BRPI0611878A2 - tecidos de alta resistência, duráveis, de micro e nano-fibras, produzidos mediante fibrilação de fibras bicomponentes do tipo ilhas no mar - Google Patents

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BRPI0611878A2
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Behnam Pouredeyhimi
Nataliya V Fedorova
Anthony R Stephen
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Univ North Carolina State
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Abstract

TECIDOS DE ALTA RESISTêNCIA, DURáVEIS, DE MICRO E NANO FIBRAS, PRODUZIDOS MEDIANTE FIBRILAçãO DE FIBRAS BICOMPONENTES DO TIPO ILHAS NO MAR. A matéria aqui revelada se refere geralmente aos tecidos compostos de fibras de micro-denier em que as fibras são formadas como fibra fibrilada bicomponente. A energia é suficiente para fibrilar assim como entrelaçar (aglutinar) as fibras. Esses tecidos podem ser trançados ou entrelaçados e feitos a partir de fibras bicomponentes do tipo ilhas no mar e filamentos ou podem ser não-trançadas e formadas quer seja por aglutinação mediante fiação ou através do uso de fibras curtas bicomponentes formadas em uma trama mediante qualquer um dos vários meios e aglutinadas similarmente àquelas usadas para as tramas de filamentos aglutinados por fiação.

Description

TECIDOS DE ALTA RESISTÊNCIA, DURÁVEIS, DE MICRO E NANO-FIBRAS, PRODUZIDOS MEDIANTE FIBRILAÇÃO DE FIBRASBICOMPONENTES DO TIPO ILHAS NO MAR
PRIORIDADE
Esse pedido de utilidade reivindica prioridadepara o Pedido de Patente Provisório US 60/694.121 com datade 24 de junho de 2005.
CAMPO TÉCNICO
A invenção se refere geralmente à fabricação defibras de micro-denier e produtos não-tecidos fabricados apartir de tais fibras tendo elevada resistência. Maisespecificamente, a invenção se refere à produção de taisfibras a partir de configurações do tipo ilha no mar em queo componente mar é fibrilado a partir dos componentesilhas.
ANTECEDENTES
Tecidos não tecidos, aglutinados por fiação sãousados em muitas aplicações e respondem pela maior partedos produtos produzidos ou usados na América do Norte.
Quase todas as tais aplicações requerem um tecidodescartável leve. Portanto, a maior parte dos tecidosaglutinados por fiação é projetada para um único uso e sãoprojetados para ter propriedades adequadas para asaplicações as quais eles se destinam. Aglutinação porfiação se refere a um processo onde as fibras (filamentos)são extrusadas, esfriadas, e estiradas e subseqüentementecoletadas sobre uma correia móvel para formar um tecido. Atrama assim coletada não é aglutinada e os filamentos devemser aglutinados juntos termicamente, mecanicamente ouquimicamente para formar o tecido. Aglutinação térmica é delonge o meio para eficiente e econômico para formar umtecido. Hidroentrelaçamento não é tão eficiente, mas leva aum tecido muito mais flexível e normalmente mais forteguando comparado com os tecidos termicamente aglutinados.
Fibras de micro-denier as quais são menores doque 1 denier, tipicamente, fibras de micro-denier sãoproduzidas utilizando uma fibra bicomponente a qual édividida. A Figura 1 ilustra o tipo mais conhecido de fibraque pode ser dividida comumente referida como "cunha detorta" ou "torta segmentada". A Patente US 5.783.503ilustra um filamento contínuo termoplástico de múltiploscomponentes filado fundido típico o qual é dividido semtratamento mecânico. Na configuração descrita, é desejadoprover um filamento de núcleo oco. 0 núcleo oco impede queas pontas das cunhas dos componentes similares entrem emcontato umas com as outras no centro do filamento e promovea separação dos componentes de filamento.
Nessas configurações, os componentes sãosegmentos feitos tipicamente de náilon e poliéster. É comumque tal fibra tenha 16 segmentos. 0 conhecimentoconvencional por trás de tal fibra tem sido o de formar umatrama de fibras tipicamente de 2 a 3 denier por filamentopor intermédio de cardagem e/ou deposição a ar, esubseqüentemente dividir e aglutinar as fibras em um tecidoem uma etapa mediante sujeição da trama a jatos de ar dealta pressão. 0 tecido resultante será composto de fibrasde micro-denier e possuirá todas as características de umtecido de micro-denier com relação à maciez, caimento,cobertura, e área de superfície.
Ao fabricar as fibras bicomponentes paraseparação, várias características das fibras tipicamentedevem ser consideradas para garantir que a fibra contínuapossa ser fabricada adequadamente. Essas característicasincluem a miscibilidade dos componentes, diferenças empontos de fusão, as propriedades de cristalização,viscosidade, e a capacidade de desenvolver uma cargatriboelétrica. Os copolímeros selecionados são feitostipicamente para garantir que essas características entreas fibras bicomponentes sejam acomodadas de tal modo que osfilamentos de múltiplos componentes possam ser fiados.
Combinações adequadas de polímeros incluem poliéster epolipropileno, poliéster e polietileno, náilon epolipropileno, náilon e polietileno, e náilon e poliéster.
Como essas fibras bicomponentes são fiadas em uma seçãotransversal segmentada, cada componente é exposto ao longoda extensão da fibra. Conseqüentemente, se os componentesselecionados não tiverem propriedades que sejamestreitamente análogas, a fibra contínua pode apresentardefeitos durante fabricação tal como ruptura, ou crimpagem.
Tais defeitos tornariam o filamento inadequado paraprocessamento adicional.
A Patente US 6.448.462 revela outro filamento demúltiplos componentes tendo uma estrutura de múltiplossegmentos semelhante à laranja representativa de umaconfiguração de torta. Essa patente também revela umaconfiguração lado a lado. Nessas configurações, doispolímeros incompatíveis tais como poliésteres e polietilenoou poliamida são utilizados para formar um filamento demúltiplos componentes contínuos. Esses filamentos sãofiados-fundidos, esticados e diretamente assentados paraformar um não-tecido. 0 uso dessa tecnologia em um processode aglutinação por fiação conjugado com hidro-separaçãoestá agora comercialmente disponível através de um produtocomercializado sob a marca comercial Evolon® porFreudenberger e é usado em muitas das mesmas aplicaçõesdescritas acima.
A torta segmentada é apenas uma das muitasconfigurações separáveis possíveis. Na forma sólida, é maisfácil fiar, mas na forma oca, é mais fácil separar. Paragarantir a separação, polímeros diferentes são utilizados.Porém, mesmo após escolher os polímeros com baixa afinidademútua, a seção transversal da fibra pode ter um impacto erelação à quão facilmente a fibra será separada. A seçãotransversal que é mais facilmente separável é uma fitasegmentada, tal como aquela mostrada na Figura 2. 0 númerode segmentos tem que ser ímpar de modo que o mesmo polímeroseja encontrado em ambas as extremidades de modo a"equilibrar" a estrutura. Essa fibra é anisotrópica e édifícil de processar como uma fibra curta. Como umfilamento, contudo, ela funcionaria bem. Portanto, noprocesso de aglutinação por fiação, essa fibra pode seratrativa. 0 processamento é aperfeiçoado em fibras taiscomo de pontas trilobais ou de cruzamento segmentado. VideFigura 3.
Outra desvantagem na utilização das configuraçõesde torta segmentada é que o formato global da fibra naseparação é um formato de cunha. Essa configuração é umresultado direto do processo para produzir as fibraspequenas de micro-denier. Conseqüentemente, emboraadequados para sua finalidade pretendida, não obstante,outros formatos de fibra podem ser desejados os quaisproduzem resultados de aplicação vantajosos. Tais formatosatualmente não estão disponíveis sob processos segmentados,exemplares.
Conseqüentemente, ao fabricar as fibras de micro-denier utilizando o formato de torta segmentada certaslimitações são impostas à seleção dos materiais utilizadose disponíveis. Embora os componentes possam ser de materialsuficientemente diferente de modo que a adesão entre oscomponentes é minimizada facilitando a separação, eles nãoobstante também devem ser suficientemente similares emcaracterísticas para permitir que a fibra seja manufaturadadurante um processo de aglutinação por fiação ou defundição por sopro. Se os materiais forem suficientementediferentes, as fibras romperão durante o processamento.
Outro método de criar fibras de micro-denierutiliza as fibras da configuração ilha no mar. A Patente US6.455.156 revela tal estrutura. Em uma configuração ilha nomar um componente de fibra principal, o mar, é utilizadopara envolver as fibras interiores menores, as ilhas. Talestrutura proporciona facilidade de fabricação, mas requera remoção do mar para se alcançar as ilhas. Isso é feitomediante dissolução do mar em uma solução que não afeta asilhas. Tal processo não é ambientalmente amigável uma vezque uma solução alcalina é utilizada a qual requertratamento de água de refugo. Adicionalmente, como énecessário extrair os componentes de ilha o método limitaos tipos de polímeros que podem ser utilizados em que elesnão são afetados pela solução de remoção do mar.
Tais fibras do tipo ilha no mar estão atualmentecomercialmente disponíveis. Elas são usadas maisfreqüentemente na produção de couros sintéticos e camurças.No caso de couros sintéticos, uma etapa subseqüenteintroduz poliuretano coagulado no tecido, e também podeincluir um revestimento superior. Outro uso final queresultou em grande interesse nas tais fibras está noslimpadores técnicos, onde as pequenas fibras levam a umgrande número de pequenos capilares resultando em melhorabsorção de fluido e melhor captação de poeira. Por umarazão similar, tais fibras podem ser de interesse emfiltração.
Em resumo, o que foi realizado até o presente temaplicação limitada devido às limitações impostas pelaescolha dos polímeros que permitiriam facilidade de fiaçãoe capacidade de separação para fibras segmentadas. A fiaçãoé problemática porque ambos os polímeros são expostos nasuperfície e, portanto, variações em viscosidade dealongamento, comportamento de esfriamento e relaxamentocausam anisotropias que levam a desafios em termos defiação. Além disso, uma principal limitação da técnicaatual é que as fibras formam cunhas e não há flexibilidadecom relação às seções transversais de fibra que podem serobtidas.
Uma vantagem com uma tecnologia de ilha no mar éque se o pacote de fiação for adequadamente projetado, omar pode atuar como uma blindagem e proteger as ilhas demodo a reduzir os desafios da fiação. Contudo, com aexigência de remover o mar, limitações sobre adisponibilidade de polímeros adequados para os componentesde mar e ilha também são restritas. Até o presente, atecnologia de ilhas no mar não é empregada para fazerfibras de micro-denier de outro modo do que por intermédioda remoção do componente de mar devido à crença comum deque a energia exigida para separar a ilha no mar não écomercialmente viável.
Conseqüentemente, existe a necessidade de umprocesso de manufatura que possa produzir dimensões defibras de micro-denier de uma maneira que seja condutivapara processamento de ligação por fiação e que sejaambientalmente adequado.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
De acordo com uma modalidade da presenteinvenção, é revelado um método para produzir tecidos demicro-denier em que fibras-filamentos do tipo ilhas no marbicomponentes são fibriladas em que as ilhas no marpermanecem integradas com as fibras ilhas formando umtecido não tecido de alta resistencia.
Portanto, é um objetivo da presente invençãoprover um método para produzir tecidos de elevada área desuperfície, de micro-denier; outros objetos se tornarãoevidentes à medida que a descrição prossegue quandoconsideradas com os desenhos anexos conforme escrito melhoraqui abaixo.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS
Os métodos e sistemas projetados para realizar ainvenção serão descritos em seguida, em conjunto com outrassuas características.
A invenção será mais facilmente entendida apartir de uma leitura do relatório descritivo a seguir emediante referência aos desenhos anexos formando uma suaparte.
A Figura 1 é um desenho esquemático de fibra dotipo torta segmentada bicomponente típica, sólida(esquerda) e oca (direita);
A Figura 2 é um desenho esquemático de uma fibrade fita segmentada típica;
A Figura 3 é um desenho esquemático de fibrastrilobadas com pontas e transversais segmentadas típicas;
A Figura 4 ilustra um processo de aglutinação porfiação de dois componentes, típico;
A Figura 5 mostra o processo típico parahidroentrelaçamento utilizando um dispositivo deentrelaçamento de tambor;
A Figura 6 mostra as fibras bicomponentesempregadas - ilhas no mar (esquerda) e revestimento-núcleo(direita);
A Figura 7 ilustra exemplos de fibrasbicomponentes produzidas no processamento de aglutinaçãopor fiação;
A Figura 8 mostra Micrografias SEM da superfíciede um tecido aglutinado por fiação hidroentrelaçado I-S comfibras parcialmente fibriladas; e
A Figura 9 mostra Micrografias SEM da superfíciede um tecido aglutinado por fiação hidroentrelaçado I-S comas fibras completamente fibriladas.
A Figura 10 mostra Micrografias SEM da superfíciede um tecido aglutinado por fiação hidroentrelaçado I-S comfibras completamente fibriladas.
A Figura 11 mostra Micrografias SEM da superfíciede um tecido aglutinado por fiação hidroentrelaçado I-S.A Figura 12 mostra Micrografias SEM de seçãotransversal de um tecido aglutinado por fiaçãohidroentrelaçado I-S.
A Figura 13 mostra Micrografias SEM de superfíciede um tecido aglutinado por fiação hidroentrelaçado I-S comas fibras completamente fibriladas.
A Figura 14 mostra Micrografias SEM de seçãotransversal de um tecido aglutinado por fiação I-S antes dafibrilação.
A Figura 15 mostra Micrografias SEM de tecidoaglutinado por fiação, ligado por pontos hidroentrelaçado.
A Figura 16 mostra Micrografias SEM de um tecidoaglutinado por fiação de fibras fibriladas sujeitas a doisprocessos de hidroentrelaçamento.
A Figura 17 mostra várias ilustrações de umafibra bicomponente trilobada e uma micrografia SEMmostrando as pontas de núcleo envolvido.
A Figura 18 ilustra fibras bicomponentestrilobadas aglutinadas termicamente e fibriladas eaglutinadas.
A Figura 19 ilustra uma fibra bicomponentetrilobada a qual foi fibrilada com energia insuficiente.
DESCRIÇÃO DETALHADA
Com referência agora em mais detalhe aosdesenhos, a invenção será descrita agora em mais detalhe. Amatéria revelada aqui se refere a um método para produzirfilamentos contínuos e tecidos subseqüentes comflexibilidade, resistência à abrasão e durabilidadeaperfeiçoadas. A base para a invenção é a formação de umfilamento bicomponente que inclui um componente de fibraexterno o qual envolve um componente de fibra interno.Preferivelmente, o componente de fibra interno consiste emuma pluralidade de fibras e o filamento é de umaconfiguração ilha no mar. Uma característica importante dainvenção é que a fibra externa envolve a fibra interna. Aofazer isso, a fibra interna pode cristalizar e solidificarantes da fibra externa solidificar. Isso promove uma fibrade ilha incomumente resistente. Tal configuração permiteque o componente de fibra externo seja fibrilado pelaenergia externa desse modo separando o mesmo do componentede fibra interno. Outro aspecto importante da invenção éque com a fibrilação, as fibras internas de mar permanecemcomo fibras contínuas e o componente externo de mar tambémforma elementos de fibra, contínuos que interagem com asfibras de mar formando ligações entre as fibrasrespectivas. Isso promove o aspecto de alta resistência dainvenção mesmo que as próprias fibras respectivas estejamnos níveis micro e nano.
Preferivelmente, a energia externa é provida porjatos de água em um processo de hidroentrelaçamento o qualsimultaneamente fibrila as fibras externas e mantém asfibras externas em uma configuração de aglutinação comoutras fibras externas e também com as fibras internas.
Quando esse aspecto da invenção é praticado, nem as fibrasinternas de ilha nem as fibras externas de mar são solúveisem água resultando nas fibras externas de mar permanecendoaglutinadas com as fibras internas de mar no artigo não-tecido.
Preferivelmente, o método para produzir um tecidonão-tecido inclui fiar um conjunto de fibras bicomponentesas quais incluem um componente externo de fibra e umcomponente interno de fibra em que a fibra externa envolvecompletamente a fibra interna ao longo de seu comprimento.
A fibra externa na modalidade mais preferida é de materialmais macio que a fibra interna e fibrilada expondo ocomponente interno de fibra. As fibras são contínuaspromovendo a praticabilidade econômica da invenção.
Conseqüentemente, quando fibriladas, ambas as fibrasinternas de ilha e as fibras externas de mar são fibraspredominantemente contínuas entrelaçadas entre si formandoa alta resistência. Mais preferivelmente o processo defibrilação utiliza energia hidráulica para fibrilar ocomponente externo de fibra e é de energia suficiente parahidroentrelaçar o conjunto de fibras bicomponentes. 0processo de hidroentrelaçamento ocorre tipicamente após asfibras bicomponentes serem posicionadas em uma trama. 0processo resulta em fibras de micro-denier sendo produzidasas quais podem ser de menos do que 0,5 micrômetros.
Adicionalmente, mediante provisão de umaconfiguração de ilha no mar ou uma configuração derevestimento/núcleo que é um mar de 1, diferentes materiaispodem ser utilizados para o componente de mar do que énormalmente disponível utilizando a tecnologia de tortasegmentada. Quaisquer dos polímeros que sejamsignificativamente diferentes em suas temperaturas defusão, características de viscosidade e esfriamento nãopodem ser formadas em uma fibra de torta segmentadaseparável. Exemplos incluem poliolefinas (PE, PP) epoliésteres ou náilons, poliolefinas (PE, PP) e uretanostermoplásticos, poliésteres e náilons e uretanostermoplásticos, etc. Qualquer uma dessas combinações épossível em uma configuração de fibras de ilhas no marporque o mar envolve as ilhas e desde que o material de marpossa ser estendido ou estirado durante o processo deformação de fibra, a formação das fibras não será umdesafio. Além disso, normalmente para configurações de ilhano mar, o mar é removido, conseqüentemente utilizandomateriais inertes para componentes externos eraanteriormente impossível porque eles eram de difícilremoção a partir de solventes. Mediante manutenção doscomponentes externos, a remoção não é necessária e umafibra mais forte é mantida devido à utilização doscomponentes externos na aglutinação mecânica das fibras.
Outro aspecto essencial da invenção é que a fibrade componente interno pode ser produzida tendo uma seçãotransversal no formato de não cunha. Tal seção transversalpode ser multilobada ou arredondada. Tais configuraçõesproporcionam mais volume no tecido e permitem que as fibrastenham mais movimento do que as fibras no formato de cunha.Tal configuração produz uma fibra que é mais difícil deromper.
Além disso, mediante fibrilação do componente depolímero externo ou o mar, um tecido não tecido altamenteflexível e mais permeável ao ar composto de micro ou nano-fibras pode ser produzido o que produz filtros, limpadores,panos de limpeza, e têxteis que são duráveis e têm boaresistência à abrasão. Se maior resistência for exigida, asfibras internas e externas podem ser sujeitas à ligaçãotérmica após as fibras externas terem sido fibriladas. Naconfiguração de bicomponente, o componente externo podecompreender aproximadamente 5%-95% da fibra total.
Na seleção dos materiais para os componentes defibra, vários tipos podem ser utilizados desde que ocomponente de fibra externo seja incompatível com ocomponente de ilha. A incompatibilidade é definida aquicomo os dois componentes de fibra formando interfacesclaras entre os dois de modo que um não se difunde nooutro. Um dos melhores exemplos inclui a utilização denáilon e poliéster para os dois diversos componentes. Comotais fibras podem ser limitadas em sua utilização naestrutura de torta segmentada da técnica anterior típica,mediante utilização da estrutura de ilha no mar os doiscomponentes podem coexistir formando um não-tecido de altaresistência altamente desejável. As fibras internas podemcompreender termoplásticos selecionados do grupo depolímeros termoplásticos em que o polímero termoplástico éum elastômero de copolieteréster com unidades de éter-ésterde cadeia longa e unidades de éster de cadeia curta unidasde extremidade superior à extremidade posterior através deligações de éster. As fibras internas podem compreenderpolímeros selecionados do grupo de polímeros termoplásticosem que o polímero termoplástico é selecionado a partir denáilon 6, náilon 6/6, náilon 6,6/6, náilon 6/10, náilon6/11, náilon 6/12, polipropileno ou polietileno, poliéster,copoliésteres ou outros polímeros termoplásticos similares.
As fibras internas podem compreender os polímerosselecionados do grupo de polímeros termoplásticosconsistindo em: poliésteres, poliamidas, elastômeros decopolieteréster termoplásticos, poliolefinas,
poliacrilatos, e polímeros cristalinos líquidostermoplásticos.
As fibras externas também podem compreendertermoplásticos selecionados do grupo de polímerostermoplásticos em que o polímero termoplástico é umelastômero de copolieteréster com unidades de éter-éster decadeia longa e unidades de éster de cadeia curta unidas comparte superior à parte inferior através de ligações deéster. As fibras externas podem compreender polímerosselecionados do grupo de polímeros termoplásticos em que opolímero termoplástico é selecionado de náilon 6, náilon6/6, náilon 6,6/6, náilon 6/10, náilon 6/11, náilon 6/12polipropileno ou polietileno. As fibras externas sãocompreendidas de polímeros selecionados do grupo depolímeros termoplásticos consistindo em: poliésteres,poliamidas, elastômeros de copolieteréster termoplásticos,poliolefinas, poliacrilatos, e polímeros cristalinoslíquidos termoplásticos.
Durante o processamento, as fibras são estiradasem uma relação pref erivelmente de quatro para uma. Alémdisso, as fibras são fiadas muito rapidamente e em algunsexemplos em três e quatro mil metros por minuto. Com afibra interna completamente envolvida, a fibra solidificamais rapidamente do que a fibra externa. Adicionalmente,com a interface clara entre as duas e baixa ou nenhumadifusão entre as fibras internas e externas, as fibras sãofacilmente fibriladas. A fibrilação pode ser conduzidamecanicamente, por intermédio de calor, ou por intermédiode hidroentrelaçamento. Se hidroentrelaçamento forutilizado, o tecido tendo superfícies externas expostaspode ter duas superfícies externas ou apenas uma superfícieexterna sujeita ao processamento de hidroentrelaçamento.Preferivelmente, pressão de água a partir de uma ou maistubulações de hidroentrelaçamento é utilizada para fibrilare hidroentrelaçar os componentes de fibra em uma pressão deágua entre 10 bars a 1.000 bars. Outra característica dainvenção é que os materiais de fibra selecionados sãoreceptivos ao revestimento com uma resina para formar ummaterial impermeável ou podem ser submetidos a um processode tintura a jato após o componente externo ser fibrilado.
Preferivelmente, o tecido é esticado na direção da máquinadurante o processo de secagem para reorientação das fibrasdentro do tecido e durante o processo de secagem, atemperatura do processo de secagem é elevada o suficienteacima da transição do vidro dos polímeros e abaixo doinício da fusão para criar uma memória medianteconsolidação térmica de modo a desenvolver esticamento erecuperação no sentido transversal no tecido final.
A característica crítica da invenção é que asfibras de mar são entrelaçadas e emaranhadas com as fibrasde ilha mediante fibrilação. Conseqüentemente, enquanto asfibras de ilha podem ser fabricadas nos micro e nano-níveis, o componente de mar também separa entre as fibrasrespectivas formando micro e nano-fibras do componente demar. Desse modo, as fibras de mar e ilha produzem micro enano-fibras contínuas a partir de uma única fibrabicomponente. Além disso, com as fibras mantendo a suaintegridade estrutural, elas podem entrelaçar e emaranharentre elas próprias formando a fibra de alta resistência.
Adicionalmente, por ser capaz de utilizar os componentesincompatíveis, o artigo não-tecido final pode ser produzidoutilizando tais componentes os quais não são praticáveispara combinação utilizando a tecnologia de torta segmentadada técnica anterior.
Adicionalmente, embora a técnica anterior reveleconfigurações de fibras de ilha no mar, tais revelaçõesrevelam tipicamente a utilização de PVA. Como o PVA étipicamente solúvel em água, ele não é condutivo parahidroentrelaçamento e também não é adequado para formaçãoem artigos que podem ser submetidos a ambientes de água.
Embora a invenção considere a fabricação defibras bicomponentes, a invenção também se refere àfabricação de filamentos bicomponentes contínuos e aincorporação dos filamentos em artigos de fabricação não-tecidos. Essa fabricação pode ser conduzida para produzirtecidos os quais são trançados ou de malha e feitos defibras e filamentos bicomponentes do tipo ilhas no mar oupodem ser não tecidos e formados mediante aglutinação porfiação ou através do uso de fibras curtas bicomponentesformadas em uma trama ou mediante um dos vários meios eincorporados similarmente àqueles usados para as tramas defilamentos aglutinados por fiação.
Os inventores descobriram que se uma fibrabicomponente na forma de revestimento-núcleo ou ilhas nomar é empregada (Figura 6) , a fibra pode ser separadamediante hidroentrelaçamento se o polímero de revestimentoou mar for substancialmente fraco e particularmente quandoos dois componentes têm pouca ou nenhuma afinidade mútua.
Exemplos das fibras são mostrados na Figura 7. Observar queas ilhas são "protegidas" pelo mar (ou revestimento) e,portanto, a fiação das fibras não será tão desafiadora. Ouso de um polímero que pode ser facilmente separadomecanicamente ou fibrilado é vantajoso. As fibras na Figura7 são todas feitas de um polietileno linear de baixadensidade (LLDPE) e o núcleo ou as ilhas são feitas denáilon. Essas combinações de polímero parecem funcionar bemquando existe a necessidade de separar as fibrasmecanicamente. Outras combinações tais como náilon epoliéster e PLA com outros polímeros tal como náilon,uretanos termoplásticos e outros termoplásticos também sãopossíveis. A estrutura final será muito flexível e macia ecompressível. A quantidade de energia transferida para otecido determina a extensão na qual as fibras se separam.
As Figuras 8 e 9 mostram a superfície de um tecido de 200gsm hidroentrelaçado em baixo e alto nível de energia, éevidente que os níveis de energia inferiores não foramadequados na separação completa das fibras. Em algumasmodalidades, o tecido consistindo em fibras fibriladas éaglutinado por ponto para resistência adicional.
Exemplos da resistência das fibras produzidas sãorefletidos abaixo:
EXEMPLOS
Vários exemplos são fornecidos abaixodemonstrando as propriedades dos tecidos produzidos. Todosos tecidos pesavam aproximadamente 180 g/m2.
Exemplo 1. Amostras hidroentrelaçadas de 100% náilon emdois níveis de energia
100% Náilon - Ruptura de Aba (libra)
<table>table see original document page 18</column></row><table><table>table see original document page 19</column></row><table><table>table see original document page 20</column></row><table>
Náilon 75/25%/PE, 108 ilhas - Tração de Fixação (libra)
<table>table see original document page 20</column></row><table>
Observar que todas as amostras de ilhas no marsão significativamente superiores a 100% náilon. Artigosque podem ser fabricados utilizando o tecido não tecidobicomponente de alta resistência incluem tendas, pára-quedas, tecidos para uso externo, envoltório de residência,toldos e semelhantes. Alguns exemplos produziram artigosnão-tecidos tendo uma resistência à rasgadura superior a 6gramas por denier e outros resistindo a mais de 10 librasde forças de rasgadura.
Os inventores descobriram que, se adequadamenterealizadas, ilhas no mar proporcionam um método muitoflexível para formação de fibras fibriladas em que otamanho das fibras de ilha pode ser controlado pelo númerototal de contagem de ilhas tudo mais sendo igual. Isso foireduzido na prática e especificamente a tecnologia deaglutinação por fiação oferece um método simples e eficazem termos de custo para desenvolver tais tecidos duráveis.
Além disso, conforme mostrado nas Figuras 17, 18e 19, a fibra bicomponente pode ser trilobada. Nessaconfiguração a ilha central é completamente circundada portrês lóbulos. Conseqüentemente, quando fibriladas, quatrofibras separadas são produzidas as quais envolvem umas àsoutras formando um tecido de alta resistência. Talestrutura pode ser mais praticável em algumas situaçõesonde uma estrutura de ilha no mar completa não pode serfabricada. Além disso, as diferenças entre fibrasbicomponentes termicamente aglutinadas e fibrasbicomponentes fibriladas e aglutinadas são ilustradas. Alémdisso, a Figura 19 ilustra quando energia insuficiente éutilizada ao fibrilar as fibras.
A invenção se refere a um método para produzirnão-tecidos aglutinados por fiação de alta resistência comflexibilidade, resistência ã abrasão e durabilidadeaperfeiçoadas o qual foi revelado. A base para a invenção éa formação de uma trama aglutinada por fiação bicomponentecomposta de dois polímeros diferentes em sua estruturaquímica na forma de revestimento-núcleo (ou ilha) ou ilhasno mar em que o material de mar protege o revestimento ouas ilhas e é mais macio do que a ilha ou o núcleo, e ondetal trama é aglutinada mediante:
(a) Perfuração de agulha seguida porhidroentrelaçamento sem qualquer aglutinação térmica em quea energia de hidroentrelaçamento resulta em separaçãoparcial ou completa do núcleo-revestimento ou da estruturade ilhas no mar.
(b) Hidroentrelaçamento da trama isoladamente semqualquer perfuração de agulha ou subseqüente aglutinaçãotérmica em que a energia de hidroentrelaçamento resulta emseparação parcial ou completa do núcleo-revestimento ou daestrutura de ilhas no mar.
(c) Hidroentrelaçamento da trama conforme descrito em(a) acima seguido de aglutinação térmica em uma calandra.
(d) Hidroentrelaçamento da trama conforme descrito em(a) acima seguido de aglutinação térmica em um forno depassagem direta de ar em uma temperatura em ou acima datemperatura de fusão do mar ou revestimento de fusão paraformar um tecido mais forte.

Claims (54)

1. Método de produção de um tecido não tecidocaracterizado por compreender:fiar um conjunto de fibras bicomponentescompreendendoum componente externo de fibra;um componente interno de fibra;no qual a fibra externa envolve a fibrainterna;fibrilar o componente externo de fibraexpondo o componente interno de fibra; eno qual a fibra externa pelo menosparcialmente se entrelaça com a fibra interna.
2. Método de produção de um tecido não tecido, deacordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato deadicionalmente utilizar hidroenergia para fibrilar ocomponente externo de fibra.
3. Método de produção de um tecido não tecido, deacordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato deainda utilizar a hidroenergia para hidroentrelaçar oconjunto de fibras componentes.
4. Método de produção de um tecido não tecido, deacordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato detambém posicionar o conjunto de fibras bicomponentes sobreuma trama.
5. Método de produção de um tecido não tecido, deacordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato deque a fibra de componente interno tem uma seção transversalno formato não de cunha.
6. Método de produção de um tecido não tecido, deacordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato deque as fibras, interna e externa, são submetidas àaglutinação térmica após as fibras externas terem sidofibriladas.
7. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o componente de fibraexterna é mais viscoso do que o componente de fibra internada fibra bicomponente facilitando a formação de uma fibrailha no mar.
8. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que as fibras internascompreendem termoplãsticos selecionados do grupo depolímeros termoplãsticos nos quais o polímero termoplásticoé um elastômero de copolieteréster com unidades de éteréster de cadeia longa e unidades de éster de cadeia curtaunidas cabeça-cauda através de ligações de éster.
9. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que as fibras externascompreendem termoplãsticos selecionados do grupo depolímeros termoplãsticos em que o polímero termoplástico éum elastômero de copolieteréster com unidades de éter ésterde cadeia longa e unidades de éster de cadeia curta unidascabeça-cauda através de ligações de éster.
10. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que as fibras internascompreendem polímeros selecionados do grupo de polímerostermoplãsticos em que o polímero termoplástico éselecionado a partir de náilon 6, náilon 6/6, náilon 6,6/6,náilon 6/10, náilon 6/11, náilon 6/12 polipropileno oupolietileno.
11. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que as fibras externascompreendem polímeros selecionados do grupo de polímerostermoplásticos em que o polímero termoplástico éselecionado a partir de náilon 6, náilon 6/6, náilon 6,6/6,náilon 6/10, náilon 6/11, náilon 6/12 polipropileno oupolietileno.
12. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que as fibras externascompreendem polímeros selecionados do grupo de polímerostermoplásticos consistindo em: poliésteres, poliamidas,elastômeros de copolieteréster termoplásticos,poliolefinas, poliacrilatos, e polímeros cristalinoslíquidos termoplásticos.
13. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que as fibras internascompreendem polímeros selecionados do grupo de polímerostermoplásticos consistindo em: poliésteres, poliamidas,elastômeros de copolieteréster termoplásticos,poliolefinas, poliacrilatos, e polímeros cristalinoslíquidos termoplásticos.
14. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o componente de fibrainterna é multilobado.
15. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o componente de fibrainterna tem uma seção transversal arredondada.
16. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o componente externocompreende aproximadamente 5%-95% da fibra total.
17. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o tecido tem duassuperfícies externas e o tecido é exposto ahidroentrelaçamento em ambas as superfícies.
18. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que apenas uma superfície dotecido é exposta a processamento de hidroentrelaçamento.
19. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o tecido é exposto à pressãode água a partir de uma ou mais tubulações dehidroentrelaçamento em uma pressão de água entre 10 bars a-1.000 bars.
20. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o tecido é revestido com umaresina para formar um material impermeável.
21. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o tecido é submetido a umprocesso de tintura a jato após o componente externo serfibrilado.
22. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o tecido é esticado nadireção da máquina durante o processo de secagemimediatamente após o hidroentrelaçamento para reorientaçãodas fibras dentro do tecido.
23. Método, de acordo com a reivindicação 22,caracterizado pelo fato de que a temperatura do processo desecagem é elevada o suficiente acima da transição de vidrodos polímeros e abaixo do início da fusão para criar umamemória mediante consolidação térmica de modo a desenvolveresticamento transversal e recuperação no tecido final.
24. Método de produção de um não tecido de fibraestável de alta resistência caracterizado por compreender:fiar um conjunto de fibras bicomponentescompreendendoum componente de fibra externa;um componente de fibra interna;em que a fibra externa envolve a fibrainterna;a fibra externa não é solúvel em água; efibrilar o componente de fibra externa expondo ocomponente de fibra interna.
25. Método de produção de um tecido não tecido,de acordo com a reivindicação 24, caracterizado por aindautilizar hidroenergia para fibrilar o componente de fibraexterna.
26. Método de produção de um tecido não tecido,de acordo com a reivindicação 25, caracterizado por aindautilizar a hidroenergia para hidroentrelaçar o conjunto defibras bicomponentes.
27. Método de produção de um tecido não tecido,de acordo com a reivindicação 26, caracterizado por aindaposicionar o conjunto de fibras bicomponentes sobre umatrama.
28. Método de produção de um tecido não tecido,de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fatode que a fibra de componente interno tem uma seçãotransversal no formato de não-cunha.
29. Método de produção de um tecido não tecido,de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fatode que as fibras internas e externas são submetidas àaglutinação térmica após as fibras externas terem sidofibriladas.
30. Método, de acordo com a reivindicação 24,caracterizado pelo fato de que o componente de fibraexterna é mais viscoso do que o componente de fibra internada fibra bicomponente facilitando na formação de uma fibrade ilha no mar.
31. Método, de acordo com a reivindicação 24,caracterizado pelo fato de que as fibras internascompreendem termoplásticos selecionados do grupo depolímeros termoplásticos em que o polímero termoplástico éum elastômero de copolieteréster com unidades de éter ésterde cadeia longa e unidades de éster de cadeia curta unidascabeça-cauda através de ligações de éster.
32. Método, de acordo com a reivindicação 24,caracterizado pelo fato de que as fibras externascompreendem termoplásticos selecionados do grupo depolímeros termoplásticos em que o polímero termoplástico éum elastômero de copolieteréster com unidades de éter ésterde cadeia longa e unidades de éster de cadeia curta unidascabeça-cauda através de ligações de éster.
33. Método, de acordo com a reivindicação 24,caracterizado pelo fato de que as fibras internascompreendem polímeros selecionados do grupo de polímerostermoplásticos em que o polímero termoplástico éselecionado a partir de náilon 6, náilon 6/6, náilon 6,6/6,náilon 6/10, náilon 6/11, náilon 6/12 polipropileno oupolietileno.
34. Método, de acordo com a reivindicação 24,caracterizado pelo fato de que as fibras externascompreendem polímeros selecionados do grupo de polímerostermoplásticos em que o polímero termoplástico éselecionado a partir de náilon 6, náilon 6/6, náilon 6,6/6,náilon 6/10, náilon 6/11, náilon 6/12 polipropileno oupolietileno.
35. Método, de acordo com a reivindicação 24,caracterizado pelo fato de que as fibras externascompreendem polímeros selecionados do grupo de polímerostermoplásticos consistindo em: poliésteres, poliamidas,elastômeros de copolieteréster termoplásticos,poliolefinas, poliacrilatos, e polímeros cristalinoslíquidos termoplásticos.
36. Método, de acordo com a reivindicação 24,caracterizado pelo fato de que as fibras internascompreendem polímeros selecionados do grupo de polímerostermoplásticos consistindo em: poliésteres, poliamidas,elastômeros de copolieteréster termoplásticos,poliolefinas, poliacrilatos, e polímeros cristalinoslíquidos termoplásticos.
37. Método, de acordo com a reivindicação 24,caracterizado pelo fato de que o componente de fibrainterna é multilobado.
38. Método, de acordo com a reivindicação 24,caracterizado pelo fato de que o componente de fibrainterna tem uma seção transversal arredondada.
39. Método, de acordo com a reivindicação 24,caracterizado pelo fato de que o componente externocompreende aproximadamente 5%-95% da fibra total.
40. Método, de acordo com a reivindicação 24,caracterizado pelo fato de que o tecido tem duassuperfícies externas e o tecido é exposto ahidroentrelaçaraento em ambas as superfícies.
41. Método, de acordo com a reivindicação 24,caracterizado pelo fato de que apenas uma superfície dotecido é exposta a processamento de hidroentrelaçamento.
42. Método, de acordo com a reivindicação 24,caracterizado pelo fato de que o tecido é exposto à pressãode água a partir de uma ou mais tubulações dehidroentrelaçamento em uma pressão de água entre 10 bars a-1.000 bars.
43. Método, de acordo com a reivindicação 24,caracterizado pelo fato de que o tecido é revestido com umaresina para formar um material impermeável.
44. Método, de acordo com a reivindicação 24,caracterizado pelo fato de que o tecido é submetido a umprocesso de tintura a jato após o componente externo serfibrilado.
45. Método, de acordo com a reivindicação 24,caracterizado pelo fato de que o tecido é esticado nadireção da máquina durante um processo de secagem parareorientação das fibras dentro do tecido.
46. Método, de acordo com a reivindicação 45,caracterizado pelo fato de que a temperatura do processo desecagem é elevada o suficiente acima da transição de vidrodos polímeros e abaixo do início da fusão para criar umamemória mediante consolidação térmica de modo a desenvolveresticamento transversal e recuperação no tecido final.
47. Método de produzir uma fibra de altaresistência, caracterizado por compreender:fiar um conjunto de fibras bicomponentescompreendendoum componente de fibra externa;uma pluralidade de componentes de fibrainterna;em que a fibra externa envolve a fibrainterna formando uma fibra de ilha no mar;a fibra externa sendo feita de material maismacio do que as fibras internas; efibrilar o componente de fibra externa expondo oscomponentes de fibra interna.
48. Método, de acordo com a reivindicação 47,caracterizado pelo fato de que os componentes de fibrainterna incluem uma pluralidade de componentes de fibrainterna que têm diferentes propriedades mecânicasselecionadas a partir do grupo compreendendo elasticidade,umidade, retardamento de chamas, alongamento de ruptura, edureza.
49. Método, de acordo com a reivindicação 47,caracterizado pelo fato de que os componentes de fibrainterna incluem uma pluralidade de componentes de fibrainterna tendo diferentes seções transversais.
50. Trama não-tecida caracterizada porcompreender:filamentos bicomponentes termoplásticossubstancialmente contínuos compreendendo um componente defibra externa envolvendo pelo menos dois componentes defibra interna; eo componente de fibra externa sendo mais macio doque as fibras internas.
51. Trama não-tecida, de acordo com areivindicação 50, caracterizada pelo fato de que a fibraexterna foi fibrilada expondo os componentes de fibrainterna.
52. Trama não-tecida, de acordo com areivindicação 28, caracterizada pelo fato de ser fabricadacomo uma tenda.
53. Trama não-tecida, de acordo com areivindicação 28, caracterizada pelo fato de ser fabricadacomo um toldo.
54. Trama não-tecida, de acordo com areivindicação 28, caracterizada pelo fato de ser fabricadacomo um revestimento térmico.
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