ES2197630T3 - Dispositivo y procedimiento para fabricar un compuesto de fibras. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para fabricar un compuesto de fibras, en donde se usan fibras al menos como componente fundamental, que esencialmente se alimentan por encima de la altura de una columna de material al menos a una cabeza de extracción (A; A1; A2) y como suspensión de fibra-aire a un soporte configurado como banda de moldeo (14), caracterizado porque para fabricar un material no tejido se utilizan fibras con longitudes de entre 20 y 150 mm, porque estas fibras son expulsadas, con la transmisión de una aceleración horizontal en la región de la cabeza de expulsión, por la misma fundamentalmente en horizontal, y porque la suspensión así formada de fibra- aire se aplica directamente sobre la banda de moldeo (14).

Description

Dispositivo y procedimiento para fabricar un compuesto de fibras.

La invención se refiere a un dispositivo y a un procedimiento para fabricar un material no tejido a partir de fibras.

Los materiales no tejidos de este tipo sirven en especial para fabricar piezas perfiladas prensadas, esteras amortiguadoras y materiales acolchados.

Estado de la técnica

Se conocen fundamentalmente dos procedimientos y unos dispositivos correspondientes para fabricar tales materiales no tejidos: la conformación de un material no tejido por medio de cardas/cardadas e instalaciones aerodinámicas de conformación de materiales no tejidos.

Los inconvenientes de ambos sistemas son un rendimiento de paso entre muy reducido y reducido y por ello unos costes elevados, y la necesidad de utilizar fibras al menos en gran parte limpiadas, sin cuerpos extraños y abiertas y por tanto caras.

Las cardas/cardadas son capaces de fabricar unos materiales no tejidos especialmente finos y uniformes, pero también imponen los máximos requisitos en cuanto a ausencia de partículas de tallos y al grado de apertura de las fibras. Su capacidad productiva es con un máximo de 500 kg/h muy escasa, y los costes son correspondientemente altos.

Si por ejemplo se emplean fibras de tallo que todavía contienen partículas de tallos, éstas se ensartan en las guarniciones de las cardas/cardadas o se asientan en los taladros o perforaciones de los tambores de cribado o bandas de cribado de instalaciones aerodinámicas de conformación de materiales no tejidos e impiden la conformación en una medida considerable hasta una completa incapacidad de funcionamiento.

Durante un agujado subsiguiente en especial las partículas de tallos de cáñamo desvían las agujas desde los taladros de las placas perforadas a las placas de acero. La consecuencia es que se rompen las agujas.

Las instalaciones aerodinámicas de conformación de materiales no tejidos imponen unos escasos requisitos en cuanto a ausencia de partículas de tallos y al grado de apertura de las fibras. La capacidad llega aproximadamente a 1.000 kg/h. Sin embargo, esto sigue siendo insuficiente para obtener unos costes reducidos para productos en masa.

La limpieza de las partículas de tallos de las fibras y la apertura de las fibras van unidas a unos costes elevados. Asimismo la limpieza y en especial la apertura conducen siempre a un daño mecánico más o menos intenso de las fibras. A esto van unidas unas pérdidas de material de hasta el 40%. Por último unas fibras bien limpiadas y abiertas, que de esta forma tienen en cuenta estos requisitos de los sistemas conocidos, sólo pueden generarse a partir de paja de cáñamo o de lino tostada. Sin embargo, el tostado es un proceso desintegrador biológico y conlleva también por tanto irremediablemente un debilitamiento de las fibras. Para fines técnicos se requieren unas fibras de la máxima resistencia y con un módulo E máximo.

Otras instalaciones para conformar materiales a granel sirven para fabricar placas de carpintería; los productos finales son en especial tableros de virutas prensadas que han encontrado un amplio uso en la fabricación de muebles. Para fabricar este tipo de tableros se usan unos procedimientos de dispersión, en los que las virutas se alimentan desde un silo a una cabeza laminadora de bastones y desde ésta se dispersan, a través de varias etapas de tratamiento intermedio, sobre una placa de asiento. Un procedimiento de dispersión de este tipo está descrito en el documento DE-A-4128 592, que señala hacia el próximo estado de la técnica que viene. Sin embargo, esta técnica sólo puede aplicarse con partículas de fibra que fluyen fácilmente. La capacidad de fluencia de las partículas de fibra tiene sin embargo el considerable inconveniente de que tras la dispersión debe realizarse enseguida un revenido y una unión a presión, es decir, que también aquí se requieren estaciones de tratamiento adicionales para llegar a un producto manipulable.

El amplio abanico antes citado de productos finales (materiales amortiguadores, piezas perfiladas acolchadas, piezas perfiladas prensadas) no puede fabricarse con las tortas de virutas generadas con este procedimiento.

Objeto de la invención

La misión de la presente invención consiste por tanto en fabricar materiales no tejidos con fines de amortiguación, materiales acolchados, etc., que destacan por unos costes mínimos. Aquí se pretende en especial también fabricar económicamente unos materiales no tejidos tales que a partir de ellos se creen unas piezas perfiladas con un elevado módulo E y una elevada resistencia.

Conforme a la invención esta misión es resuelta conforme a las reivindicaciones 1 y 8.

La idea básica de la invención parte de la base de que unos costes mínimos sólo se consiguen si el número de las fases de producción se reduce a un mínimo y se maximiza el rendimiento de paso. Asimismo es necesario reducir las actualmente habituales pérdidas de material al menos de forma decisiva.

Como ya se ha citado anteriormente son extraordinariamente costosas en especial la fase de producción ``separación de partículas de tallos'' o similares impurezas de tipo granulado o nudo de las fibras y la ``apertura'' (afinado). Aparte de los costes de funcionamiento que con ello se producen se reducen también mucho en cuanto a su coste las pérdidas de material que estos provocan.

Conforme a la invención de aquí en adelante es necesario fabricar materiales no tejidos en los que las dos fases de producción citadas, es decir la ``separación de partículas de tallos'' y la ``apertura de fibras'', ya no sean necesarias debido a que con el procedimiento y con el dispositivo correspondiente conforme a la invención pueden tratarse, en un caso extremo, incluso fibras no limpiadas y no abiertas. Por medio de esto desaparecen los costes de fabricación relacionados con ello.

Una elevada resistencia de las fibras y un elevado módulo E también pueden obtenerse solamente si se prescinde de un tostado. Sin embargo, prescindir del tostado significa que las fibras aparecen con muchas más partículas de tallos, más compactas y rugosas de lo que es forzosamente necesario según el estado de la técnica. También aquí puede aplicarse la invención, al contrario que en las instalaciones de conformación de materiales no tejidos según el estado de la técnica que no pueden trabajar en absoluto con fibras no tostadas, no limpiadas y no abiertas.

Es sin embargo especialmente ventajoso que también se eviten las pérdidas de material unidas a ello, lo que influye todavía más en cuanto a los costes.

El dispositivo conforme a la invención es además capaz de producir un rendimiento de paso varias veces superior al de las instalaciones según el estado de la técnica. Esto reduce los costes a una fracción.

De esta forma pueden conformarse conforme a la invención fibras no tostadas, no limpiadas y no abiertas con longitudes entre 20 y 150 mm, con preferencia entre 30 y 70 mm, con o sin partículas de tallos todavía adheridas a ellas y/o situadas/dispersadas libremente entre ellas y/o componentes de tipo no fibroso, con o sin mezcla adicional de reciclado de polímeros y otras fibras para formar un material no tejido de una o varias capas, en donde se obtiene un rendimiento de paso muy superior al del estado de la técnica, es decir de 2.000 a 9.000 kg/h, con preferencia de 2.000 a 4.000 kg/h con una anchura de trabajo de 3.000 mm.

Sin embargo, el procedimiento conforme a la invención puede aplicarse con el uso de cualquier tipo de fibra, incluso las sintéticas, minerales, naturales, incluyendo limpiadas y abiertas, etc.

Se describen con más de talle dos ejemplos de ejecución del dispositivo conforme a la invención con base en unos dibujos; estos muestran:

la figura 1: una representación en corte de una primera forma de ejecución preferida del dispositivo conforme a la invención,

la figura 2: una representación en corte de una segunda forma de ejecución preferida del dispositivo conforme a la invención,

la figura 3: una representación en detalle de los elementos de los dispositivos de extracción primero y segundo de los dispositivos según la figura 1 ó 2, y

la figura 4: una representación en perspectiva de un ejemplo de ejecución de un elemento compuesto fabricado con el dispositivo conforme a la invención y

la figura 5: una representación en corte de una tercera forma de ejecución preferida del dispositivo conforme a la invención, con el que es posible sin gran complejidad la estructura descrita con varias capas de un compuesto de fibras.

El ejemplo de ejecución representado en la figura 1 de un dispositivo para aplicar fibras sobre una banda de moldeo para fabricar un compuesto de fibras contiene un acumulador intermedio en forma de un silo dosificador 10, en el que se introducen las fibras previstas para su elaboración con longitudes entre 20 y 150 mm, llamadas desde ahora también fibras largas, junto con posibles aditivos a través de un distribuidor transversal 11. El suelo del silo dosificador 10 forma una banda de suelo 12, que se mueve en el sentido de la flecha P1 representada en la figura 1, de tal manera que se forma una columna de material M, que se mueve mediante el movimiento de la banda de suelo 12 en la dirección de una cabeza de extracción A. En esta medida la estructura del silo dosificador se corresponde con formas de ejecución como las que se conocen del documento DE-A-1084 199 o CH-A-368 301 con fines que no se han descrito allí con más detalle.

En el lado superior del silo dosificador 10 preferido conforme a la invención se ha dispuesto una banda de compresor 13 que conduce oblicuamente hacia abajo, la cual se mueve en el sentido de la flecha P2, es decir sincrónicamente con la dirección de la banda de suelo 12. Las velocidades de transporte del distribuidor transversal 11, de la banda de suelo 12 y de la banda de compresor 13 se han sintonizado unas con relación a otras, de tal manera que la columna de material M se estructura entre el lado superior de la banda de suelo y el lado inferior de la banda de compresor y es comprimida por esta última. La banda de suelo 12 está limitada en sus dos lados longitudinales y en su lado trasero por unas paredes con una altura adecuada, de tal manera que la columna de material M compuesta de fibras largas y, dado el caso, sus sustancias accesorias y complementarias adopta una sección transversal fundamentalmente cuadrada o rectangular y es desplazada permanentemente, sometida a la citada compresión, en contra de la cabeza de extracción A.

La cabeza de extracción A se compone de unos primeros dispositivos de extracción 20 que señalan hacia la columna de material M y de unos segundos dispositivos de extracción 30 que cooperan con estos, postconectados y que señalan hacia el lado de entrega de la cabeza de extracción A.

Los primeros dispositivos de extracción 20 se componen de una multitud de ejes 20 dispuestos con preferencia verticalmente unos sobre otros (figura 3), sobre los que se sujetan separadas lateralmente unas ruedas de estrella 21, cuyos elementos 21A señalan casi radialmente respecto al eje 22 y cuyos flancos delanteros 21V están configurados en el sentido de giro R1 en forma de gancho o de hoz.

Los segundos dispositivos de extracción 30 se componen igualmente de unos ejes 32 dispuestos verticalmente unos sobre otros, de tal modo que los planos de unión E1, E2 de los ejes 22 y 32 de los dos dispositivos de extracción 20 y 30 están situados mutuamente en paralelo. Sobre los ejes 32 de los segundos dispositivos de extracción 30 se sujetan unos elementos 31A dispuestos en forma de estrella y/o púa, que giran en el sentido R2, en donde los sentidos de rotación R1, R2 de los ejes de los primeros y segundos dispositivos de extracción son opuestos. Los elementos 21A y 31A se han sintonizado con ello de tal manera unos con respecto a los otros con relación a su número y conformación, que sus respectivas zonas de acción encajan unas en otras.

En el lado de entrega de la cabeza de extracción A formada de esta manera se ha previsto una cámara de suspención S, cuya delimitación superior está formada por unas primeras toberas 40 y unos distribuidores de sustancias sólidas 50. Las toberas 40 sirven para introducir sustancias complementarias líquidas en la cámara de suspensión S.

Debajo de la cámara de suspensión S se guía una banda de moldeo 14 a través de una mesa soporte 15 y se mueve en el sentido de la flecha P3. Sobre esta banda de moldeo 14 que se desplaza permanentemente se sedimentan las fibras largas entregadas por la cabeza de extracción A en forma de una suspensión de fibras largas y aire, de tal manera que, dependiendo de los parámetros de funcionamiento del dispositivo se forma sobre la banda de moldeo un material no tejido 70 con un grosor y una consistencia ajustables.

Unos cajones de baja presión 16 pueden influir en la composición y la consistencia de este material no tejido.

En la región por debajo de la cabeza de extracción A se han previsto unas segundas toberas 60 con las que puede aplicarse por ejemplo un medio de sellado sobre el material no tejido que se está formando.

En la forma de ejecución preferida representada se guía sobre la banda de moldeo 14 además una primera banda de recubrimiento 17, que sirve de capa soporte, capa cubridora o capa de bloqueo del material no tejido.

En primer lugar se quiere explicar la función esencial de este dispositivo:

al distribuidor transversal 11 se alimenta la sustancia de partida o también sustancia básica del material no tejido 70 a formar; esta sustancia de partida contiene conforme a la invención en especial fibras largas, es decir, fibras con longitudes con preferencia entre 30 y 70 mm que se componen a su vez, de forma conveniente, de fibras naturales como por ejemplo fibras de cáñamo o fibras de lino, que no están limpiadas. Estas fibras largas pueden alimentarse exclusivamente al distribuidor transversal 11 o incluso formar parte de una mezcla, en la que existen también componentes de tipo granulado como en especial partículas de tallos, pero también partes de polímeros, granulados de madera y espumas de reciclaje, es decir, mediante la elección de la composición del material de partida alimentado al distribuidor transversal 11 se predeterminan, al menos en parte, las características esenciales del material no tejido generado en el dispositivo conforme a la invención.

Aquí es en especial posible y deseable que las fibras largas formen parte de un compuesto de fibras largas naturales y partículas de tallo, en el que las fibras naturales y las partículas de tallos están todavía unidas entre sí a lo largo de longitudes parciales, es decir, que se encuentran en el estado en el que todavía no se han ejecutado ninguno de los pasos de tratamiento adicional tan costosos descritos al principio.

Estas fibras largas forman ahora solas o junto con los componentes citados de la mezcla el contenido del silo dosificador 10 que se está llenando lentamente y llegan a continuación a la cabeza de extracción A, cuya estructura se ha descrito anteriormente. Los elementos descritos 21A, 31A de los dispositivos de extracción primero y segundo actúan como órganos de fresado, que tiran o rasgan las fibras largas o los haces de fibras largas y, dado el caso, las sustancias que las acompañan hacia fuera de la columna de material M afieltrada.

Cuanto más tiempo se afieltren las fibras largas y cuanto más intensamente se haga, más difícil será su paso por la cabeza de extracción hacia fuera; el peligro de obstrucción aumenta en esta región decisiva conforme aumenta la longitud de las fibras, el grado de afieltramiento y enganche y en especial también conforme aumenta la proporción de partículas de tallos no liberados por completo de las fibras largas. Una dificultad especial se produce aquí de la mezcla adicional de fibras de polímeros más gruesos y por tanto más rígidos, lo que resulta en que sin medidas adicionales la potencia de extracción retrocede de forma correspondiente hasta llegar a la obstrucción completa de los primeros dispositivos de extracción 20. El funcionamiento de los segundos dispositivos de extracción 30 es consecuencia de un complemento especialmente significativo, constructivamente decisivo para los objetivos perseguidos, de la función de los primeros dispositivos de extracción 20, con la finalidad de que los elementos 31A allí previstos provoquen la evacuación, la disgregación y la aceleración de las fibras largas aprisionadas por los primeros dispositivos de extracción 20, y de esta manera hacen posible en primer lugar, en especial con un material que se afieltra intensamente, el funcionamiento completo de la cabeza de extracción A, por medio de que impiden con eficacia las obstrucciones.

En el ejemplo de ejecución representado especialmente ventajoso se han dispuesto verticalmente los dos planos E1, E2 (figura 3) de los grupos de ejes 22, 23 de los dispositivos de extracción primero y segundo; los elementos de los segundos dispositivos de extracción 30 que sirven de rodillos de evacuación y aceleración muestran, en el ejemplo de ejecución representado, unos extremos en forma de gancho u hoz dirigidos ligeramente hacia adelante y cumplen varias funciones:

en primer lugar enganchan con un mayor número de revoluciones entre los elementos 21A de los primeros dispositivos de extracción 20 y arrancan de forma acelerada el material que se encuentra en la evacuación y que contiene las fibras largas. Por medio de esto se acelera mucho el paso del material de fibras largas a través de los elementos rotatorios 21A, se evitan eficazmente obturaciones y enredamientos y, de este modo, se aumenta la capacidad de toda la instalación. Se entiende por sí mismo que la forma de los elementos 21A y 31A de los dos dispositivos de extracción puede optimizarse en cierta medida, con relación al material de fibras largas tratado actualmente, por medio de una conformación adecuada; aquí puede pensarse en muchas variantes de formas muy curvadas, similares a una hoz, a formas similares a pasadores o púas, además de que estas variantes pueden diseñarse constructivamente también de forma intercambiable.

Los grumos de las fibras que pudieran surgir también pueden deshacerse de nuevo mediante un mayor número de revoluciones de los elementos 31A de los segundos dispositivos de extracción 30, lo que es de especial importancia para la calidad de los materiales no tejidos con relación a tanto a la resistencia como a la homogeneidad de la distribución de pesos en la superficie.

El número de revoluciones de los ejes 32 puede ajustarse sin escalas por ejemplo en un margen de entre 150 y 1.500 rpm, de tal manera que los elementos de fibras largas arrojados se alejan en una especie de parábola de proyección desde el lado de entrega de la cabeza de extracción A. Mediante la elección del número de revoluciones de los ejes 32 puede precalcularse el ``lado de proyección'' y con ello la profundidad de la cámara de suspensión S a continuación y, de este modo, naturalmente también la consistencia del material no tejido 70 que se forma.

Para una definición ulterior de las ``pistas de proyección'' de elementos de fibras largas entregados en dispositivos de extracción dispuestos unos sobre otros pueden hacerse funcionar los ejes aislados, dispuestos unos sobre otros, de los segundos dispositivos de extracción 30 con diferentes números de revoluciones, p.ej., con un número de revoluciones ascendente, de tal manera que el material de fibras largas sólo se lanza a una distancia insignificante desde el plano inferior de aceleración, mientras que el material de fibras largas se lanza y arremolina en otra parábola de lanzamiento por parte del rodillo superior que funciona más rápidamente. Con esto puede distanciarse más todo el material de fibras largas y disolverse hasta una suspensión muy esponjosa de fibras largas y aire.

El control de estos procesos y con ello la influencia en la consistencia y la distribución de densidades de los elementos de fibras largas lanzados es de especial importancia para la adición en especial de sustancias accesorias líquidas, que deben añadirse a las fibras largas o a las partes de mezcla, como se explica a continuación:

al contrario que las fibras cortas con una longitud máxima de aproximadamente 20 mm, las fibras largas que aquí se elaboran no pueden tratarse antes de la conformación de materiales no tejidos con aglutinantes u otros aditivos. En estado líquido las fibras serían demasiado blandas y originarían un pegado en los dispositivos de extracción 20 y 30, de tal manera que ya no sería posible una formación adecuada del material no tejido. Los adhesivos secos u otros aditivos ya no se pegarían en absoluto a las fibras largas. Conforme a la invención no se introducen por ello aglutinantes y aditivos líquidos a través de las primeras toberas 40 hasta que sale el material de fibras largas de la cabeza de extracción A, de tal manera que no se produce una unión o una mezcla adicional de estos componentes a/con los elementos de fibras largas y los componentes de mezcla añadidos, dado el caso, previamente a los mismos hasta justo antes de producirse la formación del material no tejido, es decir, los aglutinantes, aditivos o espumas líquidos se introducen por pulverización o goteo, a través de las primeras toberas 40, en la suspensión esponjosa de fibras largas y agua conforme a la relación deseada de cantidades.

Este sistema también puede emplearse lógicamente para la introducción de sustancias accesorias sólidas como por ejemplo partículas de tallos, granulados o aglutinantes en polvo adicionales, y para ello se han previsto unos distribuidores de sustancias sólidas 50 que, en el ejemplo de ejecución representado, están dispuestos alternativamente con las primeras toberas 40 encima de la cámara de suspensión S.

Las primeras toberas 40 y los distribuidores de sustancias sólidas 50 forman de este modo una ``cortina'' de las sustancias accesorias líquidas o sólidas deseadas en cada caso en el material no tejido 70 que se forma sobre la banda de moldeo 14, de tal forma que se consigue una estructura en gran parte homogénea del material no tejido 70 a partir de los materiales base, las fibras largas y los componentes accesorios, tanto si estos ahora se aplican ya de forma adecuada sobre el distribuidor transversal junto con las fibras largas, como si estos son aplicados de forma conveniente o necesaria por las toberas 40 o los distribuidores de sustancias sólidas 50, en el caso de que fueran a dificultar irremediablemente el transporte de la columna de material M a través de la cabeza de extracción A.

De forma conveniente se optimizará por tanto la adición de las sustancias accesorias en este sentido, de tal manera que se obtengan las máximas capacidades de extracción del dispositivo.

Fundamentalmente es posible dejar que el material no tejido 70 se estructure sobre la banda de moldeo 14, si bien en el ejemplo de ejecución representado de la figura 1 se guía a través de la banda de moldeo 14 una primera banda de recubrimiento 17 que puede elegirse, según el material, exclusivamente como base o bien con vistas a la posterior finalidad de empleo del material no tejido, es decir, por ejemplo de papel, lámina de material sintético con diferentes funciones, como p.ej. como capa de bloqueo.

De forma similar es posible aplicar a través de las segundas toberas 60, sobre el material no tejido 70 que se está formando, un medio de sellado o incluso un adhesivo para una mejor adhesión del material no tejido 70 sobre la primera banda de recubrimiento.

La banda de moldeo 14 puede aplicarse en ejecución hermética al aire o (como se ha representado) permeable al aire (como banda de cribado); en la última forma de ejecución citada los cajones de baja presión 16 debajo de la banda de moldeo 14 sirven para suavizar el fuerte arremolinamiento del material de fibras largas, que se produce en especial con un número de revoluciones elevado de los segundos dispositivos de extracción 30, y mejorar la homogeneidad de la distribución de material a través del eje transversal de la banda de moldeo 14.

Para aumentar la capacidad y para generar una estructura todavía más optimizada del material no tejido son posibles las siguientes medidas:

las fibras largas, los compuestos de fibras largas-partículas de tallos o las mezclas de las fibras largas con los restantes componentes en la columna de material M delante de la cabeza de extracción A muestran unos pesos a granel muy reducidos, predominantemente de entre 10 y 20 kg/m^{3}, según el tipo de fibra, la mezcla de fibras, la longitud de fibra, la proporción de partículas de tallos y otros componentes. Esto exige, para obtener grandes producciones, grandes alturas constructivas del dispositivo conforme a la invención para el silo dosificador 10. Para aumentar el rendimiento de paso con menores alturas constructivas puede acudirse en primer lugar a la banda de compresor 13 y aumentarse, por toda su longitud y todo su ángulo de inclinación, la densidad a granel a un múltiplo del valor inicial indicado, hasta el punto en el que se garantice todavía un funcionamiento satisfactorio de la cabeza de extracción con el compuesto de fibras largas actualmente disponible.

Otra posibilidad para aumentar la capacidad y elevar la simetría de la estructura del material no tejido 70 o incluso para obtener una estructura de material no tejido con varias capas existe en la disposición de dos dispositivos, vuelto uno hacia el otro, estructurados fundamentalmente con la misma estructura, como se ha representado en la figura 2.

La estructura esencial y el modo de funcionamiento esencial se han descrito aquí según la fig. 1, de tal manera que ya solamente se tratan las piezas constructivas adicionales y sus efectos correspondientes.

En el ejemplo de ejecución representado en la figura 2 se han elegido las ``parábolas de proyección'' de los elementos de fibras largas entregados por las dos cabezas de extracción A1, A2 dispuestas una frente a la otra, desde los silos dosificadores 10A, 10B, de tal manera que estos no se solapan, es decir, como resultado se formará un material no tejido 70 con dos capas, si la composición de las mezclas que contienen las fibras largas se predetermina de forma diferente en las dos columnas de material M1, M2. Sin embargo, también es posible definir las características de la estructura del material no tejido 70 mediante una cooperación concentrada de las velocidades de lanzamiento de los dispositivos de expulsión de las dos cabezas de expulsión A1, A2 y de la acción de los cajones de baja presión 16: los cajones de baja presión 16 pueden usarse aquí para aumentar los componentes verticales de aceleración en la cámara de suspensión S, de tal manera que por ejemplo con los cajones de baja presión 16 conectados se obtiene la forma de las parábolas de proyección representada en la figura 2, que es relativamente oblicua, mientras que por el contrario con los cajones de baja presión desconectados y, dado el caso, una mayor velocidad de lanzamiento de los dispositivos de expulsión de las cabezas de expulsión A1, A2 puede producirse un solapamiento completo o parcial de los materiales base procedentes de los dos silos, de tal manera que una y la misma disposición conforme a la figura 2 pueden estructurarse materiales no tejidos 70 tanto homogéneos, con una capa, como materiales no tejidos 70 con dos capas únicamente mediante el control de los parámetros citados.

La figura 2 muestra además de forma complementaria las segundas toberas 60B subordinadas a la segunda cabeza de extracción A2, por ejemplo para aplicar un medio de sellado sobre el lado superior del material no tejido que se está formando, así como una segunda banda de recubrimiento 18 que puede expandirse sobre el lado superior del material no tejido 70 acabado, por ejemplo como capa de bloqueo, y que puede estar también compuesta de un material apropiado, como p.ej. lámina de material sintético, cartón o papel, según la posterior finalidad de empleo del material no tejido 70.

Con la instalación antes descrita y el procedimiento conforme a la invención pueden fabricarse de este modo materiales no tejidos 70 con una anchura de banda física muy amplia, en donde se quiere destacar como especialmente notable que con el procedimiento conforme a la invención y el procedimiento descrito puede superarse la ligadura de fibras largas en un material no tejido de este tipo y al mismo tiempo, mediante la adición de aditivos o materiales suplementarios en un punto adecuado, pueden definirse en una medida muy amplia las características físicas y químicas del material no tejido 70 producido, que abren para un material no tejido de este tipo un amplio campo de aplicación. Para esto es naturalmente también posible de forma conocida postconectar a la instalación conforme a la invención otras estaciones de tratamiento, por ejemplo una prensa de banda de funcionamiento continuo para comprimir el material no tejido o incluso un tratamiento térmico para su aplicación a los aditivos introducidos en el material no tejido, como p.ej. aglutinantes, que se activan después para poder llevar el material no tejido a su estado final definitivo, adaptado a su finalidad de empleo.

La figura 4 muestra brevemente otro ejemplo de ejecución más de un producto final de este tipo, en donde el material no tejido 70 está cubierto en su lado inferior por la ya citada primera capa de recubrimiento 17 y, en su lado superior y en las aristas frontales, por la segunda banda de recubrimiento 18, y de forma correspondiente a ello es naturalmente necesario que las dos bandas de recubrimiento 17 y 18 estén ejecutadas con solapamiento.

Debajo del material no tejido 70 se encuentra una capa suplementaria 71, que por ejemplo puede estar también configurada como material no tejido o incluso como capa adicional espumeada, por ejemplo dentro de un margen de grosores de entre 1 mm y 3 mm.

En resumen puede comprobarse por tanto que el procedimiento conforme a la invención y los dispositivos previstos para su ejecución permiten por primera vez la ligadura económica de fibras largas, en especial también de fibras naturales no limpiadas, en una multitud de productos finales con valor industrial, como p.ej. esteras amortiguadoras, piezas perfiladas e incluso piezas de moldeo que tienen que mostrar una alta rigidez propia, en cada caso mediante la adición de unos aditivos apropiados. A este respecto es posible con la valoración en especial de fibras largas naturales en estado no limpiado una conexión, en este campo hasta ahora no posible y muy deseable, entre ecología y economía, que hace accesible las ventajas específicas de estos materiales naturales a un amplio campo de aplicación técnico.

Con el procedimiento descrito y el dispositivo previsto para su ejecución es sin embargo también sin más posible, en un perfeccionamiento de la idea de la invención, fabricar materiales no tejidos con varias capas sin aplicar para ello varias máquinas de moldeo de material no tejido, de las que cada una tiende un estrato o una capa, como es necesario según el estado de la técnica:

los materiales no tejidos ofrecen, en especial en la construcción de vehículos de motor, la posibilidad de fabricar piezas perfiladas para revestimientos interiores también a partir de fibras naturales, en donde la superficie se sella durante la unión a presión de forma estanca a los vapores para evitar, p.ej., formación de agua condensada, imbibición y formación de hongos con micelios en la región de las fibras naturales en puntos críticos. Esto puede producirse mediante recubrimiento por pegado mediante una lámina, por ejemplo mediante la unión antes citada del material no tejido a la banda de recubrimiento 17 ó 18. Conforme al perfeccionamiento explicado más adelante es sin embargo también posible, fabricar por ejemplo las capas cubridoras de los materiales no tejidos a partir de fibras puras de polímeros e introducir una elevada proporción de fibras naturales solamente en la capa principal en el centro. Durante la subsiguiente unión a presión puede garantizarse mediante una regulación correspondiente de temperatura y presión, que las capas exteriores compuestas de fibras de polímeros se fundan por completo y, durante la unión a presión, formen por uno o los dos lados una película de polímeros continua o estanca a los vapores. Frente al recubrimiento por pegado con una lámina de polímeros, por ejemplo con la banda de recubrimiento 17 y 18 esta solución tiene la ventaja de que las fibras de polímeros se cruzan, al tender el material no tejido con tres capas, parcialmente con las fibras naturales de la capa central, o bien se afieltran y de ello se crea una unión mucho más resistente entre las capas que al recubrimiento por pegado con una lámina de polímeros. Las piezas perfiladas fabricadas de este modo pueden someterse a mayores esfuerzos que las piezas perfiladas recubiertas por pegado y aumentan por tanto la seguridad de los pasajeros en caso de accidente.

También para la fabricación de sustancias amortiguadoras puede ser ventajosa una estructura de dos o tres capas de un material no tejido, ya que las fibras de polímeros se unen más fácilmente formando una capa que las fibras naturales. Por medio por ejemplo de que las dos capas cubridoras de un material no tejido amortiguador se fabrican a partir de fibras de polímeros, mientras que por el contrario la verdadera capa amortiguadora que representa la sección transversal principal, a partir de por ejemplo un 90% de fibras naturales y sólo el 10% de fibras de polímeros como fibras de apoyo y ligadura, y después hace pasar este compuesto de fibras a través de un horno térmico, se obtiene un material no tejido con dos capas cubridoras de elevada resistencia fuertemente fundidas a través de thermobonding, las cuales mantienen unido el núcleo más esponjoso procedente de la mezcla fibras naturales-fibras de polímeros de forma similar a la piel y hacen posible una incorporación sencilla.

La fig. 5 muestra una representación en corte de una tercera forma de ejecución preferida del dispositivo conforme a la invención, con el que es posible sin gran complejidad la estructura descrita con varias capas de un compuesto de fibras:

en lugar del único distribuidor transversal 11 (véase la figura 1) se han dispuesto en el ejemplo de ejecución representado, para fabricar un compuesto de fibras de tres capas, de forma correspondiente tres distribuidores transversales 11A, 11B, 11C en el silo dosificador, cuyo posicionamiento horizontal y vertical y cuya velocidad de transporte determinan el grosor relativo de las capas del compuesto de fibras formadas en último lugar. Cada uno de estos distribuidores transversales 11A, 11B, 11C sirve para la alimentación de un componente del material no tejido con varias capas, en el ejemplo de ejecución citado en último lugar para fabricar una sustancia amortiguadora los distribuidores transversales 11A y 11C transportarían en consecuencia fases de polímeros, y el distribuidor transversal 11B una mezcla con el 90% de fibras largas y el 10% de fibras de polímeros.

En lugar de la única columna de materiales M en la estructura de una capa de fibras homogénea conforme a la figura 1, se configuran con ello consecuentemente tres capas de material MA, MB, MC situadas unas sobre otras, en la respectiva composición de fibras. Estas capas de material se alimentan desde la banda de suelo 12 permanentemente a la cabeza de extracción A con sus dispositivos de expulsión 20 y 30 y desde estos se expulsan para formar un material no tejido con varias capas. Aquí puede establecerse de tal manera la velocidad de rotación de los dispositivos de expulsión, que las ``parábolas de proyección'' de los componentes de fibras individuales de las capas de material respectivas discurren de tal modo, que al incidir sobre la banda de moldeo puede ajustarse a elección una determinada mezcla de capas de material contiguas o una nítida delimitación de tales capas de material. La nitidez de la delimitación de las capas de material aisladas puede regularse además mediante la conducción de aire y la velocidad del aire con ayuda de los cajones de baja presión 16.

Por ejemplo puede ajustarse el dispositivo de expulsión superior a un mayor número de revoluciones y el dispositivo de expulsión más bajo a un menor número de revoluciones que el número de revoluciones de los dispositivos de expulsión centrales, de tal modo que se produce una gran expansión en las parábolas de proyección de las capas de material individuales, de tal manera que durante la proyección no se produce ningún solapamiento de las pistas de proyección y, de este modo, también se consigue una separación relativamente nítida de las capas sobre el material no tejido con varias capas.

Si por el contrario se desean unos límites difusos de las capas de material aisladas en el material no tejido con varias capas, deberían desconectarse los cajones de baja presión y controlarse el número de revoluciones de los dispositivos de expulsión en sentido contrapuesto, de tal manera que por un lado se consiga un estado de suspensión más largo, y por otro lado se mezclen las parábolas de proyección de las partículas de las capas de material situadas unas sobre otras hasta su incidencia sobre la banda de moldeo, de tal forma que pueda conseguirse todo a lo ancho del material no tejido múltiple producido una transición de material permanente entre las capas individuales.

Mediante una disposición modificada de los distribuidores de sustancias sólidas 50 o las toberas 60 puede alcanzarse también, en una configuración de este tipo, una aplicación selectiva sobre la proporción de fibras naturales (en el ejemplo de ejecución por tanto de la capa de material central) del material suplementario.

El material no tejido formado de este modo puede alimentarse después a una solidificación por medio de thermobonding, agujado o algo similar, para permitir el handling durante los subsiguientes procesos de elaboración.

El dispositivo conforme a la invención según el tercer ejemplo de ejecución ilustrado permite de este modo, sin un elevado gasto en inversiones, la generación de un compuesto de fibras con varias capas para fabricar un material no tejido, en donde los componentes y sus transiciones en las capas límite pueden elegirse o ajustarse mediante unos parámetros de control de todos modos disponibles.

En especial en el ejemplo de ejecución citado en último lugar puede prescindirse para configuraciones específicas de materiales no tejidos también completamente o temporalmente a la adición de materiales suplementarios.

Claims (18)

1. Procedimiento para fabricar un compuesto de fibras, en donde se usan fibras al menos como componente fundamental, que esencialmente se alimentan por encima de la altura de una columna de material al menos a una cabeza de extracción (A; A1; A2) y como suspensión de fibra-aire a un soporte configurado como banda de moldeo (14), caracterizado porque para fabricar un material no tejido se utilizan fibras con longitudes de entre 20 y 150 mm, porque estas fibras son expulsadas, con la transmisión de una aceleración horizontal en la región de la cabeza de expulsión, por la misma fundamentalmente en horizontal, y porque la suspensión así formada de fibra-aire se aplica directamente sobre la banda de moldeo (14).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en donde a las fibras se añade al menos un material suplementario, caracterizado porque el material suplementario se añade a la suspensión de fibra-aire en la cámara de suspensión (S) formada entre la cabeza de expulsión (A; A1; A2) y la banda de moldeo (14).

3. Procedimiento según la reivindicación 1, en donde a las fibras se añade al menos un material suplementario, caracterizado porque las fibras forman parte de una mezcla, en la que se presentan como material suplementario aglutinantes, granulados o compuestos de tipo granulado (p.ej. partículas de tallos, partes de polímeros, granulados de madera y espumas de reciclaje).

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque la mezcla se compone de fibras naturales no limpiadas (p.ej. fibras de cáñamo, fibras de lino oleaginoso, fibras de lino o fibras de yute, kenaf, sisal o mezclas).

5. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque las fibras se comprimen durante su transporte hacia la cabeza de extracción (A; A1; A2).

6. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque a través de la banda de moldeo (14) se añade al menos un medio de sellado para al menos una de las superficies del material no tejido (70).

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque como medio de sellado se utiliza un material previamente espumeado o un material no espumeado con levadura incorporada, que se une a la superficie del material no tejido (70) a recubrir y, dado el caso, une una capa cubridora o capa de bloqueo (18) al material no tejido (70).

8. Dispositivo para llevar a cabo el procedimiento según la reivindicación 1, con un silo dosificador para la columna de material y con varios primeros dispositivos de expulsión alternados en altura para recoger las fibras desde el lado frontal de la columna de material y su dosificación, así como con una banda de moldeo guiada por debajo de los dispositivos de expulsión, caracterizado porque los primeros dispositivos de expulsión (20) están dispuestos fundamentalmente en vertical unos sobre otros y porque se han previsto unos segundos dispositivos de expulsión (30), que están configurados en especial para la evacuación, disgregación y aceleración de las fibras, de tal manera que las fibras son expulsadas, con la transmisión de una aceleración horizontal en la región de la cabeza de expulsión, por la misma fundamentalmente en horizontal, y porque la suspensión así formada de fibra-aire se aplica directamente sobre la banda de moldeo.

9. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque muestra un distribuidor transversal (11), a través del cual se alimentan las fibras al silo dosificador (10), por medio de que se transportan hasta la cabeza de extracción (A) por medio de una banda de suelo (12), y una banda de compresión (13), que discurre entre el distribuidor transversal (11) y el extremo superior de la cabeza de expulsión (A) oblicuamente hacia abajo y se aplica sobre la superficie de la columna de material (M) que contiene las fibras.

10. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque los primeros dispositivos de extracción (20) están configurados como ruedas de estrella (21) sujetadas en un eje (22) a cierta distancia, cuyos elementos (21A) señalan casi radialmente respecto al eje (22) y cuyos flancos delanteros (21V) están orientados en el sentido de giro en especial en forma de gancho o de hoz, porque los segundos dispositivos de expulsión (30) muestran unos elementos (31A), dispuestos en forma de estrella y/o púa, en un eje (32) para la evacuación, disgregación y aceleración, y porque las zonas de acción de los elementos (21A, 31A) de los dispositivos de expulsión (20, 30) primeros y segundos se solapan al menos en parte y encajan entre sí.

11. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque encima del lado de expulsión de la cabeza de expulsión (A) se han dispuesto unas primeras toberas (40) para introducir sustancias accesorias líquidas, como p.ej. aglutinantes o medios ignífugos en la suspensión de fibra-aire.

12. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque encima del lado de expulsión de la cabeza de expulsión (A; A1; A2) se han dispuesto unos distribuidores de sustancias sólidas (50) para introducir sustancias accesorias sólidas, como p.ej. partículas de tallos, granulados o aglutinantes en polvo en la suspensión de fibra-aire.

13. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque los dispositivos para introducir el medio de sellado se componen de unas segundas toberas (60A, 60B), que se han dispuesto en la región por debajo de la cabeza de expulsión (A)/de las cabezas de expulsión (A1, A2).

14. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque sobre la banda de moldeo (14) y/o a través del material no tejido (70) se guía al menos una banda de recubrimiento (17, 18) como capa soporte/cubridora/de bloqueo del material no tejido (70).

15. Dispositivo según la reivindicación 14, caracterizado porque al menos una banda de recubrimiento (17, 18) es más ancha que el material no tejido (70).

16. Procedimiento para fabricar un compuesto de fibras con varias capas según la reivindicación 1, caracterizado porque la columna de material (M) está formada por al menos dos capas de material (MA, MB, MC) situadas unas sobre otras, que se alimentan al mismo tiempo a la cabeza de extracción (A, A1, A2) y son expulsadas por la misma.

17. Dispositivo según la reivindicación 16, caracterizado por la utilización de fibras de polímeros en las capas de material (MA, MB, MC).

18. Dispositivo según la reivindicación 17, caracterizado por la utilización exclusiva de fibras de polímeros para las capas de material superior e inferior (MA, MC).