MX2011010344A - Compuesto no tejido incluyendo material reciclado post-consumidor. - Google Patents
Compuesto no tejido incluyendo material reciclado post-consumidor.Info
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Abstract
La presente invención proporciona un compuesto tejido no tejido que contiene al menos 40% en peso de los materiales reciclados post consumidor. Se ha descubierto sorpresivamente que un compuesto tejido no tejido de la presente invención, con su contenido de material reciclado post consumidor bastante alto, tiene propiedades físicas similares a aquellas de un compuesto de tejido no tejido preparado de materiales vírgenes.
Description
COMPUESTO NO TEJIDO INCLUYENDO MATERIAL RECICLAPO POST-CONSU IDOR
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención generalmente se relaciona a una estructura de tejido no tejido compuesto que contiene una cantidad de material reciclado post-consumidor.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Los compuestos no tejidos hidroenredados que tienen fibras hidráulicamente enredadas con un tejido de fibra continua son conocidos en la técnica y se enseñan en varias patentes y publicaciones incluyendo, por ejemplo, la Patente Estadounidense 4,808,467 de Suskind y la Patente Estadounidense 5,284,703 de Everhart et al. Los compuestos no tejidos hidroenredados hechos de fibras absorbentes que se enredan con el tejido de fibra continua son conocidos en la técnica por ser durables, que tienen resistencia a la abrasión mientras aún son absorbentes. Típicamente, estos compuestos se fabrican con fibras vírgenes.
En años recientes, se ha incrementado el interés en el uso de materiales o fibras recicladas en productos desechables, tal como paños. Generalmente, la enseñanza es que el uso de materiales reciclados es mejor para el ambiente y que el uso de recursos naturales para productos desechables conduce a un desperdicio de los recursos naturales. En adición, el incremento de los gastos asociados con la obtención de materiales naturales y constantemente incrementando el consumo de varios productos proporcionan un incentivo económico fuerte para desarrollar los métodos para reciclar el material no usado o excedente, que de otra manera ¡ría a desperdicio mediante ser quemado o colocado en un basurero. Sin embargo, el uso de materiales reciclados y las fibras tienen desventajas. Se reconoce generalmente en la técnica que los materiales reciclados y las fibras comúnmente resultan en productos que tienen propiedades físicas que son generalmente menos aceptables que los productos hechos de materiales o fibras vírgenes. Como un resultado, la cantidad de materiales reciclados o fibras usadas en los productos es comúnmente
limitada debido a la pérdida de propiedades físicas de los productos preparados de las fibras recicladas.
Los compuestos hidroenredados no tejidos se han usado en una variedad de aplicaciones, incluyendo los productos de limpieza tales como paños. En el campo de los paños, es importante que el paño sea durable y capaz de absorber y sujetar los líquidos. Sin embargo, los intentos pasados para usar los materiales reciclados y las fibras en los productos de limpieza tienen productos de limpieza producidos que tienen propiedades inferiores como se compara con aquellos productos de limpieza preparados de materiales vírgenes. Como un resultado existe una necesidad en la técnica de productos de limpieza que sean al menos parcialmente preparados de materiales reciclados que tienen propiedades al menos comparables a aquellos productos de limpieza hechos con los materiales vírgenes.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
Generalmente establecido, la presente invención proporciona un compuesto de tejido no tejido que contiene al menos 40% en peso de los materiales reciclados post-consumidor. Sorpresivamente, se ha descubierto que un compuesto tejido no tejido de la presente invención, con su contenido reciclado post consumidor bastante alto tiene propiedades físicas similares a aquellas de un compuesto de tejido no tejido preparado de materiales vírgenes. Este resultado fue un resultado no esperado dado que típicamente reemplaza las fibras vírgenes con las fibras recicladas comúnmente conduciendo a un producto a tener propiedades físicas disminuidas, como se observarán en los ejemplos del contenido dentro de esta divulgación.
En una modalidad de la presente invención, el tejido compuesto no tejido de la presente invención se prepara de un tejido no tejido de fibra continua no tejida y una capa de fibras discontinuas que son hidroenredadas con el tejido de la fibra continua no tejida para formar un compuesto no tejido. Al menos 40% en peso del compuesto es un material reciclado post-
consumidor. Ya sea el tejido no tejido de fibra continua, las fibras discontinuas o ambas pueden contener el material reciclado post-consumidor.
En otra modalidad de la presente invención, entre aproximadamente 40% y aproximadamente 80% en peso del compuesto no tejido se prepara del material reciclado postconsumidor. En una modalidad adicional, el compuesto no tejido contiene aproximadamente 45% a aproximadamente 65% en peso del compuesto no tejido que contiene el material reciclado postconsumidor. El compuesto no tejido puede contener más del 100% en peso del material reciclado post consumidor.
En una modalidad de la presente invención, el compuesto no tejido tiene un peso base entre aproximadamente 20 g/m2 y 200 g/m2.
En una modalidad adicional de la presente invención, el tejido de fibra continua puede unirse antes del hidroénredado con las fibras discontinuas. Generalmente, el tejido de fibra continua tiene una densidad de unión más grande que aproximadamente 250 uniones por punto por pulgada cuadrada (2.54 cm) y el área de unión total es menor que aproximadamente 30 por ciento.
En una modalidad adicional de la presente invención, los materiales reciclados post consumidor son fibras de pulpa, derivadas de las fuentes de papel. El material reciclado postconsumidor también puede ser tereftalato de polietileno de fuentes plásticas recicladas. El tejido no tejido de fibra continua puede prepararse de fibras básicas sintéticas que pueden prepararse de plástico reciclado.
En otra modalidad de la presente invención, el compuesto no tejido puede usarse como un paño, que se usa para limpiar o absorber los fluidos de superficies.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La Figura 1 muestra un proceso ejemplarizador para preparar el compuesto no tejido de la presente invención.
La Figura 2 muestra una vista en plano de un diseño de unión ejemplarizador usable en la presente invención.
La Figura 3 muestra una vista en plano de un diseño de unión ejemplarizador usable en la presente invención.
La Figura 4 muestra una vista en plano de un diseño de unión ejemplarizador usable en la presente invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
Debe notarse que, cuando se emplea en la presente divulgación, los términos
"comprende", "comprendiendo" y otros derivados del término raíz "comprende" se intenta que sean términos de expresión abierta que especifiquen la presencia de cualquier elemento, característica, números enteros, etapas o componentes establecidos y no se intenta que excluyan la presencia o adición de una o más de otras características, elementos, números enteros, etapas, componentes o grupos de los mismos.
El término "material reciclado post-consumidor" como se usa en este documento generalmente se refiere al material que puede originarse de fuentes post-consumidor tales como domésticas, de distribución, de venta al por menor, industrial y de demolición. Las "fibras post-consumidor" significan fibras obtenidas de productos del consumidor que se han desechado para la disposición o recuperación después de tener sus usos intentados completos y se intenta que sea un subgrupo de materiales reciclados post consumidor. Los materiales post-consumidor pueden obtenerse de clasificar los materiales de un flujo de desperdicios del consumidor o fabricante antes
de su eliminación. Esta definición se intenta que incluya los materiales que se usan para transportar el producto a un consumidor, incluyendo por ejemplo, contenedores de cartón corrugados.
El término "dirección de máquina" como se usa en este documento se refiere a la dirección de viaje de la superficie de formación en la cual las fibras se depositan durante la formación de un tejido no tejido.
El término "dirección de máquina cruzada" como se usa en este documento se refiere a la dirección que es perpendicular a la dirección de máquina anteriormente definida.
El término "fibra" o "fibras" como se usa en este documento se refiere a fibras discontinuas (por ejemplo, pulpa o básicas) o fibras continuas (por ejemplo, filamento de fijación continua). Estas fibras pueden prepararse de materiales vírgenes, materiales reciclados post consumidor o mezclas de los mismos.
El término "fibras básicas" como se usan en este documento se refieren a fibras naturales o fibras sintéticas que tienen una longitud de corte de filamentos producidos de procesos de extracción e hilado de fibras convencionales.
El término "pulpa" como se usa en este documento se refiere a fibras de fuentes naturales tales como plantas no leñosas o leñosas. Las plantas leñosas incluyen por ejemplo, árboles de coniferas y caducifolios. Las plantas no leñosas por ejemplo, algodón, lino, esparto, asclepia, paja, cáñamo de yute, bambú y bagazo.
El término "peso de la longitud de fibra promedio pesada" como se usa en este documento se refiere a una longitud promedio pesada de fibras determinada por el uso de un Analizador de Calidad de Fibra HiRes (ACF) disponible en OpTest Equipment Inc. 900 Tupper St. Ha kesbury,
ON Canadá K6A 3S3 P. El ACF cumple o excede la especificación del Método de Prueba Tappi T271 , PAPTAC B.4 e ISO 16065. De acuerdo con el procedimiento de prueba, una muestra de fibra se trata con un líquido de maceración para asegurar que ningún manojo de fibra o agramizas estén presentes. Cada muestra de fibra se desintegra en agua y se diluye a aproximadamente 0.001 % de la solución. Las muestras de prueba individuales se dibujan en aproximadamente 50 a 100 mi porciones de la solución diluida cuando se prueban usando el procedimiento de prueba de análisis de fibra OpTest estándar. La, longitud de fibra promedio pesada en peso puede expresarse por la siguiente ecuación:
La Longitud de Fibra Promedio Pesada en Peso puede expresarse por la siguiente:
en donde:
k = longitud de fibra máxima
L¡ = longitud de fibra
N¡ = número de fibras que tienen longitud L¡
n = número total de fibras medidas.
El término "longitud de fibra promedio pesada en peso bajo promedio" como se usa en este documento, se refiere a fibras que contienen una cantidad significante de fibras cortas y partículas de no fibras. Muchas fibras de madera secundarias pueden considerarse longitud de fibra promedio baja; sin embargo, la calidad de las fibras de madera secundaria dependerá de la calidad de las fibras recicladas y el tipo y cantidad de procesamiento previo. Las fibras de longitud de fibra promedio pesadas en peso promedio bajo pueden tener una longitud de fibra promedio pesada en peso de menos de aproximadamente 1 .1 mm como se determinó por un analizador de calidad de fibra. Por ejemplo, las fibras de longitud de fibra promedio pesadas en peso promedio bajo pesadas en peso pueden tener una longitud de fibra pesada en peso promedio oscilando desde aproximadamente 0.7 a 1 .1 mm. Las fibras de longitud de fibra promedio pesadas en peso
promedio bajo ejemplarizadoras incluyen pulpa de fibra corta virgen y pulpa de fibra secundaria de fuentes tales como, mediante por ejemplo, solamente, desperdicio de oficina, papel periódico y desechos de cartón.
El término "longitud de fibra promedio pesada en peso promedio alto" como se usa en este documento se refiere a fibras que contienen una cantidad relativamente pequeña de fibras cortas y partículas de no fibra. Las fibras de longitud de fibra promedio pesadas en peso promedio alto se forman típicamente de ciertas fibras no secundarias (es decir, vírgenes). Las fibras de madera secundarias que se han analizado o lavado también pueden tener una longitud de fibra pesada en peso promedio alto. Las fibras de longitud de fibra promedio pesadas en peso promedio alto tienen típicamente una longitud de fibra pesada en peso promedio de más de aproximadamente 1.5 mm como se determinó por un analizador de calidad de fibra anteriormente mencionado. Por ejemplo, unas fibras de longitud de fibra promedio pesadas en peso de alto promedio pueden tener una longitud de fibra promedio' de aproximadamente 1.5 mm a aproximadamente 6 mm. Las fibras de longitud de fibra promedio pesadas en peso alto promedio ejemplarizadoras que son pulpas de fibra de madera, incluyen por ejemplo, pulpas de fibra de fibra larga virgen sin blanquear.
El término "longitud de fibra promedio pesada en peso promedio" como se usa en este documento se refiere a fibras que contienen una cantidad moderada de fibras cortas y partículas no fibras. Las fibras de longitud de fibra promedio pesada en peso prOmedio son típicamente formadas de mezclas de fibras de madera secundaria y fibras no secundarias (es decir, vírgenes). Las fibras de longitud de fibra promedio pesadas en peso promedio típicamente tienen una longitud de fibra pesada en peso promedio entre aproximadamente 1.1 mm a aproximadamente 1 .5 mm como se determinó por el analizador de calidad de fibra anteriormente mencionado. Las fibras de longitud de fibra promedio pesadas en peso promedio ejemplarizadoras incluyen pulpas de fibra de madera, por ejemplo, mezclas de pulpas de fibra de fibra corta y/o fibra larga vírgenes no blanqueadas y blanqueadas, o mezclas de fibras de pulpa virgen y/o secundarias.
Como se usa en este documento, el término "fibras de fijación continua" se refiere a fibras de diámetro pequeño de material polimérico molecularmente orientado. Las fibras de fijación continua pueden formarse mediante extrudir el material termoplástico fundido como fibras de una pluralidad de capilaridades usualmente circulares finas de una hilera con el diámetro de las fibras extrudidas posteriormente siendo rápidamente reducidas como en por ejemplo, la Patente Estadounidense No. 4,340,563 de Appel et al., y la Patente Estadounidense No. 3,692, 618 de Dorschner et al., Patente Estadounidense No. 3,802,817 de Matsuki et al., Patentes Estadounidenses Nos. 3,338,992 y 3,341 ,394 de Kinney, Patente Estadounidense No. 3,502,763 de Hartman, Patente Estadounidense No. 3,542,615 de Dobo et al y la Patente Estadounidense No. 5,382,400 de Pike et al. Las fibras de fijación continua son generalmente no pegajosas cuando se depositan en una superficie de colección y son generalmente continuos. Las fibras de fijación continua comúnmente son de aproximadamente 10 micrones o mayores en diámetro. Sin embargo, los tejidos de fijación continua de fibra fina (teniendo un diámetro de fibra promedio menor que aproximadamente 10 micrones) puede lograrse mediante varios métodos incluyendo pero no limitados a aquellos descritos en la Patente Estadounidense comúnmente asignada No. 6,200,669 de Marmon el tal y la Patente Estadounidense No. 5,759,926 de Pike et al, cada una se incorpora en este documento como referencia en su totalidad.
Como se usa en este documento, el término "polímero" generalmente incluye pero no se limita a homopolímeros, copolimeros, tales como por ejemplo, copolímeros alternos, aleatorios, de bloque y de injerto, termopolímeros, etc. y mezclas y modificaciones de los mismos. Por lo tanto, a menos que se limite específicamente de otra manera, el término "polímero" incluirá todas las configuraciones geométricas posibles de la molécula. Estas configuraciones incluyen pero no se limitan a simetrías isotácticas, sindiotácticas y aleatorias.
Como se usa en este documento, el término "fibras de multicomponentes" se refiere a fibras o filamentos que se han formado de al menos dos polímeros extrudidos de extrusores separados pero giran juntos para formar una fibra. Las fibras multicomponentes son algunas veces
también referidas como fibras o filamentos "conjugados" o "biocomponentes". El término "biocomponente" significa que existen dos componentes poliméricos haciendo las fibras. Las fibras son usualmente diferentes una de la otra, aunque las fibras conjugadas pueden prepararse del mismo polímero, si el polímero en cada componente es diferente uno del otro, en alguna propiedad física, tales como por ejemplo, punto de fusión, temperatura de transición del cristal o punto de suavizado. En todos los casos, los polímeros se colocan en zonas distintas constantemente posicionadas sustancialmente a través de la sección transversal de las fibras o filamentos multicomponentes y extendiéndose continuamente a lo largo de la longitud de las fibras o filamentos multicomponentes. La configuración de dicha fibra multicomponente puede ser, por ejemplo, un arreglo de núcleo/cubierta, en donde un polímero se circunda por otro, un arreglo de lado por lado, un arreglo de torta o un arreglo "islas en el mar". Las fibras multicomponentes se enseñan en la Patente Estadounidense No. 5,108,820 de Kaneko et al.; Patente Estadounidense No. 5,336,552 de Strack et al; y la Patente Estadounidense No. 5,382,400 de Pike et al; el contenido total de cada una se incorpora en este documento como referencia. Para dos componentes de fibras o filamentos, los polímeros pueden estar presentes en proporciones de 72/25, 50/50, 25/75 o cualquier otra proporción deseada.
Como se usa en este documento, el término "fibras multiconstituyentes" se refiere a fibras que se han formado de al menos dos polímeros extrudidos desde el mismo extrusor como mezcla o combinación. Las fibras multiconstituyentes no tienen los varios componentes de polímero colocados en zonas distintas constantemente posicionados relativamente a través del área transversal de la fibra y los varios polímeros no son usualmente continuos a lo largo de la longitud completa de la fibra, en lugar de formar usualmente fibrillas o protofibrillas que inician y terminan en forma aleatoria. Las fibras de este tipo general son descritas en por ejemplo, las Patentes Estadounidenses Nos. 5,108,827 y 5,294,482 de Gessner.
La presente invención proporciona un compuesto tejido no tejido que contiene al menos 40% en peso de los materiales reciclados post-consumidor. Se ha descubierto sorprendentemente
que un compuesto de tejido no tejido de la presente invención, con su contenido de material reciclado post-consumidor bastante alto, tiene propiedades físicas similares a aquellas de un compuesto de tejido no tejido preparado de materiales vírgenes. Este resultado fue inesperado dando la tendencia general en la técnica que muestra los materiales reciclados que producen productos terminales con propiedades físicas inferiores.
En una modalidad de la presente invención, el tejido compuesto no tejido de la presente invención se prepara de ün tejido no tejido de fibra continua y una capa de fibras discontinuas que son hidroenredadas con el tejido de fibra continua no tejida para formar un compuesto no tejido. Al menos 40% en peso del compuesto es un material reciclado post-consumidor. El tejido no tejido de fibra continua, las fibras discontinuas o ambos pueden contener el material reciclado post consumidor.
El tejido no tejido de fibra continua generalmente se prepara con fibras continuas que se preparan de materiales termoplásticos. Como un resultado, el tejido no tejido de fibra continua puede ser un tejido no tejido de fibra termoplástica continua. Las fibras termoplásticas del tejido no tejido de fibra continua pueden formarse por procesos de extrusión no tejidos conocidos, tales como por ejemplo, procesos de hilado por fusión o hilado por solvente conocidos, por ejemplo de fijación continua o soplado por fusión. Se nota que en la presente invención, las fibras termoplásticas continuas del tejido no tejido de fibra continua pueden prepararse de materiales termoplásticos vírgenes, materiales reciclados post-consumidor o una mezcla de ambos materiales termoplásticos vírgenes y materiales reciclados post-consumidor.
Las fibras termoplásticas pueden formarse de cualquier polímero termoplástico hilado por fusión o hilado por solvente, copolímeros o mezclas de los mismos. Los polímeros apropiados para la presente invención incluyen pero no se limitan a poliolefinas, poliamidas, poliésteres, poliuretanos, mezclas y copolímeros de los mismos y así sucesivamente. Deseablemente, las fibras termoplásticas comprenden poliolefinas, e incluso más deseablemente fibras termoplásticas
que comprenden polipropileno y polietileno. La fibra apropiada que forma composiciones de polímero puede tener adicionalmente elastómeros termoplásticos mezclados en la misma. Opcionalmente, las fibras termoplásticas pueden ser fibras multicomponentes que consistes de dos o más polímeros diferentes. Las fibras termoplásticas pueden ser redondas o de cualquier forma apropiada conocida por aquellos expertos en la técnica, incluyendo pero no limitadas a bilobales, trilobales y así sucesivamente. Deseablemente, las fibras termoplásticas dentro de una capa tienen un peso base de aproximadamente 8 a aproximadamente 70 gsm. Más deseablemente, las fibras termoplásticas tienen un peso base de aproximadamente 10 a aproximadamente 35 gsm. Otros componentes o aditivos pueden agregarse al material termoplástico usado para preparar las fibras termoplásticas incluyendo, por ejemplo, pigmentos, antioxidantes, promotores del flujo, estabilizantes, fragancias, partículas abrasivas, agentes de relleno y los similares.
Las fibras discontinuas que son hidroenredadas con el tejido de fibra continua no tejida pueden ser fibras producto sintéticas que son fibras no termoplásticas, fibras termoplásticas o mezclas de las mismas. Las fibras discontinuas pueden formarse en un tejido y enredadas con las fibras continuas o las fibras discontinuas pueden establecerse en el tejido continuo y enredadas con el tejido discontinuo. Generalmente, las fibras discontinuas y fibras de producto. Las fibras de producto comúnmente tienen una longitud de fibra en el rango de desde aproximadamente 1 a aproximadamente 150 milímetros, en algunas modalidades de aproximadamente 10 a aproximadamente 40 milímetros y en algunas modalidades, desde aproximadamente 10 a aproximadamente 25 milímetros. Generalmente, las fibras de producto se cardan usando un proceso de cardado convencional, por ejemplo, un proceso de cardado de algodón o lana. Otros procesos, sin embargo, tal como procesos establecidos en húmedo o establecidos en aire, también pueden usarse para formar el tejido de fibra de producto. Los ejemplos de fibras no termoplásticas incluyen fibras de pulpa de fibras de producto, que se definieron anteriormente. Una amplia variedad de materiales poliméricos se conocen por ser apropiados para usarse en la fabricación de fibras de producto. Los ejemplos incluyen pero no se limitan a poliolefinas, poliésteres, poliamidas, así como otros polímeros de formación de fibra y/o que se hilan en fundición. Cualquier polímero
de convención usado típicamente para producir fibras puede usarse como el componente poljmérico para producir las fibras de producto usable en la presente invención. Otras fibras de producto apropiadas incluyen pero no se limitan a, fibras de producto de acetato, fibras de producto de rayón, fibras de producto Nomex®, fibras de producto Kevlar®, fibras de producto de alcohol de polivinilo, fibras de producto lyocell y así sucesivamente.
Las fibras de producto usables para producir el compuesto no tejido también pueden ser fibras de producto multicomponentes (por ejemplo, biocomponentes). Por ejemplo, las configuraciones apropiadas para las fibras multicomponentes incluyen configuraciones lado por lado y configuraciones de centro-cubierta y las configuraciones de centro cubierta apropiadas incluyen configuraciones de centro cubierta concéntricas y centro-cubierta excéntricas. En algunas modalidades, así como se conoce en la técnica, los polímeros usados para formar las fibras multicomponentes tienen puntos de fusión suficientemente diferentes para formar diferentes propiedades de solidificación y/o cristalización. Las fibras multicomponentes pueden tener desde aproximadamente 20% a aproximadamente 80% y en algunas modalidades, desde aproximadamente 40% a aproximadamente 80%, y en algunas modalidades, desde aproximadamente 40% a aproximadamente 60% en peso del polímero de baja fusión. Además, las fibras multicomponentes pueden tener desde aproximadamente 80% a aproximadamente 20% y en algunas modalidades, desde aproximadamente 60% a aproximadamente 40% en peso del polímero de alta fusión. Cuando las fibras biocomponentes o multicomponentes se usan como la fibra de producto o son de una porción de las fibras de producto, el compuesto puede además unirse mediante el uso de calor.
En un aspecto adicional de la invención, el compuesto- tejido no tejido puede también contener varios materiales tales como, por ejemplo, carbón vegetal activado, arcillas, almidones y materiales superabsorbentes. Por ejemplo, estos materiales pueden agregarse a las fibras de producto absorbentes no termoplásticas antes de su incorporación en la capa del compuesto. Alternativamente y/o adicionalmente, estos materiales pueden agregarse al compuesto después de
que las fibras de producto absorbente no termoplásticas y las fibras termoplásticas se combinan. Los superabsorbentes útiles se conocen por aquellos expertos en la técnica de materiales absorbentes.
Puede ser deseable usar las etapas de terminado y/o los procesos de post tratamiento para impartir propiedades seleccionadas al compuesto de tejido no tejido. Por ejemplo, el compuesto tejido no tejido puede someterse a tratamientos mecánicos, tratamientos químicos y así sucesivamente. Los tratamientos mecánicos incluyen por medio de ejemplo no limitante, prensado, crepado, cepillado y/o prensado con rodillos para prensar y satinar el papel, rodillos de grabado al agua fuerte y así sucesivamente para proporcionar una apariencia uniforme exterior y/o ciertas propiedades táctiles. Los post tratamientos químicos incluyen por medio de ejemplo no limitante, tratamientos con adhesivos, tintes y así sucesivamente.
Además, o en la alternativa, en lugar de las fibras continuas y las fibras discontinuas anteriormente descritas, el compuesto no tejido de la presente invención también contiene al menos 40% en peso de las fibras preparadas del reciclo post-consumidor (RPC). El material reciclado post consumidor puede empacarse para transporte comercial, incluyendo botellas y otros contenedores, impresiones por computadora, revistas, materiales de correo directo, materiales de oficina, cajas, revistas viejas de colecciones de oficina o residenciales, viejos periódicos de colecciones de oficina o residenciales, papel de desperdicios domésticos reclamado y empacado, papel de desperdicio de oficinas reclamado, cajas corrugadas usadas, tarjetas de tabulación usadas y los similares. Estos son materiales de reciclado post consumidor fibrosos que se usan generalmente como fibras recicladas y producirán fibras no termoplásticas, que pueden usarse como las fibras discontinuas. Para la mayor parte, las fibras recicladas post consumidor forman las fuentes de papel que resultarán en pulpa basada en fibras recicladas. Los materiales reciclados post consumidor también pueden incluir materiales sintéticos tales como materiales poliméricos. Las fuentes de materiales reciclados post consumidor sintéticos incluyen botellas de plástico, por ejemplo, botellas de refresco, películas plásticas, materiales de empacado plástico, bolsas de
plástico y otros materiales similares que contienen materiales sintéticos que pueden recuperarse. Generalmente, los materiales sintéticos se reprocesan mediante fundir los materiales reciclados post consumidor sintéticos y el reprocesamiento de los materiales reciclados post consumidor sintéticos fundidos dentro de las fibras. Alternativamente, los materiales reciclados post-consumidor sintéticos pueden procesarse dentro de los gránulos de polímero que pueden más tarde ser fundidos y formados en fibras. Los ejemplos específicos, que se intenta sean no limitantes, incluyen poliésteres derivados de botellas de agua y bebidas suaves y polipropileno derivado de fuentes de plástico de desperdicio. Los materiales reciclados post consumidor sintéticos usables en la presente invención pueden usarse para preparar fibras discontinuas o fibras continuas.
En la presente invención, el contenido del material reciclado post consumidor (RPC) del compuesto del tejido no tejido es al menos 40% en peso basado en el peso total del tejido no tejido del compuesto. El material reciclado post consumidor puede ser tanto como 100% en peso del compuesto no tejido. Generalmente, el compuesto no tejido contendrá entre aproximadamente 40% a aproximadamente 80% en peso de los materiales reciclados post consumidor. Más particularmente, el compuesto no tejido contendrá entre aproximadamente 45% a aproximadamente 65% en peso de materiales reciclados post consumidor. Los materiales reciclados post consumidor pueden contenerse solamente en las fibras discontinuas, solamente en las fibras continuas o pueden contenerse en ambas fibras continuas y discontinuas. En el compuesto no tejido de la presente invención, las fibras discontinuas de las fuentes recicladas post consumidor incluyen ambas fibras sintéticas y fibras naturales. Las fibras sintéticas pueden recuperarse de los productos que contienen fibras sintéticas o pueden formarse por el reprocesamiento de ambas fibras fibrosas y las fuentes recicladas post consumidor no fibrosas. Los materiales reciclados post consumidor no fibrosos se funden típicamente y se reprocesan en fibras.
Para ganar un mejor entendimiento de la presente invención, se pone atención a las Figuras de la presente especificación. Con referencia a la Figura 1 , se ilustra esquemáticamente un proceso 10 para formar un compuesto no tejido de la presente invención. Como se estableció anteriormente, el compuesto no tejido de la presente invención puede consistir de todo el material recicladp post consumidor, o solamente comprende material reciclado post consumidor en parte. Por ejemplo, las fibras continuas y/o las fibras discontinuas pueden consistir de todo el material reciclado post consumidor o comprenden solamente en parte el material reciclado post consumidor. Además, la presente invención contempla el material reciclado post consumidor que puede ser de cualquier forma o modelo.
De acuerdo con la presente invención, una suspensión diluida de fibras discontinuas se suministra por una caja de entrada 12 y se depositan vía una compuerta 14 en una dispersión en una tela de formación 16 de una máquina para fabricar papel convencional. La suspensión de fibras puede diluirse a cualquier consistencia deseada. Por ejemplo, la suspensión puede contener desde aproximadamente 0.01 a aproximadamente 1.5 por ciento en peso de fibras suspendidas en agua. El agua se remueve de la suspensión de fibras para formar una capa de fibras discontinuas 18.
Las cantidades pequeñas de resinas resistentes a la humedad y/o aglomerantes de resina pueden agregarse para mejorar la resistencia a la abrasión y fortaleza. Los aglomerantes útiles y las resinas resistentes a la humedad incluyen por ejemplo, Kymene 557 H disponible en Ashland Hercules Chemical Company. Los agentes de reticulación y/o agentes hidratantes también pueden agregarse a la mezcla de fibra. Los agentes de desunión pueden agregarse a la mezcla de fibra para reducir el grado de cualquier unión de hidrógeno potencial si un tejido de fibra no tejido suelto o muy abierto se desea. Un agente de desunión ejemplarizador está disponible en la Empresa de Químicos Quaker, Croshohocken, Pensilvania, bajo la designación de marca Quaker 2008. La adición de ciertos agentes de desunión en la cantidad de por ejemplo, 0.1 a 4 por ciento, en peso, del compuesto también parece reducir los coeficientes dinámicos y estáticos medidos de fricción y
mejorar la resistencia a la abrasión del lado rico en filamentos continuos del compuesto no tejido. El desunidor se cree que actúa como un reductor de la fricción o lubricante.
Un filamento continuo, es decir, fibra, tejido no tejido 20 se desenrolla de un rollo de suministro 22 y se pasa a través de una punta 24 de un arreglo de rollo S 26 formado por los rodillos de pila 28 y 30. El tejido no tejido 20 puede formarse por los procesos de extrusión de no tejido de filamento continuo conocidos, tal como por ejemplo, procesos de hilado por fusión o hilado por solvente conocidos y pasa directamente a través de la punta 24 sin primero ser almacenado en un rollo de suministro. El tejido no tejido de filamento continuo 20 puede ser un tejido no tejido de filamentos hilado en fusión continuo formado por el proceso de fijación continua. Los filamentos establecidos en fusión pueden formarse de cualquier polímero hilado por fusión, copolfmeros o mezclas de los mismos que se describieron anteriormente. Además, el tejido 20 puede consistir de todo el material reciclado post consumidor o solamente comprende en parte material recictado post consumidor.
Si los filamentos se forman de una poliolefina, tal como, por ejemplo, polipropileno, el sustrato no tejido 20 puede tener un peso base de aproximadamente 3.5 a aproximadamente 70 gramos por metro cuadrado (gsm). Más particularmente, el sustrato no tejido 20 puede tener un peso base de aproximadamente 10 a aproximadamente 35 gsm. Los polímeros pueden incluir materiales adicionales tales como, por ejemplo, pigmentos, antioxidantes, promotores de flujo, estabilizadores y los similares.
Una importante característica del tejido del filamento continuo no tejido 20 es que tiene un área de unión total de menos de aproximadamente 30 por ciento y una densidad de unión uniforme mayor que aproximadamente 100 uniones por pulgada cuadrada. Por ejemplo, el tejido de filamento continuo no tejido puede tener un área de unión total de aproximadamente 2 a aproximadamente 30 por ciento (como se determina por los métodos microscópicos ópticos
convencionales) y una densidad de unión de aproximadamente 250 a aproximadamente 600 agujas de uniones por pulgada cuadrada.
Dicha combinación de área total de unión y la densidad de unión puede lograrse mediante unir el tejido de filamento continuo con un diseño de unión de aguja que tiene más de aproximadamente 100 uniones de aguja por pulgada cuadrada que proporciona un área de superficie de unión total menor que aproximadamente 30 por ciento cuando se contacta completamente un rodillo de yunque liso. El límite superior de uniones por pulgada cuadrada podría ser uniones de 600 agujas o más por pulgada cuadrada. Como el número de uniones de aguja por pulgada cuadrada incrementa, el tamaño de las agujas generalmente disminuirá para mantener la densidad de unión dentro de un rango deseado. Deseablemente, el diseño de unión puede tener una densidad de unión de aguja de aproximadamente 250 a aproximadamente 350 agujas por pulgada cuadrada y un área de superficie de unión total de aproximadamente 10 por ciento a aproximadamente 25 por ciento cuando se contacta un rodillo de yunque liso. Un diseño de unión ejemplarizador se muestra en la Figura 2. Ese diseño de unión tiene una densidad de aguja de aproximadamente 306 agujas por pulgada cuadrada. Cada aguja define la superficie de unión cuadrada que tiene lados que son aproximadamente 0.025 pulgadas (0.06 cm) en longitud. Cuando las agujas contactan un rodillo de yunque liso ellas crean un área de superficie de unión total de aproximadamente 15.7 por ciento. Los tejidos de peso base alto generalmente tienen un área de unión que se aproxima a ese valor. Los tejidos de peso base más bajo generalmente tienen un área de unión menor. La Figura 3 es otro diseño de unión ejemplarizador. El diseño de la Figura 3 tiene una densidad de aguja de aproximadamente 278 agujas por pulgada cuadrada (6.45 cm2) Cada aguja define una superficie de unión que tiene 2 lados paralelos aproximadamente 0.035 pulgadas de largo (0.089 cm) (y aproximadamente 0.02 pulgadas (0.05 cm) aparte) y dos lados convexos opuestos - cada uno teniendo un radio de aproximadamente 0.0075 pulgadas (0.019 cm). Cuando las agujas contactan un rodillo de yunque liso crean un área de superficie de unión, total de aproximadamente 17.2 por ciento. La Figura 4 es otro diseño de unión que puede usarse. El diseño de la Figura 4 tiene una densidad de aguja de aproximadamente 103 agujas por pulgada
cuadrada. Cada aguja define una superficie de unión cuadrada que tiene lados que son aproximadamente 0.043 pulgadas (0.1 1 cm) en longitud. Cuando las agujas contactan un rodillo de yunque liso crean un área de superficie de unión total de aproximadamente 16.5 por ciento.
Aunque la unión de aguja producida por los rodillos de unión térmicos se describió anteriormente, la presente invención contempla cualquier forma de unión que produce buena sujeción de los filamentos con un área de unión total mínima, tal como un cuchillo de aire caliente (CAC). Otro ejemplo es una combinación de unión térmica e impregnación de látex que puede usarse para proporcionar la sujeción de filamento deseable con el área de unión mínima. Alternativamente y/o adicionalmente, una resina, látex o adhesivo puede aplicarse al tejido de filamento continuo no tejido por ejemplo, mediante rociado o impresión y secado para proporcionar la unión deseada.
La capa de fibras 18 entonces se coloca en el tejido no tejido 20 que descansa en una superficie enredada de foraminosa 32 de una máquina de enredado hidráulico convencional. Es preferible que las fibras 18 estén entre el tejido no tejido 20 y los colectores de enredado hidráulico 34. La capa de fibras 18 y el tejido no tejido 20 pasa bajo uno o más colectores de enredado hidráulico 34 y se tratan con chorros de fluido para enredar todo o al menos una porción principal de fibras con los filamentos del tejido no tejido de filamento continuo 20. Los chorros de fluido también conducen las fibras en y a través del tejido no tejido 20 para formar el compuesto 36.
Alternativamente, el enredado hidráulico puede llevarse a cabo mientras la capa de fibras 18 y tejido no tejido 20 están en la misma pantalla de foraminosa (es decir, compuesto no tejido de malla) o que se lleva a cabo la colocación en húmedo. La presente invención también contempla la sobreposición de una hoja seca en un tejido no tejido de filamento continuo, rehidratando la hoja seca a una consistencia específica y posteriormente sometiendo la hoja rehidratada al enredado hidráulico.
El enredado hidráulico puede llevarse a cabo mientras las fibras 18 son altamente saturadas con agua. Por ejemplo, la capa de fibras 18 puede contener más de aproximadamente ¦90 por ciento en peso de agua justo antes del enredado hidráulico. Alternativamente, las fibras pueden ser una capa establecida en seco o establecida en aire de fibras.
El enredado hidráulico puede llevarse a cabo usando equipo de enredado hidráulico tal como puede encontrarse en por ejemplo, la Patente Estadounidense No. 3,485,706 de Evans, la divulgación de la cual se incorpora en este documento como referencia. El enredado hidráulico de la presente invención puede llevarse a cabo mediante cualquier fluido de trabajo apropiado tal como, por ejemplo, agua. El fluido de trabajo fluye a través de un colector que eventualmente distribuye el fluido a una serie de agujeros individuales u orificios. Estos agujeros u orificios pueden ser desde aproximadamente 0.003 a 0.015 pulgadas (0.0076 a 0.038 cm) en diámetro. Por ejemplo, la invención puede practicarse usando un colector proporcionado por Rieter-PerfoJet, Inc. de Greboble, Francia. Muchas otras configuraciones de colector y combinaciones pueden ser usadas. Por ejemplo, un colector simple puede usarse o varios colectores pueden colectarse en sucesión.
En el proceso de enredado hidráulico, el fluido de trabajo pasa a través de los orificios en una presión oscilando desde aproximadamente 200 a aproximadamente 300 libras por pulgada cuadrada de calibración (psig). En los rangos superiores de las presiones descritas se contempla que los compuestos no tejidos pueden procesarse en velocidades de aproximadamente 1500 pies por minuto (457.2 metros) (fpm). El fluido impacta las fibras 18 y el tejido no tejido 20 que están soportadas por una superficie de foraminosa que puede ser, por ejemplo, una malla de plano simple que tiene un tamaño de malla de desde aproximadamente 8x8 a aproximadamente 100x100. La superficie de foraminosa también puede ser una malla de capas múltiples que tiene un tamaño de malla de desde aproximadamente 50x50 a aproximadamente 200x200. Como es típico en muchos procesos de tratamiento de chorro de agua, las ranuras de vacío 38 pueden localizarse directamente debajo de los colectores de hidro-perforación o debajo de la superficie de enredado
de foraminosa 32 hacia abajo del colector de enredado de manera que el agua en exceso se retira del compuesto hidráulicamente enredado 36.
Aunque los inventores no deben apegarse a una teoría en particular de la operación, se cree que los chorros columnares de fluido de trabajo que directamente impactan las fibras que caen en el tejido del filamento continuo no tejido trabajan para conducir aquellas fibras en y parcialmente a través de la matriz o red de no tejidos de filamentos en el tejido. Cuando los chorros de fluido y las fibras interactúan con un tejido de filamento continuo no tejido que tiene las características de unión anteriormente descritas (y un diámetro de filamento en el rango de desde aproximadamente 5 micrones a aproximadamente 40 micrones) las fibras también se enredan con los filamentos del tejido no tejido y una con la otra. Por otro lado, si el área de unión total del tejido es muy grande, la penetración de la fibra puede ser pobre. Además, demasiada área de unión también causará un compuesto no tejido manchado porque los chorros de fluido salpicarán, lavarán y remojarán las fibras cuando golpeen los puntos de unión no porosos grandes. Los niveles específicos de unión proporcionan un tejido coherente que puede formarse en un compuesto no tejido mediante el enredado hidráulico en solamente un lado y aún proporciona un compuesto no tejido, útil, fuerte así como un compuesto o tejido que tiene estabilidad dimensional deseable.
En un aspecto de la invención, la energía de los chorros de fluido que impactan las fibras y el tejido deben ajustarse de manera que las fibras se inserten en y enreden con el tejido de filamento continuo en una manera que mejore las dos lateralidades del compuesto no tejido. Esto es, el enredado puede ajustarse para producir alta concentración de fibra en un lado del compuesto no tejido y una concentración de fibra baja correspondiente en el lado opuesto. Alternativamente, el tejido de filamento continuo puede enredarse con una capa de fibra en un lado y una capa de fibra diferente en el otro lado.
Después del tratamiento de chorro del fluido, el compuesto no tejido 36 puede transferirse a una operación de secado no compresivo. Un rollo, de recolección de velocidad diferencial 40
puede usarse para transferir el material de la cinta de perforación hidráulica a una operación de secado no compresivo. Alternativamente, la recolección de tipo vacío convencional y la transferencia de compuesto no tejido pueden usarse. Si se desea, el compuesto no tejido puede-ser crepado en húmedo antes de ser transferido a la operación de secado. El secado no compresivo del tejido puede llevarse a cabo usando un aparato de secado con aire a través de un tambor giratorio convencional mostrado en la Figura 1 en 42. A través del secador 42 puede estar un cilindro giratorio externo 44 con perforaciones 46 en combinación con un ganchillo externo 48 para recibir el aire soplado a través de las perforaciones 46. Una cinta 50 a través del secador porta el compuesto no tejido 36 sobre la porción superior del cilindro externo a través del secador 40. El aire calentado forzado a través de las perforaciones 46 en el cilindro externo 44 a través del secador 42 remueve el agua del compuesto no tejido 36. La temperatura del aire forzado a través del compuesto no tejido 36 mediante a través del secador 42 puede oscilar desde aproximadamente 200° a aproximadamente 500° F (93.33° a 260° C). Otros métodos a través del secado y aparatos útiles pueden encontrarse en, por ejemplo, las Patentes Estadounidenses Nos. 2,666,369 y 3,821 ,068, los contenidos de las cuales se incorporan en este documento como referencia.
Puede ser deseable usar las etapas de terminado y/o procesos post tratamiento para impartir propiedades seleccionadas al compuesto 36. Por ejemplo, el compuesto no tejido puede presionarse ligeramente por los rodillos de fijación, crepado o cepillado para proporcionar una apariencia uniforme y/o ciertas propiedades táctiles. Alternativamente y/o adicionalmente, los posttratamientos químicos tales como adhesivos o tintes pueden agregarse al compuesto no tejido.
En un aspecto de la invención, el compuesto no tejido puede contener varios materiales tales como, por ejemplo, carbón vegetal activado, arcillas, almidones y materiales super absorbentes. Por ejemplo, estos materiales pueden agregarse a la suspensión de fibras usadas para formar la capa de fibra. Estos materiales también pueden depositarse en las fibras antes que los tratamientos con chorro de fluidos de manera que lleguen a incorporarse en el compuesto no
tejido por la acción de los chorros de fluidos. Alternativamente y/o adicionalmente, estos materiales pueden agregarse al compuesto no tejido después de los tratamientos con chorro de fluidos. Si los materiales superabsorbentes se agregan a la suspensión de fibras o a la capa de fibra antes de los tratamientos con chorro de agua, se prefiere que los superabsorbentes sean aquellos que puedan permanecer inactivos durante las etapas de tratamiento de chorro de agua y/o de formación de humedad y puedan activarse posteriormente. Los superabsorbentes convencionales pueden agregarse al compuesto no tejido después de los tratamientos con chorro de agua. Los superabsorbentes útiles incluyen por ejemplo, un superabsorbente de poliacrilato de sodio disponible en Hoechst Celanese Corporation bajo el nombre comercial Sanwet IM-5000 P. Los superabsorbentes pueden estar presentes en una proporción de más de aproximadamente 50 gramos de superabsorbente por 100 gramos de fibras en la capa de fibra. Por ejemplo, el tejido no tejido puede contener desde aproximadamente 15 a aproximadamente 30 gramos de superabsorbente por 100 gramos de fibras. Más particularmente, el tejido no tejido puede contener aproximadamente 25 gramos de superabsorbente por 100 gramos de fibras.
Como se estableció anteriormente, la presente invención se basa en el descubrimiento de ese compuesto no tejido conteniendo 40% o más en peso de materiales fibrosos de las fibras recicladas post consumidor, cuando se hidroenredan tiene propiedades físicas que son iguales o cercanamente ¡guales a un compuesto no tejido preparado de materiales vírgenes. Estos resultados se muestran en los siguientes ejemplos y ejemplos comparativos.
Ejemplos
PROCEDIMIENTOS DE PRUEBA
Calibre: El calibre de una tela corresponde a su espesor. El calibre se midió en el ejemplo de acuerdo con los métodos de prueba TAPPI T402 "Acondicionamiento Estándar y Atmósfera de Prueba para el Papel, Cartón, Hojas Individuales de Pulpa y Productos Relacionados" o T41 1 om-89 "Espesor (calibre) de Papel, Cartón y Cartón Combinado" con la Nota 3 para hojas apiladas. El micrómetro usado para llevar a cabo el T411 om-89 puede ser un Modelo Emveco 200A
Microcalibrador Electrónico (hecho por Emveco, Inc. de Newberry, Oreg.) teniendo un diámetro de yunque de 57.2 milímetros y una presión de yunque de 2 kilopascales.
Resistencia Extensible de Tenaza: La prueba extensible de tenaza es una medición de romper la resistencia de una tela cuando se someta a tensión unidireccional. Esta prueba se conoce en la técnica y se conforma a las especificaciones del Método 5100 del Estándar de los Métodos de Prueba Federales 191 A. Los resultados se expresan en libras para rompimiento. Los números mayores indican una tela más fuerte. La prueba extensible de tenaza usa dos abrazaderas, cada una teniendo dos mordazas con cada mordaza teniendo un frente en contacto con la muestra. Las abrazaderas sujetan el material en el mismo plano, usualmente verticalmente, separadas por 3 pulgadas (76 mm) y se mueven aparte en una proporción específica de extensión. Los valores para la resistencia extensible de tenaza se obtienen usando un tamaño de muestra de 4 pulgadas (102 mm) por 6 pulgadas (152 mm), con un tamaño de tenaza frontal de 1 pulgada (25 mm) por 1 pulgada (25 mm) y una proporción constante de extensión de 300 mm/min. La muestra es más amplia que las mordazas de las abrazaderas para proporcionar los resultados representativos de la resistencia efectiva de las fibras en el ancho con abrazaderas combinado con la resistencia adicional contribuida por las fibra adyacentes en la tela. El espécimen se une con abrazaderas en por ejemplo, un probador Sintech 2, disponible en Sintech Corporation de Cary, N.C. un Instron Model™, disponible en Instron Corporation de Cantón, Mass, o un Thwíng-Albert Modelo INTELLECT II disponible en Thwing-Albert Instrument Co. de Filadelfia, Pa. Esto cercanamente estimula las condiciones de tensión de la tela en uso real. Los resultados se reportan como un promedio de tres especímenes y pueden realizarse con el espécimen en la dirección cruzada (DC) o la dirección e máquina (DM).
Proporción de Ingesta de Agua: La proporción de ingesta de agua es el tiempo requerido en segundos, para que una muestra absorba completamente el líquido en el tejido en contra de situarse en la superficie del material. Específicamente, la ingesta de agua se determina de acuerdo con ASTM No. 2410 mediante enviar 0.5 centímetros cúbicos de agua con una pipeta a la
superficie del material. Cuatro (4) gotas de 0.5 centímetros cúbicos de agua (2 gotas por lado) se aplican a cada superficie del material. El tiempo promedio para que las cuatro gotas de agua irriten el material (dirección z) se registra. Los tiempos de absorción inferiores, como se miden en segundos, son indicativos de una proporción de ingesta más rápida. La prueba se corrió en condiciones de 73.4° ± 3.6°F (23° a -15.78°C) y 50% ± 5% de humedad relativa.
Proporción de Ingesta de Aceite: La proporción de ingesta de aceite es el tiempo requerido, en segundos, para que una muestra absorba una cantidad específica de aceite. La ingesta de aceite de un motor de 50 W se determino en la misma manera anteriormente descrita para el agua, excepto que 0.1 centímetros cúbicos de aceite se usaron para cada una de las cuatro gotas (4) (2 gotas por lado).
Capacidad de Absorción: La capacidad de absorción se refiere a la capacidad de un material de absorber un líquido (por ejemplo, agua o aceite de motor) durante un periodo de tiempo y se relaciona a la cantidad total de líquido sostenida por el material en su punto de saturación. La capacidad de absorción se mide de acuerdo con la Especificación Federal No. UU-T-595C en las toallas institucionales e industriales y papeles de limpieza. Especialmente, la capacidad de absorción se determina mediante medir el incremento en el peso de la muestra resultante de la absorción de un líquido y se expresa como el peso del líquido absorbido o el % del líquido absorbido usando las siguientes ecuaciones: Capacidad de Absorción = (peso de la muestra saturada - peso de la muestra) o
% de Capacidad de Absorción = [(peso de la muestra saturada - peso muestra)/peso de la muestra] x 100.
Resistencia de la Abrasión de Taber: La resistencia a la abrasión Taber mide la resistencia a la abrasión en términos de destrucción de la tela producida por una acción de frotamiento giratorio controlado. La resistencia a la abrasión se mide de acuerdo con el Método 5306, Estándar
No. 191 A de los Métodos de Prueba Federales, excepto como se anota de otra manera en este documento. Solamente una sola rueda se usa para raspar el espécimen. Un espécimen de 12.7 x 12.7 cm se junta con abrazaderas a la plataforma de espécimen de un Raspador Estándar de Taber (Modelo No. 504 con sujetador de espécimen Modelo No. E-140-15) teniendo una rueda de caucho (No. H-18) en el cabezal de raspado y un contra peso de 500 gramos en cada brazo. La pérdida en la resistencia de rompimiento no se usa como el criterio para determinar la resistencia a la abrasión. Los resultados se obtienen y reportan en los ciclos de abrasión por fallas, en donde la falla se estima que ocurra en el punto en donde un orificios de 0.5 cm se produce dentro de la tela.
Aplastamiento de Taza (Cup Crush): La suavidad de una tela no tejida puede medirse de acuerdo a la prueba de aplastamiento de taza ("cup crush"). La prueba de aplastamiento de taza evalúa la rigidez de la tela mediante medir la carga pico requerida para un pie hemisféricamente conformado de 4.5 cm de diámetro para aplastarse a una pieza de 23 cm por 23 cm de tela formada en un diámetro de aproximadamente 6.5 cm por 6.5 cm de la taza de altura invertida mientras la tela conformada como taza se circunda por un cilindro de un diámetro de aproximadamente 6.5 cm para mantener una deformación uniforme de la tela conformada como taza. Un promedio de 10 lecturas se usa. El pie y la taza se alinean para evitar el contacto entre las paredes de la taza y el pie el cual podría afectar las lecturas. La carga pico se mide se mide mientras el pie está descendente en una proporción de aproximadamente 0.25 pulgadas (0.64 cm) por segundo (38 cm por minuto) y se mide en gramos. Un valor de aplastamiento de taza inferior indica un laminado más suave. La prueba de aplastamiento de taza también produce un valor para la energía total requerida para aplastar una muestra (la "energía de aplastamiento de taza") que es la energía del inicio de la prueba al punto de pico de carga, es decir, el área bajo la curva formada por la carga en gramos en un eje y la distancia que el pie viaja en milímetros en el otro. La energía de aplastamiento de taza se reporta en gf*mm. Un dispositivo apropiado para la medición del » aplastamiento de taza es una celda de carga modelo FTD-G500 (rango de 500 gm) disponible en Schaevitz Company, Pennsauken, N.J.
Los ejemplos siguientes y los ejemplos comparativos se preparan para demostrar las propiedades inesperadas del compuesto no tejido de la presente invención. Los siguientes son cinco ejemplos o modalidades hechos de conformidad con la presente invención.
Ejemplo 1 . Se preparó un compuesto teniendo aproximadamente 43% de material reciclado post consumidor en contenido total. El compuesto tiene un peso base blanco de 82 gsm (gramos por metro cuadrado) y se compuso de una cantidad blanco de 35 gsm de pulpa virgen (50% NSWK/50% SSWK) y 35 gsm de material reciclado del Contenedor Corrugado Viejo post consumidor y 12 gsm de material de fijación continua de polipropileno. La etapa de hidroenredado consiste de un paso simple bajo dos inyectores de hidroenredado en 1200 psig cada uno y un segundo paso de dos chorros de hidroenredado de 120 micrones y 40 orificios por pulgada (2.54 cm). La velocidad lineal para el primer paso de hidroenredado fue 35 fpm y para el segundo paso 100 fpm. El peso base probado y las propiedades probadas se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo Comparativo 1. Se preparó un compuesto teniendo aproximadamente 0% de material reciclado post consumidor en contenido total. El compuesto tiene un peso base blanco de 82 gsm (gramos por metro cuadrado) y se compuso de una cantidad blanco de 70 gsm de pulpa virgen (50% de NSWK/50% de SSWK) y 12 gsm de material de fijación continua de polipropileno virgen. La etapa de hidroenredado consiste de un paso simple bajo dos inyectores de hidroenredado en 200 psig cada uno y un segundo paso de dos chorros de hidroenredado en 1500 psig cada uno. Los inyectores usan una tira de chorro con diámetros capilares de 120 micrones y 40 orificios por pulgada (2.54 cm). La velocidad lineal para el primer paso de hidroenredado fue 35 fpm y para el segundo paso en 100 fpm. El peso base probado y las propiedades probadas se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo II. Se preparó un compuesto de control que tiene aproximadamente 60% de material reciclado post consumidor en el contenido total. El compuesto tiene un peso base blanco de 120 gsm y se compone de cantidades blanco de 47.5 gsm de pulpa virgen (50% de NSWK/50%
de SSWK) y 47.5 gsm del material reciclado del Contenedor Corrugado Viejo post consumidor y 25 gsm de material reciclado post consumidor de poliéster de fijación continua. La etapa de hidroenredado consiste de un paso simple bajo dos inyectores de hidroenredado en 1200 psig cada uno y un segundo paso de dos chorros de hidroenredado en 1500 psig cada uno. Los inyectores usaron una tira de chorro con diámetros capilares de 120 micrones y 40 orificios por pulgada (2.54 cm). La velocidad lineal para el primer paso de hidroenredado fue 23 fpm y para el segundo paso fue 100 fpm. El peso base probado y las propiedades probadas se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo III. Se preparó un compuesto que tiene 100% de material reciclado post consumidor en contenido total. El compuesto tuvo un peso base blanco de 120 gsm y se compuso de una cantidad blanco de 95 gsm del material reciclado del Contenedor Corrugado Viejo post consumidor y 25 gsm de material reciclado post consumidor de poliéster de fijación continua. La etapa de hidroenredado consiste de un paso simple bajo dos inyectores de hidroenredado en 1100 psi cada uno y un segundo paso de dos chorros de hidroenredado en 1500 psig cada uno. Los inyectores usaron una tira de chorro con diámetros capilares de 120 micrones y 40 orificios por pulgada (2.54 cm). La velocidad lineal para el primer paso de hidroenredado fue 17 fpm y para el segundo paso fue 100 fpm. El peso base probado y las propiedades probadas se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo IV. Se preparó un compuesto que tiene aproximadamente 51 % de material reciclado post consumidor en el contenido total. El compuesto tuvo un peso base blanco de 120 gsm y se compuso de cantidades blanco de 6 gsm material reciclado del Contenedor Corrugado Viejo post consumidor, 59 gsm de pulpa virgen (50% de NSWK/50% de SSWK), 30 gsm de fibras de producto de poliéster virgen de 12 mm formadas en su superficie y 25 gsm de material reciclado post consumidor de poliéster de fijación continua. La etapa de hidroenredado consiste de un paso simple bajo dos inyectores de hidroenredado en 1 100 psig cada uno y un segundo paso de dos chorros dé hidroenredado en 1500 psig cada uno. Los inyectores usaron una tira de chorro con
diámetros capilares de 120 micrones y 40 orificios por pulgada (2.54 cm). La velocidad lineal para el primer paso de hidroenredado fue 17 fpm y para el segundo paso fue 100 fpm. El peso base probado y las propiedades probadas se muestran en la Tabla 1.
Ejemplo Comparativo 2. Se preparó un compuesto de control que tiene aproximadamente 0% de material reciclado post consumidor en el contenido total. El compuesto tiene un peso base blanco de 120 gsm (gramos por metro cuadrado) y se compone una cantidad blanco de 95 gsm de pulpa virgen (50% de NSWK/50% de SSWK) y 25 gsm de material reciclado post consumidor de polipropileno de fijación continua. La etapa de hidroenredado consiste de un paso simple bajo dos inyectores de hidroenredado en 1200 psig cada uno y un segundo paso de dos chorros de hidroenredado en 1500 psig cada uno. Los inyectores usaron una tira de chorro con diámetros capilares de 120 micrones y 40 orificios por pulgada (2.54 cm). La velocidad lineal para el primer paso de hidroenredado fue 35 fpm y para el segundo paso fue 100 fpm. El peso base probado y las propiedades probadas se muestran en la Tabla 1.
TABLA 1
TABLA 2
La Tabla 2 muestra las diferencias en las propiedades del compuesto de la presente invención con su contenido reciclado post consumidor como se compara a un compuesto preparado de materiales vírgenes. Como puede observarse en la Tabla 2, los compuestos conteniendo los materiales reciclados post consumidor tienen propiedades que son mejores que o a la par con un compuesto de los materiales vírgenes. Este resultado es inesperado dado que los productos de tipo de limpieza conteniendo las fibras recicladas típicamente tienen una reducción de las propiedades físicas a medida que el contenido reciclado se incrementa.
Para demostrar las propiedades inesperadas obtenidas por el compuesto no tejido hidroenredado de la presente invención, los presentes inventores prepararon varias muestras de un producto de papel recrepado doble de acuerdo con la Patente Estadounidense No. 3,879,257 incluyendo varias cantidades de fibras recicladas post consumidor. Estas muestras contuvieron 0% en peso de las fibras recicladas post consumidor que es el control, 20% en peso de las fibras recicladas post consumidor (Muestra A), 30% en peso de las fibras recicladas post consumidor
(Muestra B) y 40% en peso de las fibras recicladas post consumidor (Muestra C). Las muestras de papel se prepararon para formar un suministro de papel conteniendo 62% de fibras de madera dura (fibras cortas) y 38% de madera suave (fibras largas), con la sola diferencia de que está entre cada muestra la cantidad de fibras recicladas post consumidor incorporadas dentro del suministro. Varias propiedades se probaron incluyendo el calibre, capacidad especifica del agua, proporción de ingesta de agua y capacidad total del aceite de motor. También se probó la resistencia en seco y húmedo. Los resultados de la prueba se muestran en la Tabla 3 posterior.
TABLA 3
Como puede observarse en la Tabla 3, generalmente como las fibras recicladas se incorporan en un producto de paño de limpieza, las propiedades físicas del paño tienen a disminuir como se compara con el control. Como un resultado, aquellos expertos en la técnica habrían esperado que las propiedades del compuesto de la presente invención también disminuyeran a medida que el contenido reciclado post consumidor incrementa. Sin embargo, como se muestra claramente arriba, esto no es el caso y el compuesto de la presente invención, con al menos 40%
en peso del contenido reciclado tiene propiedades físicas que están a la par con o son mejores que las propiedades del compuesto de control sin materiales reciclados. Este resultado es inesperado dado que la fibra reciclada generalmente se reduce.
Aunque la presente invención se ha descrito con referencia a varias modalidades, aquellos expertos en la técnica reconocerán que los cambios pueden hacerse en forma y detalle sin apartarse del alcance y espíritu de la invención. Como tal, se intenta que la descripción detallada precedentes sea considerada como ilustrativa en lugar de limitante y que sea las reivindicaciones anexas, incluyendo todos los equivalentes de las mismas, las que definan el alcance de la invención.
Claims (20)
1. Un tejido compuesto no tejido que comprende: un tejido no tejido de fibra continua y una capa de fibras discontinuas hidroenredadas con el tejido de fibra continua no tejido para formar un compuesto no tejido, en donde el compuesto no tejido comprende al menos 40% en peso del compuesto de un material reciclado post consumidor.
2. El compuesto no tejido de conformidad con la reivindicación 1 , en donde el tejido no tejido de fibra continua del compuesto no tejido comprende el material reciclado post consumidor.
3. El compuesto no tejido de conformidad con la reivindicación 1 , en donde las fibras discontinuas del compuesto no tejido comprenden el material reciclado post consumidor.
4. El compuesto no tejido de conformidad con la reivindicación 1 , en donde ambos el tejido no tejido de fibra continua y las fibras discontinuas comprenden el material reciclado post consumidor.
5. El compuesto no tejido de conformidad con la reivindicación 1 , en donde el compuesto no tejido comprende entre aproximadamente 40% a aproximadamente 80% en peso del compuesto del material reciclado post consumidor.
6. El compuesto no tejido de conformidad con la reivindicación 5, en donde el compuesto no tejido comprende entre aproximadamente 45% a aproximadamente 65% en peso del compuesto del material reciclado post consumidor. .
7. El compuesto no tejido de conformidad con la reivindicación 1 , en donde el compuesto no tejido comprende 100% en peso del compuesto del material reciclado post consumidor.
8. El compuesto no tejido de conformidad con la reivindicación 1 , en donde el compuesto tiene un peso base entre aproximadamente 20 gramos por metro cuadrado a aproximadamente 200 gramos por metro cuadrado.
9. El compuesto no tejido de conformidad con la reivindicación 1 , en donde el tejido de fibra continua se une.
10. El compuesto no tejido de conformidad con la reivindicación 9, en donde el tejido de fibra continua tiene una densidad de unión mayor que aproximadamente 250 puntos de uniones por pulgada cuadrada y el área de unión total es menor que aproximadamente 30 por ciento.
11. El compuesto no tejido de conformidad con la reivindicación 1 , en donde el material reciclado post consumidor comprende fibras de pulpa.
12. El compuesto no tejido de conformidad con la reivindicación 1 , en donde el material reciclado post consumidor comprende tereftalato de polietileno y/o polipropileno.
13. El compuesto no tejido de conformidad con la reivindicación 12, en donde el tejido no tejido de fibra continua del compuesto no tejido comprende el material reciclado post consumidor.
14. El compuesto no tejido de conformidad con la reivindicación 12, en donde las fibras discontinuas del compuesto no tejido comprenden el material reciclado post consumidor.
15. El compuesto no tejido de conformidad con la reivindicación 1 , en donde las fibras discontinuas comprenden una mezcla de fibras de pulpa recicladas post consumidor y tereftalato de polietileno y/o polipropileno reciclado post consumidor.
16. El compuesto no tejido de conformidad con la reivindicación 1 , en donde el tejido no tejido de fibra continua comprende un tejido no tejido de fijación continua y las fibras discontinuas comprenden fibras de pulpa.
17. El compuesto no tejido de conformidad con la reivindicación 16, en donde las fibras discontinuas además comprenden fibras de producto sintéticas.
18. El compuesto de tejido no tejido de conformidad con la reivindicación 16, en donde el tejido no tejido de fijación continua comprende un tereftalato de polietileno y/o polipropileno reciclado post consumidor.
19. Un paño que comprende el compuesto no tejido de conformidad con la reivindicación 1 .
20. Un paño que comprende el compuesto no tejido de conformidad reivindicación 18.
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