MXPA98005173A - Tejidos incorporando plumas fibrizadas - Google Patents

Abstract

Un compuesto no tejido que tiene una elasticidad en húmedo y propiedades aislantes mejoradas incluye una matriz no tejida termoplástica y, dispersadas dentro de la matriz, fibras preferiblemente incluyendo plumas fibrizadas. Cuando el compuesto es usado como una estructura absorbente, las fibras pueden incluir una mezcla de fibras de pulpa y plumas fibrizadas, preferiblemente plumasde pollo. Cuando el compuesto es usado como un material aislante, las fibras pueden comprender plumas de pollo fibrizadas.

Description

TEJIDOS INCORPORANDO PLUMAS FIBRIZADAS CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a productos no tejidos termoplásticos teniendo propiedades de resistencia a la humedad y/o aislantes mejoradas. Las propiedades mejoradas se logran mediante la incorporación de plumas de pollo hechas fibras adentro del producto.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Se conocen las estructuras de tipo de fibra que contienen plumas, tal como las plumas de ganso, para proporcionar un aislamiento del calor excelente. Los productos conocidos incluyen los vellones fibrosos, los hilos, las chaquetas de plumas, las mantas y colchas. En un proceso, la solicitud de patente Alemán DE 3,224,028 describe los cañones de plumas removidos de las plumas y las plumas se hilan en hilo.

En otro proceso, descrito en la solicitud de patente japonesa publicación 77-93275, las plumas se esparcen sobre una hoja de base usando un chorro de agua de alta presión. Las telas no tejidas o las telas tejidas o tramadas pueden usarse como las hojas de base. En otro proceso, descrito en la patente de la Unión Soviética No. 3,889,154, las plumas son aplicadas y se mantienen sobre la superficie de una base de tela usando un aglutinante adhesivo. Estos procesos tienen en común el uso de una tela pre-existente como una base para las plumas.

Varios productos fibrosos sin plumas y los procesos para hacerlos, también se conocen. Tales productos como textiles, fieltros, papeles y telas se describen en las patentes de los Estados Unidos de Norteamérica Nos. 2,483,406; 2,483,405; 2,464,301; y 2,357,392, todas otorgadas a Francis Jr.

Los materiales no tejidos termoplásticos y los procesos para hacerlos se conocen de las patentes cedidas a Kimberly-Clark Corporation. La solicitud de patente Europea 0 205 242 describe una tela no tejida útil para limpiadores desechables y similares, la cual incluye una capa de microfibras poliméricas de soplado con fusión mezcladas con fibras de material absorbente y/o de partículas absorbentes o super absorbentes. Las fibras absorbentes y/o las partículas son interconectadas por la matriz icrofibrosa de polímero y se mantienen cautivas dentro de ésta. Las capas diferentes pueden mantenerse juntas mediante unión ultrasónica, o mediante la aplicación de calor y presión.

La patente de los Estados Unidos de Norteamérica No. 4,100,324 otorgada a Anderson y otros describe una tela no tejida teniendo una buena resistencia, una buena absorbencia y un buen tacto hecha de una mezcla de microfibras de polímero termoplástico y de fibras de pulpa de madera. Las microfibras de polímero son formadas en una matriz . Las fibras de pulpa de madera están colocadas a través de la matriz de las microfibras de polímero, enganchan por lo menos algunas de las microfibras para espaciar a las microfibras y separarlas unas de otras.

La patente de los Estados Unidos de Norteamérica No. 4,902,559 expedida a Eschwey y otros, describe un cuerpo absorbente de material no tejido mezclado con fibras hidrofílicas u oleofílicas de 1-50 milímetros de largo. El cuerpo absorbente también puede contener alrededor de 2-50% por peso del polímero superabsorbente (SAP) . El cuerpo absorbente descrito tiene una habilidad para conducir los líquidos mientras que exhibe una buena retención y capacidad absorbente.

La patente de los Estados Unidos de Norteamérica No. 5,284,703 expedida a Everhart y otros describe una tela no compuesta no tejida termoplástica de alto contenido de pulpa. La tela contiene más de alrededor de 70% por peso de fibras de pulpa, enredadas hidráulicamente en un sustrato de filamento de polímero termoplástico continuo. La tela compuesta puede usarse como un limpiador de trabajo pesado o como un material de distribución de líquido, material de cubierta, y/o material absorbente en un producto para el cuidado personal absorbente. La carga alta de las fibras de pulpa hace que el compuesto tenga una alta absorbencia.

Los compuestos altamente absorbentes frecuentemente tienen una tendencia a escurrirse cuando se comprimen o se exprimen. Una propiedad conocida como "elasticidad húmeda" se refiere a la tendencia de un material a plegarse cuando se humedece. Los compuestos teniendo una tendencia superior a plegarse (y por tanto a escurrir) cuando se humedecen, se dice que tiene una baja elasticidad en húmedo. Un ejemplo de una baja elasticidad es la tendencia de algunos pañales para bebé a plegarse y a escurrirse cuando el bebé está siendo cargado.

Hay una necesidad, un deseo en la industria de los no tejidos para que los compuestos no tejidos termoplásticos teniendo un alto conteniendo de pulpa, exhiban una elasticidad húmeda mejorada. También hay una necesidad o un deseo de compuestos no tejidos termoplásticos los cuales exhiben propiedades aislantes mejoradas.

DEFINICIONES El término "dirección de la máquina" como se usa aquí, se refiere a la dirección de desplazamiento de la superficie formadora sobre la cual son depositadas las fibras durante la formación de una tela no tejida.

El término "dirección transversal a la máquina" como se usa aquí, se refiere a la dirección perpendicular a la dirección de la máquina.

El término "pulpa" se refiere a fibras de fuentes naturales tal como plantas leñosas y no leñosas. Las plantas leñosas incluyen, por ejemplo, árboles, deciduos y coniferos. Las plantas no leñosas incluyen por ejemplo, el algodón, el lino, el esparto, el lencetocido, la paja, el yute, el cáñamo y el bagazo.

El término "plumas fibrizadas" se refiere a la parte fibrosa (sin vastago) mullida de las plumas. Las plumas de pollo fibrizadas (por ejemplo las partes sin vastago de las plumas de pollo) son preferidos debido a su color blanco natural. También, otras plumas de pájaros, por ejemplo, el plumón de gansos son más costosas y más difíciles de trabajar. Preferiblemente, los vastagos son separados de las fibras de las plumas de pollo.

El término "longitud de fibra promedio" se refiere a una longitud promedio pesada de la pulpa determinada usando el analizador de fibra Kajaani, modelo No. .FS-100 disponible de Kajaari Oy Electronics, Inc., de Kajaani, Finlandia. Bajo el procedimiento de prueba, una muestra de fibra es tratada con un líquido macerante para asegurar que no están presentes manojos o fragmentos de fibras. Cada muestra de fibra es dispersada en agua caliente y se diluye a una concentración de alrededor de 0.001 por ciento. Las muestras de prueba individuales son jaladas en porciones de aproximadamente 50 a 500 ml de la solución diluida y se prueban usando el procedimiento de análisis de fibra Kajaani standard. Las longitudes de fibra promedio pesadas pueden expresarse por la siguiente ecuación: k Xr0 en donde k = longitud de fibra máxima, X¡ = longitud de fibra individual, n¡ = número de fibras teniendo una longitud X¡, y n = número total de fibras medidas El término "pulpa de longitud de fibra promedio baja" se refiere a pulpa que contiene una cantidad significante de fibras cortas y de partículas que no son fibras. Las pulpas de longitud de fibra promedio baja tienen una longitud de fibra promedio de menos de alrededor de 1.2 milímetros, preferiblemente de alrededor de 0.7-1.0 milímetros, como se determinó mediante un analizador de fibra óptica tal como un probador Kajaani mencionado arriba. Los ejemplos de las pulpas de longitud de fibra baja incluyen pulpa de madera dura virgen, así como pulpa de fibra secundaria de fuentes tal como el desecho de oficina, papel periódico, y fragmentos de cartón.

El término "pulpa de longitud de fibra promedio alta" se refiere a la pulpa que contiene una cantidad relativamente pequeña de fibras cortas y de partículas que no son fibras. Las pulpas de longitud de fibra alta típicamente tienen una longitud de fibra promedio mayor de alrededor de 1.5 milímetros, preferiblemente de alrededor de 1.5-6 milímetros, como se determinó por un analizador de fibra óptica, tal como el probador Kajaani como se ha hecho mención arriba. Las fuentes generalmente incluyen fibras no secundarias (vírgenes) así como pulpa de fibra secundaria, la cual se ha cribado. Los ejemplos de las pulpas de longitud de fibra promedio alto incluyen las pulpas de fibra de madera suave virgen y blanqueada y no blanqueada.

El término "un superabsorbente" o "un material superabsorbente" se refiere a un material orgánico o inorgánico soluble en agua, hinchabie en agua, bajo condiciones favorables, para absorber por lo menos alrededor de 20 veces su peso y, más deseablemente por lo menos alrededor de 30 veces su peso en solución acuosa conteniendo 0.9 por ciento por peso de cloruro. Los materiales orgánicos adecuados para usarse como un material superabsorbente en conjunción con la presente invención, incluyen, pero no se limitan a los materiales naturales tal somo la goma guar, agar, pectina y similares; en sí como los materiales sintéticos tal como los polímeros de hidrogel sintética. Tales polímeros de hidrogel incluyen, por ejemplo, las sales de metal alcalino de ácidos poliacrílicos, poliacrilamidas, alcohol polivinilico, etileno, copolímeros de anhídrido maleico, polivinil éteres, metilcelulosa, carboximetilcelulosa, hidroxipropilcelulosa, polivinilmorfolinona, y polímeros y copolímeros de ácido sulfónico de vinilo, poliacrilatos, poliacrilamidas, polivinilpirridina, y similares. Otros polímeros adecuados incluyen el almidón injertado de acrilo nitrilo hidrolizado, el almidón injertado de ácido acrílico, y los polímeros de anhídrido maleico de isobutileno y mezclas de los mismos. Los polímeros de hidrogel son preferiblemente altamente enlazados en forma cruzada para hacer a los materiales esencialmente insolubles en agua. La degradación puede, lograrse mediante irradiación o mediante unión covalente, iónica, van der Waals, o de hidrógeno. Los materiales superabsorbentes pueden estar en cualesquier forma adecuada para usarse en los compuestos absorbentes incluyendo partículas, fibras, hojuelas, esferas y similares. Típicamente, el material superabsorbente está presente dentro del cuerpo absorbente en una cantidad de desde alrededor de 5 a alrededor de 95% por peso basado sobre el peso total del cuerpo absorbente. Los superabsorbentes están generalmente disponibles en tamaños de partícula variando de desde alrededor de 20 a alrededor de 1000 mieras. Un ejemplo de un superabsorbente comercialmente disponible adecuado es SANWET IM 3900 disponible de Hoescht Celanese localizado en Portsmouth, Virginia y DRYTECH 2035 LD disponible de Dow Chemical Company, localizada en Midland, Michigan.

El término "fibras unidas por hilado" o "filamentos unidos por hilado" se refiere a filamentos continuos de diámetro pequeño formados mediante el extruir un material termoplástico derretido desde una pluralidad de bazos capilares usualmente circulares y finos de un órgano hilandero, reduciendo después rápidamente el diámetro del filamento usando jalado eductivo y/o otros mecanismos de unión con hilado. La producción de las telas no tejidas unidas con hilado está descrita en las patentes de los Estados Unidos de Norteamérica incluyendo, por ejemplo, la patente de los Estados Unidos de Norteamérica No. 4,340,563 otorgada a Apel y otros, la patente de los Estados Unidos de Norteamérica No. 3,802,817 otorgada a Matsuki, la patente de los Estados Unidos de Norteamérica No. 3,692,618 otorgada a Dorschner y otros y la patente de los Estados Unidos de Norteamérica No. 5,382,400 expedida a Pike y otros. Las descripciones de estas patentes se incorporan aquí por referencia.

El término "fibras" a menos que se indique de otra manera, se refiere a fibras no continuas o fibras de longitud corta, así como filamentos (por ejemplo, fibras continuas) .

SÍNTESIS DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a una tela no tejida compuesta estabilizada que comprende una mezcla de plumas y fibras no tejidas termoplásticas estabilizantes, preferiblemente plumas fibrizadas. La tela no tejida puede finalmente incluir un tercer componente que comprende una materia fibrosa o particulada, tal como, por ejemplo, fibras de pulpa o partículas superabsorbentes. La invención se refiere a las necesidades explicadas arriba mediante el agregar elasticidad húmeda a los no tejidos termoplásticos de alto contenido de pulpa. La invención también es aplicable a los no tejidos termoplásticos de un contenido de pulpa más bajo y de sin contenidos de pulpa en donde se desean una elasticidad húmeda y/o aislamiento térmico mejorado.

La tela no tejida compuesta incluye alrededor de 1-90% por peso de plumas, preferiblemente plumas fibrizadas, y aún más preferiblemente plumas de pollo fibrizadas. Las fibras pueden estar en cualquier forma, pero preferiblemente están dispersadas entre los filamentos no tejidos y (están presentes) las fibras de pulpa en vez de estar juntas en manojos.

La tela no tejida compuesta también incluye de cero a alrededor de 90% por peso de fibras de pulpa. Las fibras de pulpa también pueden estar en una variedad de formas, pero están preferiblemente dispersadas de entre los filamentos no tejidos y las plumas fibrizadas. El uso de las fibras de pulpa es esencial para los productos absorbentes pero no para los productos aislantes térmicos.

La tela no tejida compuesta también incluye alrededor de 5-90% por peso de fibras de polímero termoplástico. La tela no tejida de las fibras termoplásticas proporciona una matriz estabilizada la cual ancla y contiene las plumas y las fibras de pulpa dentro de la tela no tejida. Las fibras termoplásticas pueden formarse de una amplia variedad de materiales de polímero.

Con lo anterior en mente, es una característica y una ventaja de la invención el proporcionar una tela no tejida compuesta teniendo ambas alta absorbencia y una elasticidad húmeda.

También es una característica y una ventaja de la invención el proporcionar una tela no tejida compuesta que tiene propiedades de aislamiento térmico mejoradas.

También es una característica y una ventaja de la invención el proporcionar un producto absorbente mejorado, el cual incluye en la tela no tejida compuesta de la invención.

También es una característica y una ventaja de la invención el proporcionar un producto aislante mejorado el cual incluye la tela no tejida compuesta de la invención.

Las anteriores y otras características y ventajas de la invención serán más fácilmente aparentes de la siguiente descripción detallada de las modalidades actualmente preferidas, leídas en conjunción con los ejemplos y los dibujos. La descripción detallada, los ejemplos y los dibujos son meramente ilustrativos más bien que limitantes, el alcance de la invención siendo definido por las reivindicaciones anexas y los equivalentes de las mismas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una ilustración de un proceso de ejemplo para hacer una tela compuesta no tejida que incluye filamentos no tejidos termoplásticos, pulpa y plumas; La Figura 2 es una ilustración de otro proceso de ejemplo para hacer una tela compuesta no tejida de la invención; La Figura 3 es una vista en planta de un patrón de unión de ejemplo.

La Figura 4 es una vista en planta de un patrón de unión de ejemplo; La Figura 5 es una vista en planta de un patrón de unión de ejemplo; La Figura 6 es una vista en perspectiva despiezada de un superabsorbente de ejemplo, la cual incorpora la tela compuesta no tejida de la invención; y La Figura 7 es una micrografía de análisis electrónico (SEM) mostrando una red de fibras sopladas con fusión de poliolefina con plumas de pollo fibrizadas y fibras de pulpa incorporadas dentro de la red de fibra de poliolefina. La micrografía de análisis electrónico corresponde a la tela no tejida compuesta estabilizada descrita en el ejemplo.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES ACTUALMENTE PREFERIDAS La tela no tejida compuesta estabilizada de la invención incluye por lo menos dos componentes. Estos son, una matriz o tela no tejida de fibra de polímero termoplástica estabilizante, y el componente de plumas. Deseablemente el componente de plumas incluye plumas fibrizadas. Un componente de pulpa fibrosa también puede incluirse.

La tela de fibra de polímero termoplástico constituye de desde alrededor de 5-90% por peso de la tela no tejida compuesta, preferiblemente de alrededor de 10.50% por peso de la tela no tejida compuesta, más preferiblemente alrededor de 10-25% por peso de la tela no tejida compuesta para los productos absorbentes, y más preferiblemente de alrededor de 10-50% por peso de la tela no tejida compuesta para los materiales aislantes. Las fibras no tejidas termoplásticas pueden estar en la forma de una tela de filamentos continuos o de fibras de longitud corta. En un aspecto de la invención, la fibra puede tener un área de unión de entre filamento de menos de alrededor de 30% (como se determinó mediante métodos de microscopio óptico) y una densidad de unión mayor de alrededor de 100 uniones de perno por pulgada cuadrada. Por ejemplo, la tela de fibra puede tener un área unida total de alrededor de 2-30% y una densidad de unión de alrededor de 100-500 uniones de perno por pulgada cuadrada. Como un ejemplo adicional, la tela de fibras puede tener un área unida total de alrededor de 5-20% y una densidad de unión de alrededor de 250-350 uniones de perno por pulgada cuadrada.

Las fibras termoplásticas pueden formarse de cualesquier polímero derretido-hilable, copolímero o mezclas de los mismos. Por ejemplo, los filamentos unidos por hilado pueden formarse de poliolefinas, poliamidas, poliésteres, poliuretanos, copolímeros de bloque A-B y A-B-A' en donde A y A' son bloques de extremo termoplásticos y B es un medio bloque elastomérico, y los copolímeros de etileno con por lo menos un monomero de vinilo, tal como, por ejemplo, los vinil acetatos, los ácidos monocarboxilicos alifáticos no saturados y esteres de tales ácidos monocarboxilicos. Si los filamentos están formados de una poliolefina tal como, por ejemplo, polipropileno, la tela no tejida termoplástica puede tener un peso base de alrededor de 3.5-70 gramos por metro cuadrado (gsm), más particularmente de alrededor de 10-35 gsm. Los polímeros preferidos incluyen los polipropilenos catalizados con metaloceno y otros polímeros, tal como aquellos descritos en la patente de los Estados Unidos de Norteamérica No. 5,549,867 otorgada a Guesner y otros. Los polímeros pueden incluir materiales adicionales, tal como, por ejemplo, pigmentos, antioxidantes, promovedores de flujo, estabilizadores y similares.

Las plumas fibrizadas constituyen alrededor de 1-90% por peso de la tela no tejida compuesta, generalmente de alrededor de 10-80% por peso de la tela no tejida compuesta. Para los productos absorbentes, las plumas fibrizadas preferiblemente constituyen alrededor de 10-50% por peso de la tela no tejida compuesta, más deseablemente de alrededor de 20-30% por peso, y se incluye junto con las fibras de pulpa. Para los productos aislantes, las plumas fibrizadas preferiblemente constituyen alrededor de 50-75% por peso de la tela no tejida compuesta.

Las plumas deben de tener una dimensión mayor promedio (típicamente longitud) de menos de alrededor de 20 milímetros, deseablemente de entre alrededor de 4-20 milímetros y más deseablemente de entre alrededor de 6-10 milímetros. Las plumas pulverizadas (por ejemplo las plumas con lo vastagos pueden usarse en relación con la invención, sin embargo, son preferidas las plumas fibrizadas. Las plumas son preparadas mediante el lavar dichas plumas en un baño adecuado, por ejemplo alcohol etílico para remover cualesquier desperdicio. Las técnicas de lavado de ejemplo están descritas en la patente de los Estados Unidos de Norteamérica No. 4,169,706 otorgada a Kruchen, y la patente de los Estados Unidos de Norteamérica No. 3,612,076 otorgada a Brahm, cuya descripción se incorpora aquí por referencia. Las plumas pueden entonces ser fibrizadas para removerlas y separar las fibras de los vastagos usando técnicas familiares a personas con habilidad en el arte. Las plumas de pollo fibrizadas comercialmente disponibles conocidas como plumas PPFF, son producidas por Perdue Farms, Inc., de Salisbury, Maryland, 21802; y se distribuyen por Lixi, Inc. de Downers Grove, Illinois 60515.

Las plumas fibrizadas preferiblemente incluyen plumas de pollo. Las plumas de pollo fibrizadas son preferibles debido a su bajo costo y disponibilidad. Las plumas de pollo también tienen un color blanco natural deseable. También, el costo de producir las plumas de pollo fibrizadas es atractivo en comparación al costo de procesar las plumas de plumón de ganso y otras fuentes de fibra, incluyendo la pulpa. Las plumas de pollo se consideran por las plantas productoras de pollo como un producto de desperdicio.

Las fibras de pulpa son usadas en los productos absorbentes, generalmente constituyen alrededor de 1-90% por peso de la tela no tejida compuesta usada en tales productos.

Preferiblemente, las fibras de pulpa constituyen alrededor de 10-80% por peso de los productos no tejidos compuestos absorbentes, más preferiblemente de alrededor de 25-80% por peso de las telas no tejidas compuestas absorbentes. Se prefiere que la suma total del contenido de fibra de pulpa y de las plumas fibrizadas constituye alrededor de 50-90% por peso, más preferiblemente de alrededor de 75-90% por peso de la tela no tejida compuesta usada en los productos absorbentes.

Las fibras de pulpa pueden ser cualesquier pulpa de longitud de fibra de promedio alto, pulpa de longitud de fibra de promedio bajo, o mezclas de las mismas. Las pulpas de longitud de fibra de promedio alto típicamente tienen una longitud de fibra promedio de alrededor de 1.5-6 mm. Los ejemplos de las pulpas de madera de longitud de fibra promedio alto incluyen aquellas disponibles de U.S. Alliance Coosa Pines Corporation bajo las designaciones de comercio Longlac 19, Coosa River 56, y Coosa River 57.

Las pulpas de longitud de fibra promedio bajo pueden incluir ciertas pulpas de madera dura virgen y pulpa de fibra secundaria (por ejemplo reciclada) y fuentes incluyendo periódico, cartón reclamado y desperdicio de oficina. Las puntas de longitud de fibra promedio bajo, típicamente tienen un diámetro de fibra promedio de menos de alrededor de 1.2 milímetros, por ejemplo de 0.7-1.2 milímetros.

Las mezclas de la longitud de fibra promedio alto y las pulpas de longitud de fibra promedio bajo pueden contener una predominancia de las pulpas de longitud de fibra promedio bajo. Por ejemplo, las mezclas pueden contener más de alrededor de 50% por peso de pulpa de longitud de fibra de promedio bajo y menos de alrededor de 50% por peso de pulpa de longitud de fibra promedio alto. Una mezcla de ejemplo contiene alrededor de 75% por peso de pulpa de longitud de fibra promedio bajo, y alrededor de 25% por peso de pulpa de longitud de fibra promedio alto.

Las fibras de pulpa pueden ser no refinadas o pueden ser golpeadas a varios grados de refinamiento. Los agentes de degradación y/o los agentes hidratantes también pueden ser agregados a la mezcla de pulpa. Los agentes desunidores pueden ser agregados para reducir el grado de unión de hidrógeno si se desea una tela de fibra de pulpa no tejida muy abierta o suelta. Un ejemplo del agente desunidor está disponible de Quaker Chemical Company, de Conshohocken, Pennsylvania, bajo la designación de comercio Quaker 2008. La adición de ciertos agentes desunidores en la cantidad de, por ejemplo, 1-4% por peso del compuesto puede reducir los coeficientes estático y dinámico medidos de fricción y mejorar la resistencia a la abrasión de los filamentos de polímero continuo termoplástico. Los agentes desunidores actúan como lubricantes o reductores de fricción.

Las fibras termoplásticas pueden combinarse con las plumas y opcionalmente, las fibras de pulpa usando cualesquier proceso adecuado, incluyendo los procesos actualmente usados para combinar las fibras de pulpa con filamentos no tejidos termoplásticos. Por ejemplo, la patente de los Estados Unidos de Norteamérica No. 5,350,624 expedida a Georger y otros, cuya descripción se incorpora aquí por referencia, describe un proceso para combinar microfibras de soplado con fusión termoplásticas con otro material fibroso. En ese proceso, las corrientes primera y segunda de microfibras de soplado con fusión y aire de las fuentes primera y segunda se combinan con otro material fibroso y el aire desde una tercera fuente para proporcionar una corriente integrada la cual está mezclada neumáticamente y entonces se presiona a una tela compuesta. Una ilustración de ese proceso se muestra en la Figura 1.

Refiriéndonos a la Figura 1, un aparato de ejemplo para formar una estructura compuesta no tejida con plumas se representa generalmente con el número de referencia 10. En la formación de la estructura compuesta no tejida con plumas de la presente invención, las pelotillas u hojuelas, etcétera (no mostrada) de un polímero termoplástico se introducen dentro de una tolva de pelotillas 12 de un extrusor 14.

El extrusor 14 tiene un tornillo de extrusión (no mostrado) , el cual es impulsado por un motor de impulsión convencional (no mostrado) . Al avanzar el polímero a través del extrusor 14, debido a la rotación del tornillo de extrusión por el motor de impulsión, éste se calienta progresivamente a un estado derretido. El calentamiento del polímero termoplástico al estado derretido puede lograrse en una pluralidad de pasos discretos con su temperatura de unión siendo gradualmente elevada al avanzar éste a través de las zonas de calentamiento discretas del extrusor 14 hacia dos matrices de soplado con fusión 16 y 18, respectivamente. Las matrices de soplado con fusión 16 y 18 pueden aún ser otra zona de calentamiento en donde la temperatura de la región termoplástica se mantenga a un nivel elevado para la extrusión.

Cada matriz de soplado con fusión está configurada de manera las corrientes de gas de atenuación por matriz convergen para formar una corriente única de gas, la cual lleva y atenúa los hilos derretidos 20, al salir los hilos 20 de los pequeños orificios o agujeros 24 en la matriz de soplado con fusión. Los hilos derretidos 20 son atenuados en fibras o, dependiendo del grado de atenuación, de microfibras, de un diámetro pequeño el cual es usualmente menor que el diámetro de los orificios 24. Por tanto, cada matriz de soplado con fusión 16 y 18 tiene una corriente de gas única correspondiente 26 y 28 conteniendo las fibras de polímero atenuadas y entrellevadas. Las corrientes de gas 26 y 28 conteniendo las fibras de polímero son alineadas para converger en una zona de golpe 30. Las fibras sopladas con fusión así producidas pueden tener un diámetro promedio de alrededor de 1-10 mieras, preferiblemente de alrededor de 2-6 mieras. Las fibras son principalmente descontinuas pero generalmente tienen longitudes que exceden la longitud normalmente asociada con las fibras cortas.

Uno o más tipos de fibras secundarias 32 (y/o particulado) son agregados a las dos corrientes 26 y 28 de fibras de polímero termoplástico o a microfibras 24 en la zona de golpeo . La introducción de las fibras secundarias 32 adentro de las dos corrientes 26 y 28 de las fibras de polímero termoplástico 24 está diseñada para producir una distribución graduada de las fibras secundarias 32 dentro de las corrientes combinadas 26 y 28 de fibras de polímero termoplástico. Esto puede lograrse mediante el fusionar una corriente de gas secundaria 34 conteniendo las fibras secundarias 32 entre las dos corrientes 26 y 28 de las fibras de polímero termoplástico 24, de manera que tres corrientes de gas convergen en una manera controlada.

El aparato para lograr esta fusión puede incluir un rodillo de recolección convencional 36 arreglado el cual tiene una pluralidad de dientes 38 que están adaptados para separar una estera o bloque 40 de fibras secundarias en fibras secundarias individuales 32. La estera o bloque de fibras secundarias 40 puede contener plumas pulverizadas y/o fibrizadas, y/o una mezcla de tales plumas conocidas de pulpa de madera. Como se explicó arriba, las plumas fibrizadas pueden tener una longitud de fibra promedio de alrededor de 4-20 milímetros, preferiblemente de alrededor de 7-10 milímetros. Las fibras de pulpa de madera pueden tener longitudes de alrededor de 0.5-10 milímetros y una proporción de longitud ancho máximo de 100:1 a 400:1. Una sección transversal típica tiene un ancho irregular de 30 mieras y un espesor de 5 mieras.

Las hojas o esteras 40 de las fibras secundarias 32 son alimentadas al rodillo recolector 36 por medio de una regla de rodillo 42. Después de que los dientes 38 del rodillo recolector 36 han separado la estera de fibras secundarias 40 en fibras secundarias separadas 32, las fibras secundarias individuales 32 son llevadas hacia la corriente de fibras o microfibras de polímero termoplástico 24 a través de una boquilla 44. Una caja 46 encierra el rodillo recolector 36 y proporciona un conducto o separación 48 entre la caja 46 y la superficie de los dientes 38 el rodillo recolector 36. Un gas, por ejemplo aire, es suministrado a el conducto o separación 46 entre la superficie del rodillo recolector 36 y la caja 48 por medio de un ducto de gas 50. El ducto de gas 50 puede entrar en el conducto o separación 46 generalmente en la jurisdicción 52 de la boquilla 44 y la separación 48. El gas es suministrado en una cantidad suficiente para servir como un medio para llevar las fibras secundarias 32 a través de la boquilla 44. El gas suministrado desde el ducto 50 también sirve como un auxiliar para remover las fibras secundarias 32 de los dientes 38, del rodillo recolector 36. El gas puede ser suministrado por cualesquier arreglo convencional tal como, un soplador de aire 46 (no mostrado) . Se contempla que los aditivos y/o otros materiales pueden ser agregados o llevados en la corriente de gas para tratar las fibras secundarias.

Generalmente hablando, las fibras secundarias individuales 32 son llevadas a través de una boquilla 44 a alrededor de la velocidad a la cual las fibras secundarias 32 dejan los dientes 38 del rodillo recolector 36. En otras palabras, las fibras secundarias 32 al dejar los dientes 38 del rodillo recolector 36 y al entrar en la boquilla 44 generalmente mantienen su velocidad en ambas, la magnitud y la dirección desde el punto en donde ellos dejan los dientes 38 del rodillo recolector 36. Tal arreglo, el cual está discutido en mayor detalle en la patente de los Estados Unidos de Norteamérica No. 4,100,324 otorgada a Anderson y otros, incorporada aquí por referencia, ayuda a reducir sustancialmente la recolección de fibra.

El ancho de la boquilla 44 debe estar alineado en una dirección generalmente paralela al ancho de las matrices de soplado con fusión 16 y 18. Deseablemente, el ancho de la boquilla 44 debe ser alrededor de igual que el ancho de las matrices de soplado con fusión 16 y 18. Usualmente el ancho de la boquilla 44 no debe exceder el ancho de las hojas o esteras 40 que están siendo alimentadas al rodillo recolector 36. Generalmente hablando, es deseable que la longitud de la boquilla 44 sea tan corta como lo permita el diseño de equipo.

El rodillo recolector 36 puede ser reemplazado un por un sistema de inyección particulado convencional para formar una estructura no tejida compuesta 54 conteniendo varios particulados secundarios. Una combinación de ambos particulados secundarios y fibras secundarias puede agregarse a las fibras de polímero termoplásticas antes de la formación de la estructura no tejida compuesta 54 si se agregó un sistema de inyección de particulado convencional al sistema ilustrado en la Figura 1. Los particulados pueden, por ejemplo ser carbón, arcilla, almidones, y/o particulados hidrocoloidales (hidrogel) comúnmente mencionados como superabsorbentes.

La Figura 1 además ilustra que la corriente de gas secundaria 34 llevando las fibras secundarias 32 es dirigida entre las corrientes 26 y 28 de las fibras de polímero termoplástico, de manera que la corriente hace contacto en la zona de golpeo 30. La velocidad de la corriente de gas secundaria 34 se ajusta usualmente a aquella que sea mayor que la velocidad de cada corriente 26 y 28 de fibras de polímero termoplástico 24 cuando las corrientes hacen contacto en la zona de golpeo 30. Esta característica es diferente de muchos procesos convencionales para hacer materiales compuestos. Aquellos procesos convencionales descansan sobre un efecto aspirante en donde una corriente de baja velocidad de material secundario se jala a adentro de una corriente de alta velocidad de fibras de polímero term?plástico para mejorar el mezclado turbulento que resulta en un material compuesto homogéneo.

En vez de un material compuesto homogéneo, la presente invención puede incluir una estructura no tejida con plumas en la cual los componentes pueden ser descritos como teniendo una distribución graduada de plumas. Aún cuando los inventores no desean atenerse a ninguna teoría en particular de operación, se cree que en ajustar la velocidad de la corriente de gas secundaria 34, de manera que ésta sea mayor que la velocidad de cada corriente 26 y 28 de las fibras de polímero termoplástico 24 cuando las corrientes se intersectan en la zona de golpeo 30 puede tener el efecto de que, durante la fusión e integración de las mismas, entre la zona de golpeo 30 y la superficie de recolección, puede lograrse una distribución graduada de los componentes de fibras.

La diferencia de velocidad entre las corrientes de gas puede ser tal que, las fibras secundarias 32 están integradas en las corrientes de las fibras de polímero termoplástico 26 y 28 en tal manera que la fibras secundarias 32 se distribuyen gradualmente y sólo parcialmente dentro de las fibras de polímero termoplástico 24. Generalmente, para tasas de producción aumentadas, las corrientes de gas que llevan y atenúan las fibras de polímero termoplástico 24 deben de tener una velocidad inicial comparativamente alta, por ejemplo, de desde alrededor de 200 pies a sobre 1000 pies por segundo. Sin embargo, la velocidad de esas corrientes de gas disminuye rápidamente al expanderse éstas y separarse de la matriz de soplado con fusión. Por tanto, las velocidad de las corrientes de gas en la zona de golpeo puede ser controlada mediante el ajustar la distancia entre la matriz de soplado por fusión y la zona de golpeo. La corriente de gas 34, la cual lleva las fibras secundarias 32 tendrá una velocidad baja inicial cuando se compara a las corrientes de gas 26 y 28, las cuales llevan a las fibras de soplado con fusión. Sin embargo, mediante el ajustar la distancia desde la boquilla 44 a la zona de golpeo 30 (y las distancias que deben recorrer las corrientes de gas de fibra de soplado con fusión 26 y 28) , la velocidad de la corriente de gas 34 puede controlarse para ser mayor que la de las corrientes de gas de fibra con soplado con fusión 26 y 28.

Debido al hecho de que las fibras de polímero termoplástico 24 están usualmente aún semiderretidas y pegajosas al tiempo de incorporación de las fibras secundarias 32 adentro de las corrientes de polímero termoplástico 26 y 28, las fibras secundarias 32 son usualmente no enredadas mecánicamente dentro de la matriz formada por las fibras de polímero termoplástico 24 sino que se unen también térmicamente a las fibras de polímero termoplástico 24.

A fin de convertir la corriente compuesta 56 de las fibras de polímero termoplástico 24 y de las fibras secundarias 32 en una estructura no tejida compuesta 54 constituida de una matriz coherente de las fibras de polímero termoplástico 24 teniendo las fibras secundarias 32 distribuidas ahí, se localiza un dispositivo recolector en la trayectoria de la corriente compuesta 56. El dispositivo recolector puede ser una banda sin fin 58 impulsada convencionalmente por los rodillos 60 y la cual está girando como se indica por la flecha 62 de la Figura 1. Otros dispositivos de recolección son muy conocidos por aquellos con una habilidad en el arte y pueden utilizarse en lugar de la banda sin fin 58. Por ejemplo, un arreglo de tambor giratorio poroso puede ser utilizado. Las corrientes fundidas de fibras de polímero termoplástico y de fibras secundarias son recolectadas como una matriz coherente de fibras sobre la superficie de la banda sin fin 58 para formar la tela no tejida compuesta 54. Las cajas de vacío 64 ayudan a la retención de la matriz sobre la superficie de la banda 58. El vacío puede ponerse alrededor de 1 a alrededor de 4 pulgadas de columna de agua.

La estructura compuesta 54 es coherente y puede ser removida de la banda 58 como un material no tejido autosoportabl . Generalmente hablando, la estructura compuesta tiene una fuerza e integridad adecuadas para usarse con cualesquier tratamientos posteriores tal como la unión con patrón y similares. Si se desea, un par de rodillos de pellizco o rodillos de unión con patrón pueden usarse para unir partes del material. Aún cuando tal tratamiento puede mejorar la integridad de la estructura compuesta no tejida 54, ésto también tiende a comprimir y densificar la estructura.

Otro proceso el cual puede ser usado para combinar los filamentos no tejidos con las plumas y, opcionalmente, con las fibras de pulpa de madera está descrito en la patente de los Estados Unidos de Norteamérica No. 5,284,703, otorgada a Everhart y otros, cuya descripción se incorpora aquí por referencia. Usando tal proceso, las plumas fibrizadas y, opcionalmente las fibras de pulpa pueden combinarse con los filamentos unidos por hilado continuos. Un esquema de tal proceso está mostrado en la Figura 2.

Refiriéndonos a la Figura 2, una suspensión diluida de fibras de pulpa es suministrada por una caja de cabeza 112 y se deposita a través de un canal 114 en una dispersión uniforme sobre la tela formadora 116 de una máquina para hacer papel convencional. La suspensión de fibras de pulpa puede ser diluida a una consistencia en la cual es usada típicamente en los procesos para hacer papel convencionales. Por ejemplo, la suspensión puede contener de desde alrededor de 0.01 a alrededor de 1.5% por peso de fibras de pulpa suspendidas en agua. El agua es removida de la suspensión de fibras de pulpa para formar una capa uniforme de las fibras de pulpa 118.

De acuerdo con la invención, las plumas fibrizadas pueden ser suministradas en combinación con o en lugar de las fibras de pulpa usando la caja de cabeza 112 y el canal 114. En cualesquier caso, la suspensión puede contener alrededor de 0.01 a alrededor de 1.5% por peso de fibras totales suspendidas en el agua, y el agua es removida de la suspensión para formar la capa de fibras uniforme 118.

Un sustrato no tejido de filamentos continuos 120 es desenrollado de un rollo de suministro 122 y se desplaza en la dirección indicada por la flecha asociada con el mismo al girar el rollo de suministro 122 en las direcciones de las flechas asociadas con el mismo. El sustrato no tejido 118 pasa a través del punto de presión 124 de un arreglo de rodillo en S 126 formado por los rodillos de pila 128 y 130.

La capa de fibra 118 es entonces colocada sobre el sustrato no tejido 120, el cual descansa sobre una superficie de enredado foraminosa 132 de una máquina de enredado hidráulico convencional. Se prefiere que la capa de pulpa 118 esté entre el sustrato no tejido 120 y los múltiples de enredado hidráulico 134. La capa de fibra de pulpa 118 y el sustrato no tejido 120 pasan debajo de uno o más múltiples de enredado hidráulico a 134 y se tratan con los chorros de fluido para enredar las fibras de pulpa con los filamentos del sustrato no tejido de filamentos continuos 120. Los chorros de fluido también impulsan a las fibras de pulpa adentro y a través del sustrato no tejido 120 para formar el material compuesto 136.

Alternativamente, el enredado hidráulico puede tener lugar mientras que la capa de fibras 118 y el sustrato no tejido 120 están en la misma rejilla foraminosa (por ejemplo malla de alambre) en donde la colocación húmeda tomó lugar. La invención también contempla el sobreimponer una hoja de fibra seca sobre un sustrato no tejido de filamento continuo, rehidratar la hoja secada a una consistencia específica y entonces someterla a enredado hidráulico.

El enredado hidráulico puede tener lugar mientras que la capa de fibra 118 está altamente saturada con agua. Por ejemplo la capa de fibra 118 puede contener hasta alrededor de 90 por ciento por peso de agua justo antes del enredado hidráulico. Alternativamente, la capa de fibra puede ser una capa colocada por aire o colocada en seco de fibras de pulpa y/o de plumas fibrizadas.

El enredado hidráulico de una capa colocada en húmedo de fibras es deseable debido a que las fibras pueden embeberse en y/o enredarse con el sustrato de filamento continuo sin interferir con la unión de "papel" algunas veces mencionada como la unión de hidrógeno) ya que las fibras se mantienen en un estado hidratado. La unión de "papel" también parece que mejora la resistencia a la abrasión y las propiedades de tensión de la tela compuesta de contenido de pulpa alto.

El enredado hidráulico puede lograrse utilizando un equipo de enredado hidráulico convencional tal como puede encontrarse en, por ejemplo, la patente de los Estados Unidos de Norteamérica No. 3,485,706 otorgada a Evans, cuya descripción se incorpora aquí por referencia. El enredado hidráulico de la presente invención puede llevarse a cabo con cualesquier fluido de trabajo apropiado tal como, por ejemplo, el fluido de trabajo fluye a través de un múltiple el cual distribuye parejamente el fluido a una serie de oficios o agujeros individuales. Estos orificios o agujeros pueden ser de desde alrededor de 0.003 a alrededor de 0.015 pulgadas de diámetro. Por ejemplo, la invención puede ser practicada utilizando un múltiple producido por Honeycomb Systems, Incorporated de Biddeford, Maine, conteniendo una tira teniendo orificios de 0.007 pulgadas de diámetro, 30 orificios por pulgada, y una hilera de orificios. Muchas de las otras configuraciones de múltiple y de las combinaciones pueden ser usadas. Por ejemplo, un múltiple único puede ser usado o pueden usarse en varios múltiples arreglados en sucesión.

En el proceso de enredado hidráulico, en el fluido de trabajo pasa a través de los orificios a presiones variando de desde alrededor de 200 a alrededor de 2000 libras por pulgada cuadrada sobre la presión atmosférica (psig) . En los rangos superiores de las presiones descritas se contempla el que las telas compuestas puedan procesarse a velocidades de alrededor de 1000 pies por minuto (fpm) . El fluido impacta la capa de fibra 118 y el sustrato no tejido 120, los cuales están sostenidos por una superficie foraminosa, la cual puede ser, por ejemplo, una malla de plano único teniendo un tamaño de malla de desde alrededor de 40X40 a alrededor de 100X100. La superficie foraminosa también puede ser una malla de estratos múltiples teniendo un tamaño de malla de desde alrededor de 50X50 a alrededor de 200X200. Como es típico en muchos procesos de tratamiento de chorro de agua, las ranuras de vacío 138 pueden estar localizadas directamente abajo de los múltiples de hidroperforación o debajo de la superficie enredadora foraminosa 132 hacia abajo del múltiple de enredado de manera que el agua en exceso es retirada del material compuesto enredado hidráulicamente 136.

La energía de los chorros de fluido que impactan la capa de fibra y el sustrato puede ajustarse de manera que las fibras son insertadas dentro de el sustrato de filamento continuo y se enredan en éste, de manera que mejora la tela de dos lados. Esto es, el enredado puede ser ajustado para producir una concentración de fibras superior sobre un lado de. la tela y una correspondiente concentración de fibra baja sobre el lado opuesto. Tal configuración puede ser particularmente útil para limpiadores de propósito especial y para aplicaciones de producto para el cuidado personal, tal como, por ejemplo, los pañales desechables, las toallas femeninas, los productos para incontinencia del adulto y similares. Alternativamente, el sustrato de filamento continuo puede ser enredado con la capa de fibra sobre un lado y una capa de fibra diferente sobre el otro lado para formar una tela con dos lados ricos en fibra. En ese caso, enredando hidráulicamente ambos lados de la tela compuesta es deseable.

Después del tratamiento de chorro de fluido, la tela compuesta 136 puede ser transferida a una operación de secado no compresiva. Un rodillo de toma de velocidad diferencial 140 puede usarse para transferir el material desde la banda de perforación hidráulica hasta una operación de secado no compresiva. Alternativamente, pueden usarse las telas de transferencia de recolecciones de tipo de vacío convencionales. Si se desea, la tela compuesta puede ser crepada húmeda antes de transferirse a la operación de secado. El secado no compresivo de la tela puede ser logrado utilizando un aparato de secado a través de aire de tambor giratorio convencional mostrado en la Figura en el punto 142. La secadora continua 142 puede ser un cilindro giratorio exterior 144 con las perforaciones 146 en combinación con una cubierta exterior 148 para recibir el aire caliente soplado a través de las perforaciones 146. Una banda de secadora continua 150 lleva la tela compuesta 136 sobre la parte superior del cilindro exterior de la secadora continua 140. El aire calentado forzado a través de las perforaciones 146 en el cilindro exterior 144 de la secadora continua 142 remueve el agua de la tela compuesta 136. La temperatura del aire forzado a través de la tela compuesta 136 por la secadora continua 142 puede variar de desde alrededor de 200° a alrededor de 500°F. Otros métodos de secado continuo útiles y aparatos pueden encontrarse, en por ejemplo, las patentes de los Estados Unidos de Norteamérica No. 2,666,369 y 3,821,068, cuyos contenidos se incorporan aquí por referencia.

Puede ser deseable el usar los pasos determinado y/o procesos de post-tratamiento para impartir propiedades seleccionadas a la tela compuesta 136. Por ejemplo, la tela puede ser ligeramente comprimida con los rodillos de calandrado, creparse o cepillarse para proporcionar apariencia exterior uniforme y/o ciertas propiedades de tacto. Alternativamente y/o adicionalmente los post-tratamientos químicos tales como de adhesivos o tintes pueden ser agregados a la tela.

Las plumas y, opcionalmente, las fibras de pulpa también pueden contenerse dentro de las telas cardadas unidas o colocadas por aire. Las telas cardadas unidas o colocadas por aire son frecuentemente usadas, por ejemplo, en la formación de productos suaves y voluminosos. Las telas cardadas unidas se refieren a aquellas de las fibras cortas las cuales son enviadas a través de una unidad peinadora o de cardado, la cual rompe, separa y alinea las fibras cortas en la dirección de la máquina para formar una tela no tejida fibrosa orientada generalmente en la dirección de la máquina. Tales fibras son usualmente compradas en pacas, las cuales son colocadas en una recolectora la cual separa las fibras antes de la unidad de cardado. La colocación por aire también es un proceso muy conocido mediante el cual una capa no tejida fibrosa puede formarse. En el proceso de colocación por aire, los manojos de fibras pequeñas teniendo longitudes típicas varian de desde alrededor de 6 a alrededor de 20 milímetros (mm) y se separan y se llevan en un suministro de aire y entonces se depositan sobre una rejilla formadora, usualmente con la ayuda de un suministro de vacío. Las fibras depositadas al azahar, son entonces agregadas a otras usando una o más técnicas de unión conocidas.

El aparato y los métodos para hacer las telas cardadas y unidas colocadas por aire son muy conocidas por aquellos expertos en el arte, los ejemplos incluyen, pero no se limitan a la patente de los Estados Unidos de Norteamérica No. 4,488,928 otorgada a Ali Kahn y otros, la patente de los Estados Unidos de Norteamérica No. 4,494,278 otorgada a Kroyer, la patente de los Estados Unidos de Norteamérica No. 4,495,119 otorgada a Chung. Las telas voluminosas y suaves son usadas en varios productos incluyendo las toallas sanitarias, los pañales desechables, los limpiadores desechables y similares. Una vez que es formada la tela cardada y unida o colocada por aire, ésta entonces es unida por medio de uno o varios métodos de unión conocidos. Uno de tales métodos de unión es la unión con polvo, en donde un adhesivo en polvo es distribuido a través de la tela y entonces se activa, usualmente mediante el calentar la tela y el adhesivo con aire caliente. Otro método de unión adecuado es la unión con patrón, en donde los rodillos de calandrado calentados o el equipo de unión ultrasónico son usados para unir las fibras juntas, usualmente en un patrón de unión localizado, aún cuando la tela puede ser unida a través de su superficie completa si así se desea. Otro método de unión adecuado y muy conocido, particularmente cuando se usan fibras cortas de bicomponente, es la unión a través de aire.

En un aspecto de la invención, la tela puede contener varios materiales tal como, por ejemplo, el carbón activado, las arcillas, los almidones y los materiales superabsorbentes. Por ejemplo, éstos materiales pueden ser agregados a la suspensión de fibras usada para formar la capa de fibras. Estos materiales también pueden ser depositados sobre la capa de fibras antes de los tratamientos de chorro de fluido de manera que éstos se incorporan dentro de la tela compuesta por la acción de los chorros de fluido. Alternativamente y/o adicionalmente, estos materiales pueden ser agregados a la tela compuesta después de los tratamientos de chorro de fluido. Si los materiales superabsorbentes son agregados a la suspensión de fibras o a la capa de fibras antes de los tratamientos de chorro de agua, se prefiere que los superabsorbentes sean aquellos, los cuales permanecen inactivos durante la formación en húmedo y/o los pasos de tratamiento de chorro de agua y puedan activarse posteriormente. Los superabsorbentes convencionales pueden ser agregados a la tela compuesta después de los tratamientos con un chorro de agua. Los superabsorbentes útiles incluyen, por ejemplo, superabsorbente de poliacrilato sódico disponible de Hoeschst Celanese Corporation bajo la marca Sanwet IM-5000 P. Los superabsorbentes pueden estar presentes en una proporción de hasta alrededor de 50 gramos de superabsorbente por 100 gramos de filamentos no tejidos en la tela. Por ejemplo, la tela no tejida puede contener de desde alrededor de 15 a alrededor de 30 gramos de superabsorbente por 100 gramos de fibras. Más particularmente, la tela no tejida puede contener alrededor de 25 gramos de superabsorbente por 100 gramos de fibras.

Una característica importante es la de que las fibras no tejidas inestabilizadas mediante el unión de la tela compuesta. El compuesto de fibra termoplástico puede ser unido térmicamente tal como mediante unión con perno, en donde el sustrato unido tiene un área de unión total de menos de alrededor de 30 por ciento y una densidad de unión uniforme mayor de alrededor de 100 uniones por pulgada cuadrada. Por ejemplo, un sustrato de filamento continuo no tejido puede tener un área unida total de desde alrededor de 2 a alrededor de 30 por ciento (como se determinó mediante métodos de microscopio óptico convencional) y una densidad de unión de desde alrededor de 250 a alrededor de 500 uniones de perno por pulgada cuadrada.

Tal combinación de área unida total y de densidad de unión puede lograrse mediante el unir el sustrato de fibra termoplástico con un patrón de unión de perno teniendo más de alrededor de 100 uniones de perno por pulgada cuadrada que proporciona un área de superficie unida total de menos de alrededor de 30 por ciento cuando se contacta completamente un rodillo de yunque liso. Deseablemente, el patrón de unión puede tener una densidad de unión de perno de alrededor de 250 o de alrededor de 350 uniones de perno por pulgada cuadrada y un área de superficie unida total de desde alrededor de 10 porciento a alrededor de 25 por ciento cuando se contacta un rodillo de yunque liso. Un patrón de unión de ejemplo está mostrado en la figura 3 (patrón 714) . El patrón de unión tiene una densidad de perno de alrededor de 306 pernos por pulgada cuadrada. Cada perno define una superficie de unión cuadrada teniendo lados, los cuales son de alrededor de 0.025 pulgadas de longitud. Cuando los pernos hacen contacto con un rodillo de yunque liso, éstos crean un área de superficie de unión total de alrededor de 15.7 por ciento. Los sustratos de peso base alto generalmente tienen un área unida que se aproxima a ese valor. Los sustratos de peso base más bajo generalmente tienen un área unida inferior. La Figura 4 es otro patrón de unión de ejemplo (patrón WW13) . El patrón de la Figura 4 tiene una densidad de perno de alrededor de 278 pernos por pulgada cuadrada. Cada perno define una superficie de unión teniendo dos lados paralelos de alrededor de 0.035 pulgadas de largo (y alrededor de 0.02 pulgadas de separación) y dos lados convexos opuestos — cada uno teniendo un radio de alrededor de 0.0075 pulgadas. Cuando los pernos hacen contacto con un rodillo de yunque liso, ésto crean un área de superficie unido total de alrededor de 17.2 por ciento. La Figura 5 es otro patrón de unión el cual puede ser usado. El patrón de la Figura 5 tiene un densidad de perno de alrededor de 103 pernos por pulgada cuadrada. Cada perno define un área de superficie unida teniendo lados, las cuales son de alrededor de 0.043 pulgadas de longitud. Cuando los pernos hacen contacto con un rodillo de yunque liso, éstos crean un área de superficie unida total de alrededor de 16.5 por ciento. Los patrones de punto térmico adecuados y los métodos de unión de las telas no tejidas se describen además en la patente de los Estados Unidos de Norteamérica No. 3,855,046 expedida a Hansen y otros, cuya descripción se incorpora aquí por referencia.

Aún cuando la unión de perno producida por los rodillos de unión térmicos está descrita arriba, la presente invención contempla cualesquier forma de unión que produzca una buena unión entre las fibras termoplásticas con un área unida general mínima. Por ejemplo, una combinación de impregnación de látex y de unión térmica puede usarse para proporcionar un atado de filamento deseado con un área unida mínima. Alternativamente y/o adicionalmente, puede aplicarse una resina, látex o adhesivo a la tela de filamento continuo no tejida por medio de, por ejemplo, rociado o impresión y secarse para proporcionar la unión deseada. Otras formas de unión también pueden usarse en conexión con la invención, incluyendo, por ejemplo el hidroenredado, la perforación con perno, la unión con puntada, la unión a través de aire similares.

Como se usa aquí, la unión a través de aire o "TAB" significa un proceso de unión de una tela de fibra de bicomponente no tejida en la cual un aire suficientemente caliente para derretir uno de los polímeros en las fibras de la tela se forza a través de la tela. La velocidad del aire es de entre 100 y 500 pies por minuto y el tiempo de residencia puede ser tan prolongado como de 6 segundos. El derretir la resolidificación del polímero proporciona la unión. La unión a través de aire tiene una variabilidad relativamente restringida y dado que la unión a través de aire requiere el derretido de por lo menos un componente para lograr la unión, es preferiblemente usada sólo en relación con telas teniendo dos componentes tal como, una mezcla de fibras cortas de polímeros diferentes, fibras conjugadas o fibras las cuales incluyen un adhesivo. En el unidor a través de aire, el aire teniendo una temperatura arriba de la temperatura de derretido de un componente y abajo de la temperatura de derretido del otro componente se dirige desde una cubierta circundante, a través del tejido y hasta un rodillo perforado que sostiene la tela. Alternativamente, el unidor a través de aire puede ser un arreglo plano en donde el aire es dirigido verticalmente hacia abajo y hasta la tela. Las condiciones de operación de las dos configuraciones son similares, la diferencia primaria siendo la geometría durante la unión. El aire caliente derrite el componente de polímero de derretido más bajo y por tanto forma uniones entre los filamentos para integrar la tela.

La Figura 6 es una vista en perspectiva despiezada y una estructura absorbente de ejemplo 100, la cual incorpora una tela compuesta no tejida de contenido de fibra total alto como un material de distribución de fluido. La Figura 6 meramente muestra la relación entre las capas de la estructura absorbente de ejemplo y no se intenta que limiten ninguna manera las varias formas en que aquellas capas pueden ser configuradas en los productos particulares. Por ejemplo, una estructura absorbente de ejemplo puede tener menos capas o más capas que las mostradas en la Figura 6. La estructura absorbente de ejemplo 100 mostrada aquí como un compuesto de capas múltiples adecuado para usarse en un pañal desechable, almohadilla femenina u otro producto para el cuidado personal contiene cuatro capas, una capa superior 102, una capa de distribución de fluido 104, una capa absorbente 106 y una capa de fondo 108.

La capa superior 102 puede ser una tela no tejida de fibras derretidas-hiladas, una película perforada o una red grabada. La capa superior 102 funciona como un forro para un pañal desechable, o una capa de cubierta para una almohadilla para el cuidado femenino o un producto para el cuidado personal. La superficie superior 103 de la capa superior 102 es la parte de la estructura absorbente 100 intentada para hacer contacto con la piel del usuario. La superficie inferior 101 de la capa superior 102 está sobrepuesta sobre la capa de distribución de fluido 104 la cual es una tela compuesta no tejida de alto contenido de fibra.

La capa de distribución 104 sirve para desabsorber rápidamente el fluido de la capa superior 102, distribuir el fluido a través de la capa de distribución del fluido 104, y liberar el fluido a la capa absorbente 106. La capa de distribución de fluido tiene una superficie superior 105 en contacto con la superficie superior 101 de la capa superior 102. La capa de distribución de fluido 104 también tiene una superficie inferior 107 sobrepuesta sobre la superficie superior 109 de una capa absorbente 106. La capa de distribución de fluido 104 puede tener un tamaño o forma diferente que el de la capa absorbente 106.

La capa absorbente 106 puede ser una capa de material de coform comprendiendo una tela no tejida de fibras y pulpa soplada con fusión, plumas fibrizadas, material superabsorbente o mezclas de las mismas estabilizadas dentro de la tela. La capa absorbente 106 está sobrepuesta sobre una capa de fondo impermeable al fluido 108. La capa absorbente 106 tiene una superficie inferior 111, la cual está en contacto con una superficie superior 113 de la capa impermeable al fluido 108. La superficie de fondo 115 de la capa impermeable al fluido 108 proporciona la superficie exterior para la estructura absorbente 100. En términos más convencionales, la capa de forro 102 es una hoja superior, la capa de fondo impermeable al fluido 108 es una hoja inferior, la capa de distribución 104 es una capa de distribución, y la capa absorbente 106 es un núcleo absorbente.

Cada capa puede estar formada separadamente y unida a las capas exteriores en cualesquier manera convencional. Las capas pueden ser cortadas o conformadas antes o después de ensamblarse para proporcionar una configuración de producto para el cuidado personal absorbente particular.

Cuando las capas son ensambladas para formar un producto tal como, por ejemplo, la almohadilla femenina, la capa de distribución de fluido 104 de la tela compuesta no tejida de alto contenido de pulpa proporciona las ventajas de reducir la retención del fluido en la capa superior, mejorar el transporte de fluido hacia afuera de la piel a la capa absorbente 106, aumenta la separación .entre la humedad en el núcleo absorbente 106 y la piel de un usuario y más eficientemente usar la capa absorbente 106 mediante el distribuir el fluido a una parte mayor del absorbente. Estas ventajas se proporcionan por las propiedades de transporte vertical y de absorción de agua mejoradas. En un aspecto de la invención, la capa de distribución de fluido 104 también puede servir como la capa superior 102 y/o la capa absorbente 106. Una tela compuesta no tejida particularmente útil para tal configuración es una formada con un lado rico en fibra y un lado de sustrato de filamento predominantemente continuo.

EJEMPLO Una tela no tejida compuesta estabilizada se preparó de una composición conteniendo 35% por peso de filamentos de soplado por fusión que comprende polímero de propileno Montell® PF015, 52% por peso de fibras de pulpa vendidas bajo el nombre Cousa® CR54, y 13% por peso de plumas de pollo fibrizadas vendidas bajo la designación de comercio PPFF. Las plumas de pollo fibrizadas fueron producidas por Perdue Farms, Inc., de Salisbury, Maryland y se vendieron por Lixi, Inc., de Downers Grove, Illinois. Las plumas fibrizadas tuvieron una longitud de fibra promedio de 8 mm y un diámetro cilindrico hueco promedio de 6 mieras. Las fibras de pulpa tuvieron 1-2 mm de longitud promedio y se desunieron para facilitar la separación. Las plumas, las fibras de pulpa y los filamentos de soplado con fusión fueron combinados usando el proceso preferido descrito arriba con respecto a la Figura 1, y además descrito en la patente de los Estados Unidos de Norteamérica No. 5,350,624 expedida a Georger y otros. La tela compuesta resultante tuvo ambas plumas y fibras de pulpa distribuidos a través de la tela no tejida unida de fibras de soplado con fusión. La tela no tejida compuesta estabilizada tuvo ambas alta absorbencia y una elasticidad húmeda. Un SEM de la tela compuesta, mostrando la dispersión de las fibras de pulpa y las plumas dentro de la matriz de filamentos soplados con fusión unidos, está mostrado en la Figura 7.

Aún cuando las incorporaciones descritas aquí se consideran actualmente como preferidas, pueden hacerse varias modificaciones y mejoras sin departir del espíritu y alcance de la invención. El alcance de la invención está indicado por las reivindicaciones anexas, y todos los cambios que caen dentro del significado y rango equivalentes se intenta que estén abarcados aquí.

Claims (31)

R E I V I N D I C A C I O N E S

1. Un compuesto no tejido estabilizado que comprende una mezcla de fibras termoplásticas, plumas y un tercer componente, dicho tercer componente siendo seleccionado del grupo de materia fibrosa y particulada.

2. La tela no tejida compuesta tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque un tercer componente comprende fibra de pulpa.

3. La tela no tejida compuesta tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque dicho tercer componente comprende un superabsorbente.

4. La tela no tejida compuesta tal y como se reivindica en la cláusula 2, caracterizada porque dicha mezcla además incluye un superabsorbente.

5. El compuesto no tejido tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque las plumas comprenden plumas fibrizadas.

6. El compuesto no tejido tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque las plumas comprenden plumas de pollo.

7. El compuesto no tejido tal y como se reivindica en la cláusula 2, caracterizado porque las plumas de pollo comprenden plumas de pollo fibrizadas.

8. El compuesto no tejido tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque los filamentos de no tejido comprenden fibras unidas por hilado.

9. El compuesto no tejido tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque los filamentos no tejidos comprenden fibras de soplado con fusión.

10. El compuesto no tejido tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque las fibras no tejidas comprenden fibras cortas.

11. El compuesto no tejido tal y como se reivindica en la cláusula 2, caracterizado porque comprende alrededor de 10% a 90% por peso de las telas no tejidas, alrededor de 5-90% por peso de las plumas y alrededor de 5-90% por peso de fibras de pulpa.

12. El compuesto no tejido tal y como se reivindica en la cláusula 2, caracterizado porque comprende alrededor de 10-50% por peso de las fibras no tejidas, alrededor de 10-80% por peso de las plumas y alrededor de 10-80% por peso de las fibras de pulpa.

13. El compuesto no tej ido tal y como se reivindica en la cláusula 11, caracterizado porque los compuestos no tejidos están unidos por un proceso seleccionado del grupo que consiste de hidroenredado, perforación con aguja, unión con puntada, unión adhesiva, unión térmica, unión ultrasónica y combinaciones de las mismas.

14. El compuesto no tejido tal y como se reivindica en la cláusula 2, caracterizado porque comprende alrededor de 10-25% por peso de las fibras no tejidas, alrededor de 10-50% por peso de las plumas fibrizadas, y alrededor de 25-80% por peso de las fibras de pulpa.

15. Un artículo absorbente que comprende la tela no tejida compuesta tal y como se reivindica en la cláusula 4.

16. El compuesto no tejido tal y como se reivindica en la cláusula 12, caracterizado porque las plumas comprenden plumas fibrizadas.

17. El compuesto no tejido tal y co o se reivindica en la cláusula 16, caracterizado porque comprende uno o más materiales superabsorbentes.

18. El compuesto no tejido tal y como se reivindica en la cláusula 3, caracterizado porque el material superabsorbente está presente a hasta alrededor de 50 gramos de superabsorbente por cada 100 gramos de filamentos no tejidos termoplásticos.

19. El compuesto no tejido tal y como se reivindica en la cláusula 2, caracterizado porque la tela no tejida comprende una tela cardada y unida de fibras cortas.

20. El compuesto no tejido tal y como se reivindica en la cláusula 19, caracterizado porque las fibras termoplásticas comprenden fibras cortas de multicomponente.

21. El compuesto no tejido tal y como se reivindica en la cláusula 20, caracterizado porque las plumas comprenden plumas de pollo fibrizadas.

22. El compuesto no tejido tal y como se reivindica en la cláusula 2, caracterizado porque la tela no tejida comprende una tela colocada por aire de fibras cortas de multicomponente.

23. La tela compuesta no tejida estabilizada tal y como se reivindica en la cláusula 22, caracterizada porque el compuesto no tejido estabilizado es unido a través de aire.

24. Un material aislante que comprende: un compuesto de tela no tejida que comprende alrededor de 25-50% por peso de fibras de polímero termoplástico; y alrededor de 50-75% por peso de plumas contenidas en la tela en donde dichas plumas están estabilizadas dentro de la tela no tejida.

25. El material aislante tal y como se reivindica en la cláusula 24, caracterizado porque las plumas comprenden plumas fibrizadas.

26. El material aislante tal y como se reivindica en la cláusula 25, caracterizado porque las plumas fibrizadas comprenden plumas de pollo fibrizadas.

27. El material aislante tal y como se reivindica en la cláusula 24, caracterizado porque la tela de filamento de polímero termoplástico comprende filamentos unidos por hilado.

28. El material aislante tal y como se reivindica en la cláusula 27, caracterizado porque dicho material aislante está hidroenredado.

29. El material aislante tal y como se reivindica en la cláusula 24, caracterizado porque la tela de filamento de polímero termoplástico comprende fibras de soplado con fusión.

30. El material aislante tal y como se reivindica en la cláusula 24, caracterizado porque la tela de filamento de polímero termoplástico comprende una tela unida de fibras de longitud corta de multicomponente.

31. El material aislante tal y como se reivindica en la cláusula 24, caracterizado porque los filamentos de polímero termoplástico están unidos por un proceso seleccionado del grupo que consiste de hidroenredado, perforación con aguja, unión adhesiva, unión térmica y combinaciones de las mismas. R E S U E N Un compuesto no tejido que tiene una elasticidad en húmedo y propiedades aislantes mejoradas incluye una matriz no tejida termoplástica y, dispersadas dentro de la matriz, fibras preferiblemente incluyendo plumas fibrizadas. Cuando el compuesto es usado como una estructura absorbente, las fibras pueden incluir una mezcla de fibras de pulpa y plumas fibrizadas, preferiblemente plumas de pollo. Cuando el compuesto es usado como un material aislante, las fibras pueden comprender plumas de pollo fibrizadas.