formar una red unida, de tal manera que resulte una estructura de red coherente. Como entenderá un experto en la materia, los ejemplos de unión térmica pueden incluir unión a través del aire donde se fuerza aire caliente a través de la red para reblandecer el polímero en el exterior de determinadas fibras en la red seguido de la compresión, al menos limitada, de la red, o la unión por calandria, donde la red se comprime entre dos rodillos, al menos uno de los cuales se calienta y normalmente uno es un rodillo estampado.

Las fibras unidas por hilado pueden comprender fibras monocomponente o fibras multicomponente. Los ejemplos de fibras bicomponente incluyen disposiciones de lado a lado, islas en el mar y de cubierta/núcleo. Preferentemente, las fibras tienen una estructura de cubierta/núcleo en la que la cubierta comprende un primer componente de polímero y el núcleo comprende un segundo componente de polímero. En esta disposición, los polímeros del primer y el segundo componentes de polímero pueden ser iguales o diferentes entre sí. Por ejemplo, en una realización, la cubierta comprende un primer componente polimérico y el núcleo comprende un segundo componente polimérico que es diferente o igual que el primer componente polimérico. En una realización preferida, el primer y el segundo componentes poliméricos de las fibras bicomponente son diferentes entre sí.

En algunas realizaciones las fibras unidas por hilado de la capa de tejido unido por hilado pueden tener una configuración de cubierta/núcleo en la cual el núcleo está centrado con respecto a la cubierta. Alternativamente, el núcleo puede estar presente en una configuración desplazada con respecto a la cubierta. En esta configuración, el núcleo no está alineado centralmente con respecto a la cubierta. Como resultado, cuando se aplica calor, tal como durante la unión, las fibras tendrán tendencia a rizarse o arrugarse, lo que, a su vez, puede ayudar a proporcionar altura a la capa de distribución de fluidos.

En una realización, el primer componente polimérico de la funda comprende un polímero que tiene una temperatura de fusión más baja que la del segundo componente de polímero que comprende el núcleo. El polímero de punto de fusión más bajo de la cubierta promoverá la unión, mientras que el componente de polímero del núcleo que tiene una temperatura de punto de fusión más alta proporcionará resistencia a la fibra y, por lo tanto, al tejido no tejido unido final.

Generalmente, el porcentaje en peso de la cubierta respecto al del núcleo en las fibras puede variar ampliamente dependiendo de las propiedades deseadas del tejido no tejido. Por ejemplo, la relación en peso de la cubierta respecto al núcleo puede variar de aproximadamente 10:90 a 90:10 y, en particular, de aproximadamente 20:80 a 80:20. En una realización preferida, la relación en peso de la cubierta respecto al núcleo es de aproximadamente 25:75 a 35:65, prefiriéndose una relación en peso de aproximadamente 30:70.

Generalmente, la capa o capa unidas por hilado tienen un peso base que varía de aproximadamente 6 a 45 gramos por metro cuadrado (g/m2) y, en particular, de aproximadamente 8 a 20 g/m2 y, más particularmente, de aproximadamente 10 a 15 g/m2. En una realización preferida, la capa de unión por hilado tiene un peso base de aproximadamente 10 g/m2.

Las fibras unidas por hilado pueden tener diversas formas de sección transversal diferentes. Por ejemplo, las fibras hiladas pueden tener una sección transversal redonda o sustancialmente redonda, o pueden tener una sección transversal conformada, tal como una forma trilobal.

Puede usarse una amplia diversidad de polímeros para preparar fibras unidas por hilado para su uso en la capa unida por hilado. Los ejemplos de polímeros adecuados pueden incluir poliolefinas, tales como polipropileno y polietileno y copolímeros de los mismos, poliésteres, tales como polietilen tereftalato (PET), politrimetilen tereftalato (PTT) y polibutilen tereftalato (PBT), náilones, poliestirenos, copolímeros y mezclas de los mismos y otros polímeros sintéticos que puedan usarse en la preparación de fibras. En una realización, las fibras unidas por hilado tienen una configuración de cubierta/núcleo que comprende una cubierta de polietileno y un núcleo de polipropileno. En otras realizaciones, las fibras unidas por hilado pueden tener una configuración de cubierta/núcleo que comprende una cubierta de polietileno y un núcleo de poliéster, tal como un núcleo que comprende polietilen tereftalato. En una realización preferida, las fibras unidas por hilado comprenden polipropileno.

Los polímeros anteriormente indicados generalmente se consideran derivados de fuentes sintéticas, tales como un polímero derivado de petróleo. En algunas realizaciones, puede ser deseable proporcionar una capa de unión por hilado que comprenda uno o más componentes poliméricos sostenibles. A diferencia de los polímeros derivados de fuentes de petróleo, los polímeros sostenibles generalmente derivan de un material de base biológica. En algunas realizaciones, un componente de polímero sostenible también puede considerarse biodegradable. Una clase especial de producto biodegradable preparado con un material de base biológica podría considerarse compostable si pudiera degradarse en un entorno de composición. La norma europea EN 13432, La "Prueba de compostabilidad de productos plásticos" puede usarse para determinar si un tejido o una película que comprendiera un contenido sostenible podría clasificarse como compostable.

En una realización tal, la capa de unión por hilado comprende fibras de unión por hilado que comprenden un componente polimérico sostenible. Preferentemente, las fibras unidas por hilado están sustancialmente libres de materiales sintéticos, tales como materiales y polímeros basados en petróleo. Por ejemplo, las fibras que comprenden la capa de unión por hilado pueden tener menos del 25 por ciento en peso de materiales que no son de base biológica y, más preferentemente, menos del 20 por ciento en peso, menos del 15 por ciento en peso, menos del 10 por ciento en peso e incluso más preferentemente, menos del 5 por ciento en peso de materiales no biológicos, basándose en el peso total de la capa unida por hilado.

Un polímero sostenible preferido para su uso en la presente invención comprende ácido poliláctico (PLA).

En determinadas realizaciones, las fibras unidas por hilado pueden comprender filamentos de dos componentes en los que la cubierta y el núcleo comprenden ambos una resina de PLA. En estas realizaciones, puede proporcionarse un tejido no tejido de unión por hilado de PLA que esté sustancialmente libre de componentes de polímeros sintéticos, tales como materiales y polímeros basados en petróleo. Por ejemplo, las fibras del tejido no tejido de unión por hilado de PLA pueden tener una disposición bicomponente en la que ambos componentes estén basados en PLA para producir, por tanto, una fibra que sea PLA al 100 %. Como se usa en el presente documento, la expresión "PLA al 100%" también puede incluir aditivos de hasta el 5%, incluyendo aditivos y/o mezclas madre de aditivos, para proporcionar, solamente a modo de ejemplo, color, suavidad, deslizamiento, protección antiestática, lubricación, hidrofilia, repelencia a líquidos, protección antioxidante y similares. En este sentido, el tejido no tejido puede comprender el 95-100 % de PLA, tal como del 96-100 % de PLA, 97-100 % de PLA, 98-100 % de PLA, 99-100 % de PLA, etc. Cuando tales aditivos se añaden como un lote maestro, por ejemplo, el vehículo del lote maestro puede comprender principalmente PLA con el fin de facilitar el procesamiento y maximizar el contenido sostenible dentro de las fibras. Por ejemplo, las fibras discontinuas de PLA de la capa de distribución de fluidos pueden comprender uno o más aditivos adicionales. En dichas realizaciones, por ejemplo, el aditivo puede comprender al menos uno de un colorante, un agente suavizante, un agente de deslizamiento, un agente antiestático, un lubricante, un agente hidrófilo, un repelente a líquidos, un antioxidante y similares o cualquier combinación de los mismos.

En una realización, el polímero de PLA de la cubierta puede ser el mismo polímero de PLA que el del núcleo. En otras realizaciones, el polímero de PLA de la cubierta puede ser un polímero de PLA diferente al del núcleo. Por ejemplo, las fibras bicomponente pueden comprender fibras bicomponente de PLA/PLA de tal manera que la cubierta comprenda una primera calidad de PLA, el núcleo comprenda una segunda calidad de PLA y la primera calidad de PLA y la segunda calidad de PLA sean diferentes (por ejemplo, la primera calidad de PLA tenga un punto de fusión más bajo que la segunda calidad de PLA). Solamente a modo de ejemplo, la primera calidad de PLA puede comprender hasta aproximadamente el 5 % de cristalinidad y la segunda calidad de PLA puede comprender de aproximadamente el 40 % a aproximadamente el 50 % de cristalinidad.

En algunas realizaciones, por ejemplo, la primera calidad de PLA puede comprender un punto de fusión de aproximadamente 125 °C a aproximadamente 135 °C y la segunda calidad de PLA puede comprender un punto de fusión de aproximadamente 155 °C a aproximadamente 170 °C. En realizaciones adicionales, por ejemplo, la primera calidad de PLA puede comprender un porcentaje en peso de isómero D de aproximadamente el 4 % en peso a aproximadamente el 10 % en peso y la segunda calidad de PLA puede comprender un porcentaje en peso de isómero D de aproximadamente el 2 % en peso.

Por ejemplo, en una realización, el núcleo puede comprender un PLA que tiene un % de isómero D de ácido poliláctico inferior al % de isómero D de polímero de PLA usado en la cubierta. El polímero de PLA con un % de isómero D más bajo mostrará un grado más alto de cristalización inducida por esfuerzo durante el hilado, mientras que el polímero de PLA con un % de isómero D más alto conservará un estado más amorfo durante el hilado. La cubierta más amorfa promoverá la unión, mientras que el núcleo que muestra un grado de cristalización más alto proporcionará resistencia a la fibra y, por lo tanto, a la red unida final. En una realización particular, la calidad de PLA PLA 6752 de NatureWorks con isómero D al 4 % puede usarse como la cubierta, mientras que la calidad 6202 de NatureWorks con isómero D al 2 % puede usarse como el núcleo.

En algunas realizaciones, el tejido puede comprender polietileno o polipropileno derivado de fuentes sostenibles. Un ejemplo de un polietileno adecuado derivado de la caña de azúcar está disponible en Braskem S.A. con el nombre de producto PE SHA7260.

En algunas realizaciones, la cubierta puede comprender un polímero de PLA y el núcleo un polímero sintético, tales como polipropileno, polietileno o un poliéster o un núcleo que comprenda polietileno o polipropileno derivado de fuentes sostenibles.

B. Otras capas de tejido no tejido

En algunas realizaciones, el material de lámina de material compuesto puede incluir una capa unida con resina que se usa en lugar o además de la capa unida por hilado. La capa unida con resina comprende un tejido cardado que usa una resina o un material adhesivo para unir las fibras entre sí. Normalmente, los tejidos unidos con resina comprenden fibras cortadas que tienen longitudes que varían de 35 a 60 mm. Los mismos polímeros que se usan en la preparación de la capa unida por hilado pueden usarse en la preparación de las fibras cortadas para la capa unida con resina.

Cuando se usa una capa unida con resina, la tela unida con resina normalmente se preforma y se proporciona en un rollo del que se desenrolla sobre la superficie de recogida.

C. Capa de tejido cardado

La capa de tejido cardado 14 incluye al menos una capa cardada que comprende fibras cortadas naturales.

Generalmente, las fibras naturales derivan de plantas o animales. Las fibras naturales derivadas de plantas normalmente comprenden materiales de celulosa y pueden incluir fibras de algodón, fibras de lino, fibras de cáñamo, fibras de césped, tales como la hierba de elefante, fibras de yute, fibras de abacá, fibras de coco, fibras de ramio (también conocidas como hierba china), fibras de sisal y similares.

Las fibras naturales derivadas de animales pueden incluir lana, seda, pelo de camello, lana de alpaca, cachemira, lana de angora y similares. En una realización preferida, las fibras naturales comprenden fibras de algodón.

En algunas realizaciones, la capa de tejido cardado puede comprender una combinación de fibras cortadas de celulosa y fibras cortadas que no son de celulosa. Como se analiza en más detalle a continuación, la al menos una capa de tejido cardado se deposita sobre una superficie de una capa de unión por hilado y el material de lámina de material compuesto resultante se une después para formar estructuras de material compuesto coherentes en las cuales las fibras de unión por hilado tanto de la capa de unión por hilado como de la capa cardada se unen entre sí.

Durante el proceso de fabricación del material de lámina de material compuesto, las fibras cortadas naturales se inyectan en un cardador y después se depositan en una superficie de la capa de unión por hilado a través de un colector de aire. En lo sucesivo, las fibras de la capa unida por hilado y la capa cardada se unen entre sí mediante unión mecánica (por ejemplo, hidroenmarañamiento, punzonado con aguja o similares) o por unión térmica, tales como pasar el material de lámina de material compuesto a través de una calandria o mediante unión por aire.

Puede usarse una amplia diversidad de diferentes materiales de celulosa para las fibras de celulosa. Pueden utilizarse fibras de esparto, bagazo, kemp, lino y otras fuentes de fibras leñosas y de celulosa. Otras fibras incluyen fibras naturales absorbentes hechas de celulosa regenerada, polisacáridos u otras composiciones absorbentes formadoras de fibras. En una realización preferida, las fibras cortadas comprenden fibras de algodón no blanqueadas que tienen longitudes de fibra que varían de aproximadamente 15 a 38 mm. Los ejemplos de fibras de algodón para su uso para formar dichos tejidos no tejidos incluyen fibras vendidas bajo el nombre de producto TRUECOTTON® disponible de TJ Beall Company. Se observa que las fibras de algodón no blanqueadas son más fáciles de procesar en el proceso de cardado en comparación con las fibras de algodón blanqueadas. Sin embargo, en algunas realizaciones pueden usarse fibras de algodón blanqueadas, pero no necesariamente con resultados equivalentes.

Cuando está presente, los materiales adecuados para las fibras cortadas que no son de celulosa para su uso en la capa cardada pueden comprender fibras monocomponente o multicomponente o mezclas de fibras monocomponente y multicomponente. En una realización preferida, las fibras cortadas que no son de celulosa de la capa depositada por aire comprenden fibras de dos componentes que tienen una configuración de cubierta/núcleo.

Las fibras cortadas tienen normalmente longitudes que varían de 15 a 65 mm y, en particular, de aproximadamente 20 a 15 mm y, más particularmente, de aproximadamente 25 a 45 mm.

El peso base de la capa de tejido cardado puede variar de 1 a 12 g/m2y, en particular, de aproximadamente 2 a 8 g/m2 y, más particularmente, de aproximadamente 2 a 6 g/m2. En una realización preferida, la capa de tejido cardado tiene un peso base que es de aproximadamente 2 a 4 g/m2.

En algunas realizaciones, los materiales de lámina de material compuesto de acuerdo con la presente invención pueden comprender un alto porcentaje de materiales sostenibles. Por ejemplo, el material de lámina de material compuesto puede tener un contenido sostenible de al menos el 75 por ciento en peso, basándose en el peso total de la compresa, tal como que comprende un contenido de material de base biológica que es al menos el 80 %, el 85 %, el 90 %, el 95 % o el 100 % en peso del material de lámina de material compuesto.

III. Sistema y método de preparación del material de lámina de material compuesto

De manera ventajosa, el sistema y el método inventivos permiten la deposición de una capa cardada de peso relativamente ligero sobre una superficie de la capa de unión por hilado. Además, el sistema y el proceso permiten la deposición de la capa de tejido cardado sobre la capa de unión por hilado a velocidades de procesamiento relativamente altas. Como se ha indicado de forma breve anteriormente, los procesos de cardado convencionales normalmente se ejecutan a velocidades de procesamiento (por ejemplo, de 100 a 250 m/min) que son significativamente más bajas que las velocidades a las que se preparan los tejidos no tejidos. Por ejemplo, las velocidades de línea típicas para preparar tejidos no tejidos son de aproximadamente 800 a 1.200 m/min. Como resultado, ha sido difícil preparar materiales de lámina de material compuesto que comprendan una o más capas unidas por hilado y una capa cardada en un proceso continuo en línea.

Con referencia a la FIGURA 3, se muestra un sistema y proceso asociado para preparar el material de lámina de material compuesto y se designa con un carácter de referencia 40. Como se muestra, el sistema 40 incluye un primer haz unido por hilado 42, una fuente de polímero (es decir, una tolva) 44 está en comunicación fluida con el haz de hilado 46 a través de la extrusora 48. Aunque la FIGURA 3 ilustra una realización que tiene dos fuentes de polímero 44 y dos extrusoras 48, el sistema puede incluir cualquier número de fuentes de polímero (por ejemplo, PLA, polímero sintético, tales como polipropileno, polietileno, etc.) y extrusoras según lo dictado por una aplicación particular como entiende un experto habitual en la materia. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el haz giratorio puede incluir una única fuente de polímero y una extrusora.

Después de la extrusión, el polímero extruido puede entrar, a continuación, en una pluralidad de hileras (no mostradas) para el hilado en filamentos. Después del hilado, los filamentos hilados pueden estirarse después (es decir, atenuarse) a través de una unidad de estiramiento (no mostrada) y aleatorizarse en un difusor (no mostrado). El haz giratorio 46 produce una cortina de filamentos 49 que se deposita en la superficie de recogida 50 para formar una red unida por hilado.

En algunas realizaciones y como se muestra en la FIGURA 3, el sistema puede comprender una fuente de vacío 52a dispuesta por debajo de la superficie de recogida para la extracción de la pluralidad de filamentos continuos unidos por hilado de la salida del haz de hilado sobre la superficie de recogida.

Un dispositivo de cardado 54 se coloca posterior al haz giratorio 46. El dispositivo de cardado 54 comprende diversos cilindros (no mostrados) que depositan una pluralidad de fibras sobre un cilindro principal 56. El sistema de cardado incluye una fuente de fibra cortada 55a y una pluralidad de rollos y dispositivos asociados (por ejemplo, rodillo de alimentación, rodillo de limpieza, rodillo de transferencia, etc. (identificados colectivamente como carácter de referencia 55b) que depositan las fibras cortadas en el cilindro principal 56. El cilindro principal incluye un alambre cardador que, en combinación con una pluralidad de cilindros más pequeños (no mostrados), separa y alinea las fibras cortadas. Debe reconocerse que los diversos cilindros y rodillos asociados a un dispositivo de cardado son conocidos por los expertos en la materia y, por lo tanto, no se requiere un análisis adicional de estas características para comprender el alcance del sistema y proceso inventivos. En los sistemas de cardado convencionales, el dispositivo de cardado también incluye uno o más mudadores y rodillos de despegue que se utilizan para retirar las fibras cardadas del cilindro principal. En el presente sistema, el mudador y los rodillos asociados se reemplazan por un colector de aire como se explica a continuación.

El colector de aire 58 se coloca en el lado posterior al cilindro principal 56 por encima de la superficie de recogida 50.

El colector de aire 58 está configurado y dispuesto para introducir una corriente de aire que incide sobre la superficie del cilindro principal 56 con suficiente velocidad de aire para hacer que las fibras cardadas 71 se desalojen de la superficie del cilindro principal y entren en el interior del colector de aire a través de una entrada (por ejemplo, una ranura continua o una ranura semicontinua) que se extiende lateralmente a lo largo del ancho del colector de aire. La combinación de aire y fibras desalojadas fluye después a través de un canal central dentro del colector de aire y se descarga desde una salida de fibra (por ejemplo, una segunda ranura continua o una ranura semicontinua). Las fibras descargadas de la corriente 59 se depositan después sobre la superficie de la capa unida por hilado como una capa de tejido cardado sustancialmente uniforme y relativamente ligera. La salida de fibra del colector de aire se coloca normalmente entre 2 y 5 cm por encima de la superficie de recogida y, en particular, de aproximadamente 2 a 3 cm por encima de la superficie de la superficie de recogida.

Generalmente, la velocidad del aire que impacta en la superficie del cilindro se selecciona para desalojar las fibras de la superficie del cilindro y transportar las fibras a través del colector de aire.

En algunas realizaciones, una fuente de vacío 60 está dispuesta debajo de la superficie de recogida para tirar de las fibras cortadas desalojadas desde la salida del colector de aire hasta la superficie de recogida.

Con referencia a la FIGURA 4, una vista lateral de la sección transversal del colector de aire 58 se muestra en relación con el cilindro principal 56 y la superficie de recogida. Las FIGURAS. 5A y 5B muestran vistas en perspectiva de los colectores de aire 58a y 58b, respectivamente. El colector de aire incluye un extremo proximal 70a y un extremo distal 70b. Una entrada de aire 72 que está en comunicación con una fuente de aire (no mostrada) está dispuesta hacia el extremo proximal del colector de aire. Normalmente, la fuente de aire comprende un ventilador o condensador que proporciona una corriente constante de aire a una velocidad y presión de aire deseadas. Se introduce una corriente de aire en un espacio interior 70c del colector de aire a través de la entrada de aire 72. La corriente de aire fluye desde la entrada de aire hacia el extremo distal 70b de colector de aire del que se descarga a través de una salida de fibra 74.

La salida de fibra 74 normalmente comprende una ranura o canal continuo o semicontinuo que se extiende lateralmente a lo ancho de la salida de distribución de fibra. En otras palabras, la salida de fibras se extiende en dirección transversal con respecto a la superficie de recogida. Generalmente, el ancho lateral de la salida de la fibra es de aproximadamente 1,75 a 6,5 cm y, en particular, de aproximadamente 2 a 5,5 y, más particularmente, de aproximadamente 2,5 a 5 cm.

El espacio interior 70c del colector de aire define un canal interior 70d teniendo un ancho W que es aproximadamente el ancho de la dirección transversal del cilindro principal 56. El colector de aire incluye una entrada de fibra 76 que se extiende lateralmente a través del ancho direccional transversal del colector de aire y está dispuesto aguas abajo de la entrada de aire 72. La entrada de fibra normalmente comprende una ranura o canal continuo o semicontinuo que tiene una longitud que se extiende lateralmente a lo ancho del colector de aire. Generalmente, el ancho lateral de la entrada de la fibra es de aproximadamente 1 a 2 cm y, en particular, de aproximadamente 2 a 5,5 y, más particularmente, de aproximadamente 3 a 5 cm.

Preferentemente, la corriente de aire que fluye a través del canal interior 70d impacta tangencialmente la superficie del cilindro principal a través de la entrada de fibra 76. Esto es, la corriente de aire impacta un punto de curva del cilindro principal en un ángulo de sustancialmente 180° (es decir, un plano tangente (véase la línea 75, FIGURA 4) se define en el punto en el que la corriente de aire impacta en la superficie del cilindro principal), de tal manera que el ángulo definido por la corriente de aire y el plano tangente sea inferior a 10° y, en particular, menos de 5° con respecto al plano tangente. Preferentemente, el ángulo definido por la corriente de aire y el plano tangente es de aproximadamente 0° a 5° y, en particular, de aproximadamente 1° a 4°.

En la realización ilustrada en la FIGURA 5A, el extremo distal 70b del colector de aire incluye un miembro de distribución de fibra 77 que tiene la salida de fibra 74 que está configurada y dispuesta para descargar una corriente uniforme de fibras en dirección transversal a través de la superficie de la capa de unión por hilado preparada anteriormente. El miembro de distribución de fibra está dispuesto aguas abajo de la entrada de fibra 72 y generalmente incluye una cámara de aire en expansión que tiene un ancho lateral LW que aumenta a medida que se acerca a la salida de la fibra 74. La anchura lateral en expansión del elemento de distribución de fibras ayuda a reducir la velocidad de las fibras a medida que se descargan del colector de aire. En algunas realizaciones, el ancho lateral del extremo distal 70b del colector de aire es de aproximadamente el 20 al 250 % mayor que el ancho lateral del extremo proximal del colector de aire y, en particular, de aproximadamente el 40 al 100 % y, más particularmente, de aproximadamente el 50 al 75 % mayor que el ancho lateral del extremo proximal del colector de aire.

Como se muestra además en la FIGURA 5a, el colector de aire también puede incluir una forma no lineal como lo ejemplifica la serie de dobleces 80a, 80b que se disponen entre la entrada de fibra 76 y la salida de fibra 74. Aquí, puede verse que las curvas tienen generalmente forma de s. En algunas realizaciones, el colector de aire puede incluir una sola curva o varias curvas (por ejemplo, de 1 a 6 curvas o 1-4 curvas). La presencia de curvas puede ayudar a disminuir la velocidad de la corriente de aire y las fibras antes de que se descarguen por la salida de fibras 74. En otras realizaciones, las curvas pueden definir una o más superficies en ángulo, tales como ángulos que van de 10 a 90° y, en particular, de aproximadamente 20 a 30°.

La FIGURA 5b muestra una realización del colector de aire 58b en que el ancho lateral LW del colector de aire permanece relativamente constante entre la entrada de aire 72 y la salida de aire. En particular, en esta realización, el ancho lateral del colector de aire no se expande lateralmente hacia afuera a medida que se acerca al extremo distal 70b del colector de aire. La realización mostrada en la FIGURA 5b tampoco incluye dobleces o curvas, tales como los que se muestran en la realización de la FIGURA 5a

Durante su uso, se introduce una corriente de aire en el colector de aire a través del canal de entrada. La corriente de aire fluye a través del canal interior 70d para proporcionar una corriente uniforme de aire que incide sobre la superficie del cilindro principal dando como resultado el desalojo de las fibras de la superficie del cilindro principal. La corriente de aire con las fibras desalojadas se introduce después en el cuerpo principal del colector de aire. El flujo combinado de fibras desalojadas y aire después fluye a través del canal interior 70d del colector de aire y en el miembro de distribución de fibra desde el cual se descargan desde la salida de fibra 74. Las fibras descargadas se recogen sobre una superficie de la capa de unión por hilado. Las fibras cardadas se depositan como una capa de tejido uniforme y ligera. Preferentemente, la velocidad de la corriente de aire que fluye a través del colector de aire es mayor que la velocidad de rotación del cilindro principal 56, lo que ayuda a arrastrar las fibras dentro de la corriente de aire a medida que fluye a través del colector de aire.

En las realizaciones ilustradas, el colector de aire incluye una sola entrada de fibra desde la cual el aire choca contra la superficie del cilindro y luego atrae la corriente de aire y las fibras desalojadas hacia la entrada de fibra. En otras realizaciones, el colector de aire puede incluir una corriente de aire separada que está dispuesta aguas arriba de la entrada de la fibra y que también se extiende a lo largo del colector de aire. En esta realización, una parte de la corriente de aire sale por la salida de aire y hace que las fibras se desprendan del cilindro. Las fibras desalojadas y la corriente de aire luego fluyen de regreso al colector de aire a través de la entrada de fibra y luego se descargan como una corriente de fibras desde la salida de fibra.

De nuevo con referencia a la FIGURA 3, el sistema puede incluir un segundo haz unido por hilado opcional 90 dispuesto aguas abajo del dispositivo de cardado 54. Como en el primer haz unido por hilado 42, el segundo haz unido por hilado incluye una fuente de polímero (es decir, tolva) 92 está en comunicación fluida con el haz giratorio 96 a través de la extrusora 98. Aunque la FIGURA 3 ilustra una realización que tiene dos fuentes de polímero 92 y dos extrusoras 98, el sistema puede incluir cualquier número de fuentes de polímeros como se analizó anteriormente.

En algunas realizaciones y como se muestra en la FIGURA 3, el sistema puede comprender una fuente de vacío 52b dispuesta por debajo de la superficie de recogida para la extracción de la pluralidad de filamentos continuos unidos por hilado de la salida del segundo haz de hilado sobre la superficie de recogida.

Aunque la FIGURA 3 muestra tres fuentes de vacío separadas (por ejemplo, 52a, 52b, y 60), debe reconocerse que el sistema puede incluir fuentes de vacío adicionales, o una única fuente de vacío que se extiende por debajo de cada uno de los haces de unión por hilado y el dispositivo de cardado.

Después de la deposición de una o más de las capas, el material de lámina de material compuesto se somete después a una etapa de unión. La unión puede realizarse usando técnicas de unión conocidas incluyendo unión térmica, unión mecánica o una combinación de los mismos.

En una realización preferida, el material de lámina de material compuesto se une mediante hidroenmarañado con la unidad de hidroenmarañado 100. La unidad de hidroenmarañado l0o incluye una pluralidad de chorros de agua 102 que se dirigen contra el material de lámina de material compuesto para hidroenmarañar las fibras de capas adyacentes entre sí para formar una lámina compuesta coherente que comprende una o más capas unidas por hilado y la capa de tejido cardado. Después del hidroenmarañado, el material de lámina de material compuesto puede pasarse a través de uno o más hornos (no mostrados) para secar el material de lámina de material compuesto.

En algunas realizaciones, el material de lámina de material compuesto puede unirse térmicamente, tal como unión a través de aire o unión por puntos térmicos. A través del aire que une una corriente de gas calentado, tales como el aire, se introduce a través del material de lámina de material compuesto. Por ejemplo, en una realización, el material de lámina de material compuesto se pasa a través de un horno que se calienta a una temperatura que está por encima de la temperatura de fusión de las fibras unidas por hilado, lo que hace que el componente polimérico de las fibras unidas por hilado se ablande y fluya al menos parcialmente de modo que al enfriarse las fibras se fusionan y se unen a las fibras cortadas naturales adyacentes.

Debe reconocerse que la lámina de material compuesto puede incluir cualquier número de capas de tejido hilado y cardado, que pueden o no estar dispuestas en secuencia alterna. También debe reconocerse que aunque el proceso anterior se describió generalmente en términos de un proceso continuo en línea en el que el tejido no tejido se prepara en la misma línea de producción que la capa de tejido cardado, el material de lámina de material compuesto puede prepararse proporcionando un tejido unido por hilado anteriormente preparado (por ejemplo, proporcionado en forma de rollo) que se enrolla sobre la superficie de recolección, y después se deposita la capa de tejido cardado sobre la superficie de del tejido unido por hilado como se analizó anteriormente.

De manera ventajosa, se ha descubierto que el uso del dispositivo de cardado mencionado anteriormente permite la producción de materiales de lámina de material compuesto a velocidades de línea que se aproximan y/o superan las velocidades a las que se preparan los tejidos no tejidos convencionales. De acuerdo con determinadas realizaciones, por ejemplo, el sistema puede configurarse para preparar el material de lámina de material compuesto a velocidades de línea superiores a aproximadamente 600 m/min. En otras realizaciones, por ejemplo, el sistema puede configurarse para preparar el material de lámina de material compuesto a una velocidad lineal de aproximadamente 800 m/min a aproximadamente 1.200 m/min.

IV. Artículos absorbentes

Las láminas de material compuesto preparadas de acuerdo con la presente invención pueden usarse en una amplia diversidad de artículos diferentes y, en particular, una amplia diversidad de artículos absorbentes. Por ejemplo, el material de lámina de material compuesto puede usarse para la preparación de láminas superiores, láminas de refuerzo, bandas de cintura, cubiertas de orejas y láminas traseras en la producción de pañales y artículos para la incontinencia de adultos. El material de lámina de material compuesto también puede usarse en la producción de artículos de higiene femenina que incluyen almohadillas y forros.

En otras realizaciones, el material de lámina de material compuesto puede usarse para la producción de protectores de cama, tales como almohadillas para camas de hospital y el producto de toallitas absorbentes.

Con referencia a la FIGURA 6, se muestra un artículo absorbente ("pañal") y se designa en términos generales mediante un carácter de referencia 120. El pañal 120 incluye una región central 122 en el cual está dispuesto un núcleo absorbente 124. Una región del chasis 126 rodea la región central 122. La región del chasis incluye unas regiones de frente 128, espalda 130 y cintura 132. La región central 122 generalmente se coloca en el área de la entrepierna del pañal y se extiende al menos parcialmente hacia las regiones de frente 128 y de espalda 130 del pañal.

El pañal mostrado en la FIGURA 6 generalmente está destinado a encerrar la parte inferior del tronco del usuario como un par de braguitas absorbentes. Como se muestra, el pañal puede incluir aberturas para las piernas 134a, 134b a través de las cuales se insertan las piernas del usuario. Aunque no se ilustra en la realización de la FIGURA 6, el pañal también puede incluir puños elásticos que están dispuestos alrededor del perímetro de las aberturas para las piernas para contener fluidos o exudados dentro del pañal.

En algunas realizaciones, el pañal también puede incluir elementos elásticos 136 que están dispuestos alrededor de una o más de la región de la cintura 132 y aberturas para las piernas 134a, 134b. Los elementos elásticos pueden comprender cuerdas o hilos elásticos que se fijan de forma contráctil entre la lámina superior y la lámina posterior del pañal.

En otras realizaciones, las regiones delantera y trasera del pañal pueden unirse entre sí a lo largo de los bordes longitudinales adyacentes con sellos ultrasónicos, térmicos, adhesivos o similares.

La región del chasis compuesta por las regiones frontal, trasera y central generalmente tienen una estructura compuesta que comprende una lámina superior permeable a los líquidos y una lámina trasera impermeable a los líquidos que están unidas entre sí a lo largo de superficies opuestas para definir una cavidad entre ellas en la que se dispone el núcleo absorbente. En este sentido, la FIGURA 7 muestra una sección transversal del pañal tomada a lo largo de la línea 7-7 de la FIGURA 6 mostrando el núcleo absorbente 124 intercalado entre la lámina superior 140 y la lámina trasera 142.

Lámina superior

La lámina superior 140 se posiciona adyacente a una superficie externa del núcleo absorbente 124 y se junta preferentemente a la misma y a la lámina posterior 142 mediante medios de fijación (no mostrados), tales como aquellos bien conocidos en la técnica. Por ejemplo, la lámina superior 140 puede sujetarse al núcleo absorbente 124 mediante una capa continua uniforme de adhesivo, una capa con patrones de adhesivo o una matriz de líneas separadas, espirales o puntos de adhesivo.

En el contexto de unir elementos de pañales, el término "unido" abarca configuraciones por las que un elemento se sujeta directamente al otro elemento mediante la adhesión del elemento directamente al otro elemento y configuraciones por las que el elemento se sujeta indirectamente al otro elemento mediante la adhesión del elemento a miembro o miembros intermedios que a su vez se adhieren al otro elemento. En una realización preferida de la presente invención, la lámina superior 140 y la lámina posterior 142 se juntan directamente entre sí en la periferia del pañal 144 y se juntan indirectamente entre sí mediante la junta directa de las mismas al núcleo absorbente 124 mediante los medios de fijación (no mostrados).

De manera ventajosa, la hoja superior 140 comprende el material de lámina de material compuesto (véanse las FIGURAS 1 y 2, caracteres de referencia 10, 10'). En este sentido, el material de la lámina de material compuesto proporciona una lámina de material compuesto superior que es compatible, de sensación suave y no irritante para la piel del usuario. Además, la lámina superior 140 es permeable a los líquidos, permitiendo que los líquidos (por ejemplo, la orina) penetren fácilmente a través de su espesor. En particular, en realizaciones en las cuales el material compuesto comprende una estructura de dos capas, la capa de fibra cardada que comprende fibras naturales está ventajosamente orientada hacia el interior del pañal. En otras palabras, la capa de fibra cardada está orientada hacia la piel del usuario.

En algunas realizaciones, la hoja superior 140 está hecha de un material hidrófobo para ayudar a aislar la piel del usuario de los líquidos contenidos en el núcleo absorbente 124. Generalmente, en realizaciones en las cuales el material de lámina de material compuesto se usa para formar la lámina superior, el material de lámina de material compuesto tiene un peso base de aproximadamente 10 a 17 g/m2

En algunas realizaciones, la lámina superior puede someterse a tratamiento con un tensioactivo para ayudar a garantizar el transporte adecuado de líquido a través de la lámina superior y hacia el núcleo absorbente. Un ejemplo de un tensioactivo adecuado está disponible a través de Momentive Performance Materials con el nombre comercial NUWET™ 237.

Lámina posterior

La lámina posterior 142 se posiciona adyacente a una superficie opuesta del núcleo absorbente 124 y se junta preferentemente a la misma mediante mecanismos de fijación (no mostrados), tales como aquellos bien conocidos en la técnica. Se describen mecanismos de fijación adecuados con respecto a la junta de la lámina superior 140 al núcleo absorbente 124. Alternativamente, los medios de fijación pueden comprender uniones térmicas, uniones de presión, uniones ultrasónicas, uniones mecánicas dinámicas o cualquier otro medio de fijación adecuado o combinaciones de estos mecanismos de fijación, tal como se conocen en la técnica.

La lámina posterior 142 es impermeable a los líquidos (por ejemplo, la orina) y se fabrica preferentemente a partir de una película de plástico delgada, aunque también pueden usarse otros materiales flexibles impermeables a los líquidos, que se une al material de lámina de material compuesto. Como se usa en el presente documento, el término "flexible" se refiere a materiales que son adaptables y se ajustarán fácilmente a la forma y los contornos generales del cuerpo humano. La lámina posterior 142 evita que los exudados absorbidos y contenidos en el núcleo absorbente 124 humedezcan los artículos que entren en contacto con el pañal 120, tales como las sábanas y la ropa interior. La hoja trasera 142 comprende preferentemente el material de lámina de material compuesto, o un material compuesto tal como una combinación de una película impermeable y el material de lámina de material compuesto. En algunas realizaciones, la lámina posterior puede tener un espesor de aproximadamente 0,012 mm (0,5 mil) a aproximadamente 0,051 mm (2,0 mil).

Con referencia a la FIGURA 8, se ilustra otro artículo absorbente en el cual el artículo absorbente tiene la forma de una compresa higiénica femenina, ampliamente designado por el carácter de referencia 200.

La compresa 200 puede incluir una lámina superior 202, una lámina posterior 204 y un núcleo absorbente 206 dispuesto entre las mismas. Preferentemente, la lámina superior 202 y la lámina posterior 204 se juntan entre sí aproximadamente a lo largo de los bordes externos opuestos para definir una costura continua 208 que se extiende alrededor de la periferia 210 de la compresa 200. La costura continua 208 puede comprender un sello térmico que se forma a partir de la unión térmica de la lámina superior y la lámina posterior entre sí. En otras realizaciones, la costura continua 208 se forma mediante la unión adhesiva de la lámina superior y la lámina posterior entre sí.

Como en las realizaciones analizadas anteriormente, una o más de la hoja superior y la hoja posterior 202, 208 puede comprender una lámina compuesta de acuerdo con una o más realizaciones de la invención.

En algunas realizaciones, la compresa 200 también puede incluir una capa de adquisición de fluidos 212 que se dispone entre el núcleo absorbente 206 y la lámina superior 202. Los materiales adecuados para la capa de adquisición de fluidos 212 se analizan anteriormente.

Ejemplos

Los siguientes Ejemplos se proporcionan para la ilustración de una o más realizaciones de la presente invención y no deben interpretarse como limitantes de la invención.

Los siguientes materiales se usaron en los ejemplos.

"SB" se refiere a un tejido hilado que comprende filamentos continuos de polipropileno. El tejido tenía un peso base de 10 g/m2 y se unió ligeramente (es decir, a baja temperatura y presión) con un rodillo calandrado térmico que tenía un área de unión de aproximadamente el 10 por ciento.

"SB-BICO" se refiere a un tejido unido por hilado compuesto por filamentos bicomponente continuos con una cubierta compuesta por polietileno y un núcleo compuesto por polipropileno en una relación de 50/50. El tejido tenía un peso base de 10 g/m2 y se unió ligeramente (es decir, a baja temperatura y presión) con un rodillo calandrado térmico que tenía un área de unión de aproximadamente el 28 por ciento.

"CFL" se refiere a una capa de tejido cardado compuesta por fibras cortadas de algodón. Las fibras estables de algodón no estaban blanqueadas y tenían una longitud media de 25 mm. Las fibras fueron proporcionadas por TJ Beall Company bajo el nombre de producto TRUE-COTTON®.

"RB" se refiere a tejido unido con resina. El tejido RB tiene un peso base de 43 g/m2 y era una mezcla 50:50 de dos fibras cortadas diferentes: polietilen tereftalato (PET) de 6 denier y PET de 9 denier. Las fibras se unieron con resina de caucho de estireno butadieno (SBR).

En los siguientes ejemplos, se prepararon materiales de lámina de material compuesto de acuerdo con la invención usando los siguientes procedimientos. Se proporcionó un tejido preparado anteriormente (por ejemplo, SB, SB-BICO o RB) en un rollo. La tela se desenrolló y se depositó sobre una superficie de recogida y después se avanzó hacia una máquina cardadora Hollingsworth que tenía un ancho de 1 metro. La máquina cardadora se modificó reemplazando el mudador con un colector de aire como se describe anteriormente y se representa en las FIGURAS 4 y 5. Se introdujeron fibras cortadas de algodón que tenían una longitud de 25 mm en el cilindro principal de la cardadora. Las fibras de algodón fueron proporcionadas por TJ Beall Company bajo el nombre de producto TRUECOTTON®. Se introdujo una corriente de aire en el colector de aire y luego se hizo chocar contra la superficie del cilindro para descargar las fibras del cilindro. Las fibras cortadas de algodón se depositaron sobre la superficie de la capa unida por hilado como una capa de tejido cardado uniforme que tenía un peso base medio de 7 g/m2.

A continuación, el material de lámina de material compuesto se hidroenmarañó con una unidad de hidroenmarañado Fleissner y un secador (1 metro de ancho). La unidad de hidroenmarañado incluía un chorro de prehumectación y dos chorros de agua a alta presión. Después del hidroenmarañado, el material de lámina de material compuesto se pasó a través de un horno a temperaturas que variaban de 105 a 125 °C. Las condiciones del proceso para el hidroenmarañado y el secado se proporcionan en la Tabla 1, a continuación.

En las Muestras 7-9 y 14-15, se proporcionó una capa de tejido SB adicional en un rollo y después se depositó sobre la capa de tejido cardado.

Muchas modificaciones y otras realizaciones de las invenciones expuestas en el presente documento se le ocurrirán a una persona experta en la materia a la que pertenecen estas invenciones que tenga el beneficio de las enseñanzas presentadas en las descripciones anteriores y los dibujos asociados. Por lo tanto, debe entenderse que las invenciones no deben limitarse a las realizaciones específicas desveladas y que se pretende que las modificaciones y otras realizaciones estén incluidas en el alcance de las reivindicaciones adjuntas. Aunque en el presente documento se emplean términos específicos, se usan únicamente en un sentido genérico y descriptivo y no con fines de limitación.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema (40) para preparar un material de lámina de material compuesto, comprendiendo el sistema:

una fuente de tejido no tejido;

una superficie de recogida (50) sobre la que hay depositado un tejido no tejido;

un dispositivo de cardado (54) dispuesto aguas abajo de la fuente de tejido no tejido y superpuesto a la superficie de recogida, incluyendo el dispositivo de cardado un cilindro principal (56),

una fuente de aire configurada para proporcionar una corriente de aire;

un colector de aire (58) que tiene una entrada de aire (72) en comunicación con la fuente de aire, una salida de aire, una entrada de fibra (76), un canal interior y una salida de fibra (74), en donde la salida de aire está posicionada y dispuesta para dirigir una corriente de aire contra una superficie del cilindro de tal manera que las fibras dispuestas sobre una superficie del cilindro se desalojen y se recojan en la corriente de aire, las fibras recogidas después fluyen hacia la entrada de fibras y a través del canal interior hasta la salida de fibras en cuyo punto las fibras se depositan sobre una superficie del tejido no tejido; y una unidad de unión dispuesta aguas abajo del dispositivo de cardado.

2. El sistema de la reivindicación 1, en donde la fuente de tejido no tejido comprende un haz unido por hilado (42) dispuesto solapando la superficie de recogida (50) y en donde el sistema comprende además un segundo haz unido por hilado (90) dispuesto aguas abajo del dispositivo cardador.

3. El sistema de una cualquiera o más de las reivindicaciones 1 o 2, en donde la unidad de unión comprende una unidad de enmarañado hidráulico (100) o un dispositivo de unión a través de aire.

4. El sistema de una cualquiera o más de las reivindicaciones 1-3, en donde el colector de aire (58) incluye una cámara de aire dispuesta entre la entrada de aire (72) y la salida de aire, teniendo la cámara un ancho de expansión desde la entrada de aire hasta la salida de aire.

5. El sistema de la reivindicación 4, en donde la salida de aire y la entrada de fibra (76) comprenden un único canal continuo.

6. El sistema de una cualquiera o más de las reivindicaciones anteriores, en donde la salida de fibra (74) está situada de 2 a 5 cm por encima de la superficie de la superficie de recogida (50) y, en particular, de 2 a 3 cm por encima de la superficie de la superficie de recogida.

7. El sistema de una cualquiera o más de las reivindicaciones anteriores, en donde el colector de aire (58) incluye una o más curvas o dobleces dispuestos entre la entrada de fibra (76) y la salida de fibra (74).

8. El sistema de la reivindicación 7, en donde las curvas o dobleces definen una forma similar a una s.

9. Un método para preparar un material de lámina de material compuesto, comprendiendo el método:

depositar una capa de tejido no tejido sobre una superficie de recogida;

introducir una pluralidad de fibras cortadas en un dispositivo de cardado, en donde las fibras cortadas están sobre una superficie de un cilindro principal del dispositivo de cardado;

recoger las fibras desalojadas en una entrada de fibra del colector de aire;

10. El método de la reivindicación 9, que comprende además una etapa de depositar una segunda capa de tejido no tejido superpuesta a la capa de tejido cardado.

11. El método de una cualquiera o más de las reivindicaciones 9 o 10, en donde la etapa de unión comprende unión térmica.

12. El método de una cualquiera o más de las reivindicaciones 9 a 10, en donde la etapa de unión comprende someter el material de lámina de material compuesto a una pluralidad de chorros de fluido.

13. El método de una cualquiera o más de las reivindicaciones 9 a 12, en donde las fibras cortadas comprenden fibras naturales.

14. Un dispositivo de cardado de acuerdo con la reivindicación 1.

15. Un método para preparar un tejido cardado, comprendiendo el método:

introducir una pluralidad de fibras cortadas en un dispositivo de cardado de acuerdo con la reivindicación 14, en donde las fibras cortadas están sobre una superficie de un cilindro principal del dispositivo de cardado; dirigir una corriente de aire contra la superficie del cilindro principal a través de un colector de aire para desalojar las fibras de la superficie;

recoger las fibras desalojadas en una entrada de fibra del colector de aire; y