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METODO PARA FORMAR TELAS NO TEJIDAS ESPARCIDAS
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Las telas no tejidas fibrosas son preparadas convencionalmente mediante extrusión de un material formador de fibras líquido a través de una boquilla para formar una corriente de filamentos, procesamiento de los filamentos durante su viaje desde la boquilla de extrusión (por ejemplo, enfriamiento y estiramiento de los mismos) y luego intersección de la corriente de filamentos sobre un recolector poroso. Los filamentos se depositan sobre el recolector como una masa de fibras que toma ya sea la forma de una tela manejable o puede ser procesada para formar tal tela. Comúnmente, la masa recolectada o tela es de aproximadamente el mismo ancho como el ancho de la boquilla de la cual los filamentos fueron extruidos: si una tela de un metro de ancho va a ser preparada, la boquilla es también general del orden de un metro de ancho. Debido a que telas anchas son usualmente deseadas para la mayoría de la manufactura económica, boquillas anchas son también en general utilizadas. Sin embargo las boquillas anchas tienen algunas desventajas, por ejemplo, las boquillas son en general calentadas para ayudar a procesar el material formador de REF.: 159810 2
fibras a través de la boquilla y mientras más ancha es la boquilla mas calor se requiere. También, las boquillas anchas son más costosas para preparar que las pequeñas y son más difíciles de mantener. También, el ancho de la tela a ser recolectado puede cambiar dependiendo del uso propuesto de la tela; pero llevar a cabo tales cambios al cambiar el ancho de la boquilla o proporción de la boquilla que es utilizada pueden ser inconvenientes . La presente invención proporciona un método para preparar telas no tejidas fibrosas que tienen un ancho controlado o seleccionado que es adaptado al uso propuesto de la tela y es significativamente diferente del ancho de la boquilla de la cual los filamentos que forman la tela fueron extruidos . En breve resumen, el método de la invención. comprende: (a) extruir una corriente de filamentos de una boquilla que tiene un ancho y espesor conocidos; b) dirigir la corriente de filamentos extruidos a través de una cámara de procesamiento que es definida por dos paredes separadas estrechamente que son paralelas entre si, paralelas al ancho de la boquilla y paralelas al eje longitudinal de la corriente de filamentos extruidos; c) recolectar los filamentos procesados como una tela fibrosa no tejida y d) adaptar el ancho de la corriente de filamentos a un ancho diferente del ancho de la boquilla al ajustar el espaciamiento entre las paredes a una cantidad seleccionada 3
que produce el ancho adaptado. Más frecuentemente, el ancho adaptado deseado de la corriente de filamentos es sustancialmente mayor que el ancho de la boquilla y la corriente de filamentos se esparce a medida que viaja de la boquilla al recolector, en donde es recolectada como una tela funcional. En general, el ancho de la tela después de la recolección es por lo menos de 50 o 100 milímetros o mayor que el ancho de la boquilla y preferiblemente, en ancho de la tela es por lo menos 200 milímetros o más mayor que el ancho de la boquilla. Anchos más estrechos pueden también ser obtenidos, agregando así flexibilidad adicional. Preferiblemente, la cámara de procesamiento está abierta al medio ambiente en sus flancos longitudinales sobre por lo menos parte de la longitud de las paredes. También, las paredes preferiblemente convergen entre sí en la dirección del viaje del filamento para ayudar al ensanchamiento de la corriente de filamentos extruidos. En las figuras: La figura 1 es un diámetro global esquemático de un aparato útil en un método de la invención para formar una tela fibrosa no tejida. La figura 2 es una vista esquemática del aparato de la figura 1, visto a lo largo de las líneas 2-2 de la figura 1. La figura 3 es una vista lateral ampliada de una 4
cámara de procesamiento útil en la invención, con medios de montaje para la cámara no mostrados. La figura 4 es una vista superior, parcialmente esquemática de la cámara de procesamiento mostrada en la figura 3 junto con aparato de montaje y otros aparatos asociados . La figura 5 es una vista superior de un aparato alternativo para llevar a la práctica la invención. La figura 6 es una vista seccional tomada a lo largo de la línea 6-6 en la figura 5. La figura 7 es una vista lateral esquemática de parte de un aparato alternativo útil para llevar a cabo la invención . La figura 1 muestra un aparato ilustrativo para llevar a cabo la invención. El material formador de fibra es traído a una cabeza de extrusión o boquilla 10 - en este aparato ilustrativo, al introducir un material formador de fibras a las tolvas 11, fusión del material en un extrusor 12 y bombeo del material fundido a la cabeza de extrusión 10 a través de una bomba 13. Aunque el material polimérico sólido en .forma de pelotillas u otra forma en partículas es más comúnmente usado y fundido a un estado líquido, bombeable, otros líquidos formadores de fibra tales como soluciones poliméricas podrían también ser usados. La cabeza de extrusión 10 puede ser una hilera para 5
extrusión de hilados convencional o paquete de hilado, que incluye en general múltiples orificios arreglados en un patrón regular, por ejemplo hileras en línea recta. Los filamentos 15 de líquido formador de fibras son extruidos de la cabeza de extrusión y transportados a una cámara de procesamiento o atenuador 16. La distancia 17 que los filamentos extruidos 15 viajan antes de llegar al atenuador 16 puede variar, como lo son las condiciones en las cuales son expuestos. Comúnmente, corrientes de aire de enfriamiento u otro gas 18 son presentadas a los filamentos extruidos mediante métodos y aparatos convencionales para reducir la temperatura de los filamentos extruidos 15. Alternativamente, las corrientes u otro gas pueden ser calentados para facilitar el estiramiento de las fibras. Pueden haber una o más corrientes de aire (u otro fluido) - por ejemplo, una primera corriente de aire 18a soplada transversal a la corriente de filamentos, lo que puede eliminar materiales gaseosos indeseables o humos liberados durante la extrusión y una segunda corriente de aire de aire de enfriamiento 18b que obtiene una reducción de temperatura deseada mayor. Dependiendo del proceso que es usado, la forma de producto terminado deseado, el aire de enfriamiento puede ser suficiente para solidificar los filamentos extruidos 15 antes de que lleguen al atenuador 16. En otros casos, los filamentos extruidos están todavía en una condición 6
reblandecida o fundida cuando entran al atenuador. Alternativamente, no se usan corrientes de enfriamiento en tal caso aire ambiente u otro fluido entre la cabeza de extrusión 10 y el atenuador 16 puede ser un medio para cualquier cambio en los filamentos extruidos antes de que entren al atenuador. La corriente de filamentos 15 pasa a través del atenuador 16, como se discute con más detalle posteriormente en la presente y luego sale. Como se ilustra en las figuras 1 y 2, la corriente sale sobre el recolector 16 en donde los filamentos o fibras terminadas son recolectados como una masa de fibra 20 que puede o no ser coherente y tomar la forma de una tela manejable. Como se discute en más detalle posteriormente en la presente y como se ilustra en la figura 2, la corriente de fibras o filamentos 15 preferiblemente se ha esparcido cuando sale del atenuador y viaja sobre la distancia 21 al recolector 19. El recolector 19 es en general poroso y un dispositivo de extracción de gas 14 puede ser colocado debajo del recolector para ayudar a la deposición de fibras sobre el recolector. La masa recolectada 20 puede ser transportada a otros aparatos tales como calandrias., estaciones de repujado, laminadores, cortadores y los semejantes o se puede hacer pasar a través de rodillos impulsores 22 (figura 1) y enrollarse a un rollo de almacenamiento 23. después de pasar a través de la cámara de 7
procesamiento pero antes de la recolección, los filamentos o fibras extruidos pueden ser sometidos a un número de etapas de procesamiento adicionales no ilustradas en la figura 1, por ejemplo, estiramiento adicional, atomización, etc. La figura 3 es una vista lateral ampliada de un dispositivo de procesamiento preferido representativo o atenuador 16 útil para llevar a la práctica la invención. Este dispositivo representativo y preferido comprende dos mitades o lados movibles 16a y 16b separada para definir entre ellas la cámara de procesamiento 24: las superficies frontales 60 y 61 de los lados 16a y 16b forman las paredes de la cámara. El dispositivo ilustrativo 16 permite un ajuste conveniente de distancia entre las paredes laterales de la cámara de procesamiento para obtener un control deseado sobre el ancho de la corriente de filamentos extruidos de acuerdo con la invención. La extensión de dispersión de la corriente de filamentos o fibras extruidos puede ser controlada en este dispositivo al ajustar la distancia entre las paredes 60 y 61 del atenuador o dispositivo de procesamiento 16. Este dispositivo es también preferido debido a que ofrece una ¦ continuidad de operación deseada aún cuando se corre a altas velocidades con cámaras de procesamiento de espacio estrecho y el material formador de fibras está en una condición reblandecida cuando entra a la cámara de procesamiento. Tales condiciones tienden a provocar taponamiento e interrupción de 8
los dispositivos de procesamiento de la técnica previa. La dispersión de la corriente de filamentos de acuerdo con la invención es auxiliada por la capacidad de disminuir el espaciamiento entre las paredes laterales de una cámara de procesamiento a espaciamientos estrechos, en por lo menos algunos casos más estrechos que los usados convencionalmente con las cámaras de procesamiento en procesos de formación de tela directos. Los espaciamientos usados pueden crear presión dentro de la cámara, provocando que el flujo de aire disperse a un ancho tal como se permite por la configuración de la cámara de procesamiento y que transporte los filamentos extruidos a través de aquel ancho. Unos medios para ajustar la distancia entre las paredes 60 y 61 para el atenuador preferido 16 son ilustrados en la figura 4, la cual es una vista superior y un tanto esquemática a una escala diferente que muestra el atenuador y algo de su estructura de montaje y soporte. Como se ve desde la vista superior en la figura 4, la cámara de procesamiento o de atenuación 24 del atenuador 16 es comúnmente una ranura alargada o rectangular, que tiene una longitud transversal 25 (transversal al eje longitudinal o trayectoria de viaje de filamentos a través del atenuador y paralela al ancho de la cabeza de extrusión o boquilla 10) . Aunque existen como dos mitades o lados, el atenuador 16 funciona como un dispositivo unitario y será 9
discutido primero en su forma combinada. (La estructura mostrada en las figuras 3 y 4 es representativa solamente y una variedad de diferentes construcciones pueden ser usadas) . Paredes de entrada inclinadas 62 y 63 definen un espacio de entrada o garganta 24a a la cámara de atenuación 2 . Las secciones de pared de entrada 62 y 63 son pre eriblemente curvas en el borde de entrada o superficie 62a y 63a para uniformizar la entrada de corrientes de aire que transportan los filamentos extruidos 15. Las secciones de pared 62 y 63 son anexadas a una porción de cuerpo principal 28 y pueden ser provistas con un área rebajada 29 para establecer un espacio 30 entre la porción de cuero 28 y las secciones de pared 62 y 63. Aire u otro gas puede ser introducido a los espacios 30 a través de conductos 39, creando cuchillas de aire (esto es, corrientes gaseosas presurizadas representadas por las flechas 32 que ejercen una fuerza de presión sobre los filamentos en la dirección de viaje del filamento e incrementan la velocidad de los filamentos y que tienen un efecto de enfriamiento adicional sobre los filamentos. El cuero del atenuador 28 es preferiblemente curvo en 28a para uniformizar el paso de aire de la cuchilla de aire 32 al pasaje 24. El ángulo (alfa) de la superficie 28b del cuerpo del atenuador puede ser seleccionado para determinar el ángulo deseado al cual la cuchilla de aire hace impacto a una corriente de filamentos que pasan a través del atenuador. En 10
lugar de estar cerca de la entrada a la cámara, las cuchillas de aire pueden estar dispuestas dentro de la cámara. La cámara de atenuación 24 puede tener un ancho de espacio uniforme (la distancia horizontal 33 en la página de la figura 2 entre los dos lados o paredes del atenuador 60 y 61 es llamado en la presente el espesor de espacio) sobre su longitud axial a través del atenuador (la dimensión a lo largo de un eje longitudinal 26 a través del cámara de atenuación es llamada la longitud axial) . Alternativamente, como se ilustra en la figura 3 , el espesor de espacio puede variar a lo largo de la longitud de la cámara de atenuación. Preferiblemente, la cámara de atenuación se estrecha en espesor a lo largo de su longitud hacia la abertura de salida 34, por ejemplo a un ángulo beta. Tal estrechamente o convergencia de las paredes 60 y 61 en un punto corriente debajo de las cuchillas de aire se ha encontrado que ayuda en por lo menos algunas modalidades de la invención a provocar que la corriente de filamentos extruidos se disperse a medida que se mueve hacia y a través de la salida del atenuador y viaja al recolector 19. En algunas modalidades de la invención, las paredes pueden divergir ligeramente sobre la longitud axial de la cámara de atenuación en un punto corriente abajo de las cuchillas de aire (en cuyo caso la corriente de filamentos extruidos depositada sobre el recolector puede ser más estrecha que el ancho de la cabeza 11
de extrusión o boquilla 10, lo cual puede ser deseable para algunos productos de la invención) . También, en algunas modalidades, la cámara de atenuación es definida por paredes rectas o planas de tal manera que el ancho de espaciamiento o separación entre las paredes es constante sobre parte o toda la longitud de las paredes. En todos estos casos, las paredes 60 y 61 que definen la cámara de atenuación o cámara de procesamiento son consideradas en la presente como paralelas entre sí, debido a que por lo menos una porción de su longitud la desviación del paralelismo exacto es relativamente ligera y preferiblemente no hay sustancialmente desviación del paralelismo en una dirección transversal a la longitud longitudinal de la cámara (esto es, perpendicular a la página de la figura 3) . Como se ilustra en la figura 3, las sección de pared 64 y 65 (de las paredes 60 y 61, respectivamente) que definen la porción longitud longitudinal del pasaje 24 pueden tomar la forma de placas 36 que están separadas de y anexadas a la porción de cuerpo principal 28. Aún si las paredes que definen la cámara de procesamiento convergen sobre por lo menos parte de su longitud, también se pueden dispersar sobre una porción subsecuente de su longitud, por ejemplo para crear un efecto de succión o efecto de venturi . La longitud de la cámara de atenuación 24 se puede hacer variar para obtener efectos diferentes; la variación es especialmente útil con la porción 12
entre las cuchillas de aire 32 y la abertura de salida 34, algunas veces llamada en la presente la longitud del conducto 35. Las longitudes de conducto más largas, escogidas junto con el espaciamiento entre las paredes y cualquier convergencia o divergencia de las paredes, puede incrementar la dispersión de la corriente de filamentos. Estructuras tales como superficies desviadoras, superficies curvas de Coanda y longitudes de pared desiguales pueden ser usadas en la salida para obtener una dispersión adicional deseada u otra distribución de las fibras. En general, el ancho de espacio, longitud de conducto, forma de la cámara de atenuación, etc., son escogidos en conjunción con el material que es procesado y el modo de tratamiento deseado para obtener otros efectos deseados. Por ejemplo, las longitudes de conducto más largas pueden ser -útiles para incrementar la cristalinidad de fibras preparadas. Las condiciones son escogidas y se pueden hacer variar ampliamente para procesar los filamentos extruidos a una forma de fibra deseada. Como se ilustra en la figura 4, los dos lados 16a y 16b del atenuador representativo 16 son cada uno soportados por medio de bloques de montaje 37 anexados a rodamientos lineales 38 que se deslizan sobre vástagos 39. El rodamiento 38 tiene un viaje de baja fricción sobre el vástago a través de medios tales como hileras que se extienden axialmente de rodamientos de bola dispuestos radialmente alrededor del 13
vástago, mediante el cual los lados 16a y 16b se pueden mover fácilmente hacia y a lo lejos entre sí. Los bloques de montaje 37 son anexados al cuerpo del atenuador 28 y un alojamiento 40 a través del cual el aire de un tubo de suministro 41 es distribuido a los conductos 31 y cuchillas de aire 32. En esta modalidad ilustrativa, los cilindros de aire 43a y 43b son conectados, respectivamente, a los lados del atenuador 16a y 16b por medio de vástagos de conexión 44 y aplican una fuerza de sujeción que prensa los lados del atenuador 16a y 16b uno hacia el otro. La fuerza de sujeción es escogida en conjunción con los otros parámetros de operación para equilibrar la presión existente dentro de la cámara de atenuación 24 y también, como se discute posteriormente en la presente, para ajustar o establecer un espaciamiento deseado entre las paredes de la cámara de procesamiento. En otras palabras, la fuerza de sujeción y la fuerza que actúa internamente dentro de la cámara de atenuación para prensar los lados del atenuador a separarse como resultado de la presión gaseosa dentro del atenuador están én balance o equilibrio bajo las condiciones de operación preferidas. El material filamentario puede ser extruido, hacerse pasar a través del atenuador y recolectarse como fibras terminadas en tanto que las partes del atenuador permanecen en su posición de equilibrio o 14
estado estable establecida y la cámara de atenuación o pasaje 24 permanece en su ancho de espacio de equilibrio o estado estable establecido. Después del arranque y operación establecida del aparato representativo ilustrado en las figuras 1-4 (esto es, para obtener un ancho selección de corriente de filamentos) , el movimiento de los lados del atenuador o paredes de la cámara ocurre en general solamente cuando hay una perturbación del sistema (algunas veces las paredes son movidas de manera no intencional durante la operación del proceso para obtener un ancho diferente de la corriente) . Tal perturbación puede ocurrir cuando un filamento que es procesado se rompe o enreda con otro filamento o fibra. Tales rompimientos o enredos son frecuentemente acompañados con un incremento en presión dentro de la cámara de atenuación 24, por ejemplo debido a que el extremo delantero del filamento que sale de la cabeza de extrusión o el enredamiento es ampliado y crea un bloqueo localizado de la cámara 24. La presión incrementada puede ser suficiente para forzar a los lados del atenuador o paredes de la cámara 16a y 16b a moverse a lo lejos entre sí. Después de este movimiento de las paredes de cámara, el extremo del filamento entrante o el enredamiento puede pasar a través del atenuador, después de lo cual la presión en la cámara de atenuación 24 regresa a su valor de estado estable antes de la perturbación y la presión 15
de sujeción ejercida por los cilindros de aire 43 devuelve los lados del atenuador a su posición de estado estable. Otras perturbaciones que provocan un incremento en presión en la cámara de atenuación incluyen "goteos", esto es, piezas de líquido globulares del material formador de fibra que cae de la salida de la cabeza de extrusión en la interrupción de un filamento extendido o acumulaciones de material filamentario extruido que se pueden acoplar y pegar con las paredes de la cámara de atenuación o al material formador de fibra previamente depositado. En efecto, uno o ambos de los lados 16a y 16b del atenuador ilustrativo 16 "flota", esto es, no son mantenidos en su lugar mediante ninguna estructura sino que en lugar de esto están montados para un movimiento libre y fácil lateralmente en la dirección de las flechas 50 en la figura 1. En un arreglo preferido, las únicas fuerzas que actúan sobre los lados del atenuador diferentes a la fricción y gravedad son la fuerza impulsora aplicada por los cilindros de aire y la presión interna desarrollada dentro de la cámara de atenuación 24. Otros medios diferentes al cilindro de aire pueden ser usados, tales como un(os) muelle(s), deformación de un material elástico o levas; sin embargo el cilindro de aire ofrece un control y variabilidad deseados. Muchas alternativas están disponibles para provocar o causar un movimiento deseado de la(s) pared (es) de la 16
cámara de procesamiento. Por ejemplo, en lugar de depender de la presión del fluido para forzar la (s) pared (es) de la cámara de procesamiento a separarse, un detector dentro de la cámara (por ejemplo, un detector de láser o detector térmico que detecta la acumulación sobre las paredes o taponamiento de la cámara) puede ser usado para activar un mecanismo servomecánico que separa la(s) pared (es) y luego las devuelve a su posición de estado estable. En otro aparato útil de la invención, uno o ambos de los lados del atenuador o paredes de la cámara es impulsado en un patrón oscilante, por ejemplo mediante un dispositivo impulsor servomecánico, vibratorio o ultrasónico. La velocidad de oscilación puede variar dentro de amplios intervalos, en los que se incluyen, por ejemplo, por lo menos velocidades de 5,000 ciclos/minuto a 60,000 ciclos/segundo. En todavía otra variación, los medios de movimiento tanto para separar las paredes como devolverlas a la posición de estado estable toman la forma simplemente de una diferencia entre la presión de fluido dentro de la cámara de procesamiento y la presión ambiental que actúa sobre el exterior de las paredes de la cámara. Más específicamente, durante la operación de estado estable, la presión dentro de la cámara de procesamiento (una suma de las varias fuerzas que actúan dentro de la cámara de procesamiento establecida por ejemplo para la forma interna de la cámara de 17
procesamiento, la presencia, ubicación y diseño de las cuchillas de aire, la velocidad de una corriente del fluido que entra a la cámara, etc.) está en equilibrio con la presión ambiental que actúa sobre el exterior de las paredes de la cámara. Si la presión dentro de la cámara se incrementa debido a una perturbación del proceso de formación de fibras, una o ambas de las paredes de la cámara se separan entre sí hasta que la perturbación termina, después de lo cual la presión dentro de la cámara de procesamiento es reducida a un nivel menor que la presión de estado estable (debido a que el espesor de espacio o espaciamiento entre las paredes de la cámara es mayor que en la operación de estado estable) . Después de esto, la presión ambiental que actúa sobre el exterior de las paredes de la cámara impulsa a la(s) pared (es) de la cámara de regreso hasta que la presión dentro de la cámara está en equilibrio con la presión ambiental y se presenta la operación de estado estable. La carencia de control sobre el aparato y parámetros de procesamiento pueden hacer la única dependencia en las diferencias de presión una opción menos deseable. - En suma, además de ser movibles instantáneamente y en algunos casos "flotar" la(s) pared (es) de la cámara de procesamiento ilustrativa son también en general sometidas a medios para provocar que se muevan de una manera deseada. Las paredes en esta variedad ilustrativa pueden ser consideradas 18
como en general conectadas, por ejemplo, física u operacionalmente a medios para provocar un movimiento instantáneo deseado de las paredes. Esto medios de movimiento pueden ser cualquier aspecto de la cámara de procesamiento o aparato asociado o una condición de operación o una combinación de los mismos que provoca el movimiento planeado de las paredes de la cámara movibles - movimiento a separarse, por ejemplo para impedir o aliviar una perturbación en el proceso de formación de fibras y movimiento de manera conjunta, por ejemplo, para establecer o devolver la cámara a operación de estado estable. En la modalidad ilustrada en las figuras 1-3, el espesor de la separación o espaciamiento 33 de la cámara de atenuación 24 está interrelacionado con la presión existente dentro de la cámara o con la velocidad de flujo de fluido a través de la cámara y la temperatura del fluido. La fuerza de sujeción coincide con la presión dentro de la cámara de atenuación y varía dependiendo del espesor de espacio de la cámara de atenuación: para una velocidad de flujo del fluido dada, mientras más estrecho es el ancho de espacio, más alta es la presión dentro de la cámara de atenuación y más alta debe ser la fuerza de sujeción. Fuerzas de sujeción más bajas permiten un ancho de espacio más amplio. Retenes mecánicos, por ejemplo, una estructura de empalme sobre uno o ambos de los lados del atenuador 16a y 16b pueden ser usados para 19
asegurar que se mantengan el espesor de espacio mínimo o máximo . En un arreglo útil, el cilindro de aire 43a aplica una fuerza de sujeción más grande que el cilindro 43b, por ejemplo mediante el uso en el cilindro 43a de un pistón de diámetro más grande que el utilizado en el cilindro 43b. Esta diferencia de fuerza establece el lado del atenuador 16b como el lado que tiende a moverse más fácilmente cuando ocurre una perturbación durante la operación. La diferencia en fuerza es aproximadamente igual a y compensa las fuerzas fricciónales que resisten el movimiento de los rodamiento 38 sobre los vastagos 39. Medios limitantes pueden ser anexados al cilindro de aire más grande 43a para limitar el movimiento del lado del atenuador 16a hacia el lado del atenuador 16b. Unos medios limitantes ilustrativos como se muestra en la figura 4, utilizan como el cilindro 43a un cilindro de aire de doble vástago, en el cual el segundo vástago 46 es roscado, se extiende a través de una placa de montaje 47 y porta una tuerca 48 que puede ser ajustada para ajustar la posición del cilindro de aire. El ajuste de los medios limitantes, por ejemplo al hacer girar la tuerca 48, coloca la cámara de atenuación 24 en alineación con la cabeza de extrusión 10. Debido a la separación instantánea descrita y re- cierre de los lados del atenuador 16a y 16b, los parámetros 20
de operación de una operación de formación de fibra son expandidos. Algunas condiciones que harían previamente al proceso inoperable - por ejemplo, debido a que conducirían a ruptura de filamento requiriendo paralización para el re-enhebrado - se vuelven aceptables como un método y aparato de esta modalidad preferida, después de la ruptura del filamento, el re -enhebrado del extremo del filamento entrante ocurre en general automáticamente. Por ejemplo, velocidades más altas que conducen a una ruptura de filamentos frecuentes pueden ser usadas. Similarmente , el espesor de espacio estrecho, los cuales provocan que las cuchillas de aire sean más enfocadas e impartan más fuerza y mayor velocidad sobre los filamentos que pasan a través del atenuador, pueden ser usados. De otra manera los filamentos pueden ser introducidos a la cámara de atenuación en una condición más fundida, permitiendo mediante esto más control sobre las propiedades de fibra, debido a que el peligro de taponamiento de la cámara de atenuación es reducido. El atenuador puede ser movido más cercano a o alejado de la cabeza de extrusión para controlar entre otras cosas la temperatura de los filamentos cuando entran a la cámara de atenuación. Aunque las paredes de la cámara del atenuador 16 son mostradas como estructuras en general monolíticas, también pueden tomar la forma de un montaje de partes individuales, cada una montada para el movimiento instantáneo 21
o de flotamiento descrito. Las partes individuales que comprenden una pared se acoplan entre sí por medio de medios de sellado para mantener la presión interna dentro de la cámara de procesamiento 24. En un arreglo diferente, hojas flexibles de un material tal como plástico o hule forman las paredes de la cámara de procesamiento 24, mediante lo cual la cámara se puede deformar localmente después de un incremento localizado en presión (por ejemplo debido a un taponamiento provocado por la ruptura de un solo filamento o grupo de filamentos) . Una serie o rejilla de medios impulsores se pueden acoplar con la pared segmentada o flexible; suficientes medios impulsores son usados para responder a deformaciones localizadas y para impulsar una porción deformada de la pared de regreso a su posición sin deformar. Alternativamente, una serie o rejilla de medios oscilantes se pueden acoplar con la pared flexible y hacer oscilar las áreas locales de la pared. De otra manera, de la manera descrita anteriormente, una diferencia entre la presión de fluido dentro de la cámara de procesamiento y la presión ambiental que actúa sobre la pared o porción localizada de la pared puede ser usada para provocar la apertura de una porción de la(s) pared(es) , por ejemplo durante una perturbación del proceso y para devolver la(s) pared (es) a la posición sin deformar o de estado estable, por ejemplo cuando la perturbación termina. La presión del fluido puede también 22
ser controlada para provocar un estado continuo de oscilación de una pared flexible o segmentada. La descripción anterior del atenuador representativo 16 muestra que las paredes 60 y 61 son movibles para ajustar la distancia o seleccionar un espaciamiento entre ellas. También, las paredes son movibles durante la operación del aparato ilustrativo para cambiar el ancho de la tela recolectada sin detener la operación. Por ejemplo, la presión incrementada aplicada a las mitades del atenuador a través de los cilindros de aire 43a y/o 43b provocarán que las paredes 60 y 61 se muevan más cercanas entre sí. También, retenes mecánicos pueden ser aplicados contra las mitades del atenuador para provocar que las paredes 60 y 61 converjan o diverjan sobre la longitud de viaje del filamento cerca de la salida 34 de la cámara de procesamiento. En otras modalidades menos convenientes de la invención, las paredes de la cámara no son movibles sino que en lugar de esto pueden estar fijas en la posición que obtiene un ancho deseado de la corriente de filamentos (por ejemplo, las paredes pueden ser soportadas por un aparato que no es movido fácilmente una vez que se ha seleccionado un espaciamiento deseado, de tal manera que el espaciamiento no es cambiado ni intencionalmente o instantáneamente durante la operación del dispositivo) . Las figuras 5 y 6 muestran un dispositivo de procesamiento ilustrativo que facilita el movimiento de las 23
paredes que definen la cámara de procesamiento, particularmente un pivoteo de las paredes para cambiar el ángulo beta al cual las paredes convergen o divergen a medida que se acercan a la salida del dispositivo. El dispositivo 70 mostrado en las figuras 5 y 6 incluye abrazaderas de montaje 71a y 71b, con cada uno soporta pivoteadamente un dispositivo o mitad de atenuador 72a y 72b sobre pernos 73. Los pernos 73 se extienden giratoriamente a los bloques de soporte 74a y 74b, los cuales cada uno están fijos a una porción de cuerpo principal 75a y 75b, respectivamente de una mitad de dispositivo 72a y 72b. Cada una de las abrazaderas de montaje 71a y 71b están conectadas a un cilindro de aire 76a y 76b, respectivamente, a través de un vástago 85 que se desliza en una abrazadera de soporte 86. Los cilindros de aire aplican presión de sujeción a través de las abrazaderas de montaje 71a y 71b sobre las mitades de dispositivo 72a y 72b y mediante esto sobre la cámara de procesamiento 77 definida entre las mitades del atenuador. Las abrazaderas de montaje 71a y 71b son anexadas a bloques de montaje 78 que se deslizan a baja fricción sobre los vástagos 79. El pivoteo de un dispositivo o mitad de atenuador se lleva a cabo con el mecanismo de ajuste ilustrado mejor en la figura 6, tomado sobre la línea 6-6 de la figura 5 (con secciones de pared 62' y 63' agregadas). Cada mecanismo de ajuste en el aparato ilustrado incluye un accionador 80a u 24
80b, conectado respectivamente entre la abrazadera 71a ó 71b y placas 81a u 81b que corresponden a las placas 36 en la figura 2. un accionador útil comprende un árbol impulsor roscado 82a u 82b dentro del accionador que es impulsado mediante un motor eléctrico para hacer avanzar o retractar el árbol. El movimiento del árbol es transportado a través de las placas 81a y 81b para pivotear la mitad del dispositivo alrededor de los pernos 73. Como se verá, en las modalidad preferidas de la cámara de procesamiento 24 y 77 ilustrada en las figura 3-6, no hay paredes laterales en los extremos de la longitud transversal de la cámara. Esto significa que la cámara de procesamiento está abierta al medio ambiente alrededor del dispositivo. El resultado es que las corrientes de aire o gas en las cuales la corriente de filamentos es arrastrada se puede esparcir a los lados de la cámara bajo la presión existente dentro de la cámara. También, el aire u otro gas puede ser extraído a atraído a la cámara. Similarmente, las fibras que pasan a través de la cámara se pueden esparcir hacia afuera al exterior de la cámara a medida que se aproximan a la salida de la cámara. Tal dispersión o esparcimiento puede ser deseable como se discute anteriormente, para ampliar la masa de fibras recolectadas sobre el recolector. En modalidades preferidas sustancialmente toda la 25
corriente de filamentos viaja dentro de la cámara de procesamiento sobre la plena longitud de la cámara (como se representa por las líneas 15a en la figura 2) , debido a que obtiene una mayor uniformidad de propiedades entre fibras en una tela recolectada. Por ejemplo, las fibras tienen una extensión similar de atenuación y tamaño de fibras similar. El ancho del dispositivo de procesamiento o atenuador (ilustrado por 16 en la figura 2 e ilustrado en líneas continuas) puede ser más ancho que el ancho activo de la cabeza de extrusión o boquilla 10 para acomodar el viaje de los filamentos dentro de la cámara de procesamiento. En otras modalidades, la corriente de fibras se puede esparcir al exterior de una cámara de procesamiento de ancho menor (como se ilustra por la corriente 15' mostrada en líneas continuas que viaja a través del dispositivo de procesamiento 16' en la figura 2) . Si la dispersión es suficiente para provocar una variación indeseable en las propiedades de fibras, la masa recolectada de fibras puede ser recortada de tal manera que solamente las fibras que fueron retenidas sustancialmente dentro de la cámara de procesamiento durante su viaje al recolector son incluidas dentro de la tela no tejida fibrosas terminada. Sin embargo, debido a que el viaje a través de la cámara de procesamiento es en general solo una porción menor del viaje de los filamentos extruidos desde la cabeza de extrusión al recolector (estiramiento principal de filamentos 26
y reducción en el diámetro del filamento ocurre frecuentemente entre los filamentos que entran a la cámara de procesamiento y después de que salen de la cámara de procesamiento, viajan al exterior de los lados de la cámara de procesamiento pueden no afectar extensamente las propiedades de las fibras . El ancho de la tela recolectada puede ser adaptado a un ancho deseado mediante el control de los varios parámetros de la operación de procesamiento de fibras, en las que se incluyen el espaciamiento entre las paredes de la cámara de procesamiento. La tela terminada es una tela funcional (aunque varias otras etapas tales como pegado, atomización, etc., se discuten anteriormente pueden ser necesarias para un uso propuesto) ; esto es, la recolección de fibras es suficiente, en general con un grado de uniformidad en propiedades a través de su ancho, para que la tela funcione apropiadamente para su uso propuesto. Usualmente, el peso base de la tela varía por no más de 30 por ciento a través del ancho de la tela terminada y preferiblemente por no más de 10 por ciento. Sin embargo, la tela puede ser adaptada para tener propiedades especiales, en las que se incluyen variación más alta en propiedades e incluyendo una intención para cortar una tela recolectada en segmentos de diferentes propiedades. Por razones de economía, la tela terminada es en general 27
adaptada para tener un ancho significativamente más amplio que la boquilla de la cual los filamentos fuero extruidos. El incremento del ancho puede ser afectado por los parámetros indicados anteriormente, tales como el espaciamiento entre las paredes de la cámara de procesamiento, también como otros parámetros tales como el ancho de la tela que es recolectada, la longitud del atenuador y la distancia entre la salida del atenuador y el recolector. Incrementos de 50 milímetros pueden ser significativos para algunos anchos de la tela, pero más frecuentemente se busca un incremento de por lo menos 100 milímetros y preferiblemente se obtiene un incremento de 200 milímetros o más. El último incremento puede ofrecer beneficios comerciales significativos al proceso de ensanchamiento. El ángulo incluido abarcado u ocupado por la tela esparcida 15 (el anglo gama en la figura 2) depende del ancho objetivo de la tela a ser recolectada, también como parámetros tales como la distancia del atenuador al recolector. Con distancias comunes entre el atenuador y el recolector, el ángulo incluido gama de la corriente 15 es de por lo menos 10 grados y más comúnmente es de por lo menos 15 ó 20 grados. En muchas modalidades de la invención, la tela terminada (esto es, la tela recolecta o porción recortada de la tela recolectada) es por lo menos 50 por ciento más amplia que el ancho de la cabeza de extrusión o boquilla (lo que 28
significa el ancho activo de la boquilla, es decir aquella porción a través de la cual el líquido formador de fibras es extruido) . La figura 7 muestra, desde el mismo punto de vista como la figura 2, un aparato alternativo 89 útil en la invención, que tiene un atenuador 90 en forma de ventilador que es ventajoso en el procesamiento de una corriente esparcida de filamentos. La cámara de procesamiento y las paredes que definen la cámara de procesamiento, se esparcen o ensanchan sobre la longitud de la cámara de procesamiento. Dentro de la cámara de procesamiento, las fuerzas que actúan sobre los filamentos son más bien uniformes sobre todo el ancho de la corriente. El espaciamiento de las paredes es seleccionado para provocar que la corriente de filamentos se esparza en una cantidad deseada. Preferiblemente, la cámara de procesamiento 89, como en el caso de la cámara descrita previamente 16, no tiene paredes laterales sobre la mayor parte o toda la longitud de las paredes paralelas que definen la cámara de procesamiento (para permitir que la corriente gaseosa que transporta los filamentos se esparza y así esparza la corriente de filamentos) . Sin embargo, la cámara de procesamiento del aparato 89 de la figura 7, también como la cámara de procesamiento en otras modalidades, puede incluir paredes laterales y la dispersión o estrechamente de la 29
corriente de filamentos extruidos o fibras todavía se obtiene al controlar el espaciamiento entre las paredes que definen la cámara de procesamiento. Las paredes laterales pueden tener la ventaja de que limitan la admisión de aire desde los lados que podrían afectar el flujo de los filamentos. En estas modalidades, una sola pared lateral en un extremo transversal de la cámara no es en general anexado a ambas mitades o lados de la cámara debido a que la anexión a ambos lados de la cámara impediría el movimiento conjuntamente o aparte de las mitades de dispositivo, incluyendo la separación instantánea de los lados como se discute anteriormente. En lugar de esto, una(s) pared (es) lateral (es) puede (n) ser anexada (s) a un lado de la cámara y moverse con aquel lado cuando y si se mueve durante el ajuste del mecanismo de ajuste o en respuesta a los medios de movimiento instantáneos como se discute anteriormente. En otras modalidades, las paredes laterales son divididas, con una porción anexada a un lado de la cámara y la otra porción anexada al otro lado de la cámara, con las porciones de pared lateral que se superponen preferiblemente si se desea para confinar la corriente de fibras procesadas dentro de la cámara de procesamiento . En tanto que la dispersión de la corriente recolectada de filamentos es en general preferida, la formación de telas más estrechas que la boquilla (por ejemplo 30
75% o 50% del ancho de la boquilla o más estrecho) puede ser útil. Tal estrechamiento puede ser obtenido al controlar el espaciamiento entre las paredes de la cámara de procesamiento, también, se ha encontrado que la divergencia de las paredes en la dirección de viaje de los filamentos es potencialmente útil para obtener tal estrechamente. Una amplia variedad de materiales formadores de fibra pueden ser usados para fabricar telas fibrosas de la invención. Ya sea materiales poliméricos orgánicos o material inorgánicos, tales como vidrio o materiales de cerámica, pueden ser usados. En tanto que la invención es particularmente útil con materiales formadores de fibra en forma fundida, otros líquidos formadores de fibra tales como soluciones o suspensiones pueden también ser usados. Cualesquier materiales poliméricos orgánicos formadores de fibra pueden ser usados, en los que se incluyen los polímeros usados comúnmente en la formación de fibras tales como polietileno, polipropileno, tereftalato de polietileno, nylon y uretanos . Algunos polímeros o materiales que son más difíciles de formar en fibras mediante técnicas de hilado pegado o hilado en estado fundido pueden ser usados, en los que se incluyen polímeros amorfos tales como olefinas cíclicas (que tienen una viscosidad en estado fundido alta que limita su utilidad en las técnicas de extrusión directa convencionales), copolímeros en bloque, polímeros a base de 31
estireno y adhesivos (en los que se incluyen variedades de adhesivos sensibles a la presión y de fusión térmica) . Los polímeros específicos enlistados en la presente son solo ejemplos y una amplia variedad de otros materiales poliméricos o formadores de fibra son útiles. Interesantemente, los procesos de formación de fibra de la presente invención que utilizan polímeros fundidos frecuentemente pueden ser llevados a cabo a temperaturas más bajas que las técnicas de extrusión directa tradicionales, lo que ofrece una diversidad de ventajas. Las fibras también pueden ser formadas a partir de combinaciones de materiales, en los que se incluyen material a los cuales ciertos aditivos han sido combinados, tales como pigmentos o tintes. Tales como fibras bicomponente de núcleo- envolvente o fibras bicomponente de lado a lado, pueden ser preparadas ("bicomponente" en la presente incluye fibras de más de dos componentes). Además, diferentes materiales formadores de fibras pueden ser extruidos a través de diferentes orificios de la cabeza de extrusión para preparar telas que comprenden una mezcla de fibras. En otras ¦ modalidades de la invención otros materiales son introducidos a una corriente de fibras preparadas de acuerdo con la invención antes o a medida que las fibras son recolectadas para preparar una tela combinada. Por ejemplo otras fibras cortadas pueden ser combinadas en la manera enseñada en la 32
patente norteamericana No. 4,118,531 o material en partículas puede ser introducido y capturado dentro de la tela de la manera enseñada en la patente norteamericana 3,971,373; o microtelas como se enseña en la patente norteamericana 4,813,948 pueden ser combinadas a las telas.
Alternativamente, fibras preparadas de acuerdo con la presente invención pueden ser introducidos a una corriente de otras fibras para preparar una combinación de fibras. Un proceso de formación de fibras de la invención puede ser controlado para obtener diferentes efectos y diferentes formas de la tela. La invención es particularmente útil como un proceso de formación de tela directo en el cual un material polimérico formador de fibras es convertido a una tela en una operación esencialmente directa, tal como se hace en los procesos de hilado pegado soplado en estado fundido. Frecuentemente, la invención es usada para obtener una placa o estera de fibras de por lo menos un espesor mínimo (por ejemplo, 5 milímetros o más) y esponjosidad (por ejemplo 10 cc/gramo o más) ; telas más delgadas pueden ser preparadas, pero las telas de algún espesor ofrecen algunas ventajas para usos tales como aislamiento, filtración, acojinamiento o absorbencia. Las telas en las cuales las fibras recolectadas son pegables autógenamente (pegables sin ayuda de material aglutinante agregado o presión de repujado) son especialmente útiles.
33
Como ejemplos adicionales de control de proceso, un proceso de la invención puede ser controlado para controlar la temperatura y solidez (esto es, calidad de fundido) de los filamentos que entran a la cámara de procesamiento (por ejemplo mediante el movimiento de la cámara de procesamiento más cercana o más alejada de la cabeza de extrusión o incrementar o disminuir el volumen o la temperatura de los fluidos de enfriamiento). En algunos casos, por lo menos la mayoría de los filamentos extruidos del material formador de fibras solidifican antes de entrar a la cámara de procesamiento. Tal solidificación cambia la naturaleza de la acción del aire que impacta los filamentos en la cámara de procesamiento y los efectos dentro de los filamentos y cambia la naturaleza de la tela recolectada. En otros procesos de la invención, el proceso es controlado de tal manera que por lo menos una mayoría de los filamentos solidifican después de que entran a la cámara de procesamiento, después de lo cual pueden solidificar dentro de la cámara o después de que salen de la cámara. Algunas veces, el proceso es controlado de tal manera que por lo menos una mayoría de los filamentos o fibras solidifican después de que son recolectados, de tal manera que las fibras están fundidas suficientemente que cuando son recolectadas se pueden adherir en puntos de intersección de fibras. Una amplia variedad de propiedades de tela pueden 34
ser obtenidas al hacer variar el proceso. Por ejemplo, cuando el material formador de fibras ha solidificado esencialmente antes de que llegue al atenuador, la tela será más esponjosa y exhibirá menos o ningún enlace o pegado de interfibras. En contraste, cuando el material formador de fibras está todavía fundido al tiempo en que entra al atenuador, las fibras pueden todavía ser esponjosas cuando son recolectadas para obtener el pegado o enlace de interfibras. El uso de un dispositivo de procesamiento como se ilustra en las figuras 1-7 puede tener la ventaja de que los filamentos pueden ser procesados a velocidades muy rápidas. Se pueden obtener velocidades que no son conocidas como previamente disponibles en los proceso de formación de tela directos que utilizan una cámara de procesamiento en la misma función como la función típica de una cámara de procesamiento de la presente invención, esto es, proporcionar atenuación primaria del material filamentario extruido. Por ejemplo, no se sabe que el polipropileno haya sido procesado a velocidades de filamentos aparentes de 8,000 metros/minuto en procesos que utilizan tal cámara de procesamiento, pero tales velocidades de procesamiento de filamento aparentes son posibles con la presente invención (el término velocidad de filamento aparente es utilizado, debido a que las velocidades son calculadas, por ejemplo a partir de la velocidad de flujo del polímero, densidad del polímero y diámetro de fibra 35
promedio) . Se han obtenido velocidades de filamento aparente aún más rápidas, por ejemplo 10,000 metros/minuto o aún 14,000 ó 18,000 metros/minuto, y estas velocidades pueden ser obtenidas con un amplio intervalo de polímeros. Además, volúmenes grandes de polímero pueden ser procesados por orificio en la cabeza de extrusión y estos grandes volúmenes pueden ser procesados en tanto que al mismo tiempo se hacen mover los elementos extruidos a alta velocidad. Esta combinación da surgimiento a un alto índice de productividad - la velocidad de rendimiento del polímero (por ejemplo, en gramos/orificio/minuto) multiplicado por la velocidad aparente de los filamentos extruidos (por ejemplo, en metros/minuto). El proceso de la invención se puede llevar a la práctica fácilmente con un índice de productividad de 9,000 o más alto, aún en tanto que se producen filamentos que promedian 20 mieras o menos de diámetro. Varios procesos usados convencionalmente como adjuntos a los proceso de formación de fibras pueden ser usados en relación con los filamentos a medida que entran o salen del atenuador, tales como atomizado de terminados u otros materiales sobre los filamentos, aplicación de una carga electrostática a los filamentos, aplicación de neblinas de agua, etc. Además, varios materiales pueden ser agregados a la tela recolectada, en los que se incluyen agentes de pegado o agentes de enlace, adhesivos, terminados y otras 36
telas o películas. Aunque no hay comúnmente ninguna razón para hacer esto, los filamentos pueden ser soplados de la cabeza de extrusión mediante una corriente gaseosa primaria a la manera de aquella utilizada en las operaciones de soplado en estado fundido convencionales. Tales corrientes gaseosas primarias provocan una atenuación inicial y estiramiento de los filamentos . Las fibras preparadas mediante un método de la invención pueden fluctuar ampliamente en diámetro. Tamaños de microfibra (aproximadamente 10 mieras o menor de diámetro) pueden ser obtenidos y ofrecen varios beneficios; sin embargo también se pueden preparar fibras de diámetro más grande y son útiles para ciertas aplicaciones; frecuentemente, las fibras son de 20 mieras o menos de diámetro. Fibras de sección transversal circular son más frecuentemente preparadas, pero otras formas de sección transversal pueden también ser usadas . Dependiendo de los parámetros de operación escogidos, por ejemplo grado de solidificación del estado fundido antes de entrar al atenuador, las fibras recolectadas pueden más bien ser continuas o esencialmente discontinuas. La orientación de las cadenas poliméricas en las fibras puede ser influenciada por la selección de parámetros de operación, tales como grado de solidificación del filamento que entra al atenuador, velocidad y temperatura 37
de la corriente de aire introducida al atenuador por las cuchillas de aire y longitud axial, ancho de espacio y forma (debido a que por ejemplo, la forma puede influenciar un efecto de venturi) del pasaje del atenuador. Fibras únicas y propiedades de fibra únicas y telas fibrosas únicas, se han obtenido en dispositivos de procesamiento como se ilustra en las figuras 1-7. Por ejemplo, en algunas telas recolectadas, se encuentra que las fibras que están interrumpidas, esto es, están rotas o enredadas consigo mismas u otras fibras o deformadas de otra manera tales como mediante acoplamiento con una pared de la cámara de procesamiento. Los segmentos de fibra en la ubicación de la interrupción - esto es, los segmentos de fibra en el punto de una ruptura o rompimiento de fibra y los elementos de fibra en los cuales ocurre un enredamiento o deformación - son todos denominados un segmento de fibra interrumpido en la presente o más comúnmente por propósitos de brevedad son denominados frecuentemente de manera simple "extremos de fibra" : estos segmentos de fibra interrumpidos forman el término o extremo de una longitud de fibras sin afectar, aunque en el . caso de enredamientos o deformaciones frecuentemente no hay ninguna ruptura o rompimiento o división real de la fibra. Los extremos de fibra tienen una forma de fibra (en contraposición a una forma globular como algunas veces se obtiene en los métodos de soplado en estado 38
fundido u otros métodos previos) pero son usualmente ampliados en diámetro sobre las porciones intermedias de la fibra; usualmente son de menos de 300 mieras de diámetro. Frecuentemente, los extremos de fibras, especialmente extremos rotos, tienen una forma ondulada o en espiral, lo que provoca que los extremos se enreden consigo mismos u otras fibras. Además, los extremos de fibras pueden ser pegados lado a lado con otras fibras, por ejemplo mediante coalescencia autógena del material del extremo de fibra con material de una fibra adyacente. Los extremos de fibra como se describen surgen debido al carácter único del proceso de formación de fibras de las figuras 1-7, el cual puede continuar a pesar de rupturas e interrupciones en la formación de fibras individuales. Tales extremos de fibras pueden no ocurrir en todas las telas recolectadas de la invención (por ejemplo, pueden no ocurrir si los filamentos extruidos del material formador de fibra ha llegado a un alto grado de solidificación antes de que entren a la cámara de procesamiento) . Fibras individuales pueden ser sometidas a una interrupción, por ejemplo se puede romper en tanto que son estiradas en la cámara de procesamiento o se pueden enredar consigo mismas u otra fibra como resultado de ser desviadas de la pared de la cámara de procesamiento o como resultado de turbulencia dentro de la cámara de 39
procesamiento, quizás mientras que todavía están fundidas; pero no obstante tal interrupción, el proceso de formación de fibras continúa. El resultado es que la tela recolectada incluye un número significativo detectable de los extremos de fibras o segmentos de fibra interrumpidos en donde hay una discontinuidad en la fibra. Puesto que la interrupción ocurre comúnmente en o después de la cámara de procesamiento, en donde las fibras son sometidas comúnmente a fuerzas de estiramiento, las fuerzas están bajo tensión cuando se rompen, enredan o deforman. La ruptura o rompimiento o enredamiento da como resultado en general una interrupción o liberación de tensión que permite que los extremos de fibra se retracten y ganen en diámetro. También, los extremos rotos están libres para moverse dentro de las corrientes del fluido en la cámara de procesamiento lo cual por lo menos en algunos casos conduce a enrollamientos de los extremos a una forma en espiral y enredamiento con otras fibras . Estudios analíticos y comparaciones de los extremos de fibra y porciones medias revelan comúnmente una morfología diferente entre los extremos y partes medias. Las cadenas poliméricas en los extremos de fibra usualmente están orientadas pero no al grado en que están orientados en las porciones medias de las fibras. Esta diferencia en orientación puede dar como resultado una diferencia en la proporción de cristalinidad y en la clase de estructura 40
cristalina u otra estructura morfológica. Además, estas diferencias son reflejadas en diferentes propiedades. En general, cuando las partes medias y extremos de fibras preparados mediante esta invención son evaluadas utilizando un calorímetro de barrido diferencial calibrado apropiadamente (DSC) , las partes medias y el extremo de fibra diferirán entre sí ya que una o más de las transiciones térmicas comunes mediante por lo menos la resolución del instrumento de prueba (0.1°C), debido a las diferencias en los mecanismos que operan internamente dentro de las partes medias de fibra y los extremos de fibra. Por ejemplo, cuando son observables experimentalmente, las transiciones térmicas pueden diferir como sigue: 1) la temperatura de transición vitrea Tg, para las partes medias puede ser ligeramente más alta en temperatura que para los extremos y el aspecto puede disminuir en altura a medida que el contenido cristalino u orientación en la parte media de la fibra se incrementa; 2) cuando es observada, la temperatura de inicio de cristalización en frío Te, y el área pico medida durante la cristalización en frío serán más baja para la porción media de fibra en relación con los extremo de fibra y finalmente 3) la temperatura pico de fusión, Tm, para las partes medias de fibra será ya sea elevada sobre la Tm observada para los extremos o volverse compleja en naturaleza mostrando múltiples mínimos endotérmicos (esto es, múltiples picos de 41
fusión que representan diferentes puntos de fusión para diferentes porciones moleculares que, por ejemplo, difieren en el orden de su estructura cristalina) , con una porción molecular de la porción media de la fibra que funde a una temperatura más alta que porciones moleculares de los extremos de fibra. Más frecuentemente, los extremos de fibras y porciones medias de la fibra difieren en uno o más de los parámetros de temperatura de transición vitrea, temperatura de cristalización en frío y punto de fusión por al menos 0.5 o 1°C. Las telas que incluyen fibras con extremos fibrosos ampliados tienen la ventaja de que los extremos de fibra pueden comprender un material más fácilmente reblandecido adaptado para incrementar el pegado o enlace de una tela y la forma en espiral puede incrementar la coherencia de la tela.
Ej emplos Un aparato como se muestra en la figura 1 fue usado para preparar telas fibrosas a partir de un número de diferentes polímeros como se resume en la Tabla 1. Partes específicas del aparato y condiciones de operación hicieron variar como se describe a continuación y también se resume en la Tabla 1. La boquilla de extrusión usada en todos los ejemplos tenía un ancho activo de aproximadamente 10 centímetros (cuatro pulgadas) . La Tabla 1 también incluye una 42
descripción de características de las fibras preparadas, en las que se incluyen el ancho de la tela no tejida recolectada . Los ejemplos 1-22 y 42-43 fueron preparados a partir de polipropileno. Los ejemplos 1-13 fueron preparados a partir de un propileno que tiene un índice de flujo en estado fundido (MFI) de 400 (Exxon 3505G) . El ejemplo 14 fue preparado a partir de polipropileno que tiene un MFI de 30 (Fina 3868) . Los ejemplos 15-22 fueron preparados a partir de polipropileno que tiene un MFI de 70 (Fina 3860) y los ejemplos 42-43 fueron preparados a partir de un polipropileno que tiene un MFI de 400 (Fina 3960) . El polipropileno tiene una densidad de 0.91 g/cc. Los ejemplos 23-32 y 44-46 fueron preparados a partir de tereftalato de polietileno; los ejemplos 23-26, 29-32 y 44 fueron preparados a partir de PET tiene una viscosidad intrínseca (IV) de 0.61 (3M 651000) , el ejemplo 27 fue preparado a partir de PET que tiene una IV de 0.36, el ejemplo 28 fue preparado a partir de PET que tiene una IV de 0.9 (un PET de alto peso molecular útil como fibra de hilado de alta tenacidad suministrado como Crystar 0400 suministrado por Dupont Polymers) , y los ejemplos 45 y 46 fueron preparados a partir de PETG (AA45-004 fabricado por Paxon Polymer Company, Baton Rouge, LA) . El PET tiene una densidad de 1.35 y el PETG tiene una densidad de aproximadamente 1.30.
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Los ejemplos 33 y 41 fueron preparados a partir de un polímero de nylon 6 (Ultramid PA6 B-3 de BASF) que tiene un FI de 130 y una densidad de 1.15. El ejemplo 34 fue preparado a partir de poliestireno (Crystal PS 3 510 suministrado por Nova Chemicals) y que tiene un MFI de 15.5 y densidad de 1.04. El ejemplo 35 fue preparado a partir de poliuretano (Morton PS-440-200) que tiene un MFI de 37 y una densidad de 1.2. El ejemplo 36 fue preparado a partir de polietileno (Dow 6806) que tiene un MFI de 30 y densidad de 0.95. El ejemplo 37 fue preparado a partir de un copolímero en bloque que comprende 13 por ciento de estireno y 87 por ciento de copolímero de etileno butileno (Shell Kraton G1657) que tiene un MFI de 8 y densidad de 0.9. El ejemplo 38 fue una fibra de núcleo-envolvente de bicomponentes que tiene un núcleo (89 por ciento en peso) del poliestireno usado en el ejemplo 34 y una envolvente (11 por ciento en peso) del compolimero usado en el ejemplo 37. El ejemplo 39 fue una fibra de lado a lado bicomponente preparado a partir de polietileno (Exxact 4023 suministrado por Exxon Chemicals que tiene un MFI de 30) 36 por ciento en peso) y un adhesivo sensible a la presión 64 por ciento en peso) . El adhesivo comprende un terpolímero de 92 por ciento en peso de isooctilacrilato, 4 por ciento en peso de estireno y 4 por ciento en peso de ácido acrílico, tenía una viscosidad intrínseca de 0.63, y fue suministrado a través de 44
un extrusor de adhesivo Bonnot . En el ejemplo 40, cada fibra era de un solo componente, pero fibras de dos composiciones poliméricas diferentes fueron usadas - el polietileno usado en el ejemplo 36 y el polipropileno utilizado en los ejemplos 1-13. La cabeza de extrusión tenía cuatro hileras de orificios, con 42 orificios en cada hilera y el suministro a la cabeza de extrusión fue arreglado para suministrar un diferente de los dos polímeros a orificios adyacentes en una hilera para obtener un patrón A-Boquilla-A. En el ejemplo 47 se preparó una tela fibrosa solamente a partir del adhesivo sensible a la presión que fue usado como un componente de las fibras bicomponentes el ejemplo 39; se usó un extrusor de adhesivo Bonnot. En los ejemplos 42 y 43, los cilindros de aire usados para impulsar lo lados o paredes movibles del atenuador fueron reemplazados con muelles helicoidales. En el ejemplo 42, los muelles se desviaron 9.4 milímetros sobre cada lado durante la operación en el ejemplo. La constante de muelle para el muelle fue de 4.38 Newtons/milímetro, de tal manera que la fuerza de sujeción aplicada por cada muelle era de 41.1 Newtons . En el ejemplo 43, el muelle se desvió 2.95 milímetros en cada lado, la constante del muelle era de 4.9 Newtons/milímetro, y la fuerza de sujeción fue de 14.4 Newtons .
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En el ejemplo 44, la cabeza de extrusión era una boquilla de soplado en estado fundido, que tenía orificios de 0.38 milímetros de diámetro espaciados 1.02 milímetros de centro a centro. La hilera de orificios era de 101.6 milímetros de largo. Aire de soplado en estado fundido primario a una temperatura de 370 grados C fue introducido a través de una cuchilla de aire de 203 milímetros de ancho sobre cada lado de la hilera de orificios a una velocidad de 0.45 metros cúbicos/minuto (CM ) para las dos cuchillas de aire en combinación. En el ejemplo 47 vibradores de bola rotativos neumáticos que oscilan a aproximadamente 200 ciclo/minuto fuero conectados a cada uno de los lados o paredes del atenuador movibles; los cilindros de aire permanecieron en su lugar y alinearon la cámara del atenuador bajo la cabeza de extrusión y estaban disponibles para devolver los lados del atenuador a su posición original en el caso de que una acumulación de presión separar los lados. Durante la operación del ejemplo, una cantidad menor de adhesivo sensible a la presión se pegó sobre las paredes de atenuador cuando los vibradores se pusieron en operación que cuando no estuvieron en operación. En los ejemplos 7 y 37, la esta de sujeción era cero, pero el equilibrio entre la presión de aire dentro de la cámara de procesamiento y la presión ambiental estableció el espacio entre las paredes de la 46
cámara y devolvió las paredes laterales movibles a su posición original después de cualesquier perturbaciones. En cada uno de los ejemplos, el polímero formado en fibras fue calentado a una temperatura enlistada en la Tabla 1 (temperatura medida en el extrusor 12 cerca de la salida de la bomba 13) , en la cual el polímero fue fundido y el polímero fundido fue suministrado a los orificios de extrusión a una velocidad como se enlista en la tabla. La cabeza de extrusión tenía en general cuatro hileras de orificios, pero el número de orificios de una hilera, el diámetro de los orificios y la proporción de longitud a diámetro de los orificios se hizo variar como se enlista en la tabla. En los ejemplos 1-2, 5-7, 14-24, 27, 29-32, 34 y 36-40, cada hilera tenía 42 orificios, haciendo un total de 168 orificios. En los otros ejemplos con la excepción del ejemplo 44, cada hilera tenía 21 orificios, haciendo un total de 84 orificios. Los parámetros del atenuador también se hicieron variar como se describe en la tabla, incluyendo el espacio de la cuchilla de aire (la dimensión 30 en la figura 3) ; el ángulo de cuerpo del atenuador (alfa en la figura 3) ; temperatura del aire que pasa a través del atenuador; velocidad de aire de enfriamiento; la presión de sujeción y la fuerza aplicada al atenuador mediante los cilindros de aire; el volumen total de aire que se hace pasar a través del atenuador (dado en 47
metros cúbicos reales/minuto o ACMM; aproximadamente la mitad del volumen enlistado se hizo pasar a través de cada cuchilla de aire 32) ; los espacios en la parte superior y fondo del atenuador (las dimensiones 33 y 34, respectivamente, en la figura 3) ; la longitud del conducto del atenuador (dimensión 35 en la figura 3) ; la distancia desde el borde de salida de la boquilla al atenuador (dimensión 17 en la figura 1) ; y la distancia de la salida del atenuador al recolector (dimensión 21 en la figura 1) . La cuchilla de aire tenía una longitud transversal (la dirección de la longitud 25 de la ranura en la figura 4) de aproximadamente 120 milímetros y el cuerpo del atenuador 28 en el cual se formó el rebajo para la cuchilla de aire tenía una longitud transversal de aproximadamente 152 milímetros. La longitud transversal de la pared 36 anexada al cuerpo del atenuador se hizo variar: en los ejemplos 1-5, 8-25, 27-28, 33-35 y 37-47, la longitud transversal de la pared fue de 254 milímetros; en los ejemplos 6, 26, 29-32 y 36 fue de aproximadamente 406 milímetros y en el ejemplo 7 fue de aproximadamente 172 milímetros. .- . Las propiedades de las fibras recolectadas son reportadas en las que se incluyen el diámetro de fibra promedio, medida a partir de imágenes digitales adquiridas de un microscopio electrónico de barrido y utilizando un programa de análisis de imagen UTHSCSA IMAGE Tool para 48
Windows, versión 1.28, de la University of Texas Health Science Center in San Antonio (copyright 1995-97) . Las imágenes fueron usadas a amplificaciones de 500 a 1000 veces, dependiendo del tamaño de las fibras. La velocidad de filamento aparente de las fibras recolectadas fue calculada a partir de la ecuación, apparent = 4M/pndf2, en donde: M es la velocidad de flujo del polímero por orificio en gramos/metro cúbico, p es la densidad del polímero, y df es el diámetro de fibra promedio medido en metros . La tenacidad y alargamiento a la ruptura de las fibras fueron medidos al separar una sola fibra bajo amplificación y montar la fibra en un bastidor de papel. La fibra fue probada en cuanto a resistencia a la ruptura mediante el método resumido en la norma ASTM D3822-90. Ocho fibras diferentes fueron usados para determinar una resistencia a la ruptura promedio y un alargamiento promedio a la ruptura. La tenacidad fue calculada a partir de la resistencia a la ruptura promedio y el denier promedio de la fibra calculado a partir del diámetro de fibra y la densidad del polímero. Se cortaron muestras a partir de las telas preparadas, incluyen porciones que comprenden un extremo de 49
fibra, esto es, un segmento de fibra en el cual una interrupción toma la forma ya sea de una ruptura o un enredamiento que ha ocurrido y porciones que comprenden la parte media de la fibra, esto es, la porción sin afectar principal de las fibras y las muestras fueron sometidas para su análisis mediante calorimetría de barrido diferencial, específicamente Modulated DSC™ utilizando un dispositivo Modelo 2920 suministrado por TA Instruments, Inc , New Castle, DE, y utilizando una velocidad de calentamiento de 4 grados C/minuto, una amplitud de perturbación de más o menos 0.636 grados C y un período de 60 segundos. Los puntos de fusión tanto para los extremos de las fibras como las partes medias de las fibras fueron determinados; el pico de punto de fusión máximo sobre las gráficas de DSC para la parte media de las fibras y los extremos de las fibras son reportados en la Tabla 1. Aunque en algunos casos, no se detectó ninguna diferencia entre las partes medias y extremos en cuando al punto de fusión, otras diferencias fueron frecuentemente vistas aún en aquellos ejemplos, tales como diferencias en temperatura de transición vitrea. Muestras de partes medias y extremos de fibras y extremos de fibras fueron también sometidas para análisis de difracción de rayos X. Los datos fueron recolectados mediante el uso de un microdifractómetro de Bruker (suministrado por 50
Bruker AXS, Inc. Madison, WI) , radiación K„ de cobre y registro del detector sensible a la posición HI-STAR 2D de la radiación dispersada. El difractómetro fue equipado con un colimador de 300 mieras y monocromador de haz incidente de grafito. El generador de rayos X consistía de una superficie de ánodo rotativa operada a ajustes de 50 kV y 100 mA y utilizando un objetivo de cobre. Los datos fueron recolectados utilizando una geometría de transmisión para 60 minutos con el detector centrado a 0 grados (2T) . Las muestras fueron corregidas por la sensibilidad del detector e irregularidades espaciales utilizando los elementos de programación de análisis de datos GADDS de Bruker. Los datos corregidos fueron promediados azimutalmente, reducidos a pares x-y de ángulo de dispersión (2T) y valores de intensidad y sometidos a ajuste de perfil al utilizar los elementos de programación de análisis de datos ORIGIN™ (suministrado por Microcal Software, Inc. Northhampton, MA) para la evaluación de cristalinidad . Un modelo de forma de pico gaussiano fue empleado para describir las contribuciones de pico cristalino y pico amorfo individuales. Para algunos conjuntos de datos, un solo pico amorfo no contó apropiadamente para la intensidad dispersada amorfa total . En estos casos se emplearon máximos de ancho adicionales para tomar en cuenta plenamente la intensidad dispersada amorfa observada. Los índices de 51
cristalinidad fueron calculados como la proporción de are pico cristalina a área pico dispersada total (cristalina más amorfa) en el intervalo de ángulos de dispersión de 6 a 36 grados (2T) . Un valor de unidad representa 100 por ciento de cristalinidad y un valor de cero que corresponde a un material completamente amorfo. Los valores obtenidos son reportados en la Tabla 1. En cuanto a cinco ejemplos de telas fabricadas a partir de polipropileno, ejemplos 1, 3,13, 20 y 22, el análisis de rayos X reveló una diferencia entre las partes medias y extremos en que los extremos incluían una forma cristalina beta, medida a 5.5 angstrons. Se determinaron proporciones de área de estiramiento al dividir el área de sección transversal del orificio de boquilla por el área de sección transversal de las fibras completas, calculada a partir del diámetro de fibra promedio. también se calculó el índice de productividad.
Tabla 1
Número de ejemplo 1 2 3 4 5 6 7 8 2 12
Polímero PP PP PP PP PP PP PP PP PP PP
MFI/IV 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400
Temperatura de fusión (C) 187 188 187 183 188 188 188 188 180 188 168 168 84 84 Número de orificios 168 168 168 84 84 84
Velocidad de flujo de polimerc (g orífíce min) 1.00 1.00 1.00 1.04 1.00 1.00 1.00 0.49 4.03 1.00
Diámetro de orificio (mm) 0.343 0.508 0.889 1.588 0.508 0.508 0.508 0.889 0.889 0.889
L/D de orificio 9.26 6.25 3.57 1.5 6.25 6.25 6.25 3.57 3.57 3.57
Espacio de cuchilla de aire (mm) 0.762 0.762 0.762 0.762 0.762 0.762 0.762 0.381 1.778 0.381
Angulo de cuerpo de atenuador (degrees) 30 30 30 30 30 30 30 20 40 20
10 Temp. de aire de atenuador (C) 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25
Velocidad aire enfriamiento (ACMM) 0.44 0.35 0.38 0.38 0.38 0.37 0 0.09 0.59 0.26
Fuerza de sujeción (Newtons) 221 221 59.2 63.1 148 237 0 23.7 63.1 43.4
Vol de aire de atenuador (ACMM) 2.94 2.07 1.78 1.21 2.59 2.15 2.57 1.06 >3 1.59
Espacio de atenuador (Sup.) (mm) 4.19 3.28 3.81 4.24 3.61 2.03 3.51 2.03 5.33 1.98
Espacio de atenuador (fondo) (mm) 2.79 1.78 2.90 3.07 3.18 1.35 3.51 2.03 4.60 1.88
Longitud conducto (mm) 152.4 152.4 152.4 152.4 76.2 228.6 25.4 152.4 152.4 152.4
Distan, boquilla a atenuador (mm) 317.5 317.5 317.5 317.5 317.5 304.8 304.8 304.8 304.8 914.4
15 Dist. atenuador a recolector (mm) 609.6 609.6 609.6 609.6 609.6 609.6 609.6 609.6 609.6 304.8
Diámetro de fibra promedio (µ) 10.56 9.54 15.57 14.9 13.09 10.19 11.19 9.9 22.26 14.31
Velocidad filamento aparente (m min) 12600 15400 5770 6530 8200 13500 11200 6940 11400 6830
Tenacidad (g/denier) 2.48 4.8 1.41 1.92 2.25 2.58 2.43 2.31 0.967 1.83
% alargamiento a la ruptura (%) 180 180 310 230 220 200 140 330 230 220
Proporción área estiramiento 1050 2800 3260 11400 1510 2490 2060 8060 1600 3860
P. de fusión - partes medias (eQ 165.4 165.0 164.1 164.1 165.2 164.0 164.3 165.2 164.3 165.4
Segundo pico <°C) P. de fusión - extremos (°C) 163.9 164.0 163.4 163.4 163.2 162.5 164.0 163.3 164.3 163.2
Segundo pico (°C) Indice cristalinidad - p medias 0.44 0.46 0.42 0.48 0.48 0.52 0.39 0.39 0.50 0.40
Indice de productividad g-m/aguj-nuy 12700 15500 5770 6760 8240 13600 11300 3380 45800 6830
Ancho de tela (oun) N/M 508 584 292 330 533 102 267 203 241
Ang. incluido corr. fibra (y) N/M 37 43 18 21 39 ~ 15 10 26
Tabla 1 cont
Número de ejemplo 11 12 12 14 15 16 17 18 12 Polímero PP PP PP PP PP PP PP PP PP
MFI IV 400 400 400 30 70 70 70 70 70
Temp. de fusión (°C) 190 196 183 216 201 201 208 207 206
Número de orificios 84 84 84 168 168 168 168 168 168
15 Vel. flujo de polímero (g/orifíc/niin) 1.00 1.00 1.00 0.50 1.00 0.50 0.50 0.50 0.50
Diámetro de orificio (mm) 0.889 0.889 1.588 0.508 0.343 0.343 0.343 0.343 0.343
UD de orificio 3.57 3.57 1.5 3.5 9.26 3.5 3.5 3.5 3.5
Espacio de cuchilla de aire (mía) 0.381 1.778 0.762 1.270 0.762 0.762 0.762 0.762 0.762
Angulo de cuerpo de atenuador (grados) 20 40 30 30 30 30 30 30 30 nuador (°C) 25 25 121 25 25 25 25 25 25
5 Temp. de aire de ate Velocidad aire enfriamiento (ACMM) 0 0.59 0.34 0.19 0.17 0 0.35 0.26 0.09
Fuerza de sujeción ( ewtons) 27.6 15.8 55.2 25.6 221 27.6 27.6 27.6 27.6
Vol de aire de atenuador (ACMM) 0.86 1.19 1.25 1.24 2.84 0.95 0.95 1.19 1.54
Espacio de atenuador (Sup.) (ram) 2.67 6.30 3.99 5.26 4.06 7.67 5.23 3.78 3.78
Espacio de atenuador (fondo) (mm) 2.67 6.30 2.84 4.27 2.67 7.67 5.23 3.33 3.33
Longitud conducto (mm) 152.4 76.2 152.4 152.4 152.4 152.4 152.4 152.4 152.4
Distan, boquilla a atenuador (mm) 101.6 127 317.5 1181.1 317.5 108 304.8 292.1 292.1
10 Dist. atenuador a recolector (mm) 914.4 304.8 609.6 330.2 609.6 990.6 787.4 800.1 800.1
Diámetro de fibra promedio (µ) 18.7 21.98 14.66 16.50 16.18 19.20 17.97 14.95 20.04
Velocidad filamento aparente (m/min) 4000 2900 6510 2570 5370 1900 2170 3350 1740
Tenacidad (g/denier) 0.52 0.54 1.68 2.99 2.12 2.13 2.08 2.56 0.87
% alargamiento a la ruptura (%) 150 100 110 240 200 500 450 500 370
Proporción área estiramiento 2300 1600 12000 950 450 320 360 560 290
P. de fusión - partes medias CQ 162.3 163.9 164.5 162.7 164.8 164.4 166.2 163.9 164.1
15 Segundo pico (eC) 167.3 164.4 P. de fusión - extremos (°Q 163.1 163.4 164.3 163.5 163.8 163.7 164.0 163.9 163.9
Segundo pico CQ 166.2 Indice cristallnidad - p medias 0.12 0.13 0.46 0.53 0.44 0.33 0.43 0.37 0.49
Indice de productividad g-m&guj-min 4000 2900 6500 1280 5390 950 1080 1680 870
Ancho de tela (mm) 292 114 381 254 432 127 165 279 406
Ang. incluido corr. fibra (y) (grados) 12 2.4 26 26 30 1.4 4.6 13 22
Tabla I cont
Número de ejemplo 20 21 22 23 24 25 26 12 Polímero PP PP PP PET PET PET PET PET
MFI/TV 70 70 70 0.61 0.61 0.61 0.61 0.36
Temperatura de fusión (°C) 221 221 221 278 290 281 290 290
Número de orificios 168 168 168 168 168 84 84 168
Velocidad de flujo de polímera (g/orifi Jwi ) 0.50 0.50 0.50 1.01 1.00 0.99 0.99 1.01
10 Diámetro de orificio (mm) 0.343 0.343 0.343 0.343 0.508 0.889 1.588 0.508
L/D de orificio 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.57 3.5 3.5
Espacio de cuchilla de aire (mm) 0.762 0.762 0.762 1.778 1.270 0.762 0.381 1.270
Angulo de coerpo de atenuador (grados) 30 30 30 20 30 30 40 30
Tcmp. de aire de atenuador CP) 25 25 25 25 25 25 25 25
Velocidad aire enfriamiento (ACMM) 0.09 0.30 0.42 0.48 0.35 0.35 .0.17 0.22
Fuerza de sujeción (Newtons) 27.6 150 17.0 3.9 82.8 63.1 3.9 86.8
Vol de aire de atenuador (ACMM) 1.61 >3 1.61 2.11 2.02 2.59 0.64 2.40
Espacio de atenuador (Sup.) (mm) 3.78 3.78 3,78 4.83 5.08 5.16 2.21 5.03
Espacio de atenuador (fondo) (mm) 3.33 3.35 3.35 4.83 3.66 4.01 3.00 3.86
Longitud conducto (mm) 152.4 152.4 152.4 76.2 152.4 152.4 228.6 152.4
Tabla 1 coot. 15 Número de ejemplo 28 29 30 31 32 33 34 35 Polímero PET PET PET PET PET Nylon PS Urcthane
MFI 1V 0.85 0.61 0.61 0.61 0.61 130 15.5 37
Temperatura de fusión (°C) 290 282 281 281 281 272 268 217
68 84
Número de orificios 84 168 168 168 168 • 84 1 Velocidad de flujo de polímero (g orifice/min) 0.98 1.01 1.01 1.01 1.01 1.00 1.00 1.98
Diámetro de orificio (mm) 1.588 0.508 0.508 0.508 0.508 0.889 0.343 0.889
5 L/ü de orificio 3.57 6.25 6.25 6.25 6.25 6.25 9.26 6.25
Espacio de cuchilla de aire (mni) 0.762 0.762 0.762 0.762 0.762 0.762 0.762 0.762
Angulo de cuerpo de atenuador (grados) 30 30 30 30 30 30 30 30
Temp. de aire de atenuador (°C) 25 25 25 25 25 25 25 25
Velocidad aire enfriamiento (AC ) 0.19 0 0.48 0.48 0.35 0.08 0.21 0
Fuerza dé sujeción (Newtons) 39.4 82.8 86.8 82.8 82.8 39.4 71.0 . 86.8
Vol de aire de atenuador (ACMM) 1.16 2.16 2.16 2.15 2.15 2.12 2.19 >3
Espacio de atenuador (Sup.) (mm) 3.86 3.68 3.68 3.58 3.25 4.29 4.39 4.98
Espacio de atenuador (fondo) (mm) 3.10 3.10 3.10 3.10 2.64 3.84 3.10 4.55
Longitud conducto (mm) 76.2 228.6 228.6 228.6 228.6 76.2 152.4 76.2
Distan, boquilla a atenuador (mm) 317.5 88.9 317.5 457.2 685.8 317.5 317.5 317.5
Dist. atenuador a recolector (mm) 609.6 609.6 609.6 482.6 279.4 831.85 609.6 609.6
Diámetro de fibra promedio (µ) 12.64 10.15 10.59 11.93 10.7 12.94 14.35 14.77
Velocidad filamento aparente (m/min) 5800 9230 8480 6690 8310 6610 5940 9640
Tenacidad (g/denier) 3.6 3.1 4.7 4.1 5.6 3.8 1.4 3.3
% alargamiento a la ruptura (%) 30 20 30 40 40 140 40 140
15 Proporción área estiramiento 16000 2500 2300 1800 2300 4700 570 3600
P. de fusión - partes medias (°C) 268.3 265.6 265.3 262.4 261.4 221.2 23.77
Segundo pico (°C) 257.3 257.9 269.5 * 218.2 ?
5
Tabla 1 cont.
Número de ejemplo 36 22 38 39 0 41 42
10 Polimero PE Bl. Copol. PS/copol. PE PSA PE PP Nylon PP F1/1V 30 8 15.5/8 30/.63 30/400 130 400
Temperatura de fusión CC) 200 275 269 205 205 271 206 168 168 168 168 168 84 84
Número de orificios Velocidad de flujo de polimero (g/orifii ¡ min) 0.99 0.64 1.14 0.83 0.64 0.99 2.00
Diámetro de orificio (mm) 0.508 0.508 0.508 0.508 0.508 0.889 0.889
L/D de orificio 6.25 6.25 6.25 6.25 6.25 6.25 6.25
Espacio de cuchilla de aire (mm) 0.762 0.762 0.762 0.762 0.762 0.762 0.762
Angulo de cuerpo de atenuador (grados) 30 30 30 30 30 30 30
Temp. de aire de atenuador (°C) 25 25 25 25 25 25 25
Velocidad aire enfriamiento (AC M) 0.16 0.34 0.25 0.34 0.34 0.08 0.33
Fuerza de sujeción (Newtons) 205 0.0 27.6 23.7 213 150 41.1
Vol de aire de atenuador (ACMM) 2.62 0.41 0.92 0.54 2.39 >3 >3
Espacio de atenuador (Sup.) (mm) 3.20 7.62 3.94 4.78 3.58 4.19 3.25
Espacio de atenuador (fondo) (ram) 2.49 7.19 3.56 4.78 3.05 3.76 2.95
Longitud conducto (mm) 228.6 76.2 76.2 76.2 76.2 76.2 76.2
Distan, boquilla a atenuador (mm) 317.5 666.75 317.5 330.2 292.1 539.75 317.5
Dist. atenuador a recolector (mm) 609.6 330.2 800.1 533.4 546.1 590.55 609.6
Diámetro de fibra promedio (µ) 8.17 34.37 19.35 32.34 8.97 12.8 16.57
Velocidad filamento aparente (m/min) 19800 771 4700 1170 11000 6700 10200
Tenacidad (lb/dtex) 1.2 1.2 1.1 3.5 0.8
% alargamiento a la ruptura (%) 60 30 100 50 170
10 3900 220 690 250 3200 4800 2900
Proporción área estiramiento P. de fusión - partes medias CQ 118.7 165.1
Segundo pico (eC) 123.6 P. de fusión - extremos (°C) 122.1 164.5
Segundo pico <eQ Indice cristalinidad - p medias 0.72 0 0 0.36 0.08 0.43
Indice de productividad g-m/aguj min* 19535 497 5340 972 7040 6640 20400
Ancho de tela (mm) N/M 89 406 N/M N/M 279 305
Ang. incluido corr. fibra (y) (grados) N/M 22 11 11 17 19
Tabla 1 cont
Número de ejemplo 43 44 45 46 47 Polímero PP PET PETO PETG PSA MFI/IV 400 0.61 >70 >70 0.63 múltiples valores Temperatura de fusión ("O 205 290 262 265 200 84 *? 84 84 84 Número de orificios ** boquilla de soplado en estado fundido Velocidad de flujo de polímero (g/orific /min) 2.00 0.82 1.48 1.48 0.60 Diámetro de orificio (mm) 0.889 0.38 1.588 1.588 0.508 ' paredes oscilaron a 200 ciclos/s L/D de orificio 6.25 6.8 3.5 3.5 3.5 Espacio de cuchilla de aire (mm) 0.762 0.762 0.762 0.762 0.762 Angulo de cuerpo de atenuador (grados) 30 30 30 30 30 O
Temp. de aire de atenuador (°Q 25 25 25 25 25 Velocidad aire enfriamiento (ACMM) 0.33 0 0.21 0.21 0 Fuerza de sujeción (Newtons) 14.4 98.6 39.4 27.6 *** Vol de aire de atenuador (ACMM) 2.20 1.5 0.84 0.99 0.56 Espacio de atenuador (Sup.) (mm) 4.14 4.75 3.66 3.56 6.30 Espacio de atenuador (fondo) (mm) 3.61 4.45 3.38 3.40 5.31 Longitud conducto (mm) 76.2 76.2 76.2 76.2 76.2 Distan, boquilla a atenuador (mm) 317.5 102 317 635 330 Dist. atenuador a recolector (mm) 609.6 838 610 495 572 Diámetro de fibra promedio (µ) 13.42 8.72 19.37 21.98 38.51 Velocidad filamento aparente (m/min) 15500 10200 3860 3000 545
Tenacidad (g denier) 3.6 2.1 1.64 3.19 — % alargamiento a la ruptura (%) 130 40 60 80 — Proporción área estiramiento 4388 1909 6716 5216 1699 P. de fusión - partes medias (°C) 164.8 257.4 Segundo pico CC) 254.4 P. de fusión - extremos (°C) 164.0 257.4 Segundo pico (°C) 254.3 10 Indice cristalinidad - p medias 0.46 <0.05 0 0 Indice de productividad g-m/aguj m'in1 31100 8440 5700 4420 330 Ancho de tela (mm) 191 381 203 254 N/M Ang. incluido corr. fibra (?) (grados) 8 19 10 17 N/M
15
62
Se hace constar que, con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.