BRPI0710374A2

BRPI0710374A2 - não tecido extensìvel e processo para a fabricação de um não tecido extensìvel

Info

Publication number: BRPI0710374A2
Application number: BRPI0710374-3A
Authority: BR
Inventors: Kenneth E Martin
Original assignee: Invista Tech Sarl
Priority date: 2005-04-27
Filing date: 2007-04-27
Publication date: 2011-08-09
Also published as: TW200744842A; CN101432477B; EP2010704B1; KR20080111095A; WO2007127442A3; CN101432477A; US20070254545A1; TWI387531B; EP2010704A2; JP5619417B2; JP2009535525A; ES2447041T3; KR101497711B1; BRPI0710374B1; WO2007127442A2

Abstract

NãO TECIDO EXTENSIVEL E PROCESSO PARA A FABRICAçãO DE UM NãO TECIDO EXTENSìVEL. A presente invenção se refere a tecidos não tecidos em que as fibras do tecido são dispostas tal que a maioria das fibras possui uma direção da fibra fazendo um ângulo substancialmente paralelo ou com um ângulo em um intervalo de +/- 45<198> da direção da máquina. A presente invenção também se refere a um tecido não tecido de rede ligada que possui pontos de ligação em um padrão organizado ao longo de um eixo perpendicular à direção da máquina, espaçado e mais amplamente separados do que os pontos de ligação organizados ao longo de um eixo paralelo à direção da máquina, O não tecido resultante que possui uma elongação muito baixa na direção da máquina pode ser elongado com uma força relativamente pequena na direção transversal da máquina.

Description

"NÃO TECIDO EXTENSÍVEL E PROCESSO PARA A FABRICAÇÃO DE UMNÃO TECIDO EXTENSÍVEL"

Campo da Invenção

A presente invenção se refere aos tecidos não tecidos em que asfibras do tecido são dispostas com uma orientação principalmente na direçãoda máquina. O não tecido resultante possui uma alta resistência à tensão euma elongação muito baixa na direção da máquina, mas uma resistência àtensão relativamente baixa e pode ser elongada com uma força relativamentepequena na direção transversal. Em um processo para a fabricação deste nãotecido, a propriedade de orientação da fibra requerida é obtida sem uma etapaseparada da "consolidação" ou "necking".

Antecedentes da Invenção

Os não tecidos elásticos estão sofrendo um rápido crescimentona indústria de higiene. A maioria dos produtos em utilização possui umacapacidade elástica na direção da máquina, tais como os produtos KimberlyClark Demique® e "Flex-ΑΙΙ" ou elástica na direção transversal, tais como osprodutos "Golden Phoenix" ou "Tredegar" - os laminados de filme elásticos.Entretanto, um verdadeiro não tecido elástico multi-direcional apresenta umafuncionalidade valiosa à higiene relacionada aos produtos, bem como adescoberta de novas utilizações finais, tais como equipamentos para nãotecidos elásticos.

Os produtores comerciais possuem não tecidos termossoldadosmulti-direcionais completamente elásticos pela utilização de polímerostermoplásticos elastoméricos em processos termossoldados convencionais.Entretanto, estes produtos, embora exibam excelente elasticidade, tambémpossuem uma mão do tipo borracha censurável que é característica dospolímeros elásticos. Eles são conhecidos por produzirem não tecidos comfibras orientadas principalmente na direção da máquina por uma etapa de"necking" ou de "consolidação" de pós produção em que o não tecido é puxadona direção da máquina em uma etapa separada após ele ser inicialmenteproduzido. As patentes dos Estados Unidos cessionadas para a Universidadedo Tennessee que são relacionadas e descrevem, em parte, esta tecnologiaincluem:

- Patente US 5.441.550 (depositada em 15 de agosto de 1995);

- Patente US 5.443.606 (depositada 25 de agosto de 1995);

- Patente US 5.486.411 (depositada em 23 de janeiro de 1996);

- Patente US Redepositada 35.206 (depositada em 16 de abril de1996; Redepósito da US 5.244.482);

- Patente US 5.599.366 (depositada em 4 de fevereiro de 1997);

- Patente US 5.730.923 (depositada em 24 de março de 1998);

- Patente US 5.747.394 (depositada em 5 de maio de 1998);

- Patente US 6.030.906 (depositada em 29 de fevereiro de 2000).Em razão das descrições do estado da técnica anterior,permanece claro que os processos de necking ou de consolidação fornecemum produto não tecido com pelo menos a capacidade de extensão da direçãotransversal desejada. Esta capacidade de extensão da direção transversal éobtida após uma segunda etapa seguinte à produção de um não tecido. Oscustos adicionais desta etapa com relação ao processo total são umadeficiência para uma rota economicamente viável do produto.

Descrição Resumida da Invenção

No presente, está descrita uma invenção que apresenta um nãotecido extensível na direção transversal produzido diretamente sem uma etapade consolidação ou necking.

O não tecido fornecido pelo processo descrito no presente possuipropriedades físicas substancialmente diferentes na direção da máquina versusa direção transversal caracterizada em que dito não tecido possui umaelongação na direção transversal na ruptura de pelo menos cerca de 50%. Aspropriedades físicas substancialmente diferentes se referem a pelo menos aelongação sem a ruptura na direção da máquina e na direção perpendicular.

O não tecido apresentado em uma realização no presente possui uma elongação na direção transversal na ruptura de cerca de 100 a cerca de200%.

O não tecido apresentado nas realizações é selecionado a partirdo grupo que compreende as estruturas termossoldadas, via fusão, ligaçãotérmica via carda e entrelaçadas.

Apresentado pelas descrições do presente está um processo paraa fabricação de um não tecido possuindo propriedades físicassubstancialmente diferentes na direção da máquina versus a direçãotransversal que compreende as etapas de: dispor uma rede fibrosa, seguidopela ligação da rede. O processo apresentado alinha, substancialmente, as fibras do não tecido na direção da máquina e liga a rede resultante, tal que omaterial resultante possui uma capacidade de extensão na direção transversalpara permitir as etapas de conversão subseqüentes.

É fornecido em um aspecto da presente invenção, um processopara a fabricação de um não tecido que compreende a as etapas de colocar uma rede fibrosa e uma ligação da rede pela seleção de um padrão de ligaçãoque compreende um pequeno número de pontos de ligação e em que, ospontos de ligação dispostos ao longo de um eixo perpendicular à direção damáquina são espaçados, mais amplamente separados do que os pontos deligação dispostos ao longo do eixo paralelo na direção da máquina e em que os pontos de ligação são fornecidos por energia térmica.

É fornecido, em um aspecto da presente invenção, um processopara a fabricação de um não tecido com capacidade de extensão quecompreende as etapas de alinhar os feixes em cardas de fibras, tal que amaioria das fibras possui uma direção da fibra que faz um ângulosubstancialmente paralelo ou com um ângulo em um intervalo de +/- 45° dadireção da máquina e ligando a rede.

Definições

As seguintes definições não Iimitantes compreendem umglossário dos termos da tecnologia de não tecido elástico. Estas definiçõespretendem ser o guia do técnico no assunto para um significado claro e concisodos diversos termos valiosos do estado da técnica conforme u tilizados nopresente.

A Lycra® XA1 é uma marca registrada da INVISTA S. à r. I., 3 LittleFalls Centre, 2801 Centreville Road, Wilmington, Delaware, 19808. As fibras deLycra® são projetadas especificamente para serem ligadas de modo adesivo,ao invés de tricotadas ou tecidas no lugar e são utilizadas em fraldas eprodutos para a incontinência adulta. "XA" representa "Extra Aderente" ou"Extra Adesivo".

Decitex e denier são a espessura relativa de um fio, umadensidade linear. O decitex é o peso em gramas de 10.000 metros de fio. Odenier é o peso em gramas de 9.000 metros de fio.

O Eixo de Direção da Máquina de um tecido não tecido é aqueladireção paralela à direção em que o tecido é avançado através da máquina; adireção em que o tecido é produzido.

O Eixo de Direção Transversal de um tecido não tecido é aqueladireção perpendicular à direção em que o tecido é produzido.

O Não Tecido Consolidado é aquele que pode ser estendido(estirado) na direção transversal (também conhecida como uma direção"necked") com uma força relativamente baixa. Normalmente, os não tecidosconsolidados possuem um baixo poder de retração e alta adaptaçãopermanente (deformação) após a extensão. Os não tecidos consolidados sãoproduzidos a partir de quase qualquer não tecido "conforme produzido" por umprocesso de drafting (por exemplo, a tecnologia "the Kimberly Clark") ou odrafting mais o processo de aquecimento (a Universidade do TennesseeTandec). Os não tecidos consolidados que possuem normalmente um altomódulo e uma resistência à tensão na direção da máquina, por exemplo,elongação sem ruptura de 200 a 250% são possíveis.

O Não Tecido com capacidade de extensão é um que pode serestendido na direção transversal com uma força relativamente baixa. Tais nãotecidos podem ser um não tecido consolidado ou um não tecido comcapacidade de extensão "conforme produzido". Os não tecidos com capacidadede extensão "conforme produzidos" possuem características similares aos nãotecidos consolidados, mas geralmente possuem baixa elongação, mas nãocomo um resultado de um necking especial ou processo de consolidação.

Os não tecidos anisotrópicos são aqueles que possuemdiferentes propriedades (por exemplo, elongação e resistência tênsil) nadireção da máquina versus a direção transversal da máquina. Os não tecidosanisotrópicos são não tecidos com capacidade de extensão "conformeproduzidos".

GSM: gramas por metro quadrado. A medida comum do peso ouespessura de um não tecido por unidade de área. Normalmente, este intervalode 10 GSM na extremidade inferior dos não tecidos termossoldados e fundidosaté 100 a 400 GSM para não tecidos perfurados com agulha. Por exemplo, osnão tecidos "fraldas coverstock" estão no intervalo de 15 a 25 GSM.

MDXA: "XA na Direção da Máquina". Um laminado de fibras despandex de Lycra® e um não tecido ou um filme (por exemplo, não tecido/Lycra®/ não tecido). A Lycra® sob extensão é ligada adesivamente ao nãotecido utilizando um adesivo fundido a quente. O laminado forma um padrãoenrugado característico quando deixado retrair. A família do MDXA daspropriedades do produto difere significativamente dependendo do espaçamentoda Lycra®, do decitex e do tipo de não tecido ou filme.

CDXA: (também conhecidos como CDXA-I) "XA na DireçãoTransversal". Um laminado de fibras de spandex de Lycra® entre as camadasdo não tecido em que as fibras de Lycra® são colocadas em um padrão zigzag. As fibras de Lycra® são estendidas quando coladas no lugar e o produtopossui uma aparência enrugada característica quando deixado relaxar. Oproduto CDXA é normalmente uma faixa estreita que é rígida na direção damáquina, mas elástica (estira e recupera) na direção transversal. É destinadopara os componentes estiráveis na direção transversal em fraldas e emprodutos para a incontinência adulta, tais como cintos, laterais de panelas,orelhas de fraldas elásticas e fitas de fechamento.

O DCXA-III (denominada "versão 3" e um sucessor para oCDXA). Este produto é um laminado que possui uma única camada de um nãotecido com capacidade de extensão que é impregnado com um polímero depoliuretano de segmento duro e segmento macio; essencialmente o mesmopolímero utilizado para fabricar filamentos de spandex Lycra®. Este laminadoimpregnado de alto poder retrativo é um não tecido com capacidade deextensão produzido por um processo de revestimento por coagulação. Olaminado impregnado é caracteristicamente rígido na direção da máquina eelástico na direção transversal.

EDXA: "Cada direção XA". Um não tecido com múltipla direção(ambos da máquina e transversal) estira e recupera. Os exemplos são os nãotecidos termossoldados fabricados utilizando os polímeros elastoméricostermoplásticos pela ADC (Advanced Design Concepts GmbH), Alemanha.

As Tecnologias de Produção Não Tecido: Produção não tecido pode serdividida em três partes: "Formação de rede, Ligação e Acabamento".

A formação de rede pode ser dividida em processos de"Fusão por Fiação" que começa com as lascas de polímero termoplástico, nãotecidos "Fiado rápido" são uma versão do solvente fiado dos não tecidos "Fiadopor fusão" e não tecidos "Cardado ou Depositado ao Ar" começam com fibrasdescontínuas. O "Fiado por fusão" é ainda dividido em não tecidos "Ligado porfiação" e "Fundidos". As fibras nos tecidos ligados por fiação são fiadas porfusão em uma câmara de extensão do ar onde as fibras são retiradas paraaumentar a resistência por um processo de "atenuação do ar" e, então,colocadas em uma correia transportadora. Em um processo fundido, o polímerofundido é extrudado em uma região de alto cisalhamento movimentado por arque quebra as fibras em pequenas seções e as retira enquanto no estadofundido em deniers muito finos. A ligação por fiação é o processo de não tecidomais comum, produzindo um tecido não tecido forte e durável em amplautilização na indústria de higiene (por exemplo, fraldas). Os tecidos fundidossão normalmente fracos, mas com tamanho de poro muito fino e uniforme esão comumente utilizados na filtração.

Os não tecidos ligados por fiação, fundidos e fiados rápido sãonormalmente consolidados por um processo de ligação térmica. Os não tecidoshíbridos, por exemplo, o SMS ou o SMMS (ligado por fiação/ fundido/ ligaçãopor fiação) estão se tornando cada vez mais comuns. Nos não tecidos fiadosrápido, um polímero (comumente o polietileno e o polipropileno ou as misturas)é dissolvido sob pressão em um solvente de baixo ponto de ebulição quevaporiza imediatamente sob esvaziamento da pressão e extrusão da soluçãopolimérica a partir de uma fieira. O não tecido fiado rápido mais importante é oTYVEK® da Ε. I. Du Pont de Nemours and Co. Inc, Wilmington, Delaware, EUA.

Não tecidos Cardados ou Depositados ao ar começam com fibrasdescontínuas que são formadas em redes via cardas ou deposição ao arconvencional, em que as fibras individuais são transportadas em uma rede poruma corrente de ar. Os não tecidos Cardados ou depositados ao ar estãoligados por processos que empregam meios de ligação térmica, química oumecânica.

A "ligação por rede" é o processo utilizado para ligar fibras darede não tecida juntas. Geralmente há três tipos de ligação de rede. A "ligaçãotérmica" que funde parcialmente as fibras juntas, geralmente por um cilindro decalandra com um padrão elevado que liga a rede junta em pontos específicos(pontos) no tecido. "Ligação química (ou adesiva)" que liga as fibras juntasutilizando uma resina ou adesivo. A "ligação mecânica" é obtida utilizando umgrande número de agulhas de aço, que são passadas repetidamente atravésdo tecido para entrelaçar as fibras, também conhecido como perfuração comagulha. De maneira similar, os jatos de alta pressão são utilizados para realizaro entrelaçamento das fibras e é freqüentemente denominado não tecidosentrelaçados ou hidroentrelaçados. SONTARA® da Ε. I. Du Pont de Nemoursand Co. Inc, Wilmington, Delaware, EUA é um exemplo de um não tecidoentrelaçado. Os não tecidos entrelaçados são mais tridimensionais e o tecidocomo os outros não tecidos são geralmente observados como o final de maiorqualidade do espectro não tecido.

O "acabamento de rede" se refere a um acabamento outratamento, geralmente um composto químico, aplicado a um não tecido paraproporcionar alguma característica, geralmente a hidrofilicidade.

Breve Descrição das Figuras

A Figura 1A é uma representação de uma porção de um nãotecido elástico 10 possuindo uma pluralidade de pontos de ligação 20.

A Figura 1B é uma representação de uma porção de um nãotecido elástico 10 possuindo 200 fibras alinhadas em um ângulo +/- de umadireção da máquina MD.

A Figura 2A é um diagrama de fluxo de um processo parafornecer um não tecido elástico de acordo com a presente invenção.A Figura 2B é um diagrama de fluxo de outro processo parafornecer um não tecido elástico de acordo com a presente invenção.

Descrição Detalhada da Invenção

De acordo com a presente invenção, um não tecidocompletamente elástico com uma mão do tipo tecido é fornecido ao cercar umnão tecido elastomérico termossoldado primário (tal como aquele baseado nopolipropileno elastomérico Exxon VISTAMAXX®) por camadas leves de fibrasduras de ligação fiada ou fundida, tal como o polipropileno, polietileno, poliésterou o polipropileno - as misturas de polietileno pela combinação termossoldada,fundida e híbrida dos dois processos. Neste processo, a deposição de umacamada da fibra dura em um dos lados do elastômero termossoldado que édelgado o suficiente e levemente ligado para não impedir o estiramento e arecuperação da camada elastomérica central. O não tecido elástico éaumentado pela utilização de um elastômero termossoldado de alta qualidadecomo a camada elástica primária.

De acordo com um aspecto da presente invenção, são fornecidostecidos não tecidos em que as fibras do tecido são colocadas intencionalmentecom uma orientação primária na direção da máquina. O não tecido resultantepossui alta resistência à tensão e uma elongação muito baixa na direção damáquina, mas uma resistência à tensão relativamente baixa e pode serelongada com uma força relativamente pequena na direção transversal. Em umprocesso para a fabricação deste não tecido, a propriedade de orientação dafibra requerida é obtida sem uma etapa separada da "consolidação" ou"necking".

Não tecidos com propriedades substancialmente diferentes nadireção transversal versus a direção da máquina significa que o não tecidoresultante, daqui por diante "não tecido com capacidade de extensão", é rígidocom alta tenacidade de ruptura na direção da máquina. Ao mesmo tempo, onão tecido com capacidade de extensão é facilmente estendido na direçãotransversal sem ruptura pela aplicação de uma força relativamente baixa. Umaforça relativamente baixa é uma força aplicada inferior a 1 Newton a 50% deelongação.

Normalmente, são tomados cuidados na produção de não tecidospara randomizar a direção da fibra colocada para produzir uma estrutura emfolha com propriedades físicas similares (módulo, elongação porcentual etenacidade de ruptura) em todas as direções. Entretanto, os não tecidos comcapacidade de extensão mostraram ser úteis na produção de uma variedadede materiais que utilizam folhas não tecidas na direção transversal.

Os não tecidos com capacidade de extensão com estiramento nadireção transversal de 200% são bem conhecidos, mas são produzidos por umprocesso de conversão de formação não tecida posterior. A descrição dapatente se refere a esta tecnologia é designada para TANDEC (University ofTennessee Nonwovens Research Consortium), Kimberly Clark e BBA. Deacordo com a descrição do pedido de patente US 35.206 redepositada, osprocessos normalmente conhecidos como "necking" ou "consolidação" iniciamcom um não tecido, especialmente, não tecidos termossoldado e termoligadosem cardas, que é então retirado na direção da máquina para alinharsubstancialmente as fibras do não tecido na direção da máquina para produziras propriedades desejadas. Em adição, os não tecidos entrelaçados(hidroentrelaçados) produzidos por uma variedade de produtores, incluindo a E.I. DuPont, Sheng Hung, e a BBA possuem propriedades que são similares aonão tecido "com capacidade de extensão" desejado devido, mas comelongação geralmente inferior a 100%. Na presente invenção, um não tecidocom capacidade de extensão é produzido diretamente durante o processo deformação não tecido sem a necessidade por processamento pós formação erepresentado por diagramas de fluxo da Fig. 2A e 2B.No caso de um não tecido com base em uma rede fibrosa (na Fig.

IA). Uma característica com capacidade de extensão do não tecido éaumentada pela seleção de um padrão de ligação com um númerorelativamente baixo de pontos de ligação 20 (na Figura 1A) e/ou um em que ospontos de ligação estão dispostos, tal que os pontos de ligação 20 ao longo deum eixo perpendicular à direção da máquina são amplamente espaçados, porexemplo, possuindo um espaçamento A na Figura 1A, embora aqueles no eixoparalelo à direção da máquina sejam espaçados de forma relativamentepróxima, por exemplo, possuindo um espaçamento B na Figura 1A. Em geral, oespaçamento do ponto de ligação satisfaz a relação A > B. Maisparticularmente, o espaçamento do ponto de ligação é selecionado de modoque A= 1,1 (B) pelo menos, e mais geralmente A > 2(B). No caso de um nãotecido termossoldado é realizado através de um ajuste apropriado narandomização de jatos de ar no ponto em que a fibra foi colocada para produzira mesma fibra deixada conforme descrito acima para não tecidostermossoldados cardados e também utilizando os padrões de ligação descritosacima.

No caso de um não tecido com base em uma rede cardada (Fig.

IB), alinhando os feixes cardados formando o não tecido de tal como que adireção da fibra é substancialmente paralelo ou com um ângulo +/-, em que,por exemplo, 45° da direção da máquina. O caráter coerente do não tecidoassim formado é aumentado pela ligação utilizando meios de ligaçãoconhecidos.

Métodos de Teste

Elongação de Ruptura com base na norma ASTM D 5035-90.

Claims

1. NÃO TECIDO EXTENSÍVEL, que possui propriedadesfísicas substancialmente diferentes na direção da máquina versus a direçãotransversal, em que o dito não tecido possui uma elongação na direçãotransversal de pelo menos cerca de 50%.

2. NÃO TECIDO EXTENSÍVEL, de acordo com areivindicação 1, que possui uma elongação na direção transversal de cerca de*100 a cerca de 200%.

3. NÃO TECIDO EXTENSÍVEL, de acordo com areivindicação 1, selecionado a partir do grupo que compreende as estruturastermossoldadas, via fusão, ligação térmica via carda e entrelaçadas.

4. PROCESSO PARA A FABRICAÇÃO DE UM NÃO TECIDOEXTENSÍVEL, que compreende as etapas de: colocar uma rede fibrosa e umaligação da rede pela seleção de um padrão de ligação que compreende umapluralidade de pontos de ligação e em que, os pontos de ligação dispostos aolongo de um eixo perpendicular à direção da máquina são espaçados, maisamplamente separados do que os pontos de ligação dispostos ao longo do eixoparalelo na direção da máquina e em que os pontos de ligação são fornecidospor energia térmica.

5. PROCESSO PARA A FABRICAÇÃO DE UM NÃO TECIDOEXTENSÍVEL, que compreende a as etapas de: alinhar os feixes em cardas defibras, tal que a maioria das fibras possui uma direção da fibra que faz umângulo substancialmente paralelo ou com um ângulo em um intervalo de +/- 45°da direção da máquina e ligando a rede.

6. PROCESSO PARA A FABRICAÇÃO DE UM NÃOTECIDO EXTENSÍVEL, que compreende a as etapas de: colocar uma redefibrosa utilizando jatos de ar, tal que uma maioria das fibras possui umadireção da fibra que faz um ângulo substancialmente paralelo ou com umângulo em um intervalo de +/- 45° da direção da máquina e ligação darede.