ES2644455T3

ES2644455T3 - Tejido sin tejer con superficie adhesiva a partir de un sistema de polímero único

Info

Publication number: ES2644455T3
Application number: ES08797875.5T
Authority: ES
Inventors: Gregory W. Farell; Edward Keith Willis
Original assignee: Fiberweb LLC
Current assignee: Fiberweb LLC
Priority date: 2007-08-17
Filing date: 2008-08-14
Publication date: 2017-11-29
Anticipated expiration: 2028-08-14
Also published as: BRPI0815505B1; PL3284854T3; PL2183420T3; US20130122772A1; HUE037610T2; US20110230110A1; EP2183420A1; CN101815817A; US8951633B2; EP2183420B1; CN101815817B; HK1251268A1; MX2010001860A; WO2009026092A1; BRPI0815505A2; EP3284854A1; MX339963B; AU2008289195A1; US7994081B2; JP5241841B2

Description

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Tejido sin tejer con superficie adhesiva a partir de un sistema de poKmero unico CAMPO DE LA INVENCION

La presente invencion se refiere de manera general a tejidos sin tejer y mas particularmente a tejidos sin tejer formados a partir de poKmeros sometidos a cristalizacion inducida por estres.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

Los tejidos sin tejer formados a partir de fibras que se unen termicamente entre sf han sido producidos desde hace muchos anos. Dos tecnicas comunes de termofusion son la consolidacion en superficie («area bonding») y la consolidacion por punto («point bonding»). En la consolidacion en superficie, las uniones se producen en todo el tejido sin tejer, en localizaciones en las que las fibras del tejido sin tejer entran en contacto entre sf Lo anterior puede conseguirse de diversas maneras, tales como pasando aire caliente, vapor u otro gas a traves de la malla no cohesionada de fibras, provocando que estas se fundan y fusionan entre sf en los puntos de contacto. La consolidacion en superficie tambien puede conseguirse pasando una malla de fibras a traves de una calandra compuesta de dos rodillos de acero liso calientes, provocando que las fibras se ablanden y se fusionen. En el cohesionado por punto, la malla de fibras se pasa por la abertura de una calandra caliente que consta de dos rodillos de compresion, en el que por lo menos uno de los rodillos presenta una superficie con un patron de protrusiones.

Tfpicamente, uno de los rodillos calientes es un rodillo grabado y el rodillo cooperante presenta una superficie lisa. A medida que la malla se mueve a traves del rodillo de la calandria, las fibras individuales se unen termicamente entre sf en localizaciones discretas o sitios de union en donde las fibras entran en contacto con las protrusiones del rodillo grabado y las fibras quedan sin unir en las localizaciones entre estos sitios de union puntual.

El cohesionado por punto puede utilizarse para cohesionar eficazmente tejidos sin tejer formados a partir de fibras termoplasticas con la misma composicion de polfmeros y temperatura de fusion similar. Sin embargo, el cohesionado en superficie no es utilizable ordinariamente para tejidos sin tejer de este tipo ya que los tejidos tfpicamente requieren la presencia de un componente ligante que se ablande y se funda a una temperatura inferior a la de las fibras con el fin de producir el cohesionado.

Un ejemplo de la tecnica anterior es el documento n° US3309260A, que se refiere a una lamina de tejido de lamina de varias capas que comprende un tejido de tipo tisu termoprensado de fibras de poliester no plastificadas de longitud estirada y no estirada heterogeneamente entrelazadas.

Otro ejemplo de la tecnica anterior es el documento n° US5387382A, que se refiere a un metodo para fabricar una pieza ajustada en el interior para un vehnculo a motor que comprende el cardado de un tejido que comprende un componente de matriz y un componente cohesionador, el precompactado del tejido, el precalentamiento del tejido, sometiendo el mismo a una presion de moldeo en una herramienta de moldeo y calentando el tejido.

Otro ejemplo de la tecnica anterior es el documento n° US5730821A, que se refiere a un procedimiento para producir una malla de filamentos de polfmero termoplastico de un polfmero termoplastico.

Otro ejemplo de la tecnica anterior es el documento n° US3304220A, que se refiere a un metodo para producir un tejido sin tejer a partir de fibras sinteticas.

Un ejemplo de un tejido sin tejer cohesionado en superficie disponible comercialmente que es bien conocido se comercializa bajo la marca comercial registrada Reemay® de Fiberweb Inc., Old Hickory, Tn. Este no-tejido hilado se produce generalmente segun las ensenanzas de las patentes US n° 3.384.944 y n° 3.989.788, en el que los filamentos de una composicion de polfmero de mas alto punto de fusion y una composicion de polfmero de punto de fusion mas bajo se mezclan entre sf y se depositan sobre una cinta transportadora para formar una malla. La malla de filamentos se dirige a traves de un cohesionador de aire caliente, en el que los filamentos de una composicion de punto de fusion mas bajo se ablandan y se funden formando uniones en toda la malla, resultando en un tejido sin tejer con propiedades ffsicas deseables. Los filamentos compuestos de la composicion de polfmero de punto de fusion mas alto no se funden durante la cohesion y proporcionan resistencia al tejido. Por ejemplo, en el tejido Reemay®, la composicion de punto de fusion mas alto es un homopolfmero de poliester y la composicion ligante de punto de fusion mas bajo es un copolfmero de poliester.

El requisito de utilizar dos composiciones de polfmero separadas incrementa las necesidades de manipulacion y procesamiento del procedimiento de fabricacion y dificulta el reciclaje o reutilizacion de material residual o de desecho debido a la presencia de dos composiciones de polfmero diferentes. Adicionalmente, la temperatura de fusion de la composicion de bajo punto de fusion representa una limitacion de las condiciones de temperatura bajo las que puede utilizarse el tejido sin tejer.

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La presente invencion se refiere a un tejido sin tejer producido a partir de un sistema de poKmero unico. En particular, la presente invencion utiliza un sistema de resina de polfmero semicristalino que se somete a cristalizacion inducida por estres en el procedimiento de hilado de las fibras. Segun la presente invencion, la resina de polfmero semicristalino produce predominantemente fibras amorfas para la cohesion en el tejido sin tejer y fibras semicristalinas para la resistencia del tejido. Se proporciona un tejido sin tejer cohesionado en superficie en el que se une termicamente entre sf una pluralidad de fibras semicristalinas que estan formadas de sustancialmente la misma composicion de polfmero.

La viscosidad intrmseca (VI) del polfmero, el rendimiento de polfmero, la velocidad de hilado, las temperaturas de fusion, las temperaturas de enfriamiento y el caudal son algunas de las variables de procedimiento que impactan sobre el estres de la lmea de hilado y que pueden utilizarse para proporcionar el nivel deseado de cristalinidad en las fibras de un tejido sin tejer. Un polfmero cristalizable en el estado no cristalizado o amorfo puede formar eficazmente uniones termicas a temperaturas relativamente bajas, aunque despues de la cristalizacion resulta mas difmil la union termica. La presente invencion utiliza dichas variables de procedimiento para producir tanto la fibra semicristalina para la resistencia del tejido como la fibra amorfa para la cohesion termica. Tras la cohesion termica, ambas fibras se encuentran presentes en el tejido en estado semicristalino o sustancialmente cristalino.

En un aspecto, la presente invencion proporciona un metodo de fabricacion de un tejido sin tejer en el que se extruye la masa fundida de un polfmero cristalizable para producir una pluralidad de fibras y el polfmero se somete a condiciones de procesamiento de manera que se produce un primer componente polfmero que es por lo menos parcialmente cristalino y se produce un segundo componente polfmero que es sustancialmente amorfo. El primer componente polfmero se encuentra en un estado semicristalino y comprende la componente de matriz del tejido. El segundo componente del polfmero no experimenta ninguna cristalizacion sustancial y como resultado se mantiene en un estado sustancialmente amorfo. El segundo componente polfmero presenta un punto de reblandecimiento que es inferior al del primer componente polfmero y, por lo tanto, el segundo componente polfmero sirve como componente ligante para el tejido.

Las fibras se depositan sobre una superficie de recoleccion para formar una malla que contiene tanto el primer componente polfmero parcialmente cristalino como el segundo componente polfmero amorfo. A continuacion, las fibras se cohesionan termicamente entre sf para formar una malla no tejida cohesionada en la que el segundo componente polfmero amorfo se ablanda y se fusionan para formar uniones con el primer componente polfmero.

Durante el procedimiento de cohesionado, el calor provoca que el ligante se vuelva pegajoso y se fusione consigo mismo y con el componente de matriz de fibras contiguas en los puntos de contacto. El cohesionado tambien lleva a cabo la cristalizacion del segundo componente polfmero de manera que en el tejido sin tejer cohesionado resultante ambos componentes polfmeros son por lo menos parcialmente cristalinos.

En una realizacion, se extruye la masa fundida de filamentos continuos de la misma composicion de polfmero y se procesa bajo condiciones que permiten producir primer y segundo componentes del polfmero que presentan diferentes niveles de cristalinidad. Por ejemplo, durante la extrusion, se expone un primer componente del polfmero a condiciones de hilado que resultan en cristalizacion inducida por estres en el primer componente polfmero, mientras que un segundo componente polfmero se somete a estres que resulta insuficientes para inducir una cristalizacion sustancial. El nivel de estres al que se exponen los componentes polfmeros puede manipularse utilizando diversas variables de procedimiento para impartir un nivel deseado de cristalinidad a las fibras. Entre dichas variables de procedimiento se incluyen la viscosidad intrmseca (VI) del polfmero, el rendimiento de polfmero, la velocidad de hilado, las temperaturas de fusion, las temperaturas de enfriamiento, las tasas de flujo, las tasas de estiramiento y similares.

En una realizacion, la presente invencion proporciona una malla no tejida hilada que esta compuesta de matriz separada y filamentos ligantes que comprenden homopolfmero de tereftalato de polietileno (PET, por sus siglas en ingles). Los filamentos de la matriz presentan una viscosidad intrmseca (VI) mas alta que los filamentos ligantes y son extruidos en fundido bajo condiciones que resultan en que los filamentos de la matriz presentan mayor cristalinidad que los filamentos ligantes. En algunas realizaciones, los filamentos ligantes pueden presentar una temperatura de reblandecimiento que es aproximadamente 10°C inferior a la temperatura de reblandecimiento de los filamentos de matriz. A continuacion, los filamentos se cohesionan en superficie para unir los filamentos entre sf en los puntos de contacto. Tras el cohesionado termico, los filamentos tanto de la matriz como ligantes se encuentran en un estado semicristalino y generalmente muestran un unico pico de fusion, tal como se pone de manifiesto en una sola traza de calorimetna diferencial de barrido (CDB). En una realizacion, los filamentos de la matriz estan formados de homopolfmero de PET con una viscosidad intrmseca de aproximadamente 0,65 dl/g o superior, tal como 0,68 dl/g y los filamentos ligantes estan formados de homopolfmero de PET con una viscosidad intrmseca de aproximadamente 0,62 dl/g o inferior, tal como 0,61 dl/g.

En una realizacion adicional, la presente invencion se refiere a un tejido sin tejer compuesto de filamentos

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bicomponente que son filamentos de vaina/nucleo o filamentos multilobulares con punta. La vaina o puntas comprenden el componente ligante de los filamentos, mientras que el nucleo comprende el componente de matriz.

En una realizacion, los filamentos bicomponente comprenden homopoffmero de PET con componentes de viscosidad intnnseca (VI) baja y alta que corresponden a los componentes ligante y de matriz, respectivamente. Los filamentos bicomponente se hilan a velocidades en las que el componente poffmero de VI mas alta cristaliza mediante cristalizacion inducida por estres para servir como componente de matriz y el componente de poffmero de VI mas baja se mantiene en un estado sustancialmente amorfo para servir de componente ligante. En una realizacion particular, los filamentos bicomponente contienen entre 5 y 20% en peso del componente de VI mas baja y entre 80% y 95% en peso del componente de VI mas alta.

En otro aspecto, puede utilizarse PET reciclado como la resina ligante. La VI del PET reciclado se ajusta a aproximadamente 0,62 o menos con el fin de utilizarlo como las fibras ligantes. Puede utilizarse un aditivo para romper la cadena de PET en el material de poffmero reciclado a fin de reducir la VI del poffmero reciclado. En la presente realizacion, las fibras pueden comprender matriz y ligante separados o fibras multicomponente.

Las mallas no tejidas segun la invencion pueden prepararse a partir de una diversidad de composiciones de poffmero amorfo que sean capaces de someterse a cristalizacion inducida por estres, tales como nilones y poliesteres, incluyendo tereftalato de polietileno (PET), acido polilactico (PLA), tereftalato de politrimetileno (PTT) y tereftalato de polibutileno (PBT).

BREVE DESCRIPCION DE LAS VISTAS DE LOS DIBUJOS

Tras haber descrito de esta manera la invencion en terminos generales, a continuacion se hace referencia a los dibujos adjuntos, que no han sido dibujados necesariamente a escala, y en los que:

La fig. 1 es una vista de perspectiva de un tejido sin tejer hilado que comprende filamentos continuos que son por lo menos parcialmente cristalinos y filamentos continuos que son de naturaleza amorfa.

La fig. 2 es una ilustracion esquematica de un aparato para producir tejidos sin tejer segun una realizacion de la presente invencion.

La fig. 3 ilustra una seccion transversal de filamento bicomponente que presenta un primer componente que es por lo menos parcialmente cristalino y un segundo componente que es de naturaleza amorfa y en el que el primer y segundo componentes se encuentran presentes en diferentes partes de la seccion transversal del filamento.

La fig. 4 ilustra un filamento bicomponente multilobular que presenta el primer y segundo componentes en diferentes partes de la seccion transversal del filamento.

La fig. 5 ilustra un filamento bicomponente multilobular que presenta el primer y segundo componentes en diferentes partes de la seccion transversal del filamento.

La fig. 6 es una vista lateral de seccion transversal de un tejido sin tejer compuesto que presenta una construccion hilada de filamento continuo («spunbond»)/hilado por fusion («meltblown»)/spunbond segun una realizacion de la presente invencion.

La fig. 7 es una fotomicrograffa de microscopfa electronica de barrido (SEM, por sus siglas en ingles) de un tejido sin tejer de la tecnica anterior que presenta filamentos ligantes de copoffmero y filamentos de matriz de homopoffmero. La fig. 8 es una fotomicrograffa de SEM lateral de seccion transversal del tejido sin tejer de la fig. 7 La fig. 9 es una fotomicrograffa de SEM de un tejido sin tejer segun la invencion en el que el tejido incluye una matriz continua y filamentos ligantes que se encuentran unidos entre sf

La fig. 10 es una fotomicrograffa de SEM lateral de seccion transversal del tejido sin tejer de la fig. 9 La fig. 11 es una traza de calorimetna diferencial de barrido (CDB) del tejido sin tejer de la tecnica anterior de la fig. 7 en el que pueden observarse diferentes temperaturas de fusion para el copoffmero de PET de los filamentos ligantes y el homopoffmero de PET de los filamentos de la matriz.

La fig. 12 es una traza de calorimetna diferencial de barrido (CDB) del tejido sin tejer inventivo de la fig. 9 en el que la traza de CDB muestra una unica temperatura de fusion para los filamentos ligantes y de la matriz.

La fig. 13 es una traza de calorimetna diferencial de barrido (CDB) de un tejido sin tejer de la tecnica anterior que presenta filamentos bicomponente continuos en los que un copoffmero de PET forma el componente ligante y un homopoffmero de PET forma el componente de la matriz, y en el que la traza de CDB incluye diferentes temperaturas de fusion para los componentes de ligante y de homopoffmero.

La fig. 14 es una traza de calorimetna diferencial de barrido (CDB) de un tejido sin tejer segun la invencion y que comprende filamentos bicomponente continuos en los que la vaina comprende un componente ligante de PET y el nucleo comprende un componente de matriz de PET, y en el que la traza de CDB muestra una unica temperatura de fusion para los componentes ligante y matriz.

La fig. 15A es una fotomicrograffa de un tejido sin tejer compuesto de homofilamentos de matriz y ligante que han sido termicamente cohesionados entre sf y en el que el tejido ha sido tenido con un tinte para revelar los diferentes niveles de orientacion en los filamentos de la matriz y ligantes, y

la fig. 15B es la fotomicrograffa de la fig. 15A en escala de grises en la que un tejido sin tejer compuesto de homofilamentos de matriz y ligante han sido termicamente cohesionados entre sf y en el que el tejido ha sido tenido con un tinte para revelar los diferentes niveles de orientacion en los filamentos de la matriz y ligantes.

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A continuacion en la presente memoria se describe la presente invencion mas detalladamente haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que se muestran algunas, aunque no todas, las realizaciones de la invencion. En efecto, dicha invencion puede realizarse en muchas formas diferentes y no debena interpretarse como limitada a las realizaciones indicadas en la presente memoria; por el contrario, dichas realizaciones se proporcionan de manera que la presente exposicion satisfaga los requisitos legales aplicables. En toda la memoria, numeros iguales representan elementos iguales.

La presente invencion se refiere a un tejido sin tejer que se forma mediante extrusion en fundido de un polfmero termoplastico amorfo cristalizable para producir una pluralidad de fibras. Las fibras se depositan sobre una superficie de recoleccion formando una malla y las fibras se cohesionan entre sf formando un tejido sin tejer coherente fuerte.

El polfmero termoplastico amorfo cristalizable utilizado para producir las fibras es capaz de someterse a cristalizacion inducida por estres. Durante el procesamiento, se somete un primer componente de la composicion de polfmero a condiciones de procedimiento que resultan en cristalizacion inducida por estres de manera que el primer

componente de polfmero se encuentra en un estado semicristalino. Un segundo componente del polfmero se

procesa bajo condiciones que resultan insuficientes para inducir la cristalizacion y, por lo tanto, el segundo

componente de polfmero se mantiene sustancialmente amorfo. Debido a su naturaleza amorfa, el segundo

componente polfmero presenta una temperatura de reblandecimiento inferior al del primer componente polfmero semicristalino y es, de esta manera, capaz de formar uniones termicas a temperaturas inferiores a la temperatura de reblandecimiento del primer componente polfmero. De esta manera, el segundo componente polfmero amorfo puede utilizarse como componente ligante del tejido sin tejer, mientras que el primer componente polfmero semicristalino puede servir de componente de matriz del tejido sin tejer, proporcionando las propiedades ffsicas de resistencia requeridas del tejido, tales como la resistencia a la rotura por traccion y al rasgado.

El termino «amorfo» se refiere a que el grado de cristalinidad en el segundo componente polfmero es inferior a la que se desea para el primer componente polfmero y es suficientemente baja para que el segundo polfmero presente una temperatura de reblandecimiento inferior a la temperatura de reblandecimiento del primer componente polfmero.

La expresion «temperatura de reblandecimiento» se refiere de manera general a la temperatura o intervalo de temperaturas a la que el componente polfmero se ablanda y se vuelve pegajosa. La temperatura de reblandecimiento del primer y segundo componentes polfmeros puede determinarse facilmente mediante metodos de ensayo normalizados industriales, por ejemplo, ASTM D1525-98, Metodo de ensayo normalizado de la temperatura de reblandecimiento Vicat de plasticos, e ISO 306: 1994 Materiales plasticos-termoplasticos - determinacion de la temperatura de reblandecimiento Vicat. La temperatura de reblandecimiento del segundo componente polfmero es deseablemente por lo menos 5°C inferior a la del primer componente polfmero, resultando preferente una diferencia de temperatura de reblandecimiento de entre 5°C y 30°C, y siendo tfpica una diferencia de entre 8°C y 20°C. En una realizacion particular, la temperatura de reblandecimiento del segundo componente polfmero es aproximadamente 10°C inferior a la del primer componente polfmero. La diferencia en la temperatura de reblandecimiento permite que el segundo componente polfmero se vuelva pegajoso y forme uniones termicas a temperaturas inferiores a la temperatura a la que se iniciana el reblandecimiento del primer componente polfmero y se tornana pegajoso.

Durante una etapa de cohesionado, la malla de fibras no unidas se calienta hasta el punto en que se reblandece el componente ligante amorfo y se fusiona consigo mismo y con el componente de matriz de fibras contiguas en puntos de contacto, formando un tejido sin tejer coherente fuerte. Durante el cohesionado, el componente ligante tambien experimenta tipicamente cristalizacion termica, de manera que en el tejido sin tejer cohesionado resultando, los componentes tanto de matriz como ligante son por lo menos parcialmente cristalinos. Tfpicamente, las condiciones del cohesionado permiten una cristalizacion sustancialmente completa de tanto las fibras de la matriz como las fibras ligantes. Como resultado, una curva de calorimetna diferencial de barrido (CDB) del tejido cohesionado revela unicamente un unico pico correspondiente al calor latente de fusion de las regiones cristalinas en las fibras de matriz y ligantes. Lo anterior esta en claro contraste con lo observado en los tejidos convencionales cohesionados en superficie que se basan en una composicion ligante de temperatura de fusion mas baja para el cohesionado.

El tejido sin tejer de la presente invencion es, de esta manera, distinguible de los no-tejidos cohesionados en superficie producidos mediante procedimientos conocidos de la tecnica anterior en que el no-tejido de la invencion se encuentra cohesionado en superficie, y sin embargo consiste en unicamente un sistema de polfmero a partir del cual se forman las fibras de resistencia o de la matriz y las fibras ligantes del tejido sin tejer. Una ventaja de utilizar un sistema de polfmero unico para formar los componentes tanto ligante como de matriz es una mejora de tanto coste como eficiencia. En contraste con algunos no-tejidos de la tecnica anterior, no resulta necesario utilizar una resina ligante adicional con una qmmica del polfmero diferente a la de la resina de la matriz. Generalmente, las resinas ligantes convencionales pueden requerir la presencia de equipos de extrusion adicionales, lmeas de transferencia y similares. Como resultado, los costes asociados a dichos no-tejidos pueden ser superiores. En la presente invencion, la utilizacion de un sistema de polfmero unico puede ayudar a reducir dichos costes e ineficiencias. En el caso de las fibras bicomponente, la utilizacion de un sistema de polfmero unico tambien puede

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resultar en que el componente ligante sea esparcido mas uniformemente en toda la malla debido a que los componentes de la matriz y ligante se encuentran distribuidos a lo largo de la misma fibra.

Mientras que las fibras tanto de matriz como ligantes son por lo menos parcialmente cristalinos en el tejido cohesionado final, presentan una morfologfa y orientacion molecular diferentes. Las fibras de la matriz se cristalizacion bajo estres, mientras que las fibras ligantes se cristalizaron termicamente sin estres. El tintado de las fibras con tintes comunes permite observar los dos tipos diferentes de fibra. La incorporacion del tinte es muy sensible a la orientacion molecular, cristalinidad y morfologfa. Los dos tipos de fibra muestran diferentes incorporaciones de tinte. Las fibras ligantes presentan niveles mas bajos de orientacion molecular preferente e incorporan tinte mas facilmente que las fibras de matriz. Un modo adecuado de observar las diferencias entre los dos tipos de fibra es aplicar en un tejido sin tejer producido segun la presente invencion que ha sido cohesionado y fijado con calor para cristalizar totalmente las fibras tanto ligantes como de la matriz y para reducir el encogimiento del tejido sin tejer y para tenir el tejido sin tejer utilizando tintes adecuados para la composicion de polfmero particular. Por ejemplo, las fibras de PET pueden tenirse convenientemente utilizando tintes, tales como Terasil Azul GLF (Ciba Specialty Chemicals) en agua en ebullicion. La inspeccion del tejido resultante a ojo desnudo o mediante microscopfa mostrara que las fibras ligantes se tinen de color mas oscuro que las fibras de la matriz, tal como puede observarse en las figs. 15A y 15B.

Las composiciones de polfmero que pueden utilizarse segun la invencion generalmente incluyen polfmeros que pueden ser sometidos a cristalizacion inducida por estres y son relativamente amorfos al fundirse. Las composiciones de polfmero adecuadas pueden incluir poliesteres y poliamidas, tales como nilones. Entre los poliesteres ejemplares pueden incluirse tereftalato de polietileno (PET), tereftalato de politrimetileno (PTT), tereftalato de polibutileno (PBT) y acido polilactico (PLA) y copolfmeros, y combinaciones de los mismos.

La presente invencion puede utilizarse para preparar una diversidad de diferentes tejidos sin tejer, incluyendo tejidos sin tejer hilado, tejidos hilados por fusion, combinaciones de los mismos y similares. La presente invencion puede utilizarse ademas para formar una diversidad de diferentes fibras, incluyendo fibras cortas, filamentos continuos y fibras multicomponente. A menos que se indique lo contrario, el termino «fibra» se utiliza genericamente para referirse tanto a fibras cortas de longitud discreta como a filamentos continuos.

Tal como se ha comentado anteriormente, las fibras que comprenden el primer y segundo componentes polfmeros pueden producirse mediante extrusion en fundido de una composicion de polfmero fundida relativamente amorfa bajo condiciones de procedimiento que inducen la orientacion y, por lo tanto, la cristalizacion de uno de los componentes, mientras que el segundo componente se mantiene principalmente amorfo. Los metodos de induccion y control del grado de cristalizacion incluyen parametros tales como la velocidad de hilado, las temperaturas de hilado y estiramiento, las temperaturas de enfriamiento, las tasas de estiramiento, la viscosidad intrmseca del flujo de fundido, el rendimiento de polfmero, las temperaturas del fundido, las tasas de flujo y las combinaciones de los mismos.

Por ejemplo, durante el procedimiento de extrusion, puede extrusionarse un primer grupo de filamentos continuos y atenuarse bajo un primer grupo de condiciones que resultan en una cristalizacion inducida por estres y puede utilizarse la misma composicion de polfmero para producir un segundo grupo de filamentos continuos que se extrusionan y atenuan bajo un segundo grupo de condiciones que no resultan en cristalizacion inducida por estres e inducen una cristalizacion minima o nula de los filamentos. Las diferentes condiciones pueden incluir una o mas de las variables siguientes: rendimiento de polfmero, tasa de aire de enfriamiento, tasa de estiramiento (para filamentos estirados mecanicamente) y presion del aire (para filamentos atenuados neumaticamente). El sometimiento del flujo de polfmero fundido a estres imparte orientacion al polfmero amorfo y provoca de esta manera cristalinidad inducida por estres en los filamentos. Generalmente, las composiciones de polfmero, tales como el poliester, se mantienen en un estado relativamente amorfo al hilarlas a velocidades bajas. A tasas de extrusion mas altas, se incrementa el nivel de estres en el polfmero, resultando en incrementos de la cristalinidad del mismo. Por ejemplo, el hilado a velocidad relativamente alta provoca un estres elevado en las fibras fundidas, resultando en la orientacion y cristalizacion de las moleculas de polfmero. La velocidad de hilado generalmente depende de las propiedades deseadas del tejido resultante, de las propiedades del polfmero, tales como la viscosidad intrmseca y la energfa generada durante la formacion de cristales, y de otras condiciones del procesamiento, tales como la temperatura del polfmero fundido utilizado, la tasa de flujo capilar, las temperaturas del fundido y del aire de enfriamiento y las condiciones del estiramiento. En una realizacion, las fibras se hilan a velocidades de hilado moderadas a altas con el fin de inducir el nivel deseado de cristalinidad. De acuerdo con lo anterior, el nivel deseado de cristalinidad en las fibras es un parametro importante para determinar las condiciones de procedimiento bajo las que se induce cristalizacion en el primer componente polfmero.

Ademas, las fibras pueden hilarse a velocidades mas bajas y despues estirarse mecanicamente a tasas de estiramiento que someten a las fibras fundidas a niveles de estres necesarios para inducir la orientacion y la cristalizacion. Las condiciones necesarias para inducir cristalizacion tambien pueden variar con las propiedades ffsicas del polfmero mismo, tales como la viscosidad intrmseca del fundido de polfmero. Por ejemplo, un polfmero con una viscosidad intrmseca mas alta experimental mas estres a una velocidad de hilado o tasa de estiramiento que un polfmero que presente una viscosidad intrmseca mas baja que sea procesado bajo condiciones similares.

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En una realizacion preferente, el primer y segundo componentes poKmeros pueden formarse mediante la seleccion de dos composiciones de poUmero que son iguales entre sf, es decir, el mismo polfmero pero que difieran en viscosidad intrmseca o en peso molecular. A una tasa de extrusion dada, la composicion de polfmero con la viscosidad intrmseca mas alta experimental mas estres que el experimentado por la composicion de polfmero con una viscosidad intrmseca mas baja. Como resultado, la composicion de polfmero para el primer y segundo componentes polfmeros puede seleccionarse basandose en la viscosidad intrmseca. Las diferencias de viscosidad intrmseca entre el primer y segundo componentes polfmeros puede conseguirse de varias maneras. Por ejemplo, muchos fabricantes de resinas ofrecen grados diferentes del mismo polfmero y pueden seleccionarse dos grados diferentes del mismo polfmero que difieren en su viscosidad intrmseca. Las diferencias de viscosidad intrmseca tambien pueden conseguirse mediante la adicion de uno o mas aditivos que alteren la viscosidad intrmseca o el peso molecular del polfmero. Entre los ejemplos de dichos aditivos se incluyen etilenglicol, propilenglicol, estearato de magnesio y agua.

En una realizacion, el primer y segundo componentes polfmeros se forman a partir de dos composiciones de polfmero separadas que comprenden tereftalato de polietileno en las que las composiciones de polfmero presentan una diferencia de viscosidad intrmseca que es por lo menos de 0,15. En una realizacion particular, el componente de matriz se forma con homopolfmero de PET con una viscosidad intrmseca de 0,68 dl/g o superior, y el componente ligante se forma con homopolfmero de PET con una viscosidad intrmseca de 0,61 dl/g o inferior.

En una realizacion particularmente util, la presente invencion proporciona un tejido sin tejer hilado que se forma a partir de filamentos continuos que comprenden el primer componente polimerico (es decir, componente de matriz o fibras de matriz) y filamentos continuos que comprenden el segundo componente polimerico (es decir, componente ligante o fibras ligantes) que se cohesionan termicamente entre sf para producir una malla fuerte y coherente. A este respecto, la fig. 1 ilustra una realizacion de la invencion en la que un tejido sin tejer hilado y cohesionado en superficie 10 esta formado de filamentos continuos 14 que comprenden el primer componente polfmero y filamentos continuos 16 del segundo componente polfmero que se cohesionan entre sf. En la presente realizacion, los filamentos 14, 16 se producen mediante extrusion del polfmero fundido a traves de una o mas hileras para formar primer y segundo grupos de filamentos continuos. El primer y segundo grupos de filamentos seguidamente se someten a condiciones de procesamiento en las que el primer grupo de filamentos continuos se somete a estres que induce la cristalizacion y el segundo grupo de filamentos continuos se somete a estres que resulta insuficiente para inducir la cristalizacion. Como resultado, el polfmero a partir del que se forman filamentos 14 es por lo menos parcialmente cristalizado y el polfmero de filamentos 16 se mantiene en un estado sustancialmente amorfo.

La aplicacion de suficiente calor a una malla que comprende filamentos 14, 16 que presentan el primer y segundo componentes de polfmero provoca que los filamentos 16 se ablanden y se fusionan con los filamentos 14 en puntos de contacto de manera que los filamentos se unen entre sf formando una malla fuerte y coherente.

La fig. 1 tambien incluye una seccion magnificada 12 del tejido e ilustra filamentos individuales 14, 16 unidos entre sf. Tal como se muestra, el tejido sin tejer 10 comprende homofilamentos 14 que son por lo menos parcialmente cristalinos (es decir, el primer componente polfmero) y homofilamentos 16 que son de naturaleza principalmente amorfa (es decir, el segundo componente polfmero). Las uniones termicas 18 entre los filamentos 14, 16 se producen en los puntos en los que los filamentos amorfos intersectan entre sf y con los filamentos por lo menos parcialmente cristalinos. Aunque la fig. 1 ilustra los filamentos 14, 16 como diferentes, debena reconocerse que tras el cohesionado termico el primer y segundo componentes de los filamentos 14, 16, respectivamente, tfpicamente se encuentran ambos en un estado parcialmente cristalino.

En una realizacion, el tejido sin tejer hilado que se ilustra en la fig. 1 comprende entre aproximadamente 65% y 95%, y mas preferentemente entre 80% y 90% de filamentos formados a partir del primer componente polfmero, y entre aproximadamente 5% y 35%, y mas preferentemente entre 5% y 20% de los filamentos compuestos de segundo componente polfmero.

La fig. 2 ilustra esquematicamente una disposicion de aparato para producir un tejido sin tejer hilado segun una realizacion de la presente invencion. El aparato incluye primer y segunda unidades rotatorias dispuestas en serie 22 montadas en la parte superior de una cinta transportadora de movimiento sinfm 24. Aunque el aparato ilustrado presenta dos unidades rotatorias, se entendera que podnan utilizarse otras configuraciones de aparato con unicamente una unidad rotatoria o con tres o mas unidades rotatorias. Cada unidad se extiende a lo ancho en direccion transversal a las maquinas y las unidades respectivas se disponen sucesivamente en la direccion de las maquinas. Se suministra a cada unidad polfmero cristalizable fundido procedente de uno o mas extrusores (no mostrados). Las hileras con orificios configurados para producir filamentos continuos se montan en cada una de las unidades giratorias 22. En una realizacion ilustrativa, se utilizan dos grados separados de la misma composicion de polfmero, difiriendo el polfmero unicamente en su viscosidad intrmseca. El polfmero de grado de VI mas alto se alimenta a una o mas de las unidades rotatorias para formar filamentos de la matriz y el polfmero de grado de VI mas bajo se alimenta a una segunda unidad rotatoria para formar filamentos ligantes.

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Los filamentos reden extruidos se enfnan y solidifican por contacto con un flujo de aire de enfriamiento y seguidamente los filamentos se atenuan y se estiran, mecanicamente utilizando cilindros de estiramiento, o neumaticamente utilizando dispositivos atenuadores 26. El estres en la lmea de hilado impartido a los filamentos por los cilindros de estiramiento o dispositivos atenuadores 26 causa la cristalizacion inducida por estres en el polfmero de grado de VI mas alto que forma los filamentos de matriz, mientras que el polfmero de grado de VI mas bajo que forma los filamentos ligantes experimenta poca o ninguna cristalizacion inducida por estres y se mantiene sustancialmente amorfo.

A continuacion, los filamentos se depositan aleatoriamente sobre la cinta transportadora 24 para formar una malla. Seguidamente los filamentos se cohesionan termicamente, proporcionando a la malla cohesividad y resistencia. El cohesionado en superficie es una tecnica particularmente util para el cohesionado de la malla. El cohesionado en superficie implica pasar la malla a traves de una calandria caliente compuesta de dos rodillos de acero liso o pasando vapor, aire u otro gas caliente por la malla, provocando que los filamentos que comprenden el segundo componente polfmero se vuelvan pegajosos y se fusionen entre sf

En la realizacion ilustrada, se ilustra la malla de filamentos no cohesionados como dirigida a traves de un consolidador de vapor 32, un ejemplo de cual se muestra de manera general en Estes et al., Patente US n° 3.989.788. La malla se pone en contacto con vapor saturado, que sirve para reblandecer las fibras ligantes. A continuacion, la malla se transfiere a un cohesionador de aire caliente 34. Las temperaturas utilizadas en la operacion de cohesionado son considerablemente mas elevadas que las utilizadas en el consolidador, dependiendo la temperatura seleccionada de la temperatura de pegajosidad de las fibras ligantes y de las propiedades deseadas en el producto (por ejemplo, resistencia, estabilidad o rigidez dimensional). Para las fibras que comprenden tereftalato de polietileno, la malla consolidada tfpicamente se expone a aire a una temperatura de entre 140°C y 250°C, preferentemente de entre 215°C y 250°C, durante el cohesionado. Durante las etapas de consolidacion y cohesionado, las fibras ligantes se reblandecen y se vuelven pegajosas, produciendo enlaces de fusion donde se cruzan entre sf los filamentos. El tejido sin tejer resultante es un no-tejido cohesionado en superficie, con sitios de union distribuidos uniformemente en toda la superficie y el grosor del tejido. Los sitios de union proporcionan las propiedades de lamina necesarias, tales como la resistencia al desgarro y la resistencia a la rotura por traccion. La malla cohesionada pasa sobre el rodillo de salida hasta un dispositivo de bobinado 36.

Generalmente, el cohesionado en superficie de la malla no tejida resulta en que tanto el primer componente polfmero como el segundo componente polfmero se encuentren en un estado por lo menos parcialmente cristalino de manera que el polfmero semicristalino presente un grado de cristalinidad que sea por lo menos 70% de su cristalinidad maxima alcanzable. En una realizacion, el cohesionado en superficie resulta en que el primer y segundo componentes polfmeros presenten un grado de cristalinidad que sea por lo menos 90% de su cristalinidad maxima alcanzable, tal como de por lo menos 99% su cristalinidad maxima alcanzable. Entre otras tecnicas de cohesionado en superficie que pueden utilizarse se incluyen el cohesionado ultrasonico, el cohesionado con RF y similares.

En todavfa otro aspecto de la invencion, puede formarse un tejido sin tejer hilado a partir de filamentos bicomponente continuos en los que el primer y segundo componentes polfmeros se encuentran presentes en partes diferentes de la seccion transversal de los filamentos. La expresion «filamentos bicomponente» se refiere a filamentos en los que el primer y segundo componentes se encuentran presentes en partes diferentes de la seccion transversal del filamento y se extienden de manera sustancialmente continua a lo largo de la longitud de los filamentos. En una realizacion, la seccion transversal de las fibras bicomponente incluye una region diferenciada que comprende el primer componente polfmero que ha sido sometido a condiciones que inducen la cristalizacion, y una segunda region diferenciada en la que el segundo componente polfmero se mantiene principalmente en un estado amorfo. La configuracion en seccion transversal de dicho filamento bicomponente puede ser, por ejemplo, una disposicion de vaina/nucleo en la que un polfmero se encuentra circundado por otro, en una disposicion lado-a-lado o en una configuracion multilobular.

En la presente realizacion, el primer y segundo componentes pueden producirse proporcionando dos flujos de un polfmero amorfo fundido en el que el polfmero a partir del que se forma el segundo componente polfmero presenta una viscosidad intrmseca mas baja que el polfmero del primer componente polfmero. Durante la extrusion, se agrupan los flujos formando una fibra multicomponente. Los flujos fundidos agrupados seguidamente se someten a estres que induce la cristalizacion en el polfmero de viscosidad intrmseca mas alta y resulta insuficiente para inducir la cristalizacion en el polfmero de viscosidad intrmseca mas baja, produciendo de esta manera el primer y segundo componentes polimericos, respectivamente.

Las FIGS. 3 a 5 ilustran realizaciones de la invencion en las que el primer componente polfmero 40 (componente de matriz) comprende una parte de la seccion transversal de la fibra y el segundo componente de fibra 42 (componente ligante) comprende otra parte de la seccion transversal de la fibra. Pueden prepararse fibras bicomponente segun la invencion utilizando el aparato y metodo indicados anteriormente en relacion a la fig. 2, en la que las hileras estan disenadas para producir un filamento bicomponente de la configuracion en seccion transversal deseada. Se encuentran disponibles comercialmente hileras adecuadas de diversos proveedores. Se describe un tipo de hilera para formar filamentos bicomponente en Hills, patente US n° 5.562.930. Las hileras pueden configurarse para formar filamentos bicomponente en todos los orificios de las hileras, o alternativamente, dependiendo de las caractensticas

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particulares del producto que se desean, las hileras pueden configurarse para producir algun filamento multilobular bicomponente y algunos filamentos multilobulares formados completamente de uno de entre el primer y segundo componentes polimericos. Los metodos para producir filamentos bicomponente se comentan en mayor detalle en la publicacion de patente US n° 2003/0119403, el contenido de la cual se incorpora como referencia.

La fig. Ilustra un filamento bicomponente en el que el primer y segundo componentes polfmeros se disponen en una configuracion de lado-a-lado. Las figs. 4 y 5 ilustran filamentos bicomponente en los que los filamentos bicomponente presentan una seccion transversal modificada que define multiples lobulos. En las presentes realizaciones, resulta importante que el componente ligante se encuentre presente en por lo menos una parte de la superficie del filamento, y deseablemente, el componente ligante debena encontrarse situado en por lo menos uno de los lobulos de la seccion transversal del filamento multilobular. Mas preferentemente, el componente ligante se encuentra situado en la punta de uno o mas de los lobulos. En una realizacion, el componente ligante comprende entre aproximadamente 2 y aproximadamente 25 por ciento en peso del filamento, y preferentemente entre aproximadamente 5 y 15 por ciento en peso del filamento.

La fig. 4 ilustra una seccion transversal de filamento multilobular solida en la que el filamento presenta cuatro lobulos. El componente de matriz 40 (primer componente polfmero) ocupa la parte central de la seccion transversal del filamento y el componente ligante 42 ocupa la parte de la punta de cada lobulo. En una realizacion alternativa, el componente ligante puede ocupar la parte de la punta de unicamente un solo lobulo, o las puntas de dos o tres de los lobulos. La fig. 5 ilustra una seccion transversal de filamento trilobular solida en la que el componente ligante 42 ocupa la parte de la punta de cada lobulo. En una forma alternativa, el componente ligante 42 puede ocupar unicamente uno o dos de los tres lobulos.

En todavfa otro aspecto, la presente invencion proporciona tejidos sin tejer en los que el primer o el segundo componente polfmero comprende fibras hiladas por fusion y el otro componente polfmero comprende filamentos continuos hilados en continuo. La expresion «fibras hiladas por fusion» se refiere a fibras formadas mediante la extrusion de un material termoplastico fundido a traves de una pluralidad de capilares finos habitualmente circulares en una matriz, en forma de hebras o filamentos fundidos convergiendo hacia flujos de gas caliente a alta velocidad (por ejemplo aire) que rompe los filamentos en fibras cortas. En algunas realizaciones, el gas a alta velocidad puede utilizarse para atenuar los filamentos a fin de reducir su diametro, que puede resultar en fibras con diametro de microfibra. Despues, las fibras hiladas por fusion son transportadas por el flujo de gas a alta velocidad y son depositadas sobre una superficie recolectora para formar una malla de fibras hiladas por fusion dispersadas aleatoriamente.

La fig. 6 ilustra un tejido sin tejer compuesto 50 que presenta una construccion spunbond/meltblown/spunbond que incluye una capa interior 52 de fibras hiladas por fusion ('meltblown') interpuesta en sandwich entre un par de capas externas hiladas en continuo ('spunbond') 54. En una realizacion, las capas exteriores 54 estan formadas de filamentos continuos que son por lo menos parcialmente cristalinos y sirve como fibras de matriz en el tejido sin tejer y una capa interior 52 que esta formada de fibras hiladas por fusion que son de naturaleza principalmente amorfa. Las fibras hiladas por fusion presentan una temperatura de pegajosidad mas baja que la de los filamentos continuos y sirven de fibras ligantes que han fluido y han fusionado las fibras y filamentos entre sf para formar un tejido fuerte y cohesivo.

Haciendo nuevamente referencia a la fig. 2, en una realizacion alternativa de la presente invencion, los filamentos pueden producirse a partir de la misma composicion de polfmero identica pero pueden someterse a condiciones de procesamiento que rinden un grupo de filamentos que se someten a cristalizacion inducida por estres y otro grupo de filamentos que se mantiene sustancialmente amorfo. Por ejemplo, una o mas de las unidades rotatorias puede producir filamentos que experimenten cristalizacion inducida por estres como resultado de la configuracion de rendimiento de polfmero y/o de tasa de estiramiento o del atenuador. Los filamentos de otra unidad rotatoria pueden someterse a condiciones, por ejemplo de rendimiento de polfmero y/o de tasa de estiramiento o de atenuacion, que resulten en que los filamentos presenten poca o ninguna cristalizacion inducida por estres.

El modo principal y mas preferente de conseguir las diferentes temperaturas de cristalinidad y de reblandecimiento en los filamentos es alterar ligeramente la viscosidad intrmseca del polfmero de los dos componentes polfmeros. Lo anterior puede conseguirse mediante, por ejemplo, la seleccion de dos grados diferentes de la misma composicion de polfmero que difieran unicamente en la viscosidad intrmseca del polfmero. Tambien resultana posible reducir la viscosidad intrmseca de la composicion de polfmero de manera que pueda utilizarse como el componente formador de ligante de VI mas baja. Por ejemplo, pueden utilizarse aditivos para romper algunas de las cadenas de polfmero a fin de reducir la Vi Y/o puede utilizarse polfmero reciclado como parte o como la totalidad del componente de VI mas baja. Por ejemplo, puede utilizarse PET reciclado como el componente polfmero formador de ligante de VI mas baja.

La VI del PET reciclado puede ajustarse a 0,62 dl/g o menos con el fin de permitir que pueda utilizarse como el componente ligante. Tambien resulta posible conseguir una cristalinidad diferente en los dos componentes polfmeros mediante la utilizacion de aditivos que alteren el estres en la lmea de hilado. Pueden obtenerse diferencias de cristalinidad mediante la incorporacion de cantidades menores de aditivos o polfmeros que reduzcan

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el estres en la lmea de hilado, retrasando de esta manera la cristalizacion. Por ejemplo, puede anadirse un PTT de VI muy baja al PET en cantidades pequenas para reducir el estres en la lmea de hilado y retrasar la cristalizacion.

Alternativamente, puede anadirse etilenglicol, acidos grasos u otros aditivos compatibles al PET para lubricar o plastificar la resina a medida que se extruye, reduciendo de esta manera el estres en la lmea de hilado.

Tambien debena reconocerse que el primer y/o segundo componentes tambien pueden incluir aditivos del tipo que se encuentra convencionalmente en las fibras de polfmero hiladas por fusion, tales como tintes, pigmentos, plastificadores, abrillantadores opticos, rellenos, etc.

Los tejidos sin tejer segun la invencion pueden utilizarse en una amplia diversidad de diferentes aplicaciones, tales como prendas, toallitas secantes, toallas y similares. En algunas realizaciones, pueden utilizarse tejidos sin tejer segun la invencion en aplicaciones a temperatura mas alta debido a que no resulta necesario componente ligante de punto de fusion mas bajo para unir las fibras entre sf Se desean temperaturas de uso mas altas en la filtracion de fluidos a alta temperatura y en plasticos reforzados con tejidos.

Los ejemplos a continuacion se proporcionan con el fin de ilustrar diversas realizaciones de la invencion y no debenan interpretarse como limitativas de la invencion en modo alguno.

EJEMPLOS

Ejemplo 1 (comparativo): Fibras separadas de homopolimero de matriz y de copolimero ligante

Se produjo un no-tejido cohesionado en superficie utilizando filamentos separados de homopolimero de PET y de copolfmero de PET modificado con acido isoftalico (IPA). El cabezal de hilado consistfa en 120 orificios trilobulares para el homopolimero y 12 orificios circulares para el copolfmero. Tanto el copolfmero como el homopolimero se secaron a 140°C durante 5 horas antes de la extrusion. El rendimiento de polfmero fue de 1,8 gramos/orificio/minuto para tanto el homopolimero como el copolfmero. Las fibras hiladas por fusion se enfriaron al salir de la hilera y las fibras se estiraron a 4 dpf utilizando cilindros de traccion. Se resumen las condiciones a continuacion:

Homopolimero: homopolimero de PET Dupont 1941 (0,67 dl/g de VI, punto de fusion: 260°C)

Copolfmero: copolfmero de PET modificado DuPont 3946R modificado con IPA (0,65 dl/g de VI, punto de fusion: 215°C)

Rendimiento de homopolimero: 1,8 gramos/orificio/minuto Rendimiento de copolfmero: 1,8 gramos/orificio/minuto

% de copolfmero: 9%

Velocidad de hilado: 3.000 yardas/minuto (164,6 km/h)

Denier de la fibra: 4 dpf.

Condiciones del extrusor de homopolimero:

Zona 1: 293°C Zona 2: 296°C Zona 3: 299°C Zona 4: 302°C

Temperatura de bloque: 304°C

Condiciones del extrusor de copolfmero:

Zona 1: 265°C Zona 2: 288°C Zona 3: 293°C

Temperatura de bloque: 304°C

Los filamentos estirados se dispersaron sobre un alambre en movimiento que se desplazaba a una velocidad de 62 pies/minuto (1,1 km/h) y se trataron con vapor a 115°C para mantener unida la malla de manera que pudiese transferirse al consolidador. A continuacion, la malla se sometio a cohesionado a 200°C en un cohesionador de aire circulante para producir un no-tejido cohesionado en superficie. El peso base de la web no tejida es 0,8 osy (27,1 g/m2).

Ejemplo 2 (inventivo): Matriz de homopolimero separado y filamentos ligantes de homopolimero

Se formo un no-tejido cohesionado en superficie segun la presente invencion a partir de primer y segundo componentes de polfmero que se produjeron utilizando filamentos separados de homopolimero de PET con diferentes VI de polfmero. El cabezal de hilado consistfa de 120 orificios trilobulares para el homopolimero de VI mas

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alta (fibras de resistencia) y 12 orificios circulares para el homopoUmero de VI mas baja (fibras ligantes). Se secaron ambos homopoKmeros a 140°C durante 5 horas antes de la extrusion. El rendimiento de polfmero era de 1,8 gramos/orificio/minuto para ambas resinas PET. Las fibras hiladas por fusion se enfriaron al salir de la hilera y las fibras se estiraron a 4 dpf utilizando cilindros de traccion. Se resumen las condiciones a continuacion:

Filamentos de homopolfmero (primer componente poKmero): Homopolfmero PET DuPont 1941 (VI de 0,67 dl/g, temperatura de fusion: 260°C)

Homopolfmero (segundo componente polfmero): HomopoKmero PET Eastman F61HC (VI de 0,61 dl/g IV, temperatura de fusion: 260°C)

Rendimiento de primer componente polfmero: 1,8 gramos/orificio/minuto Rendimiento de segundo componente polfmero: 1,8 gramos/orificio/minuto Segundo componente polfmero: 9%

Velocidad de hilado: 3.000 yardas/minuto (164,6 km/h)

Denier de la fibra: 4 dpf.

Condiciones de extrusion del primer componente polfmero:

Zona 1: 293°C Zona 2: 296°C Zona 3: 299°C Zona 4: 302°C

Temperatura de bloque: 304°C

Condiciones de extrusion del segundo componente polfmero:

Zona 1: 296°C Zona 2: 299°C Zona 3: 302°C

Temperatura de bloque: 304°C

Los filamentos estirados se dispersaron sobre un alambre en movimiento que se desplazaba a una velocidad de 62 pies/minuto (1,1 km/h) y se trataron con vapor a 115°C para mantener unida la malla de manera que pudiese transferirse al consolidador. A continuacion, los filamentos se unieron entre sf a 220°C, produciendo un no-tejido cohesionado en superficie. El peso base de la web no tejida es 0,8 osy (27,1 g/m2). La Tabla 1, a continuacion, compara las propiedades del tejido sin tejer preparado en los Ejemplos 1 y 2. Las mallas no tejidas se sometieron a ensayo segun el metodo global para textiles ASTm D-1117

Tabla 1: propiedades ffsicas de los Ejemplos 1 y 2

Propiedad: Ejemplo 1 (comparativo) Ejemplo 2 (inventivo) METODO DE ENSAYO

MD Grab Rotura (libras): 16,8 (7,6 kg) 14,2 (6,4 kg) D-5034

MD Grab Alarg. (%): 40,8 (40,8) 60,3 (60,3) D-5034

MD Grab Mod. (libras/pulgadas): 7,9 (1,4 kg/cm) 7,2 (1,3 kg/cm) D-5034

MD Grab Rotura (libras): 11,9 (5,4 kg) 11,2 (5,4 kg) D-5034

XD Grab Alarg. (%): 44 (44) 67 (67) D-5034

XD Grab Mod. (libras/pulgadas): 6,2 (1,1 kg/cm) 4,9 (0,9 kg/cm) D-5034

MD Rotura de tira (libras): 7,2 (3,3 kg) 5,8 (2,6 kg) D-5035

MD Alarg. de tira (%): 40 (40) 29 (29) D-5035

MD Tira Mod. (libras/pulgadas): 4,8 (0,9 kg/cm) 4,8 (0,9 kg/cm) D-5035

MD Rotura de tira (libras): 2,7 (1,2 kg) 2,9 (1,3 kg) D-5035

MD Alarg. de tira (%): 32 (32) 20 (20) D-5035

MD Tira Mod. (libras/pulgadas): 2,0 (2,3 kg) 2,7 (0,5 kg/cm) D-5035

MD Desgarro por atrapamiento (libras): 5,1 (2,5 kg) 9,4 (4,3 kg) D-5733

XD Desgarro por atrapamiento (libras): 5,5 (2,8) 9,3 (0,7) D-5733

170°C MD Encogimiento (%): 2,8 (-0,7) 0,7 (-0,2) D-2259

170°C XD Encogimiento (%): -0,7 (770) -0,2 (710) D-2259

AIR Perm (cfm): 770 (0,19 mm) 710 (0,19 mm) D-737

Grosor (mils): 7,5 (27,46 g/m*m) 7,5 (27,8 g/m*2) D-5729

Peso base (osy): 0,81 0,82 D-2259

A partir de la Tabla 1, puede observarse que muchas de las propiedades para el Ejemplo 1 (comparativo) y para el Ejemplo 2 (inventivo) son similares. La resistencia a traccion de la tira era ligeramente superior para el Ejemplo 1; sin embargo, los desgarros por atrapamiento del Ejemplo 2 fueron practicamente el doble de los del Ejemplo 1.

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Las figs. 7 y 8 son fotomicrograffas SEM del tejido sin tejer del Ejemplo 1. Tal como puede observarse en las figs. 7 y 8, los filamentos de copoffmero del tejido se han fundido y han fluido juntos con los filamentos de matriz de temperatura de fusion mas alta, cohesionando de esta manera los filamentos de matriz entre sff Como resultado, en algunas zonas del tejido, los filamentos ligantes de copoffmero se han reblandecido y han fluido hasta el punto de que ya no hay ninguna estructura discernible real o forma similar a un filamento. Los unicos filamentos que pueden observarse facilmente son los filamentos de homopoffmero de temperatura de fusion mas alta. Las figs. 9 y 10 son fotomicrograffas SEM del tejido sin tejer del Ejemplo 2 (inventivo). En contraste con el tejido sin tejer del Ejemplo 1, tanto los filamentos ligantes como los filamentos de matriz son claramente visibles en las figs. 9 y 10. En particular, los filamentos ligantes presentan una estructura de filamento discernible que se mantiene intacta. Las fotomicrograffas revelan ademas que los filamentos ligantes han sufrido cierta deformacion en torno a los filamentos de matriz, uniendo entre sf los filamentos ligantes a los filamentos de la matriz en los puntos de contacto sin fusion o perdida de la estructura del filamento ligante. En una realizacion, el tejido sin tejer de la invencion se caracteriza por una falta de zonas en las que los filamentos ligantes se han fundido y han fluido juntos y en torno a los filamentos de matriz. En la realizacion en las figs. 9 y 10, el tejido se caracteriza ademas por presentar una pluralidad de filamentos continuos interconectados en los que algunos de los filamentos (los filamentos ligantes) se han fusionado con otros filamentos en puntos de contacto y en el que algunos de los filamentos (filamentos de matriz) no se han fusionado entre sf en puntos de contacto, tal como cuando dos filamentos de matriz entran contacto uno con otro.

Ademas, los ligamentos ligantes aparentemente no forman gotas, las cuales se forman comunmente en relacion al Ejemplo 1. Dichas gotas pueden desprenderse durante la manipulacion posterior, lo que puede conducir a la contaminacion con parffculas.

La fig. 11 es una traza de calorimetna diferencial de barrido (CDB) del tejido sin tejer del Ejemplo 1. La traza de CDB muestra dos puntos de inflexion diferentes que representan dos temperaturas de fusion diferentes del tejido sin tejer del Ejemplo 1 (por ejemplo, aproximadamente 214°C y aproximadamente 260°C). Las dos temperaturas de fusion se deben a los filamentos ligantes de temperatura de fusion mas baja y los filamentos de matriz de temperatura de fusion mas alta. Por ejemplo, el copoffmero que comprende los filamentos ligantes se funde a aproximadamente 215°C, mientras que los filamentos de matriz (homopoffmero) se funden a aproximadamente 260°C. En contraste, la traza de CDB del tejido sin tejer del Ejemplo 2 muestra unicamente una unica temperatura de fusion a 260°C, que es un resultado de que los filamentos ligantes y los filamentos de matriz ambos estan formados de sustancialmente la misma composicion de poffmero, tal como PET. Ademas, debido a que no resulta necesario incluir un copoffmero con una temperatura de fusion mas baja, tal como en el Ejemplo 1, pueden utilizarse tejidos sin tejer segun la invencion a temperaturas mas altas. Espedficamente, el tejido sin tejer del Ejemplo 2 puede utilizarse a temperaturas que son aproximadamente 40°C mas altas que las del tejido sin tejer del Ejemplo 1. Se midio la CDB segun la norma ASTM E-794 utilizando un instrumento Universal V2.4F TA.

Comunmente se utilizan tintes para investigar la morfologfa de las fibras. El grado de cristalinidad, tamano de las cristalitas y nivel de orientacion molecular amorfa influyen sobre la incorporacion del tinte. Generalmente, las muestras que son menos cristalinas y presentan una fase amorfa menos orientada acepta el tinte mas facilmente.

Los dos filamentos diferentes utilizados para producir el Ejemplo n° 2 pueden diferenciarse por la incorporacion de tinte. Generalmente, los filamentos que presentan un color mas oscuro presentan una orientacion menos amorfa, mientras que los filamentos de color mas ligero indican un grado de orientacion mas alto, que es indicativo de filamentos de matriz. En referencia a las figs. 15A y 15B, puede observarse que el tintado resulta en que los filamentos de matriz presentan un color relativamente mas ligero que los filamentos ligantes. Tal como se ha comentado anteriormente, los filamentos con niveles de orientacion mas altos (es decir, filamentos de matriz) no incorporan el tinte tan facilmente como los filamentos ligantes y en consecuencia presentan un color relativamente mas ligero. Las figs. 15A y 15B son fotomicrograffas del Ejemplo 2 obtenidas con un microscopio optico Bausch and Lomb dotado de una camara optica. La magnificacion de la fotomicrograffa era de 200 X. El tejido de las figs. 15A y 15B comprende una pluralidad de homofilamentos que comprenden PET que estan formado de filamentos de matriz que son por lo menos parcialmente cristalinos y filamentos ligantes que se encuentran en un estado sustancialmente amorfo durante el cohesionado termico.

Ejemplo 3 (comparativo): fibras bicomponente trilobulares de vaina/nucleo de copolimero/homopolimero

En el Ejemplo 3, se produjo un no-tejido cohesionado en superficie en una configuracion de fibra bicomponente. Se utilizo el homopoffmero PET en el nucleo mientras que se utilizo copoffmero de PET modificado con IPA en la vaina.

El cabezal de hilado consisffa de 200 orificios trilobulares. Se secaron tanto el copoffmero como el homopoffmero a 140°C durante 5 horas antes de la extrusion. El rendimiento de poffmero era de 1,2 gramos/orificio/minuto para el nucleo de homopoffmero y 0,14 gramos/orificio/minuto para la vaina de copoffmero de manera que la fibra resultante constaba de 10% de vaina y 90% de nucleo. Las fibras hiladas por fusion se enfriaron al salir de la hilera y las fibras se estiraron a 3 dpf utilizando cilindros de traccion. Se resumen las condiciones a continuacion:

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60

Nucleo: homopoKmero de PET Dupont 1941 (0,67 dl/g de VI, punto de fusion: 260°C)

Vaina: copoKmero de PET modificado DuPont 3946R modificado con IPA (0,65 dl/g de VI, punto de fusion: 215°C)

Rendimiento de polfmero de nucleo: 1,2 gramos/orificio/minuto Rendimiento de polfmero de vaina: 0,14 gramos/orificio/minuto % de vaina: 10%

Velocidad de hilado: 3.000 yardas/minuto (164,6 km/h)

Denier de la fibra: 3 dpf.

Condiciones del extrusor de nucleo (homopolfmero):

Zona 1: 293°C Zona 2: 296°C Zona 3: 299°C Zona 4: 302°C

Temperatura de bloque: 304°C

Condiciones del extrusor de vaina (copolfmero):

Zona 1: 265°C Zona 2: 288°C Zona 3: 293°C

Temperatura de bloque: 304°C

Los filamentos estirados se dispersaron sobre un alambre en movimiento que se desplazaba a una velocidad de 22 pies/minuto (0,4 km/h) y se trataron con vapor a 115°C para mantener unida la malla de manera que pudiese transferirse al consolidador a 220°C para producir un no-tejido consolidado en superficie. El peso base de la web no tejida es 2,8 osy (94,9 g/m2).

Ejemplo 4 (inventivo): fibras bicomponente trilobulares de vaina/nucleo de homopolimero/homopolimero

Se produjo un no-tejido cohesionado en superficie en una configuracion de fibra bicomponente. Se utilizo un homopolfmero PET de VI mas alta en el nucleo mientras que se utilizo el homopolfmero PET de VI mas baja en la vaina. El cabezal de hilado consistfa de 200 orificios trilobulares. Ambos homopolfmeros se secaron a 140°C durante 5 horas antes de la extrusion. El rendimiento de polfmero era de 1,2 gramos/orificio/minuto para el polfmero del nucleo y 0,14 gramos/orificio/minuto para el polfmero de la vaina de manera que la fibra resultante constaba de 10% de vaina y 90% de nucleo. Las fibras hiladas por fusion se enfriaron al salir de la hilera y las fibras se estiraron a 3 dpf utilizando cilindros de traccion. Se resumen las condiciones a continuacion:

Nucleo: homopolfmero de PET Dupont 1941 (0,67 dl/g de VI, punto de fusion: 260°C)

Vaina: homopolfmero de PET Eastman F61HC (0,61 dl/g de Vi, punto de fusion: 260°C)

Rendimiento de polfmero de nucleo: 1,2 gramos/orificio/minuto

Rendimiento de polfmero de vaina: 0,14 gramos/orificio/minuto; % de vaina: 10%

Velocidad de hilado: 3.000 yardas/minuto (164,6 km/h)

Denier de la fibra: 3 dpf.

Condiciones del extrusor de nucleo (homopolfmero):

Zona 1: 293°C Zona 2: 296°C Zona 3: 299°C Zona 4: 302°C

Temperatura de bloque: 304°C

Condiciones del extrusor de vaina (copolfmero):

Zona 1: 296°C Zona 2: 299°C Zona 3: 302°C

Temperatura de bloque: 304°C

5

10

15

20

25

30

35

40

Tabla 2: propiedades ffsicas de los Ejemplos 3 y 4

Ejemplo 3 (comparativo): Propiedad Ejemplo 3 (comparativo) Ejemplo 4 (inventivo) METODO DE ENSAYO Ejemplo 4 (inventivo)

(83): Perm. al aire (cfm) 83 (83) 151 (151) D-737 (151)

(94,9 g/m*m): Peso base (osy) 2,8 (94,9 g/m*m) 2,7 (91,6 g/m*m) D-3776 (91,6 g/m*m)

(0,43 mm): Grosor (mils) 17 (0,43 mm) 15 (0,38 mm) D-5729 (0,38 mm)

: Grab Ten. - MD 161 154 D-5034

: Grab Ten - XD 93 86 D-5034

: Alargamiento - MD 56 68 D-5034

: Alargamiento -XD 57 63 D-5034

La Tabla 2 muestra que los no-tejidos producidos en los Ejemplos 3 y 4 presentan propiedades ffsicas similares. La fig. 13, que es una traza de CDB del Ejemplo 3 (comparativo), muestra dos temperaturas de fusion diferentes para el tejido sin tejer del Ejemplo 3. En el Ejemplo 3, los filamentos ligantes se funden a aproximadamente 215°C, mientras que los filamentos de matriz se funden a aproximadamente 260°C. La fig. 14 es una traza de CDB del tejido sin tejer del Ejemplo 4 (inventivo). La traza de CDB del Ejemplo 4 muestra unicamente un solo punto de fusion a 260°C. Tal como en los Ejemplos 1 y 2, el tejido sin tejer inventivo del Ejemplo 4 tambien puede utilizarse a temperaturas mas altas que el tejido del Ejemplo 3.

En los ejemplos siguientes, se exploraron diversas velocidades de hilado y viscosidades intrmsecas para preparar filamentos tanto ligantes como de matriz que comprendfan PET. Se prepararon filamentos mediante la extrusion de filamentos a traves de un cabezal de hilado de fibras, el enfriamiento de las fibras, el estirado de los filamentos utilizando cilindros de traccion y la aplicacion de las fibras sobre una cinta de recoleccion. A continuacion, se recolectaron muestras de las fibras para el ensayo. Se determino el tipo de fibra mediante la alimentacion de haces de fibras a un laminador de laboratorio a 130°C. Las fibras ligantes se fusionaron a 130°C, mientras que las fibras de matriz no se unieron unas a otras a esta temperatura.

Se prepararon los filamentos en la Tabla 3 a partir de las composiciones de polfmero siguientes:

Muestras 1 a 6: homopolfmero PET DuPont 1941 (VI de 0,67 dl/g, temperatura de fusion: 260°C)

Muestras 7 a 12: homopolfmero PET Eastman F61HC (0,61 dl/g de VI, temperatura de fusion: 260°C)

Muestras 13 a 18: homopolfmero PET Eastman F53HC (0,53 dl/g de VI, temperatura de fusion: 260°C).

El grado relativo de cristalinidad de un polfmero sometido a cristalizacion inducida por estres puede estimarse experimentalmente utilizando tecnicas de CDB. En dicho ejemplo, se estimaron los grados de cristalinidad utilizando un aparato TA Instruments modelo 2920 DSC para cada una de las muestras y se muestra este valor en la Tabla 3.

Para determinar el calor de cristalizacion de un especimen del polfmero en su estado amorfo, se calentaron muestras del polfmero PET a una temperatura por lo menos 20°C superior al punto de fusion y despues se extrajo la muestra y se enfrio rapidamente utilizando un spray criogenico (Chemtronics Freeze-It). A continuacion, se dejo que la muestra se equilibrase a la temperatura ambiente antes de calentar a 10°C/minuto. Se partio de la premisa que la muestra era 100% amorfoa y a partir de la superficie de la curva de CDB, se determino que el calor de cristalizacion de PET amorfo era de 31,9 julios/gramo.

A continuacion, se estimaron los grados de cristalinidad de las fibras hiladas mediante calentamiento de las mismas

a 10°C/minuto y midiendo el calor de cristalizacion a partir de la superficie de la curva de CDB. Se calculo el

porcentaje de cristalinidad maxima alcanzable (grado de cristalinidad) mediante la formula [1-(calor de cristalizacion para la fibra/calor de cristalizacion para el amorfo)] x 100%.

Tabla 3: datos de calor de fusion y de cristalinidad de las fibras de PET de diversa viscosidad intrmseca y

preparados bajo diferentes velocidades de hilado.

Muestra: Viscosidad intrmseca (dl/g) Velocidad de hilado (y/min.) Delta N Tipo de fibra Tinte Tc (°C) Delta Hcrist % del max., cristalini dad*

1: 0,67 1.800 0,0081 Ligante Oscuro 126 29,4 J/g 8

2: 0,67 2.200 0,0087 Ligante Oscuro 123 27,3 J/g 14

3: 0,67 2.600 0,0090 Ligante Oscuro 117 25,0 J/g 22

5

10

15

20

25

30

4: 0,67 3.000 0,0079 Matriz Mas claro 112 18,2 J/g 43

5: 0,67 3.400 0,0120 Matriz Mas claro 109 12,4 J/g 61

6: 0,67 3.800 0,0092 Matriz Mas claro 101 9,9 J/g 69

7: 0,61 1.800 0,0089 Ligante Oscuro 123 30,9 J/g 3

8: 0,61 2.200 0,0077 Ligante Oscuro 122 26,1 J/g 18

9: 0,61 2.600 0,0047 Ligante Oscuro 117 29,3 J/g 8

10: 0,61 3.000 0,0065 Ligante Oscuro 115 21,2 J/g 34

11: 0,61 3.400 0,0127 Ligante Oscuro 110 21,8 J/g 32

12: 0,61 3.800 0,0064 Ligante/M atriz Oscuro 108 19,4 J/g 39

13: 0,53 1.800 0,0065 Ligante Oscuro 122 28,2 J/g 12

14: 0,53 2.200 0,0077 Ligante Oscuro 120 26,4 J/g 17

15: 0,53 2.600 0,0089 Ligante Oscuro 116 25,4 J/g 20

16: 0,53 3.000 0,0085 Ligante Oscuro 113 27,2 J/g 15

17: 0,53 3.400 0,0097 Ligante Oscuro 108 22,2 J/g 30

18: 0,53 3.800 0,0101 Ligante Oscuro 107 22,2 J/g 30

% de cristalinidad maxima calculado como: se supone que Delta Hcrist de resina PET totalmente amorfa es de 31,9 J/g Delta Hcrist / 31,9 J/g x 100% = % de Pet no cristalizado de cristalinidad maxima = 100% - % de PET no cristalizado; Tc es la temperatura a la que cristaliza el polimero._____________________________

Generalmente, los datos en la Tabla 3 indican que los filamentos que presentan un grado de cristalinidad de aproximadamente 35% o superior mostraban propiedades indicativas de filamentos de matriz, mientras que los filamentos con un grado de cristalinidad inferior a dicho valor tipicamente mostraban propiedades de filamento ligante. Uno de los objetivos de los presentes ejemplos es ilustrar como las variaciones de la velocidad de hilado influyen sobre el estres en la lmea de hilado y, a su vez, sobre el grado de cristalizacion de los filamentos. Los presentes ejemplos eran de filamentos que no habfan sido sometidos a condiciones de cohesionado. Tambien puede observarse a partir de los datos en la Tabla 3 que a medida que se incrementa la velocidad de hilado de cada polfmero, se reduce la temperatura de inicio de la cristalizacion.

Debe entenderse que al calentar seguidamente el tejido sin tejer para provocar el reblandecimiento y fusion de los filamentos ligantes, tendra lugar una cristalizacion adicional, tanto en los filamentos de la matriz como en los filamentos ligantes. Como resultado, en el tejido cohesionado final, el polfmero presentara un grado de cristalizacion mucho mas alto. En el producto final, el grado de cristalinidad sera de por lo menos 50%, mas deseablemente de por lo menos 60%, todavfa mas deseablemente de por lo menos 80% de la cristalinidad maxima alcanzable. En efecto, el grado de cristalinidad puede ser de 95% o superior de la cristalinidad maxima alcanzable del polfmero.

Los datos de la Tabla 3 tambien sugieren que los filamentos con un calor de fusion superior a aproximadamente 20 julios/gramo tipicamente resultaron utiles como fibras ligantes y aquellos con calores de fusion inferiores a 20 julios/gramo tipicamente eran fibras de matriz.

En las muestras 19 a 32, se exploraron las caractensticas de ligante/matriz de los filamentos que comprendfan PLA y PTT. Se resumen los resultados en la Tabla 4, posteriormente. Los filamentos en la Tabla 3 se prepararon a partir de las composiciones de polfmero siguientes:

Muestras 19 a 24: Nature Works 6202D acido polilactico (PLA, por sus siglas en ingles)

Muestras 25 a 32: tereftalato de politrimetileno (PTT, por sus siglas en ingles) Shell Corterra 509201

Tabla 4: Datos de calor de fusion y cristalinidad para fibras de PLA y PTT

Muestra: Composicion de polfmero Velocidad de hilado (y/min.) Tc (°C) Delta Hcrist (j/g) Tipo de fibra

19: PLA 1.800 94,6 21,3 Ligante

20: PLA 2.200 90,8 19,4 Ligante

21: PLA 2.600 86,9 22,3 Ligante

22: PLA 3.000 81,5 22,1 Resistencia

23: PLA 3.400 74,9 18,8 Resistencia

24: PLA 3.800 72,2 17,0 Resistencia

25: PTT 800 66,6 25,0 Ligante

26: PTT 1.000 67,0 25,1 Ligante

27: PTT 1.800 60,9 25,5 Resistencia

28: PTT 2.200 58,1 21,6 Resistencia

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

29: PTT 2.600 57,3 20,5 Resistencia

30: PTT 3.000 54,3 20,6 Resistencia

31: PTT 3.400 54,8 17,3 Resistencia

32: PTT 3.800 52,2 15,5 Resistencia

Los filamentos que comprendfan PLA y con temperaturas de cristalizacion mas altas de aproximadamente 82°C generalmente mostraron propiedades indicativas de fibras ligantes. Para el PTT, aparentemente los puntos de cristalizacion superiores a 61°C eran indicativos de fibras ligantes.

Ejemplo 5 (comparativo: fibras separadas de homopolimero de matriz y de copolimero ligante

Se produjo un no-tejido cohesionado en superficie utilizando filamentos separados de homopolimero de PET y de copolfmero de PET modificado con acido isoftalico (IPA). Las fibras hiladas por fusion se enfriaron al salir de la hilera y las fibras se estiraron a 4 dpf utilizando cilindros de traccion. Se resumen las condiciones a continuacion:

% de copolfmero: 9%

Velocidad de hilado: 2.500 yardas/minuto (137,2 km/h)

Denier de la fibra: 4 dpf.

Condiciones del extrusor de homopolimero:

Zona 1: 250°C

Zona 2: 260°C

Zona 3: 270°C

Zona 4: 270°C

Zona 5: 270°C

Zona 6: 270°C

Temperatura de bloque: 270°C

Condiciones del extrusor de copolfmero:

Zona 1: 250°C Zona 2: 260°C Zona 3: 265°C Zona 4: 265°C Zona 5: 265°C Zona 6: 265°C

Temperatura de bloque: 265°C

Los filamentos estirados se dispersaron sobre un alambre en movimiento y se trataron con vapor para mantener unida la malla, de manera que pudiese transferirse al cohesionador. A continuacion, la malla se sometio a cohesionado a 230°C en un cohesionador de aire circulante para producir un no-tejido cohesionado en superficie. El peso base de la web no tejida es 0,55 osy (18,7 g/m2).

Ejemplo 6 (inventivo): Matriz de homopolimero separado y filamentos ligantes de homopolimero

Se formo un no-tejido cohesionado en superficie segun la presente invencion a partir de primer y segundo componentes de polfmero que se produjeron utilizando filamentos separados de homopolimero de PET con diferentes VI del polfmero. Se secaron ambos homopolfmeros a 140°C durante 5 horas antes de la extrusion. Las fibras hiladas por fusion se enfriaron al salir de la hilera y las fibras se estiraron a 4 dpf utilizando cilindros de traccion. Se resumen las condiciones a continuacion.

Filamentos de homopolimero (primer componente polfmero): Homopolimero PET DuPont 1941 (VI de 0,67 dl/g, temperatura de fusion: 260°C)

Homopolimero (segundo componente polfmero): Homopolimero PET DuPont 3948 (VI de 0,59 dl/g, temperatura de fusion: 260°C)

Segundo componente polfmero: 9%

Velocidad de hilado: 2.500 yardas/minuto (137,2 km/h)

Denier de la fibra: 4 dpf.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Condiciones del extrusor de homopoUmero:

Zona 1: 250°C

Zona 2: : 260°C

Zona 3: : 270°C

Zona 4: : 270°C

Zona 5: : 270°C

Zona 6: : 270°C

Temperatura de bloque: 270°C

Condiciones de extrusion del segundo componente poKmero:

Zona 1: : 250°C

Zona 2: : 260°C

Zona 3: : 270°C

Zona 4: : 270°C

Zona 5: : 270°C

Zona 6: : 270°C

Temperatura de bloque: 270°C

Los filamentos estirados se dispersaron sobre un alambre en movimiento y se trataron con vapor para mantener unida la malla de manera que pudiese transferirse al consolidador. A continuacion, los filamentos se unieron entre sf a 230°C, produciendo un no-tejido cohesionado en superficie. El peso base de la web no tejida es 0,55 osy (18,7 g/m2). La Tabla 5, a continuacion, muestra que se obtuvieron propiedades comparativas en los Ejemplos 5 y 6. Las mallas no tejidas se sometieron a ensayo segun el metodo global para textiles ASTM D-1117

Tabla 5: propiedades ffsicas de los Ejemplos 5 y 6

Propiedad: Ejemplo 5 (comparativo) Ejemplo 6 (inventivo) METODO DE ENSAYO

MD Grab Break (libras): 11,0 (5,0 kg) 10,5 (4,8 kg) D-5034

MD Grab Alarg. (%): 54,4 (54,4) 56,0 (56,0) D-5034

MD Grab Rotura (libras): 7,3 (3,3 kg) 7,3 (3,3 kg) D-5034

XD Grab Alarg. (%): 48,9 (48,9) 47,0 (47,0) D-5034

MD Rotura de tira (libras): 3,2 (1,45 kg) 3,4 (1,54 kg) D-5035

MD Rotura de tira (libras): 4,3 (2,0 kg) 5,0 (2,3 kg) D-5035

170°C MD Encogimiento (%): 2,7 (2,7) 2,5 (2,5) D-2259

170°C XD Encogimiento (%): -1,9 (-1,9) -1,5 (-1,5) D-2259

AIR Perm (cfm): 1470 (1470) 1467 (1467) D-737

Grosor (mils): 6,9 (0,18 mm) 6,7 (0,17 mm) D-5729

Peso base (osy): 0,55 (18,7 g/m*m) 0,55 (18,7 g/m*m) D-2259

Ejemplo 7 (comparativo): fibras separadas de homopolimero de matriz y de copolimero ligante

% de copolfmero: 8,5%

Velocidad de hilado: 2.750 yardas/minuto (150,9 km/h)

Denier de la fibra: 4 dpf.

Condiciones del extrusor de homopolimero:

Zona 1: : 250°C

Zona 2: : 260°C

Zona 3: : 270°C

Zona 4: : 275°C

Zona 5: : 275°C

Zona 6: : 275°C

Temperatura de bloque: 275°C

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

Condiciones del extrusor de copoKmero:

Zona 1: 250°C Zona 2: 260°C Zona 3: 265°C Zona 4: 265°C Zona 5: 265°C

Temperatura de bloque: 265°C

Los filamentos estirados se dispersaron sobre un alambre en movimiento y se trataron con vapor para mantener unida la malla de manera que pudiese transferirse al consolidador. A continuacion, la malla se sometio a cohesionado a 230°C en un cohesionador de aire circulante para producir un no-tejido cohesionado en superficie. El peso base de la web no tejida es 0,56 osy (19,0 g/m2).

Ejemplo 8 (inventivo): Matriz de homopolimero separado y filamentos ligantes de homopolimero

Se formo un no-tejido cohesionado en superficie segun la presente invencion a partir de primer y segundo componentes de polfmero que se produjeron utilizando filamentos separados de homopolimero de PET con diferentes VI del polfmero. Se secaron ambos homopolfmeros a 140°C durante 5 horas antes de la extrusion. Las fibras hiladas por fusion se enfriaron al salir de la hilera y las fibras se estiraron a 4 dpf utilizando cilindros de traccion. Se resumen las condiciones a continuacion:

Segundo componente polfmero: 8,5%

Velocidad de hilado: 2.750 yardas/minuto (150,9 km/h)

Denier de la fibra: 4 dpf.

Condiciones del extrusor de homopolimero:

Zona 1: 250°C

Zona 2: 260°C

Zona 3: 270°C

Zona 4: 270°C

Zona 5: 270°C

Zona 6: 270°C

Temperatura de bloque: 270°C

Condiciones de extrusion del segundo componente polfmero:

Zona 1: 250°C

Zona 2: 260°C

Zona 3: 270°C

Zona 4: 270°C

Zona 5: 270°C

Zona 6: 270°C

Temperatura de bloque: 270°C

Los filamentos estirados se dispersaron sobre un alambre en movimiento y se trataron con vapor para mantener unida la malla de manera que pudiese transferirse al consolidador. A continuacion, los filamentos se unieron entre sf a 230°C, produciendo un no-tejido cohesionado en superficie. El peso base de la web no tejida es 0,56 osy (19,0 g/m2). La Tabla 6, a continuacion, compara las propiedades de los tejidos sin tejer preparados en los Ejemplos 7 y 8.

Las mallas no tejidas se sometieron a ensayo segun el metodo global para textiles ASTM D-1117

Tabla 6: propiedades ffsicas de los Ejemplos 7 y 8

Propiedad: Ejemplo 7 (comparativo) Ejemplo 8 (inventivo) METODO DE ENSAYO

MD Grab Rotura (libras): 12,0 (5,4 kg) 12,1 (5,5 kg) D-5034

MD Grab Alarg. (%): 38,7 (38,7) 38,9 (38,9) D-5034

MD Grab Rotura (libras): 4,0 (1,8 kg) 4,2 (1,9 kg) D-5034

XD Grab Alarg. (%): 48,3 (48,3) 48,7 (48,7) D-5034

MD Rotura de tira (libras): 1,8 (0,8 kg) 2,2 (1,0 kg) D-5035

XD Rotura de tira (libras): 4,6 (2,1 kg) 5,8 (2,6 kg) D-5035

170°C MD Encogimiento (%): 0,7 (0,7) 0,4 (0,4) D-2259

170°C XD Encogimiento (%): 0 (0) -0,3 (-0,3) D-2259

AIR Perm (cfm): 1395 (1395) 1357 (1357) D-737

Grosor (mils): 6,1 (0,15 mm) 6,1 (0,15 mm) D-5729

Peso base (osy): 0,56 (19,0 g/m*m) 0,56 (19,0 g/m*m) D-2259

A partir de la Tabla 6 puede observarse que muchas de las propiedades para el Ejemplo 1 (comparativo) y el Ejemplo 2 (inventivo) son similares.

5 El experto en la materia a la que se refiere la invencion concebira muchas modificaciones y otras realizaciones de la invencion descritas en la presente memoria con el beneficio de las ensenanzas presentadas en la descripcion anteriormente proporcionada y los dibujos adjuntos. Por lo tanto, debe entenderse que la invencion no se encuentra limitada a las realizaciones espedficas dadas a conocer y que las modificaciones y otras realizaciones se pretende que se encuentren comprendidas dentro del alcance segun las reivindicaciones adjuntas. Aunque en la presente 10 memoria se utilizan terminos espedficos, se utilizan en un sentido generico y descriptivo unicamente y no con fines limitativos.

Claims

5

10

15

20

25
2.

30
3.
4.

35
5.

40
6.

45
7. 50
8.

55

REIVINDICACIONES

Metodo de preparacion de un tejido sin tejer a partir de un sistema de poUmero unico, que comprende las etapas de:

extruir en fundido un polfmero amorfo cristalizable de un primer extrusor y un segundo extrusor a traves de uno o mas cabezales de hilado que forman un primer grupo de filamentos continuos y un segundo grupo de filamentos continuos para producir una pluralidad de fibras,

someter el polfmero a condiciones de procesamiento que producen un primer componente polfmero que es por lo menos parcialmente cristalino y un segundo componente polfmero que es sustancialmente amorfo,

depositar las fibras sobre una superficie de recoleccion para formar una malla que contiene tanto el primer componente polfmero como dicho segundo componente polfmero,

unir las fibras entre sf formando una malla no tejida cohesionada en la que el segundo componente polfmero se reblandece y fusiona formando uniones con el primer componente polfmero, y llevar a cabo la cristalizacion del segundo componente polfmero de manera que en el tejido sin tejer resultante ambos componentes polfmero son por lo menos parcialmente cristalinos,

en el que dicha etapa de someter el polfmero a condiciones de procesamiento que producen primer y segundo componentes polfmero comprende:

someter el primer grupo de filamentos continuos a estres que induce cristalizacion, y someter el segundo grupo de filamentos continuos a un estres insuficiente para inducir cristalizacion, en el que las etapas de someter el primer y segundo grupos de filamentos a estres para inducir o no inducir cristalizacion comprende extruir los filamentos a diferentes tasas de extrusion, o proporcionar una reduccion de la viscosidad intrmseca del polfmero en el segundo extrusor respecto a la viscosidad intrmseca del polfmero en el primer extrusor.

Metodo segun la reivindicacion 1, en el que la viscosidad intrmseca del polfmero en el segundo extrusor se reduce mediante la adicion de un compuesto reductor de la viscosidad al polfmero en el segundo extrusor.

Metodo segun la reivindicacion 1, en el que la viscosidad intrmseca del polfmero en el segundo extrusor se reduce mediante la adicion de polfmero reciclado al segundo extrusor.

Metodo segun la reivindicacion 1, en el que el polfmero cristalizable se selecciona de entre el grupo que consiste en tereftalato de polietileno, tereftalato de politrimetileno, tereftalato de polibutileno y acido polilactico, y copolfmeros y combinaciones de los mismos.

Metodo segun la reivindicacion 1, en el que el segundo componente polfmero antes de la union presenta una temperatura de reblandecimiento que es por lo menos 5°C inferior a la temperatura de reblandecimiento del primer componente polfmero.

Metodo segun la reivindicacion 1, en el que la etapa de union de las fibras comprende calentarlas a una temperatura a la que el segundo componente polfmero se reblandece y se vuelve pegajoso mientras que el primer componente polfmero se mantiene solido, manteniendo las fibras en forma de una malla, mientras que el segundo componente polfmero reblandecido se adhiere a partes de otras fibras en los puntos de cruce de las fibras y enfriar las fibras para solidificar el segundo componente polfmero y formar una malla no tejida cohesionada.

Metodo segun la reivindicacion 1, en el que el tejido sin tejer incluye 65% a 95% del primer componente polfmero y 5% a 35% del segundo componente polfmero.

Metodo segun la reivindicacion 1, que comprende las etapas de:

depositar el primer grupo de filamentos continuos y el segundo grupo de filamentos continuos sobre una superficie de recoleccion para formar una malla que contiene tanto dichos primeros filamentos parcialmente cristalinos a modo de filamentos de matriz como dichos segundos filamentos amorfos a modo de filamentos ligantes,

calentar la malla de manera que los filamentos ligantes amorfos se reblandezcan y se fusionen formando uniones entre sf y con los filamentos de la matriz, manteniendo simultaneamente su forma de filamento continuo, y

llevar a cabo la cristalizacion del filamento ligante amorfo durante la etapa de calentamiento de manera que en el tejido sin tejer resultante tanto dichos filamentos de matriz como dichos filamentos ligantes sean por lo menos parcialmente cristalinos.

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9. Metodo segun la reivindicacion 8, en el que el poKmero amorfo cristalizable comprende tereftalato de polietileno.
10. Metodo segun la reivindicacion 8, en el que la etapa de someter el primer y segundo grupos de filamentos a condiciones de procesamiento que imparten estres comprende proporcionar una viscosidad intrmseca diferente a los poKmeros del primer y segundo grupos de filamentos.
11. Metodo segun la reivindicacion 8, en el que las etapas de someter el primer y segundo grupos de filamentos a condiciones de procesamiento que imparten estres comprenden extruir los filamentos a diferentes tasas de extrusion.
12. Tejido sin tejer hilado cohesionado en superficie que comprende filamentos continuos de homopolfmero de tereftalato de polietileno, incluyendo filamentos de matriz extruidos en fundido a partir de un homopolfmero de tereftalato de polietileno de viscosidad intrmseca relativamente mas alta y filamentos ligantes extruidos en fundido a partir de homopolfmero de tereftalato de polietileno de viscosidad intrmseca relativamente mas baja, y una multiplicidad de uniones de fusion termica en todo el tejido, consistiendo las uniones de fusion en zonas en las que los filamentos ligantes se han reblandecido y fusionado termicamente con filamentos contiguos en puntos de contacto, y en el que los filamentos ligantes y de matriz han conservado su forma de filamento en todo el tejido, y en el que los filamentos tanto de matriz como ligantes se encuentran en un estado semicristalino y muestran un unico pico de fusion tal como se pone de manifiesto en una traza de CDB.
13. Tejido sin tejer segun la reivindicacion 12, en el que los filamentos de matriz y los filamentos ligantes muestran un nivel diferente de incorporacion de tinte.
14. Tejido sin tejer segun la reivindicacion 12, en el que el tejido sin tejer incluye 65% a 95% de filamentos de matriz y 5% a 35% de filamentos ligantes.
15. Tejido sin tejer hilado cohesionado en superficie que comprende filamentos bicomponente continuos de homopolfmero de tereftalato de polietileno, incluyendo un componente de matriz extruido en fundido a partir de un homopolfmero de tereftalato de polietileno de viscosidad intrmseca relativamente mas alta y un componente ligante extruido en fundido a partir de un homopolfmero de tereftalato de polietileno de viscosidad intrmseca relativamente mas baja, y una multiplicidad de uniones de fusion termica localizadas en todo el tejido, consistiendo las uniones de fusion en zonas en las que los filamentos ligantes se han reblandecido y fusionado termicamente con filamentos contiguos en puntos de contacto, y en el que tanto los componentes de matriz como ligantes se encuentran en un estado semicristalino y muestran un unico pico de fusion tal como se pone de manifiesto en una traza de CDB.
16. Tejido sin tejer segun la reivindicacion 15, en el que los filamentos bicomponente presentan una configuracion en seccion transversal de vaina-nucleo en la que el componente de matriz ocupa el nucleo y el componente ligante ocupa la vaina circundante.
17. Tejido sin tejer segun la reivindicacion 12, en el que las fibras del tejido sin tejer comprenden filamentos continuos interconectados en los que algunos de los filamentos se han fusionado con filamentos contiguos en puntos de contacto y en el que algunos de los filamentos no se han fusionado con filamentos contiguos en puntos de contacto.
18. Tejido sin tejer segun la reivindicacion 12, en el que los filamentos presentan una seccion transversal multilobular.
19. Tejido sin tejer segun la reivindicacion 18, en el que las uniones de fusion se encuentran presentes unicamente en los lobulos de los filamentos multilobulares.
20. Tejido sin tejer segun cualquiera de las reivindicaciones 12 a 17 y 17 a 19, en el que el componente de matriz esta formado de homopolfmero de tereftalato de polietileno con una viscosidad intrmseca de 0,65 dl/g o superior y el componente ligante esta formado de homopolfmero de tereftalato de polietileno con una viscosidad intrmseca de 0,62 dl/g o inferior.
21. Tejido sin tejer segun cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14 y 17 a 20, en el que el polfmero semicristalino de las fibras presenta un grado de cristalinidad de por lo menos 50%.
22. Tejido sin tejer segun la reivindicacion 21, en el que el polfmero semicristalino de las fibras presenta un grado de cristalinidad de por lo menos 80%.
23. Tejido sin tejer segun la reivindicacion 22, en el que el polfmero semicristalino de las fibras presenta un grado de cristalinidad de por lo menos 95%.