ES2265079T3 - Material no tejido de hilatura y procedimiento para fabricar un material no tejido de hilatura. - Google Patents
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Abstract
Material no tejido de hilatura a base de fibras sinfín, en el que las fibras sinfín son filamentos multicomponente, especialmente filamentos bicomponente, con un componente de bajo punto de fusión en la superficie exterior, en el que los filamentos multicomponente, especialmente los filamentos bicomponente, presentan una estructura de núcleo-envolvente y en el que el componente de bajo punto de fusión forma la envolvente, en el que dicho material no tejido de hilatura consiste en un material no tejido de hilatura consolidado térmicamente en una calandria con una superficie de estampación de menos de un 22%, y en el que el material no tejido de hilatura presenta
Description
Material no tejido de hilatura y procedimiento
para fabricar un material no tejido de hilatura.
La invención concierne a un material no tejido
de hilatura a base de fibras sinfín, en donde las fibras sinfín son
filamentos multicomponente, especialmente filamentos bicomponente.
Asimismo, la invención concierne a un procedimiento para fabricar
un material no tejido de hilatura de esta clase. Con el término de
fibras sinfín y con el término de filamentos se quieren dar a
entender en el marco de la invención hilos de longitud teóricamente
infinita a partir de los cuales se forma el material no tejido de
hilatura. Se diferencian de éstos las fibras cortadas, las cuales
consisten en hilos relativamente cortos que en cualquier caso son en
promedio mucho más cortos que los filamentos antes citados. Los
filamentos utilizados según la invención consisten especialmente en
un material sintético termoplástico o en materiales sintéticos
termoplásticos.
Se conoce por el documento US 5 425 987 un
material no tejido de hilatura a base de fibras sinfín, consistiendo
estas fibras sinfín en filamentos multicomponente. Los filamentos
multicomponente pueden presentar una estructura de
núcleo-envolvente, en la que el componente de bajo
punto de fusión puede formar la envolvente. Con las medidas aquí
reveladas se pretende fabricar materiales no tejidos con resistencia
a la abrasión mejorada. No obstante, estos materiales no tejidos de
hilatura fabricados dejan mucho que desear con respecto a algunas
propiedades mecánicas, especialmente con respecto a la resistencia a
la tracción y a la absorción de trabajo (trabajo a fuerza de
tracción máxima).
Se conocen por el documento WO 00/66821 A
materiales no tejidos de hilatura a base de filamentos bicomponente.
Los filamentos bicomponente presentan una disposición lado a lado.
Se pretende fabricar aquí materiales no tejidos de hilatura con
propiedades elásticas que no contienen elastómeros o componentes de
goma termoplásticos. Una revelación semejante se encuentra también
en el documento WO 03/027374 A1, e igualmente los materiales no
tejidos de hilatura aquí obtenidos dejan mucho que desear respecto a
sus propiedades mecánicas, especialmente respecto a la resistencia
a la tracción.
En el documento DE-OS 28 10 429
se describe un material no tejido fibroso espontáneamente ligado a
base de filamentos multicomponente en disposición de
núcleo-envolvente. Los materiales no tejidos
fibrosos deberán tener un peso de al menos 40 g/m^{2}. Sin
embargo, estos materiales no tejidos fibrosos no satisfacen tampoco
todos los requisitos referentes a sus propiedades mecánicas.
Se conocen por la práctica un gran número de
instalaciones y procedimientos semejantes para fabricar materiales
no tejidos de hilatura. Los materiales no tejidos de hilatura
conocidos, que consisten especialmente en monofilamentos, dejan
mucho que desear respecto de sus propiedades mecánicas,
especialmente respecto de la resistencia a la tracción y de la
absorción de trabajo (trabajo a fuerza de tracción máxima). Esto se
aplica sobre todo para materiales no tejidos de hilatura con pesos
específicos medios y pesados a partir de aproximadamente 30 a 40
g/m^{2}. Debido a la limitada conductividad calorífica de los
materiales sintéticos utilizados resulta difícil, en la
consolidación térmica de estos materiales no tejidos de hilatura con
mayores pesos específicos, llevar una aportación de energía
suficiente hasta el centro del material no tejido de hilatura. No
obstante, se intenta unir los filamentos de los materiales no
tejidos de hilatura a través de todo el espesor del material no
tejido de hilatura, a ser posible en cada punto de grabado, durante
una consolidación térmica en una calandria. Sin embargo, se puede
producir entonces una fragilización del entorno que puede tener como
consecuencia un fallo prematuro bajo carga mecánica del material no
tejido. A bajos pesos específicos, como, por ejemplo, 17 g/m^{2},
se alcanzan con materias primas usuales, por ejemplo con filamentos
de polipropileno y títulos estándar (1,8 - 2 denier), resistencias
longitudinales de hasta 50 N/5 cm. La medición de la resistencias
longitudinales se efectúa aquí según ISO 9073, parte 3. Esto
corresponde a una resistencia específica de 2,94 N/5 cm:g/m^{2} o
N.m^{2}/5 cm.g. Sin embargo, al aumentar el peso específico se
hace menor la resistencia específica y ésta cae a menos de 2,5 y,
en el caso de pesos específicos aún mayores, cae hasta 2. Mediante
la utilización de filamentos más finos se pueden ciertamente
mejorar algo los valores para la resistencia específica, pero a
mayores pesos específicos no se puede alcanzar una resistencia
específica superior a 3.
Frente a esto, la invención se basa en el
problema técnico de aumentar la resistencia mecánica o la
resistencia a la tracción de materiales no tejidos de hilatura con
mayores pesos específicos a partir de 40 g/m^{2}. Asimismo, la
invención se basa en el problema técnico de indicar un procedimiento
para fabricar un material no tejido de hilatura de esta clase.
Para resolver este problema técnico, la
invención aporta la enseñanza de un material no tejido de hilatura
a base de fibras sinfín, en el que las fibras sinfín son filamentos
multicomponente, especialmente filamentos bicomponente, con al
menos un componente de bajo punto de fusión en la superficie
exterior,
en el que los filamentos multicomponente,
especialmente los filamentos bicomponente, presentan una estructura
de núcleo-envolvente y en el que el componente de
bajo punto de fusión forma la envolvente,
en el que el material no tejido de hilatura
consiste en un material no tejido de hilatura consolidado
térmicamente en una calandria con una superficie de estampación de
menos de 22%, y
en el que el material no tejido de hilatura
presenta un peso específico de más de 50 g/m^{2}.
Superficie de estampación de la calandria
significa la superficie operativa que establece durante la
consolidación térmica los puntos de unión en el material no tejido
de hilatura o entre los filamentos. Por tanto, se trata de la
superficie que actúa directamente sobre los filamentos. En general,
la superficie de estampación está formada por puntos de grabado del
rodillo de grabado de la calandria. Está dentro del ámbito de la
invención que se utilice como calandria un par de rodillo de
grabado/rodillo liso. Está dentro del ámbito de la invención que se
consolide el material no tejido de hilatura en una calandria dotada
de una superficie de estampación de al menos un 10%,
preferiblemente al menos un 12%.
En el ámbito de la invención se utilizan
convenientemente filamentos con títulos entre 1,8 y 2,5 denier. Sin
embargo, se pueden emplear también filamentos más finos. Por este
motivo, se encuentra en principio dentro del ámbito de la invención
el emplear filamentos con títulos comprendidos entre 0,8 y
2,5
denier.
denier.
Los filamentos utilizados por la invención
consisten, según dicha invención, en un componente de bajo punto de
fusión que está dispuesto en la superficie exterior del filamento, y
en un componente de más alto punto de fusión que forma el núcleo
del filamento. Los filamentos multicomponente empleados según la
invención, especialmente filamentos bicomponente, presentan una
estructura de núcleo-envolvente y el componente de
bajo punto de fusión forma entonces la envolvente. Por el
contrario, el al menos un componente de más alto punto de fusión
forma el núcleo del filamento. Está dentro del ámbito de la
invención que, en el caso de un filamento con estructura de
núcleo-envolvente, el núcleo esté rodeado
completamente por la envolvente a base del componente de bajo punto
de fusión. Además, está dentro del ámbito de la invención que tanto
el núcleo como la envolvente se extiendan por toda la longitud de
un filamento.
Según una forma de realización preferida, el
componente de bajo punto de fusión presenta un punto de fusión que
es al menos 5ºC, preferiblemente al menos 10ºC y muy preferiblemente
al menos 15ºC más bajo que el punto de fusión del componente de más
alto punto de fusión. Convenientemente, el punto de fusión del
componente de bajo punto de fusión es al menos 20ºC más bajo que el
punto de fusión del componente de más alto punto de fusión.
Preferiblemente, el punto de fusión del componente de bajo punto de
fusión es de 120ºC y más. Según una forma de realización preferida
de la invención, el componente de bajo punto de fusión es una
poliolefina o una mezcla de poliolefinas y sus copolímeros. Según
una forma de realización de la invención, el componente de bajo
punto de fusión consiste en polietileno y el componente de más alto
punto de fusión consiste en polipropileno. Por tanto, en el ámbito
de una estructura de núcleo-envolvente el
polietileno forma entonces la envolvente y el polipropileno forma
el núcleo del filamento. Según otra forma de realización de la
invención, el componente de bajo punto de fusión consiste en un
copolímero de polipropileno cuyo punto de reblandecimiento o punto
de fusión es más bajo que en el caso de polipropileno puro. En esta
forma de realización últimamente citada el componente de más alto
punto de fusión consiste convenientemente en polipropileno.
Asimismo, en esta forma de realización se materializa una
estructura de núcleo-envolvente en la que el
copolímero de polipropileno forma la envolvente y el polipropileno
forma el núcleo del filamento. El copolímero de polipropileno
consiste preferiblemente en un copolímero de
polipropileno-polietileno. Este copolímero puede ser
heterofásico. Sin embargo, está también dentro del ámbito de la
invención utilizar copolímeros de
polipropileno-polietileno no heterofásicos que
contengan preferiblemente proporciones de polietileno de 2 a 5% en
peso. Según una forma de realización de la invención, se puede
emplear también, en lugar del copolímero de polipropileno, un
terpolímero de polipropileno en calidad de componente de bajo punto
de fusión, consistiendo este terpolímero preferiblemente en un
terpolímero de
polipropileno-polietileno-polibutileno.
Según otra forma de realización de la invención, se puede utilizar
como componente de bajo punto de fusión polietileno o polipropileno
y como componente de más alto punto de fusión se puede utilizar un
poliéster. En una estructura de núcleo-envolvente
preferida el polietileno o el polipropileno forma la envolvente y
el poliéster forma el núcleo.
Está dentro del ámbito de la invención que la
proporción del componente de bajo punto de fusión en los filamentos
sea de 10 a 40% en peso, preferiblemente 15 a 35% en peso. Los datos
de porcentaje en peso se refieren en este caso siempre al filamento
completo. Por consiguiente, la proporción del componente de más alto
punto de fusión es preferiblemente de 90 a 60% en peso,
ventajosamente 85 a 65% en peso.
Convenientemente, el material no tejido de
hilatura según la invención consiste en un material no tejido de
hilatura consolidado térmicamente en una calandria con una
superficie de estampación de menos de un 20%. Según una forma de
realización muy preferida de la invención, el material no tejido de
hilatura presenta un peso específico de más 60 g/m^{2} .
Para resolver el problema técnico, la invención
aporta también la enseñanza de un procedimiento para fabricar un
velo de hilatura,
en el que se forma una banda de material no
tejido a base de fibras sinfín construidas como filamentos
multicomponente, especialmente como filamentos bicomponente, cuyas
fibras sinfín presentan un componente de bajo punto de fusión en su
superficie exterior,
en el que los filamentos multicomponente,
especialmente los filamentos bicomponente, presentan una estructura
de núcleo-envolvente y en el que el componente de
bajo punto de fusión forma la envolvente,
en el que la banda de material no tejido se
consolida térmicamente en una calandria con una superficie de
estampación de menos de un 22%, y
en el que se produce un material no tejido de
hilatura con un peso específico de más de 50 g/m^{2}.
Con ayuda de la calandria se producen puntos de
unión entre los filamentos. Puntos de unión significa en el ámbito
de la invención las zona de los filamentos que se reblandecen a
consecuencia de la acción de la calandria y en las que se forman
sitios de unión con filamentos contiguos. En una forma de
realización de la invención se reblandecen en los puntos de unión
únicamente las zonas exteriores de un filamento con respecto a la
sección transversal del filamento y no se reblandece o permanece
exenta de reblandecimiento una zona de núcleo. Esta posibilidad se
ofrece especialmente cuando la diferencia de puntos de fusión
respecto del componente de bajo punto de fusión y del componente de
más alto punto de fusión es relativamente alta, es decir, por
ejemplo, en el caso de una poliolefina como componente de bajo
punto de fusión y de un poliéster como componente de más alto punto
de fusión. Según una forma de realización de la invención, se
reblandece o se funde al menos en parte en este caso únicamente la
superficie exterior o la envolvente a base del componente de bajo
punto de fusión y se mantiene completamente exento de
reblandecimiento el núcleo a base del componente de más alto punto
de fusión. Está también dentro del ámbito de la invención que se
reblandezca o se funda la superficie exterior o la envolvente a
base del componente de bajo punto de fusión y que se reblandezcan o
se fundan únicamente zonas de la superficie del núcleo y, por lo
demás, el núcleo se mantenga sustancialmente exento de
reblandecimiento. Una forma de realización muy preferida de la
invención se caracteriza porque se realiza la consolidación térmica
con la condición de que el componente de más alto punto de fusión se
mantenga completa o bien sustancialmente exento de reblandecimiento
en la zona de los puntos de unión o en estos puntos de unión.
Sustancialmente exento de reblandecimiento significa aquí
preferiblemente que se mantiene exento de reblandecimiento en el
punto de unión, con respecto a la sección transversal del
filamento, entre 75 y 90% en peso del componente de más alto punto
de fusión.
La invención se basa en el conocimiento de que,
debido a la configuración según la invención del material no tejido
de hilatura o de los filamentos de este material no tejido de
hilatura, es suficiente la aportación de energía al centro del
material no tejido durante la consolidación térmica para unir los
filamentos por medio del material exterior de bajo punto de fusión.
Por otro lado, no tiene lugar un desventajoso deterioro de las
restantes zonas del filamento por la acción del calor. Esto conduce
a que el material no tejido de hilatura según la invención se
caracterice por una resistencia mecánica o resistencia a la tracción
sorprendentemente alta. Se pueden fabricar materiales no tejidos de
hilatura con altos pesos específicos de más de 50 g/m^{2} y
especialmente más de 60 g/m^{2}, los cuales presentan esta
resistencia mecánica o resistencia a la tracción sorprendentemente
alta. Se alcanzan resistencias longitudinales específicas superiores
a 3 con estos altos pesos específicos.
Se explica seguidamente la invención con más
detalle ayudándose de ejemplos de realización:
Ejemplo de realización
1
Se fabricó un material no tejido de hilatura a
base de filamentos bicomponente, en el que los filamentos
presentaban un título estándar (1,8 a 2 denier). Los filamentos
bicomponente tenían una estructura de
núcleo-envolvente, concretamente un núcleo de
polipropileno y una envolvente de un copolímero de polipropileno,
cuyo punto de fusión se había rebajado en comparación con el
propileno del núcleo. El copolímero de polipropileno consiste en un
copolímero de polipropileno-polietileno
heterofásico. La proporción del componente de núcleo fue de 80% en
peso y la proporción del componente de envolvente fue de 20% en
peso. El material no tejido de hilatura fabricado tenía un peso
específico de 60 g/m^{2}. La consolidación térmica se realizó
conforme a la invención con una calandria de estampación. Se
lograron una resistencia longitudinal de 220 N/5 cm y una
resistencia longitudinal específica de 3,6.
Ejemplo de realización
2
Se fabricó un material no tejido de hilatura a
base de filamentos bicomponente con título estándar. Los filamentos
bicomponente presentaban una estructura de
núcleo-envolvente. El componente de núcleo era
polipropileno y el componente de envolvente era polietileno. La
proporción del componente de núcleo ascendió a 70% en peso y la
proporción del componente de envolvente ascendió a 30% en peso. El
material no tejido de hilatura tenía un peso específico de 55
g/m^{2}. Este material no tejido de hilatura fue consolidado
también térmicamente según la invención con una calandria. Se
alcanzaron una resistencia longitudinal de 220 N/5 cm y una
resistencia longitudinal específica de 4.
Ejemplo de realización
3
En este ejemplo de realización se fabricó
también un material no tejido de fibras finas a base de filamentos
bicomponente con un título de 1,1 denier, que presentaban una
estructura de núcleo-envolvente. El núcleo consistía
en polipropileno y la envolvente en polietileno. La proporción del
componente de núcleo ascendió a 70% en peso y la proporción del
componente de envolvente a 30% en peso. El material no tejido de
fibras finas tenía un peso específico de 55 g/m^{2}. Después de
la consolidación térmica según la invención con una calandria se
constataron una resistencia longitudinal de 280 N/5 cm y una
resistencia longitudinal específica de 5,1.
La única figura muestra una sección transversal
a través de un filamento bicomponente utilizado según la invención
con estructura de núcleo-envolvente. La envolvente
1, que rodea de preferencia al núcleo y en el ejemplo de
realización lo rodea completamente, está constituida, por ejemplo,
por polietileno o por un copolímero de polipropileno. El núcleo 2
rodeado completamente por la envolvente 1 puede ser de polipropileno
en el ejemplo de realización. Sin embargo, según otra forma de
realización, este núcleo 2 puede consistir en un poliéster o en
otro material sintético con una temperatura de reblandecimiento más
alta que la del componente de envolvente.
Claims (7)
1. Material no tejido de hilatura a base de
fibras sinfín, en el que las fibras sinfín son filamentos
multicomponente, especialmente filamentos bicomponente, con un
componente de bajo punto de fusión en la superficie exterior,
en el que los filamentos multicomponente,
especialmente los filamentos bicomponente, presentan una estructura
de núcleo-envolvente y en el que el componente de
bajo punto de fusión forma la envolvente,
en el que dicho material no tejido de hilatura
consiste en un material no tejido de hilatura consolidado
térmicamente en una calandria con una superficie de estampación de
menos de un 22%, y
en el que el material no tejido de hilatura
presenta un peso específico de mas de 50 g/m^{2}.
2. Material no tejido de hilatura según la
reivindicación 1, en el que el componente de bajo punto de fusión
presenta un punto de fusión que es al menos 5ºC más bajo que el
punto de fusión del componente de más alto punto de fusión.
3. Material no tejido de hilatura según una de
las reivindicaciones 1 ó 2, en el que el componente de bajo punto
de fusión es una poliolefina.
4. Material no tejido de hilatura según una de
las reivindicaciones 1 a 3, en el que la proporción del componente
de bajo punto de fusión en los filamentos es de 10 a 40% en peso,
preferiblemente 15 a 35% en peso.
5. Material no tejido de hilatura según una de
las reivindicaciones 1 a 4, el cual consiste en un material no
tejido de hilatura consolidado térmicamente en una calandria con una
superficie de estampación de menos de un 20%.
6. Material no tejido de hilatura según una de
las reivindicaciones 1 a 5, en el que el material no tejido de
hilatura presenta un peso específico de más de 60 g/m^{2}.
7. Procedimiento para fabricar un material no
tejido de hilatura según una de las reivindicaciones 1 a 6,
en el que se forma una banda de material no
tejido a base de fibras sinfín construidas como filamentos
multicomponente, especialmente como filamentos bicomponente, cuyas
fibras sinfín presentan un componente de bajo punto de fusión en su
superficie exterior,
en el que los filamentos multicomponente,
especialmente los filamentos bicomponente, presentan una estructura
de núcleo-envolvente y en el que el componente de
bajo punto de fusión forma la envolvente,
en el que la banda de material no tejido se
consolida térmicamente en una calandria con una superficie de
estampación de menos de un 22% y
en el que se produce un material no tejido de
hilatura con un peso específico de más de 50 g/m^{2}.
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