MXPA04010069A - Fibra de componentes multiples dividible y telas de la misma. - Google Patents

Abstract

La presente invencion proporciona una fibra de componentes multiples que puede dividirse que contiene por lo menos dos componentes de polimero arreglados en segmentos no oclusivos y distintos a traves de la seccion transversal de la fibra, en donde los segmentos son continuos a lo largo de la longitud de la fibra, y en donde por lo menos uno de los componentes de polimero comprende alrededor de 10% a alrededor de 95% pro peso del material de relleno. La invencion tambien proporciona fibras divididas y telas que contienen las fibras divididas producidas de las fibras de componentes multiples que pueden dividirse, y laminados que contienen la tela de fibra dividida. Se proporciona adicionalmente un proceso para producir las fibras divididas y telas.

Description

FIBRA DE COMPONENTES MÚLTIPLES DIVIDIBLE Y TELAS DE LA MISMA CAMPO TÉCNICO La presente invención está relacionada a fibras de múltiples componentes con capacidad de dividirse y de fibras divididas obtenidas de las mismas y a telas producidas de tales fibras con capacidad de dividirse y de las fibras divididas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Muchas de las prendas y productos para el cuidado médico, las prendas para uso de protección, productos mortuorios y veterinarios, y productos para el cuidado personal en uso hoy día son parcialmente o completamente construidos de materiales no tejidos. Ejemplos de tales productos incluyen, pero no están limitados a, productos para el cuidado médico y de la salud tales como cubiertas quirúrgicas, batas y venajes, prendas para uso en el trabajo protectoras tales como overoles y batas de laboratorio, y productos absorbentes para el cuidado personal de bebés, niños y adultos tales como pañales, calzoncillos de aprendizaje, ropa para nadar desechable, prendas y almohadillas para la incontinencia, toallas sanitarias, paños limpiadores y similares. Para estas aplicaciones los tejidos fibrosos no tejidos proporcionan propiedades táctiles, de comodidad y estéticas que pueden acercarse o aún exceder a aquellas de los tradicionales materiales de tela tejida o tramada. Los materiales no tejidos son también ampliamente utilizados como medios de filtración para ambos el líquido y el gas o para aplicaciones de filtración de aire dado que pueden formarse en una malla de filtro de fibras finas que tiene un tamaño de poro de bajo promedio adecuado para atrapar partículas de materia mientras que aún tiene una caída de baja presión alrededor de la malla .

Los procesos de extrusión fundida para hilar las hebras de filamento continuo y los filamentos unidos con hilado son bien conocidos en el arte. Estos filamentos proporcionan ventajosas propiedades, por ejemplo, resistencia, sobre las microfibras tales como las fibras sopladas con fusión dado que las cadenas moleculares de los polímeros que forman la hebra y los filamentos unidos con hilado tienen un más alto nivel de orientación que las microfibras sopladas con fusión. Sin embargo, los filamentos de hebra y las fibras unidas con hilado típicamente tienen un grosor o denier, por ejemplo, un peso por unidad de longitud, mayor de 2 denier, y ha sido difícil el producir filamentos de menos de alrededor de 2 denier. No obstante más finas fibras son deseables para los materiales no tejidos usados en aplicaciones de contacto con la piel o de filtración debido a que los tejidos de fina fibra generalmente tienen mejores propiedades para atrapar partículas y táctiles estéticas del tipo de tela que los tejidos de fibra más áspera. Una propuesta para superar esta dificultad en la producción de finas fibras es la fibrilación o la división de los filamentos o fibras básicas continuas en más pequeñas fibrillas.

Varios métodos son conocidos en el arte para dividir los filamentos y las fibras. Por ejemplo, un conocido método para producir estructuras de fibra dividida incluye los pasos de formación de fibras de múltiples componentes en una estructura fibrosa y entonces tratar la estructura fibrosa con una adecuada emulsión de alcohol bencilo o de alcohol fenilo etilo para dividir las fibras del compuesto. Otro conocido método tiene los pasos de formar filamentos de múltiples componentes en una estructura fibrosa y entonces dividir las fibras de múltiples componentes de la estructura fibrosa por la flexión o el trabajo mecánico de las fibras en el estado seco o en presencia de una solución acuosa caliente. Aún otro método para producir las fibras divididas es un proceso de cosido con aguja. En este proceso, las fibras de múltiples componentes son cosidas hidráulicamente o mecánicamente para fracturar y separar las secciones cruzadas de las fibras de múltiples componentes, formando fibras divididas de fino denier. Otros métodos incluyen aquellos descritos en las patentes de los Estados Unidos de América números 5,759,926 otorgada a Pike y otros, y 5,895,710 otorgada a Sasse y otros, cada una incorporada aquí como referencia en su totalidad, en donde las fibras de múltiples componentes que tienen al menos dos componentes incompatibles arreglados en distintos segmentos en la fibra de múltiples componentes, al menos uno de los componentes incompatibles es hidrofílico o modificado hidrofílico, son contactados con una fibrilación acuosa caliente de medio de inducción durante o después del sacado de la fibra.

Otro método para producir las fibras finas, aún cuando no es un proceso de producción de fibra dividida, utiliza a las fibras de múltiples componentes que contienen uno o más componentes de polímero que son solubles en un solvente. Por ejemplo, una estructura fibrosa es producida de fibras de múltiples componentes de vaina y núcleo o de islas en el mar, y entonces la estructura fibrosa es tratada con agua u otro solvente para disolver el componente de vaina o de mar, produciendo una estructura fibrosa de fibras de denier fino del componente no soluble del núcleo o la isla.

Aún cuando muchos diferentes procesos del arte previo para producir fibras divididas o de denier fino disueltas son conocidos, incluyendo los antes descritos procesos, cada uno de los procesos del arte previo sufre de uno o más inconvenientes tales como el uso de químicos caros y potencialmente peligrosos, que pueden crear problemas de desecho, una larga división o tiempo de procesamiento de fibrilación, o un proceso de división de fibra mecánica de intensa energía e incómodo. Estos procesos con frecuencia también resultan en una división incompleta y no uniforme de los componentes de la fibra, particularmente donde un intento es hecho para reducir el tiempo de división o el uso de mecánicos pasos de división que son menos intensos de energía que lo acostumbrado .

Consecuentemente, aún permanece una necesidad para un proceso de producción que es simple y no perjudicial al ambiente y que proporciona altos niveles de división de la fibra. Adicionalmente, aún permanece una necesidad por un proceso de producción de fibra fina que es continuo y puede usarse en producciones a gran escala comercial .

SÍNTESIS DE LA INVENCIÓN La presente invención proporciona una fibra de múltiples componentes con capacidad de dividirse que contiene al menos dos componentes de polímero que están arreglados en distintos segmentos a través de la sección cruzada de la fibra a lo largo de la longitud de la fibra, en donde los componentes de polímero forman distintos segmentos de la sección cruzada no oclusivos a lo largo de la longitud de la fibra de tal forma que los segmentos son capaces de disociarse o dividirse. Uno de los componentes de polímero contiene al menos alrededor de 10 por ciento por peso de material de relleno. Los componentes de polímero pueden o no ser incompatibles con respecto unos de otros. En una incorporación, los componentes de polímero pueden ser del mismo polímero con excepción de que un componente contiene al menos alrededor de 10 por ciento por peso de material de relleno. La fibra de múltiples componentes es altamente adecuada como un precursor para la producción de fibras divididas. La fibra de múltiples componentes es útil como un filamento continuo como en un no tejido hilado fundido, y también puede usarse para formar hebras de filamento continuas para uso en las telas tramadas o tejidas, y puede cortarse en fibras de corta longitud para uso como fibras básicas .

La invención adicionalmente proporciona fibras divididas de la fibra de múltiples componentes con capacidad de dividirse y una tela que contiene las fibras divididas, tal como un tejido o tela no tejida. La tela no tejida puede ser de filamentos sustancialmente continuos tales como en una tela unida con hilado o puede ser de fibras de longitud básica como en los tejidos cardados, tejidos colocados por aire, y los te idos colocados húmedos. Además, la tela puede ser una tela tejida o tramada. La invención también proporciona un laminado de la tela de fibra dividida y un tejido de microfibra, por ejemplo, un tejido soplado con fusión, o una película.

La invención también proporciona un proceso para producir fibras de denier fino divididas. El proceso tiene los pasos de proporcionar fibras de múltiples componentes que tienen al menos dos componentes de polímero que forman distintos segmentos de la sección cruzada no oclusiva a lo largo de sustancialmente toda la longitud de las fibras, en donde uno de los componentes de polímero contiene al menos alrededor de 10 por ciento por peso de material de relleno, y entonces divide las fibras por la aplicación de fuerza o energía mecánica tal como por cosido hidráulico o mecánico, flexionado, torcido, cepillado, estirado o sacado secundario, raspado, enrollado aplastado, y por otros medios como son conocidos en el arte.

Las fibras finas de la presente invención exhiben las propiedades de resistencia de fibras altamente orientadas y la tela de fibra fina exhibe las deseadas propiedades de textura, visual y funcional de la tela de microfibra. Además, muchos materiales de relleno útiles en las fibras de la invención pueden ser menos caras que los polímeros que reemplazan, por tanto permitiendo un costo más bajo total de los materiales utilizados.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las Figuras 1-4B ilustran adecuadas configuraciones de la fibra de múltiples componentes de la presente invención.

Las Figuras 5-7 ilustran configuraciones asimétricas de la fibra de múltiples componentes que son adecuadas para la producción de fibras de múltiples componentes rizadas .

Las Figuras 8A y 8B ilustran adicionales adecuadas configuraciones de la fibra de múltiples componentes para la presente invención.

Las Figuras 9-10 son ilustraciones esquemáticas de procesos ejemplares para producir las fibras de múltiples componentes con capacidad de dividirse, fibras divididas, y telas de fibras capaces de dividirse y de fibras divididas de la presente invención.

DEFINICIONES Como se usa aquí y en las reivindicaciones, el término "comprender" es inclusive o abierto y no excluye elementos adicionales no señalados, componentes del compuesto o pasos del método.

Como se usa aquí, el término "polímero" incluye, pero no es limitativo a, homopolímeros , copolímeros, tales como, por e emplo, bloque, injerto, al azar y copolímeros alternativos, terpolímeros , etc., y mezclas y modificaciones de los mismos. Además, a menos que de otra forma se limite específicamente, el término "polímero" deberá incluir todas las configuraciones geométricas posibles del material. Estas configuraciones incluyen, pero no son limitadas a simetrías isotácticas, sindiotácticas , y al azar.

Como se usa aquí, el término polímeros "incompatibles" se refiere a los polímeros que tienen diferencias en sus respectivos parámetros de solubilidad de mayor de alrededor de 0.5 (cal/cm3)K. Generalmente, los polímeros incompatibles no forman una mezcla mezclable cuando se mezcla fundida.

Como se usa aquí, el término "fibras" incluye a ambas las fibras de longitud básica, y los filamentos continuos, a menos que de otra forma se indique. Como se usa aquí el término "filamentos sustancíalmente continuos" significa un filamento o fibra que tiene una longitud mucho mayor de su diámetro, por ejemplo, que tiene una longitud a la proporción del diámetro en exceso de alrededor de 15,000 a 1, y deseablemente en exceso de 50,000 a 1.

Como se usa aquí, el término fibra "mono-componente" se- refiere a una fibra formada de uno o más extrusores usando solamente un polímero. Esto no significa excluir a las fibras formadas de un polímero a las cuales pequeñas cantidades de aditivos han sido añadidas para coloración, propiedades antiestáticas, lubricación, hidrofililla, etc. Estos aditivos, por ejemplo el dióxido de titanio para la coloración, están generalmente presentes en una cantidad de menos de alrededor de 5 por ciento por peso y más típicamente alrededor de 1-2 por ciento por peso.

Como se usa aquí, el término "relleno" o "material de relleno" se refiere a los materiales inorgánicos en partículas capaces de ser molidos a un promedio de fineza de partícula, generalmente hablando una fineza de alrededor de 0.5 mieras a alrededor de 5 mieras, y que son capaces de mezclarse con polímeros termoplásticos y extrudidos juntos con el polímero como un fundido termoplástico . Como será apreciado por aquellos con habilidad en el arte, la selección de un particular relleno será influenciada por un número de factores tales como la aplicación final y los otros componentes, por ejemplo, el relleno no deberá reaccionar contrariamente con o de otra forma interferir químicamente con el polímero termoplástico. Los materiales de relleno son conocidos y usados en la industria en la producción de películas de termoplástico con capacidad de respirar micro-porosas para uso en los artículos absorbentes para el cuidado personal, prendas de protección y similares. Seleccionados ejemplos de relleno incluyen a dióxido de titanio, talco y carbonato de calcio, que son baratos y prontamente disponibles comercialmente. Otros rellenos conocidos en la industria incluyen a carbonato de bario, carbonato de magnesio, sulfato de magnesio, mica, arcillas, caolina, tierra diatomácea y similares. Además, los materiales orgánicos de partícula para uso como rellenos tales como polvos de madera y otra celulosa, partículas de polímero, y quitina y derivados de quitina son conocidos y pueden usarse de conformidad con la invención. Las partículas de relleno pueden opcionalmente recubrirse con un ácido graso, tal como ácido esteárico, que puede facilitar el libre flujo de las partículas (en volumen) y su fácil dispersión en la matriz del polímero .

Como se usa aquí, el término "rellenado" se refiere a un componente de polímero que contiene al menos alrededor de 10 por ciento por peso de material de relleno.

Como se usa aquí, el término "fibras de múltiples componentes" se refiere a las fibras que han sido formadas de al menos dos polímeros componentes o del mismo polímero con diferentes propiedades o aditivos, extrudidos de extrusores separados pero hilados juntos para formar una fibra. Las fibras de múltiples componentes son también algunas veces referidas como fibras conjugadas o fibras bicomponentes , aún cuando más de dos componentes pueden usarse. Los polímeros son arreglados en sustancialmente y constantemente colocados en zonas distintas a través de la sección transversal de las fibras de múltiples componentes y se extienden continuamente a lo largo de la longitud de las fibras de múltiples componentes. La configuración de tales fibras de múltiples componentes puede ser, por ejemplo, un arreglo de vaina/núcleo en donde un polímero es rodeado por otro o puede ser en un arreglo de lado a lado, o en un arreglo de "islas en el mar", o un arreglo como formas de pedazos de pastel o de tiras en una fibra de la sección transversal rectangular, oval o redonda. Las fibras de múltiples componentes son enseñadas, por ejemplo, en la patente de los Estados Unidos de América número 5,108,820 otorgada a Kaneko y otros, la patente de los Estados Unidos de América número 5,336,552 otorgada a Strack y otros y la patente de los Estados Unidos de América número 5,382,400 otorgada a Pike y otros. Para dos fibras componentes, los polímeros pueden estar presentes en proporciones de 75/25, 50/50, 25/75 o cualquier otra proporción deseada.

Como se usa aquí, el término "con capacidad de dividirse" cuando se refiere a una fibra o filamento significa una fibra de múltiples componentes que contiene al menos dos componentes de polímero que están arreglados en distintos segmentos a través de la sección cruzada de la fibra a lo largo de la longitud de la fibra, en donde el componente de polímero forma distintos segmentos de la sección cruzada no oclusiva a lo largo de la longitud de la fibra de tal forma que los segmentos son capaces de disociarse con la aplicación de fuerza o de energía. Deseablemente al menos alrededor de 20 por ciento de las fibras deben dividirse en al menos dos distintos segmentos usando tratamientos o técnicas convencionales de división como son conocidos en el arte tales como cosido hidráulico o mecánico, flexión, torcido, cepillado, estirado o sacado secundario, raspado o enrollado aplastado. A modo de ejemplo, donde las fibras han sido formadas en un tejido y sometidas a un tratamiento de división, con el examen microscópico de un cuadro de 2 pulgadas (5.08 centímetros) por 2 pulgadas (5.08 centímetros) del tejido al menos 20 por ciento de las fibras observables deben mostrar división a lo largo de al menos una parte de su longitud observable. Deberá notarse que una fibra dada puede no necesariamente dividirse en sus segmentos de componente a lo largo de toda su longitud pero en vez puede exhibir regiones a lo largo de su longitud de división y de no división, alternando o de otra forma, dependiendo con el tipo de medios de división seleccionados y la uniformidad de la aplicación de la fuerza o energía con la longitud de la fibra.

Como se usa aquí, el término, "tela no tejida" o "tejido no tejido" significa un tejido que tiene una estructura de fibras o filamentos que están entre colocados, pero no de una manera identificable, como una tela tejida. Los tejidos o las telas no tejidas han sido formados por muchos procesos tales como, por ejemplo, procesos de unido con hilado, procesos de soplado por fusión, y procesos de tejido cardado y unido. El peso base de las telas no tejidas es usualmente expresado en onzas del material por yarda cuadrada (osy) o en gramos por metro cuadrado (gsm) y los diámetros de la fibra útiles son usualmente expresados en mieras. (Nótese que para convertir de onzas por yarda cuadrada a gramos por metro cuadrado, se multiplican las onzas por yarda cuadrada por 33.91) .

Como se usa aquí, "unido con hilado" o las "fibras unidas con hilado de la tela no tejida" se refiere a una tela de las fibras no tejidas de diámetro pequeño que pueden ser formadas por la extrusión de un material termoplástico fundido como filamentos a través de una pluralidad de vasos capilares de un hilador. Los filamentos extrudidos son enfriados mientras son sacados por un mecanismo eductivo u otro bien conocido mecanismo de sacado. Los filamentos sacados son depositados o colocados sobre una superficie de formación de una manera generalmente al azar, de una manera isotrópica para formar un tejido de fibra enredada suelta, y entonces el tejido de fibra colocada es sometido a un proceso de unión para impartir integridad física y estabilidad de dimensión. La producción de las telas unidas con hilado es descrita en, por ejemplo, la patente de los Estados Unidos de América número 4,340,563 otorgada a Appel y otros, y la patente de los Estados Unidos de América número 3,692,618 otorgada a Dorschner y otros, la patente de los Estados Unidos de América número 3,802,817 otorgada a Matsuki y otros. Típicamente, las fibras unidas con hilado tienen un peso por unidad de longitud en exceso de 2 denier y hasta alrededor de 6 denier o mayor, aún cuando más finas fibras unidas con hilado pueden producirse .

Como se usa aquí, el término "fibras sopladas con fusión" significan las fibras formadas por la extrusión de un material termoplástico fundido a través de una pluralidad de vasos capilares de matriz finos y usualmente circulares con hebras o filamentos fundidos a adentro de chorros de gas calentados a alta velocidad (por ejemplo, aire) y convergentes que atenúan los filamentos de material termoplástico fundido para reducir su diámetro, que puede ser a un diámetro de micro- fibra. Después de esto, las fibras sopladas con fusión son llevadas por el chorro de gas a alta velocidad y son depositadas sobre una superficie recolectora para formar un te ido de fibras sopladas con fusión dispersadas al azar. Tal proceso es descrito por ejemplo, en la patente de los Estados Unidos de América número 3,849,241 otorgada a Butin y otros. Las fibras sopladas con fusión pueden ser continuas o discontinuas, son generalmente más pequeñas de 10 mieras en diámetro promedio y son generalmente pegajosas cuando son depositadas sobre una superficie recolectora.

Como se usa aquí, el término "fibras básicas" se refiere a fibras discontinuas, que típicamente tienen un diámetro promedio similar a aquel de las fibras unidas con hilado. Las fibras básicas pueden ser producidas con procesos convencionales de hilado de fibra y entonces cortadas a una longitud básica, típicamente desde alrededor de 1 pulgada (2.54 centímetros) a alrededor de 8 pulgadas (20.32 centímetros). Tales fibras básicas son subsiguientemente cardadas o colocadas por aire y unidas térmicamente o por adhesivo para formar una tela no tejida.

Como se usa aquí, el término "tejidos cardados", se refiere a telas no tejidas formadas por procesos de cardado como son conocidos para aquellos con habilidad en el arte y además descritos en, por ejemplo, la patente de los Estados Unidos de América número 4,488,928 otorgada a Alikhan & Schmidt la cual es incorporada aquí en su totalidad como referencia. Brevemente, los procesos de cardado involucran el iniciar con fibras básicas en fardos que son peinadas o de otra forma tratados para proporcionar un peso base generalmente uniforme. Un tejido cardado puede entonces unirse por medios convencionales como son conocidos en el arte tales como por ejemplo, unión a través de aire, unión ultrasónica y unión por punto térmico.

Como se usa aquí, el término "unión de punto térmico" involucra el pasar una tela o tejido de fibras para ser unidos entre un rodillo de calandrar calentado y un rodillo de yunque. El rodillo de calandrar es usualmente, aún cuando no siempre, estampado de alguna forma como para que toda la tela no se una a través de toda su superficie, y el rodillo de yunque es usualmente plano. Como resultado, varios patrones para los rodillos de calandrar han sido desarrollados por razones funcionales así como estéticas. Un ejemplo de un patrón tiene puntos y el patrón Hansen Pennings o "H&P" con alrededor de un área de unión de 30% con alrededor de 200 uniones por pulgada cuadrada como se enseña en la patente de los Estados Unidos de América número 3,855,046 otorgada a Hansen & Pennings. El patrón H&P tiene áreas de unión en un punto cuadrado o de perno en donde cada perno tiene una dimensión lateral de 0.038 pulgadas (0.965 milímetros), un espaciado de 0.070 pulgadas (1.778 milímetros) entre los pernos, y una profundidad de unión de 0.023 pulgadas (0.584 milímetros). El patrón resultante tiene un área unida de alrededor de 29.5%. Otro típico patrón de punto de unión es el patrón de unión expandido Hansen Pennings o "EHP" que produce un área de unión de 15% con un perno cuadrado que tiene una dimensión lateral de 0.037 pulgadas (0.94 milímetros), un espaciado de perno de 0.097 pulgadas (2.464 milímetros) y una profundidad de 0.039 pulgadas (0.991 milímetros). Otros patrones comunes incluyen al patrón de diamante con diamantes repetidos y ligeramente desplazados y un patrón de tramado de alambre que se ve como el nombre sugiere, por ejemplo, como un patrón de reja de ventana. Típicamente, el porcentaje del área de unión varia desde alrededor de 10% a alrededor de 30% del área del tejido de laminado de tela.

Como se usa aquí, el término "hidrofílico" significa que el material polimérico tiene una superficie libre de energía de tal forma que el material polimérico es humectable por un medio acuoso, por ejemplo, un medio líquido del cual agua es un componente principal . El término "hidrofóbico" incluye aquellos materiales que no son hidrofílieos como se definió. La frase "naturalmente hidrofóbicos " se refiere a aquellos materiales que son hidrofóbicos en su estado de composición química sin aditivos o tratamientos que afectan la hidrofobicidad . Será reconocido que los materiales hidrofóbicos pueden ser tratados internamente o externamente con surfactantes y similares para rendirlos hidrofílicos .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención proporciona adecuadas fibras de múltiples componentes con capacidad de dividirse y de fibras finas producidas de la división de las fibras de múltiples componentes y un método para producir las mismas. La invención adicionalmente proporciona telas no tejidas, tejidas y tramadas que contienen las fibras finas divididas. Las fibras de múltiples componentes con capacidad de dividirse pueden caracterizarse en que cada fibra capaz de dividirse contiene al menos dos polímeros componentes y al menos uno de los polímeros componentes contiene al menos 10 por ciento por peso de material de relleno.

La fibra de múltiples componentes con capacidad de dividirse de la presente invención puede dividirse por la aplicación de formas de fuerza o energía mecánicas tales como por ejemplo estirado o sacado secundario, cepillado, torcido, flexionado, raspado, enrollado aplastado y cosido hidráulico o mecánico. La aplicación de fuerza o energía mecánica puede desempeñarse en las fibras de múltiples componentes mismas, o con una tela que comprende a las fibras de múltiples componentes. Dependiendo con la necesidad del uso final, al menos alrededor de 20% de las fibras de múltiples componentes deben dividirse. Para los usos donde mayores números de fibras de denier fino son deseadas, al menos alrededor de 50%, deseablemente al menos de alrededor de 75%, más deseablemente de al menos alrededor de 95% y hasta 100% de las fibras de múltiples componentes divididas.

El presente proceso de producción de la fibra de múltiples componentes capaz de dividirse y de la fibra dividida es altamente ventajoso sobre anteriores procesos de producción de fibra dividida en el arte. A diferencia del arte previo los procesos de división de la fibra, el proceso de división no requiere el uso de pares de polímeros incompatibles, ni requiere del uso de químicos peligrosos o caros; en vez de ello, la invención solamente requiere del uso de materiales de relleno relativamente baratos. Además, el presente proceso de división no produce productos que necesitan disponerse de recuperarse dado que las presentes fibras capaces de dividirse no requieren de químicos que dañen al ambiente y no requieren disolver los polímeros del componente de las fibras para producir fibras divididas. Además, como se mencionó antes, dado que la presente invención no requiere del uso de pares de polímeros incompatibles, los polímeros menos caros pueden usarse para los componentes de la fibra de múltiples componentes. El costo de las materias primas también puede reducirse donde los polímeros más caros son seleccionados debido a las necesidades del uso final, porque el material de relleno reemplaza al polímero en el nivel de carga, y hablando generalmente puede ser posible seleccionar los materiales de relleno que son menos caros que el polímero del componente en el cual son cargados. Por ejemplo, para un polímero del componente cargado en el nivel de 20 por ciento con un material de relleno menos caro, 20 por ciento menos del polímero del componente es usado que puede ser el caso para un componente sin relleno.

La extensión de la división de la fibra en la presente invención puede controlarse por varios parámetros. Por ejemplo, la cantidad de carga de relleno para el componente relleno de las fibras de múltiples componentes puede ajustarse hacia arriba desde 10 por ciento por peso del componente para aumentar la extensión de la división y la cantidad de fibras que se dividen. Para ciertas aplicaciones un mínimo de carga de relleno de 15 por ciento puede desearse, y para aún otras aplicaciones un mínimo de carga de relleno de 20 por ciento o aún de 30 por ciento puede desearse. Sin embargo, mientras que no se desea colocar cualquier límite superior en la cantidad de carga de relleno, deberá notarse que el nivel de carga de relleno puede limitarse por consideraciones prácticas tales como el deseado tamaño de la fibra e hilado de la fibra o condiciones de procesamiento. Mientras que puede ser posible el cargar el componente del polímero relleno de la fibra de múltiples componentes a un nivel de 95 por ciento por peso del material de relleno, muy altos niveles de carga pueden resultar en una fibra que, dependiendo con el método de procesamiento seleccionado, es difícil el sacar durante la etapa de sacado fundido o inicial haciendo difícil de producir más pequeñas fibras en diámetro, O resulta en una fibra que rompe fácilmente durante ese sacado inicial. Por consideraciones prácticas y dependiendo de las condiciones de operación del proceso, puede ser deseable el cargar el componente relleno a no más de 85 por ciento por peso del material de relleno. Para otras condiciones de operación del procesos, puede ser deseable el cargar el componente relleno a no más de 70 por ciento. Para aún otras condiciones de operación puede ser deseable el cargar el componente relleno a no más de 50 por ciento, o aún a no más de 30 por ciento. Además de la cantidad de carga del relleno, la cantidad de la fuerza o energía mecánica puede aumentarse o disminuirse para ocasionar más o menos división de la fibra, dependiendo del deseado uso final y la cantidad de división deseada.

Como se señaló antes, la fibra de múltiples componentes capaz de dividirse deberá tener una configuración de la sección cruzada que es sensible a la disociación parcial o completa. En consecuencia, al menos un segmento disociable de la sección cruzada de la fibra de múltiples componentes, que est ocupada por uno de los polímeros de componente de la fibra, forma una parte de la superficie periférica de la fibra y tiene una configuración que no está ocluida o envuelta por segmentos adyacentes de tal forma que el segmento disociado no está físicamente impedido de ser separado del segmento o segmentos adyacentes. Por ejemplo, dos componentes de polímero pueden ser alternativamente dispuestos para formar una fibra unitaria de múltiples componentes en donde uno de los alternativos componentes de polímero es relleno, por ejemplo, comprende de al menos alrededor de 10 por ciento por peso de material de relleno. Como otro ejemplo, tres o más diferentes componentes de polímero pueden ser alternativamente dispuestos para formar la fibra de múltiples componentes en donde cada otro componente de polímero alternativo está relleno. Aún en otro ejemplo, el mismo polímero puede usarse para todos los componentes de polímero alternativo de la fibra de múltiples componentes, excepto que uno que otro componente adyacente está relleno con al menos alrededor de 10 por ciento por peso del material de relleno.

Adecuadas configuraciones no oclusivas para las fibras de múltiples componentes incluyen configuraciones lado a lado tales como en la Figura 1, configuraciones de cuña tales como en las Figuras 2A-2C, configuraciones de cuña hueca como en las Figuras 3A-3C, y configuraciones de sección como en las Figuras 4A-4B. Deberá notarse que aún cuando las Figuras 1 a la 4B muestran configuraciones de fibra de múltiples componentes en donde los componentes individuales ocupan aproximadamente iguales partes del área de la sección cruzada de toda la fibra, no necesitan limitarse a tales. Por ejemplo, en la fibra mostrada en la Figura 2A cada una de los dos componentes sombreados y los dos no sombreados ocupan aproximadamente 25 por ciento del área de la sección cruzada de toda la fibra; sin embargo, una fibra de múltiples componentes en donde los dos componentes sombrados cada uno ocupa el 35 por ciento, y cada uno de los componentes no sombreados ocupa el 15 por ciento, del área de la sección cruzada de la fibra también puede ser adecuado. Otras variaciones en la distribución de los componentes individuales de la fibra de múltiples componentes son claro está posibles y serán evidentes para uno con habilidad ordinaria en el arte.

La Figura 5 ilustra una configuración de una cuña de 4 piezas de una fibra de múltiples componentes que tiene dos más grandes cuñas y dos más pequeñas cuñas, con las cuñas más grandes que han sido unidas juntas en el centro de la sección cruzada de la fibra. Deberá notarse que una adecuada configuración no necesita tener una geometría simétrica en tanto que no es oclusiva o entre cierre de los diferentes componentes. Correspondientemente, adecuadas configuraciones también incluyen configuraciones asimétricas, por ejemplo, como se muestran en las Figuras 6-7. La Figura 6 ilustra una fibra de múltiples componentes de una conf guración de cuña que tiene un segmento desigual largo de un polímero componente, y la Figura 7 ilustra una fibra de múltiples componentes de una configuración excéntrica de la sección que tiene un segmento de extremo desigual largo de un polímero de componente, que resulta en fibras divididas de desigual diámetros para varias aplicaciones.

Estas configuraciones asimétricas son adecuadas para la formación de rizos en las fibras de múltiples componentes y, por tanto, para aumentar el volumen o el esponjado de la tela producida de las fibras, como más adelante se describe. Además, los diferentes polímeros del componente de la fibra de múltiples componentes no necesitan estar presentes en iguales cantidades. Como un ejemplo, un polímero de componente de la fibra de múltiples componentes puede estar presente en forma de una delgada tira o una sección del tipo de película que meramente actúa como una división entre los dos componentes del polímero adyacentes, por tanto proporcionando fibras y telas de denier fino de los mismos comprendiendo principalmente un componente de polímero. Adicionalmente, un polímero de componente puede ser colocado asimétrico dentro de la sección cruzada de la fibra de múltiples componentes de tal forma que las fibras divididas producidas de la misma tienen varas formas en la sección cruzada.

Las fibras de múltiples componentes con capacidad de dividirse no necesitan ser convencionales fibras redondas. Otras útiles formas de fibra incluyen a formas rectangular, oval, y de múltiples lóbulos y similares. Las Figuras 8A y 8B ilustran las secciones cruzadas de fibras de múltiples componentes ejemplares rectangulares particularmente adecuadas para la presente invención. La delgada forma rectangular o de cinta de la fibra de múltiples componentes proporciona un área más alta de superficie que puede exponerse a la fuerza o energía mecánica, mejor facilitando la división de la fibra de múltiples componentes . Como se describió antes y como puede verse de la Figura 8B, los polímeros de componente alternativos de la fibra de múltiples componentes pueden presentarse en forma de delgadas tiras o secciones del tipo de película (componente denotado B en la Figura 8B) que actúan como divisiones entre las secciones del polímero "A" del componente. En la fibra de múltiples componentes ilustrada en la Figura 8B, el grupo resultante de fibras y/o tela formadas de la misma puede comprender mayormente al componente "A" .

Las fibras de múltiples componentes con capacidad de dividirse pueden rizarse o no rizarse. Las fibras de múltiples componentes con capacidad de dividirse de la presente invención son altamente útiles para producir telas no tejidas y tejidas voluminosas o esponjadas dado que las fibras finas se dividen de las fibras de múltiples componentes que ampliamente retienen los rizos de las fibras de múltiples componentes, y los rizos aumentan el volumen o el esponjado de la tela. Tal tela de la fibra fina esponjosa de la presente invención exhibe propiedades de textura del tipo de tela, por ejemplo, suavidad, capacidad de caer y mano, así como deseables propiedades de resistencia de una tela que contiene fibras altamente orientadas. En tanto que para las telas de fibra dividida no rizada, tales telas proporcionan mejorada cobertura de la fibra uniforme y propiedades de resistencia así como mejorada textura y mano .

De conformidad con la invención, las fibras divididas que tienen varios grosores pueden ser convenientemente producidas al ajustar el grosor de las fibras de múltiples componentes y/o ajustar el número de segmentos o zonas dentro de la sección cruzada de las fibras de múltiples componentes. En general, una fibra de múltiples componentes que tiene un grosor más fino y/o un más alto número de segmentos de la sección cruzada resulta en fibras divididas más finas. Correspondientemente, el grosor de las fibras divididas puede ser controlado al tener una amplia variedad de grosores. De los adecuados métodos de control del grueso, el método de ajustar el número de segmentos de la sección cruzada es particularmente deseable para la presente invención.

Los polímeros adecuados para la presente invención incluyen a poliolefinas , poliésteres, poliamidas, policarbonatos, y copolímeros y mezclas de los mismos. Adecuadas poliolefinas incluyen a polietileno, por ejemplo, polietileno de alta densidad, polietileno de mediana densidad, polietileno de baja densidad, y polietileno de baja densidad lineal; el polipropileno, por ejemplo, polipropileno isotáctico, polipropileno sindíotáctico, mezclas de polipropileno isotáctico y de polipropileno atáctico; polibutileno, por ejemplo, poli (1-buteno) y poli (2-buteno) ; polipenteno, por ejemplo, poli (1-penteno) y poli (2-penteno) ; poli (3-metilo-1-penteno) ; poli (4-metilo-l-penteno) ; y copolímeros y mezclas de los mismos. Adecuados copolímeros incluyen a copolímeros al azar y en bloque preparados de dos o más diferentes monómeros olefina no saturados, tales como copolímeros etileno/ propileno/ y etileno/butileno . Adecuadas poliamidas incluyen a nylon 6, nylon 6/6, nylon 4/6, nylon 12, nylon 6/10, nylon 6/12, nylon 12/12, copolímeros de caprolactama y alquileno óxido diamina, y similares, así como mezclas y copolímeros de los mismos. Adecuados poliésteres incluyen a polietileno tereftalato, polibutileno tereftalato, politetrametileno tereftalato, policiclohexileno-1, 4-dimetileno tereftalato, y copolímeros isoftalato del mismo, así como mezclas de las mismas. La selección de polímeros para los componentes de las fibras de múltiples componentes es guiada por la necesidad del uso final, economía y el procesamiento. La lista de adecuados polímeros aquí no es exhaustiva y otros polímeros conocidos para uno con habilidad en el arte pueden emplearse, en tanto que los polímeros seleccionados para los componentes de la fibra de múltiples componentes sean capaces de ser co-hilados en un proceso de extrusión de la fibra.

Los procesos adecuados para producir las fibras de múltiples componentes de la presente invención incluyen a procesos de producción de filamento textil convencional, procesos de producción de la fibra básica, y procesos de producción de la fibra unida con hilado. Estos procesos de producción de la fibra de múltiples componentes son conocidos en el arte. Por ejemplo, la patente de los Estados Unidos de América número 5,382,400 otorgada a Pike y otros, aquí incorporada como referencia, describe un adecuado proceso para producir fibras y tejidos de múltiples componentes de las mismas .

Las fibras y filamentos de múltiples componentes de la invención pueden formarse en una tela no tejida o procesarse en una tela tejida. Por ejemplo, los filamentos unidos con hilado pueden ser directamente depositados sobre la superficie de formación para formar una tela no tejida. Alternativamente, las fibras básicas pueden cardarse, colocarse húmedas, o colocarse por aire para formar una tela no tejida. Adicionalmente, una hebra hilada de fibras básicas o filamentos continuos pueden procesarse en una tela tejido o tramada por procesos textiles convencionales. Para las telas no tejidas, las fibras de múltiples componentes pueden formarse en una tela no tejida y entonces dividirse antes o después de que la tela no tejida es unida para formar una tela no tejida estructuralmente estable. Para las telas tejidas y tramadas, las fibras de múltiples componentes pueden ser divididas antes o después de que las fibras han sido procesadas en una tela.

Las presentes fibras de múltiples componentes tienen al menos un componente relleno, esto es, al menos un polímero componente de la fibra de múltiples componentes contiene al menos alrededor de 10 por ciento por peso de material de relleno. Para facilitar la incorporación del material de relleno en al menos un polímero componente de la fibra de múltiples componentes, el material de relleno puede ser compuesto con una base de polímero componente. Por ejemplo, el material de relleno puede componerse en un compuesto de polímero de componente de relleno a 50 por ciento por peso de nivel de carga. Entonces, durante la producción de la fibra de múltiples componentes, el 50 por ciento del aditivo compuesto de polímero de relleno es añadido al polímero componente virgen a una tasa de 20 kilogramos de compuesto de polímero relleno a 80 kilogramos de polímero componente virgen a fin de producir una fibra de múltiples componentes en donde el componente relleno contiene 10 por ciento por peso del material de relleno (por ejemplo, el componente de relleno está cargado de relleno a 10 por ciento) . Como en otro ejemplo, la adición de un 50 por ciento del compuesto de polímero de relleno a una tasa de 60 kilogramos de compuesto de polímero de relleno a 40 kilogramos de polímero componente virgen puede lograrse una fibra de múltiples componentes en donde el componente relleno es cargado relleno a 30 por ciento. Otros niveles de carga del relleno pueden emplearse, sin embargo deberá notarse que muy altos niveles de carga de relleno pueden afectar perjudicialmente a la capacidad de hilado de la fibra, tal como por ejemplo reducir la capacidad de sacar la fibra baja en fineza durante el sacado fundido, o aumentar la incidencia de rompimiento de la fibra durante el sacado de la fibra.

Como será reconocido por aquellos con habilidad en el arte, donde un aditivo de compuesto de polímero del componente de relleno es utilizado para incorporar el relleno en el componente, otros niveles de relleno que el 50 por ciento del compuesto de polímero del componente de relleno descrito antes puede usarse. Además, otros medios para incorporar el material de relleno como son conocidos en el arte pueden emplearse, tales como por ejemplo por recubrimiento del material de relleno en partículas del polímero del componente virgen. Deberá también notarse que mientras que generalmente un solo material de relleno será seleccionado para producir una fibra de la invención, las combinaciones de los materiales de relleno pueden usarse en el componente relleno de la fibra de múltiples componentes. Como un ejemplo, el componente relleno de la fibra de múltiples componentes puede comprender 5 por ciento por peso de un material de relleno y 5 por ciento por peso de un segundo material de relleno, por tanto comprendiendo un total de 10 por ciento por peso de material de relleno.

Mientras que no se trata de apegarse a cualquier particular teoría, se cree que la adición del material de relleno a al menos un componente de la fibra de múltiples componentes actúa para levantar el promedio de la energía de superficie del componente relleno de tal forma que la diferencia entre la energía de superficie del componente relleno y el componente no relleno aumenta dramáticamente, actuando para crear una interconexión entre los componentes adyacentes de tal forma que los componentes adyacentes son menos capaces de adherirse unos a otros. Los solicitantes creen que el material de relleno seleccionado debe deseablemente tener una energía de superficie mayor de 100 dinas por centímetro, más deseablemente mayor de 200 dinas por centímetro, aún más deseablemente mayor de 300 dinas por centímetro, y más deseablemente mayor de 400 dinas por centímetro. Por ejemplo, las energías de superficie de las poliolefinas tales como polipropileno y polietileno son relativamente cercanas, ambas siendo de alrededor de 30 dinas por centímetro. Aún para pares de polímero que pueden describirse como incompatibles o inmiscibles, las energías de superficie son aún relativamente cercanas. Por ejemplo, las energías de superficie para poliéster y nylon son generalmente en el rango de alrededor de 30 a alrededor de 45 dinas por centímetro, así que para una fibra de múltiples componentes que comprenden un componente de poliolefina y un componente de poliéster (o nylon) la diferencia en las energías de superficie del componente sería hasta alrededor de 15 dinas por centímetro. Sin embargo, la energía de superficie de los materiales de relleno es más alta que aquella de los polímeros, típicamente más alta por un orden de alrededor de magnitud. Por ejemplo, algunos materiales de relleno ejemplares son el dióxido de titanio y el carbonato de calcio, ambos teniendo energías de superficie sobre 300 dinas por centímetro, o alrededor de diez veces aquel de los polímeros descritos.

Por lo tanto, se cree que el añadir a un polímero componente sustanciales cantidades de material de relleno que tiene una energía de superficie sustancialmente más alta que aquella del otro polímero componente, tal como en cantidades mayores de alrededor de 10 por ciento por peso del componente, actúan para aumentar la energía de superficie promedio del componente relleno de tal forma que la diferencia en las energías de superficie entre el componente relleno y el componente no relleno es ahora mayor que en el caso para los componentes del polímero no relleno. Esta diferencia en la energía de superficie resulta en una línea de soldar o interconexión entre los componentes del polímero adyacente que es más débil en términos de la adhesión del componente al componente que puede ser el caso para los dos componentes sin modificación de la energía de superficie de uno de los componentes. Una línea de soldar o interconexión con la adhesión más débil de componente a componente permite a los componentes de la fibra el dividirse más fácilmente. Deberá notarse que aún cuando hemos descrito las fibras de múltiples componentes capaces de dividirse en términos de componentes adyacentes relleno y no relleno, puede ser posible el añadir material de relleno a más de uno, o todos, los componentes adyacentes donde, debido a cualquier tipo o cantidad de material de relleno usado, aún existe una diferencia sustancial en la energía de superficie entre los componentes adyacentes.

Las presentes fibras de múltiples componentes, las fibras divididas de denier fino, y las telas producidas de las fibras de múltiples componentes y/o las fibras divididas de denier fino pueden caracterizarse en que las fibras pueden dividirse o fibrilarse al aplicar a las fibras y telas un mínimo de energía o fuerza mecánica en un amplio rango de formas sin la necesidad por químicos añadidos a los componentes de las fibras de múltiples componentes, y sin la necesidad por químicos aplicados para disolver los componentes de las fibras de múltiples componentes. Sorprendentemente, se ha encontrado que mientras que los polímeros incompatibles o inmiscibles pueden usarse como los componentes de las fibras de múltiples componentes, las presentes fibras capaces de dividirse de múltiples componentes también pueden formarse y dividirse aún cuando los polímeros usados en los componentes de la fibra no son incompatibles. Además, las fibras de múltiples componentes de la presente invención pueden aún formarse de componentes que comprenden al mismo polímero, en tanto que al menos uno de los componentes es un polímero relleno, esto es, en tanto que al menos uno de los componentes además comprende al menos alrededor de 10 por ciento por peso del material de relleno. Por ejemplo, las fibras de múltiples componentes capaces de dividirse y las fibras divididas de denier fino pueden formarse de una fibra de múltiples componentes de polipropileno y polipropileno en donde un componente es el polipropileno cargado con al menos alrededor de 10 por ciento por peso de relleno, y el segundo componente consiste esencialmente de polipropileno (por ejemplo, puede tener pequeñas cantidades de colorantes y/o aditivos de procesamiento hasta alrededor de 5 por ciento por peso, pero no está cargado con al menos alrededor de 10 por ciento por peso de relleno) .

La Figura 9 ilustra un proceso ejemplar para producir los filamentos de múltiples componentes capaces de dividirse y los tejidos de fibra dividida de denier fino de la presente invención. Una línea de proceso 10 es arreglada para producir una tela no tejida unida con hilado de fibras de múltiples componentes capaz de dividirse que contiene dos componentes de polímero, sin embargo deberá entenderse que la presente invención comprende filamentos de múltiples componentes capaces de dividirse y de fibras divididas de denier fino, y de las telas de las mismas, que son hechas con más de dos componentes. La línea del proceso 10 incluye un par de extrusores 12a y 12b para separadamente extrudir al componente de polímero A al componente del polímero B. El componente del polímero A es suministrado en el extrusor respectivo 12a de una primera tolva 13a y el componente del polímero B es suministrado en el respectivo extrusor 12b de la segunda tolva 13b.

Los polímeros seleccionados para los componentes de la fibra de múltiples componentes pueden ser polímeros incompatibles o compatibles, o pueden en efecto ser del mismo polímero. Sin embargo, uno de los polímeros del componente le habrá añadido, por ejemplo, en su respectiva tolva de suministro y extrusor una efectiva cantidad de material de relleno de conformidad con la presente invención. El material de relleno puede añadirse a la tolva de suministro del extrusor como un concentrado que ha sido compuesto con el polímero componente. Como un ejemplo, un 50 por ciento por peso de compuesto del material de relleno y del polímero añadido a la tolva de suministro de un extrusor a una tasa de 20 kilogramos de compuesto de polímero de relleno a 80 kilogramos de conponente de polímero resultará en un filamento de múltiples componentes capaces de dividirse en donde al menos un polímero componente además comprende 10 por ciento por peso del componente de material de relleno. Alternativamente, el material de relleno puede inyectarse en el extrusor por otros medios conocidos en el arte por ejemplo, por el uso de un mezclador de transferencia de cavidad (no mostrado) , o el relleno puede recubrirse en bolitas del componente de polímero virgen. Como se mencionó antes, otras efectivas cantidades de carga de relleno puede emplearse.

Los componentes del polímero A y B son suministrados desde los extrusores 12a y 12b a un hilador 14. Los hiladores para extrudir los filamentos de múltiples componentes son bien conocidos para aquellos con habilidad ordinaria en el arte y por tanto no son descritos aquí en detalle. Generalmente descrito, el hilador 14 incluye una caja que contiene un paquete de hilar que incluye una pluralidad de placas amontonadas uno sobre otra con un patrón de aberturas arregladas para crear trayectorias de flujo para dirigir los componentes del polímero A y B separadamente a través del hilador. Un paquete de hilar ejemplar para producir filamentos de múltiples componentes es descrito en la patente de los Estados Unidos de América número 5,989,004 otorgada a Cook, todos los contenidos de la cual son aquí incorporados como referencia .

El hilador 14 tiene aberturas o agujeros de hilar llamados capilares arreglados en una o más filas. Cada uno de los agujeros del hilador recibe predeterminadas cantidades del componente extrudidos en una predeterminada con iguración de sección, formando una hebra que se extiende hacia abajo del filamento de múltiples componentes capaz de dividirse. El hilador produce una cortina de los filamentos de múltiples componentes con capacidad de dividirse . Un soplador de aire de templado 16 está localizado adyacente a la cortina de fibras que se extiende del hilador 14 para templar las composiciones del polímero de los filamentos. El aire de templar puede dirigirse de un lado de la cortina de filamento como se muestra en la Figura 9, o a ambos lados de la cortina de filamento. Como se usa aquí, el término "templar" simplemente significa reducir la temperatura de los filamentos usando un medio que es más frío que los filamentos tal como se usa, por ejemplo, el aire ambiental .

Los filamentos son entonces suministrados a través de una unidad de sacado de filamento neumático o aspirador 18 que proporciona la fuerza de sacado para atenuar los filamentos, esto es, reduce su diámetro, y para impartir la orientación molecular en los mismos, y por ende, para aumentar las propiedades de resistencia de los filamentos . Las unidades neumáticas de sacado de fibra son conocidas en el arte, y una unidad de sacado de fibra adecuada para el proceso de unido con hilado es descrita en la patente de los Estados Unidos de América número 3,802,817 otorgada a Matsuki y otros, aquí incorporada como referencia. Descrita generalmente, la unidad de sacado de fibra 18 incluye un conducto vertical alargado a través del cual los filamentos son sacados por el sacado del aire de aspirado que entra desde los lados de y que fluye hacia abajo a través del conducto. El aire de aspirado puede calentarse o no calentarse. Durante el proceso de sacado de la fibra, las fibras pueden ser simultáneamente rizadas y sacadas cuando los componentes son arreglados en una configuración asimétrica capaz de rizarse por el uso de aire de aspirar calentado que tanto atenúa los filamentos y activa el rizado helicoide latente. Este proceso de rizado y de sacado simultáneo es más completamente descrito en la antes mencionada patente de los Estados Unidos de América número 5,382,400 otorgada a Pike y otros. Alternativamente, cuando se desea activar el rizado helicoide latente en los filamentos en algún punto siguiendo el asentado del filamento, aire de aspirar no calentado es suministrado a la unidad de sacado de la fibra 18. En esta instancia, el calor para activar el rizo latente puede suministrarse a la tela en algún punto después de que es asentado el filamento. Aún en otra alternativa, donde poco o ningún rizo de fibra es deseado la unidad de sacado de la fibra 18 es suministrada con aire no calentado y un arreglo del componente no rizado es usado en el filamento de múltiples componentes con capacidad de dividirse.

Una i terminable superficie de formación foraminosa 20 está colocada por debajo de la unidad de sacado del filamento 18 para recibir a los filamentos sacados de la abertura de salida de la unidad de sacado del filamento 18 como un tejido formado 22 de los filamentos de múltiples componentes con capacidad de dividirse. Alternativamente, los filamentos sacados que salen de la unidad de sacado del filamento 18 pueden recolectarse para ulterior procesamiento en fibras o hebras capaces de dividirse. Como otra alternativa, los filamentos sacados que salen de la unidad de sacado del filamento 18 pueden contactarse con una cuchilla de raspar u otros medios acoplados al fondo de la unidad de sacado 18 (no mostrada) para impartir fuerza mecánica a los filamentos de múltiples componentes con capacidad de dividirse, por tanto dividiendo algunos o todos los filamentos en fibras divididas de denier fino antes de su formación en un tejido.

Un aparato al vacío 24 es colocado debajo de la superficie de formación 20 para facilitar el adecuado colocado de los filamentos. El tejido formado 22 es entonces llevado sobre la superficie foraminosa 20 a los rodillos de unión de calandrar 34, 36. Aún cuando la unión por calandrado es mostrada en la Figura 8, cualquier proceso de unión de la tela no tejida puede usarse para unir el tejido formado, incluyendo la unión por calandrado como se menciona, la unión por patrón, unión por calandrado plano, unión ultrasónica, unión a través de aire, unión por adhesivo, y procesos de hidroenredado o de cosido mecánico. Como se mencionó, un proceso de unión por patrón es mostrado que emplea pares de rodillos de unión de patrón 34 y 36 para efectuar los puntos de unión en limitadas áreas del tejido al pasar el tejido a través del punto de presión formado por los rodillos de unir 34 y 36. Uno o ambos del par de rodillos tienen un patrón de áreas y depresiones de colocación sobre la superficie, que efectúan los puntos de unión, y cualquiera o ambos pueden calentarse a una adecuada temperatura. La temperatura de los rodillos de unir y el punto de presión son seleccionados de tal forma para efectuar las regiones unidas sin tener indeseables efectos laterales acompañantes tales como excesivo encogimiento, excesiva tiesura de la tela, y degradación del tejido. Aún cuando apropiadas temperaturas del rodillo y las presiones del punto de presión son generalmente influenciadas por parámetros tales como velocidad del tejido, peso base del tejido, características de la fibra, polímeros del componente, y similares, la temperatura del rodillo deseablemente está en el rango entre el punto de suavizar y el punto de fundido cristalino del polímero componente de más bajo fundido que es usado en la fibra de múltiples componentes. Por ejemplo, deseados establecidos para unir un tejido de fibra que contiene fibras de polipropileno capaz de dividirse o divididas son una temperatura de rodillo en el rango de alrededor de 125 grados centígrados, y alrededor de 160 grados centígrados y una presión de perno sobre la tela en el rango de alrededor de 350 kilogramos por centímetro cuadrado y alrededor de 3,500 kilogramos por centímetro cuadrado .

Otros procesos de unión ejemplar adecuados para la presente tela de fibra fina incluyen a procesos de unión a través de aire. Un típico proceso de unión a través de aire aplica un flujo de aire calentado sobre el tejido para efectuar uniones entre fibras, y el proceso de unión es particularmente útil para los tejidos no tejidos que contienen al menos un componente de alto fundido y un componente de bajo fundido de tal forma que el componente de bajo fundido puede activarse por calor para formar las uniones entre fibras mientras que el componente de alto fundido retiene la integridad física de los tejidos. El aire calentado es aplicado para calentar el tejido a una temperatura por encima del punto de fundido del polímero de más bajo fundido del tejido pero por debajo del punto de fundido del polímero de más alto fundido del tejido. Un proceso de unión a través de aire no requiere ninguna presión de compactar significativa y por tanto, es altamente adecuado para producir una tela unida esponjosa.

Para dividir los filamentos de múltiples componentes con capacidad de dividirse del tejido formado, el tejido puede pasarse a través de una estación de división ya sea antes o después de la unión del te ido. La Figura 10 ilustra un proceso ejemplar 11 para dividir los filamentos de múltiples componentes antes de la unión del tejido. Los filamentos de múltiples componentes con capacidad de dividirse son formados en el tejido 22 de filamentos capaces de dividirse como en la Figura 9. Sin embargo, en la Figura 10 una estación de tratamiento de división 26 es usada para impartir energía mecánica al tejido 22, por tanto dividiendo los filamentos de múltiples componentes y formando el tejido de fibra dividida de denier fino 30. La estación de tratamiento de división 26 puede ser, por ejemplo, una estación de hidroenredado también conocida en el arte como una estación de hidro-cosido . Alternativamente, la estación de tratamiento de división 26 puede ser una estación de cosido mecánico. Donde el cosido hidroenredado o mecánico es usado para dividir los filamentos de múltiples componentes capaces de dividirse, el tratamiento de división también impartirá sustancial unión al tejido debido al enredo del filamento. Sin embargo, cuando se desee, adicional unión puede aún suministrarse al tejido de fibra dividida de denier fino 30 en forma de unión por calandrado, unión a través de aire, unión ultrasónica, etc. Donde la estación de tratamiento de división 26 es una estación de hidroenredado, el vacío 28 puede emplearse para sostener el tejido 22 a la superficie foraminosa 20 y para actuar como un recipiente para el agua que ha pasado a través del tejido 22 y la superficie foraminosa 20. De nuevo, con referencia a la Figura 10, donde la estación de tratamiento de división 26 es una estación de hidroenredado, la estación de secado 32 puede ser ventajosamente usada para remover el agua residual que permanece sobre el tejido de fibra dividida de denier fino 30 del proceso de división. La estación de secado 32 puede ser tambores de secado como son conocidos en el arte, una secadora a través de aire, o una combinación de aglutinador por secadora a través de aire. Adicional unión del tejido puede realizarse en rodillos de calandrar 34 y 36.

Otros medios para dividir los filamentos de múltiples componentes pueden emplearse y otras variables del proceso están dentro del alcance de la invención. Por ejemplo, la estación de tratamiento de división mostrada en la Figura 10 puede colocarse sobre una banda de transporte secundaria a la cual el tejido formado 22 ha sido transferido, en vez de colocarse sobre la superficie de formación foraminosa 20 como en la Figura 10. Como otro ejemplo la estación de tratamiento de división puede ser una cuchilla de doctor u otra superficie filosa, dura en contra de la cual los filamentos de múltiples componentes son raspados a fin de efectuar la división. Aún en otros ejemplos, el tratamiento de división puede consistir del tratamiento ya sea de los filamentos de múltiples componentes mismos o de hebras o telas formadas de los mismos para enrollar aplastados bajo presión en un punto de presión entre rodillos de acero o de otra superficie dura, cepillando con rodillos de cepillo, o estirando o de sacado secundario como entre dos o más pares de rodillos de punto de presión donde el segundo par de rodillos de punto de presión gira a una velocidad mayor que el primer par de rodillos. Adicionalmente, una tela formada puede también estirarse por tales tratamientos como rodillos de entre malla o estirado por marco de bastidor, y las fibras pueden someterse a tales tratamientos como el flexionar o el torcer .

Mientras que no se muestra aquí, varios adicionales procesamientos potenciales y/o pasos de terminado conocidos en el arte tales como abriendo, cortando, estirando, tratando, o ulterior laminación con otras películas u otras capas no tejidas, pueden desarrollarse sin apartarse del espíritu y el alcance de la invención. Ejemplos de tratamientos de terminado del tejido incluyen al tratamiento electret para inducir una permanente carga electrostática en el tejido, o tratamientos antiestáticos. Otro ejemplo del tratamiento del tejido incluye el tratamiento para impartir humectabilidad o hidrofililla a un tejido que comprende de material termoplástico hidrofóbico. Los aditivos de tratamiento de humectabilidad pueden incorporarse en el polímero fundido como un tratamiento interno, o pueden añadirse tópicamente en algún punto siguiendo la formación del tejido o filamento.

La tela de filamento de múltiples componentes con capacidad de dividirse y la tela de denier fino dividida de la presente invención proporcionan una combinación de deseables propiedades de las telas de micro-fibra convencional y de las telas de fibra altamente orientada. La tela de fibra dividida exhibe deseables propiedades, tales como uniformidad de la tela, uniformidad de la cobertura de fibra, propiedades de barrera y área de superficie de alta fibra la cual es similar a las telas de microfibra. Además, y a diferencia de las telas de microfibra tales como tejidos soplados con fusión, la tela de fibra dividida de denier fino también exhibe propiedades de resistencia altamente deseables, deseable tacto y suavidad y puede producirse para tener diferentes niveles de esponjado. Las deseables propiedades de resistencia son atribuibles al alto nivel de la orientación molecular de las fibras de múltiples componentes precursoras, a diferencia de las microfibras sopladas con fusión. Las deseables propiedades de textura son atribuibles a la finura de las fibras divididas, a diferencia de las fibras no divididas orientadas convencionales .

Las telas que contienen las fibras divididas de denier fino de la invención son altamente adecuadas para varios usos. Por ejemplo, las telas no tejidas que contienen las fibras divididas de denier fino son altamente adecuadas para varios usos, incluyendo artículos desechables, por ejemplo, prendas protectoras, envolturas de esterilización, paño limpiador de tela, y cubiertas para artículos absorbentes; y telas tejidas y tramadas que contienen las fibras divididas de denier fino que exhiben altamente mejorada suavidad y uniformidad son altamente útiles para un artículo suave, tela limpiadora y para sacudir y similares.

Como otra incorporación de la presente invención, la tela de fibra fina suave, fuerte puede usarse como un laminado que contiene al menos una capa de la tela de fibra dividida de denier fino y al menos una adicional capa de otra tela no tejida o tejida, o una película, o espuma. La capa adicional para el laminado es seleccionada para impartir adicional y/o complementarias propiedades, tales como propiedades de barrera al líquido y/o a los microbios. Las capas del laminado pueden unirse para formar una estructura unitaria por un proceso de unión conocido en el arte por ser adecuado para laminar estructuras, tales como procesos de unión térmica, ultrasónica, o por adhesivo.

Una estructura laminada altamente adecuada para la presente invención es descrita en la patente de los Estados Unidos de América número 4,041,203 otorgada a Brock y otros, la cual es aquí incorporada en su totalidad como referencia. Al adaptar la descripción de la patente de los Estados Unidos de América número 4,041,203, una laminado unido con patrón de al menos una tela no tejida de filamento de múltiples componentes continuos y capaces de dividirse o dividido, por ejemplo, puede producirse un tejido de fibra de múltiples componentes unida con hilado dividida, y al menos un tejido no tejido de microfibra, por ejemplo, un tejido soplado con fusión. Tal laminado combina la resistencia y la suavidad de la tela de fibra de denier fino y las propiedades de barrera con capacidad de respirar de la tela de microfibra. Alternativamente, una película con capacidad de respirar puede laminarse a la tela de fibra dividida de denier fino para proporcionar un laminado de barrera con capacidad de respirar que exhibe una deseable combinación de útiles propiedades, tales como textura suave, resistencia y propiedades de barrera. Aún en otra incorporación de la presente invención, la tela de fibra fina puede laminarse a una película sin capacidad de respirar para proporcionar un laminado fuerte de alta barrera que tiene una textura del tipo de tela. Estas estructuras laminadas proporcionan deseables propiedades de textura del tipo de tela, mejoradas propiedades de resistencia y propiedades de alta barrera. Las estructuras laminadas, consiguientemente, son altamente adecuadas para varios usos incluyendo varias aplicaciones de contacto con la piel, tales como prendas protectoras, cubiertas para pañales, productos para el cuidado de adultos, calzoncillos de aprendizaje y toallas sanitarias, varias cubiertas, y similares.

El siguiente ejemplo es proporcionado para propósitos de ilustración y la invención no se limita a la misma .

EJEMPLO Las fibras de muíticomponentes fueron producidas teniendo componentes llenados y no llenados en donde el componente llenado fue un polipropileno llenado con 10% por peso de talco y el componente no llenado fue polipropileno. Las fibras de componentes múltiples fueron formadas usando un órgano de hilado circular o una placa de hilado que tiene 20 vasos capilares y usando un esquema de distribución de cuña o de pastel segmentada en cuatro partes tal como se demostró esquemáticamente en la figura 2A, en donde los componentes de fibra alternaron como cuñas llenadas o no llenadas. Las fibras de componentes múltiples fueron expuestas al jalado secundario a mano (esto es, las fibras fueron estiradas o jaladas a mano en un momento después de que éstas se habían dejado enfriar y solidificar) , de donde las fibras se dividieron en partes de componente .

Aún cuando varias patentes se han incorporado aquí por referencia, en la extensión de que halla cualquiera inconsistencia entre el material incorporado y aquel de la especificación escrita, la especificación escrita controlará. Además, aún cuando la invención se ha descrito en detalle con respecto a incorporaciones específicas de la misma, será evidente para aquellos expertos en el arte el que pueden hacerse varias alteraciones, modificaciones y otros cambios a la invención sin departir del espíritu y alcance de la presente invención. Se intenta por tanto que las reivindicaciones cubran todas esas modificaciones, alteraciones y otros cambios abarcados por las reivindicaciones anexas.

Claims (30)

R E I V I N D I C A C I O N E S

1. Una fibra de componentes múltiples dividible que comprende por lo menos dos componentes de polímero termoplástico arreglados en zonas distintas a través de la sección transversal de la fibra que se extiende esencialmente en forma continua a lo largo de la longitud de la fibra, por lo menos uno de dichos componentes de polímero termoplástico comprende alrededor de 10% por peso a alrededor de 95% por peso de un material de relleno.

2. La fibra de componentes múltiples dividible tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque el material de relleno es seleccionado del grupo que consiste de talco, carbonato de calcio, y dióxido de titanio.

3. La fibra de componentes múltiples dividible tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque por lo menos uno de dichos componentes de polímero termoplástico comprende alrededor de 10% por peso a alrededor de 70% por peso del material de relleno.

4. La fibra de componentes múltiples dividible tal y como se reivindica en la cláusula 3, caracterizada porque dicho por lo menos uno de dichos componentes de polímero termoplástico comprende alrededor de 10% por peso a alrededor de 50% por peso del material de relleno.

5. La fibra de componentes múltiples dividible tal y como se reivindica en la cláusula 4, caracterizada porque dicho por lo menos uno de dichos componentes de polímero termoplástico comprende alrededor de 10% por peso a alrededor de 30% por peso del material de relleno.

6. La fibra de componentes múltiples dividible tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque dicho por lo menos uno de dichos componentes de polímero termoplástico comprende por lo menos alrededor de 20% por peso del material de relleno.

7. La fibra de componentes múltiples dividible tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque por lo menos dos de dichos por lo menos dos componentes de polímero termoplástico comprenden poliolefina.

8. La fibra de componentes múltiples dividible tal y como se reivindica en la cláusula 7, caracterizada porque los componentes de polímero termoplástico comprenden el mismo polímero .

9. La fibra de componentes múltiples dividible tal y como se reivindica en la cláusula 8, caracterizada porque dichos componentes de polímero termoplástico comprenden polipropileno .

10. La fibra de componentes múltiples dividible tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque dicha fibra es esencialmente continua.

11. La fibra de componentes múltiples dividible tal y como se reivindica en la cláusula 7, caracterizada porque dicha fibra es esencialmente continua.

12. Una fibra dividida formada de una fibra de componentes múltiples dividible tal y como se reivindica en la cláusula 1.

13. Una tela que comprende la fibra dividida tal y como se reivindica en la cláusula 12.

14. Una tela no tejida que comprende la fibra dividida tal y como se reivindica en la cláusula 12.

15. Un producto absorbente para el cuidado personal que comprende la tela no tejida tal y como se reivindica en la cláusula 14.

16. Un producto absorbente para el cuidado personal que comprende la fibra dividida tal y como se reivindica en la cláusula 12.

Una tela que comprende por lo menos grupos de fibras divididas primero y segundo, dicho primer grupo de fibras divididas comprende un primer componente termoplástico polimérico y dicho segundo grupo de fibra dividida comprende un segundo componente polimérico termoplástico, en donde dicho segundo componente polimérico termoplástico comprende alrededor de 10% por peso a alrededor de 95% por peso del material de relleno.

18. La tela tal y como se reivindica en la cláusula 17, caracterizada porque dicho material de relleno es seleccionado del grupo que consiste de talco, carbonato de calcio, y dióxido de titanio.

19. La tela tal y como se reivindica en la cláusula 17, caracterizada porque dicho segundo componente polimérico termoplástico comprende alrededor de 10% por peso a alrededor de 70% por peso del material de relleno.

20. La tela tal y como se reivindica en la cláusula 19, caracterizada porque dicho segundo componente polimérico termoplástico comprende alrededor de 10% por peso a alrededor de 50% por peso del material de relleno.

21. La tela tal y como se reivindica en la cláusula 20, caracterizada porque dicho segundo componente polimérico termoplástico comprende alrededor de 10% por peso a alrededor de 30% por peso del material de relleno.

22. La tela tal y como se reivindica en la cláusula 17, caracterizada porque dicha tela es una tela no tej ida .

23. Un producto absorbente para el cuidado personal que comprende la tela no tejida tal y como se reivindica en la cláusula 22.

24. La tela tal y como se reivindica en la cláusula 22, caracterizada porque los componentes poliméricos termoplásticos primero y segundo comprenden poliolefina.

25. La tela tal y como se reivindica en la cláusula 24, caracterizada porque los componentes poliméricos termoplásticos primero y segundo comprenden el mismo polímero de poliolefina.

26. La tela tal y como se reivindica en la cláusula 25, caracterizada porque dichos componentes poliméricos termoplásticos primero y segundo comprenden polipropileno .

27. Un proceso para hacer fibras divididas que comprende los pasos de: a) proporcionar fibras de muíticomponentes precursores que comprenden por lo menos dos componentes de polímero termoplástico arreglados en zonas distintas a través de la sección transversal de la fibra que se extiende esencialmente en forma continua a lo largo de la longitud de la fibra, por lo menos uno de dichos componentes de polímero termoplástico comprende alrededor de 10% por peso a alrededor de 95% por peso del material de relleno; y b) someter las fibras de componentes múltiples precursoras al tratamiento de dividido para dividir las fibras de componentes múltiples precursoras en componentes separados.

28. El proceso tal y como se reivindica en la cláusula 27, caracterizado porque el tratamiento de división es seleccionado del grupo que consiste de jalado secundario, rodado con aplastamiento, raspado, flexión y torcido.

29. Un proceso para hacer una tela de fibra dividida que comprende los pasos de : a) proporcionar fibras de muíticomponentes precursores que comprenden por lo menos dos componentes de polímero termoplástico arreglados en zonas distintas a través de la sección transversal de la fibra que se extiende esencialmente en forma continua a lo largo de la longitud de la fibra, por lo menos uno de los componentes de polímero termoplástico comprende alrededor de 10% por peso a alrededor de 95% por peso del material de relleno; b) formar las fibras de componentes múltiples precursoras en una tela; y c) someter la tela a un tratamiento de dividido para dividir las fibras de componentes múltiples precursoras en componentes separados .

30. El proceso tal y como se reivindica en la cláusula 29, caracterizado porque el tratamiento de división es seleccionado del grupo que consiste de estiramiento, rodado con aplastamiento, raspado, perforación hidráulica, perforación mecánica y cepillado. E S U E N La presente invención proporciona una fibra de componentes múltiples que puede dividirse que contiene por lo menos dos componentes de polímero arreglados en segmentos no oclusivos y distintos a través de la sección transversal de la fibra, en donde los segmentos son continuos a lo largo de la longitud de la fibra, y en donde por lo menos uno de los componentes de polímero comprende alrededor de 10% a alrededor de 95% por peso del material de relleno. La invención también proporciona fibras divididas y telas que contienen las fibras divididas producidas de las fibras de componentes múltiples que pueden dividirse, y laminados que contienen la tela de fibra dividida. Se proporciona adicionalmente un proceso para producir las fibras divididas y telas.