ES2270964T3 - Procedimiento para fabricar una lamina compuesta estirable y contractil elasticamente. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para fabricar una lámina compuesta capaz estirarse y contraerse elásticamente en una dirección mediante la alimentación continua, en dicha una dirección, de una primera banda capaz de estiramiento y contracción elásticos y que tiene una superficie superior y una superficie inferior, la alimentación continua de una segunda banda capaz de extensión inelástica y que está compuesta por fibras sintéticas termoplásticas en al menos una superficie de la primera banda, y la unión de las bandas primera y segunda de una manera intermitente a lo largo de dicha una dirección; incluyendo dicho procedimiento de fabricación los pasos de: (a) alimentar continuamente dicha primera banda en dicha una dirección y extender la primera banda en dicha una dirección dentro del rango que permite un estiramiento y contracción elásticos de la primera banda; (b) permitir que la primera banda extendida se retraiga por una fuerza de contracción elástica de la banda; y (c) superponer dicha segunda bandasobre al menos una superficie de la primera banda tras la retracción y unir las bandas primera y segunda de una manera intermitente a lo largo de dicha una dirección.
Description
Procedimiento para fabricar una lámina compuesta
estirable y contráctil elásticamente.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para fabricar una lámina compuesta estirable y
contráctil elásticamente que comprende una banda capaz de estirarse
y contraerse elásticamente y una banda fibrosa capaz de extensión
inelástica.
La publicación de la patente japonesa número
1996-504693A describe un panel elástico multicapa,
como un ejemplo de este tipo de lámina compuesta, y un
procedimiento para fabricar el mismo. Este procedimiento de
fabricación de un panel elástico multicapa implica disponer una
capa elástica de caucho y una capa fibrosa inelástica, una sobre
otra, unirlas de manera intermitente, extender la combinación hasta
las inmediaciones de un límite de extensión a la rotura de la capa
fibrosa inelástica y finalmente relajar de tensión de la
combinación.
En la lámina compuesta (panel elástico) obtenido
mediante el procedimiento de fabricación conocido antes
especificado, la capa elástica de caucho tras la eliminación de la
tensión es incapaz de volver a su dimensión original. La diferencia
resultante de dimensión produce en ocasiones un esfuerzo permanente
en la lámina compuesta. Semejante esfuerzo permanente es un primer
factor que hace que la lámina compuesta tenga una dimensión mayor a
lo largo de una dirección de extensión que antes de ser extendida.
Asimismo, la capa fibrosa inelástica cuando resulta extendida
experimenta una deformación plástica de modo que su dimensión tras
la extensión resulta mayor que antes de la extensión. Cuando se
libera la tensión de la capa de caucho, esta diferencia dimensional
hace que la capa fibrosa inelástica aumenta su voluminosidad
aparente. La voluminosidad incrementada se convierte entonces en un
segundo factor que hace que la lámina compuesta tenga una dimensión
mayor que antes de la extensión al refrenar la recuperación de la
capa elástica de caucho, es decir, al restringir su contracción
elástica. Por estos factores primero y segundo, la lámina compuesta
cuando se extiende de nuevo hasta cerca del límite de extensión a
la rotura de la capa fibrosa inelástica muestra una extensión
porcentual menor que cuando se extendió inicialmente hasta las
proximidades del límite de extensión a la rotura de la capa fibrosa
inelástica.
Es un objeto de la presente invención
proporcionar un procedimiento para fabricar una lámina compuesta que
pueda reducir la influencia del primer factor antes descrito
encontrado en el procedimiento de fabricación conocido y ampliar
así el rango que permite el estiramiento y contracción elásticos de
la lámina.
Para lograr este objeto, la presente invención
se dirige a un procedimiento para fabricar una lámina compuesta
capaz estirarse y contraerse elásticamente en una dirección, el cual
incluye los pasos de alimentar continuamente una primera banda
capaz de estiramiento y contracción elásticos en dicha una dirección
y que tiene una superficie superior y una superficie inferior,
alimentar continuamente una segunda banda capaz de extensión
inelástica y que está compuesta por fibras sintéticas
termoplásticas en al menos una superficie de la primera banda, y
unir las bandas primera y segunda de una manera intermitente a lo
largo de dicha una dirección.
En el procedimiento de fabricación antes
descrito de la lámina compuesta, la presente invención se
caracteriza por incluir los pasos de:
(a) alimentar continuamente la primera banda en
dicha una dirección y extender la primera banda en dicha una
dirección dentro del rango que permite un estiramiento y contracción
elásticos de la primera banda;
(b) permitir que la primera banda extendida se
retraiga por la acción de una fuerza de contracción elástica de la
banda; y
(c) superponer la segunda banda sobre al menos
una superficie de la primera banda tras la retracción y unir las
bandas primera y segunda de una manera intermitente a lo largo de
dicha una dirección.
En una realización preferida de esta invención,
tras el paso (c) se incluyen además los siguientes pasos:
(d) un paso de extensión secundaria en el que
las bandas unidas primera y segunda se extienden en dicha una
dirección dentro del rango que permite un estiramiento y contracción
elásticos de la primera banda; y
(e) un paso de contracción secundaria en el que
se permite retraerse a las bandas extendidas primera y segunda por
la acción de una fuerza de contracción elástica de la primera
banda.
La figura 1 es una vista en perspectiva de una
lámina compuesta; y
La figura 2 es una vista que muestra un
procedimiento ejemplar para la fabricación de la lámina
compuesta.
El procedimiento de fabricación de una lámina
compuesta elásticamente estirable y contráctil según la presente
invención se describe a continuación con detalle con referencia a
los dibujos anexos.
La figura 1 es una vista en perspectiva de una
lámina compuesta 1 elásticamente estirable y contráctil fabricada
mediante la puesta en práctica del método según la presente
invención.
La lámina compuesta 1 es adecuada para su uso
como un material de revestimiento permeable o impermeable a los
líquidos de un artículo de vestir desechable, tal como una pañal
desechable, una compresa médica, una bata médica desechable o
similar, y tiene una capa superior 2 y una capa inferior 3 unidas
conjuntamente en áreas de unión 4 por fusión. La lámina compuesta 1
es elásticamente estirable y contráctil al menos en la dirección
Y-Y, de entre las flechas de doble cabeza mutuamente
perpendiculares X-X e Y-Y, según se
muestra por líneas de puntos y rayas.
La capa superior 2 de la lámina compuesta 1 es
capaz de extensión inelástica al menos en la dirección de
Y-Y, de entre las direcciones X-X e
Y-Y. Tal capa superior 2 comprende una masa de
fibras sintéticas termoplásticas que se extienden continuamente
entre unas áreas de unión 4 y 4, preferiblemente fibras largas, más
preferiblemente una masa de fibras continuas 6. En la capa superior
preferida 2, las fibras 6 se fusionan unas con otras en las áreas
de unión 4, pero resultan individualizadas entre las áreas de unión
4 de tal manera que ni se fusionan ni se enredan mecánicamente de
manera apretada unas con otras. La longitud de una porción de la
fibra individual 6 que se extiende entre áreas de unión adyacentes
4, por ejemplo la longitud de una porción de la fibra 6a que se
extiende entre las áreas de unión 4a y 4a, es mayor que la distancia
lineal entre las áreas de unión 4a y 4a. Es decir, la fibra 6 se
extiende sobre una superficie superior de la capa inferior 3 al
tiempo que describe las curvas irregulares mostradas. Cuando se
extiende la lámina compuesta en la dirección Y-Y,
las fibras 6 cambian sus orientaciones entre las áreas de unión 4 y
4 para extenderse linealmente a lo largo de la dirección
Y-Y. A medida que se contrae la lámina compuesta 1,
las fibras 6 describen de nuevo curvas.
La capa inferior 3 de la lámina compuesta 1 es
elásticamente estirable y contráctil en la dirección
Y-Y, preferiblemente en ambas direcciones
X-X e Y-Y. La capa inferior 3
comprende una masa de fibras cortas, largas o continuas fabricadas
de materiales elásticos tales como elastómeros termoplásticos, o,
alternativamente, comprende una película o similar fabricado de
tales materiales plásticos. En el caso de fibras, la capa inferior
adopta la forma de una tela no tejida o tejida, preferiblemente
integrada mediante enredamiento mecánico o unión por fusión de
fibras. La capa inferior 3 funciona de tal manera que se extiende
elásticamente a medida que la lámina compuesta 1 es extendida en la
dirección Y-Y por una fuerza externa y hace que la
lámina compuesta 1 se retraiga a medida que la lámina compuesta 1
se libera de la fuerza.
La figura 2 es un diagrama que ilustra un
procedimiento de fabricación de la lámina compuesta 1 mostrada en
la figura 1. En el lado izquierdo del dibujo, una primera correa sin
fin 31 y una segunda correa sin fin 32, las cuales corren ambas
hacia la parte derecha, están yuxtapuestas para interponer entre
ambas un primer paso de extensión 71 y un primer paso de
contracción 72. Un primer extrusor 33 y un segundo extrusor 34 están
dispuestos sobre las correas sin fin 31 y 32, respectivamente. El
extrusor 33, 34 tiene una pluralidad de boquillas 37, 38 dispuestas
en fila y en una dirección transversal a la correa sin fin 31, 32.
Un conducto de succión 31a, 32a está dispuesto por debajo del
extrusor 33, 34 a través de la correa sin fin 31, 32. El primer paso
de extensión 71 implica un par de primeros rodillos 73 y un par de
segundos rodillos 74. El segundo rodillo 74 gira a una mayor
velocidad que el primer rodillo 73. El primer paso de contracción 72
implica una pluralidad de terceros rodillos 76 dispuestos
sustancialmente en la dirección de la máquina. El tercer rodillo
delantero 76 gira a una velocidad periférica cercana a la del
segundo rodillo 74, los siguientes terceros rodillos 76 giran a
velocidades periféricas reducidas según la secuencia hacia la parte
posterior, y el tercer rodillo trasero se controla para que
coincida con la velocidad periférica del primer rodillo 73. Se
dispone un rodillo 75 de guía en ambos lados delantero y trasero
del primer paso de contracción 72.
Varias corrientes de primeras fibras continuas
41, fabricadas de un elastómero plástico y capaces de estiramiento
y contracción elásticos, son descargadas desde las boquillas 37 del
primer extrusor 33 y dirigidas sobre la primera correa sin fin 31
bajo la acción de succión del conducto 31a. Las primeras fibras
continuas 41 se fusionan preferiblemente unas con otras sobre la
primera correa sin fin 31 y se convierten en una primera banda 41a
con la forma de una tela no tejida. La primera banda 41a se
transporta en la dirección de la máquina y luego se extiende en la
dirección de la máquina según una relación de extensión específica
que se requiera. La primera banda 41a avanza hacia el primer paso
de contracción 72, en donde es liberada de la tensión y se la
permite retraerse al pasar a través de los terceros rodillos 76
dispuestos en una secuencia de velocidad periférica decreciente. La
primera banda 41a, después de la retracción, avanza hacia la segunda
correa sin fin 32. Varias corrientes de segundas fibras continuas
52, fabricadas de una resina sintética termoplástica y capaces de
extensión inelástica, son descargadas desde las boquillas 38 del
segundo extrusor 34 y dirigidas sobre la primera banda 41a bajo la
acción de succión del conducto 32a para formar una segunda banda
52a.
Las bandas superpuestas primera y segunda 41a y
52a se colocan entre un par de rodillos de estampado en caliente 47
y se unen conjuntamente por fusión en las áreas de unión 4 (véase
figura 1) dispuestas a intervalos en la dirección de la máquina
para formar una lámina compuesta 1 mostrada en la figura 1.
Cuando sea necesario, la lámina compuesta 1
puede controlarse para que avance aún más en la dirección de la
máquina y sea tratada como una segunda lámina compuesta 1a. El
siguiente paso que viene a continuación en la dirección de la
máquina es un segundo paso de extensión 82, que implica un par de
cuartos rodillos 84 y una par de quintos rodillos 85, en los que la
lámina compuesta 1 es extendida en la dirección de la máquina según
una relación de extensión específica que se requiera. En el segundo
paso de extensión 82, el quinto rodillo 85 gira con una velocidad
periférica mayor que la del cuarto rodillo 84. Después del paso
entre los quintos rodillos 85, la lámina compuesta 1 avanza para
introducirse entre un par de rodillos portadores 57 que giran con
casi la misma velocidad periférica que los primeros rodillos 73. La
lámina compuesta 1 extendida en los segundos pasos de extensión 82
se libera de la tensión en el segundo paso de contracción 82, que
implica los quintos rodillos 85 y los rodillos portadores 57, se la
permite retraerse por la acción de una fuerza de recuperación
elástica de la primera banda 41a, y luego se enrolla alrededor de un
rodillo como la segunda lámina compuesta 1a. La lámina compuesta 1
mostrada en la figura 1, cuando es sometida a un solo ciclo de
extensión y contracción, da como resultado la segunda lámina
compuesta 1a, que es aplicable a los mismos usos que la lámina
compuesta 1.
En el procedimiento de fabricación antes
descrito de la lámina compuesta 1, puede usarse SEPS o similar, por
ejemplo para el elastómero termoplástico, que es la materia prima de
las primeras fibras continuas 41. El uso de primeras fibras
continuas 41 que tienen un diámetro de fibra de 18 \mum da como
resultado que la primera banda 41a tenga un peso base de 31,9
g/m^{2}. Esta primera banda 41a tiene una resistencia a la rotura
en la dirección de la máquina de 2,35 N por un ancho de 50 mm y una
extensión a la rotura de 447%. En los primeros pasos de extensión
71, la relación de extensión está dentro del rango que permite un
estiramiento y una contracción elásticos de la primera banda 41a y
dentro de una extensión a la rotura de la segunda banda 52a. Por
ejemplo, una longitud de 100 mm de la primera banda 41a puede ser
extendida en el primer paso de extensión 71 en un 120% respecto de
su longitud original, es decir, hasta una longitud de 220 mm. Se la
permite retraerse en el primer paso de contracción 72 hasta una
longitud de 113,5 mm. Es decir, cuando la primera banda 41a se
extiende un 120% respecto de su longitud original, se produce un
esfuerzo permanente de 13,5 mm (13,5%) por 100 mm de la primera
banda 41a. Este esfuerzo permanente se atribuye concebiblemente a la
redisposición de las primeras fibras continuas 41 en la primera
banda 41a. Tal esfuerzo permanente se reduce generalmente si la
primera banda 41a tiene la forma de una película elástica.
Ejemplos de resinas sintéticas termoplásticas
para su uso como materia prima de las segundas fibras continuas 52
incluyen polipropileno; una mezcla 60:40 (en peso) de polipropileno
y un terpolímero de propileno, etileno y buteno; poliéster;
polietileno y similares. A modo de ejemplo, la mezcla antes
mencionada de polipropileno y terpolímero puede usarse para formar
las segundas fibras continuas 52 con un diámetro de 17,5 \mum y
una extensión en porcentaje de un 311%, y formar a continuación la
segunda banda 52a, con un peso base de 15,0 g/m^{2}, a partir de
tales fibras 52.
Para ilustrar el caso en el que esta segunda
banda 52a es unida a la primera banda antes mencionada 41a, obtenida
mediante la extensión en un 120% y la contracción posterior y
midiendo 113,5 mm, para proporcionar la lámina compuesta 1, la
extensión de la lámina compuesta 1 en un 100% en el segundo paso de
extensión 82 y la contracción posterior en el segundo paso de
contracción 77 dan como resultado la segunda lámina compuesta 1a,
que muestra una recuperación elástica de un 93% desde una extensión
del 100% y una esfuerzo permanente restante de un 7%.
Con fines comparativos de esta lámina compuesta
1, se obtuvo un panel elástico de la técnica anterior mediante la
unión de la primera banda 41a de 113,5 mm de longitud, antes de
someterla a la primera extensión, con la segunda banda 52b de
113,5 mm de longitud. El panel elástico se extendió en un 100% y
luego se le permitió retraerse. La recuperación elástica fue de un
80%, y un 20% permaneció como esfuerzo permanente. El esfuerzo
permanente aumentado permaneció en el panel elástico en vez de en la
lámina compuesta 1. Según resulta claro por la comparación, la
lámina compuesta 1 muestra una recuperación elástica superior, una
extensión elástica mayor y una rango más amplio de extensión y
contracción elásticas, en comparación con el panel elástico de la
técnica anterior.
En el procedimiento de fabricación según esta
invención se emplea la segunda banda 52a capaz de extensión
inelástica con una extensión a la rotura de un 40% o superior,
preferiblemente un 70% o superior, más preferiblemente un 100% o
superior, al menos en la dirección de la máquina, de entre la
dirección de la máquina y la dirección transversal a ella. La
primera banda 41a capaz de estiramiento y contracción elásticos
tiene preferiblemente una extensión a la rotura mayor que la de la
segunda banda 52a. Más preferiblemente, la primera banda 41a
mantiene su capacidad de estiramiento y contracción elásticos
incluso en la extensión a la rotura de la segunda banda 52a. La
lámina compuesta 1, si se construye a partir de las bandas primera y
segunda 41a y 52a, puede extenderse hasta cerca del límite de
extensión a la rotura de la segunda banda 52a. En el caso en que las
fibras continuas 52, que conforman la segunda banda 52a, se acoplan
unas con otras mediante un enredamiento mecánico o unión por fusión
de las mismas, se prefiere que las fibras 52 queden liberadas en
gran medida del acoplamiento y resulten así individualizadas en el
segundo paso de extensión 76. Esto aumenta la voluminosidad de la
segunda banda 52a a medida que se retrae, de modo que la lámina
compuesta 1 proporciona un contacto más suave con la piel.
En esta invención, la lámina compuesta 1 puede
hacerse como una estructura tricapa al colocar la segunda banda 52a
sobre unas superficies superior e inferior de la primera banda 41a.
En tal caso, las segundas bandas 52a, 52a unidas a las superficies
superior e inferior de la primera banda 41a pueden tener las mismas
propiedades, o fabricarse diferentes una de otra en cualquiera de
las siguientes propiedades: peso base, densidad, tipo de resina
sintética termoplástica usada para formar las fibras continuas 52,
diámetro de fibra y longitud de fibra. Las fibras continuas primera
y segunda 41, 42 ilustradas pueden ser alteradas para obtener fibras
cortas con una longitud de 50 mm o menos, o bien fibras largas de
una longitud en el rango de 50 - 300 mm.
En el procedimiento de fabricación de una lámina
compuesta estirable y contráctil elásticamente según esta
invención, una banda estirable y contráctil elásticamente, obtenida
mediante una secuencia de extensión y contracción eficaz para
eliminar una proporción principal de esfuerzo permanente, y una
banda capaz de extensión inelástica son superpuestas una sobre la
otra y posteriormente unidas una con otra. En consecuencia, la
lámina compuesta resultante muestra un rango mayor de extensión y
contracción elásticas, en comparación con un panel elástico
resultante de un procedimiento de fabricación convencional en el que
una banda capaz de extensión y contracción elásticas y una banda
capaz de extensión inelástica son superpuestas y posteriormente
unidas una con otra.
Claims (6)
1. Un procedimiento para fabricar una lámina
compuesta capaz estirarse y contraerse elásticamente en una
dirección mediante la alimentación continua, en dicha una dirección,
de una primera banda capaz de estiramiento y contracción elásticos
y que tiene una superficie superior y una superficie inferior, la
alimentación continua de una segunda banda capaz de extensión
inelástica y que está compuesta por fibras sintéticas termoplásticas
en al menos una superficie de la primera banda, y la unión de las
bandas primera y segunda de una manera intermitente a lo largo de
dicha una dirección; incluyendo dicho procedimiento de fabricación
los pasos de:
(a) alimentar continuamente dicha primera banda
en dicha una dirección y extender la primera banda en dicha una
dirección dentro del rango que permite un estiramiento y contracción
elásticos de la primera banda;
(b) permitir que la primera banda extendida se
retraiga por una fuerza de contracción elástica de la banda; y
(c) superponer dicha segunda banda sobre al
menos una superficie de la primera banda tras la retracción y unir
las bandas primera y segunda de una manera intermitente a lo largo
de dicha una dirección.
2. El procedimiento según la reivindicación 1
que incluye además, tras el paso (c), los siguientes pasos:
(d) un paso de extensión secundaria en el que
las bandas unidas primera y segunda se extienden en dicha una
dirección dentro del rango que permite un estiramiento y contracción
elásticos de la primera banda; y
(e) un paso de contracción secundaria en el que
se permite retraerse a las bandas extendidas primera y segunda por
la acción de una fuerza de contracción elástica de la primera
banda.
3. El procedimiento según la reivindicación 2,
en el que las fibras sintéticas termoplásticas de dicha segunda
banda son acopladas unas con otras mediante enredamiento mecánico o
unión por fusión y, en el paso (c), se libera a las fibras del
acoplamiento de modo que resultan individualizadas.
4. El procedimiento según la reivindicación 1,
en el que la segunda banda se une a las superficies superior e
inferior de la primera banda, y las segundas bandas unidas
respectivamente a las superficies superior e inferior de la primera
banda se distinguen unas de otras en cualquiera de las propiedades
que incluyen un peso y densidad base de la banda, un tipo de la
resina sintética termoplástica y un diámetro y longitud de las
fibras.
5. El procedimiento según la reivindicación 1,
en el que dicha primera fibra tiene la forma de una tela no tejida
o tejida capaz de estiramiento y contracción elásticos y que está
compuesta por fibras sintéticas termoplásticas, o bien la forma de
una película capaz de estiramiento y contracción elásticos y que
está fabricada de una resina sintética termoplástica.
6. El procedimiento según la reivindicación 1,
en el que dichas fibras sintéticas termoplásticas de la segunda
banda son fibras continuas, largas o cortas.
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