MX2007012873A

MX2007012873A - Proceso y aparato para producir fibras submicrometricas y no tejidas y articulos que contienen las mismas.

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Publication number: MX2007012873A
Application number: MX2007012873A
Authority: MX
Inventors: Michael H Johnson; Olaf Erik Alexander Isele; Savas Aydore; Rajeev Chhabra; Han Xu; Timothy Krause; Michael W Hayes
Original assignee: Polymer Group Inc
Priority date: 2006-10-18
Filing date: 2007-10-16
Publication date: 2008-10-28
Also published as: HK1158711A1; EP1918430A8; AU2012203368A1; AU2012203368B2; JP2008156807A; CN102154717A; CA2605101A1; US20080093778A1; CN101182652A; CA2605101C; US8962501B2; JP5133025B2; AR104080A2; BRPI0703962A; BRPI0703962B1; EP1918430A1; ES2329945T3; IL219512A; ZA200708706B; KR101492312B1

Abstract

Un proceso y aparato para producir fibras submicrométrica, y más particularmente un proceso y aparto para efectuar la formación de fibras submicrométricas por fibrilación de películas poliméricas, y materiales no tejidos y artículos que los incorporan.

Description

PROCESO Y APARATO PARA PRODUCIR FIBRAS SUBMICROMETRICAS Y NO TEJIDAS Y ARTÍCULOS QUE CONTIENEN LAS MISMAS CAMPO TÉCNICO La presente invención se refiere generalmente a la producción de fibras submicrométricas, y más específicamente se refiere a .un proceso y aparato para efectuar la formación de fibras submicrométricas por fibrilación de películas poliméricas y materiales no tejidos y artículos que los incorporan .

TÉCNICA ANTECEDENTE Las tecnologías de hilado de filamentos continuos y discontinuos se conocen en la materia, y se denominan comúnmente cómo tecnologías de entretejido por fusión. Las tecnologías de entretejido por fusión incluyen los procesos de soplado por fusión o entretejido. Un proceso de entretejido implica suministrar un polímero fundido, el cual se extruye bajo presión a través de un gran número de orificios en una placa conocida como hilado o dado. Los filamentos continuos resultantes se enfrían y extraen por cualquier número de métodos, tales como sistemas de extracción de ranura, pistolas de atenuación, o rodillos Godet . Los filamentos continuos se recogen como una red suelta sobre una superficie foraminosa en movimiento, tal como una banda transportadora de malla de alambre. Cuando se usa más de un hilado en linea con el fin de formar una tela de múltiples capas, las mallas subsiguientes se recuperan en la superficie superior de la red formada previamente. El proceso soplado por fusión se refiere a medios del proceso de entretejido para formar una capa de una tela no tejida, en donde, un polímero fundido se extruye bajo presión a través de orificios en un hilado o dado. El gas de alta velocidad afecta y atenúa los filamentos a medida que salen del dado. La energía de este paso es tal que los filamentos formados se reducen en gran parte en el diámetro y se fracturan de manera que se producen microfibras de longitud indeterminada. Esto difiere del proceso de entretejido por lo que se conserva la continuidad de los filamentos . Las compañías de manufactura de equipo de entretejido por fusión, tales como Reifenhauser, Ason Neumag, Nordson, y Accurate Productos han manejado numerosos modelos de manufactura de soplado por fusión y/o entretejido que ofrecen una variedad de atributos convenientes, tales como rendimiento de polímero mejorado, mejor manejo del flujo de aire del proceso o distribución del polímero y control mejorado de desviaciones de filamentos, por nombrar algunos.

Los números de Patentes de E.U.A. 4,708,619; 4,813,864; 4,820,142; 4,838,774; 5,087,186; 6,427,745; y 6,565,344, todas las cuales se incorporan aquí por referencia, describen ejemplos de manufactura de equipo para el proceso de materiales de entretejido o soplado por fusión. Hay una demanda creciente para artículos producidos de fibras submicrométricas que contienen no tejidos. Los diámetros de las fibras submicrométricas generalmente se entiende que son menores a aproximadamente 1000 nanómetros (es decir, una miera) . Las mallas de fibras submicrométricas son convenientes debido a su área superficial alta, tamaño de poro bajo, y otras características. Las fibras submicrimétricas se pueden producir por una variedad de métodos y de una variedad de materiales. Aunque se han usado varios métodos, hay inconvenientes para cada uno de los métodos y ha sido difícil la producción de fibras submicrométricas de costo efectivo. Las disposiciones de equipo de entretejido por fusión convencional no puede proveer fibras y mallas de alta calidad con pocos defectos que predominantemente son microfinas incluyendo fibras de diámetro submicrométrico con distribuciones de tamaño de fibras estrechas. Los métodos para producir las fibras submicrométricas incluyen una clase de métodos descritos por fibrilación por fusión. Ejemplos no limitantes de métodos de fibrilación por fusión incluyen soplado por fusión, irrupción de fibras por fusión, y fibrilación de películas por fusión. Los métodos para producir fibras submicrométricas, no de fusiones, son fibrilación de películas, electro hiladura e hiladura en solución. Otros métodos para producir fibras submicrométricas incluyen hilar una fibra de dos componentes de un gran diámetro en una isla en el mar, pastel segmentado u otra configuración en donde la fibra además se procesa de manera que resultan las fibras submicrométricas. La fibrilación por fusión es una clase general para formar fibras definidas en que uno o más polímeros se funden y extruyen en muchas configuraciones posibles (v.gr., coextrusión, películas o filamentos homogéneos o de dos componentes) y luego se fibrilan o fibrizan en filamentos. La fibrilación de películas por fusión es otro método para producir fibras. Una película por fusión se produce de la fusión y luego se usa un fluido para formar fibras de la película fundida. Dos ejemplos de este método incluyen Patentes de E.U.A. Nos. 6,315,806; 5,183,670; y 4,536,361 de Torobin; y Pat . De E.U.A. Nos. 6,382,526, 6,520,425 y 6,695,992 de Reneker, asignadas a la Universidad de Akron. La electrohilatura es un método usado comúnmente para producir fibras submicrométricas. En una manifestación de este método, se disuelve un polímero en un solvente y se coloca en una cámara sellada en un extremo con una pequeña abertura en una porción debajo del cuello en el otro extremo. Un potencial de alto voltaje luego se aplica entre la solución del polímero y el colector cerca del extremo abierto de la cámara. Los regímenes de producción en este proceso son muy lentos y las fibras normalmente se producen en pequeñas cantidades. Otra técnica de hilado para producir fibras submicrométricas es el hilado en solución o chorro que usa un solvente . Una de las formas para lograr esfuerzo cortante de alta fusión para un proceso de fibrilación de película por fusión es a través de gas de alta velocidad (es decir, cerca de velocidades sónicas o supersónicas de gas) . Para obtener velocidades supersónicas o transónicas (cercana a sónicas) , normalmente el flujo necesita converger a una garganta (parte más estrecha de la boquilla en donde la velocidad alcanza nivele sónicos) y luego se expande en una sección divergente. Las boquillas adiabáticas (no se obtiene o pierde calor a través de los límites de sistema de boquillas) que cumplen con estos criterios generales se conocen en la materia e incluyen las boquillas Laval así llamadas. Se describe el uso de boquillas del tipo Laval en la formación de fibras, v.gr., en la Publicación de Solicitud de Patente de E.U.A. No. 2004/0099981 Al, y Patentes de E.U.A. Nos. 5,075,161 y 5,260,003. Estos métodos usan boquillas Laval para acelerar las velocidades del gas a una escala sónica y/o supersónica. Cuando la fusión de polímero se expone a dichas altas velocidades de gas, irrumpen en multiplicidad de fibras finas. Generalmente usan entrada y canalización concéntrica de gas y fusión polimérica en las boquillas de descarga, que pueden ser no óptimas desde los puntos de vista de complejidad de diseño de equipo y mantenimiento de equipo, etc. Sin embargo, otras configuraciones de boquillas tales como diseños no concéntricos (no anulares) de boquillas tienen sus mismos retos. Por ejemplo, en un sistema de boquillas de fibras o filamentos en donde se funde el polímero y procede la introducción de gas de unidades separadas lado alado, un problema tiende a surgir cuando el gas de fibrización fluye entre un lado con una superficie o pared que se calienta a una temperatura superior (v.gr., debido a la introducción de flujo de fusión de polímero de ese lado) y una superficie o pared de un lado opuesto (por ejemplo, un lado de introducción de gas) que está a una temperatura inferior a la del lado de fusión del polímero. En dicho escenario, el flujo de gas tiende a volverse inestable en la sección divergente en las configuraciones de boquilla previas como con una boquilla Laval. Esto conduce a problemas de falta de esfuerzo cortante de polímero, contraflujo de polímero o acumulación en el lado de gas del pasaje de gas y subsecuentemente una variabilidad desigual excesiva y disminuye el flujo y fibrización del polímero. Después de que se presenta suficiente acumulación de fusión corriente arriba del lado del gas, la fusión del polímero se separa y normalmente se sopla hacia afuera como un "tiro", dado que la fusión se enfría localmente y ya no puede formar fibras debido a esfuerzo cortante insuficiente del polímero. Cuando para el flujo del polímero como el otro extremo de la variación, el esfuerzo cortante es excesivo conduciendo a polvo indeseado. Se han necesitado nuevos avances para permitir la producción de fibras submicrométricas consistentemente de alta calidad para artículos desechables en una forma más eficiente a niveles de salida comercialmente importantes .

SUMARIO La presente invención se dirige a fibras submicrométricas con bajos defectos, de alta calidad, y los textiles no tejidos que incorporan las fibras submicrométricas que se producen en un solo paso único, fibrilación de películas de fusión, proceso de alto rendimiento y dispositivo de boquilla usados con este fin. Se obtienen productos no tejidos que tienen contenido de microfibras de alta calidad, que en un aspecto excede el 99% de contenido de fibras submicrométricas, a rendimientos de escala comercial. El esfuerzo cortante de polímeros incrementado y reducción de contraflujo del polímero o problemas de acumulación conduce de alguna manera a defectos indeseados de fibras, tal como desarrollo de tiros dentro de un sistema de boquillas, también se logra por la presente invención. Con la presente invención, se proveen los productos no tejidos de microfibras de alta calidad, que tienen propiedades de barrera mejoradas, suavidad, absorbencia, opacidad y/o área superficial alta, que son adecuados para una gran variedad de productos fibrosos industriales y para el cuidado del consumidor. Se ha encontrado un proceso para formar una malla no tejida para producir producto de fibras submicrométricas de alta calidad, de alto rendimiento, proporcionando una corriente de gas presurizado dentro un pasaje de gas confinado entre las primera y segunda paredes opuestas que definen superficies de paredes corriente ascendente convergente y corriente descendente divergente respectivas en las cuales se introduce la fusión de polímeros para proveer una película de polímeros extraída en una superficie de pared caliente que se afecta por la corriente de gas que fluye dentro del pasaje de gas, efectiva para fibrilar la película polimérica en fibras de diámetro submicrométrico . "Convergente" significa que el área en sección transversal disminuye en la dirección de flujo de gas; y "divergen" significa que el área en sección transversal incrementa en la dirección del flujo de gas. En una modalidad, el pasaje de gas comprende una primera sección corriente arriba en la cual el gas entra desde un extremo del suministro, una región de transición y una segunda sección corriente abajo, en la cual fluye el gas a un extremo de salida, en donde la región de transición conecta fluidamente a la primera sección con la segunda sección y el pasaje de gas termina en el extremo de salida de la segunda sección. En una modalidad particular, la primera sección del pasaje de gas tiene un área en sección transversal que disminuye monotonicamente desde el extremo del suministro a la región de transición, y la segunda sección del pasaje de gas tiene un área en sección transversal que se incrementa monotonicamente desde la región de transición al extremo de salida de la segunda sección. Por lo menos una corriente de fluido de polímero que fluye se transmite a través de por lo menos un pasaje de polímero unido que termina por lo menos en una abertura en por lo menos una de las paredes calientes opuestas. El polímero se caliente lo suficiente en tránsito para formarlo y hacerlo y mantenerlo fluible hasta que se introduce en el pasaje de gas. Cada corriente de fluido de polímero se extruye en la forma de una película desde cada abertura. Cada película de polímero extruido se une con la corriente de gas y la película de polímero se fibrila para formar fibras que comprenden fibras submicrométricas que salen del extremo de salida de la segunda sección del pasaje de gas. Para los fines de la presente, "área en sección transversal que disminuye monotónicamente" significa "área en sección transversal que disminuye estrictamente" desde el extremo superior (entrada) al extremo inferior de la sección de boquilla corriente arriba, y "área en sección transversal que se incrementa monotónicamente" significa "área en sección transversal estrictamente creciente" desde el extremo superior al extremo de salida de la sección corriente abajo de la boquilla. Aunque no se desea estar unido a ninguna teoría, se piensa que la introducción del polímero calentado como una película en una pared de soporte caliente que en parte define el pasaje de gas dentro de la boquilla como se describió en la presente hace posible mantener un flujo de gas de control uniformemente en una forma mejorada de manera que el producto de fibras fibrilado tiene distribución de tamaño mejorado que se pesa o aún está exclusivamente en la escala de tamaño de fibras submicrométricas. En una modalidad particular, cada película polimérica extruida se une a la corriente de gas en la segunda sección del pasaje de gas. Se ha encontrado que la introducción de la fusión de polímeros en la segunda sección del sistema de boquilla en una pared de soporte divergente caliente facilita especialmente la producción de fibras submicrométricas de alto contenido, de alta calidad, y las mallas resultantes en rendimientos comerciales. En una modalidad adicional, la ubicación en donde la película de polímero extruida se une con el gas en la segunda sección corriente bajo, con el fin de producir las fibras de mejor calidad y la red depende del tipo de gas, geometría de boquilla, incluyendo ángulos y transiciones, y la presión del gas, y preferiblemente se localiza en la mitad superior de la segunda sección tal como para condiciones de presión de gas inferior y preferiblemente se localiza en la mitad corriente abajo inferior de la segunda sección tal como para condiciones de presión de mas alta. En una modalidad particular, solo una película de polímero se forma en por lo menos una de las paredes calientes opuestas, la presión de gas excede aproximadamente 0.703 kg/cm3, y cada abertura de pasaje de polímero de la cual se extruye la película polimérica se localiza en una segunda mitad corriente abajo de la segunda sección entre la región de transición y el extremo de salida de la segunda sección. Se ha encontrado que la segunda mitad de la segunda sección corriente abajo puede proveer una región de velocidad de gas óptima en donde se logra muy eficientemente la fibrilación de películas de fusión, dando producto de microfibras de calidad superior.

Como otra ventaja de la presente invención, se obtiene la salida de fibras submicrométricas incrementada con demanda de gas inferior. La demanda de gas disminuida hace posible reducir consumo de energía y/o usar operaciones de unidad de escala más pequeña para proveer niveles de salida de fibras submicrométricas comercialmente importantes. En una modalidad, la corriente de gas y la corriente de fluido polimérico se introducen en la segunda sección en una relación de régimen de flujo de masa de corriente de gas/corriente de fluido menor a aproximadamente 40:1, particularmente menor a 30:1; más particularmente menor a aproximadamente 15:1. La relación de flujo de masa de corriente de gas a corriente de fluido de polímero se calculó como kilogramo por hora por metro de corriente de gas a través del pasaje de gas a kilogramo por hora por metro de corriente de fluido de polímero a través de todas las aberturas de polímeros en la segunda sección del pasaje de gas . En más modalidades particulares, cada abertura de pasaje de polímero puede ser una hendidura con un diámetro hidráulico definido como una área en sección transversal de cuatro veces de la abertura de pasaje de polímero dividida por el perímetro interno de la abertura del pasaje de polímero, dicho diámetro hidráulico de cada abertura de pasaje de polímero variando de aproximadamente 25.4 mieras a alrededor de 2540 mieras. La película polimérica tiene generalmente un grosor de película polimétrica que no excede el diámetro hidráulico de la abertura del pasaje polimérico. El fluido de polímetros puede expandirse al salir de la abertura el pasaje polimérico, por ejemplo, debido al fenómeno de hinchazón de dado sin estar limitado por alguna teoría. Sin embargo, el grosor de la película de fluido polimérico casi instantáneamente se vuelve menor que o igual al diámetro hidráulico de la abertura del pasaje de polímero. Para caracterizar la geometría del pasaje de gas definido por las paredes de la boquilla de la presente invención, una primera superficie de bisección, definida como un bisector angular del ángulo entre las primera y segunda paredes en la primera sección, divide geométricamente la primera sección en dos mitades con volúmenes aproximadamente iguales y una segunda superficie de bisección, definida como un bisector angular del ángulo entre las primera y segunda paredes en la segunda sección, divide geométricamente la segunda sección en dos mitades con volúmenes aproximadamente iguales. La superficie de bisección puede ser plana o curvilínea, dependiendo de la modalidad de la presente invención, como será más evidente de las descripciones detalladas en la presente. En una modalidad general, el ángulo de bisección de las primera y segunda paredes con respecto a la primera superficie de bisección varía de aproximadamente 15 a alrededor de 40 grados en la primera sección y el ángulo de bisección de la primera y la segunda paredes con respecto a la segunda superficie de bisección varia de aproximadamente 2 a alrededor de 20 grados en la segunda sección del pasaje de gas. Las paredes opuestas de la boquilla en donde se introdujo el polímero en el pasaje de gas pueden operarse de manera que son térmicamente similares o diferentes. En una modalidad, las primera y segunda paredes del pasaje de gas se calientan a aproximadamente la misma temperatura para proveer estados térmicos simétricos con respecto a las primera y segunda superficies de bisección. En una modalidad alternativa, una de las paredes opuestas puede ser una pared caliente mientras la otra pared es una pared fría, en donde la temperatura de la pared caliente es por lo menos superior que la pared fría, tal como por lo menos 50°C superior y solo la pared caliente tiene por lo menos una abertura del pasaje de fluido polimétrico. En esta configuración, se pueden producir microfibras en un ambiente de fibrilación de gas de fusión en caliente/"frío" (v.gr., aire no caliente) que reduce la complejidad del proceso y costos. En esta modalidad, la pared caliente en la segunda sección diverge lejos de la primera superficie de bisección en un ángulo que varía de aproximadamente 1 grado a 20 grados, y la pared fría en la segunda sección converge hacia la primera superficie de sección en ún ángulo que varia de aproximadamente de 0.1 grado a alrededor de 15 grados. La relación entre el ángulo divergente de la pared caliente en relación a la primera superficie de bisección y el ángulo convergente de la pared fría en relación a la primera superficie de bisección puede variar de aproximadamente 1:1 a alrededor de 5000:1. El ángulo entre la linea central de cada pasaje polimérico y la pared conteniendo en la abertura de pasaje de polímero correspondiente puede variar de aproximadamente 10 grados a alrededor de 100 grados. La película polimérica extruyendose desde cada abertura de pasaje de polímero puede fluir con el flujo de gas a lo largo de una superficie de fibrización polimérica, que tiene un ángulo de orientación con respecto a la primera superficie de bisección que varía de aproximadamente 90 grados medida en la dirección de las manecillas del reloj a aproximadamente 45 grados medidos en la dirección en el sentido contrario a las manecillas de reloj . La longitud de la superficie de fibrización de polímeros que corresponde a cada abertura de pasaje de polímero puede ser menor a aproximadamente mil veces el diámetro hidráulico de la abertura de pasaje de polímero correspondiente . En otra modalidad, las primera y segunda paredes del pasaje son uniformemente curvas de manera que la curvatura de las paredes puestas en la primera sección sufre transiciones uniformemente sin ningún borde filoso en la curvatura de las paredes opuestas en la segunda sección en la región del área en sección transversal más pequeña del pasaje de gas. Las paredes opuestas en la segunda sección del pasaje de gas pueden ser curvas de manera que la pared caliente tiene una forma convexa que se curva lejos de la segunda superficie de bisección y la pared fría tiene una forma cóncava que se curva hacia la segunda superficie de bisección como se ve desde dentro de la segunda sección en el pasaje de gas. La relación del radio de curvatura de la pared caliente al radio de curvatura de la pared fría en la segunda sección del pasaje de gas varia de aproximadamente 1:1,000 a alrededor de 00:1. La corriente de gas se introduce en el pasaje de gas en un régimen de flujo de masa que varia de aproximadamente 150 kilogramos por hora por metro a alrededor de de 3500 kilogramos por hora por metro. La boquilla usada en los procesos descritos en la presente para formar mallas no tejidas que comprenden fibras submicrométricas representa otra modalidad de la presente invención. El dispositivo de boquilla de la invención no se limita a algún tipo particular de material polimérico o gas de fibrilación y permite que el polímero se seleccione independientemente para una solicitud específica de entre una amplia variedad de materiales poliméricos. Particularmente el gas de fibrilación es un material gaseoso tal como aire, nitrógeno, vapor, etc. El gas puede usarse como un solo tipo del mismo o como combinaciones de diferentes gases. Adicionalmente, los gases adecuados pueden incluir gases reactivos o gases con componentes reactivos, o combinaciones de los mismos. En las modalidades, el gas generalmente puede ser inerte a los materiales de pared de la boquilla. Para los fines de la presente, los términos "sistema de boquillas" y "boquilla" se usan intercambiablemente. Las microfibras de alta calidad provistas por la presente invención se proveen dentro de las distribuciones de tamaño de fibras estrechas con defectos de fibra mínimos. Los materiales de productos de malla no tejida crudos recopilados directamente del proceso de la presente invención pueden comprender generalmente más de 35%, particularmente más de 75% y más particularmente más de 99% de fibras submicrométricas . La desviación normal de distribución de diámetro de fibras generalmente puede ser menor que aproximadamente 0.5 mieras, particularmente menor a aproximadamente 0.3 mieras. La presente invención también se puede usar en la producción de microfibras en la escala de fibras de soplado por fusión. La presente invención puede implementarse en una amplia variedad de materiales poliméricos. Las fibras pueden estar comprendidas de un polímero, v.gr., seleccionados de poliolefinas, poliésteres, poliamidas, polímeros biodegradables, poliuretanos, poliestirenos, resinas alquídicas, ácido spoli-hidroxialcanoicos, adhesivos y otros compuestos capaces de formar fibras, y combinaciones de los mismos. La malla no tejida se puede usar en una amplia variedad de artículos por sí mismos o en combinación con otros materiales. Se puede usar la malla no tejida, por ejemplo, en filtros, prendas médicas, tallas de limpieza medicas, materiales de construcción para cubrir casas, vendajes, ropa protectora, separadores de baterías, vehículos de catalizadores, pañales, calzoncillos de entrenamiento, toallas de incontinencia para adultos, productos catameniales tales como toallas y pantaletas para el cuidado femenino, tampones, artículos para limpieza personal, artículos para el cuidado personal y toallas para el cuidado personal tales como toallas para bebes, toallas faciales, toallas corporales y toallas femeninas y sus combinaciones. Otros aspectos femeninos y ventajas de la presente invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada, los dibujos anexos y las reivindicaciones anexas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Fig. 1 es una vista en sección generalizada agrandada de un sistema de boquillas de la presente invención para formar fibras submicrométricas . La Fig. 2 es una vista en sección tomada en la sección 120 mostrada en la Fig. 12 de una modalidad ilustrativa de un sistema de boquillas con un solo pasaje de introducción de fusión polimérica de acuerdo con una modalidad de la presente invención para formar fibras submicrométricas . La Fig. 3 es una vista en sección de una modalidad ilustrativa de un sistema de boquillas con múltiples pasajes de introducción de fusión polimérica de acuerdo con otra modalidad de la presente invención para forma fibras submicrométricas . La Fig. 4 es una vista en sección de una modalidad ilustrativa de un sistema de boquillas que incluye una pared divergente en el lado de introducción de polímero y una pared convergente opuesta en la sección de boquilla corriente abajo de acuerdo con otra modalidad de la presente invención para formar fibras submicrométricas. La Fig. 5 es una vista en sección de una modalidad ilustrativa de un sistema de boquillas con superficies de pared curvas de acuerdo con otra modalidad de la presente invención para formar fibras submicrométricas. La Fig. 6 es una vista en sección de una modalidad ilustrativa de un sistema de boquillas que incluye una superficie de afectación definida de acuerdo con otra modalidad de la presente invención para formar fibras submicrométricas . La Fig. 7 es una vista en sección agrandada de una porción corriente abajo del sistema de boquillas de acuerdo con la Fig. 6. La Fig. 8 es una vista en sección de una modalidad ilustrativa de un sistema de boquillas con una superficie de bisección curvilínea para el pasaje de gas en las secciones corriente arriba y corriente abajo de acuerdo con otra modalidad de la presente invención para formar fibras submicrométricas . a La Fig. 9 es una vista en sección de una modalidad alternativa del sistema de boquillas de la Fig. 8. La Fig. 10 es una vista en sección de una modalidad ilustrativa de un sistema de boquillas de otra modalidad de la presente invención para formar fibras submicrométricas. La Fig. 11 es una vista en sección de una modalidad alternativa del sistema de boquillas de la Fig. 10. La Fig. 12 es una vista isométrica del sistema de boquillas de la Fig. 1.

La Fig. 13 es una vista en planta del lado superior de la boquilla de la Fig. 12. La Fig. 14 es una vista en planta del lado inferior de la boquilla de la Fig. 12. La Fig. 15 es una microfotografía de SEM (500x) de microfibras con tiro. La Fig. 16 es una microfotografía de SEM (500 x) de las microfibras con muy poco o ningún tiro. Las características descritas en las figuras no se dibujan necesariamente a escala. Los ejemplos numerados similarmente en diferentes figuras representan componentes similares a menos que se indique de otra manera.

DESCRIPCIÓN DETALLADA Mientras que la presente invención es susceptible de modalizar en diferentes formas, se muestra en los dibujos y será descrito más adelante una modalidad actualmente preferida de la invención, con el entendimiento de que la presente descripción será considerada como una ejemplificación de la invención y no se pretende que limite la invención a la modalidad específica ilustrada. Haciendo referencia a la Fig. 1, un sistema de boquilla general 800 se describe para formar fibra si a manera de ejemplo, se muestra un sistema asimétrico anular.

El gas se presuriza en el elemento 700, del cual se suministra la corriente de gas 3 y entra a una primera sección de boquilla 8 teniendo una geometría generalmente convergente y fluye hacia y a través de una región de transición 9 y luego la corriente de gas entra en y se expande en una segunda sección de boquilla 10 que tiene geometría generalmente divergente antes de salir al sistema de boquillas a través del plano de salida 101 en el ambiente atmosférico 900. La región de transición 9 representa una sección de garganta estrecha de la boquilla en la cual la sección convergente corriente arriba sufre transición en la sección divergente corriente abajo. La región de transición o garganta incluye un área en sección transversal más pequeña de la boquilla. La fusión polimérica se alimenta desde un cuerpo de extrusión polimérica 801 u otra fuente de polímero fundido al pasaje de gas 802 o interior de la boquilla 800. Como si se indica por las líneas punteadas no limitantes 804-805 descritas en la figura, la fusión polimérica puede introducirse en cualquier parte en la boquilla 800 siempre y cuando se provea una película polimérica en una superficie de pared caliente interna 803 de la boquilla 800 que se afecta por la corriente de gas 3 que fluye dentro del pasaje de gas 802, efectivo para fibrilar la película polimétrica en fibras de diámetro submicrométrico .

Haciendo referencia a la Fig. 2, un sistema de boquilla 1 se ilustra para formar microfibras y particularmente productos no tejidos que comprenden fibras de diámetro submicrométrico en forma de malla o estera, de acuerdo con las modalidades de la presente invención. El sistema de boquillas 1 mostrado en la Figura 2 describe un pasaje de gas simétrico 4, a manera de ejemplo. Una corriente de fluido polimérico 2 se introduce en el sistema de boquillas 1 a lo largo de un pasaje de polímeros adecuados curvo, recto o de otra geometría 200. Un eje de bisección imaginario o plano 7 corta geométricamente el espacio entre las paredes opuestas 51 y 61 en la primera sección 8, y también las paredes opuestas 5 y 6 en la segunda sección 10. Como se puede apreciar, si las paredes opuestas son superficies inclinadas rectilíneas (es decir, generalmente planas), entonces el bisector 7 es un plano, mientras si las paredes opuestas curvas proveen una superficie concéntrica continua, entonces el bisector 7 es un eje longitudinal. Si son paredes generalmente planas inclinadas opuestas, entonces las paredes laterales frontales y posteriores verticales separados también se proveen de manera que conectan las paredes inclinadas opuestas (5, 6, y 51, 61) efectivo para completar el cierre del pasaje de gas 4 en una forma hermética al fluido. Por ejemplo, una pared lateral posterior 43 se indica en la Fig. 2. La pared lateral frontal correspondiente es similar pero no se muestra en la Fig. 2 para simplificar esta ilustración. Con referencia adicional a la Fig. 12, el mismo sistema de boquillas 1 se ilustra en una forma que muestra la pared lateral posterior 43 y una pared lateral frontal 44. Las paredes 43 y 44 se unen en una forma hermética al fluido a los extremos opuestos 1210/1211 y 1221 /1222 de los componentes de dado 121 y 122, respectivamente, que incluyen las paredes opuestas descritas antes que definen el pasaje de gas extendiéndose a través de la primera y segunda secciones de la boquilla. Los componentes de dado y pared extrema se pueden hacer del material, v.gr. polímero, metal, cerámica, etc., que puede configurarse, v.gr., moldeando, colando, maquinando, etc., en las formas apropiadas y son componentes que pueden tolerar las condiciones el proceso de producción de microfibras, tales como las descritas en la presente. En la Fig. 12, la ubicación y forma de la forma de embudo doble apilado definida por las paredes opuestas se trazan con líneas imaginarias en las paredes extremas 43 y 44 para facilitar la ilustración, aunque se apreciará que las paredes extremas 43 y 44 cierren el pasaje de gas 4 y los extremos opuestos posterior y frontal de la boquilla. Como se ilustra en la Fig. 12, la entrada de la boquilla superior 41 tiene un espacio definido entre los bordes superiores 510 y 610 de los dados 121 y 122, respectivamente. La salida de la boquilla 42 se separa de manera definida entre los bordes inferiores 500 y 600 de los dados 121 y 122, respectivamente. Las Figs . 13 y 14 muestran un área en sección transversal de entrada de boquilla 1001 (indicado por el área en sección transversal en la Fig. 13 definida entre los bordes 610 y 510) y el área en sección transversal de salida de boquilla 1002 (indicado por el área en sección transversal en la Fig. 14 definida entre los bordes 500 y 600) de la abertura de entrada de la boquilla 41 y la abertura de salida 42, respectivamente, definida por los componentes de dado 121 y 122. También se muestra en la Fig. 13 un área en sección transversal intermedia 1003 definida entre las ubicaciones de la pared opuesta 1004 y 1005 Indicada por las lineas punteadas) localizada entre la entrada de la boquilla 41 y la región de transición 9 de la boquilla. También en la Fig. 14 se muestra un área en sección transversal intermedia 1006 definida entre las ubicaciones de pared opuestas 1007 y 1008 (indicado por lineas punteadas) localizado entre la región de transición 9 y la salida de la boquilla 42 de la boquilla. En las Figs. 13 y 14, los bordes de dado que definen el pasaje de gas que no son viables en la vista dada tienen lugares indicados generalmente por las lineas punteadas. Como se ilustra, el área en sección transversal de la primera sección 8 disminuye, preferiblemente por lo menos sustancialmente de manera continua, en la dirección corriente abajo entre la entrada 41 a través del área intermedia 1003 y además hasta alcanzar la región de transición 9. El área en sección transversal de la segunda sección 10 es creciente, preferiblemente por lo menos continuamente de manera sustancial, en la dirección corriente abajo entre la región de transición 9 a través del área intermedia 1006 y además hasta alcanzar la abertura de salida 42 de la boquilla. EN una modalidad particular, la primera sección 8 del pasaje de gas 4 tiene un área en sección transversal que disminuye monotónicamente 1001 del extremo de suministro 41 al extremo de descarga inferior 410 de la primera sección 8, es decir, el inicio de la región de transición 9 y la segunda sección 10 del pasaje de gas 4 tiene un área en sección transversal monotónicamente creciente 1002 desde la entrada 420 o inicio de la segunda sección 10 (es decir, el extremo inferior de la región de transición 9) al extremo de salida 42 de la segunda sección 10. Estos criterios también se usan en las siguientes modalidades adicionales de la presente invención. Haciendo referencia ahora a la Fig. 3, las corrientes de fluido de polímeros múltiples 2 también se pueden introducir concurrentemente de los pasajes de introducción de polímeros correspondientes múltiples 200a-d que se alimentan en el pasaje de gas 4. El número de corrientes de fluido polimérico no se limita por las restricciones prácticas de una boquilla dada establecida. Una corriente de gas presurizado 3 se introduce dentro del pasaje de gas 4 y fluye en una dirección 30 de la sección de boquilla corriente arriba 8 a través de la región de transición 9 a la sección de la boquilla corriente abajo 10. Las primera y segunda paredes opuestas 5, 6 comprenden la primera sección 8 y una segunda sección 10. Las primera y segunda paredes opuestas 5, 6 convergen en la primera sección 8 hacia la región de transición o sección de garganta 9, que es la sección transversal más estrecha del pasaje de gas 4, medido en una dirección normal al plano de bisección imaginario 7 entre la entrada de boquilla 41 y una salida de boquilla 42. Por lo tanto la sección de garganta 9 conecta la primera sección 8 a la segunda sección 10 y conduce gas desde una sección a la otra. Por lo menos una de las paredes opuestas 5 ó 6 diverge del plano 7 en la segunda sección 10. En esta ilustración, la primera sección 8 tiene un área en sección transversal que disminuye progresivamente, continuamente 65, medida entre las paredes opuestas 51 y 61 en la dirección de flujo de gas 30 desde la entrada 41 a la garganta 9. La segunda sección 10 tiene el área en sección transversal . progresivamente creciente, continuamente 66 medida entre 5 y 6 opuestos en la dirección de flujo de gas 30 desde la garganta 9 a la salida 42. Esta áreas en sección transversal 65 y 66 se miden normales al plano 7 entre las paredes opuestas (es decir, 51, 61 o 5, 6, según se aplicable) en la dirección del flujo de gas 3. Las corrientes del fluido polimérico 2 salen del pasaje de introducción del polímero 200 o los pasajes 200a-d en las aberturas del pasaje del polímero 20 y el flujo hacia afuera de las paredes opuestas 5 y 6, y se combinan con la corriente de gas a alta velocidad 3, preferiblemente en la segunda sección 10 del pasaje de gas 4, para formar películas 11, es decir, fusión polimétrica que sale de las aberturas del pasaje polimérico se difunden en riachuelos en la forma de una película o una difusión uniformemente fuera del fluido polimérico. La película o películas se fibrilan para formar fibras 12 que comprenden fibras de diámetro submicrométrico que se recopilan debajo del sistema de boquillas 1 como un material de malla o estera fibroso 13. La cantidad de fibrilación de películas 11 de las corrientes de fluido polimérico 2 pueden ser diferentes dependiendo de la ubicación de los pasajes 200a-d en el pasaje de gas 4. En una modalidad no limitante, el polímero fibrilado se funde en la forma de filamentos de fusión continuos o discretos o partículas fundidas, v.gr., debido al esfuerzo cortante excesivo de las películas 11 de los pasajes 200b y 200c, pueden combinarse con películas fundida poliméricas fibriladas 11 de los pasajes 200a y 200d, respectivamente. En dicha modalidad, si las corrientes de fluidos poliméricos 200b y 200d, el material de malla fibrosa puede comprender fibras de múltiples componentes o más específicamente fibras de bicomponentes . La introducción de la fusión polimérica en la segunda sección del sistema de boquilla en una pared de soporte divergente calentadas se ha encontrado que facilita especialmente la producción de alta calidad, fibras submicrométricas de alto contenido y mallas resultantes en rendimientos comerciales. Las aberturas de pasaje polimérico 20 en el pasaje de gas 4 puede tener secciones transversales ovaladas, redondas, rectangulares o de otra geometría. Puede haber aberturas de pasajes poliméricas solas o múltiples en el pasaje de gas en la superficie/pared opuesta. Las aberturas únicas o múltiples en la modalidad preferida están en los lados más calientes, el lado de fusión polimérica (v.gr., véase la Fig. 6 descrita en mayor detalle más adelante) . Haciendo referencia de nuevo a la Fig. 3, se ha encontrado que la ubicación de la abertura del pasaje polimérico 20 para formar fibras de alta calidad depende del tipo de gas usado, la geometría de las secciones de boquilla y la presión del gas. En una modalidad preferida, la presión del gas entrante es relativamente baja, menor a alrededor de 0.703 kg/cm3, y la película polimérica extruida se une con el gas en la mitad media superior (50%) de la segunda sección corriente abajo 10, indicada como sección 101, en la cual el polímero fundido se extruye del pasaje de gas 200c. Se ha encontrado en este caso que la mitad superior de la segunda sección corriente abajo 10 puede proveer una región de velocidad de gas óptima en donde la fibrilación de película fundida se logra muy eficientemente, dando producto de microfibras de calidad superior. Consecuentemente, es una modalidad preferida en el caso de presión del gas que entra, excediendo de aproximadamente 0.703 a 1.0 kg/cm3, que la película polimérica extruida se une con el gas en la mitad inferior corriente abajo (50%) de la segunda sección corriente abajo 10, indicada como sección posterior restante 101, en la cual la fusión del polímero se extruye del pasaje de gas 200a. A medida que se incrementa la presión de gas, la ubicación preferida para unir las corrientes de gas y polímeros se mueve corriente arriba, es decir, desde el pasaje 200c al pasaje 200b al pasaje 200d y al pasaje 200a para la escala superior de las presiones de gas. La red fibrosa 13, tal como la mostrada en las Figs. 2-3, pueden estar comprendidas de un apila de fibras sueltas o alternativamente una red unitaria de autosoporte de fibras, dependiendo de las condiciones del proceso tales como temperatura, distancia de colector 100, y así sucesivamente. Las fibras también se pueden depositar en una red de sustrato en movimiento para formar una capa adicional. La recopilación de las fibras descargadas del sistema de boquillas 1 puede realizarse, v.gr. , en una banda o sustrato 300 auxiliada por un vacío debajo de la banda o sustrato u otros medios para mantener a las fibras depositadas sobre la banda o sustrato hasta que se procesan adicionalmente . La estructura de recopilación de fibras puede ser, v.gr., una malla o banda a través de la cual un vacio tira de las fibras en la estructura. También puede comprender una red fibrosa preformada. Es obvio para los expertos en la materia que el sistema de boquillas puede ser de diseño de ranuras esencialmente o de un diseño anular con modificaciones menores. Aunque las Figs. 2 y 3 muestran una boquilla con geometría esencialmente plana y simétrica, se muestra únicamente para fines de ilustración sencillos no limitantes. La Fig. 4 muestra más detalles de un sistema de boquillas 1, y en esta ilustración muestra un sistema con un lado del aparato más frío que se une por la primera pared opuesta más fría 5, y un lado del aparato más caliente que contiene los . componentes de fusión del polímero que se unen por la segunda pared opuesta más caliente 6. En un eje o plano 7 bisecta geométricamente el espacio entre las paredes opuestas 5 y 6 en la primera sección 8, definiendo entonces también la bisección de contracción o ángulos medios a. Preferiblemente, el ángulo de bisección o¡ es de aproximadamente 30 grados. La pared opuesta 6 diverge del eje o plano 7 en la segunda sección 10, mientras el área en sección transversal global 66 del pasaje de gas 4 en la segunda sección 10, medido en una dirección normal a la 3 dirección 30 del flujo de gas, realmente se incrementa, permitiendo que el gas se expanda después de la sección de garganta 9. La pared más fria opuesta 5 generalmente es convergente con respecto al eje o plano 7 en un ángulo T. El ángulo ß se mide desde la pared opuesta más caliente 6 al eje de bisección o plano 7, y el ángulo T se mide desde el eje o plano 7 a la pared opuesta más fria 5. Por lo tanto, el ángulo T es cero si la pared opuesta 5 es paralela al eje de bisección o plano 7, y negativo si es convergente y positivo si es divergente. La pared opuesta 6 tiene un ángulo divergente ß que deberá ser generalmente de aproximadamente 1 grado a menos de aproximadamente 90 grados en relación al eje o plano 7, o preferiblemente de aproximadamente 2 o menos que aproximadamente 20 grados. E una modalidad este ángulo divergente ß es de aproximadamente 15 grados. La pared opuesta 5 tiene un ángulo divergente que deberá ser menor a aproximadamente +45 grados en relación al eje o plano 1, pero preferiblemente tiene un ángulo convergente que es de aproximadamente -45 grados a alrededor de cero grados. La suma de ß y T deberá ser preferiblemente de aproximadamente 0.1 grado alrededor de 30 grados. El polímero se dirige a través de los pasajes de introducción del polímero 200 y salen en el pasaje de gas 4 a través de una o más aberturas de pasaje polimérico 20 y fluyen en forma de película, riachuelos o tubos huecos y preferiblemente película, en las superficies de fibrización del polímero 63, también denominada como superficies de afectación. Los pasajes de fusión el polímero 200 puede estar a varios ángulos ? con respecto a la pared más caliente opuesta 6, en cualquier parte desde la superficie perpendicular (90 grados) a casi paralela (co-fluente) con la superficie de pared más caliente opuesta 6 (aproximadamente 5 grados) o en contra flujo en aproximadamente 170 grados, pero preferiblemente de 10 a 100 grados. La superficie de fibrización polimérica 63 está presente debajo (en la dirección de flujo de gas) cada abertura de pasaje de polímeros 20 y tiene una continuación uniforme de la segunda pared opuesta 6 desde antes de la introducción de la fusión del polímero 2, y en la cual la fusión de polímero fluye hacia afuera antes y durante de la fibrización por la corriente de gas 4. Si la superficie de fibrización de polímeros 63 no es una continuación uniforme de la segunda pared más caliente opuesta 6, luego puede estar a un ángulo que se mide entre la superficie de fibrización de polímero debajo de cada abertura de pasaje de polímero en la dirección del flujo de polímeros y el pasaje de polímeros respectivo 2, y es menor a aproximadamente 180 grados. Con un ángulo f de (90 - ?) grados o menos en relación al pasaje de polímero (en una modalidad con ? menor a 90 grados) , la superficie de fibrización de polímeros 63 podría volverse esencialmente cero. Alternativamente, la orientación de la superficie de fibrización de polímeros se puede medir en relación al plano de bisección o eje 7. Cuando se mide en relación al plano de bisección o eje 7, el ángulo de orientación de superficie de fibrización de polímero varía de aproximadamente 90 grados medido en la dirección de las manecillas del reloj a aproximadamente 45 grados medido en la dirección contraria a las manecillas del reloj . La longitud "d" de la superficie de fibrización de polímeros 63 es crítica para un buen proceso de fibrización con menos defectos de fibras tales como tiros, etc., y deberá ser menor a aproximadamente mil veces el diámetro hidráulico de la abertura del pasaje de polímeros respectivos 20, pero preferiblemente de menor a cien veces el diámetro hidráulico de la abertura del pasaje de polímeros respectivos 20. Una razón para este ejemplo de configuración es que la pared opuesta 6 se caliente para mantener la corriente del polímero presurizado 2 fundido y fluyente. La pared caliente 6 en la segunda sección 10 del pasaje de gas 4 tiene un ángulo divergente ß de menos a 45 grados del eje de bisección central 7, preferiblemente de aproximadamente 1 a 20 grados. La pared no caliente más fría 5 opuesta a la pared caliente 6 en la segunda sección 10 del pasaje de gas 4 puede tener un ángulo convergente T de menos de 30 grados del eje central 7, particularmente de aproximadamente de 0.1 a 15 grados. La relación ß/?, del ángulo divergente ß al ángulo convergente T de las paredes opuestas 6 y 5, respectivamente, en la segunda sección 10 del pasaje de gas 4 varia entre 1:1 a 500:1. La geometría interna en sección transversal de la garganta 9 puede ser, v.gr., en forma rectangular si las paredes opuestas se inclinan (v.gr., véase la Fig. 2), o alternativamente pueden redondearse si las paredes opuestas curvas se usan para formar un límite interno curvo continuo definiendo el pasaje de gas. En otra modalidad, el pasaje de gas 4 comprende un espacio en sección transversal anular localizado entre las paredes 5 y 6. Las paredes en la Fig. 4 se muestran inclinados, aplanados y planos, sin embargo las paredes en varias secciones pueden ser curvas. Esto se puede realizar para las paredes 5 y 6 en las primera o segunda secciones o de garganta o una combinación de ellas. Una modalidad no limitante particular se presenta en la siguiente descripción . Haciendo referencia a la Fig. 5, en otra modalidad del sistema de boquilla 1, las paredes opuestas 6 y 5 en la segunda sección 10 del pasaje de gas 4 son curvas. La porción curva puede tener una dimensión vertical 102 de aproximadamente 101.6 mieras a alrededor de 5.08 cm, y el pasaje de fusión 200 puede tener un diámetro hidráulico de aproximadamente 25.4 a alrededor de 2540 mieras. La relación, ri/r2, del radio de curvatura ri de la pared más caliente 6 al radio de curvatura r2 de la pared más fría en la segunda sección 10 del pasaje de gas 4 puede variar entre 1:10,000 a alrededor de 100:1. Haciendo referencia a la Fig. 6, en otra modalidad del sistema de boquilla 1, la geometría de la pared caliente 6 es similar a la descrita en relación con la Fig. 5 anterior. Sin embargo, en esta modalidad, la sección de garganta 9 del pasaje de gas 4 tiene mayor longitud en comparación con las modalidades de las Figs. 2-4. La pared 5 opuesta a la pared caliente 6 converge hacia el eje de bisección o plano 7 en un ángulo T normalmente variando de aproximadamente 0.1 grado a alrededor de 15 grados. La pared caliente 6 diverge del plano 7 en un ángulo ß normalmente variando de aproximadamente 1 a alrededor 20 grados. Como se observa mejor en la Fig. 7, la corriente de fluido de polímeros 2 entra a la segunda sección 10 del pasaje de las 4 a través de una o una multiplicidad de aberturas 20, y se dirige en un ángulo ? que puede variar de aproximadamente 10 a 170 grados, pero normalmente variando de aproximadamente 30 a alrededor de 150 grados, particularmente de aproximadamente 60 a alrededor de 95 grados, en relación con la segunda pared más caliente 6. Como se muestra, la pared caliente 16 comprende una porción de punta 65 inmediatamente debajo de un pasaje de introducción de polímero 2. La porción de punta integral 65 tiene una longitud de superficie de fibrización de polímero menor a aproximadamente 0.127 centímetros, más preferiblemente menor a aproximadmaente 0.025 centímetros. La porción curva 64 se localiza inmediatamente debajo de la porción de punta 65 en su extremo superior y también ayuda a evitar la interrupción de gas dentro del pasaje de gas 4 cerca del pasaje de introducción de polímeros 2. La porción de punta 65 mejora la formación de fibras submicrométricas . En esta ilustración, la porción de punta 65 tiene un lado 63 que mira hacia el pasaje de gas 4 que puede ser sustancialmente plano y define la longitud de fibrización del polímero d. Cuando los ángulos ?, ß y T no están en las escalas prescritas en la presente, el proceso puede impactarse adversamente. Por ejemplo, puede impactar negativamente la fibrización, los tamaños de fibras e incrementar la formación de tiro indeseable. Como una ilustración no limitante, la porción de punta 65 puede tener una longitud vertical o longitud de impacto d de aproximadamente 0.127-1.27 milímetros, la porción curva 64 puede tener una dimensión vertical de aproximadamente 1.01-2.54 milímetros o mayor y el pasaje de fusión 2 puede tener un diámetro hidráulico de aproximadamente 0.025 a alrededor de 0.254 milímetros y preferiblemente de 0.051 a alrededor de 0.203 milímetros. Haciendo referencia a las Figs. 8-9, las primera y segunda paredes (5, 6, y 51, 61) del pasaje de gas 4 de las configuraciones alternas de la boquilla 1 son uniformemente curvas de manera que la curvatura de las paredes opuestas 5, 6 en la primera sección 8 cambian uniformemente en la región de transición 9 del pasaje de gas 4 sin ningún borde filoso en la curvatura de las paredes opuestas 51, 61 en la segunda sección 10 en donde el polímero 2 se introduce en esta ilustración. Las paredes opuestas en la segunda sección 10 del pasaje de gas 4 se curvan de manera que la pared caliente 6 tiene una forma convexa que se curva lejos de la superficie de bisección curvilínea 7 y la pared fría 5 tiene una forma cóncava que se curva hacia la superficie de bisección curvilínea 7 cornos se ve desde adentro de la segunda sección 10 en el pasaje de gas 4. La relación del radio de curvatura de la pared caliente 6 al radio de curvatura de la pared fría 5 en la segunda sección 10 del pasaje de gas 4 puede variar de aproximadamente 1:10,000 a alrededor de 100:1, particularmente de aproximadamente 1:4 a alrededor de 1:1, y más particularmente de aproximadamente 1:2 a alrededor de 1:1. Los radios de curvatura de las primera y segunda paredes 51, 61 en la primera segunda sección 8 puede variar de aproximadamente 1% a alrededor de 1000% de la longitud de las primera y segunda paredes 5,6 en la segunda sección 10 del pasaje de gas 4. Cada abertura de introducción de polímeros 20 puede localizarse particularmente en la pared caliente 6 en la segunda sección 10. Cada abertura de polímeros 20 también se puede localizar entre aproximadamente 20% a alrededor de 80% de la longitud curvilínea de la pared caliente 6 en la segunda sección 10 del pasaje de gas 4. La película polimérica puede extruirse en la segunda sección 10 a través de cada abertura de polímero 20 en el ángulo que varía de aproximadamente 20 grados a alrededor de 160 grados con respecto, a la tangente en la pared caliente 6 en la segunda sección 10 del pasaje de gas 4. Haciendo referencia a las Figs. 10-11, las primera y segunda paredes (5, 6 y 51 y 61) del pasaje de gas 4 de estas configuraciones alternas de la boquilla 1 están inclinadas y planas y la región de transición 9 es una configuración flexionada asimétrica localizada entre la sección corriente arriba 8 y la sección corriente abajo 10 en donde el polímero 2 se introduce en esta ilustración. Los' dispositivos de boquilla usados para practicar los procesos descritos en la presente se configuran como un cartucho que se monta a cuerpos de dado convencionales. Los cuerpos de dado convencionales pueden variar. Sin embargo, la práctica de máquina normal en la industria puede seguirse para montar el cartucho que modaliza la boquilla de la invención a un cuerpo de dado. Por ejemplo, el dado que porta la boquilla puede montarse a un cuerpo de dado con una disposición de perno convencional y las superficies planas/configuradas. Si se requiere una junta/sello, el canal se maquina en la parte superior del dado y/o la ubicación se define por cuerpo de dado especifico. Por ejemplo, el sistema de boquilla de la presente invención puede adaptarse para ajustar el cuero de extrusión inferior del equipo de centrifuga por fusión normal, v.gr., equipo suministrado por los proveedores como Reifenhauser, Ason-Neumag, Lurgi Zimmer, Accurate Products, Nordson, y Impianti. Se puede suministrar gas presurizado al sistema de boquilla vía los múltiples de gas usados en combinación con los cuerpos extrusores en equipo convencional o comercial o vía otra fuente de gas comprimido alimentado a la entrada de la boquilla vía conductos y conexiones de fluido herméticos al aire. Para implementar los procesos de la invención usando los sistemas de boquilla y equipo de soporte ilustrados antes, el polímero se calienta generalmente hasta que forma un líquido y fluye fácilmente. Como se indica en las figuras, la fusión de polímero se introduce en la segunda sección 10 del pasaje de gas 4 del sistema de boquilla 1 vía la abertura 20, y forma una película a medida que desciende a lo largo de la superficie de pared 6 se localiza debajo de la abertura 20, tal como se describió antes. Para formar la fusión polimérica, el polímetro se caliente lo suficiente para formar un flujo de polímero fundido. A manera de ejemplo y no de limitación, el polímero fundido puede tener una viscosidad en el punto de fibrizacion en la boquilla como un valor numérico positivo menor a 30 Pa-s, particularmente menor a 20 Pa-s, y puede variar de 0.1 a 20 Pa-s, y particularmente de 0.2 a 15. Estas viscosidades se dan sobre un régimen de esfuerzo cortante que varía de aproximadamente 100 a alrededor de 100,000 por segundo (a 240°C) . El polímero fundido generalmente está a una presión que excede la presión atmosférica en el momento que se conduce a través del espacio en el dado de polímero y se introduce en el pasaje de gas del diseño de boquilla. Los regímenes de flujo de fusión adecuado y óptimos del material de polímero de partida usados para proveer la fusión de polímero puede variar dependiendo del tipo de material de polímero usado y otras condiciones del proceso tal como las propiedades del flujo de las. En el caso de que el polipropileno que tiene una temperatura de transición de vidrio de aproximadamente menos 18 °C, un régimen de flujo de fusión adecuado puede variar, v.gr., de aproximadamente 35 a más de 2000 decigramos por minuto, preferiblemente no mayor a 1800. El régimen de flujo de fusión se midió usando el método D-1238 ASTM. Si el material de polímero usado es polipropileno, puede tener un índice de polidispersidad (PDI) que varía, v.gr., de aproximadamente 2.0 a alrededor de 4.0. Para los fines de la presente, PDI es una medida de la distribución de pesos moleculares en una muestra de polímeros dada, en donde PDI calculado es el peso molecular promedio en peso dividido por el peso molecular promedio en números.

El rendimiento de polímeros en el proceso y aparato de la invención dependerá principalmente del polímero especificado, el diseño de la boquilla y la temperatura hay presión del polímero. El rendimiento de polímero agregado del sistema de boquillas 1 es más de aproximadamente 1 kg/hr/m, particularmente puede variar de 1 a 200 kg/hr/m, más particularmente de 10 a 200 kg/hr/m, y aún más particularmente entre 25 y 70 kg/hr/m. Por orificio, el rendimiento del polímero puede ser mayor a aproximadamente 1, particularmente más de aproximadamente 50, y más particularmente más de aproximadamente 1000 gramos por minuto por orificio. Puede haber varios espacios u orificios de introducción que operan en un tiempo para incrementar el rendimiento de producción total. El rendimiento, junto con la presión, temperatura y velocidad se miden en la salida del orificio del dado. Una cortina de gas u otra corriente de gas auxiliar también se puede usar para afectar el patrón de rocío de fibras submicrométricas de dos o más boquillas. Esta corriente o cortina de gas puede auxiliarse para proteger las formaciones de rocío entre las boquillas adyacentes o puede ayudar a comprimir el patrón de rociado. La cortina o corriente de gas puede mejorar la uniformidad de la red. El sistema de boquilla de la invención no se limita a ningún tipo particular de material polimérico y permite que el polímero se seleccione independientemente para una aplicación de producto especifica de entre una amplia variedad de materiales poliméricos. Los materiales poliméricos adecuados para la formación de las redes fibrosas de la presente invención son aquellos polímeros capaces de fibrilarse en microfibras usando las boquillas de la presente invención. Estos polímeros incluyen, pero no se limitan a polímeros seleccionados del grupo que consiste de poliolefinas , poliésteres, poliamidas, polímeros biodegradables, poliuretanos, poliestirenos, resinas alquídicas, ácidos poli-hidroxialcanoicos, adhesivos u otros compuestos capaces de formar fibras y sus combinaciones. Los ejemplos particulares de los materiales poliméricos son v.gr., polipropilenos. Los polímeros puede seleccionarse además de homopolímeros; copolímeros, y conjugados y pueden incluir los polímeros que tienen aditivos de fusión o agentes de superficie activa o pigmentos incorporados. Más de un tipo de polímero se puede usar en un tiempo vía el uso de múltiples pasajes de polímeros 200 a-d como se ilustra en la Fig. 3. En dicha modalidad, se puede producir una red 13 que comprende fibras submicrométricas de múltiples componentes, como se describió antes. El fluido gaseoso puede introducirse en el sistema de boquillas a una temperatura menor a la de la fusión de polímeros, y particularmente debajo de 100°C, más particularmente menor a 50 °C, o de otra manera a temperatura ambiente (v.gr., aproximadamente 30°C, o menos). El fluido gaseoso también puede calentarse, aunque no se requiera para proceso de la presente invención. Ejemplos no limitantes del fluido gaseoso de fibrización son gases tales como aire, nitrógeno, vapor, etc. Los gases adicionalmente adecuados pueden incluir gases reactivos o gases con componentes reactivos o combinaciones de los mismos. La presión de fluido gaseoso de fibrización (es decir, fibrilación) es una presión positiva suficiente para soplar las fibras submicrométricas y puede estar ligeramente por arriba de la presión del polímero fundido dado que se extruye hacia afuera del espacio del cual se introduce en el pasaje de gas del sistema de boquilla. El fluido gaseoso de fibrización generalmente tendrá una presión por debajo de 70.3 kg/cm3, particularmente será menor a 7.03 kg/cm3, más particularmente será de aproximadamente 1.05 a 5.62 kg/cm3. El régimen de flujo de gas usado es suficiente para someter a esfuerzo cortante a la película polimérica a un régimen suficiente para fibrilarse. El régimen de flujo de gas a través del sistema de boquilla generalmente está en la escala de 150 kilogramos por hora por metro a alrededor de 3500 kilogramos por hora por metro, particularmente de 600 a 2000 kilogramos por hora por metro; más particularmente ÍOOQ a 1800 kilogramos por hora por metro. En términos de flujo de masa de gas, medido como masa unitaria de gas que fluye por tiempo unitario por área unitaria, el flujo de gas varía de aproximadamente 15 kg/s/m2 a alrededor de 1500 kg/s/m2 dependiendo de la separación entre las paredes opuestas 5 y 6 en la sección de garganta 9 y régimen de flujo de gas usado. Para los fines de la presente la sección transversal de la región de transición 9 de la boquilla 1 generalmente se usa para los cálculos de flujo de masa de gas. Como un beneficio de la presente invención, la salida de fibras submicrométricas incrementada se obtiene con demanda de gas inferior, haciendo factible reducir el consumo de energía y/o usar operaciones unitarias a escala más pequeñas para proveer niveles de salida de fibras submicrométricas comercialmente importantes. En una modalidad, la corriente de gas y corriente de fluido polimérico se introducen en la segunda sección en una relación de flujo de masa de corriente de gas/corriente de fluido de polímero generalmente es menor a aproximadamente 40:1, particularmente menor a aproximadamente 30:1; más particularmente menor a aproximadamente 10:1. En una modalidad, la corriente de gas de la relación de flujo de masa de corriente de gas a corriente de fluido de polímero es menor a aproximadamente 20:1, más preferiblemente menor a aproximadamente 10:1, y aún más preferiblemente menor a aproximadamente 7:1. La relación de flujo de masa de corriente de gas/corriente de fluido de polímero se calcula como kg/s/m2 de flujo de masa de gas a través del pasaje de gas la kg/s/m2 de flujo de masa de fluido de polímero que fluye a través de todas las aberturas de polímeros en la segunda sección del pasaje de gas. Por lo tanto, se provee desempeño mejorado vía un proceso de costo inferior, más eficiente, que produce mallas de microfibras o fibras submicrométricas de calidad superior en salidas comercialmente viables. Entre otras ventajas, el proceso es más eficiente dado que evita el contra flujo de polímeros y/o acumulación en el lado de gases en el proceso de formación de fibras. La red o estera de producto resultante es de alta calidad, dado que la red provee buena uniformidad aún en tamaños de fibras submicrométricas y con menos defectos en las fibras y redes. Las microfibras de alta calidad se proveen por la presente invención dentro de distribuciones de tamaño de fibra más estrechas con defectos de fibras mínimos. Para los propósitos de la presente, una fibra de "alta calidad" se definen como fibras predominantemente submicrométricas en una distribución de diámetro de fibras estrecha con defectos de fibra mínimos tales como jaspeado y polvo. "Jaspeado" se define como masas poliméricas esféricas en gran parte o elipsoidales o combinaciones de las mismas, discretas, no fribrizadas con la dimensión más grande de la masa discreta que varía de 10 a 500 mieras. A manera de ilustración no limitante, la Fig. 15 es una vista representativa (500x) que muestra microfibras con jaspeado producido con condiciones de equipo y proceso de formación de fibras normales. El jaspeado crea y deja grande poros y otros defectos en la red formada por las microfibras. La Fig. 16 es una vista representativa (5500 x) que muestra microfibras con muy poco o ningún jaspeado hecho con un sistema de boquilla operado de acuerdo con una modalidad de la presente invención. Una buena distribución de fibras se provee y se obtiene una conversión de calidad de fibras y red poliméricas en la red fibrosa mostrada en la Fig. 16. "Polvo" es otro defecto de las fibras, en donde el polímero es masa polimérica sometida a esfuerzo cortante de manera no controlada o de excesivamente a gran parte esférica o elipsoidal o combinaciones de las mismas con la dimensión más grande menor a 120 mieras. Una baja calidad no deseada de fibras puede tener una escala excesiva de diámetros de fibras o contiene una gran cantidad de polvo o grandes cantidades de jaspeado. Una fibra particularmente de baja calidad, o efecto de fibrización, puede contener grandes cantidades de jaspeado, normalmente mayor a 40 mieras de diámetro, en donde la masa tiene suficiente momentum y energía térmica (es decir, temperatura) para penetrar a través de todo el grosor de la red no tejida para formar un defecto diferente de "orificio de pasador" en la misma que puede identificarse visualmente bajo examen aumentado (es decir, más de 10 veces o 10X) de la red. Por lo tanto, una red hecha de fibrización y fibras de alta calidad tiene una distribución de diámetro de fibras más estrecha, no o únicamente una baja cantidad de polvo debajo de un promedio de 10 partículas por milímetro cuadrado, nada o una cantidad baja de jaspeado debajo de un promedio de 10 partículas por milímetro cuadrado y ninguna cantidad o una cantidad insignificante de penetración y orificio creando el tipo de jaspeado. Estas mediciones y evaluaciones se pueden realizar usando microscopios ópticos con aumento de 10X o preferiblemente 100X (para jaspeado) , y con fotografías con microscopio electrónico de barrido (para polvo y jaspeado) . Para determinar un promedio, por lo menos diez o preferiblemente más de veinte muestras que se requiere tomar desde una condición de producción o un periodo de producción seleccionado y se evalúan de esta forma para polvo y jaspeado. Las redes fibrosas producidas de acuerdo con la presente invención pueden incluir fibras que exhiben uno o más diámetros de fibras. Los diámetros de fibras pueden variar de diámetros de fibras submicrométricas hasta diámetros de microfibras. Para los fines de la presente "diámetro de fibras" se determina por SEM con análisis de imagen. Aunque no se limita la mismo, los diámetros de fibras promedio pueden ser, v.gr., de alrededor de 0.1 a alrededor de 1 miera, particularmente de aproximadamente 0.1 a alrededor de 0.9 mieras, y más particularmente de aproximadamente 0.3 a alrededor de 0.6 mieras. Los materiales de productos de red no tejidos crudos recuperados directamente del proceso de la presente invención generalmente pueden comprender más de 35%, particularmente más de 75%, más particularmente más del 95%, y aún más particularmente más de 99% de fibras submicrométricas . La desviación normal de distribución de diámetro de fibras generalmente puede ser menor a aproximadamente 0.5 mieras, particularmente menor a aproximadamente e0.3 mieras. Además, la tela no tejida de la presente invención puede exhibir pesos de base que varían de muy ligero a muy pesado. Por ejemplo, y no a manera de limitación, las telas pueden tener un peso de base que varía de menos de aproximadamente 5 gramos por metro cuadrado (gmc) , además que tiene un peso de base mayor a aproximadamente 200 gmc. En una modalidad particular, las redes de productos no tejidos que comprenden fibras en las escalas de fibras submicrométricas indicadas tienen un peso de base de aproximadamente 0.01 a 200 gmc, particularmente de aproximadamente eO.l a alrededor de 50 gmc. El peso de base de los productos de red no tejidos puede variar dependiendo de la aplicación de red prevista. Para algunas aplicaciones de peso más ligeras, el peso de base de la capa de fibras submicrométricas puede ser, por ejemplo, menor a aproximadamente 20 gmc, dependiendo del uso de red no tejida. Puede ser conveniente formar una red de varias capas sobrepuestas. La capa de fibras submicrométricas puede combinarse con una, dos o más capas iguales o diferentes. Una red mixta podría comprender, por ejemplo, una construcciones de tres componentes de capa entretejida/ capa de fibras submicrométricas/ capa entretejida. Otro ejemplo de red mixta podría estar comprendida de una construcción de capa entretejida/ capa soplada por fusión de fibras de 1-10 mieras / capa de fibras submicrométricas de fibrilación de películas por fusión/ capa de entretejido. Los pesos de base para las redes mixtas totales puede variar, por ejemplo, de aproximadamente 5 gmc a alrededor de 200 o más gmc, pero puede variar dependiendo del número y tipos de capas ensambladas juntas. Una red de fibras submicrométrica uniforme puede producirse por el proceso de la presente invención. La uniformidad de red puede medirse a través de varios métodos. {Además del régimen de jaspeado y polvo descrito antes, otros ejemplos de métrica de uniformidad incluyen bajo coeficiente de variación de diámetro de poro peso de base, permeabilidad del aire y/o opacidad. La uniformidad también puede significar falta de haces o cuerdas de fibras, u orificios visibles, u otros defectos. La uniformidad también puede evaluarse por la hidropermeabilidad y otra medición de barrera de líquidos de la red. El diámetro de poros puede determinarse por los métodos conocidos por los expertos en la materia El diámetro de poro medio de la capa de fibras submicrométricas puede ser menor a aproximadamente 15 mieras. El coeficiente deseado de variación para una red uniforme puede ser menor a 20%. La falta de cuerdas puede medirse contando el número de cuerdas y haces de fibras en un área medida de la red; esto se realiza mejor uniendo con una evaluación de jaspeado y polvo. La falta de orificios también se puede medir contando el número de orificios que tienen un diámetro por arriba de cierto umbral en un área medida de la red. Se puede usar un microscopio óptico con aumento de 10-100X, o microscopio electrónico de barrio y otros medios de aumento. Por ejemplo, los orificios pueden contarse si son visibles para el ojo humano usando una caja de luz, o son mayores de 100 mieras de diámetro. La presente invención se puede implementar en una amplia variedad de materiales poliméricos y la red no tejida puede usarse en una amplia variedad de artículos por sí mismos o en combinación con otros materiales. La tela no tejida producida de acuerdo con la invención puede incluir una o más capas fibrosas, así como textiles no tejidos, lienzos, películas, y sus combinaciones, y pueden usarse en la manufactura de numerosos productos de limpieza doméstica, higiene persona, médicos y otros usos finales, en donde se puede emplear una tela no tejida. La red no tejida se puede usar, por ejemplo, en filtros de gas o líquidos, prendas médicas, toallas de limpieza médicas, materiales para construcción de cubierta de gasas, pañales, calzones entrenadores, toallas de incontinencia para adultos, productos catameniales tales como toallas para el cuidado femenino y pantaletas, tampones artículos para limpieza personal, artículos para el cuidado personal, y toallas para el cuidado personal tales como toallas para bebés, toallas faciales, toallas corporales y toallas femeninas, y combinaciones de los mismos. Además, la tela se puede usar como una gasa médica, o materiales quirúrgicas absorbente similares, para absorber exudados de heridas y ayudar a la remoción de filtración de sitios quirúrgicos. Otros usos finales incluyen toallas higiénicas, antimicrobianas o de superficies duras secas para cuidado medico, industrial, automotriz, para el cuidado doméstico, de servicio alimenticio y mercados de artes gráficas que pueden tenerse a la mano para limpieza y similares. El textil no tejido de la presente invención puede incluirse también en construcciones adecuadas para prendas protectoras médicas e industriales, tales como batas, cubiertas, camisas, pesos inferiores, batas de laboratorio, cubre bocas, y similares, y cubiertas protectoras, incluyendo cubiertas para vehículos tales como carros, camiones, botes, aeroplanos, motocicletas, bicicletas, carros de golf, así como cubiertas para equipo que frecuentemente se deja en el exterior como asadores, equipo de patio y jardín, tal como cortadoras de césped y podadoras giratorias, muebles de jardín, cubiertas de pisos, manteles, y cubiertas para el área de días de campo. En la modalidad particular, el textil no tejido se usa en un artículo seleccionado del grupo que consiste de vendajes, pañales, calzones entrenadores, toallas para incontinencia de adultos, productos catameniales tales como toallas para le cuidado femenino y pantaletas, tampones, artículos para limpieza personal, artículos para el cuidado personal y toallas para el cuidado personal tal como toallas para bebés, toallas faciales, toallas corporales y toallas para limpieza femenina y sus combinaciones. Los textiles no tejidos también se pueden usar en aplicaciones de cubiertas de camas incluyendo protectores para colchones, edredones, colchas, cobertores de dubetina, y cubrecamas. Adicionalmente, las aplicaciones acústicas, tales como componentes interiores y exteriores automotrices, refuerzos de alfombras, envolturas de aparatos y maquinaria para aislar y amortiguar el sonido y cubiertas para paredes. Los textiles no tejidos son además ventajosos para varias aplicaciones de filtración, incluyendo bolsas de filtros, más filtros para albercas y baños de vapor. El textil no tejido también se puede usar en todas aplicaciones tales como separadores de baterías, o como vehículos de agentes/partículas (v.gr. vehículos de catalizadores) . Dependiendo de la aplicación de uso final deseada de la tela no tejida, los aditivos específicos pueden incluirse directamente en la fusión polimérica y aplicarse después de la formación de la red. Los ejemplos no limitantes adecuados de dichos aditivos incluyen aditivos mejoradores o disuasivos de absorbencia, estabilizantes de UV, retardadores de incendios,, colorantes y pigmentos, fragancias, protectores de la piel, agentes tensioactivos, solventes industriales funcionales acuosos o no acuosos, tales como aceites de plantas, aceites animales, terpenoides, aceites de silicio, aceites minerales, aceites minerales blancos, solventes parafínicos, polibutilenos, poli-isobutilenos, polialfaolefinas, y mezclas de los mismos, toluenos, agentes secuenstrantes, inhibidores de corrosión, abrasivos, destilados de petróleo, desengrasantes y sus combinaciones. Los aditivos adicionales incluyen composición antimicrobiana, incluyendo, pero no limitado a todos, alcoholes, tales como etanol o propanol, biocidas, abrasivos, materiales metálicos, tales como óxido de metales, sales de metales, complejo de metales, aleaciones de metales o mezclas de los mismos, complejos bacteriostáticos, complejos bactericidas, y sus combinaciones .

Todas las cantidades, partes, relaciones y porcentajes descritas en la presente son en peso a menos que se indique de otra manera. El siguiente ejemplo no limitante ilustra más la presente invención.

EJEMPLO Un extrusor (extrusor de un solo tornillo de 63.5 milímetros de diámetro) y un cuerpo de dado de soplado por fusión convencional (635 milímetros de ancho) se usaron para proveer una fuente de 1800 MFR polipropileno. La temperatura del extrusor fue de 343.3°C. Una boquilla que tiene generalmente la configuración de la Fig. 4 se montó a un cuerpo de dado extrusor convencional usando un perno de junta convencional montado en una región de superficie plana superior en el dispositivo de la boquilla. Una fuente de aire presurizado se alimentó de un suministro de aire a la entrada de la boquilla vía conexiones y sellos herméticos al aire. La boquilla tuvo las siguiente características geométricas (usando la Fig. 4 como un ejemplo no limitante): un 0.4 milímetro como la distancia mínima entre las paredes opuestas 5 y 6 en la sección de garganta 9; la pared fría 5 convergiendo a un ángulo T de 1.5 grados negativos hacia el plano de bisección 7; la pared caliente divergiendo lejos de un ángulo ß de 2 grados del plano de bisección 7; el pasaje de polímeros entran a la segunda sección en la segunda mitad corriente abajo de la segunda sección y tuvo un diámetro hidráulico de aproximadamente 0.203 milímetros y se orientó a un ángulo ? de aproximadamente 32 grados con la pared caliente 6; la longitud de superficie de fibrización de polímero d casi fue de cero. La sección convergente 8 tuvo una longitud vertical de aproximadamente 2.28 milímetros con el ángulo de bisección a de aproximadamente 30 grados. La sección de garganta 9 tuvo una longitud vertical de aproximadamente 0.254 milímetros, y la sección divergente 10 tuvo una longitud vertical de aproximadamente 508 milímetros. El aire presurizado se introdujo en el extremo de entrada (sección convergente) de la boquilla a un régimen de flujo de 0.142 metros cúbicos por minuto y a una temperatura de aire de 26.6 °C. Un producto de red no tejida recopiló y analizó el cual reveló que tuvo los siguientes atributos del producto: peso base total 17.2 gmc de la construcción de capa entretejida/ capa de fibras submicrométricas /capa entretejida; contenido de fibras estimado del aparato de boquilla de la presente invención fue de aproximadamente 15% (2.7 gmc); diámetro medio de las fibras en la capa de fibras submicrométricas: 0.45 mieras, desviación normal; 0.15; relación de desviación normal/media de distribución de diámetro de . fibras submicrométricas = 0.33; y rango de diámetro de fibras: 0.1 a 0.85 mieras.

A partir de lo anterior, se observará que se pueden realizar numerosas modificaciones y variaciones sin alejarse el espíritu y alcance real del concepto novedoso de la presente invención. Se deberá entender que no se pretende o deberá inferirse ninguna limitación con respecto a las modalidades específicas ilustradas en la presente. Se pretende que la descripción cubra, por las reivindicaciones anexas, todas dichas modificaciones que están dentro del alcance de las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1.- Un proceso para formar una red no tejida, comprendiendo : una corriente de gas presurizado que fluye dentro de un pasaje de gas que se confina entre las primera y segunda paredes opuestas, de las cuales se calienta por lo menos una de las paredes opuestas; dicho pasaje comprende una primera sección corriente arriba en la cual el gas entra desde un extremo de suministro, una región de transición y una segunda sección corriente abajo en la cual fluye el gas a un extremo de salida, en donde la región de transición conecta fluidamente la primera sección a la segunda sección y el pasaje de gas termina en el extremo de salida de la segunda sección y en donde dicha primera sección del pasaje de gas teniendo un área en sección transversal decreciente desde el extremo de suministro a la región de transición y dicha segunda sección del pasaje de gas teniendo un área en sección transversal creciente de la región de transición al extremo de salida de la segunda sección: por lo menos una corriente de fluido polimérico que fluye a través de por lo menos un pasaje de polímero unido que termina en por lo menos una abertura en por lo menos una de dichas paredes calientes opuestas, en donde cada corriente de fluido poliraérico se extruye en la forma de una película de cada una de las aberturas; cada película polimérica extruida uniéndose con la corriente de gas y la película polimérica siendo fibrilada para formar fibras que comprenden fibras de diámetro submicrométrico que salen del extremo de salida de la segunda sección del pasaje de gas.

2. - El proceso de la reivindicación 1, en donde la corriente de gas se introduce en el pasaje de gas a un régimen de flujo de masa que varía de aproximadamente 15' kilogramos por hora por metro a alrededor de 3500 kilogramos por hora por metro.

3. - El proceso de la reivindicación 1, en donde la corriente de gas y la corriente del fluido polimérico se introducen a una relación de régimen de flujo de masa de corriente de gas/corriente de fluido de polímero menor a aproximadamente 40:1.

4. - El proceso de la reivindicación 1, en donde la corriente de gas en todo el pasaje de gas es a una temperatura menor a 50 °C.

5. - El proceso de la reivindicación 1, en donde el material de red no tejido comprende más de 35% de fibras de diámetro submicrométrico.

6. - La red no tejida de la reivindicación 1, en donde la desviación estándar de distribución de diámetro es menor a aproximadamente 0.5 mieras.

7. - La red no tejida de la reivindicación 1, en donde la desviación estándar de distribución de diámetro de fibras es menor a aproximadamente 0.3 mieras.

8. - El proceso de la reivindicación 1, en donde las fibras están comprendidas de un polímero seleccionado del grupo que consiste de poliolefinas, poliésteres, poliamidas, polímeros biodegradables, poliuretanos, poliestirenos, resinas alquídicas, ácidos poli-hidroxialcanoicos y sus combinaciones .

9. - Un proceso para formar una red no tejida, comprendiendo : una corriente de gas presurizado que fluye dentro de un pasaje de gas que se confina entre las primera y segunda paredes opuestas, de la cual por lo menos una de las paredes opuestas se calienta; dicho pasaje de gas comprendiendo una primera sección corriente arriba en la cual el gas entra de un extremo de suministro., una región de transición y una segunda sección corriente abajo en la cual fluye el gas a un extremo de salida, y en donde dicha primera sección del pasaje de gas teniendo un área en sección transversal que disminuye monotónicamente desde el extremo de suministro a la región de transición y dicha segunda sección del pasaje de gas teniendo un área en sección transversal monotónicamente creciente de la región de transición al extremo de salida de la segunda sección; por lo menos una corriente de fluido de polímero que fluye a través de por lo menos un pasaje de polímero unido que termina por lo menos en una abertura en por lo menos una de las paredes calientes opuestas, en donde cada corriente de fluido de polímero se extruye en la forma de una película desde cada abertura; y cada película de polímero extruida uniéndose con la corriente de gas en la segunda sección del pasaje de gas y la película polimérica siendo fibrilada para formar fibras que comprenden fibras submicrométricas que salen del extremo de salida de la segunda sección del pasaje de gas.

10. - El proceso de la reivindicación 9, en donde cada abertura de pasaje polimérico es una hendidura con un diámetro hidráulico definida como cuatro veces el área en sección transversal de la abertura del pasaje de polímero dividida por el perímetro interno de la abertura del pasaje de polímero, dicho diámetro hidráulico de cada abertura de pasaje de polímero variando de aproximadamente 0.025 milímetros a alrededor de 2.54 milímetros.

11. - El proceso de la reivindicación 10, en donde la película polimérica tiene un grosor de película polimérica que no excede el diámetro hidráulico de la abertura del pasaje de polímeros.

12. - El proceso de la reivindicación 11, en donde una primera superficie de bisección, definida como un bisector angular del ángulo entre las primera y segunda paredes, divide geométricamente la primera sección en dos mitades con volúmenes casi iguales, y una segunda superficie de bisección, definida como un bisector angular del ángulo entre las primera y segunda paredes divide geométricamente la segunda sección en dos mitades con volúmenes aproximadamente iguales .

13. - El proceso de la reivindicación 12, en donde el ángulo de bisección de las primera y segunda paredes con respecto a la primera superficie de bisección varía de aproximadamente 15 a alrededor de 40 grados en la primera sección y en donde el ángulo de bisección de las primera y segunda paredes con respecto a la segunda superficie de bisección varía de aproximadamente 2 a alrededor de 20 grados en la segunda sección del pasaje de gas.

14. - El proceso de la reivindicación 13, en donde las primera y segunda paredes del pasaje de gas se calientan a aproximadamente la misma temperatura para proveer estados térmicos simétricos con respeto a las primera y segunda superficies de bisección.

15. - El proceso de la reivindicación 14, en donde solo se forma una película de polímeros en por lo menos una de las paredes calientes opuestas y cada abertura de pasaje de polímeros de la cual se extruye la película polimérica se localiza en la mitad superior de la segunda sección como se determina en relación a la longitud del pasaje de polímeros que incluye la pared caliente que se extiende entre la región de transición y el extremo de salida de la segunda sección.

16. - El proceso de la reivindicación 15, en donde las primera y segunda paredes del pasaje de gas son uniformemente curvas de manera que la curvatura de las paredes puestas en la primera sección sufre de transición uniformemente sin ninguno de los bordes agudos en la curvatura de las paredes opuestas en la segunda sección en la región de transición del pasaje de gas.

17. - El proceso de la reivindicación 11, en donde una de las paredes opuestas es una pared caliente y la otra pared es una pared fría, en donde la temperatura de la pared caliente es por lo menos 50 °C superior a la pared fría y solo la pared caliente tiene por lo menos una abertura de pasaje de fluido de polímero.

18. - El proceso de la reivindicación 17, en donde el ángulo de bisección de las primera y segunda paredes con respeto a la primera superficie de bisección en la primera sección varía de aproximadamente 15 a alrededor de 40 grados.

19. - El proceso de la reivindicación 18, en donde la pared caliente en la segunda sección diverge lejos de la primera superficie de bisección en un ángulo que varia de aproximadamente 1 grado a 20 grados y la pared fria en la segunda sección converge hacia la primera superficie de bisección en un ángulo que varia de aproximadamente de 0.1 grados a alrededor de 15 grados.

20. - El proceso de la reivindicación 19, en donde la relación entre le ángulo divergente de la pared caliente en relación a la primera superficie de bisección y el ángulo convergente de la pared fria en relación con la primera superficie de bisección varia de aproximadamente 1:1 a alrededor de 500:1.

21. - El proceso de la reivindicación 9, en donde el ángulo entre la linea central de cada pasaje de polímero y la pared que contiene la abertura del pasaje de polímero correspondiente varía de aproximadamente 10 grados alrededor de 100 grados.

22. - El proceso de la reivindicación 21, en donde la película de polímero que se extruye desde cada abertura de pasaje de polímero fluye con el flujo de gas a lo largo de una superficie de fibrización de polímeros, que tiene un ángulo de orientación con respecto a la primera superficie de bisección que varía de aproximadamente 90 grados medidos en la dirección del sentido de las manecillas del reloj a alrededor de 45 grados medidos en la dirección contraria a las manecillas el reloj .

23.- El proceso de la reivindicación 22, en donde la longitud de la superficie de fibrización de polímeros que corresponde a cada abertura de pasaje de polímeros es menor a aproximadamente mil veces el diámetro hidráulico de la abertura del pasaje de polímeros correspondiente.

24..- El proceso de la reivindicación 23, en donde las primera y segunda paredes del pasaje de gas son uniformemente curvas de manera que la curvatura de las paredes opuestas en la primera sección cambian uniformemente sin ningún borde agudo en la curvatura de las paredes opuestas en la segunda sección en la región de transición del pasaje de gas.

25. - El proceso de la reivindicación 24, en donde las paredes opuestas en la segunda sección del pasaje de gas son curvas de manera que la pared caliente tiene una forma convexa que se curva lejos de la segunda superficie de bisección y la pared fría tiene una forma cóncava que se curva hacia la segunda superficie de bisección como se ve desde adentro de la segunda sección en el pasaje de gas.

26. - El proceso de la reivindicación 19, en donde la relación del radio de curvatura de la pared caliente la radio de curvatura de la pared fría en la segunda sección del pasaje de gas varía de aproximadamente 1:10,000 a alrededor de 100:1.

27. - El proceso de la reivindicación 11, en donde la red no tejida comprende más de 99% de fibras con el diámetro menor a aproximadamente 1 miera.

28. - El proceso de la reivindicación 11, en donde la corriente de gas se introduce en el pasaje de gas en un régimen de flujo de masa que varía de aproximadamente 150 kilogramos por hora por metro a alrededor de 3500 kilogramos por hora por metro.

29..- El proceso de la reivindicación 11, en donde la corriente de gas y corriente de fluido de polímero se introducen en la segunda sección a una relación de régimen de flujo de masa de corriente de gas/corriente de fluido de polímero menor a aproximadamente 40:1.

30. - El proceso de la reivindicación 11, en donde la corriente de gas en la entrada del pasaje de gas está a una temperatura menor a 50 °C.

31. - El proceso de la reivindicación 11, en donde el material de red no tejido comprende más de 35% de fibras submicrométricas .

32. - El proceso de la reivindicación 11, que comprende además proveer una pluralidad de diferentes materiales poliméricos como diferentes corrientes de fluido polimérico que fluye a través de pasajes poliméricos unidos por separado cuyo extremo en una abertura en por lo menos una de las paredes calientes opuestas, en donde las diferentes corrientes de fluidos poliméricos se extruyen en la forma de una película de cada abertura, en donde el material de red no tejida comprende múltiples fibras de componentes.

33. - Un producto de red no tejido del proceso de la reivindicación 9.

34. - Un producto de red no tejido del proceso de la reivindicación 9, en donde la desviación estándar de la distribución del diámetro de fibras es menor que aproximadamente 0.5 mieras.

35. - Un producto de red no tejido del proceso de la reivindicación 9, en donde la desviación estándar de la distribución del diámetro de fibras es menor que aproximadamente 0.3 mieras.

36. - Un producto de red no tejido del proceso de la reivindicación 9, en donde las fibras están comprendidas de un polímero seleccionado del grupo que consiste de poliolefinas, poliésteres, poliamidas, polímeros biodegradables, poliuretanos, poliéstirenos, resinas aldquídicas, ácidos poli-hidroxialcanoicos y sus combinaciones .

37. - Un artículo que comprende el producto de red no tejido de la reivindicación 33.

38. - El articulo de la reivindicación 37, en donde el articulo se selecciona del grupo que consiste de filtros, prendas médicas, toallas de limpieza médicas, materiales de construcción para cubrir casas, vendajes, ropa protectora, separadores de batería, vehículos de catalizadores, pañales, calzones entrenadores, toallas de incontinencia para adultos, productos catameniales tales como toallas para el cuidado femenino y pantaletas, tampones, artículos de limpieza personal, artículos para el cuidado personal y toallas para el cuidado personal tales como toallas para bebes, toallas faciales, toallas para el cuerpo y toallas femeninas, y sus combinaciones .

39. - Un aparato para formar fibras de tamaño submicrométrico, que comprende: primera y segunda paredes opuestas definiendo un pasaje de gas, del cual por lo menos una de las paredes puede calentarse, en donde dicho pasaje de gas siendo operable para recibir gas presurizado de una fuente de gas presurizado y conduce el gas presurizado como una corriente de gas en una dirección corriente arriba a una dirección corriente bajo dentro de la boquilla, en donde dicho pasaje de gas comprende una primera sección corriente arriba en la cual el gas entra desde un extremo de suministro a una región de transición y una segunda sección corriente abajo en la cual el gas fluye a un extremo de salida, en donde la región de transición conecta fluidamente la primera sección a la segunda sección y el pasaje de gas termina en el extremo de salida de la segunda sección, y en donde dicha primera sección del pasaje de gas teniendo un área en sección transversal decreciente desde el extremo de suministro a la región de transición y dicha segunda sección del pasaje de gas teniendo un área en sección transversal creciente desde la región de transición la extremo de salida de la segunda sección: por lo menos un pasaje de polímero unido operable para recibir el polímero fundido desde un extrusor de polímero y para conducir el polímero fundido como por lo menos una corriente de fluido de polímero fluible a por lo menos una de las paredes calientes en el pasaje de gas, en donde el pasaje de polímeros termina en por lo menos una abertura en por lo menos una de las paredes que pueden calentarse opuestas, en donde cada abertura se opera para extruir la corriente de fluido de polímero en la forma de una película en una pared que puede calentarse en donde la película se une con la corriente de gas del pasaje de gas para fibrilar la película polimérica para formar fibras que comprenden fibras submicrométricas que salen del extremo de salida de la segunda sección del pasaje de gas.

40.- La boquilla de la reivindicación 39, en donde por lo menos una abertura del pasaje de polímero del cual se extruye la película de polímero se localiza en la segunda sección del pasaje de gas.

41.- La boquilla de la reivindicación 39, en donde por lo menos una abertura del pasaje de polímero de la cual se extruye la película de polímero se localiza en una mitad corriente abajo inferior de la segunda sección como se determina en relación a la longitud del pasaje de polímeros incluyendo la pared caliente que se extiende entre la región de transición y el extremo de salida de la segunda sección.