METODO Y APARATO PARA PRODUCIR FIBRAS Y TEJIDOS DE POLÍMERO QUE INCLUYEN COMPONENTES MÚLTIPLES DE POLÍMERO EN UN SISTEMA CERRADO
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con métodos y aparatos para producir fibras y tejidos en un sistema cerrado de hilado de fibras, en donde las fibras y los tejidos incluyen una pluralidad de componentes diferentes de polímero.
DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA RELACIONADA Se conocen en la técnica un número de sistemas cerrados de hilado de fibras para la fabricación de tejidos unidos por hilado que tienen ciertas características deseables. Por ejemplo, las Patentes de EE. U U. Nos. 5,460,500, 5,503,784, 5,571 ,537, 5,766,646, 5,800,840, 5,814, 349 y 5,820,888 describen sistemas cerrados para producir tramas de fibras unidas por hilado. Las descripciones de estas patentes están incorporadas en la presente como referencia íntegramente. En un sistema cerrado típico, los filamentos son hilados, templados y estirados en una cámara o ambiente encerrado común, de forma que la corriente de aire o de gas que se utiliza para templar las fibras que salen de
una hilera se utiliza también para estirar y atenuar las fibras corriente abajo de la etapa de templado. En contraste directo con los sistemas abiertos de hilado de fibras (es decir, sistemas en los cuales los filamentos extruidos no son hilados, templados y estirados en una cámara o ambiente común y típicamente son expuestos a las condiciones ambientales durante algunas o todas las etapas de formación de las fibras), los sistemas cerrados eliminan cualquier interferencia de las corrientes de aire no controladas y potencialmente perjudiciales durante la formación de la fibra. De hecho, un sistema cerrado de hilado de fibras típico limita la exposición de los filamentos extruidos solamente a corrientes deseables de aire o de gas que tienen temperaturas seleccionadas durante la formación de las fibras, facilitando así la producción de fibras muy delicadas y uniformes que tienen deniers deseables que son difíciles de obtener de un sistema abierto típico de hilado de fibras. Un componente importante en cualquier sistema de hilado de fibras es el sistema de suministro de polímero, típicamente referido como el haz de hilado, que proporciona corrientes de polímero fundido a una velocidad de dosificación o de flujo seleccionada al sistema de hilado de fibras para su extrusión en filamentos por una hilera. Un tipo de haz de hilado típicamente utilizado y muy ventajoso para hilar fibras en un sistema cerrado es referido comúnmente como un haz de hilado de "percha". Este tipo de haz de hilado está formado típicamente por dos secciones,
construidas de metal u otro material apropiado, unidas entre sí en una relación hermética a fluido en superficies frontales o de acoplamiento, en donde cada superficie de acoplamiento tiene ranuras grabadas en la superficie que corresponde y ranuras especulares grabadas en la superficie de acoplamiento de la otra sección. Las ranuras grabadas sobre cada superficie de acoplamiento forman un perfil que se parece a una configuración de "percha" triangular. Una vista despiezada de un haz de hilado de "percha" convencional está ilustrada en la Figura 1 . El haz de hilado 2 incluye dos mitades o secciones 3 por lo general rectangulares que tienen un número de calentadores eléctricos 12 dispuestos dentro de cada sección para calentar el fluido de polímero que fluye dentro del haz de hilado hacia la hilera. En operación , una corriente de polímero fundido se dirige (por ejemplo, vía una bomba) a una porción de entrada 4 del perfil de canal de "percha" del haz de hilado 2 y viaja a una porción superior de la porción 6 de canal triangular del perfil de "percha" que está dispuesta abajo y en comunicación fluida con la porción 4 de entrada. El canal de "percha" definido por la porción de entrada y la porción triangular está formado por ranuras correspondientes dispuestas sobre las superficies de acoplamiento de las dos secciones 3 del haz de hilado. Al entrar al canal 6, la corriente de polímero fundido se divide en las dos secciones 7 divergentes del canal de la porción triangular del canal, en donde las corrientes divergentes continúan
viajando y luego convergen dentro de una sección 8 horizontal del canal dispuesta en un extremo inferior del canal de "percha" entre los extremos inferiores de las secciones divergentes del canal. La sección horizontal del canal también se extiende longitudinalmente a lo largo de un extremo inferior del haz de hilado 2. Fijos en el extremo inferior del haz de hilado están un filtro y placa 9 de pantalla y una hilera 10 que tiene una pluralidad de orificios dispuestos a lo largo de su dimensión longitudinal. El filtro y la placa de pantalla y la hilera también se extienden longitudinalmente a lo largo del extremo inferior del haz de hilado 2 y están alineados y en comunicación fluida con la sección 8 horizontal del canal. Así, la corriente de polímero fundido que viaja a la sección 8 horizontal del canal del canal de "percha" procede a fluir a través de filtro de pantalla y placa 9 de soporte a la hilera 1 0, en donde la corriente de polímero es extruida entonces a través de los orificios de la hilera para formar una pluralidad de filamentos de polímero. La configuración del canal de "percha" es particularmente ventajosa porque es de diseño simple y crea un diferencial de presión substancialmente uniforme dentro de los canales, resultando en un suministro uniforme de la corriente de polímero a la porción horizontal del "canal" de "percha"" y una extrusión uniforme del polímero fundido a través de los orificios de la hilera. Mientras que un sistema cerrado de hilado de fibras combinado con un haz de hilado de "percha" es útil para fabricar
ciertas fibras de polímero que tienen uniformidades y deniers deseables, el haz de hilado de "percha" tropieza con problemas cuando dos o más componentes diferentes de polímero se utilizan para producir fibras y tramas de fibras unidas por hilado más complejas. En particular, es muy difícil en un sistema cerrado de "percha" procesar dos o más componentes diferentes de polímero que tienen temperaturas de fusión d iferentes cuando se fabrican fibras o tejidos multicomponentes que contienen componentes múltiples de polímero. Por ejemplo, una fibra bicomponente que consiste de dos componentes de polímero con puntos de fusión significativamente diferentes sería sumamente difícil de producir utilizando un sistema cerrado de hilado con un haz de hilado de "percha" (por ejemplo, utilizando un haz de hilado doble de "percha" con canales de "percha" dispuestos de una manera lado a lado), debido a que el haz de hilado de "percha" tendería a ser mantenido a substancialmente la misma temperatura por los calentadores eléctricos dispuestos en las secciones de haz de hilado. La dificultad se exacerba adicionalmente cuando se utilizan componentes de polímero que deben ser mantenidos en o muy cerca de sus temperaturas de fusión para evitar la gelación o reticulación de los polímeros. Por otro lado, mientras que los sistemas de "percha" proporcionan una corriente uniforme de polímero fundido a la hilera, es difícil modificar la dosificación de la corriente de polímero fundido a través del haz de hilado de "percha" al paquete de hilado, que es una característica importante
en la fabricación de tipos de fibras más complejos, tales como fibras multicomponentes que tienen geometrías y/o secciones transversales de componentes de polímero variables. Así, la flexibilidad de los haces de hilado de "percha" está muy limitada para permitir la manufactura de una gran variedad de fibras y tejidos diferentes dentro de un sistema cerrado de hilado de fibras. Por consiguiente, existe la necesidad de producir una gran variedad de fibras y tejidos que incluyen dos o más componentes de polímero en un sistema cerrado de hilado de fibras y con un haz de hilado capaz de proporcionar corrientes de polímero fundido de dos más componentes diferentes de polímero para la producción de fibras dentro del sistema cerrado.
LA I NVENCIÓN Por lo tanto, teniendo en cuenta lo anterior, y por otras razones que llegan a ser evidentes cuando la invención se describe completamente, un objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema cerrado de hilado de fibras capaz de producir una g ran variedad de fibras y tejidos de un componente y multicomponentes que incluyen componentes diferentes de polímero y que tienen un denier y un grado de uniformidad deseados. Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un montaje de haz de hilado para el sistema cerrado que es capaz de suministrar corrientes de polímero fundido a la hilera del
sistema cerrado, en donde las corrientes de polímero fundido incluyen al menos dos componentes diferentes de polímero que tienen temperaturas de fusión diferentes. Un objetivo adicional de la presente invención es mantener uniformemente los dos componentes diferentes de polímero en sus temperaturas de fusión substancialmente diferentes dentro del montaje de haz de hilado durante el suministro de las corrientes de polímero fundido a la hilera. Todavía otro objetivo de la presente invención es proporcionar una pluralidad de bombas de dosificación para controlar ind ividualmente la velocidad de flujo de corrientes de fluido diferentes de polímero fundido para su extrusión en la hilera. Los objetivos mencionados anteriormente se logran individualmente y en combinación, y no se propone que la presente invención sea interpretada como que requiere que dos o más de los objetivos sean combinados a menos que se requiera expresamente por las reivindicaciones anexadas a la presente. De acuerdo con la presente invención, las dificultades mencionadas anteriormente asociadas con la formación de fibras y tejidos que tienen componentes múltiples de polímero en un sistema cerrado son superadas empleando un sistema cerrado de hilado de fibras que incluye un montaje de haz de hilado que es capaz de proporcionar una pluralidad de corrientes de polímero fundido a una hilera, en donde al menos dos de las corrientes de polímero contienen componentes de polímero diferentes, para
formar fibras o tejidos multicomponentes que incluyen componentes múltiples de polímero que tienen una uniformidad y un denier apropiados. El haz de hilado incluye una pluralidad de bombas de dosificación para controlar independientemente las velocidades de flujo de una o más corrientes de polímero, así como también al menos dos unidades de control térmico que independientemente y uniformemente calientan los diferentes componentes de polímero a sus temperaturas de fusión apropiadas mientras mantienen la segregación térmica entre los componentes de polímero diferentes. Los objetivos, características y ventajas anteriores y otros adicionales de la presente invención llegarán a ser evidentes con la consideración de las siguientes definiciones, descripciones y Figuras 1 a 8 descriptivas de modalidades específicas de la misma, en donde los números de referencia similares en las diversas Figuras 1 a 8 se utilizan para designar componentes similares. Mientras que estas descripciones entran en detalles específicos de la invención, debe ser comprendido que pueden existir y existen diferencias y serían evidentes para aquellos expertos en la técnica sobre la base de las descripciones dadas en la presente.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figu ra 1 es una vista despiezada en perspectiva de un haz de hilado de "percha" convencional para suministrar fluido de polímero fundido a un paquete de hilado en un sistema cerrado.
La Figura 2 es una vista lateral en elevación en sección parcial de una modalidad del sistema cerrado de hilado de fibras de la presente invención. La Figura 3 es una vista en perspectiva en sección parcial de una modalidad del montaje de haz de hilado para el sistema cerrado de la Figura 1 . Las Figuras 4-8 son vistas de sección transversal que ilustran modalidades de grupos diferentes de fibras que pueden ser producidas por un sistema cerrado de la presente invención.
DESCRIPCIÓN DE LAS MODALI DADES PREFERIDAS El sistema cerrado de hilado de fibras de la presente invención se describe abajo con referencia a las Figuras 2 y 3. Los términos "sistema cerrado" y "sistema cerrado de hilado de fibras", como se usan en la presente, hacen referencia a un sistema de hilado de fibras que incluye una etapa de extrusión, una etapa de templado y una etapa de estirado, en donde una corriente de aire u otro gas que se utiliza para templar las fibras en la etapa de templado también se utiliza para estirar y atenuar las fibras en la etapa de estirado, y las etapas de extrusión , templado y estirado se llevan a cabo en un ambiente encerrado común (por ejemplo, una cámara única o una pluralidad de cámaras que se comunican entre sí) . El término "fibra" como se usa en la presente incluye ambas fibras de longitud finita, tales como las fibras cortadas convencionales, así como estructuras substancialmente continuas,
tales como filamentos, a menos que se indique de otro modo. Los términos "fibra bicomponente" y "fibra multicomponente" se refieren a una fibra que tiene al menos dos porciones o segmentos, en donde al menos uno de los segmentos comprende un componente de polímero, y los segmentos restantes comprenden otro componente de polímero diferente. El término "fibra de componente único" se refiere a una fibra que consiste de un componente de polímero único. El término "fibra de polímero mezclado" se refiere a una fibra que consiste de dos o más componentes de polímero diferentes mezclados juntos para formar una composición substancialmente uniforme de los componentes de polímero dentro de la fibra formada. Las fibras extrudidas en el sistema cerrado de la presente invención pueden tener prácticamente cualquier forma de sección transversal, incluyendo, pero no limitada a: redonda, elíptica, con forma de cinta, con forma de hueso de perro, y formas de sección transversal multilobulares. Las fibras pueden comprender cualquiera o una combinación de resinas fundidas que se pueden hilar, incluyendo, pero no limitadas a: homopolímeros, copolímeros, terpolímeros y mezclas de las mismas de: poliolefinas, poliamidas, poliésteres, ácido poliláctico, nylon, poli(tereftalato de trimetileno), y polímeros elastoméricos tales como poliuretano grado termoplástico. Las poliolefinas adecuadas incluyen sin limitación polímeros tales como polietileno (por ejemplo, tereftalato de polietileno, polietileno de baja densidad ,
polietileno de alta densidad , polietileno de baja densidad lineal), polipropileno (polipropileno isotactic, polipropileno sindiotáctico, y mezclas de polipropileno isotáctico y polipropileno atáctico), pol¡-1 -buteno, poli-1 -penteno, poli-1 -hexeno, poli-1 -octeno, polibutadieno, poli-1 ,7-octadieno, y poli-1 ,4-hexadieno, y similares, así como también copolímeros, terpolímeros y mezclas de los mismos. Además, las fibras fabricadas pueden tener cualquier proporción seleccionada de componentes de polímero dentro de las fibras. Haciendo referencia a la Figura 2, se representa un sistema cerrado 100 que incluye un montaje 102 de haz de hilado para suministrar corrientes de polímero fundido a un paquete 104 de hilado, y una cámara 106 encerrada para formar y suministrar filamentos 1 08 extruidos a una banda 1 16 de formación de la trama, formando así una trama no tejida de fibras 1 1 8. Va a ser notado que el diseño de la cámara cerrada ilustrado en la Figura 2 se proporciona para propósitos ilustrativos solamente, y la presente invención no está de ninguna manera limitada a tal diseño. Por ejemplo, cualquier número de diseños de cámara encerrada puede ser utilizado al poner en práctica la presente invención, incluyendo, sin limitación , los diseños de cámara encerrada de las Patentes de los EE. U U . Nos. 5,460,500, 5,503,784, 5, 571 ,537, 5,766,646, 5,800,840, 5,814,349 y 5,820,888. El montaje de haz de hilado, el paquete de hilado, la cámara encerrada y la banda son construidos de metal o cualquier otro material apropiado- para recibir y procesar corrientes de fluido de polímero fundido.
El montaje 102 del haz de hilado proporciona un número de corrientes de polímero fundido dosificadas independientemente al paquete 104 de hilado para su extrusión y formación de fibras dentro del sistema 100 cerrado. Tres sistemas de calentamiento separados e independientes se proporcionan en el montaje de haz de hilado como se describe abajo para calentar independientemente dos corrientes de fluido de polímero separadas abajo que fluyen al montaje del haz de hilado y el haz de hilado. Haciendo referencia a la Figura 3, el montaje 102 de haz de hilado incluye un marco 103 por lo general rectangular y hueco que encierra un par de colectores 122, 1 30 de distribución substancialmente cilind ricos y huecos y un haz de hilado 140 por lo general rectangular. Cada colector de distribución 122, 130 se extiende longitudinalmente a lo largo de una pared 150 posterior del marco, con el colector 130 suspendido ligeramente arriba y alineado substancialmente paralelo con el colector 122. Un tubo 123 de entrada se extiende transversalmente desde una ubicación central del colector 122 y a través de la pared posterior 150 del marco 103 para conectarlo con una fuente de suministro de polímero (no mostrada). De forma similar, otro tubo 131 de entrada se extiende transversalmente desde una ubicación central del colector 130 y a través de una pared 151 posterior superior del marco para conectarlo con otra fuente de suministro de polímero (no mostrada). Una porción de cada tubo de entrada también se extiende dentro de cada colector para conectarlo con un tubo de
distribución de polímero dispuesto dentro del colector como se describe abajo. El colector 122 está sellado en un extremo y conectado con un conducto 124 de suministro de medio de calentamiento en el otro extremo, y el conducto 124 se extiende a través de una pared 152 lateral del marco 103 y se conecta con una fuente de suministro de medio de calentamiento (no mostrado). El colector 1 30 también está sellado en un extremo que corresponde al extremo sellado del colector 122 y está conectado en el otro extremo con otro conducto 1 32 de suministro de medio de calentamiento que se extiende a través de la pared 152 lateral del marco, en donde el conducto de suministro 1 32 está también conectado con una fuente de suministro de medio de calentamiento (no mostrada). Los colectores están ligeramente escalonados en alineación uno con respecto al otro, y el extremo del colector 122 que está conectado con el conducto 124 está más cerca de la pared 1 52 lateral del marco que el extremo correspondiente del colector 130. Dispuesto y extendiéndose longitudinalmente dentro de cada colector de distribución 122, 1 30 está un tubo de distribución de polímero que se conecta con el tubo 123, 131 de entrada correspondiente q ue sobresale en el interior del colector. Cada colector 122, 130 básicamente rodea y cubre el tubo de distribución dispuesto en el mismo, permitiendo que un medio de transferencia de calor flu ídico (por ejemplo, Dowtherm) sea suministrado por el conducto 124, 132 de suministro respectivo dentro del colector
para rodear y transferir calor al fluido de polímero d ispuesto dentro del tubo de distribución. Los colectores y la tubería asociada con los colectores facilitan el calentamiento independiente y separado de dos componentes de polímero diferentes a temperaturas diferentes dentro del montaje 102 del haz de hilado. Adicionalmente, el diseño del colector proporciona un calentamiento uniforme del fluido de polímero que fluye dentro de cada tubo de distribución de polímero dentro de cada colector rodeando cada tubo de distribución con un medio de calentamiento a una temperatura substancialmente uniforme. Esta característica de calentamiento es una mejora significativa sobre el diseño de calentamiento eléctrico proporcionado en el haz de hilado de estilo de "percha", porque los calentadores eléctricos en el haz de hilado de "percha" pueden proporcionar gradientes térmicos no deseados dentro de las secciones del haz de hilado. Cada colector 122, 130 de distribución incluye adicionalmente un conjunto de seis tubos 126, 134 de transferencia de polímero que se extienden transversalmente y en ubicaciones longitudinalmente espaciadas aproximadamente iguales desde el colector hacia una pared 153 frontal del marco 103, en donde los tubos de transferencia 126 (que se extienden desde el colector 122) son substancialmente paralelos con los tubos 134 de transferencia (que se extienden desde el colector 1 30). Cada tubo de transferencia -126, 134 también se extiende hasta su colector 122, 130 respectivo y se conecta en una ubicación apropiada con el
tubo de distribución correspondiente dispuesto en el mismo. Debido a la desviación vertical entre el colector 122 y el colector 130 dentro del marco del montaje del haz de hilado, los tubos de transferencia 1 34 son inmediatamente enrutados verticalmente hacia abajo, hacia el colector 122 al emerger del colector 1 30 para llegar a estar alineados substancialmente verticalmente con los tubos de transferencia 126 cuando se extienden hacia la pared frontal 1 53 del marco. Un experto en la técnica reconocerá que cada tubo de distribución y los tubos de transferencia que se conectan con cada tubo de distribución dentro de cada colector pueden ser diseñados independientemente para asegurar un tiempo de residencia apropiado del fluido de polímero que viaja a través del tubo de d istribución y que está siendo calentado dentro del colector. Además, las longitudes de cada uno de los tubos de transferencia que se extienden desde un tubo de distribución particular son preferentemente iguales para asegurar que el tiempo de residencia de las corrientes de fluido que viajan dentro de estos tubos de transferencia sea substancialmente el mismo. El haz 140 de hilado está dispuesto longitudinalmente cerca de la pared 1 53 frontal dentro de marco 103. El haz de hilado aloja un conjunto de seis bloques 142 de bomba por lo general rectangulares longitudinalmente espaciados a lo largo del haz de hilado para que correspondan con un tubo 126, 1 34 de transferencia único que se extiende desde cada colector 122, 130 hacia los bloques de bomba. Cada bloque 142 de bomba incluye
una primera bomba 128 de dosificación que se conecta con un tubo 126 de transferencia de polímero correspondiente que se extiende hacia ese bloque de bomba y una segunda bomba 1 36 de dosificación que se conecta con un tubo 134 de transferencia de polímero correspondiente que se extiende hacia ese bloque de bomba. Los tubos de transferencia 126, 1 34 se extienden a través de una pared posterior del haz de hilado 140 para conectarse con sus bombas 128, 136 de dosificación correspondientes. Un conducto 144 de suministro de calor se extiende desde una porción inferior de la pared posterior del haz de hilado y a través de la pared 152 lateral del marco para conectarse con una fuente de suministro de medio de transferencia de calor del fluido (no mostrado). El haz de hilado se calienta por medio fluido de transferencia de calor suministrado por el conducto 144, que a su vez calienta y mantiene los bloques 142 de bomba y las bombas 128, 136 a una temperatura apropiada durante la operación del montaje de hilado. Los bloques de bomba son además construidos de un material que tiene una conductividad térmica baja para controlar o limitar la cantidad del calor transferida entre los bloques de bomba, las bombas y el fluido de polímero que viaja a través de las bombas. Por ejemplo, en procesos de fabricación de fibras en donde se utilizan dos componentes de polímero diferentes que tienen temperaturas de fusión diferentes, los bloques de bombas se calientan a la temperatura del punto de fusión más alto. Sin embargo, el componente de polímero con la temperatura de
fusión más baja nunca conseguirá la temperatura más alta debido a la limitada capacidad de transferencia de calor del bloque de bomba. Cada bomba 128, 136 de dosificación además incluye una entrada para recibir fluido de polímero de un tubo 126, 134 de transferencia de polímero correspond iente y salidas múltiples para alimentar corrientes de fluido de polímero a una velocidad de flujo seleccionado a canales de entrada en el paquete 104 de hilado. En una modalidad preferida, cada bomba de dosificación incluye cuatro salidas, de forma que el montaje del haz de hilado es capaz de proporcionar dos conjuntos de veinticuatro corrientes de fluido de polímero, con la temperatura y velocidad de flujo de cada conjunto controlado independiente del otro. Tal modalidad puede, por ejemplo, proporcionar las corrientes de polímero dosificadas desde cada conjunto aproximadamente cada 15.24 cm (seis pulgadas) a lo largo de un haz de hilado que tiene una longitud de aproximadamente 3.66 m (doce pies). Sin embargo, se nota que las bombas de dosificación pueden incluir cualquier número de salidas apropiadas, dependiendo del número de corrientes de polímero que se requiere que sean transferidas al paquete de hilado. El paquete 104 de hilado incluye una pluralidad de canales de entrada para recibir corrientes de fluido de polímero del montaje de haz de hilado, un sistema de filtración de polímero, sistemas de distribución y una hilera con una matriz de orificios de hilado para extruir filamentos de polímero a través de éstos. Por
ejemplo, los orificios de la hilera pueden estar dispuestos en una matriz substancialmente horizontal y rectangular, típicamente de 1 ,000 a 5,000 por metro de longitud de la hilera. Como se usa en la presente, el término "hilera" se refiere a la porción más baja del paquete de hilado que suministra el polímero fundido a y a través de orificios para su extrusión en la cámara 106 encerrada. La hilera puede ser implementada con orificios perforados o hechos por ácido a través de una placa o cualquier otra estructura capaz de emitir las corrientes de fibra requeridas. El paquete de hilado coordina básicamente el flujo de fluido de polímero fundido desde el haz de hilado para formar un tipo de fibra deseado (por ejemplo, fibras de multicomponente, fibras que tienen una configuración geométrica de sección transversal particular, etcétera. ) así como también un número deseado de fibras que son extrudidas continuamente por el sistema. Por ejemplo, el paquete de hilado puede incluir canales que combinan dos o más corrientes de fluido de polímero diferentes alimentados desde el haz de hilado antes de su extrusión a través de los orificios de la hilera. Adicionalmente, los orificios de la hilera pueden incluir una variedad de formas diferentes (por ejemplo, redondo, cuadrado, ovalado, con forma de ojo de cerradura, etcétera), que resultan en diferentes clases de geometrías de sección trasversal de fibra resultantes. Un paquete de hilado ejemplar para usarse con el sistema 100 se describe en la Patente de los EE. UU . No. 5, 162,074 dada a Hills, la descripción de la cual se incorpora en la presente como referencia en su
totalidad . Sin embargo, se nota que cualquier paquete de hilado convencional u otro para hilar fibras puede ser utilizado con el sistema 100. La cámara 106 encerrada incluye una estación 1 10 de apagado o templado dispuesta directamente debajo del paquete 1 04 de hilado y una estación de estirado 1 12 dispuesta directamente debajo de la estación de templado. Un par de conductos 1 14 están también conectados en superficies opuestas de la cámara 106 en las inmediaciones de la estación de templado 1 1 0. Cada conducto 1 14 dirige una corriente de aire (por lo general indicada por las flechas en la Figura 2) en direcciones opuestas entre sí y hacia filamentos extruidos 1 08 que salen del paquete 104 de hilado y viajan a través de la estación 1 10 de templado. Los filamentos extruidos son así templados por las corrientes de aire que convergen de los conductos 1 14 en la estación de templado. Las corrientes de aire son dirigidas preferentemente en una dirección por lo general perpendicular a los filamentos 108 o ligeramente inclinada en una dirección hacia la estación 1 12 de estirado que está dispuesta por debajo de la estación de templado. Sin embargo, se nota que cualquier número de corrientes de aire (por ejemplo, una corriente de aire única) puede ser dirigido en cualquier orientación apropiada hacia los filamentos extruidos dispuestos en la estación de templado. Se nota además que cualquier gas apropiado aparte del aire puede ser utilizado para templar los filamentos en la estación de templado. Además,
dependiendo de los tipos de componentes de polímero utilizados y los tipos de fibras que van a ser formados, una o más corrientes de tratamiento de vapor o gas controladas pueden también ser empleadas para tratar químicamente los filamentos extruidos dentro de la cámara 106 encerrada en la estación de templado 1 1 0 o en cualquier otra ubicación apropiada. La cámara 106 preferentemente tiene un perfil de Venturi en la estación 1 12 de estirado, en donde las paredes de la cámara se estrechan para forma una sección de cámara ahusada o estrechada dentro de la estación de estirado para facilitar una velocidad de flujo incrementada de las corrientes de aire combinadas que pasan a través de la misma. La velocidad de flujo incrementada de las corrientes de aire dentro de la estación de estirado proporciona una fuerza de estirado apropiada para estirar y atenuar los filamentos. La estación 1 12 de estirado se extiende a una abertura de salida en la cámara 106 que está separada una distancia de establecimiento apropiada de la banda 1 16 que forma la trama. La banda 1 16 que forma la trama es preferentemente una banda de pantalla continua a través de la cual puede pasar el aire, tal como una banda de alambre de Fourdrinier. Las fibras que salen de la cámara 106 encerrada son colocadas sobre la banda para formar una trama no tejida. La banda es accionada, por ejemplo, por rodillos o cualquier otro mecanismo de accionamiento apropiado, para suministrar la trama de fibras a una o más
estaciones de procesamiento adicionales. Dispuesta por debajo de la banda 1 16 y en línea con la abertura de salida de la cámara 106 está una cámara 120 de recirculación . La cámara de recirculación incluye un compresor (no mostrado) que desarrolla una presión negativa o succión dentro de la cámara 106 para dirigir las corrientes de aire combinadas de la estación 1 10 de templado a través de la estación 1 12 de estirado y a la cámara de recirculación (por lo general indicadas por las flechas en la Figura 2). Las corrientes de aire introducidas a la cámara 120 son recicladas y suministradas de regreso a los conductos 1 14 para su suministro de nuevo a la estación 1 10 de templado. Preferentemente, las corrientes de aire recicladas son d irigidas también a través de un intercambiador de calor y/o combinadas con aire fresco para mantener una temperatura apropiada para el aire de templado antes de ser recirculadas a la estación 1 10 de templado. En una modalidad alternativa, el sistema cerrado puede no emplear corrientes de aire recicladas. Más bien, un compresor puede dirigir constantemente corrientes de aire fresco en y a través de la cámara 106 encerrada, y el aire se disipa fuera del sistema cerrado al salir de la estación de estirado más que ser reciclado para un uso adicional. La operación del sistema 100 cerrado se describe abajo utilizando un proceso de hilado de fibras bicomponentes ejemplo, en donde los componentes A y B de polímero son alimentados al montaje de haz de hilado para formar las fibras bicomponentes. Se
va a notar, sin embargo, que el sistema 100 puede producir una gran variedad de fibras, incluyendo fibras de componente único y multicomponentes. Una corriente fundida de polímero A se suministra al montaje 102 de haz de hilado vía el tubo 123 de entrada, en donde entra en el tubo de distribución de polímero dispuesto dentro del colector 122 de distribución. Simultáneamente, una corriente fundida de polímero B se suministra al montaje de haz de hilado vía el tubo 131 de entrada, en donde entra en el tubo de distribución de polímero dispuesto dentro del colector 130 de distribución. Un medio fluido de transferencia de calor, proporcionado por los conductos 124, 132, se proporciona dentro de ambos colectores para rodear los tubos de distribución dispuestos en los mismos y para calentar y/o mantener uniformemente e independientemente cada uno de los polímeros A y B a una temperatura apropiada. La corriente de polímero A viaja a través del tubo de distribución en el colector 122 y entra en los tubos 126 de transferencia de polímero, que llevan el polímero A al conjunto de seis bombas 128 de dosificación dispuestas sobre los bloques 142 de bomba en el haz 140 de hilado. De forma semejante, la corriente de polímero B viaja a través del tubo de distribución en el colector 130 y entra en los tubos 134 de transferencia de polímero, que llevan el polímero B al conjunto de seis bombas 1 36 de dosificación dispuestas sobre los bloques de bomba en el haz de hilado. Las bombas de dosificación 128 establecen una velocidad de flujo
apropiada para transferir una pluralidad de corrientes (por ejemplo, veinticuatro) de polímero A a canales de entrada alineados de forma correspondiente dispuestos sobre el paquete 104 de hilado mientras que las bombas de dosificación 1 36 establecen una velocidad de flujo apropiada (que es independiente de la velocidad de flujo establecida para las corrientes de polímero A) para transferir una pluralidad de corrientes de polímero B a canales de entrada alineados de forma correspondiente dispuestos sobre el paquete de hilado. Los conjuntos dosificados independientemente de corrientes de polímero A y B fundidos son dirig idos a través de los canales en el paq uete 104 de hilado y a través de la hilera para formar fibras de polímero bicomponente que consisten de estos dos polímeros. El tipo de fibra bicomponente formada (por ejemplo, lado a lado, revestimiento/núcleo, "islas en el mar", etcétera) se establece por el diseño del paquete de hilado, en donde corrientes separadas de polímeros A y B se combinan de una manera apropiada al salir de la hilera. Adicionalmente, una geometría de sección transversal apropiada para los filamentos extruidos también puede ser establecida por ejemplo, proporcionando orificios de hilera de una o más geometrías seleccionadas. Los filamentos 108 que consisten de los polímeros A y B son extruidos a través de la hilera y entran a la estación 1 10 de templado de la cámara 106 encerrada, en donde los filamentos son expuestos a corrientes de aire de templado dirigidas a los
filamentos desde los conductos 1 14. El compresor en la cámara 120 de recirculación crea una succión dentro de la cámara encerrada que dirige las corrientes de aire a través de la estación 1 10 de templado y a la estación 1 12 de estirado, en donde la velocidad de las corrientes de aire se incrementa debido al perfil estrecho dentro de una porción de la estación de estirado. Los filamentos extruidos son también dirigidos hacia abajo con las corrientes de aire desde la estación de templado a la estación de estirado, y en ese punto los filamentos son estirados y atenuados en la estación de estirado. Las fibras estiradas continúan a través de la cámara 106 encerrada para salir y formar una trama 1 18 no tejida de fibras sobre la banda 1 16. La trama de fibras se transporta por lo banda 1 16 para su procesamiento adicional. Las corrientes de aire que viajan a través de la cámara 120 encerrada y salen son introducidas a la cámara 120 de recirculación , en donde las corrientes son en última instancia dirigidas de regreso a los conductos 1 14 y hacia la estación 1 10 de templado. Las características combinadas de la segregación de temperatura y el suministro independiente de corrientes dosificadas múltiples de fluidos de polímero fundidos dentro del haz de hilado en el sistema cerrado de la presente invención facilitan la producción de un intervalo extensamente diverso de fibras y tejidos no conseguido antes o considerado siquiera en sistemas cerrados convencionales. Por ejemplo, proporcionar un control de temperatura independiente y substancialmente uniforme dentro de
corrientes de polímero fundidos diferentes en el haz de hilado incrementa vastamente el número de combinaciones y proporciones de polímero diferentes que pueden ser conseguidas en fibras individuales durante la formación de la fibra. Un perfil uniforme de la temperatura de la hilera puede ser mantenido en el sistema sin forzar cambios de temperatura en las corrientes de polímero, lo que no es práctico en el haz de hilado de "percha" calentado eléctricamente. El control de temperatura uniforme proporcionado por el haz de h ilado de la presente invención, que elimina gradientes térmicos potenciales durante el calentamiento, es muy superior a los haces de hilado de "percha" calentados eléctricamente, utilizados típicamente en sistemas cerrados. El control independiente de las presiones de suministro de componentes diferentes de polímero vía los conjuntos separados de bombas de dosificación ofrece una mayor flexibilidad de selección y distribución del polímero para cualquier configuración de máquina en particular, proporcionando un control incrementado para el suministro uniforme del polímero sobre la anchura completa de la máquina. El tiempo de residencia puede ser controlado más precisamente con el montaje del haz de hilado y el paquete de hilado de la presente invención , comparado con el sistema de "percha", una característica particularmente importante para polímeros sensibles al calor que requieren un tiempo de residencia reducido. En particular, se pueden establecer tiempos de residencia cortos en el sistema cerrado de la presente invención
para minimizar la transferencia de calor entre las corrientes de polímero y el montaje de haz de hilado y el equipo de paquete de hilado. La uniformidad de estirado mejorada y la prevención de flujo de aire externo o las perturbaciones de temperatura que proporciona un sistema cerrado además mejora el enhebrado y la producción de ciertas clases de fibras de multicomponentes sensibles. Adicionalmente, el sistema cerrado facilita el hilado de ciertas fibras de multicomponentes en una atmósfera controlada de vapor o gas para el tratamiento químico de filamentos formados durante el hilado mientras contiene fácilmente el vapor en el sistema cerrado. El montaje de haz de hilado y el paquete de hilado también incrementan la densidad de orificios de la hilera y las configuraciones de orificio posibles en comparación con el haz de hilado de "percha" (que solamente produce una matriz lineal o angosta de filamentos extruidos de la hilera) para incrementar la productividad y los productos de componentes de polímero múltiples fabricados en un solo sistema cerrado. Además, el haz de hilado de dosificación de corrientes múltiples, combinado con el sistema cerrado de la presente invención facilita la producción de tejidos de gran valor incluyendo, pero no limitados a tejidos antiestática, tejidos para el bienestar de la piel, tejidos con humectabilidad y resistencia a la abrasión , y tejidos formados por métodos de unión diferencial (más que engofrado por calor usado convencionalmente). Los productos de tejidos múltiples también
pueden ser producidos continuamente por un solo sistema cerrado de la invención , por ejemplo, cambiando los tipos y la agrupación de las fibras que son extruídas en la dirección de cruce de la máquina del sistema. Algunos ejemplos de fibras de polímero que pueden ser producidas de acuerdo con la presente invención se ilustran en las Figuras 4-8. La Figura 4 representa una sola fibra 202 con bajo porcentaje de revestimiento/núcleo formada entre un grupo de fibras 204 de componente único u homo-polímero para introducir un aditivo de gran valor, baja resistencia a la fusión, sensible a la temperatura y el tiempo de residencia en una trama de alta calidad formada por las fibras. La Figura 5 representa un grupo de fibras 302 lado a lado revestidas de tri-componentes. Estas fibras exhiben ambos de los beneficios del lado a lado y revestimiento/núcleo en una trama formada por las fibras con el sistema de la presente invención. En ciertas combinaciones de polímero sensibles al templado, o en combinaciones en donde existe un mal acoplamiento de viscosidad entre los componentes de polímero, el paquete de hilado del sistema puede ser configurado para suministrar fibras formadas para su orientación óptima en relación con el aire de templado para minimizar los efectos negativos asociados con la flexión o el doblez de zigzag de los filamentos extruidos de la hilera y así incrementar la densidad de los orificios de procesamiento y la productividad en conjunto. Las Figuras 6a y 6b representan dos arreglos diferentes
de configuraciones de fibra bicomponente lado a lado, en donde las fibras 402, 502 de cada configuración están orientadas de manera diferente con respecto a un sistema dual de templado con aire (la dirección del aire de templado en las Figuras 6a y 6b se representa por flechas). La Figura 7 representa todavía otra agrupación de fibras que puede ser producida por el sistema de la presente invención , en donde se utilizan técnicas de dosificación dedicadas para producir fibras 602 de revestimiento/núcleo bicomponentes mezcladas con fibras 604 de componente único. En todavía otra modalidad , el haz de hilado y el paquete de hilado de la presente invención pueden ser diseñados para suministrar los tamaños de fibra mezclados exactos a través de dosificación de corrientes múltiples dedicadas para producir tejidos con gradientes de tamaño de poro según especificaciones. La Figura 8 representa una ag rupación de fibras que produciría tal tejido, en donde fibras 702 de mayor diámetro son combinadas con fibras 704 de diámetro más pequeño durante el proceso de hilado de las fibras del sistema cerrado. Otros ejemplos de fibras que pueden ser formadas utilizando el sistema de la presente invención son fibras de revestimiento/núcleo en donde el revestimiento es un material termoplástico con un punto de fusión bajo y el material del núcleo es un material termoplástico con altas características de resistencia. Una trama unida por hilado de estas fibras puede ser unida térmicamente (por ejemplo, usando rodillos de calandrado,
aire pasante, etcétera.) a temperaturas suficientemente altas para suavizar o fundir el material de la funda exterior pero suficientemente baja para no comprometer las características de resistencia del material del núcleo. Tales fibras también pueden terier propiedades especiales disponibles en el revestimiento, tal como tacto suave, capacidades antimicrobianas, y estabilidad a los rayos gamma. También se pueden formar fibras divisibles, en las cuales dos o más componentes separados de polímero en los filamentos extruidos son separados después de la formación de una trama, creando así una trama de fibras más finas. Adicionalmente se pueden formar fibras lado a lado que se ondulan y aumentan de volumen espontáneamente cuando se someten al tratamiento apropiado. También se pueden formar fibras de polímero mezcladas en el sistema cerrado de la presente invención para proporcionar un número de propiedades útiles para productos terminados fabricados utilizando esas fibras. De los ejemplos precedentes, se puede ver que el sistema cerrado de la presente invención es sumamente versátil y facilita la producción de una gran variedad combinaciones de fibras y tejidos de componentes múltiples de polímero en un solo sistema. La presente invención no está limitada a las modalidades especiales descritas arriba y las técnicas de procesamiento adicionales o modificadas se considera que están dentro del alcance de la invención. Como señalamos previamente, la presente invención no está limitada a la configuración de cámara
cerrada de la Figura 2; más bien, el sistema cerrado de la presente invención puede utilizar cualquier configuración de ambiente cerrado que previene la exposición de los filamentos extruidos a temperaturas y corrientes de aire no controladas durante la formación de las fibras. De forma semejante, el montaje de haz de hilado no está limitado a la configuración de la Figura 3; más bien, el montaje del haz de hilado puede ser diseñado para recibir y procesar térmicamente y dosificar cualquier número de corrientes de suministro de fluido de polímero. En otras palabras, el montaje de haz de hilado puede incluir cualquier número apropiado de entradas de sumin istro de polímero que se conectan con cualquier número apropiado de tubos de distribución dentro de colectores de distribución para calentar y/o mantener independientemente cualquier número de corrientes de polímero diferentes en una variedad de temperaturas diferentes. El montaje del haz de hilado además incluir cualquier número apropiado de bombas de dosificación , en donde cada bomba tiene cualquier número apropiado de corrientes de salida, para proporcionar independientemente corrientes de fluido de polímeros diferentes a velocidades de flujo variables al paquete de hilado. Además, cada una de las bombas de dosificación pueden ser configuradas para suministrar una o más corrientes de fluido de polímero al paquete de hilado a una velocidad de flujo independiente de las velocidades
de flujo para corrientes dosificadas por cualquiera de las otras bombas de dosificación. El paquete de hilado puede ser diseñado de cualquier manera apropiada para facilitar la producción de fibras y tejidos que incluyen cualquier combinación de fibras de componente único o multicomponentes de cualquier geometría de sección transversal apropiada. Adicionalmente, cualquier número o combinación de técnicas de procesamiento de fibras, técnicas de formación del hilo y procesos de formación de telas tejidas y no tejidas pueden ser aplicados a las fibras formadas de acuerdo con la presente invención. Habiendo descrito las modalidades preferidas de un sistema cerrado nuevo y mejorado para producir fibras y tejidos que tienen componentes de polímero múltiples, se cree que otras modificaciones, variaciones y cambios serán sugeridos a aquellos expertos en la técnica en vista de las enseñanzas expuestas en la presente. Por lo tanto se comprende que todas las variaciones, las modificaciones y los cambios se cree que caen dentro del alcance de la presente invención definida por las reivindicaciones agregadas. Aunque se emplean en la presente términos específicos, se usan en un sentido genérico y descriptivo solamente y no para propósitos de limitación.