ES2245623T3 - Union termica de fibras a base de celulosa humedas. - Google Patents
Union termica de fibras a base de celulosa humedas.Info
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Abstract
Un procedimiento para el calandrado de un tejido que contiene fibras de un éster de celulosa y/o un éter de celulosa, mediante el cual se pegan las fibras de dicho éster/éter de celulosa presentes en el tejido unas con otras y/o a otras fibras presentes en el tejido que están fabricadas de substancias seleccionadas, comprendiendo dicho procedimiento el mojado en agua del tejido y el paso del tejido entre al menos un par de rodillos de calandrado que tienen superficies lisas o gofradas y que están calentados a una temperatura de desde 150ºC hasta 190ºC, en el que dichos rodillos ejercen una presión sobre el tejido que pasa entre ellos de desde 3.450 kPa hasta 34.500 kPa, en el que dicho material es pasado entre dichos rodillos a una velocidad de desde 0,5 hasta 200 metros por minuto, y en el que dicho tejido es uno seleccionado entre el grupo formado por tejidos tejidos, no tejidos y tricotados, y velos de fibras no tejidas, y en el que dichas otras fibras están seleccionadas entre el grupoformado por rayón, poliésteres, lana, algodón, seda, poliamidas, poliacrilatos, polimetacrilatos, poliolefinas, y substancias celulósicas naturales seleccionadas entre el grupo formado por pulpa de madera, lino y cáñamo, y en el que el contenido en agua del tejido mojado es desde 20% hasta 600% del peso en seco del tejido.
Description
Unión térmica de fibras a base de celulosa
húmedas.
Esta invención se refiere al pegado térmico de
fibras en tejidos y fibras para velos, y en particular al pegado
térmico de fibras en tejidos o velos hechos de ésteres de celulosa,
éteres de celulosa, o mezclas de fibras hechas de ésteres y/o éteres
de celulosa y fibras hechas de otras substancias. Los ésteres de
celulosa de particular interés son el acetato de celulosa y el
triacetato de celulosa.
Con los tejidos o velos de fibras hechos de o que
contienen ésteres y/o éteres de celulosa, y en particular acetato de
celulosa y triacetato de celulosa (todos ellos denominados de aquí
en adelante conjuntamente como CA), puede realizarse un tratamiento
de pegado térmico mediante el cual se dé lugar a que las fibras de
CA del tejido o velo se peguen unas con otras y/o a otras fibras en
el tejido o velo. Además, cuando dos o más capas de un tejido o velo
que contienen CA necesitan "unirse" o "pegarse", dichas
capas pueden pegarse conjuntamente mediante un procedimiento térmico
conocido en la técnica como "calandrado". Generalmente, dichos
procedimientos de calandrado se llevan a cabo sobre material que
tiene un bajo contenido de humedad. El procedimiento de calandrado
se realiza pasando el tejido o velo entre un par de rodillos que
ejercen una presión sobre el tejido. Típicamente, uno o ambos
rodillos está calentado a una temperatura seleccionada para llevar a
cabo el calandrado. En la Encycopedia of Polymer Science and
Engineering, vol. 6, págs. 639-640 (Wiley
Interscience, John Wiley & Sons, New York, 1986) e idem,
vol. págs. 606-622, se describe un procedimiento de
calandrado para la aplicación de un recubrimiento a un tejido. Un
procedimiento de calandrado para el pegado de fibras de un material
a otro y/o a fibras hechas de otros materiales, se lleva cabo de una
manera similar usando rodillos de calandrado calentados a una
temperatura seleccionada apropiada para que la fibra(s) se
peguen. En el procedimiento de calandrado, la combinación de la
temperatura y la presión ejercida por los rodillos da lugar a que
las fibras se ablanden y/o fundan, y se peguen entre sí o a otras
fibras en el tejido o material a ser calandrado.
Muchas fibras naturales y artificiales muestran
poca tendencia a pegarse con la aplicación de calor, o requieren
unas temperaturas tan altas para el pegado que el tejido hecho con
dichas fibras resulta perjudicialmente afectado si se intenta el
calandrado. Por ejemplo, los tejidos hechos de acetato de celulosa
deben ser típicamente calandrados a una temperatura de
aproximadamente 220ºC, o superior, con el fin de efectuar el pegado
de la fibra. Por ejemplo, la Patente de EE.UU. No. 2.277.049,
describe una temperatura de calandrado de 232ºC (página 3, columna
izquierda, línea 68). Sin embargo, a estas temperaturas, las fibras
pueden degradarse con deterioro de la calidad del tejido (p. ej.,
decoloración, degradación de la resistencia, fragilización de la
fibra y deteriores similares). Por ejemplo, los tejidos de acetato
de celulosa pueden usarse en ropa en la cual se requiere sus
cualidades de pliegues. La fragilización de las fibras da rigidez al
tejido y se pierde la cualidad de plegado. Además, el pegado a alta
temperatura da como resultado mayores costes de energía, no
uniformidad de pegado por la distorsión del rodillo, e impone costes
más altos de mantenimiento de la maquinaria, por ejemplo, sellados,
cojinetes, distorsión del rodillo ocasionada por el arqueado de los
rodillos en su centro debido a los calores requeridos, lo cual da
como resultado la necesidad de una substitución de los rodillos más
frecuente, y otras partes similares.
Un cierto número de patentes describen
procedimientos que han sido usados en diversos procedimientos con el
fin de mejorar el pegado de fibras celulósicas. La Patente de EE.UU.
No. 2.692.420 de Bamber y otros (Bamber), describe la producción de
fieltros a partir de una combinación de (1) lana u otras fibras
animales capaces de afieltrarse y (2) fibras de acetato de celulosa.
Bamber se refiere a la dificultad encontrada en la preparación de
dichos fieltros y expone el tratamiento de dichas mezclas de
fieltros con agentes de reblandecimiento orgánicos para reblandecer
las fibras de celulosa antes del afieltrado y, de esta forma,
facilitar el procedimiento de afieltrado.
La Patente de EE.UU. No. 2.227.049 de Reed
(citada anteriormente), además de la descripción de una temperatura
de calandrado de 232ºC, describe igualmente el uso de diversos
disolventes orgánicos para reblandecer la unión de las fibras en un
tejido que es una mezcla de fibras de unión y algodón. Reed
encuentra que el uso de dichos disolventes es censurable.
Adicionalmente, Reed describe igualmente el mojado con agua de un
tejido que ha sido calandrado por calor con el fin de reblandecer el
tejido ya calandrado. Este mojado con agua es
post-calandrado y no influye en la temperatura de
calandrado usada.
La Patente de EE.UU. No. 5.783.39 de Duckett y
otros, describe el uso de vapor de acetona para rebajar la
temperatura de reblandecimiento de las fibras de acetato de celulosa
con el fin de reducir la temperatura de calandrado. Aunque pueden
lograrse temperaturas de pegado más bajas usando el procedimiento de
Duckett y otros, el uso de vapores de acetona crea un riesgo de
fuego y explosión que no es deseable en manipulaciones
comerciales.
La Patente de EE,UU, No. 2.673.163 de Rohm,
describe la adición de agua a ésteres de celulosa en masa tal como
copos de acetato de celulosa con el fin de reducir el punto de
fusión del éster antes de extruirlo a través de un orificio tal como
en un procedimiento de hilatura fundida. La cantidad de agua
incorporada en la masa fundida está por encima de la humedad de
"recuperación" normal del éster seco, típicamente dentro del
intervalo de 0,5-10%. "El contenido de humedad
preferido está en el 8-9% con un derivado de acetato
de celulosa hidrolizado, y en aproximadamente el 6% con triacetato
de celulosa" (véase Rohm, columna 2, líneas
2-5).
El Documento de EE.UU. 3.096.557, describe un
procedimiento para el calandrado de un tejido que contiene fibras de
acetato de celulosa o triacetato de celulosa, comprendiendo dicho
procedimiento el mojado del tejido con agua y el paso del tejido
entre al menos un par de rodillos de calandrado.
El Documento de Gran Bretaña 666.368, describe un
procedimiento para el calandrado de un tejido hecho de acetato de
celulosa en presencia de agua.
Es sabido que las fibras de celulosa se pegan a
temperaturas de aproximadamente 220ºC. El uso de agentes de
reblandecimiento orgánicos tales como los descritos por Bamber,
pueden reducir esta temperatura, pero el uso de dichas substancias
orgánicas con acetato de celulosa no es deseable desde el punto de
vista de la seguridad del trabajador, tanto por consideraciones
económicas como medioambientales. Aparte de a través del uso de
plastificantes químicos orgánicos, la técnica generalmente no expone
un procedimiento satisfactorio de reducción de la temperatura a la
cual las fibras de acetato de celulosa o triacetato de celulosa
puedan pegarse unas con otras en un tejido o a fibras de otros
materiales que puedan estar presentes en un tejido o tela. En la
presente invención, el agua actúa como un plastificante.
De acuerdo con ello, un objeto de esta invención
es el de proporcionar un procedimiento mediante el cual puede
reducirse la temperatura requerida para pegar fibras de éster de
celulosa y éter de celulosa unas con otras o a fibras de otros
materiales presentes en un tejido o tela.
Otro objeto de esta invención es el de
proporcionar un procedimiento que usa agua para reducir la
temperatura requerida para pegar fibras de éter de celulosa y éster
de celulosa unas con otras o a fibras de otros materiales presentes
en un tejido o tela.
Un objeto adicional de esta invención es el de
proporcionar un procedimiento mediante el cual el calandrado de un
tejido o tela que contiene fibras de un éster de celulosa o un éter
de celulosa a temperaturas seleccionadas y en presencia de una
cantidad seleccionada de agua da lugar a que las fibras de
éster/éter de celulosa se peguen unas con otras o a fibras hechas
con otros materiales a temperaturas menores de 220ºC; y que además
imparte un intervalo de características físicas al tejido
calandrado, por ejemplo, "al tacto" o "rígido".
La invención describe un procedimiento para el
calandrado de un tejido que contiene fibras de un éster de celulosa
y/o un éter de celulosa, mediante el cual se pegan las fibras de
dicho éster/éter de celulosa presentes en el tejido unas con otras
y/o a otras fibras presentes en el tejido que está hecho de
substancias seleccionadas, comprendiendo dicho procedimiento el
mojado en agua del tejido y el paso del tejido entre al menos un par
de rodillos de calandrado que tienen superficies lisas o gofradas y
que están calentados a una temperatura de desde 150ºC hasta 190ºC,
en el que dichos rodillos ejercen una presión sobre el tejido que
pasa entre ellos de desde 3.450 kPa hasta 34.500 kPa, en el que
dicho material pasa entre dichos rodillos a una velocidad de desde
0,5 hasta 200 metros por minuto, y en el que dicho tejido es uno
seleccionado entre el grupo formado por tejidos tejidos, no tejidos
y entretejidos, y telas de fibras no tejidas, y en el que dichas
otras fibras están seleccionadas entre el grupo formado por rayón,
poliésteres, lana, algodón, seda, poliamidas, poliacrilatos,
polimetacrilatos, poliolefinas, y substancias celulósicas naturales
seleccionadas entre el grupo formado por pulpa de madera, lino y
cáñamo.
En el procedimiento, el tejido o tela se moja con
agua y se pasa a través de al menos un par y opcionalmente una
pluralidad de pares de rodillos de calandrado, los cuales están
calentados a una temperatura de desde 150ºC hasta 190ºC, ejerciendo
igualmente dichos rodillos una presión sobre el tejido de desde
3.450 kPa hasta 34.500 kPa. El contenido en agua del tejido mojado
es desde 20% hasta 600% del peso en seco del tejido. El material
puede pasar entre los rodillos de calandrado a cualquier velocidad
comercialmente viable. Típicamente, esta velocidad es desde 0,5
hasta 200 metros por minuto.
Las fibras de las otras substancias seleccionadas
presentes en el tejido pueden seleccionarse entre el grupo formado
por fibras de celulosa procedentes de pulpa de madera, lino y
productos naturales similares, rayón, poliésteres, lana, algodón,
seda, poliamidas, poliacrilatos, polimetacrilatos, poliolefinas y
polímeros similares conocidos por los expertos en la técnica que
sean apropiados para mezclado con fibras de acetato de celulosa y/o
triacetato de celulosa. La cantidad de dichas otras fibras en tejido
puede ser desde aproximadamente 1% hasta aproximadamente 90% del
peso total del tejido.
La Figura 1 ilustra el tipo de pegado discreto
formado entre dos fibras de acetato de celulosa o entre una fibra de
acetato de celulosa y una fibra de rayón, cuando se calandran a
225ºC y a una presión de 6.900 kPa sin tratamiento de acuerdo con la
invención.
La Figura 2 ilustra la falta de pegado discreto
que se produce cuando el material de la Figura 1 se calandra a una
temperatura inferior a 210ºC y a una presión de 6.900 kPa sin el
mojado expuesto por la invención.
La Figura 3 ilustra las consecuencias del
calandrado en húmedo a 170ºC y a una presión de 6900 kPa y, además,
ilustra la cantidad de flujo de acetato bajo estas condiciones.
La Figura 4 ilustra que se ha producido más
pegado de fibras en un tejido mojado con agua después calandrado a
150ºC que el que se produce en un tejido no mojado que ha sido
calandrado a 125ºC.
Tal como aquí se usan, los términos "acetato de
celulosa", "acetato" y "CA" indican un éster o éter de
celulosa en el que la porción ácido del éster o la porción
"etérea" del éter de celulosa es una parte alcano o alqueno de
cinco o menos átomos de carbono y el grado de substitución de los
grupos éster/éter por grupos hidroxilo celulosa es desde 2,2 hasta
2,65, siendo un valor de 3,0 el máximo teórico. El término
"triacetato de celulosa" o "triacetato" significa un grado
de substitución de desde 2,65 hasta 3,0. Los ejemplos de ácidos
alcanóicos y alquenóicos incluyen ácidos propanóico, butanóico,
butenóico, isopropanóico, isopropenóico, pentanóico, neopentanóico,
fórmico, acético y similares. Los ejemplos de grupos etéreos que
pueden formar el éter de celulosa incluyen metilo, etilo, propilo,
isopropilo, butilo, isopropenilo, butenilo, pentilo, neoptentilo,
pentenilo y grupos C_{5} similares o inferiores, reemplazando
dichos grupos los hidrógenos hidroxil celulosa. Tanto el acetato de
celulosa como el triacetato de celulosa, solo o en combinación entre
sí o con fibras de otro material seleccionado, puede usarse en el
procedimiento de la invención.
Tal como se describe aquí, el procedimiento de
calandrado en húmedo de la invención puede usarse con tejidos y
telas hechas de ésteres y éteres de celulosa, e incluye tejidos
hechos de mezclas de ésteres/éteres de celulosa y mezclas de dichos
ésteres/éteres de celulosa con fibras hechas a partir de otras
substancias. Los ejemplos de fibras hechas a partir de otras
substancias seleccionadas incluyen fibras hechas a partir de
productos naturales (p. ej., pulpa de madera, algodón, seda, lana y
fibras similares), poliolefinas, poliésteres, rayón y poliamidas.
Los ésteres/éteres de celulosa preferidos son el acetato y
triacetato de celulosa.
Salvo que se indique lo contrario, todos los
porcentajes aquí son en peso.
Los términos "tejido" y "material",
cuando se usan en relación con el procedimiento de calandrado de la
invención, pueden usarse aquí de manera intercambiable. Los términos
indican un tejido o material que contiene fibras de ésteres/éteres
de celulosa, bien solo o en combinación con otro, o con fibras
hechas de otras substancias seleccionadas tal como se ha descrito
aquí. Los ésteres/éteres de celulosa preferidos son el acetato y
triacetato de celulosa.
El "tejido" tal como aquí se usa, puede
estar tejido, entretejido o no tejido, tal como tejidos no tejidos
que indican telas de fibras las cuales han sido calandradas mediante
procedimientos distintos de los de esta invención o que lo han sido,
en las cuales las fibras han sido entrecruzadas o pegadas por
hidroentrecruzamiento, pegado mediante resinas, perforadas mediante
agujas y procedimientos similares conocidos por los expertos en la
técnica. En "tejido" se incluye además telas no tejidas de
fibras, en las cuales las fibras no han sido entrecruzadas o pegadas
por procedimientos conocidos en la técnica.
Los rodillos de calandrado usados en la puesta en
práctica de la invención, son rodillos calentados y pueden tener o
bien una superficie lisa, o bien una superficie gofrada o de acuerdo
con un patrón. Por ejemplo, ambos rodillos pueden tener superficies
lisas, uno puede estar liso y uno gofrado, y ambos pueden estar
gofrados. Los rodillos pueden calentarse a la temperatura
seleccionada por cualquier medio conocido en la técnica. Por
ejemplo, eléctricamente o pasando un fluido calentado a través de
los rodillos. Las temperaturas usadas para realizar el pegado de los
ésteres/éteres de celulosa de acuerdo con la invención, por ejemplo,
fibras de acetato de celulosa o triacetato de celulosa usadas en los
ejemplos de la presente invención, varían desde 150ºC hasta
190ºC.
Tal como muestran los datos contenidos en las
Tablas 1-5, la temperatura y presión de calandrado,
y la cantidad de agua en el material a calandrar afectan todos ellos
al grado de pegado que se obtiene. Además, la velocidad a la cual el
material pasa a través de los rodillos de calandrado afecta
igualmente al grado de pegado, obteniéndose un grado de pegado más
bajo cuanto más rápida es la velocidad. En la puesta en práctica de
la invención, la temperatura de calandrado varía desde 150ºC hasta
190ºC. El contenido en agua en el tejido o material a ser calandrado
puede variar desde 20% hasta 600% del peso del material en base al
peso del material seco. La presión ejercida por los rodillos de
calandrado sobre el material puede variar desde 3.450 kPa hasta
34.500 kPa. La velocidad a la cual el material pasa a través de los
rodillos de calandrado puede variar desde 0,5 hasta 200 metros por
minuto, preferiblemente desde 25 hasta 150 metros por minuto. La
combinación exacta de temperatura, presión, contenido en agua y
velocidad del material puede ser variada fácilmente por un experto
en la técnica con el fin de lograr un material que tenga un conjunto
seleccionado de características físicas tales como resistencia,
densidad, rigidez y grado de pegado de fibras. Un experto en la
técnica será igualmente fácilmente capaz de observar que es posible
lograr un conjunto dado de características bajo diferentes conjuntos
de condiciones. Por ejemplo, a una velocidad de material y presión
de rodillos especificadas, podría lograrse un grado especificado de
pegado de fibras y de resistencia del material resultante variando
la temperatura y el contenido en agua del material.
Los materiales que pueden calandrarse de acuerdo
con el procedimiento de la invención, pueden ser cualquier conjunto
de fibras: tejido, no tejido, tela, entretejido o material similar
que contenga ésteres/éteres de celulosa. De acuerdo con ello, los
materiales hechos de ésteres/éteres de celulosa solos, o de
ésteres/éteres de celulosa mezclados con otros materiales tales como
fibras de productos naturales, rayón, poliolefinas, poliésteres,
poliamidas, poliacrilatos, polimetacrilatos y polímeros cristalinos
líquidos y materiales poliméricos similares conocidos por los
expertos en la técnica, pueden usarse en la puesta en práctica de la
invención. Particularmente preferidos, además de los materiales
hechos de ésteres/éteres de celulosa, son mezclas que contienen
poliésteres, poliolefinas, poliacrilatos, polimetcrilatos, algodón,
lana, seda, pulpa de madera, fibras de celulosa tal como lino y
substancias similares.
Los ejemplos siguientes se presentan con el fin
de ilustrar la invención, no siendo limitativos de la misma. El uso
de acetato o triacetato de celulosa en los ejemplos suele entenderse
para indicar los ésteres/éteres de celulosa tal como se describen de
manera general aquí. En los presentes ejemplos, se suministraron
hojas de telas de fibras a un aparato de calandrado a escala de
laboratorio. Las telas de fibras se prepararon sobre máquinas de
cardado, máquinas de telas Rando o se depositaron mojadas sobre un
formador de hojas manual. Las presiones usadas en estos experimentos
de laboratorio, de 3.450 kPa a 34.500 kPa, se consideraron que eran
más altas que las típicamente usadas en equipamiento comercial
típico a gran escala. Dicho equipamiento comercial a gran escala
típicamente usa presiones de calandrado de 3.450 kPa a 13.800 kPa,
preferiblemente de 3.450 kPa a 6.900 kPa. El material se suministró
a dicho equipamiento comercial a velocidades de desde 0,5 hasta 200
metros por minuto, o superiores, preferiblemente desde 25 hasta 150
metros por minuto.
El Ejemplo 1 se llevó a cabo usando telas
depositadas en seco aleatoriamente de 101,85 gr/m^{2} de rayón al
60% y CA al 40%. Las fibras de rayón y CA usadas en la formación de
la tela fueron fibras trilobales de 3,81 cm de 1,5 y 1,7 dpf (denier
por filamento), respectivamente. El pegado mediante calandrado se
realizó a las temperaturas y presiones dadas en la Tabla 1 con una
velocidad de paso de la tela a través de los rodillos de un (1)
metro por minuto. No se agregó agua a la tela. La temperatura de
pegado está expresada en grados centígrados. La presión de pegado
está en kPa. La carga pico está en kPa y mide la fuerza requerida
para romper una tira de tejido de 24,4 mm. La resistencia a la
rotura está en porcentaje y mide la cantidad que una tira de tejido
se alarga o estira antes de romperse. Son deseables altos cargas
pico y de resistencia a la rotura. Es deseable obtener dichos
valores a las temperaturas de pegado y presiones de pegado lo más
bajas posibles.
\vskip1.000000\baselineskip
| Temp. de pegado | Presión de pegado | Propiedades de tracción | |
| ºC | kPa | Carga pico^{1} | Resistencia a la rotura^{2} |
| 230 | 17.250 | 14,85 | 8,2 |
| 230 | 6.900 | 8,58 | 3,4 |
| 225 | 17.250 | 13,14 | 6,9 |
| 225 | 6.900 | 8,23 | 4,2 |
| 220 | 17.250 | 6,31 | 5,7 |
| 220 | 6.900 | 1,40 | 9,7 |
| 210 | 17.250 | 2,63 | 5,2 |
| 210 | 6.900 | 1,05 | 3,9 |
| Notas: 1. Carga pico en N/cm. | |||
| \hskip0,9cm 2. Resistencia a la rotura en porcentaje (%). |
\vskip1.000000\baselineskip
Los datos de la Tabla 1 ilustran las propiedades
a la tracción de telas de fibras de rayón y acetato de celulosa sin
unir que han sido calandradas, sin la adición de agua tal como se
expone en la patente, entre rodillos lisos a las temperaturas y
presiones indicadas. La tela de rayón/CA pegada de la Tabla 1 estaba
"seca", es decir, tenía un contenido de humedad en equilibrio,
recuperado, de aproximadamente 6%. A las temperaturas de pegado de
230ºC y las presiones más altas, las telas que contenían CA se
convirtieron en estructuras de apreciable resistencia tal como se
indica por los valores de carga pico y resistencia a la rotura. A
temperaturas superiores a 230ºC pueden formarse estructuras incluso
más fuertes, pero dichas temperaturas más altas pueden conducir a la
decoloración de los materiales.
La Figura 1 ilustra el tipo de pegado discreto
que puede formarse entre dos fibras de CA o una fibra de CA y una
fibra de rayón cuando se pegan a 225ºC y a una presión de 6.900 kPa,
tal como se indica en la Tabla 1. Es de señalar que cuando se usan
rodillos de calandrado lisos como en estos ejemplos, se forman telas
más rígidas, más fuertes, a partir de mezclas de fibras pegadas/no
pegadas (p. ej., CA/rayón) que cuando las telas están hechas de
fibra pegada al 100%. Con rodillos de calandrado lisos, las fibras
de pegado al 100% pueden transformarse en sobrepegadas, dando como
resultado tejidos (materiales) muy rígidos, o pueden convertirse a
partir de una estructura fibrosa en una lámina de tipo película. Los
rodillos de calandrado con un patrón de pegado, los denominados
rodillos gofrados, se usan frecuentemente con telas de fibras
pegadas al 100%, e igualmente con mezclas de fibras pegadas/no
pegadas, para obtener estructuras con una relación de propiedades
que sean diferentes de las obtenidas con rodillos lisos. Existen
muchos tipos de patrones de pegado conocidos en la técnica y
cualquiera de ellos puede usarse con la invención. Los diferentes
patrones de pegado tienen un amplio margen de áreas de pegado.
La Figura 2, igualmente basada en telas pegadas
de acuerdo con las condiciones de la Tabla 1, ilustra el calandrado
de telas que contienen CA "seco" en condiciones menos severas,
por ejemplo, a una temperatura de 210ºC y 6.900 kPa. La Figura 2
muestra que, bajo estas condiciones, las fibras de CA "secas"
se deforman y forman algunos pegados pegajosos, pero no se forman
los pegados discretos tal como se muestran en la Figura 1. De
acuerdo con ello, los datos en la Figura 2 ilustran que, cuando se
calandran fibras de CA "secas", se requieren temperaturas
superiores a 210ºC para una buena formación de pegado.
El Ejemplo 2 se realizó con el fin de medir las
propiedades de tracción de telas cardadas solapadas transversalmente
de 101,85 gr/m^{2} de una mezcla de rayón al 80% y acetato de
celulosa al 20%, de fibras de 3,81 cm trilobales, las cuales se
sumergieron en agua durante un minuto, se extrajeron en vacío para
eliminar el exceso de agua y se calandraron entre rodillos lisos. El
material de tela se pasó entre los rodillos a una velocidad de un
metro por minuto a las temperaturas y presiones especificadas en la
Tabla 2. El contenido en agua de la tela durante el calandrado varió
desde menos del 200% hasta más del 600% del peso en seco de la
tela.
\vskip1.000000\baselineskip
| Muestra | Temp. de pegado | Presión de pegado | Propiedades de tracción | |
| ºC | kPa | Carga pico^{1} | Resistencia a la rotura^{2} | |
| Sin agua | 190 | 13.800 | 0,21 | 62,8 |
| Con agua^{3} | ||||
| 1 | 190 | 13.800 | 20,85 | 10,4 |
| 2 | 190 | 6.900 | 21,38 | 11,1 |
| 3 | 190 | 3.450 | 8,23 | 18,5 |
| 4 | 175 | 13.800 | 20,85 | 10,8 |
| 5 | 175 | 6.900 | 11,04 | 17,1 |
| 6 | 175 | 3.450 | 0,88 | 12,3 |
| 7 | 160 | 13.800 | 18,09 | 14,4 |
| 8 | 160 | 6.900 | 5,08 | 26,2 |
| 9 | 160 | 3.450 | 0,56 | 21,9 |
| Notas: 1. Carga pico en N/cm. | ||||
| \hskip0,9cm 2. Resistencia a la rotura en porcentaje (%). | ||||
| \hskip0,9cm 3. Agua agregada tal como se ha descrito anteriormente. |
\vskip1.000000\baselineskip
Los resultados mostrados en la Tabla 2 indican
que las telas que contienen además agua por encima de la cantidad de
recuperación en equilibrio, aproximadamente 6%, pueden convertirse
en estructuras fuertes a temperaturas mucho más bajas que las telas
que contienen únicamente la cantidad de agua en equilibrio. Los
datos de la Tabla 2 indican que a 190ºC, las telas que contienen CA
y rayón sin agua agregada tenían baja resistencia a la tracción. Por
ejemplo, un calandrado de una tela a 190ºC y 13.800 kPa sin agua
agregada tiene una resistencia de carga pico de únicamente 0,21
N/cm. Por el contrario, si la tela se trata con agua y se extrae en
vacío para eliminar el exceso de agua antes del calandrado, se forma
una estructura que tiene una resistencia casi de dos órdenes de
magnitud superiores a la de la tela no mojada. (Compárense las dos
primeras telas relacionadas en la Tabla 2). Generalmente, los datos
indican que todas las telas tratadas con agua, calandradas a
temperaturas entre 160-190ºC y presiones de 3.450
kPa a 13.800 kPa tenían resistencias de carga pico superiores a la
de la tela no mojada. De acuerdo con ello, los datos indican
igualmente que con el calandrado en húmedo puede lograrse una tela
pegada más fuertemente a temperaturas y presiones más bajas.
Igualmente, los datos indican que para las telas no mojadas, a una
presión de calandrado dada, presiones de calandrado más altas dan
como resultado estructuras más fuertes.
El Ejemplo 3 se llevó a cabo para medir las
propiedades a la tracción de telas depositadas en seco
aleatoriamente de 101,85 gr/m^{2} de una mezcla de fibras de 3,81
cm de 1,5 dpf de rayón y 1,7 dpf de acetato de celulosa, las cuales
se sumergieron en agua, se extrajeron en vacío para eliminar el
exceso de agua y se calandraron entre rodillos lisos a las
temperaturas y presiones especificadas en la Tabla 3. El material de
tela pasó entre los rodillos a una velocidad de un metro por minuto.
"No agregada" significa que la tela no se sumergió y que el
contenido de humedad fue el contenido de humedad de recuperación
normal. Las telas de fibras de tamaño variable se pesaron antes de
sumergirlas en agua y después de extracción en vacío con el fin de
determinar el contenido en agua de la tela.
\vskip1.000000\baselineskip
| Cont. en H_{2}O | Temp. de | Presión | Espesor de tela | Carga | Resis. a la |
| de la tela (%) | calandra ºC | calandra kPa | calandrada, cm | pico^{1} | rotura^{2} |
| A. Tela rayón/CA 80/20 | |||||
| No agre. | 170 | 6.900 | 0,0693 | 0,53 | 32 |
| 452 | 170 | 6.900 | 0,0231 | 18,57 | 7,4 |
| 516 | 160 | 6.900 | 0,0401 | 4,20 | 5,5 |
| 267 | 150 | 6.900 | 0,0287 | 8,41 | 4,4 |
| 259 | 140 | 6.900 | 0,0792 | 0,88 | 14,8 |
| 291 | 130 | 6.900 | 0,1064 | 0,88 | 21,3 |
| 222 | 120 | 6.900 | 0,1346 | 0,53 | 32 |
| B. Tela rayón/CA 60/40 | |||||
| No agre. | 170 | 6.900 | 0,0741 | 0,53 | 26,8 |
| 431 | 170 | 6.900 | 0,0221 | 33,99 | 7,5 |
| 509 | 160 | 6.900 | 0,0630 | 2,45 | 7,8 |
| 211 | 150 | 6.900 | 0,0328 | 8,41 | 2,9 |
| 278 | 140 | 6.900 | 0,0599 | 1,75 | 9,0 |
| 260 | 130 | 6.900 | 0,0919 | 0,88 | 25,4 |
| 393 | 120 | 6.900 | 0,1013 | 0,70 | 21,3 |
| Notas: 1. Carga pico en N/cm. | |||||
| \hskip0,9cm 2. Resistencia a la rotura en porcentaje (%). |
\vskip1.000000\baselineskip
Los datos de la Tabla 3 indican que se forman
estructuras fuertes a partir de telas que contienen CA a
temperaturas tan bajas como de 150ºC. A presiones de calandrado más
altas, se estima que probablemente pueden formarse igualmente
estructuras fuertes a temperaturas por debajo de 150ºC. Por ejemplo,
se estima que a una temperatura de 130ºC y una presión de 20.700 kPa
a 34.500 kPa puede formarse una estructura con la resistencia de una
tela calandrada a 170ºC y 6.900 kPa.
La Figura 3 ilustra un calandrado en húmedo de
tela de rayón/CA 60/40 pegada a 170ºC y 6.900 kPa. La fibra de CA en
la tela había fluido extensamente. Aunque dicho tejido podría tener
utilidad limitada, los resultados son indicativos del buen pegado
que puede lograrse a esta baja temperatura y bajas presiones. Es de
esperar un buen pegado a presiones de los rodillos muy bajas, por
ejemplo 138 kPa-345 kPa. Esto es comercialmente
ventajoso y permitiría la formación de estructuras menos densas.
La Figura 4, cuando se compara con la Figura 1,
indica que se produjo un mayor pegado a 150ºC con una tela mojada
que cuando se llevó a cabo a 225ºC con una tela no mojada.
El Ejemplo 4 se llevó a cabo para medir las
propiedades a la tracción de telas cardadas de 101,85 gr/m^{2} de
fibras de 3,9687 cm de acetato de celulosa al 100% de 1,8 dpf que
habían sido pulverizadas con agua justamente antes del calandrado.
El calandrado se realizó entre rodillos lisos a las temperaturas y
presiones especificadas en la Tabla 4. El material de tela pasó
entre los rodillos a una velocidad de un metro por minuto.
"Nada" significa que la tela no se pulverizó con agua y que el
contenido de humedad fue el contenido de humedad recuperado normal.
Aproximadamente, la mitad del agua pulverizada se aplicó a cada cara
de la tela.
| Muestra | Pegado | Peso tela | Agua agregada | Propiedades a la tracción | |||
| ºC | (Kpa) | seca (Wt.) | Peso(g)^{3} | (%)^{4} | Carga Pico^{1} | Resist. Rotura^{2} | |
| 4-A | 210 | 6900 | 10,30 | Nada | Nada | 1,9 | 0,9 |
| 4-A | 210 | 6900 | 7,95 | 1,67 | 20,1 | 5,9 | 1,2 |
| 4-B | 210 | 6900 | 9,02 | 1,88 | 20,8 | 5,1 | 1,1 |
| 4-C | 210 | 6900 | 8,52 | 4,59 | 53,9 | 5,3 | 1,3 |
| 4-D | 210 | 6900 | 9,42 | 9,52 | 100 | - No ensayable^{5} - | |
| 4-N | 190 | 6900 | 8,84 | Nada | Nada | 1,4 | 0,9 |
| 4-L | 190 | 6900 | 8,99 | 3,65 | 40,6 | 9,8 | 1,4 |
| 4-M | 190 | 6900 | 7,88 | 7,90 | 100 | 13,3 | 1,1 |
| 4-E | 170 | 6900 | 8,99 | Nada | Nada | 0,9 | 0,9 |
| 4-F | 170 | 6900 | 8,29 | 3,36 | 40,5 | 6,7 | 1,6 |
| 4-G | 170 | 6900 | 7,86 | 7,88 | 100 | 17,2 | 1,4 |
| 4-H | 150 | 6900 | 8,97 | Nada | Nada | 0,7 | 0,7 |
| 4-I | 150 | 6900 | 8,59 | 1,83 | 21,3 | 1,2 | 3,8 |
| 4- | 150 | 6900 | 8,82 | 3,72 | 42,2 | 3,5 | 1,6 |
| 4-K | 150 | 6900 | 8,42 | 8,42 | 100 | 11,2 | 1,1 |
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
Notas: \+ 1. Carga pico en N/cm.\cr \+ 2. Resistencia a la rotura
en porcentaje (%).\cr \+ 3. Peso del agua en la muestra de tela.\cr
\+ 4. Peso del agua en % en la muestra mojada.\cr \+ 5. La tela
62D se volvió tan plástica que se quedó adherida al rodillo caliente
y tuvo que quitarse
rascando.\cr}
Los datos en la Tabla 4 indican que el pegado se
realizó usando CA al 100% con y sin agua agregada. No hubo presente
ningún segundo tipo de fibra en la tela con el fin de eliminar
cualquier interpretación en los datos debido a las características
de adsorción de agua de la segunda fibra. Los datos indican que
existe un cambio destacable en la resistencia de las estructuras
calandradas cuando existe presente una cantidad tan pequeña como del
20% de agua en la estructura antes del calandrado.
El Ejemplo 5 se llevó a cabo para medir las
propiedades a la tracción de telas de 67,9 gr/cm^{2} de rayón al
80% de 1,5 dpf y CA al 20% de 2,3 dpf. La tela se formó usando
fibras redondeadas retorcidas las cuales se depositaron mojadas en
agua, se extrajeron en vacío para eliminar el exceso de agua y se
calandraron entre rodillos lisos a las temperaturas y presiones
especificadas en la Tabla 5. El material de tela se suministró a los
rodillos a la velocidad de un metro por minuto.
| Calandrado | Propiedades de tracción | |||
| Tratamiento de la tela | Pre. | Carga pico | Resistencia | |
| depositada mojada | ºC | kPa | (N/cm) | a la tracc. |
| 1. Secado en estufa a 100ºC antes de | 165 | 6.900 | Resist. insuficiente para su ensayo | |
| \hskip0,3cm calandrado | ||||
| 2. Secada en estufa antes de calandrada | 165 | 6.900 | 11,7 | 4,4 |
| \hskip0,3cm sin extracción en vacío | ||||
| 3. Extraída en vacío y calandrada | 165 | 6.900 | 13,8 | 4,0 |
| 4. Extraída en vacío y secada al aire | 165 | 6.900 | 16,1 | 7,5 |
| \hskip0,2cm 10 min antes del calandrado | ||||
| 5. Extraída en vacío y calandrada | 190 | 6.900 | 20,3 | 6,2 |
Los datos de la Tabla 5 indican las propiedades
físicas de tela depositada mojada que contenía rayón y CA. En
ausencia de agua y a una temperatura de calandrado de 165ºC, no se
desarrolló resistencia cohesiva en la tela. Cuando se agregó agua a
la tela, se desarrolló una resistencia significativa con el
calandrado. Aunque no se midió la cantidad de agua en la muestra 4,
es razonable suponer que parte del contenido de agua se evaporó en
la muestra 4 y que se produjo un mejor pegado por un contenido en
agua algo disminuido en comparación con las muestras a las cuales no
se dejaron secar al aire. El secado al aire durante 10 minutos, o
más, puede reducir la cantidad de agua presente en la tela. Como
alternativa, además de pulverizar o sumergir el tejido para mojarlo
con agua, pueden usarse otros procedimientos para llegar a un
contenido en agua óptimo para las propiedades óptimas del tejido a
un conjunto de valores especificados de temperaturas de pegado,
presión de los rodillos y velocidad de la calandra. El tejido puede
mojarse y, a continuación, pasarse a través de una cámara que tenga
una temperatura y contenido de humedad especificados para equilibrar
el contenido en agua a algún nivel especificado. Igualmente, puede
usarse una cámara de vapor para mojar el tejido.
(Referencia)
Se formó una tela cardada de triacetato de
celulosa de acuerdo con el procedimiento conocido en la técnica. La
tela estaba formada por fibras de 2,5 dpf y de un peso de 101,85
gr/cm^{2}. Las muestras de tela se calandraron en seco y después
se mojaron de acuerdo con la invención. El tejido mojado tenía un
contenido en agua de aproximadamente 200% hasta aproximadamente 600%
del peso en seco del tejido de acuerdo con la invención. El
calandrado de las muestras mojadas se realizó a temperaturas de
190ºC y presiones de rodillos de 6.900 kPa. La tela se pasó a través
de los rodillos de la calandra a una velocidad de 0,2 metros por
minuto para pegar las fibras de triacetato unas con otras. Por el
contrario, la tela de triacetato seca que contiene únicamente la
humedad de recuperación normal, requiere una temperatura de
210-280ºC durante un período de 1-5
minutos, con la adición de tensión, para lograr el pegado de las
fibras de triacetato tal como se indica en la Encyclopedia of
Polymer Science and Engineering, vol. 6, pág. 700, previamente
citada.
Los ejemplos anteriores se han establecido con el
fin de ilustrar la invención, pero no han tomarse como limitativos
del alcance o la aplicabilidad de la invención. Pueden hacerse
ciertos cambios en la realización del procedimiento de calandrado
aquí establecido y en la forma de los productos mediante dicho
procedimiento sin apartarse del alcance de la invención. Además, se
entiende que las reivindicaciones siguientes están destinadas a
cubrir todas las características genéricas y específicas de la
invención aquí descrita.
Claims (7)
1. Un procedimiento para el calandrado de un
tejido que contiene fibras de un éster de celulosa y/o un éter de
celulosa, mediante el cual se pegan las fibras de dicho éster/éter
de celulosa presentes en el tejido unas con otras y/o a otras fibras
presentes en el tejido que están fabricadas de substancias
seleccionadas, comprendiendo dicho procedimiento el mojado en agua
del tejido y el paso del tejido entre al menos un par de rodillos de
calandrado que tienen superficies lisas o gofradas y que están
calentados a una temperatura de desde 150ºC hasta 190ºC, en el que
dichos rodillos ejercen una presión sobre el tejido que pasa entre
ellos de desde 3.450 kPa hasta 34.500 kPa, en el que dicho material
es pasado entre dichos rodillos a una velocidad de desde 0,5 hasta
200 metros por minuto, y en el que dicho tejido es uno seleccionado
entre el grupo formado por tejidos tejidos, no tejidos y tricotados,
y velos de fibras no tejidas, y en el que dichas otras fibras están
seleccionadas entre el grupo formado por rayón, poliésteres, lana,
algodón, seda, poliamidas, poliacrilatos, polimetacrilatos,
poliolefinas, y substancias celulósicas naturales seleccionadas
entre el grupo formado por pulpa de madera, lino y cáñamo, y en el
que el contenido en agua del tejido mojado es desde 20% hasta 600%
del peso en seco del tejido.
2. El procedimiento de acuerdo con la
Reivindicación 1, en que el contenido en agua del tejido mojado es
desde 20% hasta 200% del peso en seco del tejido.
3. El procedimiento de acuerdo con la
Reivindicación 1, en el que la parte no celulosa del éster de
celulosa en C_{5} o un éster de ácido alcano o alqueno carboxilo
inferior y la parte no celulosa del éter de celulosa es un grupo
alquilo o alquenilo en C_{5} o inferior.
4. El procedimiento de acuerdo con las
Reivindicaciones 1-3, en el que la fibra de celulosa
está seleccionada entre el grupo formado por acetato de celulosa y
triacetato de celulosa.
5. El procedimiento de acuerdo con las
Reivindicaciones 1 a 4, en el que dicho material se hace pasar entre
dichos rodillos a una velocidad preferiblemente de 25 a 150 metros
por minuto.
6. El procedimiento de acuerdo con las
Reivindicaciones 1 a 4, en el que dicho material se hace pasar entre
dichos rodillos a una velocidad de desde 0,5 hasta 5 metros por
minuto, y en el que dicho tejido es uno seleccionado entre el grupo
formado por tejidos tejidos, no tejidos y tricotados.
7. El procedimiento de acuerdo con la
Reivindicación 6, en el que la presión del rodillo es desde 3.450
kPa hasta 17.250 kPa, preferiblemente de 6.900 kPa hasta 17.250
kPa.
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