MX2011012795A - Trama fibrosa estructurada. - Google Patents

Abstract

La presente invención está dirigida a una trama fibrosa estructurada que comprende fibras hidrófilas térmicamente estables unidas térmicamente entre sí por medio de calor y que producen un sustrato de base térmicamente estable. El sustrato de base se texturiza por medio de tratamiento mecánico para aumentar su grosor y se modifica, opcionalmente, por medio de unión reforzada para mejorar sus propiedades mecánicas y de manejo de fluidos. La trama fibrosa estructurada provee una capacidad óptima de absorción de fluidos por capilaridad y de captación de fluidos y está dirigida a aplicaciones de manejo de fluidos.

Description

TRAMA FIBROSA ESTRUCTURADA CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con tramas fibrosas, particularmente, tramas fibrosas estructuradas que proveen una capacidad óptima de captación y distribución de fluidos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las telas no tejidas comerciales comprenden, típicamente, polímeros sintéticos formados como fibras. Estas telas se producen, típicamente, con fibras sólidas que tienen una alta densidad general intrínseca, típicamente, de 0.9 g/cm3 a 1 .4 g/cm3. Frecuentemente, el peso general o peso base de la tela se determina en función de la opacidad, propiedades mecánicas, suavidad/comodidad deseadas o en función de una interacción específica de la tela con los fluidos para promover un grosor o calibre, resistencia y percepción de protección aceptables. Frecuentemente, para obtener una función específica o alcanzar un nivel de desempeño deseado se requiere una combinación de estas propiedades.

La funcionalidad de las telas no tejidas es importante para muchas aplicaciones. En varias aplicaciones de telas no tejidas, su función consiste en proveer a un producto una sensación deseada al hacer que sea más suave o que parezca más natural. En otras aplicaciones de telas no tejidas su función afecta el desempeño directo del producto al hacer que éste sea absorbente o capaz de captar o distribuir fluidos. En cualquiera de los casos, la función de la tela no tejida está relacionada, frecuentemente, con el calibre o el grosor. Por ejemplo, las telas no tejidas son útiles para aplicaciones de manejo de fluidos en las que se desea obtener una capacidad óptima de captación y distribución de fluidos. Dichas aplicaciones incluyen el uso en artículos absorbentes desechables para proteger contra la humedad y en aplicaciones de limpieza para lograr la limpieza de particulados y fluidos. En cualquiera de los casos, se prefiere usar las telas no tejidas como una capa de manejo de fluidos con capacidad para captar y distribuir fluidos.

La eficacia de la tela no tejida para lograr esta función depende ampliamente del grosor o el calibre y del volumen vacío correspondiente de la tela no tejida además de las propiedades de las fibras usadas para formar dicha tela no tejida. En varias aplicaciones se requiere, además, que el calibre sea limitado para minimizar la voluminosidad del producto resultante. Por ejemplo, un artículo absorbente desechable incluye, típicamente, un lienzo superior de tela no tejida, un lienzo inferior y un núcleo absorbente entre ellos. Para controlar las fugas y la saturación de fluido producida por los chorros de líquido se coloca una capa de captación de fluidos que comprende, típicamente, al menos una capa de tela no tejida entre el lienzo superior y el núcleo absorbente. La capa de captación tiene la capacidad de captar un fluido y transportarlo al núcleo absorbente. La eficacia de la capa de captación para lograr esta función depende ampliamente del grosor de la capa y de las propiedades de las fibras usadas para formar dicha capa. Sin embargo, el grosor genera una voluminosidad no deseada por el consumidor. Por lo tanto, el grosor o el calibre de una tela no tejida se selecciona en función del equilibrio entre el grosor máximo necesario para que el producto sea funcional y el grosor mínimo necesario para que el producto sea cómodo.

Además, frecuentemente, resulta difícil mantener el calibre de una tela no tejida debido a las fuerzas de compresión inducidas durante el manejo, almacenamiento y, en algunos casos, el uso habitual del material. Por lo tanto, para la mayoría de las aplicaciones se prefiere que el calibre de la tela no tejida sea suficientemente resistente para mantenerse durante la transformación, envasado y uso final. Incluso, las telas no tejidas de calibre alto ocupan más espacio en los rollos durante el almacenamiento. Por consiguiente, se prefiere, además, un proceso para aumentar el calibre de una tela no tejida, preferentemente, en el momento en que la tela ingresa al proceso de fabricación de un producto final específico de modo que se pueda almacenar una mayor cantidad de material en un rollo antes de su transformación en un producto final.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCIÓN La presente invención está dirigida a una trama fibrosa estructurada que comprende fibras térmicamente estables. Preferentemente, las fibras y la trama fibrosa son no extensibles. Las fibras son no extensibles de modo que se rompen en el plano de la trama durante el tratamiento mecánico tal como se describe más adelante y son rígidas para soportar fuerzas de compresión durante el uso. Las fibras tienen un módulo de al menos 0.5 GPa. Las fibras se unen térmicamente entre sí por medio de calor y producen un sustrato de base de trama fibrosa que es térmicamente estable.

El sustrato de base de trama fibrosa tiene un espesor o grosor característico basado en el tamaño, el peso base y el tipo de unión de las fibras que es prácticamente homogéneo en un área extensa. El sustrato de base incluye una primera superficie y una segunda superficie tratadas mecánicamente para impartir al sustrato de base un grosor fuera del plano y formar una trama fibrosa estructurada. La trama fibrosa estructurada comprende una primera región y una pluralidad de segundas regiones distintas colocadas por toda la primera región. Las segundas regiones forman discontinuidades en la segunda superficie de la trama fibrosa y fibras desplazadas en la primera superficie. Las fibras desplazadas se fijan a lo largo de un primer lado de la segunda región y se separan cerca de la primera superficie a lo largo de un segundo lado de la segunda región opuesto al primer lado y forman extremos sueltos que se extienden lejos de la primera superficie de la tela fibrosa. Al menos 50 % y menos del 100 % de las fibras desplazadas tienen extremos sueltos que proveen un volumen libre para recolectar el fluido.

En una modalidad la trama fibrosa estructurada incluye una pluralidad de regiones unidas y/o de unión reforzada colocadas por toda la primera región entre las segundas regiones. Las regiones unidas y/o de unión reforzada pueden extenderse en forma continua entre las segundas regiones y formar depresiones que proveen un volumen vacío adicional para la captación de fluidos y canales para la distribución de fluidos.

La trama fibrosa estructurada está prevista para aplicaciones de manejo de fluidos en las que se desea obtener una capacidad óptima de captación y distribución de fluidos. Dichas aplicaciones de manejo de fluidos incluyen artículos absorbentes desechables, tales como pañales-, productos para la protección femenina, productos limpiadores absorbentes de fluidos, apositos para heridas, baberos y productos para la incontinencia en adultos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Estas y otras particularidades, aspectos y ventajas de la presente invención se entenderán mejor con respecto a la siguiente descripción, reivindicaciones anexas y figuras acompañantes, en los cuales: La Figura 1 es una representación esquemática de un aparato para fabricar una trama de conformidad con la presente invención.

La Figura 1 A es una representación esquemática de un aparato alternativo para fabricar una trama laminada de conformidad con la presente invención.

La Figura 2 es una vista ampliada de una porción del aparato que se muestra en la Figura 1 .

La Figura 3 es una vista en perspectiva parcial de un sustrato estructurado.

La Figura 4 es una porción ampliada del sustrato estructurado que se muestra en la Figura 3.

La Figura 5 es una vista en corte transversal de una porción del sustrato estructurado que se muestra en la Figura 4.

La Figura 6 es una vista en planta de una porción del sustrato estructurado que se muestra en la Figura 5.

La Figura 7 es una representación en sección transversal de una porción del aparato mostrado en la Figura 2.

La Figura 8 es una vista en perspectiva de una parte del aparato para formar una modalidad de la trama de la presente invención.

La Figura 9 es una vista en perspectiva ampliada de una parte del aparato para formar la trama de la presente invención.

La Figura 10 es una vista en perspectiva parcial de un sustrato estructurado que tiene porciones de fibras desplazadas unidas por fusión.

La Figura 1 1 es una porción ampliada del sustrato estructurado que se muestra en la Figura 10.

Las Figuras 12A-12F son vistas planas de una porción del sustrato estructurado de la presente invención que ilustran varios patrones de regiones unidas y/o de unión reforzada.

La Figura 13 es una vista en corte transversal de una porción del sustrato estructurado que muestra regiones unidas y/o de unión reforzada.

La Figura 14 es una vista en corte transversal de una porción del sustrato estructurado que muestra regiones unidas y/o de unión reforzada en superficies opuestas del sustrato estructurado.

La Figura 15 es una fotomicrografía de una porción de una trama de la presente invención que muestra estructuras con forma de carpa formadas en las deformaciones con poco desplazamiento de fibras.

La Figura 16 es una fotomicrografía de una porción de una trama de la presente invención que muestra una rotura considerable de las fibras producida por una mayor deformación por desplazamiento de las fibras.

Las Figuras 17A y 17B son fotomicrografías de porciones de una trama de la presente invención que muestran porciones del sustrato estructurado cortadas para determinar la cantidad de fibras desplazadas La Figura 18 es una fotomicrografía de una porción de una trama de la presente invención que identifica lugares a lo largo de las fibras desplazadas con puntas unidas del sustrato estructurado cortadas para determinar la cantidad de fibras desplazadas.

Las Figuras 19A a 19C son secciones transversales de configuraciones de fibras con forma.

La Figura 20 es una representación esquemática del mecanismo de un aparato usado para determinar la permeabilidad radial en el plano.

Las Figuras 21 A, 21 B y 21 C son vistas alternativas de porciones del mecanismo del aparato usado para determinar la permeabilidad radial en el plano que se muestra en la Figura 20.

La Figura. 22 es una representación esquemática de un receptáculo de suministro de fluidos para el mecanismo del aparato usado para determinar la permeabilidad radial en el plano que se muestra en la Figura 20.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Definiciones: Como se usa en la presente descripción y en las reivindicaciones, el término "que comprende" es inclusivo o abierto y no excluye elementos, componentes de la composición o etapas del método adicionales no mencionados.

Como se usa en la presente descripción, el término "activación" se refiere a cualquier proceso por el cual la deformación por tracción producida por los dientes y ranuras que se acoplan hace que las secciones intermedias de la trama se estiren o extiendan. Se ha encontrado que esos procesos son útiles para producir varios artículos que incluyen películas permeables, compuestos elásticos, materiales perforados y materiales texturados. Para las tramas de tela no tejida, el estiramiento puede generar la reorientación de las fibras, el cambio en el denier y/o sección transversal de la fibra, una reducción en el peso base y/o la destrucción controlada de la fibra en las secciones intermedias de la trama. Por ejemplo, un método de activación común es el proceso conocido en la industria como laminado de anillos.

Como se usa en la presente descripción, "profundidad del acoplamiento" se refiere a la medida en que se extienden los dientes y ranuras de acoplamiento de miembros de activación opuestos en el otro.

Como se usa en la presente descripción, el término "trama de tela no tejida" se refiere a una trama que tiene una estructura de fibras o hilos individuales que están intercalados, pero que no siguen un patrón como en el caso de una tela tejida, y que no tienen, típicamente, fibras orientadas en forma aleatoria. Para formar las telas o tramas de tela no tejida se han usado muchos procesos, por ejemplo, procesos de fusión -soplado, consolidación térmica, hidroenmarañado, tendido al aire y procesos de unión y cardado de tramas que incluyen unión térmica y cardado. El peso base de las telas no tejidas se expresa, usualmente, en gramos por metro cuadrado (g/m2). El peso base de una trama laminada es el peso base combinado de las capas constituyentes y de cualquier otro componente agregado. Los diámetros de las fibras se expresan, usualmente, en micrómetros; el tamaño de la fibra se puede, además, expresar en denier, que es una unidad de peso por longitud de la fibra. El peso base de las tramas laminadas adecuadas para usarse en la presente invención puede variar de 6 g/m2 a 400 g/m2, en función del uso final de la trama. Para usar como una toallita para manos, por ejemplo, una primera trama y una segunda trama pueden ser una trama de tela no tejida con un peso base de 18 g/m2 a 500 g/m2.

Como se usa en la presente descripción, "fibras unidas por hilado" se refiere a fibras de diámetro relativamente pequeño que se forman mediante la extrusión de material termoplástico fundido como filamentos a partir de una pluralidad de capilares finos, usualmente circulares, de una tobera de hilatura, de modo que el diámetro de los filamentos extrudidos se reduce rápidamente por la acción de una fuerza aplicada externamente. Generalmente, las fibras hiladas por unión no se adhieren cuando se las deposita sobre una superficie recolectara. Las fibras unidas por hilado son, generalmente, continuas y tienen un diámetro promedio (de una muestra de al menos 10) mayor que 7 micrómetros y, más específicamente, de aproximadamente 10 a 40 micrómetros.

Como se usa en la presente descripción, el término "fibras fundidas y sopladas" se refiere a las fibras formadas al extrudir un material termoplástico fundido a través de una pluralidad de capilares finos, usualmente circulares, en un dado, en forma de hilos o filamentos fundidos en una corriente de gas (por ejemplo, aire) a alta velocidad que atenúa los filamentos de material termoplástico fundido para reducir su diámetro, lo cual puede efectuarse hasta alcanzar el diámetro de una microfibra. Después de eso, las fibras fundidas y sopladas son transportadas por la corriente gaseosa de alta velocidad y depositadas en una superficie recolectora, frecuentemente, mientras aún conservan la adherencia, para formar una trama de fibras fundidas y sopladas dispersas en forma aleatoria. Las fibras fundidas y sopladas son microfibras que pueden ser continuas o discontinuas con un diámetro promedio, generalmente, inferior a 10 micrómetros.

Como se usa en la presente descripción, el término "polímero" incluye, generalmente, pero no se limita a los homopolímeros, copolímeros, como por ejemplo copolímeros, termopolímeros, etc. en bloque, injertados en forma aleatoria y alternada, y mezclas y modificaciones de los mismos. Además, a menos que se establezca de cualquier otra forma, el término "polímero" incluye todas las configuraciones geométricas posibles del material. Las configuraciones incluyen pero no se limitan a simetrías isotácticas, atácticas, sindiotácticas y aleatorias.

Como se usa en la presente descripción, el término fibra "monocomponente" se refiere a una fibra formada por uno o más extrusores que usan solamente un polímero. Este término no pretende excluir las fibras formadas a partir de un polímero al cual se le han agregado pequeñas cantidades de aditivos para suministrarle coloración, propiedades antiestáticas, lubricación, hidrofilicidad, etc. Estos aditivos, por ejemplo, dióxido de titanio para la coloración, están presentes, generalmente, en una cantidad menor que aproximadamente 5 % en peso y, más generalmente, aproximadamente 2 % en peso.

Como se usa en la presente descripción, "fibras bicomponentes" se refiere a fibras formadas a partir de al menos dos polímeros diferentes extrudidos de extrusores independientes, pero hilados juntos para formar una fibra. Las fibras bicomponentes a veces se conocen como fibras conjugadas o fibras multicomponentes. Los polímeros se configuran en zonas prácticamente diferentes posicionadas constantemente a través de la sección transversal de las fibras bicomponentes y se extienden continuamente a lo largo de la longitud de las fibras bicomponentes. La configuración de dicha fibra bicomponente puede ser, por ejemplo, una distribución del tipo cubierta/núcleo, en donde un polímero es rodeado por otro, o podría ser una configuración del tipo lado a lado, una configuración circular, o una configuración tipo "archipiélago".

Como se usa en la presente descripción, el término "fibras biconstituyentes" se refiere a fibras formadas a partir de al menos dos polímeros extrudidos del mismo extrusor como una mezcla. Las fibras biconstituyentes no tienen los distintos componentes poliméricos configurados en zonas distintas posicionados en forma relativamente constante a través del área transversal de la fibra y los diferentes polímeros, usualmente, no son continuos a lo largo de la longitud total de la fibra sino que, usualmente, forman fibras que comienzan y terminan en forma aleatoria. A veces se usa el término fibras multiconstituyentes para referirse a las fibras biconstituyentes.

Como se usa en la presente descripción, "fibras no redondas" describe las fibras que tienen una sección transversal no redonda e incluye las "fibras con forma" y las "fibras de canal capilar". Esas fibras pueden ser sólidas o huecas y trilobales o con forma de delta; preferentemente, son fibras que tienen canales capilares en sus superficies externas. Los canales capilares pueden tener distintas formas en el corte transversal, tal como en "U", en "H", en "C" y en "V". Una fibra de canal capilar preferida es la T-401 , designada como fibra 4DG, que se encuentra disponible de Fiber Innovation Technologies, Johnson City, TN. La fibra T-401 es un tereftalato de polietileno (poliéster PET).

"Artículo absorbente" se refiere a dispositivos que absorben y/o contienen líquido. Los artículos absorbentes para llevar puestos son artículos absorbentes que se colocan contra el cuerpo o cerca del cuerpo del usuario para absorber y contener las diversas excreciones expulsadas por el cuerpo. Los ejemplos no limitantes de artículos absorbentes para llevar puestos incluyen pañales, pañales tipo calzón o de entrenamiento, calzones de entrenamiento, toallas sanitarias, tampones, pantiprotectores, dispositivos para la incontinencia y lo similar. Otros artículos absorbentes incluyen paños y productos limpiadores.

"Colocado" se refiere a la colocación de un elemento de un artículo en relación con otro elemento de un artículo. Por ejemplo, los elementos pueden formarse (unirse y colocarse) en un lugar o posición particular como una estructura unitaria con otros elementos del pañal o como un elemento separado unido a otro elemento del pañal.

"Tela no tejida extensible" es una trama de tela no tejida fibrosa que se alarga, sin romperse, en al menos 50 %. Por ejemplo, un material extensible que tiene una longitud inicial de 100 mm se puede alargar al menos hasta 150 mm cuando se deforma a una velocidad de deformación del 100 % por minuto y se prueba a una temperatura de 23 ± 2 °C y una humedad relativa de 50 ± 2 %. Un material puede ser extensible en una dirección (p. ej. CD), pero no extensible en otra dirección (p. ej. MD). Generalmente, una tela no tejida extensible está compuesta de fibras extensibles.

"Tela no tejida altamente extensible" es una trama de tela no tejida fibrosa que se alarga, sin romperse, en al menos 100 %. Por ejemplo, un material altamente extensible que tiene una longitud inicial de 100 mm puede alargarse al menos hasta 200 mm cuando se deforma a una velocidad de deformación del 100 % por minuto y se prueba a una temperatura de 23 ± 2 °C y una humedad relativa de 50 ± 2 %. Un material puede ser altamente extensible en una dirección (p. ej. CD), pero no extensible en otra dirección (p. ej. MD) o extensible en la otra dirección. Generalmente, una tela no tejida altamente extensible está compuesta de fibras altamente extensibles.

"Tela no tejida no extensible" es una trama de tela no tejida fibrosa que se alarga, sin romperse, antes de alcanzar el 50 % del alargamiento. Por ejemplo, un material no extensible que tiene una longitud inicial de 100 mm no se puede alargar más de 50 mm cuando se deforma a una velocidad de deformación del 100 % por minuto cuando se prueba a una temperatura de 23 ± 2 °C y una humedad relativa de 50 ± 2 %. Una tela no tejida no extensible es no extensible en la dirección de máquina (MD) y también en la dirección transversal (CD).

"Fibra extensible" es una fibra que se alarga en al menos 400 % sin romperse cuando se deforma a una velocidad de deformación del 100 % por minuto y se prueba a una temperatura de 23 ± 2 °C y una humedad relativa de 50 ± 2 %.

"Fibra altamente extensible" es una fibra que se alarga en al menos 500 % sin romperse cuando se deforma a una velocidad de deformación del 100 % por minuto y se prueba a una temperatura de 23 ± 2 °C y una humedad relativa de 50 ± 2 %.

"Fibra no extensible" es una fibra que se alarga en menos de 400 % sin romperse cuando se deforma a una velocidad de deformación del 100 % por minuto y se prueba a una temperatura de 23 ± 2 °C y una humedad relativa de 50 ± 2 %.

"Hidrófilo o hidrofilicidad" se refiere a una fibra o material de tela no tejida en el cual el agua o solución salina humedece rápidamente la superficie de la fibra o material fibroso. Un material que absorbe el agua o la solución salina puede clasificarse como un material hidrófilo. Una forma para medir la hidrofilicidad consiste en medir su capacidad de absorción por capilaridad vertical. Para la presente invención, un material de tela no tejida es hidrófilo si su capacidad de absorción por capilaridad vertical es de al menos 5 mm.

El término "unido" se refiere a las configuraciones por medio de las cuales un elemento se sujeta directamente al otro elemento al fijar el elemento directamente al otro elemento, y a las configuraciones por medio de las cuales un elemento se sujeta indirectamente a otro elemento al fijar el elemento a uno o más miembros intermedios que, a su vez, se fijan al otro elemento.

"Laminado" se refiere a dos o más materiales unidos entre sí por métodos conocidos en la industria, por ejemplo, unión adhesiva, unión térmica, unión ultrasónica.

"Dirección de máquina" o "MD" es la dirección paralela a la dirección de desplazamiento de la trama a medida que esta avanza a través del proceso de fabricación. Las direcciones dentro de los ± 45 grados de la MD se consideran direcciones de máquina. La "dirección transversal a la máquina" o "CD" es la dirección sustancialmente perpendicular a la MD y en el plano definido, generalmente, por la trama. Las direcciones menores que 45 grados de la dirección transversal se consideran direcciones transversales.

"Hacia el exterior" y "hacia el interior" se refieren, respectivamente, al lugar de un elemento colocado relativamente lejos o cerca de la línea central longitudinal de un artículo absorbente con respecto a un segundo elemento. Por ejemplo, si el elemento A se ubica hacia el exterior del elemento B, entonces el elemento A se ubicará más lejos de la línea central longitudinal que el elemento B.

"Absorción por capilaridad" se refiere al transporte activo de fluido a través de la tela no tejida por medio de fuerzas capilares. Velocidad de absorción por capilaridad se refiere al movimiento del fluido por unidad de tiempo, es decir, la distancia recorrida por un fluido en un tiempo determinado.

"Velocidad de captación" se refiere a la velocidad a la cual un material capta una cantidad de fluido determinada o la cantidad de tiempo necesario para que el fluido pase a través del material.

"Permeabilidad" se refiere a la capacidad relativa de un fluido para fluir a través de un material en el plano X-Y. Los materiales de alta permeabilidad permiten que el régimen de flujo del fluido sea mayor que el de los materiales que tienen una permeabilidad menor.

"Trama" significa un material capaz de enrollarse en un rodillo. Las tramas pueden ser películas, telas no tejidas, laminados, laminados perforados, etc. La cara de una trama se refiere a una de sus superficies bidimensionales opuesta a su borde.

"Plano X-Y" se refiere al plano definido por la MD y la CD de una trama en movimiento o la longitud.

Con respecto a todos los límites numéricos descritos en la presente descripción, debe entenderse que toda limitación numérica máxima dada a lo largo de esta especificación incluye cada limitación numérica inferior, como si tales limitaciones numéricas inferiores estuvieran escritas, expresamente, en la presente descripción. Además, cada limitación numérica mínima dada a lo largo de esta especificación incluirá cada limitación numérica alta, como si esas limitaciones numéricas estuvieran escritas, expresamente, en la presente descripción. Además, cada límite numérico dado a lo largo de esta especificación incluirá cada límite numérico estrecho que cae dentro de tal límite numérico más amplio y abarca, además, cada número individual dentro del límite numérico, como si todos los límites numéricos estrechos e individuales estuvieran escritos, expresamente, en la presente descripción.

La presente invención provee un sustrato estructurado formado por la activación de un sustrato de base adecuado. La activación induce el desplazamiento de fibras y forma una textura tridimensional que aumenta las propiedades de captación de fluidos del sustrato de base. La energía de superficie del sustrato de base se puede modificar, además, para aumentar sus propiedades de absorción de fluidos por capilaridad. El sustrato estructurado de la presente invención se describirá con respecto a un método y aparato preferidos usados para fabricar el sustrato estructurado a partir del sustrato de base. Un aparato preferido 150 se ilustra esquemáticamente en la Figura 1 y en la Figura 2 y se describe más adelante con mayor detalle.

Sustrato de base El sustrato de base 20 de conformidad con la presente invención es una trama de tela no tejida fibrosa permeable a los líquidos formada a partir de un conjunto suelto de fibras térmicamente estables. Las fibras de conformidad con la presente invención son no extensibles, es decir, como se mencionó anteriormente, fibras que se alargan menos de 300 % sin romperse; sin embargo, las fibras no extensibles que forman el sustrato de base de la presente invención se alargan, preferentemente, menos de 200 % sin romperse. Las fibras pueden incluir fibras discontinuas formadas en una trama por medio de tecnologías de cardado, tendido al aire o tendido en húmedo convencionales en la industria; sin embargo, se prefieren las fibras continuas unidas por hilado que forman tramas de tela no tejida por deposición de filamentos por medio de tecnologías de unión por hilado convencionales en la industria. Las fibras y los procesos de deposición de filamentos para producir tramas por deposición de filamentos se describen más adelante con más detalle.

Las fibras de la presente invención pueden tener diversas formas en sección transversal que incluyen, pero no se limitan a, formas redondas, elípticas, forma de estrella, trilobales, multilobales con 3 a 8 lóbulos, rectangulares, con forma de H, con forma de C, con forma de I, con forma de U y otras diversas excentricidades. Además, pueden usarse fibras huecas. Las formas preferidas son redondas, trilobales y con forma de H. Las fibras redondas son las menos costosas y, por lo tanto, son las fibras preferidas desde un punto de vista económico, pero las fibras con forma trilobal proveen una mayor área de superficie y, por lo tanto, son las preferidas desde un punto de vista funcional. Las fibras redondas y trilobales pueden ser, además, huecas; sin embargo, se prefieren las fibras sólidas. Las fibras huecas son útiles porque tienen una resistencia a la compresión mayor a un denier equivalente en comparación con una fibra sólida de la misma forma y denier.

Las fibras de la presente invención tienden a ser más grandes que las fibras de las telas no tejidas unidas por hilado típicas. Dado que puede ser difícil determinar el diámetro de las fibras con forma, frecuentemente, se hace referencia al denier de la fibra. El denier se define como la masa de una fibra en gramos a 9000 metros lineales de longitud expresada como dpf (denier por filamento). Para la presente invención, el intervalo de denier preferido es mayor que 1 dpf y menor que 100 dpf. Un intervalo de denier que se prefiere aun más es de 1.5 dpf a 50 dpf y, aun con mayor preferencia, un intervalo de 2.0 dpf a 20 dpf y, con la máxima preferencia, un intervalo de 4 dpf a 10 dpf.

Las fibras del conjunto suelto de fibras que forma el sustrato de base de la presente invención se unen antes de la activación y el desplazamiento de fibras correspondiente. El nivel de unión de las fibras en una trama fibrosa puede ser menor de modo que las fibras tengan un nivel alto de movilidad y tiendan a salir de los sitios de unión cuando se ejerce presión o las fibras pueden estar completamente unidas de modo que la integridad del sitio de unión sea mucho mayor y que las fibras tengan una movilidad mínima y tiendan a romperse bajo tensión. Preferentemente, las fibras no extensibles que forman el sustrato de base de la presente invención están completamente unidas para formar un material de trama fibrosa no extensible. Como se explica más adelante con mayor detalle, para formar el sustrato estructurado a través del desplazamiento de fibras se prefiere un sustrato de base no extensible.

La unión completa del sustrato de base se puede realizar en una etapa de unión, por ejemplo, durante la fabricación del sustrato de base. Alternativamente, para fabricar el sustrato de base pre-unido se puede realizar más de una etapa de unión, por ejemplo, el sustrato de base se puede unir ligeramente o unir solamente lo necesario durante la fabricación de modo que sea suficientemente íntegro para permitir su enrollado. Posteriormente, el sustrato de base puede pasar por otras etapas de unión para obtener una trama completamente unida, por ejemplo, inmediatamente antes de exponer el sustrato de base al proceso de desplazamiento de fibras de la presente invención. Además, se pueden realizar etapas de unión en cualquier momento entre la fabricación del sustrato de base y el desplazamiento de las fibras. Las diferentes etapas de unión pueden impartir, además, distintos patrones de unión.

Los procesos para unir fibras se describen con detalle en "Nonwovens: Theory, Process, Performance and Testing" de Albin Turbak (Tappi 1997). Los métodos de unión típicos incluyen enmarañado mecánico, enmarañado hidrodinámico, punzonado con agujas y unión química y/o unión con resina; sin embargo, se prefiere la consolidación térmica tal como consolidación por chorro de aire que usa consolidación por calor y puntos térmicos con presión y calor y, entre ellos, se prefiere especialmente la consolidación por puntos térmicos.

La consolidación por chorro de aire se realiza al pasar un gas caliente a través de un conjunto de fibras para producir una trama de tela no tejida consolidada. La consolidación por puntos térmicos implica aplicar calor y presión en lugares distintos para formar sitios de unión en la trama de tela no tejida. Los sitios de unión reales incluyen varias formas y tamaños que incluyen, pero no se limitan a, formas geométricas ovaladas, redondas y de cuatro lados. El área de unión general total por puntos térmicos es de 2 % a 60 %, preferentemente, de 4 % a 35 %, con mayor preferencia, de 5 % a 30 % y, con la máxima preferencia, de 8 % a 20 %. Un sustrato de base completamente unido de la presente invención tiene un área de unión general total de 8 % a 70 %, preferentemente, de 12 % a 50 % y, con la máxima preferencia, de 15 % a 35 %. La densidad de puntos de la consolidación por puntos térmicos es de 5 puntos/cm2 a 100 puntos/cm2, preferentemente, de 10 puntos/cm2 a 60 puntos/cm2 y, con la máxima preferencia, de 20 puntos/cm2 a 40 puntos/cm2. Un sustrato de base completamente unido de la presente invención tiene una densidad de puntos de unión de 10 puntos/cm2 a 60 puntos/cm2, preferentemente, de 20 puntos/cm2 a 40 puntos/cm2.

Para la consolidación térmica se requieren fibras formadas a partir de polímeros que se pueden unir térmicamente, tales como polímeros termoplásticos y fibras elaboradas con ellos. Para la presente invención, la composición de las fibras incluye un polímero que se puede unir térmicamente. El polímero que se puede unir térmicamente preferido comprende resina de poliéster, preferentemente, resina de PET, con mayor preferencia, resina de PET y resina de coPET que proveen fibras que se pueden unir térmicamente y que son térmicamente estables como se describe más adelante con mayor detalle. Para la presente invención, el contenido de polímero termoplástico es mayor que aproximadamente 30 %, preferentemente, mayor que aproximadamente 50 %, con mayor preferencia, mayor que aproximadamente 70 % y, con la máxima preferencia, mayor que 90 % en peso de la fibra.

Como resultado de la unión, el sustrato de base tiene propiedades mecánicas en la dirección de máquina (MD) y en la dirección transversal a la máquina (CD). La resistencia a la tensión en MD es de 1 N/cm a 200 N/cm, preferentemente, de 5 N/cm a 100 N/cm, con mayor preferencia, de 10 N/cm a 50 N/cm y, con la máxima preferencia, de 20 N/cm a 40 N/cm. La resistencia a la tensión en CD es de 0.5 N/cm a 50 N/cm, preferentemente, de 2 N/cm a 35 N/cm y, con la máxima preferencia, de 5 N/cm a 25 N/cm. El sustrato de base debería tener, además, una relación característica de resistencia a la tensión en MD a CD de 1.1 a 10, preferentemente, de 1.5 a 6 y, con la máxima preferencia, de 1.8 a 5.

Además, el método de unión afecta el grosor del sustrato de base. El grosor o calibre del sustrato de base depende, además, de la cantidad, tamaño y forma de la fibra en un lugar específico medido. El grosor del sustrato de base es de 0.10 mm a 1.3 mm, con mayor preferencia, de 0.15 mm a 1.0 mm y, con la máxima preferencia, de 0.20 mm a 0.7 mm.

El sustrato de base tiene, además, una opacidad característica. La opacidad es una medida de la cantidad relativa de luz que pasa a través del sustrato de base. Sin limitaciones teóricas de ninguna especie, se cree que la opacidad característica depende de la cantidad, tamaño, tipo, morfología y forma de las fibras en un lugar específico medido. La opacidad se puede medir empleando el método de prueba TAPPI T 425 de opacidad del papel om-01 "(geometría 15/d, grados de iluminación A/2, 89 % de respaldo de reflectancia y respaldo de papel)". La opacidad se mide como un porcentaje. Para la presente invención, la opacidad del sustrato de base es mayor que 5 %, preferentemente, mayor que 10 %, con mayor preferencia, mayor que 20 %, aún con mayor preferencia, mayor que 30 % y, con la máxima preferencia, mayor que 40 %.

El sustrato de base tiene un peso base característico y una densidad característica. El peso base se define como la masa de una fibra/tela no tejida por unidad de área. Para la presente invención, el peso base del sustrato de base es de 10 g/m2 a 200 g/m2. La densidad del sustrato de base se determina al dividir el peso base del sustrato de base por el grosor del sustrato de base. Para la presente invención la densidad del sustrato de base es de 14 kg/m3 a 200 kg/m3. El sustrato de base tiene, además, un volumen específico del sustrato de base que es el valor inverso de la densidad del sustrato de base medido en centímetros cúbicos por gramo.

El sustrato de base de la presente invención puede usarse para fabricar fieltro para techos, artículos para filtraciones, lienzos para secadoras y otros productos de consumo.

Modificación del sustrato de base En la presente invención el sustrato de base puede modificarse para optimizar sus propiedades de dispersión y captación de fluidos para usar en productos en los cuales el manejo de fluidos es importante. Las propiedades de dispersión de fluidos se pueden mejorar al cambiar la energía de superficie del sustrato de base para aumentar la hidrofilicidad y las propiedades de absorción por capilaridad correspondientes. La modificación de la energía superficial del sustrato de base es opcional y, típicamente, se realiza durante la fabricación del sustrato de base. Las propiedades de captación de fluidos se pueden alterar cuando la estructura del sustrato de base se modifica por el desplazamiento de fibras para introducir una textura 3D que aumenta el grosor o espesor y el volumen específico correspondiente del sustrato.

Energía de superficie La hidrofilicidad del sustrato de base se relaciona con la energía de superficie. La energía de superficie del sustrato de base puede modificarse por medio de tratamientos tópicos de superficie, injerto químico en la superficie de las fibras u oxidación reactiva de las superficies de las fibras con tratamientos de plasma o corona, después de los cuales se realiza la unión química a partir de la adición de la reacción del gas.

Además, el material polimérico usado para producir las fibras del sustrato de base puede afectar la energía de superficie del sustrato de base. El material polimérico puede tener una hidrofilicidad inherente o se puede volver hidrof ílico mediante la modificación química del polímero, superficie de la fibra y superficie del sustrato de base a través de aditivos de fusión o de la combinación del material polimérico con otros materiales que inducen el comportamiento hidrófilo. Los ejemplos de materiales usados para el polipropileno son IRGASURF® HL560 de Ciba y un copolímero de PET de Eastman Chemical, familia EASTONE® de materiales poliméricos para PET.

Además, los tratamientos tópicos de las fibras también pueden afectar la energía de superficie. Generalmente, el tratamiento tópico de las superficies de las fibras o implica el uso de surfactantes que se añaden en una emulsión a través de espuma, rocío, rodillo de contacto u otra técnica adecuada en estado diluido y, después, se secan. Los polímeros que podrían requerir un tratamiento tópico son los sistemas poliméricos basados en tereftalato de polipropileno o de poliéster. Otros polímeros incluyen poliesteramidas alifáticas; poliésteres alifáticos, poliésteres aromáticos que incluyen copolímeros y tereftalatos de polietileno, copolímeros y tereftalatos de polibutileno; copolímeros y tereftalatos de politrimetileno; y copolímeros y ácido poliláctico. Además, para el tratamiento tópico puede usarse la categoría de materiales conocidos como polímeros de liberación de suciedad (SRP, por sus siglas en inglés). Los polímeros de liberación de suciedad son una familia de materiales que incluyen poliéster-poliéter de bajo peso molecular, copolímero de bloque de poliéster-poliéter y compuestos de poliéster no iónicos. Algunos de estos materiales pueden añadirse como aditivos de fusión, pero preferentemente, se usan como tratamientos tópicos. Los productos comerciales ilustrativos de esta categoría de materiales son los disponibles de Clariant como la familia de productos Texcare™.

Sustrato estructurado La segunda modificación en el sustrato de base 20 implica el tratamiento mecánico del sustrato de base para producir un sustrato de trama fibrosa estructurada (los términos '"trama fibrosa estructurada" y "sustrato estructurado" se usan indistintamente en la presente invención). El sustrato estructurado se define como (1 ) un sustrato de base deformado permanentemente a través de la reordenación de fibras y separación y rotura de las fibras que produce la dislocación permanente de las fibras (mencionada de aquí en adelante como "desplazamiento de fibras") de modo que el valor del grosor del sustrato estructurado sea más alto que el del sustrato de base y, opcionalmente, (2) un sustrato de base modificado por medio de unión reforzada (mencionada de aquí en adelante como "unión reforzada") para formar una región comprimida debajo del grosor del sustrato de base. Los procesos de desplazamiento de fibras implican el desplazamiento mecánico permanente de fibras por medio de varillas, pasadores, botones, tamices estructurados o bandas u otra tecnología adecuada. La dislocación permanente de las fibras provee un grosor o calibre adicional en comparación con el sustrato de base. El grosor adicional aumenta el volumen específico del sustrato y, además, aumenta la permeabilidad del sustrato a los fluidos. La unión reforzada mejora las propiedades mecánicas del sustrato de base y puede mejorar la profundidad de los canales ubicados entre las regiones de fibras desplazadas para el manejo de fluidos.

Desplazamiento de fibras El sustrato de base descrito anteriormente se puede procesar con el aparato 150 que se muestra en la Figura 1 para formar el sustrato estructurado 21 , una porción del cual se muestra en las Figuras 3-6. Como se muestra en la Figura 3, el sustrato estructurado tiene una primera región 2 en el plano X-Y y una pluralidad de segundas regiones 4 colocadas por toda la primera región 2. Las segundas regiones 4 comprenden fibras desplazadas 6 que forman discontinuidades 16 en la segunda superficie 14 del sustrato estructurado 21 y fibras desplazadas 6 que tienen extremos sueltos 18 que se extienden desde la primera superficie 12. Como se ilustra en la Figura 4, las fibras desplazadas 6 se extienden desde un primer lado 11 de la segunda región 4 y se separan y rompen y torman extremos sueltos 18 a lo largo de un segundo lado 13 opuesto al primer lado 11 cerca de la primera superficie 12. Para la presente invención, cerca de la primera superficie 12 significa que la rotura de la fibra se produce entre la primera superficie 12 y la porción pico o distal 3 de las fibras desplazadas, preferentemente, más cerca de la primera superficie 12 que de la porción distal 3 de las fibras desplazadas 6.

El lugar en el que la fibra se separa o rompe se atribuye, principalmente, a las fibras no extensibles que forman el sustrato de base; sin embargo, el alcance de la unión usada para formar el sustrato de base afecta, además, la formación de fibras desplazadas y la rotura de las fibras correspondientes. Un sustrato de base que comprende fibras no extensibles completamente unidas provee una estructura que, debido a la resistencia de sus fibras, rigidez de sus fibras y resistencia de la unión, forma estructuras de tipo carpa cuando la deformación por el desplazamiento de las fibras es baja, tal como se muestra en la micrografía de la Figura 15. Se observa que cuando la deformación por el desplazamiento de fibras se extiende, la rotura de las fibras es sustancial y se concentra, típicamente, en un lado tal como se muestra en la micrografía de la Figura 16.

El propósito de crear las fibras desplazadas 6 que tienen extremos sueltos 18 en la Figura 4 es aumentar el volumen específico del sustrato estructurado por encima del volumen específico del sustrato de base mediante la creación de un volumen vacío. En la presente invención se ha encontrado que al crear fibras desplazadas 6 que tienen al menos 50 % y menos de 100 % de extremos sueltos en las segundas regiones se obtiene un sustrato estructurado con un mayor calibre y un volumen específico correspondiente que puede mantenerse durante el uso. (Véase la Tabla 6, ejemplos 1 N5 - 1 N9 incluidos más adelante). En algunas modalidades descritas con más detalle en la presente invención, los extremos sueltos 18 de las fibras desplazadas 6 pueden unirse térmicamente para incrementar la resistencia a la compresión y mantener dicha resistencia. Las fibras desplazadas 6 que tienen extremos sueltos unidos térmicamente y un proceso para producirlas se consideran más adelante con más detalle.

Como se muestra en la Figura 5, las fibras desplazadas 6 en las segundas regiones 4 exhiben un grosor o calibre mayor que el grosor 32 de la primera región 2 que será, típicamente, igual al grosor del sustrato de base. El tamaño y la forma de las segundas regiones 4 que tienen fibras desplazadas 6 pueden variar en función de la tecnología usada. La Figura 5 muestra una sección transversal del sustrato estructurado 21 que ilustra fibras desplazadas 6 en una segunda región 4. El grosor 34 de las fibras desplazadas 6 describe el grosor o el calibre de la segunda región 4 del sustrato estructurado 21 obtenido a partir de las fibras desplazadas 6. Como se muestra, el grosor de la fibra desplazada 34 es mayor que el grosor de la primera región 32. Preferentemente, el grosor de la fibra desplazada 34 es al menos 1 10 % mayor que el grosor de la primera región 32, con mayor preferencia, al menos 125 % mayor y, con la máxima preferencia, al menos 150 % mayor que el grosor de la primera región 32. El calibre después del procesamiento para el grosor de la fibra desplazada 34 es de 0.1 mm a 5 mm, preferentemente, de 0.2 mm a 2 mm y, con la máxima preferencia, de 0.5 mm a 1 .5 mm.

La cantidad de segundas regiones 4 que tienen fibras desplazadas 6 por unidad de área de sustrato estructurado 21 puede variar tal como se ¡lustra en la Figura 3. Generalmente, no es necesario que la densidad de área sea uniforme en toda el área del sustrato estructurado 21 , pero las segundas regiones 4 pueden limitarse a ciertas regiones del sustrato estructurado 21 , tal como en las regiones que tienen formas predeterminadas, por ejemplo, líneas, rayas, bandas, círculos y lo similar.

Como se ilustra en la Figura 3, el área total ocupada por las segundas regiones 4 es menor que 75 %, preferentemente, menor que 50 % y, con mayor preferencia, menor que 25 % del área total, pero es de al menos 10 %. El tamaño de las segundas regiones y la separación entre las segundas regiones 4 pueden variar. La Figura 3 y la Figura 4 muestran la longitud 36, el ancho 38 y la separación 37 y 39 entre las segundas regiones 4. La separación 39 en la dirección de máquina entre las segundas regiones 4 ilustradas en la Figura 3 es, preferentemente, de 0.1 mm a 1000 mm, con mayor preferencia, de 0.5 mm a 100 mm y, con la máxima preferencia, de 1 mm a 10 mm. La separación entre lados 37 entre las segundas regiones 4 en la dirección transversal a la máquina es de 0.2 mm a 16 mm, preferentemente, de 0.4 mm a 10 mm, con mayor preferencia, de 0.8 mm a 7 mm y, con la máxima preferencia, de 1 mm a 5.2 mm.

Como se ilustra en la Figura 1 , el sustrato estructurado 21 puede formarse a partir de un sustrato de base de tela no tejida bidimensional, generalmente, plano 20 suministrado a partir de un rodillo de suministro 152. El sustrato de base 20 se mueve en la dirección de máquina MD por la acción del aparato 150 hasta una línea de agarre 116 formada por rodillos de acoplamiento 104 y 102A que forman fibras desplazadas 6 que tienen extremos sueltos 18. El sustrato estructurado 21 que tiene fibras desplazadas 6 avanza opcionalmente hasta la línea de agarre 117 formada entre el rodillo 104 y el rodillo de unión 156 que une los extremos sueltos 18 de las fibras desplazadas 6. Desde ahí, el sustrato estructurado 22 avanza hasta los rodillos de acoplamiento opcionales 102B y 104 que remueven el sustrato estructurado 22 del rodillo 104 y, opcionalmente, lo transportan a la línea de agarre 119 formada entre el rodillo 102B y el rodillo de unión 158 en donde se forman regiones de unión reforzada en el sustrato estructurado 23 que, eventualmente, se capta en el rodillo de suministro 160. Si bien la Figura 1 ilustra la secuencia de etapas del proceso descrito, para sustratos de base que no están aun completamente unidos se prefiere invertir el proceso de modo que se formen regiones unidas en el sustrato de base antes de formar las fibras desplazadas 6. Para esta modalidad el sustrato de base 20 se suministraría desde un rodillo de suministro similar al rodillo de captación del suministro 160 ilustrado en la Figura 1 y se desplazaría hasta una línea de agarre 119 formada entre el rodillo 102B y el rodillo de unión 158 en donde el sustrato se une antes de entrar en la línea de agarre 118 formada entre los rodillos de acoplamiento 102B y 104 en donde las fibras desplazadas 6 que tienen extremos sueltos 18 se forman en las segundas regiones 4.

Si bien la Figura 1 ilustra el sustrato de base 20 suministrado a partir del rodillo de suministro 152, el sustrato de base 20 puede suministrarse a partir de cualquier otro medio de suministro, tal como tramas decoradas, como se conocen en la industria. En una modalidad el sustrato de base 20 puede suministrarse directamente desde un aparato de fabricación de tramas, tal como una línea de producción de tramas de tela no tejida.

Como se ilustra en la Figura 1 , la primera superficie 2 corresponde al primer lado del sustrato de base 20, y también al primer lado del sustrato estructurado 21. La segunda superficie 14 corresponde al segundo lado del sustrato de base 20, y también al segundo lado del sustrato estructurado 21. Generalmente, el término "lado" se usa en la presente descripción con el uso común del término para describir las dos superficies principales de las tramas generalmente bidimensionales, tales como telas no tejidas. El sustrato de base 20 es una trama de tela no tejida que comprende fibras orientadas en forma prácticamente aleatoria, es decir, orientadas en forma aleatoria al menos con respecto a la MD y CD. Por "orientadas en forma prácticamente aleatoria" se entiende orientación de forma aleatoria que, debido a las condiciones de procesamiento, puede exhibir una mayor cantidad de fibras orientadas en MD que en CD, o viceversa. Por ejemplo, en los procesos de unión por hilado y de fusión-soplado, se depositan hebras continuas de fibras sobre un soporte que se mueve en la MD. A pesar de los intentos por hacer que la orientación de las fibras de la trama de tela no tejida unida por hilado o fusionada por soplado sea verdaderamente "aleatoria", usualmente, un porcentaje mayor de fibras se orientan en la MD en lugar de la CD.

En alguna modalidades de la presente invención se puede desear orientar deliberadamente un porcentaje importante de las fibras en una orientación predeterminada con respecto a la MD en el plano de la trama. Por ejemplo, puede ser que debido a la separación de los dientes y la ubicación en el rodillo 104 (como se describe más adelante) se desee producir una trama de tela no tejida con una orientación de la fibra predominante en un ángulo, por ejemplo, de 60 grados paralelo al eje longitudinal de la trama. Dichas tramas pueden producirse mediante procesos que combinan tramas dobladas en el ángulo deseado y, si se desea, que cardan la trama en una trama terminada. Una trama con un alto porcentaje de fibras con un ángulo predeterminado puede desviar más fibras conforme a la estadística para que se formen en fibras desplazadas en el sustrato estructurado 21 , como se describe más adelante con mayor detalle.

El sustrato de base 20 se puede proveer directamente desde un proceso de fabricación de una trama o indirectamente desde un rodillo de alimentación 152, como se ¡lustra en la Figura 1. El sustrato de base 20 se puede precalentar por medios conocidos en la industria, tales como calentamiento sobre rodillos calentados eléctricamente o por medio de aceite. Por ejemplo, el rodillo 154 se puede calentar para precalentar el sustrato de base 20 antes del proceso de desplazamiento de fibras.

Como se ilustra en la Figura 1 , el rodillo de alimentación 152 rota en la dirección indicada por la flecha a medida que el sustrato de base 20 se mueve en la dirección de máquina sobre el rodillo 154 y hasta la línea de agarre 116 de un primer conjunto de rodillos de acoplamiento contrarotatorios 102A y 104. Los rodillos 102A y 104 son el primer grupo de rodillos de acoplamiento del aparato 150. El primer grupo de rodillos de acoplamiento 102A y 104 forma fibras desplazadas y facilita la rotura de las fibras en el sustrato de base 20 para fabricar el sustrato estructurado "al que se hace referencia de aquí en adelante como sustrato estructurado 21. Los rodillos de acoplamiento 102A y 104 se muestran más claramente en la Figura 2.

Con referencia a la Figura 2, se ilustra con más detalle la porción del aparato 150 para fabricar fibras desplazadas en el sustrato estructurado 21 de la presente invención. Esta porción del aparato 150 se ilustra como rodillos presores 100 en la Figura 2 y comprende un par de rodillos de acoplamiento 102 y 104 (que corresponden a los rodillos 102A y 104, respectivamente, en la Figura 1), cada uno rota alrededor de un eje A; los ejes A son paralelos en el mismo plano. Si bien el aparato 150 está diseñado de modo que el sustrato de base 20 se mantenga en el rodillo 104 a través de un cierto ángulo de rotación, la Figura 2 muestra en principio lo que sucede a medida que el sustrato de base 20 pasa a través de la línea de agarre 116 en el aparato 150 y sale como el sustrato estructurado 21 que tiene regiones de fibras desplazadas 6. Los rodillos de acoplamiento pueden fabricarse a partir de metal o plástico. Los ejemplos no limitantes de rodillos de metal serían rodillos de aluminio o acero. Los ejemplos no limitantes de rodillos de plástico serían rodillos de policarbonato, acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) y óxido de polifenileno (PPO). Los plásticos pueden rellenarse con metales o con materiales aditivos inorgánicos.

Como se ilustra en la Figura 2, el rodillo 102 comprende una pluralidad de rebordes 106 y ranuras correspondientes 108 que pueden extenderse en forma continua alrededor de toda la circunferencia del rodillo 102. En algunas modalidades, dependiendo del tipo de configuración que se desea en el sustrato estructurado 21 , el rodillo 102 (y, de igual manera, el rodillo 102A) puede comprender rebordes 106 en donde las porciones han sido eliminadas, por ejemplo, mediante el grabado con aguafuerte, molienda u otro proceso mecánico, de manera que algunos o todos los rebordes 106 no sean circunferencialmente continuos, pero tengan roturas o aberturas. Las roturas o aberturas pueden disponerse para formar una configuración, incluyendo configuraciones geométricas simples, tales como círculos o diamantes, pero incluyendo, además, configuraciones complejas, tales como logotipos y marcas registradas. En una modalidad, el rodillo 102 puede tener dientes, similares a los dientes de un rodillo 104, descrito más detalladamente más adelante. De esta manera, las fibras desplazadas 6 pueden estar presentes en ambos lados 12, 14 del sustrato estructurado 21.

El rodillo 104 es similar al rodillo 102, pero más que tener rebordes que se extienden en forma continua alrededor de toda la circunferencia, el rodillo 104 comprende una pluralidad de hileras de rebordes que pueden extenderse en el sentido de la circunferencia, que han sido modificados para convertirse en hileras de dientes espaciados circunferencialmente 110 que se extienden en una relación de espacio de por lo menos aproximadamente una parte del rodillo 104. Las hileras individuales de dientes 110 del rodillo 104 están separadas por las ranuras correspondientes 112. Durante el funcionamiento, los rodillos 102 y 104 se engranan de modo que los nervios 106 del rodillo 102 se extienden al interior de las ranuras 112 del rodillo 104 y los dientes 110 del rodillo 104 se extienden al interior de las ranuras 108 del rodillo 102. Se muestra el acoplamiento con más detalle en la representación en corte transversal de la Figura 7, que se trata más adelante. Ambos o cualquiera de los rodillos 102 y 104 se pueden calentar por medios conocidos en la industria, tales como el uso de cilindros cargados con aceite caliente o cilindros que se calientan eléctricamente.

Como se ilustra en la Figura 3, el sustrato estructurado 21 tiene una primera región 2 definida en ambos lados del sustrato estructurado 21 por la configuración bidimensional generalmente plana del sustrato de base 20, y una pluralidad de segundas regiones distintas 4 definidas por fibras desplazadas separadas 6 y discontinuidades 16 que pueden resultar de las extensiones integrales de las fibras del sustrato de base 20. La estructura de las segundas regiones 4 se diferencia en función del lado del sustrato estructurado 21 considerado. Para la modalidad del sustrato estructurado 21 ilustrada en la Figura 3, en el lado del sustrato estructurado 21 asociado con la primera superficie 12 del sustrato estructurado 21 , cada segunda región distinta 4 puede comprender una pluralidad de fibras desplazadas 6 que se extienden hacia afuera desde la primera superficie 12 y que tienen extremos sueltos 18. Las fibras desplazadas 6 comprenden fibras que tienen una orientación significativa en la dirección Z y cada fibra desplazada 6 tiene una base 5 dispuesta a lo largo de un primer lado 11 de la segunda región 4 proximal a la primera superficie 12, un extremo suelto 18 separado o roto en un segundo lado 13 de la segunda región 4 opuesto al primer lado 11 cerca de la primera superficie 12 y una porción distal 3 a una distancia máxima en la dirección Z desde la primera superficie 12. En el lado del sustrato estructurado 21 asociado con la segunda superficie 14, la segunda región 4 comprende discontinuidades 16 definidas por discontinuidades en la orientación de la fibra 16 en la segunda superficie 14 del sustrato estructurado 21. Las discontinuidades 16 corresponden a los lugares en los cuales los dientes 110 del rodillo 104 penetraron el sustrato de base 20.

Como se usa en la presente descripción, el término "integral" como en "extensión integral" con respecto a las segundas regiones 4 se refiere a las fibras de las segundas regiones 4 originadas a partir de las fibras del sustrato de base 20. Por lo tanto, las fibras rotas 8 de las fibras desplazadas 6, por ejemplo, pueden ser fibras deformadas plásticamente y/o extendidas desde el sustrato de base 20 y, por lo tanto, pueden ser integrales a las primeras regiones 2 del sustrato estructurado 21. Dicho de otro modo, solamente algunas de las fibras se rompieron y dichas fibras estuvieron presentes en el sustrato de base 20 desde el principio. Como se usa en la presente descripción, "integral" debe distinguirse de las fibras insertadas en una trama precursora individual o agregadas a ella para producir fibras desplazadas. Mientras que algunas modalidades de los sustratos estructurados 21 , 22 y 23 de la presente invención pueden usar dichas fibras agregadas, en una modalidad preferida, las fibras rotas 8 de las fibras desplazadas 6 son integrales al sustrato estructurado 21.

Puede apreciarse que un sustrato de base adecuado 20 para un sustrato estructurado 21 de la presente invención que tiene fibras rotas 8 en fibras desplazadas 6 debería comprender fibras que tienen una inmovilidad de fibras y/o deformación plástica suficiente para romperse y formar extremos sueltos 18. Dichas fibras se muestran como extremos de fibras sueltas 18 en las Figuras 4 y 5. En la presente invención se prefieren los extremos de fibra sueltos 18 de las fibras desplazadas 6 para producir un espacio vacío o volumen libre para recolectar fluido. En una modalidad preferida al menos 50 %, con mayor preferencia, al menos 70 % y menos del 100 % de las fibras forzadas en la dirección Z son fibras rotas 8 que tienen extremos sueltos 18.

Las segundas regiones 4 pueden formarse de modo que formen patrones en el plano X-Y y en el plano Z para obtener distribuciones de volumen específicas que pueden variar en forma, tamaño y distribución.

La segunda región representativa que tiene fibras desplazadas 6 para la modalidad del sustrato estructurado 21 ilustrado en la Figura 2 se muestra en una vista aun más ampliada en las Figuras 3-6. Las fibras desplazadas representativas 6 son del tipo formado en un diente alargado 110 en el rodillo 104, de modo que las fibras desplazadas 6 comprendan una pluralidad de fibras rotas 8 prácticamente alineadas de manera que las fibras desplazadas 6 tengan una orientación longitudinal distinta y un eje longitudinal L. Las fibras desplazadas 6 tienen, además, un eje transversal T generalmente ortogonal al eje longitudinal L en el plano MD-CD. En la modalidad ilustrada en las Figuras 2-6, el eje longitudinal L es paralelo a la MD. En una modalidad todas las segundas regiones separadas 4 tienen ejes longitudinales L generalmente paralelos. En modalidades preferidas las segundas regiones 4 tendrán una orientación longitudinal, es decir, las segundas regiones tendrán una forma alargada y no serán circulares. Como se ilustra en la Figura 4 y, más claramente, en las Figuras 5 y 6, cuando los dientes alargados 110 se usan en el rodillo 104, una característica de las fibras rotas 8 de las fibras desplazadas 6 en una modalidad del sustrato estructurado 21 es la alineación direccional predominante de las fibras rotas 8. Como se ilustra en las Figuras 5 y 6, muchas fibras rotas 8 pueden tener una alineación prácticamente uniforme con respecto al eje transversal T cuando se observa en una vista en planta, tal como en la Figura 6. Fibras "rotas" 8 significa que las fibras desplazadas 6 comienzan en el primer lado 11 de las segundas regiones 4 y están separadas a lo largo de un segundo lado 13 de las segundas regiones 4 opuesto al primer lado 11 en el sustrato estructurado 21.

Como puede entenderse con respecto al aparato 150, por lo tanto, las fibras desplazadas 6 del sustrato estructurado 21 se elaboran por medio de la deformación mecánica del sustrato de base 20 que puede describirse como, generalmente plano y bidimensional. "Plano" y "bidimensional" significan simplemente que la trama es plana en relación con el sustrato estructurado terminado 1 en el cual se imparte una tridimensionalidad distinta en dirección Z, fuera del plano, como resultado de la formación de segundas regiones 4. "Plano" y "bidimensional" no implican una planitud, uniformidad o dimensionalidad específica. A medida que el sustrato de base 20 pasa a través de la línea de agarre 116 los dientes 110 del rodillo 104 ingresan a las ranuras 108 del rodillo 102A y, simultáneamente, fuerzan a las fibras fuera del plano del sustrato de base 20 para formar segundas regiones 4 que incluyen fibras desplazadas 6 y discontinuidades 16. En efecto, los dientes 110 "empujan" o "perforan" el sustrato de base 20. A medida que las puntas de los dientes 110 empujan a través del sustrato 20 las porciones de las fibras orientadas mayormente en CD y a través de los dientes 110 son forzadas por los dientes 110 fuera del plano del sustrato de base 20 y se estiran, se fraccionan y/o se deforman plásticamente en la dirección Z y de ese modo forman la segunda región 4 que incluye las fibras rotas 8 de las fibras desplazadas 6. Las fibras mayormente orientadas en sentido generalmente paralelo al eje longitudinal L, es decir, en la dirección de máquina del sustrato de base 20, pueden estar simplemente separadas por dientes 110 y permanecen prácticamente en la primera región 2 del sustrato de base 20.

En la Figura 2, el aparato 100 se muestra en una configuración que tiene un rodillo con patrón, por ejemplo, el rodillo 104, y un rodillo 102 ranurado sin patrón. Sin embargo, en determinadas modalidades puede preferirse formar una línea de agarre 116 mediante el uso de rodillos configurados en patrones iguales o diferentes, en la misma o diferentes regiones de los respectivos rodillos. Dicho aparato puede producir tramas con fibras desplazadas 6 que se proyectan desde ambos lados de la trama estructurada 21 , como también macropatrones grabados en la trama 21.

La cantidad, separación y tamaño de las fibras desplazadas 6 pueden modificarse al cambiar la cantidad, la separación y el tamaño de los dientes 110 y las dimensiones correspondientes del rodillo 104 y/o rodillo 102. Esta variación, junto con la variación posible en el sustrato de base20 y la variación en el proceso, tal como las velocidades de la línea, permiten que se formen muchas tramas estructuradas variadas 21 para diversos propósitos.

A partir de la descripción de la trama estructurada 21 , puede observarse que las fibras rotas 8 de las fibras desplazadas 6 pueden originarse y extenderse desde la primera superficie 12 o la segunda superficie 14 del sustrato estructurado 21. Evidentemente, las fibras rotas 8 de las fibras desplazadas 6 pueden extenderse, además, desde el interior 19 del sustrato estructurado 21. Como se ilustra en la Figura 5, las fibras rotas 8 de las fibras desplazadas 6 se extienden como resultado de la fuerza que las empuja fuera del plano generalmente bidimensional del sustrato de base 20 (es decir, forzadas en la "dirección Z" como se ilustra en la Figura 3). Generalmente, las fibras rotas 8 o los extremos sueltos 18 de las segundas regiones 4 comprenden fibras integrales a las fibras de las primeras regiones 2 y que se extienden desde ellas.

La extensión de las fibras rotas 8 puede estar acompañada de una reducción general de la dimensión transversal de la fibra (p. ej., el diámetro para las fibras redondas) debido a la deformación plástica de las fibras y a los efectos de la relación de Poisson. Por lo tanto, las porciones de las fibras rotas 8 de las fibras desplazadas 6 pueden tener un diámetro promedio de fibra menor que el diámetro promedio de las fibras del sustrato de base 20 como también de las fibras de las primeras regiones 2. Se ha comprobado que la reducción de la dimensión de la fibra en sentido transversal es mayor en la parte intermedia de la base 5 y los extremos sueltos 3 de las fibras desplazadas 6. Se cree que esto se debe a que las porciones de las fibras en la base 5 y la porción distal 3 de las fibras desplazadas 6 están adyacentes a la punta de los dientes 110 del rodillo 104, descrito más detalladamente más adelante, de modo que se traban por fricción y se inmovilizan durante el proceso. En la presente invención la reducción de la sección transversal de la fibra es mínima debido a la resistencia alta de la fibra y al alargamiento reducido de la fibra.

La Figura 7 muestra, en sección transversal, una porción de los rodillos de acoplamiento 102 (y 102A y 102B que se describen más adelante) y 104 que incluyen los rebordes 106 y los dientes 10. Como se muestra, los dientes 110 tienen una altura de diente TH (nótese que TH puede, además, aplicarse a la altura de un reborde 106; en una modalidad preferida la altura del diente y la altura del reborde son iguales), y a espacio entre dientes (espacio entre rebordes) conocido como paso P. Tal como se ilustra, la profundidad del enganche (DOE) E es una medida del nivel de acoplamiento de los rodillos 102 y 104 y se mide desde la punta del reborde 106 a la punta del diente 110. La profundidad del acoplamiento E, la altura del diente TH y el paso P se pueden modificar según se desee en función de las propiedades del sustrato de base 20 y de las características deseadas para el sustrato estructurado 1 de la presente invención. Por ejemplo, generalmente, para obtener fibras rotas 8 en fibras desplazadas 6 se requiere un nivel de acoplamiento E suficiente para alargar y deformar plásticamente las fibras desplazadas hasta un punto en el cual las fibras se rompen. Además, cuanto mayor es la densidad deseada para las segundas regiones 4 (segundas regiones 4 por unidad de área de sustrato estructurado 1 ), menor debería ser el paso y también la longitud del diente TL y la distancia del diente TD, como se describe más adelante.

La Figura 8 muestra una porción de una modalidad de un rodillo 104 que tiene una pluralidad de dientes 110 útiles para fabricar un sustrato estructurado 21 o un sustrato estructurado 1 de material de tela no tejida unido por hilado a partir de un sustrato de base 20 de tela no tejida unida por hilado. La Figura 9 es una vista ampliada de los dientes 110 de la Figura 8. En esta vista del rodillo 104, los dientes 110 tienen una longitud TL circunferencial uniforme de aproximadamente 1.25 mm medida, generalmente, desde el borde anterior LE hasta el borde posterior TE en la punta del diente 111 y están separados entre sí circunferencialmente y de manera uniforme por una distancia TD de aproximadamente 1 .5 mm. Para fabricar un sustrato estructurado fibroso 1 a partir de un sustrato de base 20, los dientes 110 del rodillo 104 pueden tener una longitud TL de aproximadamente 0.5 mm a aproximadamente 3 mm y una separación TD de aproximadamente 0.5 mm a aproximadamente 3 mm, una altura del diente TH de aproximadamente 0.5 mm a aproximadamente 10 mm y un paso P de aproximadamente 1 mm (0.040 pulgadas) a 2.54 mm (0.100 pulgadas). La profundidad del engranaje E puede variar de aproximadamente 0.5 mm a aproximadamente 5 mm (hasta un máximo igual a la altura del diente TH). Evidentemente, E, P, TH, TD y TL pueden modificarse independientemente del otro para obtener un tamaño, separación y densidad de área deseada para las fibras desplazadas 6 (cantidad de fibras desplazadas 6 por unidad de área del sustrato estructurado 1 ).

Como se muestra en la Figura 9, cada diente 110 tiene una punta 111 , un borde anterior LE y un borde posterior TE. La punta del diente 111 puede ser redondeada para minimizar la ruptura de la fibra y es, preferentemente, alargada y tiene, generalmente, una orientación longitudinal, correspondiente al eje longitudinal L de las segundas regiones 4. Se cree que para obtener las fibras desplazadas 6 del sustrato estructurado 1 , la LE y la TE deberían ser prácticamente ortogonales a la superficie periférica local 120 del rodillo 104. Asimismo, la transición entre la punta 111 y la LE o TE debería ser un ángulo relativamente pronunciado, tal como un ángulo recto, con un radio de curvatura lo suficientemente pequeño para que durante el uso los dientes 110 empujen a través del sustrato de base 20 en la LE y TE. Una punta de diente alternativa 111 puede ser una superficie plana para optimizar la unión.

Otra vez con referencia a la Figura 1 , después de que se forman las fibras desplazadas 6, el sustrato estructurado 21 puede desplazarse en el rodillo rotativo 104 7 hasta la línea de agarre 117 entre el rodillo 104 y el primer rodillo de unión 156. Los rodillos de unión 156 pueden facilitar un número de técnicas de unión. Por ejemplo, el rodillo de unión 156 puede ser un rodillo de acero calentado para impartir energía térmica en la línea de agarre 117, y así, unir por fusión las fibras adyacentes de la trama estructurada 21 en los extremos distales (puntas) de las fibras desplazadas 6.

En una modalidad preferida, como se considera más adelante en el contexto de un sustrato estructurado preferido, el rodillo de unión 156 es un rodillo calentado diseñado para impartir energía térmica suficiente a la trama estructurada 21 para unir térmicamente las fibras adyacentes de los extremos distales de las fibras desplazadas 6. La unión térmica puede unir por fusión las fibras adyacentes directamente o mediante la fusión de un agente termoplástico intermedio, tal como polvo de polietileno que, a su vez, adhiere las fibras adyacentes. El polvo de polietileno puede agregarse al sustrato de base 20 para dichos fines.

El primer rodillo de unión 156 puede calentarse lo suficiente para fundir o fundir parcialmente las fibras en los extremos distales 3 de las fibras desplazadas 6. La cantidad de calor o capacidad de calentar necesaria en el primer rodillo de unión 156 depende de las propiedades de fusión de las fibras desplazadas 6 y la velocidad de rotación del rodillo 104. La cantidad de calor necesario en el primer rodillo de unión 156 depende, además, de la presión inducida entre el primer rodillo de unión 156 y las puntas de los dientes 110 en el rodillo 104, como también del grado de fusión deseado en los extremos distales 3 de las fibras desplazadas 6.

En una modalidad, el primer rodillo de unión 156 es un rodillo cilindrico de acero calentado de modo que la temperatura de su superficie sea suficiente para unir por fusión las fibras adyacentes de las fibras desplazadas 6. El primer rodillo156 de unión puede calentarse mediante calentadores de resistencia eléctrica interna, mediante aceite caliente o mediante cualquier otro medio conocido en la industria para elaborar rodillos calentados. El primer rodillo de unión 156 puede ser operado por motores adecuados y enlaces, como se conoce en la industria. Además, el primer rodillo de unión puede montarse sobre un soporte ajustable de manera que la línea de agarre 117 pueda ajustarse y fijarse exactamente.

La Figura 10 muestra una porción del sustrato estructurado 21 después del procesamiento a través de la línea de agarre 117 para obtener el sustrato estructurado 22 que, sin un procesamiento posterior, puede ser un sustrato estructurado 21 de la presente invención. El sustrato estructurado 22 es similar al sustrato estructurado 21 tal como se describió anteriormente, excepto que los extremos distales 3 de las fibras desplazadas 6 están unidos y, preferentemente, térmicamente unidos por fusión de manera que las fibras adyacentes estén al menos parcialmente unidas para formar porciones unidas por fusión dispuestas distalmente 9. Después de formar las fibras desplazadas 6 por medio del proceso descrito anteriormente, las porciones distales 3 de las fibras desplazadas 6 se pueden calentar para unir térmicamente porciones de fibras de modo que las porciones de fibras adyacentes estén unidas entre sí para formar fibras desplazadas 6 que tienen porciones unidas por fusión 9, mencionadas, además, como "unidas en las puntas".

Las porciones unidas por fusión dispuestas en forma distal 9 pueden elaborarse mediante la aplicación de energía térmica y presión a las porciones distales de las fibras desplazadas 6. El tamaño y la masa de las porciones unidas por fusión dispuestas en forma distal 9 pueden modificarse mediante la modificación de la cantidad de energía calorífica impartida a las porciones distales de las fibras desplazadas 6, la velocidad de línea del aparato 150 y el método de aplicación de calor.

En otra modalidad, las porciones unidas por fusión dispuestas de forma distal 9 pueden hacerse mediante la aplicación del calor radiante. Es decir, en una modalidad el rodillo de unión 156 puede reemplazarse o complementarse mediante una fuente de calor radiante, de manera que el calor radiante pueda dirigirse hacia el sustrato estructurado 21 a una distancia suficiente y un tiempo adecuado suficiente para hacer que las porciones de fibras en las porciones dispuestas en forma distal de las fibras desplazadas 6 se ablanden o fundan. El calor radiante puede aplicarse mediante cualquier calentador radiante. En una modalidad el calor radiante puede proveerse mediante un alambre de resistencia calentado que se coloca en relación al sustrato estructurado 21 de manera que se extienda en la dirección CD a una distancia suficientemente cercana y uniformemente separada de manera que, a medida que la trama se mueve en relación al alambre, la energía de calor radiante funde, al menos parcialmente, las porciones distales de las fibras desplazadas 6. En otra modalidad, una plancha caliente, tal como una plancha para sostener con la mano para planchar ropa, puede sostenerse adyacente a los extremos distales 3 de las fibras desplazadas 6, para realizar la fusión por medio de la plancha.

El beneficio del procesamiento del sustrato estructurado 22 tal como se describió anteriormente es que los extremos distales 3 de las fibras desplazadas 6 pueden fundirse cuando se ejerce una cierta presión en la línea de agarre 117 sin comprimir ni aplanar las fibras desplazadas 6. Como tal, puede producirse y establecerse una trama tridimensional o "cerrada" para conformar, proporcionando la unión térmica después de conformarla. Además, las porciones distales unidas o unidas por fusión 9 pueden ayudar a mantener la voluminosidad de la estructura de las fibras desplazadas 6 y el calibre después del procesamiento del sustrato estructurado cuando el sustrato estructurado 22 se expone a fuerzas de compresión o de cizallamiento. Por ejemplo, un sustrato estructurado 22 procesado tal como se describió anteriormente para producir fibras desplazadas 6 que comprenden fibras integrales, pero que se extienden desde la primera región 2 y que tienen porciones unidas por fusión dispuestas de forma distal 9 pueden tener una mayor retención de la forma después de la compresión debido al enrollado en un rodillo de alimentación y posterior desenrollado. Se cree que al unir las fibras adyacentes entre sí en las porciones distales de las fibras desplazadas 6, las fibras experimentan menos caída aleatoria después de la compresión; es decir, que toda la estructura de fibras desplazadas 6 tiende a moverse de manera conjunta y, de ese modo, permite una mayor retención de la forma cuando se produce un evento de desorden, tal como la fuerza de compresión y/o rozamiento asociada con la frotación de la superficie de la trama. Cuando se usa en aplicaciones de limpieza o frotación, los extremos distales unidos de las fibras desplazadas 6 pueden, además, reducir o eliminar las pelusas o bolitas del sustrato estructurado 1.

En una modalidad alterna descrita con referencia a la Figura 1 , el sustrato 20 se mueve en la dirección de máquina sobre el rodillo 154 y hasta la línea de agarre 116 del primer conjunto de rodillos de acoplamiento contrarotatorios 102A y 104 en donde la profundidad del acoplamiento es de 0.25 mm (0.01 pulgadas) a 3.81 mm (0.15 pulgadas) de modo que se produce el desplazamiento parcial de fibras, pero la rotura de las fibras es menor o nula. Después, la trama avanza hasta la línea de agarre 117 formada entre el rodillo 104 y el rodillo de unión 156 en donde se unen las puntas de las fibras desplazadas parcialmente. Después de pasar a través de la línea de agarre 117, el sustrato estructurado 22 avanza hacia la línea de agarre 118 formada entre el rodillo 104 y 102B en donde la profundidad del acoplamiento es mayor que la profundidad del acoplamiento en la línea de agarre 116 de modo que las fibras desplazadas se desplacen aun más y formen fibras rotas. Este proceso puede hacer que se unan más fibras desplazadas 6 por medio de las porciones unidas por fusión 9.

Unión reforzada La unión reforzada se refiere a la unión por fusión realizada en un sustrato en el cual las fibras se desplazaron previamente. La unión reforzada es una etapa opcional del proceso. La unión reforzada puede realizarse en línea o, alternativamente, en un proceso de conversión separado.

La unión reforzada se basa en el calor y la presión para fusionar los filamentos juntos en un patrón coherente. Un patrón coherente se define como un patrón reproducible a lo largo de la longitud del sustrato estructurado de modo que pueda observarse un patrón de repetición. La unión reforzada se realiza a través de la línea de agarre de un rodillo presurizado en el cual al menos uno de los rodillos está calentado, preferentemente, ambos rodillos están calentados. Si la unión reforzada se realiza cuando el sustrato de base ya está calentado, entonces no sería necesario calentar la línea de agarre del rodillo presurizado. Los ejemplos de patrones de regiones de unión reforzada 11 se ilustran en las Figuras 12a a 12f; sin embargo, son posibles otros patrones de unión reforzada. La Figura 12a muestra regiones de unión reforzada 11 que forman un patrón continuo en la dirección de máquina. La Figura 12b muestra regiones de unión reforzada continuas 11 en la dirección de máquina y en la dirección transversal de modo que se forme una red continua de uniones reforzadas 11. Este tipo de sistema puede producirse con un rodillo de generación de unión reforzada en una etapa o con múltiples sistemas de unión por rodillos. La Figura 12c muestra regiones de unión reforzada 11 que son discontinuas en la dirección de máquina. El patrón de unión reforzada en MD ilustrado en la Figura 12c podría incluir, además, regiones de unión reforzada 11 en la CD que conectan las líneas con unión reforzada en MD en un diseño continuo o discontinuo. La Figura 12d muestra regiones de unión reforzada 11 que forman un patrón de ondas en la MD. La Figura 12e muestra regiones de unión reforzada 11 que forman un patrón en espiga mientras que la Figura 12f muestra un patrón en espiga ondulado.

No es necesario que los patrones de unión reforzada estén distribuidos de manera uniforme y pueden tener un contorno para adecuarse a una aplicación específica. El área total afectada por la unión reforzada es menor que 75 % del área total de la trama fibrosa, preferentemente, menor que 50 %, con mayor preferencia, menor que 30 % y, con la máxima preferencia, menor que 25 %, pero debería ser de al menos 3 %.

La Figura 13 ilustra las características de la unión reforzada. La región de unión reforzada 11 tiene una propiedad de grosor con respecto al grosor de la primera región 32 del sustrato de base 20 medido entre las regiones de unión reforzada. La región de unión reforzada 11 tiene un grosor comprimido 42. La región de unión reforzada tiene un ancho característico 44 en el sustrato estructurado 21 y una separación 46 entre regiones de unión reforzada.

El grosor de la primera región 32 es, preferentemente, de 0.1 mm a 1.5 mm, con mayor preferencia, de 0.15 mm a 1.3 mm, con mayor preferencia, de 0.2 mm a 1.0 mm y, con la máxima preferencia, de 0.25 mm a 0.7 mm. El grosor de la región de unión reforzada 42 es, preferentemente, de 0.01 mm a 0.5 mm, con mayor preferencia, de 0.02 mm a 0.25 mm, aún con mayor preferencia, de 0.03 mm a 0.1 mm y, con la máxima preferencia, de 0.05 mm a 0.08 mm. El ancho 44 de la región de unión reforzada 11 es de 0.05 mm a 15 mm, con mayor preferencia, de 0.075 mm a 10 mm, aún con mayor preferencia, de 0.1 mm a 7.5 mm y, con la máxima preferencia, de 0.2 mm a 5 mm. No es necesario que la separación 46 entre regiones de unión reforzada 11 sea uniforme en el sustrato estructurado 21 , pero los extremos estarán dentro del intervalo de 0.2 mm a 16 mm, preferentemente, de 0.4 mm a 10 mm, con mayor preferencia, de 0.8 mm a 7 mm y, con la máxima preferencia, de 1 mm a 5.2 mm. La separación 46, el ancho 44 y el grosor 42 de las regiones de unión reforzada 11 se basan en las propiedades deseadas para el sustrato estructurado 21 tales como las propiedades de resistencia a la tensión y manejo de fluidos.

La Figura 13 muestra que las uniones reforzadas 11 que tienen un grosor de unión reforzada 42 pueden crearse en un lado del sustrato estructurado 21. La Figura 14 muestra que las uniones reforzadas 11 pueden estar en cualquier lado del sustrato estructurado 21 en función del método usado para fabricar el sustrato estructurado 21. Preferentemente, las uniones reforzadas 11 en ambos lados 12, 14 del sustrato estructurado 21 se incluirían para crear túneles cuando el sustrato estructurado se combina con otras telas no tejidas para facilitar aun más el manejo de fluidos. Por ejemplo, un sustrato estructurado de dos lados se puede usar en un sistema de captación de fluidos de alto volumen y de múltiples capas.

Proceso para obtener uniones reforzadas Con referencia al aparato de la Figura 1 , el sustrato estructurado 23 puede tener porciones unidas que no están o no se ubican solamente en porciones de fibras desplazadas dispuestas de manera distal 6. Por ejemplo, el uso de un rodillo con rebordes correspondientes en lugar de un rodillo cilindrico plano como el rodillo de unión 156 permite unir otras porciones del sustrato estructurado 23, por ejemplo, en lugares de la primera superficie 12 de las primeras regiones 2 entre las segundas regiones 4. Por ejemplo, podrían formarse líneas continuas de material unido por fusión en la primera superficie 12 entre hileras de fibras desplazadas 6. Las líneas continuas de material unido por fusión forman regiones de unión reforzada 11 como se describió anteriormente.

Generalmente, mientras que se ilustra el primer rodillo de unión 156, puede haber más de un rodillo de unión en esta etapa del proceso, de manera que la unión tenga lugar en una serie de líneas de agarre 117 y/o por medio de involucrar diferentes tipos de rodillos de unión 156. Además, en lugar de incluir un solo rodillo de unión se pueden proveer rodillos similares para transferir varias sustancias al sustrato de base 20 o a la trama estructurada 21 , tal como varios tratamientos de superficie para impartir beneficios funcionales. Puede usarse cualquier proceso conocido en la industria para la aplicación de los tratamientos.

Después de pasar a través de la línea de agarre 117, el sustrato estructurado 22 avanza hacia la línea de agarre 118 formada entre los rodillos 104 y 102B, en donde el rodillo 102B es, preferentemente, idéntico al rodillo 102A. El propósito de avanzar alrededor del rodillo 102B es remover el sustrato estructurado 22 del rodillo 104 sin afectar las fibras desplazadas 6 formadas en él. Debido a que el rodillo 102B se acopla con el rodillo 104 tal como se acopló el rodillo 102A, las fibras desplazadas 6 pueden encajar en las ranuras 108 del rodillo 102B ya que el sustrato estructurado 22 está envuelto alrededor del rodillo 102B. Después de pasar a través de la línea de agarre 118, el sustrato estructurado 22 puede acoplarse a un rodillo de alimentación para el procesamiento posterior como el sustrato estructurado 23 de la presente invención. Sin embargo, en la modalidad ilustrada en la Figura 1 , el sustrato estructurado 22 se procesa a través de la línea de agarre 119 entre el rodillo 102B y el segundo rodillo de unión 158. El segundo rodillo de unión 158 puede ser idéntico en diseño al primer rodillo de unión 156. El segundo rodillo de unión 158 puede proveer suficiente calor al menos para fundir parcialmente una porción de la segunda superficie14 del sustrato estructurado 22 para formar una pluralidad de regiones de unión reforzada que no se intersecan y que son prácticamente continuas 11 y corresponden a las presiones de la línea de agarre entre las puntas de los rebordes 106 del rodillo 102B y la superficie generalmente plana y uniforme del rodillo 158.

El segundo rodillo de unión 158 puede usarse como la única etapa de unión del proceso (es decir, sin que se forme primero el sustrato estructurado 22 mediante la unión de los extremos distales de las fibras desplazadas 6). En dicho caso, la trama estructurada 22 sería una trama estructurada 23 con porciones unidas en el segundo lado 14 de ella. Sin embargo, generalmente, la trama estructurada 23 es, preferentemente, una trama estructurada de unión reforzada doble 22 que tiene extremos distales unidos de fibras desplazadas 6 (unión de puntas) y una pluralidad de regiones unidas por fusión que no se intersecan y que son prácticamente continuas en el primer lado 12 o en el segundo lado 14 en ella.

Por último, el sustrato estructurado 23, después de que se forma, puede colocarse en un rodillo de alimentación 160 para el almacenamiento y posterior proceso como un componente en otros productos.

En una modalidad alterna se puede añadir un segundo sustrato 21 A en el sustrato estructurado 21 por medio del proceso que se muestra en la Figura 1 A. El segundo sustrato 21 A puede ser una película, una tela no tejida o un segundo sustrato de base como se describió anteriormente. Para esta modalidad, el sustrato de base 20 se mueve en la dirección de máquina sobre el rodillo 154 y hasta la línea de agarre 116 del primer conjunto de rodillos de acoplamiento contrarotatorios 102A y 104 en donde las fibras se desplazan completamente y forman fibras rotas. Después, la trama avanza hasta la línea de agarre 117 formada entre el rodillo 104 y el rodillo de unión 156 en donde el segundo sustrato 21 A se introduce y se une a las porciones distales 3 de las fibras desplazadas 6. Después de pasar a través de la línea de agarre 117, el sustrato estructurado 22 avanza hacia la línea de agarre 118 formada entre los rodillos 104 y 102B en donde la profundidad del acoplamiento es cero de modo que los rodillos 104 y 102B no se acoplen o la profundidad del acoplamiento es menor que la profundidad del acoplamiento formada en la línea de agarre 116 entre los rodillos 102A y 104 de modo que no se produzca el desplazamiento adicional de las fibras en el sustrato estructurado. Alternativamente, para esta modalidad, la profundidad del acoplamiento en la línea de agarre 118 puede determinarse de modo que la deformación se produzca en el segundo sustrato 21 A, pero que no se produzca un desplazamiento adicional de las fibras en el sustrato estructurado 22. Dicho de otro modo, la profundidad del acoplamiento en la línea de agarre 118 es aún menor que la profundidad del acoplamiento en la línea de agarre 116.

Materiales La composición usada para formar fibras para el sustrato de base de la presente invención puede incluir materiales poliméricos termoplásticos y no termoplásticos. Los materiales de polímeros termoplásticos deben tener características reológicas adecuadas para el hilado por fusión. El peso molecular del polímero deber ser suficiente como para permitir el entramado de las moléculas del polímero, pero lo suficientemente bajo para permitir el hilado por fusión. Para el hilado por fusión se prefieren los polímeros termoplásticos que tienen pesos moleculares menores que aproximadamente 1 ,000,000 g/mol, preferentemente, de aproximadamente 5000 g/mol a aproximadamente 750,000 g/mol, con mayor preferencia, de aproximadamente 10,000 g/mol a aproximadamente 500,000 g/mol, y aún con mayor preferencia, de aproximadamente 50,000 g/mol a aproximadamente 400,000 g/mol. A menos que se mencione específicamente, el peso molecular indicado es el peso molecular promedio numérico.

Los materiales de polímeros termoplásticos son capaces de solidificarse relativamente rápido, preferentemente, a un flujo extensional y formar una estructura de fibra térmicamente estable como sucede, típicamente, en los procesos conocidos, tales como un proceso de hilado por estiramiento de fibras discontinuas o un proceso de unión por hilado de fibras continuas. Los materiales poliméricos preferidos incluyen, pero no se limitan a, polipropileno y copolímeros de polipropileno, polietileno y copolímeros de polietileno, poliéster y copolímeros de poliéster, poliamida, polümida, ácido poliláctico, polihidroxialcanoato, alcohol polivinílico, alcohol etilen-vinílico, poliacrilatos y los copolímeros de los anteriores, y mezclas de estos. Otros materiales poliméricos adecuados incluyen composiciones de almidón termoplástico como se describen detalladamente en las publicaciones de patentes de los EE. UU. Núms. 2003/0109605A1 y 2003/0091803. Otros materiales poliméricos adecuados incluyen ácido etilenacrílico, copolímeros de poliolefina/ácido carboxílico, y combinaciones de estos. Los polímeros se describen en las publicaciones de los Estados Unidos núms. 6746766, 6818295 y 6946506 y en la solicitud de los Estados Unidos núm. 03/0092343. Se prefieren los materiales comunes de grado de fibra polimérica termoplástica, más aún, las resinas con base de poliéster, las resinas con base de polipropileno, las resinas con base de ácido poliláctico, las resinas con base de polihidroxialcanoato y las resinas con base de polietileno y combinaciones de estas. Se prefieren especialmente las resinas con base de poliéster y polipropileno.

Los ejemplos no limitantes de polímeros termoplásticos adecuados para usarse en la presente invención incluyen poliesteramidas alifáticas; poliésteres alifáticos; poliésteres aromáticos que incluyen tereftalatos de polietileno (PET) y copolímeros de estos (coPET), tereftalatos de polibutileno y copolímeros; tereftalatos de politrimetileno y copolímeros; tereftalatos de polipropileno y copolímeros; copolímeros de polipropileno y propileno; polietileno y copolímeros de polietileno; copoliésteres alifáticos/aromáticos; policaprolactonas; poli(hidroxialcanoatos) que incluyen poli(hidroxibutirato-co-hidroxivalerato), poli(hidroxibutirato-co-hexanoato) u otros poli(hidroxibutirato-co-alcanoatos) superiores tal como se menciona en la patente de los EE. UU. núm. 5,498,692 de Noda incorporada en la presente invención como referencia; poliésteres y poliuretanos derivados de polioles alifáticos (es decir, polímeros de dialcanoilo); poliamidas; copolímeros de polietileno/alcohol vinílico; polímeros de ácido láctico que incluyen homopolímeros de ácido láctico y copolímeros de ácido láctico; polímeros láctidos que incluyen homopolímeros láctidos y copolímeros láctidos; polímeros glicólidos que incluyen homopolímeros glicólidos y copolímeros glicólidos; y mezclas de estos. Se prefieren las poliesteramidas alifáticas, poliésteres alifáticos, copoliésteres alifáticos/aromáticos, polímeros de ácido láctico y polímeros láctidos.

Entre los polímeros de ácido láctico y láctidos adecuados se incluyen aquellos homopolímeros y copolímeros de ácido láctico y/o láctidos que tienen un peso molecular promedio ponderado, generalmente, de aproximadamente 10,000 g/mol a aproximadamente 600,000 g/mol, preferentemente, de aproximadamente 30,000 g/mol a aproximadamente 400,000 g/mol, con mayor preferencia, de aproximadamente 50,000 g/mol a aproximadamente 200,000 g/mol. Un ejemplo de polímeros de ácido poliláctico comercialmente disponibles incluye diversos ácidos polilácticos disponibles de Chronopol Incorporation ubicado en Golden, Colorado, y los poliláctidos comercializados con la marca comercial EcoPLA®. Los ejemplos de ácido poliláctico comercialmente disponibles adecuados son NATUREWORKS de Cargill Dow y LACEA de Mitsui Chemical. Se prefiere un homopolímero o copolímero de ácido poliláctico que tiene una temperatura de fusión de aproximadamente 160 ° a aproximadamente 175 °C. Además, puede usarse el ácido poliláctico modificado y las distintas configuraciones estéreo, tales como el ácido poli L-láctico y ácido poli D, L-láctico con niveles de D-isómeros de hasta 75 %. Además, se prefieren las combinaciones racémicas opcionales de isómeros D y L para producir polímeros PLA de alta temperatura de fusión. Estos polímeros PL de alta temperatura de fusión son copolímeros PLA especiales (se entiende que el isómero D y el isómero L se tratan como distintos estéreo monómeros) con temperaturas mayores que 180 °C. Estas temperaturas de fusión altas se obtienen mediante el control especial de las dimensiones del cristalito para aumentar la temperatura de fusión promedio.

En función del polímero específico usado, el proceso y el uso final de la fibra puede preferirse más de un polímero. Los polímeros de la presente invención están presentes en una cantidad necesaria para mejorar las propiedades mecánicas de la fibra, la opacidad de la fibra, optimizar la interacción del fluido con la fibra, mejorar la capacidad de procesamiento de la fusión y mejorar la atenuación de la fibra. La selección y la cantidad de polímero determinará, además, si la fibra se puede unir térmicamente y afectar la suavidad y la textura del producto final. Las fibras de la presente invención pueden comprender un solo polímero o una mezcla de polímeros o pueden ser fibras multicomponentes que comprenden más de un polímero. Las fibras en la presente invención pueden unirse térmicamente.

Pueden ser deseables las combinaciones con múltiples constituyentes. Por ejemplo las combinaciones de polietileno y polipropileno (denominadas de aquí en adelante aleaciones de polímeros) se pueden mezclar e hilar empleando esta técnica. Otro ejemplo serían las combinaciones de poliésteres con diferentes viscosidades o contenido de monómero. Además, se pueden producir fibras multicomponentes que contengan especies químicas diíerenciables en cada componente. Los ejemplos no limitantes incluyen una mezcla de polipropileno cuyo índice de fluidez (MFR, por sus siglas en inglés) es de 25 con un polipropileno cuyo MFR es de 50 y un homopolímero de polipropileno cuyo MFR es de 25 con un copolímero de polipropileno cuyo MFR es de 25 en donde el comonómero es etileno.

Los materiales poliméricos que se prefieren especialmente tienen temperaturas de fusión mayores que 1 10 °C, con mayor preferencia, mayores que 130 °C, aún con mayor preferencia, mayores que 145 °C, aún con mayor preferencia, mayores que 160 °C y, con la máxima preferencia, mayores que 200 °C. Otros polímeros preferidos en la presente invención son los polímeros que tienen una temperatura de transición vitrea alta. Las temperaturas de transición vitrea son, preferentemente, mayores que -10 °C en la forma de uso final de la fibra, con mayor preferencia, mayores que 0 °C, aún con mayor preferencia, mayores que 20 °C y, con la máxima preferencia, mayores que 50 °C. Esta combinación de propiedades produce fibras que son estables a temperaturas elevadas. Los ejemplos ilustrativos de materiales de este tipo son polipropileno, polímeros basados en ácido poliláctico y sistemas poliméricos basados en tereftalato de poliéster (PET).

Materiales opcionales Opcionalmente, se pueden incorporar otros ingredientes en la composición para hilar usada para formar fibras para el sustrato de base. Los materiales opcionales se pueden usar para modificar la procesabilidad o modificar las propiedades físicas, tales como la opacidad, la elasticidad, la resistencia a la tensión, la resistencia en húmedo y el módulo del producto final. Otros beneficios incluyen, pero no se limitan a, la estabilidad, incluyendo la estabilidad oxidativa, brillo, color, flexibilidad, resistencia, facilidad de manipulación, auxiliares de procesamiento, modificadores de viscosidad, y control de malos olores. Los ejemplos de materiales opcionales incluyen, pero no se limitan a, dióxido de titanio, carbonato de calcio, pigmentos de colores, y combinaciones de estos. Se pueden agregar más aditivos que incluyen, pero no se limitan a, cargas inorgánicas tales como los óxidos de magnesio, aluminio, silicio y titanio como cargas o auxiliares de proceso de bajo costo. Otros materiales inorgánicos incluyen, pero no se limitan a, silicato de magnesio hidratado, dióxido de titanio, carbonato de calcio, arcilla, yeso, nitruro de boro, caliza, tierra diatomácea, mica, cuarzo para vidrio, y cerámicas. Asimismo, se pueden emplear sales inorgánicas que incluyen, pero no se limitan a, sales de metal alcalino, sales de metal alcalinotérreo y sales de fosfato.

Opcionalmente, en la composición pueden incorporarse otros ingredientes. Estos ingredientes opcionales pueden estar presentes en cantidades menores que aproximadamente 50 %, preferentemente, de aproximadamente 0.1 % a aproximadamente 20 %, y con mayor preferencia, de aproximadamente 0.1 % a aproximadamente 12 % en peso de la composición. Los materiales opcionales se pueden usar para modificar la procesabilidad o modificar las propiedades físicas, tales como la elasticidad, la resistencia a la tensión y el módulo del producto final. Otros beneficios incluyen, pero no se limitan a, la estabilidad que incluye la estabilidad oxidativa, brillo, flexibilidad, color, resiliencia, facilidad de manipulación, auxiliares de procesamiento, modificadores de viscosidad, biodegradabilidad y control de olores. Los ejemplos no limitantes incluyen sales, agentes de deslizamiento, aceleradores o retardadores de cristalización, agentes enmascaradores de olores, agentes de reticulación, emulsionantes, surfactantes, ciclodextrinas, lubricantes, otros auxiliares de procesamiento, abrillantadores ópticos, antioxidantes, retardadores de llama, colorantes, pigmentos, cargas, proteínas y sus sales alcalinas, ceras, resinas adherentes, extensores, y mezclas de estos. Pueden usarse agentes de deslizamiento para ayudar a reducir la adhesividad o el coeficiente de fricción de la fibra. Además, pueden usarse agentes de deslizamiento para mejorar la estabilidad de la fibra, en particular a una alta humedad o altas temperaturas. Un agente de deslizamiento apropiado es el polietileno. Además, en la composición polimérica puede añadirse almidón termoplástico (TPS). Los aditivos poliméricos usados para reducir la acumulación de electricidad estática en la producción y uso de materiales termoplásticos de poliéster, particularmente, PET son especialmente importantes. Dichos materiales preferidos son depuradores de ácido acetaldehído, ásteres de sorbitol etoxilados, glicerol esteres, alquil sulfonato, combinaciones y mezclas de estos y derivados compuestos.

Se pueden agregar más aditivos que incluyen cargas inorgánicas tales como los óxidos de magnesio, aluminio, silicio y titanio como cargas o auxiliares de procesamiento. Otros materiales inorgánicos incluyen silicato de magnesio hidratado, dióxido de titanio, carbonato de calcio, arcilla, yeso, nitruro de boro, caliza, tierra diatomácea, mica, cuarzo para vidrio, y cerámicas. Adicionalmente, sales inorgánicas, que incluyen sales de metal alcalino, sales de metal alcalinotérreo, sales de fosfato, pueden usarse como auxiliares de procesamiento. Otros materiales opcionales que modifican la respuesta de la fibra con mezcla de almidón termoplástico al agua son las sales basadas en estearato, tales como sodio, magnesio, calcio y otros estearatos, y también componentes de colofonia, tal como gomorresina.

En la composición polimérica pueden añadirse agentes hidrófilos. Los agentes hidrófilos pueden añadirse con métodos estándar conocidos para aquellos con experiencia en la industria. Los agentes hidrófilos pueden ser materiales o compuestos poliméricos de bajo peso molecular. El agente hidrófilo puede ser, además, un material polimérico con un peso molecular más alto. El agente hidrófilo puede estar presente en una cantidad de 0.01 % en peso a 90 % en peso, preferentemente, en un intervalo de 0.1 % en peso a 50 % en peso y, con mayor preferencia, en un intervalo de 0.5 % en peso a 10 % en peso. El agente hidrófilo puede añadirse durante la fabricación de la resina inicial o añadirse como una mezcla madre en el extrusor durante la fabricación de las fibras. Los agentes preferidos son poliéster, poliéter, copolímeros de poliéster y poliéter y compuestos de poliéster no iónicos para polímeros con base de poliéster. Además, se pueden añadir compuestos poliolefínicos de alto peso molecular. En estos materiales se pueden añadir agentes compatibles para ayudar a procesar mejor estos materiales y para elaborar un compuesto polimérico más uniforme y homogéneo. Un experimentado en la industria comprendería que el uso de agentes compatibles se puede incluir en una etapa de composición para producir aleaciones poliméricas con aditivos de fusión que no son inherentemente efectivos con el polímero de base. Por ejemplo, una resina de polipropileno de base puede combinarse con un copolímero hidrófilo de poliéster y poliéter por medio del uso de polipropileno maleado como un agente compatible.

Fibras Las fibras que forman el sustrato de base en la presente invención pueden ser monocomponentes o multicomponentes. El término "fibra" se define como una forma polimérica solidificada con una relación de longitud a grosor mayor que 1000. Las fibras monocomponentes de la presente invención pueden ser, además, multiconstituyentes. Como se usa en la presente descripción, el término constituyente se define conforme a la definición de las especies químicas de la materia o del material. Fibra multiconstituyente, como se usa en la presente descripción, significa una fibra que contiene más de una especie o material químico. Los polímeros multiconstituyentes y aleados tienen el mismo significado en la presente invención y pueden usarse indistintamente. Generalmente, las fibras pueden ser de tipo monocomponente o multicomponente. Como se usa en la presente descripción, el término componente se define como una parte separada de la fibra que tiene una relación espacial con otra parte de la misma. El término multicomponente, como se usa en la presente descripción, se define como una fibra que tiene más de una parte separada en una relación espacial entre sí. El término multicomponente incluye bicomponente, que se define como una fibra que tiene dos partes separadas en una relación espacial entre sí. Los distintos componentes de las fibras multicomponentes se disponen en regiones prácticamente distintas a través de la sección transversal de la fibra y se extienden en forma continua a lo largo de ella. Los métodos para fabricar fibras multicomponentes son muy conocidos en la industria. La extrusión de fibras multicomponentes ya se conocía muy bien en la década de 1960. DuPont lideró el desarrollo tecnológico de la capacidad de los multicomponentes, y en las patentes de los EE. UU. núms. 3,244,785 y 3,704,971 provee una descripción de la tecnología usada para fabricar estas fibras. En "Bicomponent Fibers" de R. Jeffries de Merrow Publishing publicado en 1971 se describe un trabajo preliminar esencial para la tecnología de las fibras bicomponentes. Publicaciones más recientes incluyen "Taylor-Made Polypropylene and Bicomponent Fibers for the Nonwoven Industry," Revista Tappi, diciembre 1991 (p103) y "Advanced Fiber Spinning Technology" editado por Nakajima de Woodhead Publishing.

La tela no tejida formada en la presente invención puede contener múltiples tipos de fibras monocomponentes que se suministran desde distintos sistemas de extrusión a través de la misma tobera de hilatura. El sistema de extrusión, en este ejemplo, es un sistema de extrusión multicomponente que suministra distintos polímeros a capilares separados. Por ejemplo, un sistema de extrusión suministraría tereftalato de poliéster y el otro, un copolímero de tereftalato de poliéster de modo que la composición copolimérica se funda a temperaturas diferentes. En un segundo ejemplo, un sistema de extrusión podría suministrar una resina de tereftalato de poliéster y el otro polipropileno. En un tercer ejemplo, un sistema de extrusión podría suministrar una resina de tereftalato de poliéster y el otro una resina de tereftalato de poliéster adicional que tiene un peso molecular diferente al de la primera resina de tereftalato de poliéster. Las relaciones de los polímeros en este sistema pueden ser de 95:5 a 5:95, preferentemente, de 90:10 a 10:90 y de 80:20 a 20:80.

Las fibras bicomponentes y multicomponentes pueden estar en una configuración en paralelo, de núcleo y vaina, sectores segmentados, cordón o islotes o cualquier combinación de estas. La vaina puede ser discontinua o continua alrededor del núcleo. Los ejemplos no inclusivos de fibras multicomponentes ilustrativas se describen en la patente de los EE. UU. núm. 6,746,766. La relación de peso de la vaina al núcleo es de aproximadamente 5:95 a aproximadamente 95:5. Las fibras de la presente invención pueden tener geometrías distintas que incluyen, pero no se limitan a, formas redondas, elípticas, forma de estrella, trilobales, multilobales con 3 a 8 lóbulos, rectangulares, con forma de H, con forma de C, con forma de I, con forma de U y otras diversas excentricidades. Además, pueden usarse fibras huecas. Las formas preferidas son redondas, trilobales y con forma de H. Las fibras de forma redonda y trilobal pueden ser, además, huecas.

Una "fibra altamente atenuada" se refiere a una fibra que tiene una proporción de estiramiento alta. La proporción de estiramiento total de la fibra se define como la proporción de la fibra a su máximo diámetro (el cual resulta, típicamente, inmediatamente después de salir del capilar) hasta el diámetro final de la fibra en su forma final. La proporción de estiramiento total de la fibra será mayor que 1.5, preferentemente, mayor que 5, con mayor preferencia, mayor que 10 y, con la máxima preferencia, mayor que 12. Esto es necesario para obtener las propiedades táctiles y las propiedades mecánicas útiles.

El "diámetro" de fibra de la fibra con forma de la presente invención se define como el diámetro de un círculo que circunscribe el perímetro externo de la fibra. Para una fibra hueca, el diámetro no es el de la región hueca sino el del borde externo de la región sólida. Para una fibra que no es redonda, los diámetros de las fibras se miden empleando un círculo específico alrededor de los puntos más externos de los lóbulos o bordes de dicha fibra que no es redonda. Este diámetro de círculo específico también puede denominarse diámetro efectivo de la fibra. Preferentemente, la fibra multicomponente altamente atenuada tendrá un diámetro de fibra efectivo menor que 500 micrómetros. Con mayor preferencia, el diámetro de fibra efectivo será de 250 micrometros o menor, aún con mayor preferencia, 100 micrometros o menor y, con la máxima preferencia, menor que 50 micrometros. Las fibras usadas comúnmente para elaborar telas no tejidas tienen un diámetro de fibra de aproximadamente 5 micrometros a aproximadamente 30 micrometros. Las fibras de la presente invención tienden a ser más grandes que las fibras de las telas no tejidas unidas por hilado típicas. Como tales, las fibras que tienen un diámetro efectivo menor que 10 micrometros no son útiles. Las fibras útiles en la presente invención tienen un diámetro efectivo mayor que aproximadamente l O micrones, con mayor preferencia, mayor que 15 micrones y, con la máxima preferencia, mayor que 20 micrones. El diámetro de fibra se controla mediante la velocidad de hilado, la transferencia de masa y la composición de la mezcla. Cuando las fibras de la presente invención se fabrican en una capa distinta, esa capa puede combinarse con capas adicionales que pueden contener fibras pequeñas, incluso nanofibras.

El término diámetro con deposición de filamentos se refiere a fibras que tienen un diámetro efectivo mayor que aproximadamente 12.5 micrometros hasta 50 micrometros. Este intervalo de diámetro se obtiene mediante la mayoría de los equipos estándar para deposición de filamentos. Micrómetro y micrón (pm) tienen el mismo significado y pueden usarse indistintamente. Los diámetros fundidos por soplado son menores que los diámetros con deposición de filamentos. Generalmente, los diámetros fundidos por soplado son de aproximadamente 0.5 a aproximadamente 12.5 micrometros. Los diámetros fundidos por soplado preferidos varían de aproximadamente 1 a aproximadamente 10 micrometros.

Dado que puede ser difícil determinar el diámetro de las fibras con forma, frecuentemente, se hace referencia al denier de la fibra. El denier se define como la masa de una fibra en gramos a 9000 metros lineales de longitud expresada como dpf (denier por filamento). Por consiguiente, para la conversión de diámetro a denier y viceversa se considera, además, la densidad inherente de la fibra. Para la presente invención, el intervalo de denier preferido es mayor que 1 dpf y menor que 100 dpf . Un intervalo de denier que se prefiere aun más es de 1 .5 dpf a 50 dpf y, aun con mayor preferencia, un intervalo de 2.0 dpf a 20 dpf y, con la máxima preferencia, un intervalo de 4 dpf a 10 dpf. Un ejemplo de la relación denier a diámetro para el polipropileno es una fibra de polipropileno de 1 dpf redonda y sólida con una densidad de aproximadamente 0.900 g/cm3 y un diámetro de aproximadamente 12.55 micrómetros.

Para la presente invención se prefiere que las fibras tengan una extensibilidad limitada y exhiban una rigidez suficiente para soportar fuerzas de compresión. Las fibras de la presente invención tendrán cargas de rotura de fibras individuales mayores que 5 gramos por filamento. Las propiedades de tensión de las fibras se miden según un procedimiento descrito, generalmente, en el estándar ASTM D 3822-91 o una prueba equivalente, pero la prueba real que se usó es la descrita más adelante. El módulo de tensión (módulo inicial, tal como se especifica en el estándar ASTM D 3822-91 a menos que se indique de cualquier otra forma) debería ser mayor que 0.5 GPa (giga paséales), con mayor preferencia, mayor que 1.5 GPa, aún con mayor preferencia, mayor que 2.0 GPa y, con la máxima preferencia, mayor que 3.0 GPa. El módulo de tensión más alto producirá fibras más rígidas que proveen un volumen específico sostenible. más adelante se proveen ejemplos.

En la presente invención puede ajustarse la hídrofilicidad e hidrofobicidad de las fibras. La resina base puede tener propiedades hidrófilas obtenidas mediante la copolimerización (tal como en el caso de ciertos poliésteres (EASTONE de Eastman Chemical, la familia de sulfopoliésteres de los polímeros en general) o poliolefinas tales como polipropileno o polietileno) o puede tener materiales incorporados en ella que la hacen hidrófila. Los ejemplos de aditivos ilustrativos incluyen la familia de aditivos de CIBA Irgasurf®. Además, las fibras de la presente invención pueden tratarse o recubrirse después de su fabricación para hacerlas hidrófilas. En la presente invención se prefiere que la hidrofilicidad sea duradera. La hidrofilicidad duradera significa que las características hidrófilas se mantienen después de más de una interacción con fluidos. Por ejemplo, para probar si la muestra exhibe hidrofilicidad duradera, puede verterse agua en la muestra y observar el humedecimiento. El humedecimiento de la muestra indica que es inicialmente hidrófila. Después, la muestra se enjuaga completamente con agua y se seca. Para mejorar el enjuague la muestra se coloca en un recipiente grande y se agita por diez segundos y, después, se seca. Después del secado la muestra se debería, además, humedecer cuando entra nuevamente en contacto con agua.

Las fibras de la presente invención son térmicamente estables. Una fibra térmicamente estable es una fibra que tiene un encogimiento menor que 30 % en agua hirviendo, con mayor preferencia, un encogimiento menor que 20 % y, con la máxima preferencia, un encogimiento menor que 10 %. En la presente invención algunas fibras tendrán un encogimiento menor que 5 %. El encogimiento se determina mediante la medición de la longitud de la fibra antes y después de colocarla en agua hirviendo por un minuto. Las fibras altamente atenuadas permitirían la producción de fibras térmicamente estables.

Las formas de las fibras usadas en el sustrato de base de la presente invención pueden consistir en fibras redondas sólidas, fibras redondas huecas y fibras con diversas formas multilobales, entre otras. Una mezcla de fibras con forma cuyas formas en sección transversal son distintas entre sí se define como al menos dos fibras cuyas formas en sección transversal son suficientemente diferentes como para distinguirse cuando se usa un microscopio de barrido de electrones para analizar una vista en sección transversal. Por ejemplo, dos fibras podrían tener forma trilobal, pero una de ellas podría tener prolongaciones largas y la otra prolongaciones cortas. Si bien no se prefiere, las fibras con forma podrían ser distintas si una fibra es hueca y la otra sólida, aún cuando la forma general en sección transversal sea la misma.

Las fibras con forma multilobal pueden ser sólidas o huecas. Las fibras multilobales se definen como aquellas que tienen más de un punto de inflexión a lo largo de la superficie externa de la fibra. Un punto de inflexión se define como un cambio en el valor absoluto de la pendiente de una línea trazada en forma perpendicular a la superficie de la fibra cuando la fibra se corta en forma perpendicular al eje de la fibra. Las fibras con forma incluyen, además, formas de medialuna, ovales, cuadradas, de diamante u otras formas adecuadas.

Las fibras redondas sólidas son conocidas en la industria de las fibras sintéticas desde hace muchos años. Estas fibras tienen una distribución ópticamente casi continua de la materia a través del ancho de la sección transversal de la fibra. Estas fibras pueden contener microvacíos o fibrilación interna, pero se reconocen como prácticamente continuas. No existen puntos de inflexión para la superficie exterior de las fibras redondas sólidas.

Las fibras huecas de la presente invención, ya sean de forma redonda o multilobal, tendrán una región hueca. Una región sólida de la fibra hueca rodea la región hueca. El perímetro de la región hueca es, además, el perímetro interno de la región sólida. La región hueca puede ser de la misma forma que la fibra hueca o bien, la forma de la región hueca puede no ser circular o concéntrica. Puede haber más una región hueca en una fibra.

La región hueca se define como la parte de la fibra que no contiene material alguno. Además, se puede describir como el área hueca o espacio vacío. La región hueca comprenderá de aproximadamente 2 % a aproximadamente 60 % de la fibra. Preferentemente, la región hueca comprenderá de aproximadamente 5 % a aproximadamente 40 % de la fibra. Con mayor preferencia, la región hueca comprende de aproximadamente 5 % a aproximadamente 30 % de la fibra, y con la mayor preferencia de aproximadamente 10 % a aproximadamente 30 % de la fibra. Los porcentajes se proporcionan para una región en sección transversal de la fibra hueca (es decir, bidimensional).

En la presente invención, se debe controlar el porcentaje de región hueca. Preferentemente, el porcentaje de la región hueca es mayor que 2 % o el beneficio de la región hueca no resultará significativo. Sin embargo, el porcentaje de la región hueca es, preferentemente, menor que 60 % o la fibra puede fallar. El porcentaje hueco deseado depende de los materiales empleados, el uso final de la fibra y otras características y usos de la fibra.

El diámetro promedio de la fibra de dos o más fibras con forma que tienen formas en sección transversal distintas entre sí se calcula mediante la medición del denier promedio de cada tipo de fibra, la conversión del denier de cada fibra con forma en el diámetro de fibra redonda sólida equivalente, la suma de los diámetros promedio de cada fibra con forma calculado en base al porcentaje de contenido total de fibras y la división por la cantidad total de tipos de fibras (fibras con formas diferentes). El denier de fibra promedio se calcula, además, mediante la conversión del diámetro promedio de la fibra (o diámetro de la fibra redonda sólida equivalente) a través de la relación de la densidad de la fibra. Se considera que una fibra tiene un diámetro diferente si el diámetro promedio es de al menos aproximadamente 10 % mayor o menor. Las dos o más fibras con forma que tienen formas en sección transversal distintas entre sí pueden tener el mismo diámetro o diámetros diferentes. Además, las fibras con forma pueden tener el mismo denier o un denier diferente. En algunas modalidades, las fibras con forma pueden tener diámetros diferentes y el mismo denier.

Las fibras multilobales incluyen, pero no se limitan a, las versiones que más comúnmente se encuentran, tales como las de forma trilobal y delta. Otras formas adecuadas de fibras multilobales incluyen las triangulares, cuadradas, en estrella o elípticas. Estas fibras se describen con mayor precisión como aquéllas que tienen por lo menos un punto de inflexión de pendiente. Un punto de inflexión de pendiente se define como el punto a lo largo del perímetro de la superficie de una fibra en donde la pendiente de la fibra cambia. Por ejemplo, una fibra trilobal con forma de delta tendría tres puntos de inflexión de pendiente y una fibra trilobal pronunciada tendría seis puntos de inflexión de pendiente. Generalmente, las fibras multilobales de la presente invención tendrán menos de aproximadamente 50 puntos de inflexión de pendiente y, con la máxima preferencia, menos de aproximadamente 20 puntos de inflexión de pendiente. Las fibras multilobales pueden describirse, generalmente, como no circulares y pueden ser sólidas o huecas.

Las fibras de un solo o múltiples constituyentes de la presente invención pueden encontrarse en configuraciones diferentes. Como se usa en la presente descripción, el término constituyente se define conforme a la definición de las especies químicas de la materia o del material. Las fibras pueden tener una configuración de un solo componente. Como se usa en la presente descripción, el término componente se define como una parte separada de la fibra que tiene una relación espacial con otra parte de la misma.

Después de que se forma la fibra, puede tratarse o tratarse la tela ya unida. Para ajustar la energía superficial y la naturaleza química de la tela se puede añadir un acabado hidrófilo o hidrófobo. Por ejemplo, las fibras hidrofóbicas pueden tratarse con agentes humectantes para facilitar la absorción de líquidos acuosos. Una tela unida puede, además, tratarse con una solución tópica que contenga suríactantes, pigmentos, agentes de deslizamiento, sales u otros materiales para ajustar aun más las propiedades superficiales de la fibra.

Las fibras de la presente invención pueden estar rizadas, si bien se prefiere que no lo estén. Generalmente, las fibras rizadas se obtienen por medio de dos métodos. El primer método es la deformación mecánica de la fibra después de que ya se hiló. Las fibras se hilan por fusión, se estiran hasta el diámetro final del filamento y se tratan mecánicamente, generalmente, a través de engranajes o un prensaestopas que imparte un rizado bidimensional o tridimensional. Este método se usa para producir la mayoría de las fibras discontinuas cardadas; sin embargo, las telas de fibras discontinuas cardadas no se prefieren porque las fibras no son continuas y las telas producidas a partir de fibras rizadas son, generalmente, muy voluminosas antes de la aplicación de la tecnología de deformación de fibras. El segundo método para rizar las fibras consiste en extrudir fibras multicomponentes capaces de rizarse en un proceso de deposición de filamentos. Un experimentado en la industria reconocería que existen varios métodos para fabricar fibras unidas por hilado rizadas bicomponentes; sin embargo, en la presente invención se consideran tres técnicas principales para fabricar telas no tejidas rizadas por deposición de filamentos. La primera es el rizado que se produce en la linea de hilado debido a la cristalización poiimérica diferencial en la línea de hilado, un resultado de las diferencias en el tipo de polímero, características del peso molecular del polímero (p. ej., distribución del peso molecular) o contenido de aditivos. Un segundo método es el encogimiento diferencial de las fibras después de que se hilaron en un sustrato con deposición de filamentos. Por ejemplo, el calentamiento de la trama con deposición de filamentos puede hacer que las fibras se encojan debido a las diferencias de cristalinidad en las fibras hiladas originalmente, por ejemplo, durante el proceso de unión térmica. Un tercer método para producir el rizado consiste en estirar mecánicamente las fibras o la trama con deposición de filamentos (generalmente, para el estiramiento mecánico la trama está unida). El estiramiento mecánico puede exponer diferencias en la curva de esfuerzo-deformación entre los dos componentes poliméricos, lo cual puede generar el rizado.

Los últimos dos métodos comúnmente se denominan procesos de rizado latente porque se deben activar después de hilar las fibras. En la presente invención, las fibras rizadas se usan según un orden de preferencia. Pueden usarse telas de fibras discontinuas cardadas siempre que el sustrato de base tenga un grosor menor que 1 .3 mm. Se prefieren las telas con deposición de filamentos o unidas por hilado porque contienen filamentos continuos que se pueden rizar siempre que el grosor o el calibre del sustrato de base sea menor que 1 .3 mm. Para la presente invención, el sustrato de base contiene menos de 100 % en peso de fibras rizadas, preferentemente, menos de 50 % en peso de fibras rizadas, con mayor preferencia, menos de 20 % en peso de fibras rizadas, con mayor preferencia, menos de 10 % en peso y, con la máxima preferencia, 0 % en peso de fibras rizadas. Preferentemente, se usan fibras no rizadas porque el proceso de rizado puede reducir la cantidad de fluidos transferidos en la superficie de las fibras y, además, el rizado puede reducir la capilaridad inherente del sustrato de base mediante la reducción de la densidad específica del sustrato de base.

Las fibras de longitud corta se definen como fibras que tienen una longitud menor que 50 mm. En la presente invención, se prefieren las fibras continuas antes que las fibras cortadas cortas ya que proveen dos beneficios adicionales. El primer beneficio es que los fluidos pueden ser transferidos distancias mayores sin extremos de fibras y, de ese modo, proveen una mayor capilaridad. El segundo beneficio es que las fibras continuas producen sustratos de base con una mayor resistencia a la tensión y rigidez porque la red unida tiene una matriz continua de fibras que, colectivamente, están más interconectadas que una matriz compuesta por fibras de longitud corta. El sustrato de base de la presente invención contiene, preferentemente, muy pocas fibras de longitud corta, preferentemente, menos del 50 % en peso de fibras de longitud corta, con mayor preferencia, menos del 20 % en peso de fibras de longitud corta, con mayor preferencia, menos del 10 % en peso y, con la máxima preferencia, 0 % en peso de fibras de longitud corta.

Preferentemente, las fibras producidas para el sustrato de base en la presente invención tienen la capacidad para unirse térmicamente. Capaces de unirse térmicamente en la presente invención se refiere a fibras que se ablandan cuando su temperatura se eleva hasta una temperatura cercana o superior a su temperatura de fusión pico y que se adhieren o funden entre sí como resultado de las presiones, al menos bajas, aplicadas. Para la unión térmica, el contenido termoplástico total de la fibra debería ser mayor que 30 % en peso, preferentemente, mayor que 50 % en peso, aún con mayor preferencia, mayor que 70 % en peso y, con la máxima preferencia, mayor que 90 % en peso.

Proceso de deposición de filamentos Las fibras que forman el sustrato de base en la presente invención son, preferentemente, filamentos continuos que forman telas con deposición de filamentos. Las telas con deposición de filamentos se definen como telas no unidas que, básicamente, no tienen propiedades de tracción cohesiva formadas a partir de filamentos prácticamente continuos. Los filamentos continuos se definen como fibras que tienen relaciones altas de longitud a diámetro, con una relación mayor que 10,000:1 . Los filamentos continuos de la presente invención que forman la tela con deposición de filamentos no son fibras discontinuas, fibras cortadas cortas u otras fibras de longitud corta obtenidas en forma deliberada. Los filamentos continuos de la presente invención tienen, en promedio, una longitud mayor que 100 mm, preferentemente, mayor que 200 mm. Además, los filamentos continuos de la presente invención no se rizan en forma deliberada o accidental.

Los procesos de deposición de filamentos en la presente invención se realizan mediante el proceso de hilado a alta velocidad tal como se describe en las patentes de los EE. UU. núms. 3,802,817; 5,545,371 ; 6,548,431 y 5,885,909. En estos procesos de hilado por fusión, los extrusores suministran un polímero fundido a las bombas de fusión que proveen volúmenes específicos de polímero fundido que se transfiere a través de un filtro de paquete para hilado compuesto de múltiples capilares formados en fibras en donde las fibras se enfrían a través de una zona de templado con aire y se estiran neumáticamente para reducir su tamaño a fibras altamente atenuadas para aumentar la resistencia de las fibras a través de la orientación de la fibra a nivel molecular. Después, las fibras estiradas se depositan sobre una banda porosa, frecuentemente, mencionada como una banda o mesa formadora.

El proceso de deposición de filamentos en la presente invención usado para fabricar los filamentos continuos contendrá de 100 a 10,000 capilares por metro, preferentemente, de 200 a 7000 capilares por metro, con mayor preferencia, de 500 a 5000 capilares por metro y, aún con mayor preferencia, de 1000 a 3000 capilares por metro. El régimen de flujo de la masa polimérica por capilar en la presente invención será mayor que 0.3 GHM (gramos por orificio por minuto). El intervalo preferido es de 0.4 GHM a 15 GHM, preferentemente, de 0.6 GHM a 10 GHM, aún con mayor preferencia, de 0.8 GHM a 5 GHM y, con la máxima preferencia, de 1 GHM a 4 GHM.

El proceso de deposición de filamentos en la presente invención contiene una sola etapa del proceso para elaborar los filamentos continuos no rizados altamente atenuados. Los filamentos extrudidos se estiran a través de una zona de aire templado en donde los filamentos se enfrían y solidifican a medida que se atenúan. Dichos procesos de deposición de filamentos se describen en las patentes de los EE. UU. núms. 3338992, 3802817, 4233014, 5688468, 6548431 B1 y 6908292B2 y en la solicitud de los EE. UU. núm. 2007/00574 4A1 . La tecnología descrita en las patentes europeas núms. EP 1340843B1 y EP 1323852B1 puede usarse, además, para producir las telas no tejidas con deposición de filamentos. Los filamentos continuos altamente atenuados se estiran directamente desde la salida del polímero de la tobera de hilatura hasta el dispositivo de atenuación, en donde el diámetro o el denier del filamento continuo prácticamente no cambia a medida que se forma la tela con deposición de filamentos en la mesa formadora. Un proceso preferido en la presente invención incluye un dispositivo de estiramiento que estira las fibras neumáticamente entre las salidas de la tobera de hilatura y el dispositivo de estiramiento neumático lo que permite a las fibras depositarse sobre la banda formadora. El proceso difiere de otros procesos de deposición de filamentos que estiran las fibras mecánicamente desde la tobera de hilatura.

El proceso de deposición de filamentos para la presente invención produce, en una sola etapa, fibras no rizadas, continuas, térmicamente estables que tienen una resistencia intrínseca a la tensión y un diámetro de fibra o denier específicos tal como se describió anteriormente. Los materiales poliméricos preferidos incluyen, pero no se limitan a, polipropileno y copolímeros de polipropileno, polietileno y copolímeros de polietileno, poliéster y copolímeros de poliéster, poliamida, poliimida, ácido poliláctico, polihidroxialcanoato, alcohol polivinílico, alcohol etilen-vinílico, poliacrilatos y los copolímeros de los anteriores, y mezclas de estos. Otros materiales poliméricos adecuados incluyen composiciones de almidón termoplástico como se describen detalladamente en las publicaciones de patentes de los EE. UU. Núms. 2003/0109605 A 1 y 2003/0091803. Otros materiales poliméricos adecuados incluyen ácido etilenacrílico, copolímeros de poliolefina/ácido carboxílico y combinaciones de estos. Los polímeros se describen en las patentes de los EE. UU. núms. 6746766, 6818295 y 6946506 y en la solicitud publicada de los EE. UU. núm. 03/0092343. Se prefieren los materiales comunes de grado de fibra polimérica termoplástica, más aún, las resinas con base de poliéster, las resinas con base de polipropileno, las resinas con base de ácido poliláctico, las resinas con base de polihidroxialcanoato y las resinas con base de polietileno y combinaciones de estas. En particular, se prefieren las resinas con base de poliéster y polipropileno. Las resinas de tereftalato de poliéster ilustrativas (mencionado de aquí en adelante como poliéster a menos que se especifique de cualquier otra forma) son Eastman F61 HC (IV=0.61 dl/g), Eastman 9663 (IV=0.80 dl/g), DuPont Crystar 4415 (IV=0.61 gl/g). Un copoliéster adecuado es Eastman 9921 (IV-0.81 ). El intervalo de viscosidad (IV) intrínseca del poliéster adecuado para la presente invención es de 0.3 dl/g a 0.9 dl/g, preferentemente, de 0.45 dl/g a 0.85 dl/g y, con mayor preferencia, de 0.55 dl/g a 0.82 dl/g. La viscosidad intrínseca es una medida del peso molecular del polímero y es muy conocida para las personas con experiencia en la industria de los polímeros. Las fibras de poliéster en la presente invención pueden ser aleaciones, fibras monocomponentes y fibras con forma. Una modalidad preferida son las fibras de poliéster multilobales, preferentemente, trilobales producidas a partir de una resina de 0.61 dl/g con un denier de 3 dpf a 8 dpf. Si bien en la presente invención se hace referencia mayormente al PET pueden usarse otros polímeros de tereftalato de poliéster, tales como PBT, PTT, PCT.

Sorprendentemente, se ha descubierto que puede usarse una combinación específica de propiedades de la resina en un proceso de unión por hilado para producir una tela no tejida de PET unida térmicamente con un denier alto. Se ha encontrado que el polímero de PET Eastman F61 HC y el coPET Eastman 9921 proveen una combinación ideal para producir fibras que pueden unirse térmicamente y que son térmicamente estables. El descubrimiento sorpresivo es que F61 HC y 9921 pueden extrudirse a través de capilares separados en una relación de 70:30 a 90:10 (relación F6 HC:9921 ) y la trama resultante puede unirse entre sí térmicamente para producir una tela no tejida térmicamente estable. Térmicamente estable en este ejemplo significa que tiene un encogimiento menor al 10 % en la MD en agua hirviendo después de 5 minutos. La estabilidad térmica se obtiene por medio de una velocidad de hilatura mayor que 4000 metros/minuto y, a dicha velocidad, se obtienen filamentos con un denier de 1 dpf a 10 dpf en las fibras redondas y en las fibras con forma. Se han obtenido pesos base de 5 g/m2 a 100 g/m2. Estas telas se obtuvieron por medio de consolidación por puntos térmicos. Estos tipos de tela pueden usarse en varias aplicaciones, tales como artículos absorbentes desechables, lienzos para secador y fieltro para techos. Si se prefiere, puede usarse sólo un sistema de múltiples haces o puede colocarse una capa con un diámetro fino de fibras entre dos capas con deposición de filamentos y, después, unirse entre sí.

Otra modalidad preferida consiste en usar fibras de polipropileno y telas no tejidas con deposición de filamentos. Las propiedades de resina preferidas para el polipropileno son los regímenes de flujo de 5 MFR (régimen de flujo de fusión en gramos por 10 minutos) a 400 MFR, en donde se prefiere un intervalo de 10 MFR a 100 MFR y, aún con mayor preferencia, un intervalo de 15 MFR a 65 MFR y, con la máxima preferencia, un intervalo de 23 MFR a 40 MFR. El método usado para medir el MFR se describe en ASTM D1238 en el cual se usa una temperatura de 230 °C y una masa de 2.16 kg.

Los productos de tela no tejida elaborados a partir de las fibras monocomponentes y multicomponentes exhibirán, además, propiedades determinadas, particularmente, resistencia, flexibilidad, suavidad y absorbencia. Las medidas de la resistencia incluyen la resistencia a la tensión en seco o húmedo. La flexibilidad se refiere a la rigidez y se puede atribuir a la suavidad. La suavidad se describe, generalmente, como un atributo percibido fisiológicamente, que está relacionado tanto a la flexibilidad como a la textura. La absorbencia se refiere a la habilidad de los productos para absorber los fluidos, así como, a la capacidad para retenerlos. En la presente invención la absorbencia no implica que las regiones internas de la fibra en sí mismas captan agua, tal como sucede con las fibras de pulpa o las fibras de celulosa regeneradas (p. ej., rayón). Dado que algunos polímeros termoplásticos captan inherentemente una pequeña cantidad de agua (p. ej., poliamidas), la captación de agua se limita a menos de 10 % en peso, preferentemente, menos de 5 % en peso y, con la máxima preferencia, menos de 1 % en peso. La absorbencia en la presente invención surge de la hidrofilicidad de las fibras y la estructura de la tela no tejida y depende principalmente del área de superficie de la fibra, el tamaño del poro y las intersecciones de unión. La capilaridad es la característica general que se usa para describir la interacción del fluido con el sustrato fibroso. Aquellos con experiencia en la industria entienden la naturaleza de la capilaridad y ésta se describe en "Nonwovens: Theory, Process, Performance and Testing" de Albín Turbak, capítulo 4.

La trama con deposición de filamentos que forma el sustrato de base de la presente invención tendrá una captación de absorbencia o capacidad de retención (Cretenc¡ón) de 1 g/g (gramo por gramo) a 10 g/g, con mayor preferencia, de 2 g/g a 8 g/g y, con la máxima preferencia, de 3 g/g a 7 g/g. Para medir esta captación se pesa una muestra seca (en gramos) que tiene una longitud de 15 cm en MD y un ancho de 5 cm en CD; el peso seco es mseco; y la muestra se sumerge en agua destilada por 30 segundos después de lo cual la muestra se extrae del agua, se suspende verticalmente (en MD) por 10 segundos y se vuelve a pesar; el peso en húmedo es mhúmedo- El peso húmedo final de la muestra (nihúmedo) menos el peso seco de la muestra (mseco) dividido por el peso seco de las muestras (mseco) da como resultado la absorbencia o capacidad de retención de la muestra (0Gß1ß?a??), es decir: Los sustratos estructurados tienen una capacidad de retención similar.

El proceso de deposición de filamentos en la presente invención producirá una tela no tejida con deposición de filamentos con un peso base deseado. El peso base se define como la masa de una fibra/tela no tejida por unidad de área. Para la presente invención, el peso base del sustrato de base es de 10 g/m2 a 200 g/m2 con un intervalo preferido de 15 g/m2 a 100 g/m2, con mayor preferencia, un intervalo de 18 g/m2 a 80 g/m2 y, aún con mayor preferencia, un intervalo de 25 g/m2 a 72 g/m2. Con la máxima preferencia, el intervalo es de 30 g/m2 a 62 g/m2.

La primera etapa para producir una fibra multiconstituyente es la etapa de formación del compuesto o de mezclado. En la etapa de hacer el compuesto, las materias primas se calientan, generalmente, por esfuerzo cortante. La fuerza de cizallamiento, en presencia de calor, produce un material fundido homogéneo con una selección correcta de la composición. El material fundido se coloca en un extrusor en donde se forman las fibras. Un grupo de fibras se combina por medio de calor, presión, aglutinantes químicos, entramado mecánico y combinaciones de estos, lo cual produce una trama de tela no tejida. Después, la tela no tejida se modifica y combina en un sustrato de base.

El objetivo de la etapa de combinación es producir una composición fundida homogénea. Para las mezclas multiconstituyentes, el objetivo de esta etapa es mezclar por fusión los materiales poliméricos termoplásticos entre sí cuando la temperatura de mezclado es superior a la temperatura del componente termoplástico de temperatura de fusión más alta. Además, los ingredientes opcionales pueden añadirse y mezclarse entre sí. Preferentemente, la composición fundida es homogénea, es decir, la distribución es extremadamente uniforme y no se observan regiones distintas. Para combinar materiales poco miscibles pueden añadirse agentes compatibles, por ejemplo, se añade ácido poliláctico al polipropileno o almidón termoplástico al polipropileno.

La formación del compuesto por medio de tornillo doble es muy conocida en la industria y se usa para preparar aleaciones poliméricas o para mezclar adecuadamente entre sí polímeros con materiales opcionales. Los extrusores de doble tornillo son, generalmente, un proceso independiente que se usa entre la fabricación del polímero y la etapa de hilatura de la fibra. Para reducir costos, la fibra puede extrudirse primero con un extrusor de doble tornillo de modo que la formación del compuesto esté asociada directamente con la fabricación de la fibra. En algunos tipos de extrusores de un solo tomillo, el mezclado adecuado y la compatibilidad pueden producirse en línea.

El dispositivo de mezclado que se prefiere especialmente es un extrusor de doble tornillo de múltiples zonas de mezclado con múltiples puntos de inyección. Además, puede usarse un mezclador por lote de dos hélices o un sistema de extrusión de una sola hélice. Siempre y cuando el mezclado y el calentamiento sean suficientes, el equipo particular usado no es relevante.

La presente invención usa el proceso de hilado por fusión. En el hilado por fusión no hay pérdida de masa del producto extrudido. El hilado por fusión se diferencia de otros procesos de hilado, como por ejemplo, el hilado húmedo o seco a partir de una solución, en donde un disolvente se elimina al volatilizarlo o difundirlo fuera del producto extrudido, lo cual causa una pérdida de masa.

El hilado se producirá a una temperatura de 120 °C a aproximadamente 350 °C, preferentemente, de 160 °C a aproximadamente 320 °C y, con la máxima preferencia, de 190 °C a aproximadamente 300 °C. Se requieren velocidades de centrifugado de las fibras mayores que 100 metros/minuto. Preferentemente, la velocidad de hilado es de aproximadamente 1000 a aproximadamente 10,000 metros/minuto, con mayor preferencia, de aproximadamente 2000 a aproximadamente 7000 metros/minuto y, con la máxima preferencia, de 2500 a aproximadamente 5000 metros/minuto. La composición polimérica debe hilarse rápidamente para formar fibras fuertes y térmicamente estables, según se determina por medio de la prueba de una sola fibra y la estabilidad térmica del sustrato de base o sustrato estructurado.

La composición fundida homogénea se puede hilar por fusión en fibras monocomponentes o multicomponentes en equipos de hilado por fusión disponibles comercialmente. El equipo se elegirá en función de la configuración deseada para la fibra multicomponente. El equipo de hilado por fusión está disponible comercialmente de Hills, Inc. de Melbourne, Florida. Un recurso muy útil para el hilado de fibras (monocomponentes y multicomponentes) es "Advanced Fiber Spinning Technology" de Nakajima de Woodhead Publishing. El intervalo de temperatura para el hilado es de aproximadamente 120 °C a aproximadamente 350 °C. La temperatura de procesamiento se determina en función de la naturaleza química, el peso molecular y la concentración de cada componente. Los ejemplos de los equipos tecnológicos adecuados para la atenuación por aire son los comercializados por Hill's Inc, Neumag y REICOFIL. Un ejemplo de la tecnología adecuada para la presente invención es el proceso de deposición de filamentos de Reifenháuser REICOFIL 4. Estas tecnologías son muy conocidas en la industria de las telas no tejidas.

Manejo de fluidos El sustrato estructurado de la presente invención puede usarse para manejar fluidos. El manejo de fluidos se define como el movimiento intencional del fluido por medio del control de las propiedades del sustrato estructurado. En la presente invención, el manejo de fluidos se obtiene a través de dos etapas. La primera etapa es la ingeniería de las propiedades del sustrato de base a través de la forma de la fibra, el denier de la fibra, el peso base, el método de unión y la energía de superficie. La segunda etapa implica la ingeniería del volumen vacío generado a través del desplazamiento de fibras.

Los siguientes sustratos de base se fabricaron en Hills Inc en una línea de unión por hilado de 0.5 m. Las especificaciones se indican en cada ejemplo. Las propiedades medidas para los materiales producidos en los Ejemplos 1 , 2, 4 y 7 se incluyen en las siguientes tablas.

Ejemplo 1 : Se produjeron telas unidas por hilado compuestas de 90 % en peso de resina de PET Eastman F61 HC y 10 % en peso de coPET Eastman 9921 . Las telas unidas por hilado se produjeron con una tobera de hilatura trilobal pronunciada que tenía una longitud de 1 .125 mm y un ancho de 0.15 mm con una punta de extremo redonda. La relación hidráulica de longitud a diámetro fue de 2.2:1. El filtro de paquete para hilado tenía 250 capilares de los cuales 25 se usaron para extrudir la resina coPET y 225 para la resina PET. La temperatura del haz fue de 285 °C. La distancia de hilado fue de 83.8 cm (33 pulgadas) y la distancia de conformación fue de 86.4 cm (34 pulgadas). En este ejemplo y en ejemplos posteriores se podría usar distancias diferentes, pero con la distancia indicada se obtuvieron los mejores resultados. El resto de los datos importantes del proceso se incluye en las Tablas 1 -3.

Ejemplo comparativo 1 : Se produjeron telas unidas por hilado compuestas de 90 % en peso de resina de PET Eastman F61 HC y 10 % en peso de Eastman 201 10. Las telas unidas por hilado se produjeron con una tobera de hilatura trilobal pronunciada que tenía una longitud de 1 .125 mm y un ancho de 0.15 mm con una punta de extremo redonda. La relación hidráulica de longitud a diámetro fue de 2.2:1. El filtro de paquete para hilado tenía 250 capilares de los cuales 25 se usaron para extrudir la resina coPET y 225 para la resina PET. La temperatura del haz fue de 285 °C. La distancia de hilado fue de 83.8 cm (33 pulgadas) y la distancia de conformación fue de 86.4 cm (34 pulgadas). Con esta combinación de polímeros resultó difícil producir telas no tejidas unidas por hilado térmicamente estables. Las fibras de coPET no eran térmicamente estables e hicieron que toda la estructura de la fibra se encogiera cuando se calentó por encima de 100 °C. El encogimiento de la tela en MD fue de 20 %.

Ejemplo 2: Se produjeron telas unidas por hilado compuestas de 100 % en peso de PET Eastman F61 HC. Las telas unidas por hilado se produjeron con una tobera de hilatura trilobal pronunciada que tenía una longitud de 1 .125 mm y un ancho de 0.15 mm con una punta de extremo redonda. La relación hidráulica de longitud a diámetro fue de 2.2:1 . El filtro de paquete para hilado tenía 250 capilares. La temperatura del haz fue de 285 °C. La distancia de hilado fue de 83.8 cm (33 pulgadas) y la distancia de conformación fue de 86.4 cm (34 pulgadas). El resto de los datos importantes del proceso se incluye en las Tablas 1 -3.

Ejemplo 3: Se produjeron telas unidas por hilado compuestas de 90 % en peso de resina de PET Eastman F61 HC y 10 % en peso coPET Eastman 9921 . Las telas unidas por hilado se produjeron con una tobera de hilatura trilobal estándar que tenía una longitud de 0.55 mm y un ancho de 0.127 mm con una punta de extremo redonda con un radio de 0.18 mm. La relación hidráulica de longitud a diámetro fue de 2.2:1. El filtro de paquete para hilado tenía 250 capilares de los cuales 25 se usaron para extrudir la resina coPET y 225 para la resina PET. La temperatura del haz fue de 285 °C. La distancia de hilado fue de 83.8 cm (33 pulgadas) y la distancia de conformación fue de 86.4 cm (34 pulgadas). El resto de los datos importantes del proceso se incluye en las Tablas 4-6.

Ejemplo comparativo 2: Se produjeron telas unidas por hilado compuestas de 90 % en peso de resina de PET Eastman F61 HC y 10 % en peso de Eastman 201 10. Las telas unidas por hilado se produjeron con una tobera de hilatura trilobal estándar que tenía una longitud de 0.55 mm y un ancho de 0.127 mm con una punta de extremo redonda con un radio de 0.18 mm. La relación hidráulica longitud a diámetro fue de 2.2:1 . El filtro de paquete para hilado tenía 250 capilares de los cuales 25 se usaron para extrudir la resina coPET y 225 para la resina PET. La temperatura del haz fue de 285 °C. La distancia de hilado fue de 83.8 cm (33 pulgadas) y la distancia de conformación fue de 86.4 cm (34 pulgadas). Con esta combinación de polímeros resultó difícil producir telas no tejidas unidas por hilado térmicamente estables. Las fibras de coPET no eran térmicamente estables e hicieron que toda la estructura de la fibra se encogiera cuando se calentó por encima de 100 °C. El encogimiento de la tela en MD fue de 20 %.

Ejemplo 4: Se produjeron telas unidas por hilado compuestas de 90 % en peso de resina de PET Eastman F61 HC y 10 % en peso coPET Eastman 9921 . Las telas unidas por hilado se produjeron con una tobera de hilatura de fibras redondas sólidas con un diámetro de la salida del capilar de 0.35 mm y una relación de longitud a diámetro de 4:1. El filtro de paquete para hilado tenía 250 capilares de los cuales 25 se usaron para extrudir la resina coPET y 225 para la resina PET. La temperatura del haz fue de 285 °C. La distancia de hilado fue de 83.8 cm (33 pulgadas) y la distancia de conformación fue de 86.4 cm (34 pulgadas). El resto de los datos importantes del proceso se incluye en las Tablas 7-9.

Ejemplo comparativo 3: Se produjeron telas unidas por hilado compuestas de 90 % en peso de resina de PET Eastman F61 HC y 10 % en peso de Eastman 201 10. Las telas unidas por hilado se produjeron con una tobera de hilatura de fibras redondas sólidas con un diámetro de la salida del capilar de 0.35 mm y una relación de longitud a diámetro de 4:1. El filtro de paquete para hilado tenía 250 capilares de los cuales 25 se usaron para extrudir la resina coPET y 225 para la resina PET. La temperatura del haz fue de 285 °C. La distancia de hilado fue de 83.8 cm (33 pulgadas) y la distancia de conformación fue de 86.4 cm (34 pulgadas). Con esta combinación de polímeros resultó difícil producir telas no tejidas unidas por hilado térmicamente estables. Las fibras de coPET no eran térmicamente estables e hicieron que toda la estructura de la fibra se encogiera cuando se calentó por encima de 100 °C. El encogimiento de la tela en MD fue de 20 %.

Descripción de la muestra: La información siguiente provee la nomenclatura de la descripción de la muestra usada para identificar los ejemplos en las tablas de datos incluidas más adelante.

• El primer número hace referencia al número del ejemplo en el cual se produjo.

• La letra que sigue al número designa una muestra producida en una condición diferente a la indicada en el ejemplo y descrita ampliamente. Esta combinación de letra y número especifica la producción de un sustrato de base.

• Un número más adelante de la letra designa la producción de un sustrato estructurado que se describe en la patente. Los números diferentes indican condiciones diferentes usadas para producir el sustrato estructurado.

En la presente invención se incluyen dos muestras de referencia para comparar las muestras del sustrato de base y sustrato estructurado en función de las muestras cardadas unidas por resina. • 43 g/m2- Consiste de 30 % de aglutinante de látex de butadieno- estireno y 70 % de una mezcla de fibras. La mezcla de fibras contiene una mezcla 40:60 de fibras de PET redondas sólidas de 6 den y fibras de PET redondas sólidas de 9 den, respectivamente. • 60 g/m2- Consiste de 30 % de aglutinante de látex de butadieno- estireno (carboxilado) y 70 % de una mezcla de fibras. La mezcla de fibras contiene una mezcla 50:50 de fibras de PET redondas sólidas de 6 den y fibras de PET espirales huecas de 9 den (25-40 % huecas), respectivamente.

Si las muestras de cualquiera de los métodos descritos se procesaron previamente o se extrajeron de un producto, deberían almacenarse a una temperatura de 23 ± 2 °C y una humedad relativa de 50 ± 2 % por 24 horas sin compresión antes de realizar cualquiera de los protocolos de prueba. Las muestras después de este procesamiento se mencionarían como "en su estado de fabricación original".

Definiciones y método de prueba de las propiedades de la invención: los métodos de prueba de las propiedades indicadas en las tablas de propiedades se incluyen más adelante. A menos que se especifique de cualquier otra forma, todas las pruebas se realizan a una temperatura de aproximadamente 23 ± 2 °C y una humedad relativa de 50 ± 2 %. A menos que se mencione específicamente, la orina sintética específica que se usó se prepara con solución salina (NaCL) al 0.9 % (en peso) elaborada con agua desionizada.

• Transferencia de masa: mide el régimen de flujo del polímero por capilar, en gramos por orificio por minuto (GHM) y se calcula en función de la densidad de fusión polimérica, del desplazamiento con bomba de fusión del polímero por revolución y de la cantidad de capilares alimentados por la bomba de fusión.

Forma: designa la forma de la fibra basada en la geometría del capilar indicada en la Identificación del ejemplo.

Peso base real: para medir el peso base preferido se recortan al menos diez áreas de muestra de 7500 mm2 (tamaño de la muestra de 50 mm de ancho por 150 mm de largo) en forma aleatoria a partir de la muestra y se pesan con una precisión de ± 1 mg, después, se promedia la masa por el número total de muestras pesadas. Las unidades del peso base se expresan en gramos por metro cuadrado (g/m2). Si no se puede usar un área cuadrada de 7500 mm2 para la medición del peso base, entonces el tamaño de la muestra puede reducirse a 2000 mm2 (por ejemplo, un tamaño de muestra de 100 mm por 20 mm o de 50 mm por 40 mm), pero la cantidad de muestras debería incrementarse hasta al menos 20 mediciones. Para determinar el peso base real se divide la masa promedio por el área de la muestra y se verifica que las unidades estén en gramos por metro cuadrado.

Grosor de la tela: el grosor se menciona, además, como calibre y las dos palabras se usari indistintamente. El grosor de la tela y el calibre original se refieren al calibre antes del procesamiento de la muestra. Las condiciones de prueba para el calibre de la muestra en su estado de fabricación original se miden a 0.5 kPa y se promedian al menos cinco mediciones. Un dispositivo de prueba típico es un sistema Thwing Albert ProGage. El diámetro del pie es de 50 mm a 60 mm. El tiempo de permanencia es de 2 segundos para cada medición. La muestra debe almacenarse a una temperatura de 23 ± 2 °C y una humedad relativa de 50 ± 2 % por 24 horas sin compresión y, después, se mide el grosor de la tela. Se prefiere realizar mediciones en el sustrato de base antes de la modificación; sin embargo, si este material no está disponible puede usarse un método alternativo. Para un sustrato estructurado, el grosor de las primeras regiones entre las segundas regiones (regiones de fibras desplazadas) puede determinarse mediante el uso de un medidor electrónico del grosor (por ejemplo, disponible del catálogo de McMaster-Carr como Mitutoyo núm. 547-500). Para medir áreas muy pequeñas con estos medidores electrónicos del grosor se pueden cambiar las puntas. Estos dispositivos cuentan con un resorte precargado para realizar la medición y varían entre marcas. Por ejemplo, se puede usar una punta con forma de cuchilla de 6.6 mm de largo y 1 mm de ancho. Además, para medir áreas con un diámetro menor que 1 .5 mm pueden insertarse puntas redondas planas. Para medir el sustrato estructurado es necesario insertar estas puntas entre las regiones estructuradas con el fin de medir el grosor de la tela en su estado de fabricación original. Esta técnica no permite controlar cuidadosamente la presión usada en la técnica de medición y la presión aplicada es, generalmente, mayor que 0.5 kPa.

Calibre después del procesamiento: se refiere al calibre de las muestra después de procesarlas a 40 °C y una presión de 35 kPa por 15 horas, después de lo cual se relajan a una temperatura de 23 ± 2 °C y una humedad relativa de 50 ± 2 % por 24 horas sin compresión. Esto se puede mencionar, además, como recuperación del calibre. El calibre después del procesamiento se mide bajo una presión de 2.1 kPA. Un dispositivo de prueba típico es un sistema Thwing Albert ProGage. El diámetro del pie es de 50 mm a 60 mm. El tiempo de permanencia es de 2 segundos para cada medición. Todas las muestras se almacenan a una temperatura de 23 ± 2 °C y una humedad relativa de 50 ± 2 % por 24 horas sin compresión y, después, se prueban por medio de la prueba del calibre después del procesamiento.

Relación Mod: la "relación mod" o relación de modificación se usa para compensar la geometría del área de superficie adicional de las fibras no redondas. Para determinar la relación de modificación se mide la distancia en línea recta continua más larga en la sección transversal de la fibra perpendicular a su eje más largo y se divide por el ancho de la fibra al 50 % de esa distancia. Para algunas formas de fibras complejas puede ser dificultoso determinar fácilmente la relación de modificación. Las Figuras 19a-19c proveen ejemplos de configuraciones de fibras con forma. "A" identifica la dimensión del eje de longitud y "B" identifica la dimensión del ancho. Para determinar la relación se divide la dimensión corta por la dimensión larga. Estas unidades se miden directamente por medio de un microscopio.

Denier real: el denier real es el denier medido de la fibra para un ejemplo determinado. El denier se define como la masa de una fibra en gramos a 9000 metros lineales de longitud. Por lo tanto, la densidad inherente de la fibra se toma en cuenta, además, para calcular el denier cuando se comparan fibras de distintos polímeros y se expresa como dpf (denier por filamento), de modo que una fibra de PP de 2 dpf y una fibra de PET de 2 dpf tendrán distintos diámetros de fibra. Un ejemplo de la relación denier a diámetro para el polipropileno es una fibra de polipropileno de 1 dpf redonda sólida con una densidad de aproximadamente 0.900 g/cm3 y un diámetro de aproximadamente 12.55 micrómetros. La densidad de las fibras de PET en la presente invención se considera como 1.4 g/cm3 (gramos por centímetro cúbico) para los cálculos del denier. Para aquellos con experiencia en la industria, la conversión del diámetro de la fibra redonda sólida a denier para las fibras de PP y PET es una práctica de rutina.

Diámetro de la fibra redonda sólida equivalente: el diámetro de la fibra redonda sólida equivalente se usa para calcular el módulo de las fibras para las mediciones de las propiedades de las fibras con forma no redondas o huecas. El diámetro de la fibra redonda sólida equivalente se determina a partir del denier real de la fibra. El denier real de la fibra no redonda se convierte en un diámetro de fibra redonda sólida equivalente al tomar el denier real de la fibra y calcular el diámetro del filamento con la suposición de que la fibra era redonda y sólida. Esta conversión es esencial para determinar el módulo de una sola fibra para una sección transversal de la fibra no redonda.

Propiedades de tracción de las telas no tejidas: todas las propiedades de tracción de los sustratos de base y los sustratos estructurados se midieron de la misma forma. El ancho de ensayo es de 50 mm, la longitud de ensayo es de 100 mm y la velocidad de extensión es de 100 mm/min. Los valores informados corresponden a la resistencia y alargamiento máximo, a menos que se indique de cualquier otra forma. Las propiedades en D y en CD se miden en forma separada. Las unidades típicas son Newton (N) por centímetro (N/cm). Los valores indicados son el promedio de al menos cinco mediciones. La carga por fuerza es de 0.2 N. Las muestras deberían almacenarse a una temperatura de 23 ± 2 °C y una humedad relativa de 50 ± 2 % por 24 horas sin compresión, después se deberían probar a una temperatura de 23 ± 2 °C y una humedad relativa de 50 ± 2 %. La resistencia a la tensión, tal como se informa en la presente invención, es la resistencia a la tensión máxima en la curva de esfuerzo-deformación. El alargamiento a la tensión máxima es el porcentaje de alargamiento en el cual se registra la tensión máxima. Relación MD/CD: se define como la resistencia a la tensión en MD dividida por la resistencia a la tensión en CD. La relación MD/CD es un método usado para comparar la orientación relativa de la fibra en un sustrato fibroso de tela no tejida.

Perímetro de la fibra: se midió directamente con un microscopio y es el perímetro de una fibra típica en la tela no tejida, expresado en micrómetros. Los valores indicados son el promedio de al menos cinco mediciones.

Opacidad: la opacidad es una medición de la cantidad relativa de luz que pasa a través del sustrato de base. La opacidad característica depende, entre otras, de la cantidad, tamaño, tipo y forma de las fibras presentes en un lugar medido dado. Para la presente invención, la opacidad del sustrato de base es, preferentemente, mayor que 5 %, con mayor preferencia, mayor que 10 %, con mayor preferencia, mayor que 20 %, aún con mayor preferencia, mayor que 30 % y, con la máxima preferencia, mayor que 40 %. La opacidad se mide con el método de prueba TAPPI T 425 om-01 "Opacity of Paper (15/d geometry, llluminant A/2 degrees, 89 % Reflectance Backing and Paper Backing)". La opacidad se mide como un porcentaje.

Densidad del sustrato de base: para determinar la densidad del sustrato de base el peso base real de la muestra se divide por el calibre de la muestra después del procesamiento, se convierte a las mismas unidades y se informa en gramos por metro cúbico.

Volumen específico del sustrato de base: el volumen específico del sustrato de base es la inversa de la densidad del sustrato de base en unidades de centímetros cúbicos por gramo.

Velocidad de la línea: la velocidad de la línea es la velocidad lineal en dirección de máquina usada para producir la muestra.

Temperatura de unión: la temperatura de unión es la temperatura en la cual se unió la muestra unida por hilado. La temperatura de unión incluye dos temperaturas. La primera temperatura es la temperatura del rodillo grabado o con patrón y la segunda es la temperatura del rodillo liso. A menos que se especifique de cualquier otra forma, el área de unión fue de 18 % y la presión lineal de la calandria fue de 71 .4 kg/cm (400 libras por pulgada lineal).

Adición de surfactante en las muestras de la invención: se refiere al material usado para tratar el sustrato de base y los sustratos estructurados para hacerlos hidrófilos. En la presente invención se usó el mismo surfactante para todas las muestras. El surfactante era un material para desarrollo de Procter & Gamble identificado con el código DP-988A. El material es un copolímero de poliéster-poliéter. Además, se usaron polímeros de liberación de suciedad (SRP, por sus siglas en inglés) comerciales de Clariant (TexCare SRN-240 y TexCare SRN-170). El procedimiento básico fue el siguiente: o Se mezclaron 200 mi de surfactante con 15 L de agua del grifo a 80 °C en un balde de 18.9 L (cinco galones). o Las muestras que se iban a recubrir se colocaron en el balde de surfactante diluido por cinco minutos. Cada muestra tenía un ancho nominal de 100 mm y una longitud nominal de 300 mm. Se colocaron hasta nueve muestras simultáneamente en el balde y las muestras se agitaron durante los primeros diez segundos. El mismo balde puede usarse para un máximo de 50 muestras. o Después, cada muestra se extrae, se sujeta verticalmente sobre el balde en una esquina y se drena agua residual al interior del balde por cinco a diez segundos. o Las muestras se enjuagan y se remojan en un balde limpio con agua de grifo por al menos dos minutos. Se coloca un máximo de nueve muestras simultáneamente en el balde y las muestras se agitan durante los primeros diez segundos. Después de usar un conjunto de nueve muestras se cambia el balde de enjuague. 0 La muestra se coloca en un horno de aire forzado a 80 °C hasta que se seca completamente. Típicamente, el tiempo necesario es de dos a tres minutos.

Capacidad de retención: para medir la capacidad de retención se toma la muestra recubierta con surfactante y se mide la cantidad de fluido captado por el material. La muestra de 200 mm X 100 mm se sumerge en agua del grifo a 20 °C por un minuto y, después, se extrae. La muestra se sujeta en una esquina por 10 segundos y, después, se pesa. El peso final se divide por el peso inicial para calcular la capacidad de retención. La capacidad de retención se mide en las muestras de tela en su estado de fabricación original que corresponde a las condiciones medidas en la prueba del grosor de la tela en su estado de fabricación original, a menos que se especifique de cualquier otra forma. Estas muestras no se procesan por compresión antes de la prueba. En esta prueba pueden usarse distintos tamaños de muestras. Los tamaños de muestras alternativos que pueden usarse son 100 mm x 50 mm o 150 mm x 75 mm. El método de cálculo es el mismo, independientemente del tamaño de muestra seleccionado. Área de distribución de la absorción por capilaridad: la distribución de la absorción por capilaridad se divide en distribución en MD y en CD. Se corta una muestra tratada con surfactante que tiene una longitud de al menos 30 cm y un ancho de 20 cm. Las muestras no tratadas no absorben fluidos por capilaridad. La muestra se coloca en la parte superior de una serie de placas petri (10 cm de diámetro y 1 cm de profundidad) de las cuales una se centra en el medio de la muestra y dos se colocan a cada lado. Después se vierten 20 mi de agua destilada sobre la muestra a una velocidad de 5 mi por segundo. El lado del rodillo grabado de la tela no tejida está hacia arriba, orientado hacia la dirección de vertido del fluido. La distancia de absorción del fluido por capilaridad se mide en la MD y CD después de un minuto. De ser necesario, puede usarse agua destilada con color (Merck Indigocarmin c.i. 73015). El pigmento no debería alterar la tensión superficial del agua destilada. Deberían realizarse al menos tres mediciones por material. La distribución de la absorción por capilaridad se mide en las muestras de tela en su estado de fabricación original que corresponde a las condiciones medidas en la prueba del grosor de la tela en su estado de fabricación original, a menos que se especifique de cualquier otra forma. Estas muestras no se procesan por compresión antes de la prueba. Si se usan muestras con un tamaño menor que 30 cm de longitud y 20 cm de ancho, la muestra debe probarse primero para determinar si la absorción por capilaridad se distribuye a los bordes del material antes de un minuto. Si la distribución de la absorción por capilaridad en la MD o CD es mayor que el ancho de la muestra antes de un minuto, debería usarse el método de altura de prueba de la absorción por capilaridad horizontal en MD. Las placas petri se vacían y limpian para cada medición.

Transporte horizontal en MD: Aparato Pipeta o probeta: capaz de descargar 5.0 mi Bandeja: tamaño: ancho: 22 cm ± 1 cm, longitud: 30 cm ± 5 cm, altura: 6 cm ± 1 cm Embudo: embudo de vidrio de 250 mi con válvula acoplada, diámetro del orificio: 7 mm Mordazas de metal: ancho de las mordazas: 5 cm Tijeras: adecuadas para cortar muestras con la dimensión deseada Balanza: con una precisión de 0.01 g Reactivo • Orina simulada: se prepara una solución salina al 0.9 % (9.0 g/L de cloruro sódico de grado analítico en agua desionizada, con una tensión superficial de 70 ± 2 mN/m a 23 ± 2 °C coloreada con pigmento azul (p. ej. Merck Indigocarmin c.i. 73015) Instalaciones Recinto acondicionado Temperatura 23 "Celsius (± 2 °C) Humedad relativa 50 % (± 2 %) Procedimiento 1 . ) Se corta una muestra de (70 ± 1 ) mm de ancho * (300 ± 1 ) mm de longitud en la dirección de máquina 2. ) Se mide y se informa el peso (w1 ) de la muestra con una precisión de 0.01 g 3. ) La muestra se sujeta con el lado para el bebé hacia arriba (el lado texturado si se mide el sustrato estructurado o el lado del rodillo grabado si se mide el sustrato de base) sobre el ancho en los bordes superiores de la bandeja. Ahora, el material cuelga libremente por encima del fondo de la bandeja. 4. ) Se ajusta la salida de un embudo de vidrio de 250 mi con válvula acoplada 25.4 ± 3 mm por encima de la muestra centrada en la máquina y en la dirección transversal sobre la muestra 5. ) Se prepara la orina sintética 6. ) Se despachan con la pipeta o probeta 5.0 mi de orina sintética (4.) en el embudo mientras la válvula del embudo se mantiene cerrada 7. ) Se abre la válvula del embudo para descargar los 5.0 mi de orina sintética 8. ) Se espera 30 segundos (se usa un cronómetro) 9. ) Se mide la distribución máxima en MD. Se informa con una precisión de un centímetro.

Altura de la absorción por capilaridad vertical: para realizar la prueba de absorción por capilaridad vertical se coloca una muestra con un tamaño preferido de al menos 20 cm de largo y 5 cm de ancho que se sostiene verticalmente por encima de un volumen grande de agua destilada. El extremo inferior de la muestra se sumerge en el agua hasta al menos un cm por debajo de la superficie del fluido. Se registra el punto más alto hasta el cual el fluido sube en cinco minutos. La absorción por capilaridad vertical se mide en las muestras de tela en su estado de fabricación original que corresponde a las condiciones medidas en la prueba del grosor de la tela en su estado de fabricación original, a menos que se especifique de cualquier otra forma. Pueden usarse otros tamaños de muestra; sin embargo, el ancho de la muestra puede ser útil para la medición cuando se mide un sustrato estructurado. El ancho menor de las muestras debería ser de 2 cm con una longitud mínima de 10 cm. Estabilidad térmica: la estabilidad térmica de la tela no tejida del sustrato de base o sustrato estructurado se evalúa en base al nivel de encogimiento de una muestra de 10 cm en MD x al menos 2 cm en CD en agua hirviendo después de cinco minutos. El sustrato de base debería encogerse menos de 10 % o debería tener una dimensión final en la MD mayor que 9 cm para considerarse térmicamente estable. Si la muestra se encoge más de 10 %, la muestra no es térmicamente estable. -Para realizar la medición se cortó una muestra de 10 cm por 2 cm, se midió la longitud exacta en la MD y se colocó la muestra en agua hirviendo por cinco minutos. La muestra se extrajo y la longitud de la muestra se midió nuevamente en MD. Para todas las muestras probadas en la presente invención, incluso aquellas de alto encogimiento en los ejemplos comparativos, la muestra era aún plana después del periodo durante el cual estuvo en el agua hirviendo. Sin limitaciones teóricas de ninguna especie, la estabilidad térmica de la tela no tejida depende de la estabilidad térmica de las fibras constituyentes. Si las fibras que comprenden la tela no tejida se encogen, la tela no tejida se encogerá. Por lo tanto, la medición de la estabilidad térmica en la presente incluye, además, la medición de la estabilidad térmica de las fibras. La estabilidad térmica de la tela no tejida es importante para la presente invención. Para las muestras que exhiben un encogimiento considerable, mucho más allá del 10 % preferido en la presente invención, estas pueden agruparse o enrollarse en el agua hirviendo. Para estas muestras se puede colocar una pesa de 20 gramos en la parte inferior de la muestra y medir la longitud verticalmente. Las pesas de 20 gramos pueden ser sujetadores metálicos de unión o cualquier otro peso adecuado que puede acoplarse en la parte inferior sin impedir que se mida la longitud.

FDT: FDT es la sigla en inglés para "tecnología de desplazamiento de fibras" y se refiere al tratamiento mecánico del sustrato de base para formar un sustrato estructurado que tiene fibras desplazadas. Se considera que se aplicó la tecnología FDT cuando el sustrato de base se modifica por medio de cualquier tipo de deformación o reubicación de fibras. El manejo simple de una tela no tejida a través de rodillos planos o flexión no es FDT. FDT implica el movimiento deliberado de fibras por la acción de fuerzas mecánicas o hidrodinámicas concentradas para generar el movimiento intencional de fibras en el plano de la dirección z. Profundidad de la deformación: la distancia de deformación mecánica que se usa en el proceso de FDT.

Unión térmica reforzada: indica si la unión de la muestra se reforzó o no con una segunda etapa de unión distinta por medio de calor y/o presión.

Punta de FS: indica si las puntas o la parte superior de las fibras desplazadas se unieron.

Densidad del sustrato estructurado: para determinar la densidad del sustrato estructurado se divide el peso base real por el calibre después del procesamiento del sustrato estructurado, se convierte a las mismas unidades y se informa en gramos por centímetro cúbico. Volumen específico del sustrato estructurado: el volumen del sustrato estructurado es la inversa de la densidad del sustrato estructurado en unidades de centímetros cúbicos por gramo.

Creación del volumen vacío: la creación del volumen vacío se refiere al volumen vacío creado durante la etapa de desplazamiento de fibras. La creación del volumen vacío es la diferencia entre el volumen específico del sustrato estructurado y el volumen específico del sustrato de base.

Prueba de penetración y saturación de fluido después del procesamiento: para la prueba de penetración se usó el método de EDANA 150.3-96 con las siguientes modificaciones: B. Condiciones de la prueba • El acondicionamiento de muestras y la medición se realiza a una temperatura de 23 °C ± 2 °C y una humedad de 50 % ± 5 % E: Equipos Como protector absorbente de referencia, 10 capas de Ahlstrom Grade 989 o equivalente (tiempo de penetración promedio: 1 .7 s ± 0.3 s, dimensiones: 10 x 10 cm) F: Procedimiento 2. Protector absorbente de referencia descrito en E 3. Se corta la pieza de prueba en un rectángulo de 70 x 125 mm 4. Se acondiciona tal como se describe en B 5. La pieza de prueba se coloca en un conjunto de 10 hojas de papel de filtro. Para los sustratos estructurados, el lado estructurado está orientado hacia arriba. 10. El procedimiento se repite 60 s después de la absorción del primer chorro y el segundo chorro respectivamente para registrar el tiempo de la segunda y tercera penetración. 1 1 . Se recomienda un mínimo de 3 pruebas en las piezas de tela de cada espécimen.

Para medir la saturación de fluido se usó el método Edana 151.1 -96 con las siguientes modificaciones: Condiciones de la prueba • El acondicionamiento de muestras y la medición se realiza a una temperatura de 23 °C ± 2 °C y una humedad de 50 % ± 5 % Principio • Para medir la saturación de fluido se usa el conjunto de papeles de filtro y encima se coloca la pieza de prueba usada en la medición de penetración.

Equipo • Papel de recolección: Ahlstróm Grade 632 o equivalente, se corta con un tamaño de 62 mm x 125 mm, se centra encima de la pieza de prueba de manera que no esté en contacto con el protector absorbente de referencia.

• Peso simulado del bebé: peso total 3629 g ± 20 g F. Procedimiento 12. El procedimiento comienza desde la etapa 12 directamente después de completar el tercer chorro del método de penetración. Para determinar la cantidad adicional (L) se resta de los 5 mi de los 3 chorros de la prueba de penetración la cantidad total de líquido (Q) requerida para la prueba de humedecimiento. 21 . El valor de humedecimiento es igual a la saturación de fluido de la presente invención.

Propiedades de la fibra: Las propiedades de las fibras en la presente invención se midieron con un sistema de prueba de la serie MTS Synergie 400. Las fibras individuales se colocaron sobre papel de molde precortado para producir orificios de 25 mm de longitud y 1 cm de ancho exactos. Las fibras se colocaron tensadas de modo que quedaran a lo largo a través de la longitud del orificio del papel. El diámetro promedio de fibra para la fibra redonda sólida o el diámetro de la fibra redonda sólida equivalente para la fibra no redonda se determina por medio de al menos diez mediciones. El promedio de estas diez mediciones se usa como el diámetro de la fibra para determinar el módulo de la fibra en función de los datos ingresados en el software. Las fibras se colocaron en el sistema MTS y los lados del papel de molde se cortaron antes de la prueba. La muestra de la fibra se deformó a una velocidad de 50 mm/min y el perfil de resistencia se inició con una fuerza de carga mayor que 0.0009 N (0.1 g de fuerza). La carga máxima de la fibra y la tensión a la rotura se miden con el software del MTS. Además, el MTS se usa para medir el módulo de la fibra a una deformación del 1 %. El módulo de la fibra, tal como se indica en la Tabla 10, se informó de esta manera. Además, en la Tabla 10 se informa el alargamiento hasta la rotura de la fibra y la carga máxima de la fibra. Los resultados son un promedio de diez mediciones. Para calcular el módulo de las fibras se usa el diámetro de fibra de las fibras redondas sólidas o el diámetro de la fibra redonda sólida equivalente se usa para las fibras no redondas o huecas.

Porcentaje de filamentos rotos: se puede medir el porcentaje de filamentos rotos en un lugar de desplazamiento de fibras. El recuento de filamentos rotos es el método usado para determinar la cantidad de filamentos rotos. Las muestras elaboradas con fibras desplazadas pueden tener las puntas unidas o no unidas. Para medir el recuento real de fibras se requieren pinzas y tijeras de precisión. La marca Tweezerman fabrica herramientas adecuadas para estas mediciones, tales como las pinzas identificadas con el código de artículo 1240T y las tijeras identificadas con el código de artículo 3042-R. Las tijeras fabricadas por Medical Supplier Expert con el código de artículo MDS085941 1 son, además, útiles. Además, se pueden usar herramientas fabricadas por otros proveedores, o Muestras que no tienen puntas unidas: Generalmente, un lado que contiene fibras desplazadas tendrá más filamentos rotos, tal como se ilustra en la Figura. 16. La trama fibrosa estructurada se debería cortar en la primera superficie del lado que contiene fibras desplazadas de la segunda región que tiene una menor cantidad de filamentos rotos. Como se ilustra en la Figura. 16, este podría ser el lado izquierdo que se identifica como el primer corte 82. Este debería cortarse a lo largo de la primera superficie en la base de las fibras desplazadas. El corte se ilustra en las Figuras 17a y 17b. La vista lateral que se muestra en la Figura 17b está orientada en la MD tal como se ilustra. Después de realizar el corte, la muestra debería agitarse para eliminar las fibras sueltas o cepillarse hasta que no caigan más fibras. Las fibras deberían recolectarse y contarse. Después, debería cortarse el otro lado de la segunda región (identificado como el segundo corte 84 en la Figura 16) y las fibras deberían contarse. El primer corte detalla la cantidad de fibras rotas. El recuento combinado de fibras en el primer corte y el segundo corte es igual a la cantidad total de fibras. El porcentaje de fibras rotas se obtiene al dividir la cantidad total de fibras en el primer corte por la cantidad total de fibras multiplicado por 100. En la mayoría de los casos puede determinarse mediante observación visual si la mayoría de la fibras están rotas o no. Cuando se requiere un número cuantitativo se debería usar el procedimiento anterior. El procedimiento debería realizarse al menos en diez muestras y el total de estas debería promediarse. Si la muestra estuvo comprimida durante algún tiempo puede ser necesario cepillarla ligeramente antes del corte para determinar el área de dislocación para esta prueba.

Si los porcentajes son cercanos y no se generó un tamaño de las muestras estadísticamente significativo, se debería aumentar la cantidad de muestras en incrementos de diez para obtener una certeza estadística suficiente dentro de un intervalo de confianza del 95 %.

Muestras que tienen puntas unidas: Generalmente, un lado que contiene fibras desplazadas tendrá más filamentos rotos, tal como se ilustra en la Figura. 18. El lado con menos filamentos rotos debería cortarse primero. Como se ilustra en la Figura. 18, esta sería la región superior del lado izquierdo marcada como el primer corte dispuesta en la parte superior del lugar en donde la punta está unida, pero no incluye el material de las puntas unidas (es decir, debería cortarse en el lado de las puntas unidas hacia el lado de las fibras rotas). Después de hacer este corte, la muestra debería agitarse para eliminar las fibras sueltas, las fibras deberían contarse y el procedimiento debería designarse como el recuento de fibras 1 . El segundo corte se debería realizar en la base de las fibras desplazadas, y se debería marcar como el segundo corte tal como se ilustra en la Figura 18. La muestra debería agitarse para eliminar las fibras sueltas, las fibras deberían contarse y el procedimiento debería designarse como el recuento de fibras 2. Un tercer corte se realiza en el otro lado de la región de puntas unidas, la muestra se agita, las fibras se cuentan y el procedimiento se designa como el recuento de fibras 3. Un cuarto corte se realiza en la base de las fibras desplazadas, la muestra se agita para eliminar las fibras sueltas, las fibras se cuentan y el procedimiento se designa como el recuento de fibras 4. El corte se ilustra en las Figuras 17a y 17b. La cantidad de fibras determinada en el recuento de fibras 1 y el recuento de fibras 2 es igual a la cantidad total de fibras en ese lado 1 -2. La cantidad de fibras determinada en el recuento de fibras 3 y el recuento de fibras 4 es igual a la cantidad total de fibras en ese lado 3-4. Se determina la diferencia entre el recuento de fibras 1 y el recuento de fibras 2 y, después, se divide por el resultado de la suma del recuento de fibras 1 y el recuento de fibras 2, se multiplica por 100 y el resultado obtenido es el porcentaje de filamentos rotos 1 -2. Se determina la diferencia entre el recuento de fibras 3 y el recuento de fibras 4 y, después, se divide por el resultado de la suma del recuento de fibras 3 y el recuento de fibras 4, se multiplica por 100 y el resultado obtenido es el porcentaje de filamentos rotos 3-4. Para la presente invención el porcentaje de filamentos rotos 1-2 o el porcentaje de filamentos rotos 3-4 debería ser mayor que 50 %. En la mayoría de los casos, se puede determinar mediante observación visual si la mayoría de las fibras están rotas o no. Cuando se requiere un número cuantitativo se debería usar el procedimiento anterior. El procedimiento debería realizarse al menos en diez muestras y el total de estas debería promediarse. Si la muestra estuvo comprimida durante algún tiempo puede ser necesano cepillarla ligeramente antes del corte para determinar el área de dislocación para esta prueba. Si los porcentajes son cercanos y no se generó un tamaño de las muestras estadísticamente significativo, se debería aumentar la cantidad de muestras en incrementos de diez para obtener una certeza estadística suficiente dentro de un intervalo de confianza del 95 %.

• Permeabilidad radial en el plano (IPRP, por sus siglas en inglés): en la presente invención, la permeabilidad radial en el plano o IPRP o la reducción para obtener la permeabilidad es una medida de la permeabilidad de la tela no tejida y se refiere a la presión necesaria para transportar líquidos a través del material. La siguiente prueba es adecuada para medir la permeabilidad radial en el plano (IPRP) de un material poroso. La cantidad de solución salina (NaCI al 0.9 %) que fluye radialmente a través de una muestra anular del material bajo presión constante se mide como una función del tiempo. (Referencia: J.D. Lindsay, "The anisotropic Permeability of Paper", Revista de TAPPI, (mayo de 1990, págs. 223). Para determinar la conductividad del flujo de solución salina en un plano se usan los métodos de la ley de Darcy y del flujo en condiciones de estabilidad).

El soporte de la muestra de IPRP 400 se ilustra en la Figura 20 y comprende una placa de fondo cilindrico 405, una placa superior 420 y una pesa cilindrica de acero inoxidable 415 que se muestra en detalle en las Figuras 21A-C.

La placa superior 420 tiene un grosor de 0 mm con un diámetro externo de 70.0 mm y está conectada a un tubo 425 de 190 mm de longitud en el centro de ésta. El tubo 425 tiene un diámetro extemo de 15.8 mm y un diámetro interno de 12.0 mm. El tubo se fija de manera adhesiva en un orificio circular de 12 mm en el centro de la placa superior 420 de modo que el borde inferior del tubo esté al mismo nivel que la superficie inferior de la placa superior, tal como se ilustra en la Figura 21 A. La placa inferior 405 y la placa superior 420 son las fabricadas con la marca Lexan® o equivalente. La pesa de acero inoxidable 4115 ilustrada en la Figura 21 B tiene un diámetro externo de 70 mm y un diámetro interno de 15.9 mm de modo que la pesa pueda acoplarse por deslizamiento al tubo 425. El grosor de la pesa de acero inoxidable 415 es de aproximadamente 25 mm y se ajusta de manera que el peso total de la placa superior 420, el tubo 425 y la pesa de acero inoxidable 415 sea de 788 g para proveer 2.1 kPa de presión de confinamiento durante la medición.

Como se ilustra en la Figura 21 C, la placa inferior 405 tiene un grosor de aproximadamente 50 mm y dos ranuras correspondientes 430 cortadas en la superficie inferior de la placa de modo que cada ranura abarque el diámetro de la placa inferior y las ranuras sean perpendiculares entre sí. Cada ranura tiene un ancho de 1.5 mm y una profundidad de 2 mm. La placa inferior 405 tiene un orificio horizontal 435 que abarca el diámetro de la placa. El orificio horizontal 435 tiene un diámetro de 1 1 mm y su eje central está 12 mm por debajo de la superficie superior de la placa inferior 405. La placa inferior 405 tiene, además, un orificio vertical central 440 con un diámetro de 10 mm y una profundidad de 8 mm. El orificio central 440 se conecta con el orificio horizontal 435 para formar una cavidad con forma de T en la placa inferior 405. Como se ilustra en la Figura 21 B, las porciones externas del orificio horizontal 435 están roscadas para acoplarse a los codos de tuberías 445 que se unen a la placa inferior 405 y son herméticos. Un codo se conecta a un tubo transparente vertical 460 con una altura de 190 mm y un diámetro interno de 10 mm. El tubo 460 tiene una marca adecuada 470 a una altura de 50 mm por encima de la superficie superior de la placa inferior 420. Esta es la referencia del nivel de fluido que debe mantenerse durante la medición. El otro codo 445 se conecta al receptáculo de suministro de fluidos 700 (descrito más adelante) por medio de un tubo flexible.

En la Figura 22 se muestra un receptáculo de suministro de fluidos 700 adecuado. El receptáculo 700 se coloca en una plataforma de laboratorio adecuada 705 y tiene una abertura con tapón hermético 710 para facilitar el llenado del receptáculo con fluido. Un tubo de vidrio de extremo abierto 715 que tiene un diámetro interno de 10 mm se extiende a través de un puerto 720 en la parte superior del receptáculo de modo que se produzca un sello hermético entre la parte externa del tubo y el receptáculo. El receptáculo 700 incluye un tubo de suministro con forma de L 725 que tiene una entrada 730 que está debajo de la superficie del fluido en el receptáculo, una llave de paso 735 y una salida 740. La salida 740 se conecta al codo 445 por medio de un tubo de plástico flexible 450 (p. ej., Tygon®). El diámetro interno del tubo de suministro 725, la llave de paso 735 y el tubo de plástico flexible 450 permiten el suministro de fluido al soporte de la muestra de IPRP 400 a un régimen de flujo suficientemente alto para mantener el nivel del fluido en el tubo 460 a la altura de la marca 470 en forma permanente durante la medición. El receptáculo 700 tiene una capacidad de aproximadamente 6 litros, aunque se pueden requerir receptáculos más grandes en función del grosor y permeabilidad de la muestra. Se pueden usar otros sistemas de suministro de fluidos siempre que tengan la capacidad de suministrar el fluido al soporte de la muestra 400 y mantener el nivel del fluido en el tubo 460 en la marca 470 durante toda la medición.

El embudo de captación de IPRP 500 se ilustra en la Figura 20 y comprende un alojamiento externo 505 con un diámetro interno en el borde superior del embudo de aproximadamente 125 mm. El embudo 500 se construye de modo que el líquido que cae en el embudo drene libremente y rápidamente desde el pico 515. Una pestaña horizontal 520 alrededor del embudo 500 facilita el montaje del embudo en una posición horizontal. Dos nervaduras verticales integrales 510 abarcan el diámetro interno del embudo y son perpendiculares entre sí. Cada nervadura 510 tiene un ancho de 1.5 mm y las superficies superiores de las nervaduras se extienden en un plano horizontal. El alojamiento del embudo 500 y las nervaduras 510 se fabrican a partir de un material suficientemente rígido tal como Lexan® o equivalente adecuado para sujetar el soporte de la muestra 400. Para facilitar la carga de la muestra es conveniente que la altura de las nervaduras sea suficiente para permitir que la superficie superior de la placa inferior 405 esté sobre la pestaña del embudo 520 cuando la placa inferior 405 está ubicada en las nervaduras 510. Un puente 530 se acopla a la pestaña 520 para montar un indicador de cuadrante 535 para medir la altura relativa de la pesa de acero inoxidable 415. El indicador de cuadrante 535 tiene una resolución de " 0.01 mm en un intervalo de 25 mm. Un indicador de cuadrante adecuado es un aparato Mitutoyo modelo 575-123 (disponible de McMaster Carr Co., núm. de catálogo 19975-A73) o equivalente. El puente 530 tiene dos orificios circulares de 17 mm de diámetro para alojar los tubos 425 y 460 sin que los tubos toquen el puente.

El embudo 500 se monta sobre una balanza electrónica 600, tal como se muestra en la Figura 20. La balanza tiene una resolución de " 0.01 g y una capacidad de al menos 2000 g. La balanza 600 está conectada, además, a una computadora de modo que las lecturas de la balanza puedan registrarse periódicamente y almacenarse electrónicamente en la computadora. Una balanza adecuada es la balanza de Mettler-Toledo modelo PG5002-S o equivalente. Un recipiente de recolección 610 se coloca en el plato de la balanza de modo que el líquido que drena del pico del embudo 515 caiga directamente en el recipiente 610.

El embudo 500 se monta de modo que las superficies superiores de las nervaduras 510 estén en un plano horizontal. La balanza 600 y el recipiente 610 se colocan debajo del embudo 500 de modo que el líquido que drena del pico del embudo 515 caiga directamente en el recipiente 610. El sujetador de la muestra de IPRP 400 se ubica en el centro del embudo 700 y las nervaduras 510 se ubican en las ranuras 430. La superficie superior de la placa inferior 405 debe ser perfectamente plana y debe estar nivelada. La placa superior 420 está alineada con y apoyada sobre la placa inferior 405. La pesa de acero inoxidable 415 rodea el tubo 425 y está apoyada sobre la placa superior 420. El tubo 425 se extiende verticalmente a través del orificio central en el puente 530. El indicador de cuadrante 535 se monta firmemente en el puente 530 y el adaptador se apoya sobre un punto de la superficie superior de la pesa de acero inoxidable 415. El indicador de cuadrante se configura en cero. El receptáculo 700 se llena con solución salina al 0.9 % y se vuelve a sellar. La salida 740 se conecta al codo 445 por medio de un tubo de plástico flexible 450.

Con un medio adecuado se corta una muestra anular 475 del material que se va a probar. La muestra tiene un diámetro externo de 70 mm y un diámetro interno del orificio de 12 mm. Un medio adecuado para cortar la muestra es un cortador de dado con cuchillas concéntricas filosas.

La placa superior 420 se levanta lo suficiente para insertar la muestra 475 entre la placa superior y la placa inferior 405, la muestra se centra sobre la placa inferior y las placas se alinean. La llave de paso 735 se abre y el nivel del fluido en el tubo 460 alcanza la marca 470 cuando se ajusta la altura del receptáculo 700 por medio de la plataforma 705 y se ajusta la posición del tubo 715 en el receptáculo. Cuando el nivel del fluido en el tubo 460 se mantiene estable en la marca 470 y la lectura en el indicador de cuadrante 535 es constante, se anota la lectura del indicador de cuadrante (grosor inicial de la muestra) y se inicia el registro de datos de la balanza por medio de la computadora. Las lecturas de la balanza y el tiempo transcurrido se registran cada 10 segundo durante cinco minutos. Después de tres minutos, se anota la lectura del indicador de cuadrante (grosor final de la muestra) y la llave de paso se cierra. El grosor promedio de la muestra Lp es el promedio del grosor inicial de la muestra y el grosor final de la muestra expresado en cm.

El régimen de flujo en gramos por segundo se calcula mediante un ajuste lineal de regresión por mínimos cuadrados a los datos entre 30 segundos y 300 segundos. La permeabilidad del material se calcula por medio de la siguiente ecuación: |_ (Q/p) ln (R0/R i ) 2p Lp ?? en donde: k es la permeabilidad del material (cm2) Q es el régimen de flujo (g/s) P es la densidad del líquido a 22 °C (g/cm3) µ es la viscosidad del líquido a 22 °C (Pa.s) Ro es el radio externo de la muestra (mm) Ri es el radio interno de la muestra (mm) LP es el grosor promedio de la muestra (cm) ?? es la presión hidrostática (Pa) f AP = G p \0 J en donde: Ah es la altura del líquido en el tubo 460 por encima de la superficie superior de la placa inferior (cm), y G es la constante de aceleración gravitacional (m/s2) en donde: Kr es el valor de IPRP expresado en unidades de cm2/(Pa.s) Datos de las tablas: la siguiente información sirve como base para incluir la información especificada en las tablas de la invención.

• Tabla 1 y Tabla 2: propiedades del material del sustrato de base para fibras con forma trilobal pronunciada, fibras redondas sólidas y propiedades del sustrato de base trilobal estándar en su estado de fabricación original. La Tabla 1 describe las propiedades del sustrato de base en su estado de fabricación original. La tabla enuncia los datos específicos para cada muestra. Las propiedades importantes que deben destacarse en la Tabla 1 son la relación de modificación para los filamentos trilobales pronunciados y el alargamiento en MD relativamente bajo para estos sustratos de PET unidos por puntos.

• Tabla 3: Se muestran las propiedades de manejo de fluidos del sustrato de base. La capacidad de retención de estos sustratos de base indicó que no son materiales absorbentes, con capacidades de retención de gramo por gramo menores que 10.

• Tabla 4: Enuncia los parámetros del proceso y los cambios en las propiedades de los sustratos estructurados con respecto a las propiedades del sustrato de base. Los ejemplos para la recolección de muestras 1 D destacan un propósito principal de la presente invención. 1 D es el sustrato de base (60 g/m2 de PET de 6.9 dpf) mientras que 1 D1 a 1 D6 indican los cambios en el calibre con un desplazamiento de fibras creciente, tal como se indica por medio de la profundidad de la deformación. El aumento de la deformación genera un aumento en el calibre. La unión reforzada se indica por medio de la unión térmica reforzada. La unión de las puntas se indica por medio de FS-Tip y, tal como se muestra, puede afectar además el calibre después del procesamiento y la cantidad de volumen vacío creado. El propósito de la presente invención consiste en crear volumen vacío para la captación de líquidos. La unión reforzada térmica puede usarse, además, para aumentar las propiedades mecánicas, tal como se ilustra en el aumento de la resistencia a la tensión en MD comparado con el sustrato de base. El conjunto de datos del Ejemplo 1 N compara el sustrato de base con 1 N1 a 1 N9 que se procesaron por medio de procesos con distinta profundidad de la deformación. Este conjunto de datos muestra una optimización en la generación del calibre que se determina por medio de unión reforzada térmica, FS-tip y deformación general. Los datos muestran que una deformación excesiva puede producir muestras con un calibre peor después del procesamiento. En una modalidad de la presente invención, esto correspondería a un filamento completamente roto en la región activada, mientras que la región con la creación de volumen vacío más alta tiene el intervalo preferido de filamentos rotos. Los resultados demuestran, además, que se pueden crear volúmenes de sustratos estructurados similares para la presente invención como estructuras típicas unidas por resina que, además, tienen propiedades de transporte de fluidos.

Tabla 5: Los datos y el ejemplo muestran que el aumento en el calibre y la creación del volumen vacío en la presente invención pueden usarse para las formas de fibras trilobales estándar y fibras redondas sólidas. El beneficio de la presente invención no se limita a las fibras trilobales pronunciadas.

La Tabla 6 enuncia las propiedades de manejo de fluidos de los sustratos estructurados en comparación con las propiedades del sustrato de base. Los ejemplos de la Tabla 6 son los mismos que los de la Tabla 4. Los datos en la Tabla 6 muestran que el uso de FDT aumenta las propiedades de transporte horizontal en MD del sustrato estructurado en comparación con el sustrato de base. Se ha encontrado que la unión reforzada aumenta el transporte de fluido en la MD. El componente de altura de la absorción por capilaridad vertical muestra propiedades similares del sustrato estructurado en comparación con el sustrato de base a deformaciones con FDT moderadas, pero a una deformación mayor, el componente de altura de la absorción por capilaridad vertical disminuye ligeramente. Con respecto a las telas no tejidas unidas por resina cardadas, el componente de transporte vertical es aún muy bueno. Los datos de penetración después del procesamiento muestran una mejora drástica en las velocidades de captación de fluidos del sustrato estructurado en comparación con el sustrato de base. Los tiempos de penetración se reducen drásticamente con la FDT en comparación con el sustrato de base. Las propiedades de saturación de fluido disminuyen, generalmente, con la FDT en comparación con el sustrato de base. Los datos en esta Tabla 6 demuestran la capacidad del sustrato estructurado para proveer transporte de fluidos junto con la capacidad para controlar las velocidades de captación de fluidos. La tabla incluye, además, la permeabilidad a los fluidos de un material a través de IPRP en las muestras, lo que ilustra la mejora drástica después de la FDT y, además, la forma en que los sustratos estructurados tienen una permeabilidad más alta con calibres similares a las estructuras unidas por resina cardadas.

La Tabla 7 enuncia algunas propiedades adicionales de manejo de fluidos de algunos sustratos estructurados con formas de fibras pronunciadas en comparación con sustratos de base. Las condiciones de activación usadas en la descripción de las muestras se indican en la Tabla 5. La Tabla 5 muestra que los cambios en FDT pueden mejorar las velocidades de captación de los fluidos.

La Tabla 8 ilustra muestras adicionales de sustrato estructurado en comparación con muestras de sustratos de base con mejores velocidades de captación de fluidos para fibras redondas sólidas (SR) y fibras trilobales estándar (TRI). Las condiciones de activación usadas para las muestras de sustrato estructurado se proveen en la Tabla 9. La Tabla 9 enuncia las condiciones del proceso para las muestras elaboradas según los datos de la Tabla 8.

La Tabla 10 enuncia los valores de las propiedades de las fibras individuales para los sustratos usados en la presente invención. Dado que en la presente invención se usa hilado de fibra a alta velocidad para producir PET térmicamente estable, los valores del módulo son muy altos para las fibras que tienen una resistencia >10 g por filamento.

Tabla 1 : Propiedades del material del sustrato de base ilustrativo Peso base Calibre Resistencia Alargamiento Resistencia Alargamiento Identificación Tipo de Transferencia real después del Relación Denier a la tensión máximo en a la máximo en Relación del ejemplo resina de masa Forma (g/m2) procesamiento mod real en MD MD tracción CD CD D/CD (g/m2) (mm) (dpf) (N/5 cm) (%) (N/5 cm) (%) F61 HC/ 1 D 9921 3GHM p-TRI 60.6 0.36 1.72 6.9 96.9 4 60.3 33 1.61 F61 HC/ 1 F 9921 4GHM p-TRI 41.1 0.35 2.09 8.6 80.6 26 39.5 35 2.04 F61 HC/ 1 N 9921 4GH p-TRI 44.1 0.39 1.72 6.9 61.7 5 36.2 36 1.7 F61 HC/ 10 9921 4GHM p-TRI 67.0 0.43 1.72 6.9 120.0 6 67.2 33 1.8 2K F61 HC 4GHM p-TRI 40.6 0.32 1.98 9.2 82.5 28 38.2 32 2.16 10 F61 HC/ std- 3E 9921 4.0 TRI 41.7 0.29 1.18 10.5 74.3 29 42.5 41 1.75 F61 HC/ 4B 9921 3GHM SR 42.7 0.36 N/A 4.9 58.0 24.0 50.2 39.0 1.2 Tabla 2: Propiedades del material del sustrato de base. 15 Densidad Volumen Diámetro de Calibre después específica del específico del Identificación Perímetro de la fibra SR Peso base del sustrato de sustrato de del ejemplo la fibra equivalente real (g/m2) procesamiento Opacidad base base (pm) (µp?) (g m2) (mm) (%) (g/m3) (cm3/g) 1 D 99.7 26.8 60.6 0.36 40 168333 5.94 1 F 135.5 30.0 41.1 0.35 25 1 17429 8.52 1 N 135.5 30.0 44.1 0.39 1 13077 8.84 10 135.5 30.0 67.0 0.43 155814 6.42 2K 138.0 31.0 40.6 0.32 126875 7.88 3? 33.2 1 18 41.7 0.29 26 143793 6.95 4? 71.0 22.6 42.7 0.36 16 1 18611 8.43 Tabla 3: Propiedades de manejo de fluidos del sustrato de base.

Temperatura Capacidad de Dispersión de la Altura de itificación Velocidad de unión, retención con absorción por absorción por ¿Térmicamente % de ejemplo de la línea Grabado/Liso Surfactante SRP capilaridad capilaridad vertical FDT estable? encogimiento (m/min) (°C) (g/g) D (cm) CD (cm) (mm) 1 D 23 200/190 DP988A 4.33 26.0 16.0 108 No Sí 2 1 F 43 200/190 DP988A 5.20 18.0 16.0 27 No Sí 5 1 N 44 210/200 DP988A 19 17 51 No Sí 2 10 30 210/200 DP988A 30 21 80 No Sí 0 2K 43 200/190 DP988A 5.30 13.0 11.0 No Sí 3 3E 43 200/190 DP988A 4.8 2.5 2.5 22 No Sí 2 4B 31 200/190 DP988A 4.00 11.9 9.0 29 No Sí 4 Tabla 4: Cambios en las propiedades mecánicas del sustrato de base en comparación con el sustrato estructurado.

Profundidad Unión Volumen Volumen „„ · · „ . . .. . , Calibre después específico especifico Cr8™n Resistencia Alargamiento Peso de la Velocidad reforzada Calibre del a tensión máximo en Identificación del sustrato del a l base FDT deformacion de la línea térmica FS-Tip ori9¡ ' proceSamiento volumen en MD sustrato de estructurado MD (g/m2) (mm (MPM) (mm (mm) vacio (mm) base (cm3/g) (cm3/g) (N/5 cm) (%) (pulgadas)) (pulgadas)) (cm3/g) 1 D 60.1 No No No No No 0.36 0.35 5.82 96.3 4 Sí No Sin Sin datos 1 D1 60.1 Sí 0.25 (0.01 ) 17 datos 90.5 5 1 D2 60.1 Sí 0.25 (0.01) 17 Sí No 0.42 0.38 6.32 0.50 154.1 26 1 D3 60.1 Sí 1.78 (0 07) 17 Sí No 0.53 0.48 7.99 2.16 147.7 23 Si- Sí Sin Sin datos 1 D4 60.1 Sí 1.78 (0.07) 17 datos 152.1 26 1 D5 60.1 Sí 3.30 (0.13) 17 Sí Sí 0.90 0.74 12.31 6.49 127.6 37 1 D6 60.1 Si- 3.30 (0.13) 17 SI- No 0.84 0.58 9.65 3.83 109.8 41 Unión por resina 43 g/m2 43 No No No NO No 0.80 0.63 14.65 10 Unión por resina 60 g/m2 60 No No No No No 1.14 0.91 15.17 1 N 44.1 No No No No NO 0.4 0.4 9.07 0.00 1 N1 44.1 Si- 2.54 (0.1 ) 17 Sí No 0.84 0.72 16.33 7.26 1 2 44.1 Sí 2.54 (0.1 ) 17 Si- SI- 0.76 0.7 15.87 6.80 1 N3 44.1 SI- 2.54 (0.1 ) 17 No NO 0.91 0.79 17.91 8.84 1 N4 44.1 SÍ 2.54 (0.1 ) 17 No SI- 0.75 0.65 14.74 5.67 1 5 44.1 Sí 3.30 (0.13) 17 Si- SÍ 1.2 0.83 18.82 9.75 1 N6 44.1 Sí 3.30 (0.13) 17 Sí NO 1.31 0.69 15.65 6.58 1 N9 44.1 Si- 4.06 (0.16) 17 SI- Sí 1.17 0.65 14.74 5.67 Tabla 5: Cambios en las propiedades mecánicas del sustrato de base en comparación con el sustrato estructurado.

Profundidad Unión Calibre Calibre después Volumen Creación de la Velocidad reforzada original del volumen esPecí,ico del del deformación de la línea térmica FS-Tip procesamiento cífico de, sustrato Peso volumen Identificación base (mm (mm (mm) (mm) sustrato de estructurado vacío del ejemplo (g/m2) (pulgadas)) (MPM) (pulgadas)) base (cm3/g) (cm /g) (cm3/g) 10 67.0 No No No No NO 0.43 0.43 6.42 0.00 101 67.0 Sí 2.54 (0.1 ) 17 Sí NO 0.89 0.80 1 1.94 5.52 102 67.0 Sí 2.54 (0.1 ) 17 Si- Si- 0.81 0.75 1 1.19 4.78 103 67.0 Sí 2.54 (0.1) 17 No No 0.99 0.86 12.84 6.42 104 67.0 Sí 3.30 (0.13) 17 Sí No 1.45 1.00 14.93 8.51 05 67.0 Si 3.30 (0.13) 17 Si- Sí 1.31 1.1 1 16.57 10.15 106 67.0 Sí 3.30 (0.13) 17 No No 1.34 0.90 13.43 7.01 1 k 40.6 No No No No No 0.32 0.32 7.88 0.00 1 K1 40.6 Sí 3.30 (0.13) 17 Si- Si- 0.94 0.48 1 1.82 3.94 1 0 1 F 41.1 No No No No No 0.35 0.35 8.52 0.00 1 F1 41.1 Sí 3.30 (0.13) 17 SI- Sí 0.92 0.52 12.65 4.14 4B 42.7 No No No No No 0.36 0.36 8.43 0.00 4B1 42.7 Sí 1.78 (0.07) 17 Sí SI- 0.56 0.49 1 1.48 3.04 4B2 42.7 Si- 3.30 (0.13) 17 Si- SÍ 1.07 0.50 1 1.71 3.28 15 3E 41.7 No No No No NO 0.31 0.31 7.43 0.00 3E1 41.7 SI- 1.78 (0.07) 17 SI- SI- 0.42 0.33 7.91 0.48 3E2 41.7 SÍ 3.30 (0.13) 17 SISÍ 0.62 0.38 9.1 1 1.68 Tabla 6: Propiedades de manejo del fluido del sustrato de base y de los sustratos estructurados Altura de Penetración Penetración Penetración Calibre Transporte absorción por después del después del después del Identificación Calibre después del horizontal capilaridad procesamiento procesamiento procesamiento Saturación del ejemplo original procesamiento FDT IPRP en MD vertical de Fluido cm2/ (mm) (mm) (Pa.s) (cm) (cm) (s) (s) (s) (g) 1 D 0.36 0.35 No 5,060 19.5 10.8 1.2 1.8 1.7 1.5 Sin Sin datos 1 D1 datos Sí 20.0 10.7 1 D2 0.42 0.38 Sí 11 ,200 23.0 10.8 0.5 1.2 1.4 0.8 1 D3 0.53 0.48 Sí 13,400 25.0 11.0 0.6 1.3 1.3 2.0 Sin Sin datos 1 D4 datos Sí 25.0 9.0 1 D5 0.90 0.74 Sí 24,500 27.0 8.0 0.4 0.7 0.7 0.2 1 D6 0.84 0.58 Si- 17,300 23.0 8.0 0.6 0.7 0.5 0.1 10 Unión por resina 43 g/m2 0.80 0.63 No 11 ,900 2 0 0.7 1.2 1.1 0.0 Unión por resina 60 g/m2 1.14 0.91 No 13,200 2 0 0.5 1.0 0.9 0.1 1 N 0.4 0.4 No 7,900 19.0 8.1 1.2 1.4 1.6 1.3 1 N1 0.84 0.72 Sí 29,439 20.0 8.2 0.3 0.7 0.6 0.9 1 2 0.76 0.7 Sí 30,320 21.0 8.4 0.4 0.9 0.9 1.2 1N3 0.91 0.79 Sí 22,934 21.0 8.3 0.2 0.8 0.8 0.9 15 1 N4 0.75 0.65 Sí 19,132 22.0 7.8 0.4 1.0 0.6 1.5 1 N5 1.2 0.83 Sí 24,634 22.0 7.7 0.0 0.7 0.6 0.2 1N6 1.31 0.69 Sí 17,455 21.0 7.7 0.4 0.7 0.4 0.5 1N9 1.17 0.65 Sí 10,795 22.5 6.8 0.0 0.6 0.6 0.2 Tabla 7: Propiedades de manejo del fluido del sustrato de base y de los sustratos estructurados Altura de Penetración Penetración Penetración Calibre Transporte absorción por después del después del después del Identificación Calibre después del horizontal capilaridad procesamiento procesamiento procesamiento Saturación del ejemplo original procesamiento FDT IPRP en MD vertical 1 2 3 de Fluí cm2/ (mm) (mm) (Pa.s) (cm) (cm) (s) (s) (s) (g) 10 0.43 0.43 No 5,060 30.0 13.5 1.2 1.8 1.7 1.5 101 0.89 0.80 sí 31 ,192 32.0 13.7 0.0 0.1 0.5 1.8 102 0.81 0.75 Sí 32,134 33.0 14.1 0.6 0.5 0.8 1.9 103 0.99 0.86 Sí 29,158 33.0 12.6 0.1 0.5 0.2 1.8 104 1.45 1.00 Sí 32,288 32.5 12.3 0.2 0.3 0.4 0.5 105 1.31 1.11 Sí 39,360 33.0 12.4 0.4 0.1 0.3 0.5 10 106 1.34 0.90 Sí 26,298 32.0 12.5 0.0 0.1 0.5 0.7 Tabla 8: Propiedades de manejo del fluido de fibras de forma diferente.

Altura de Penetración Penetración Penetración Forma Calibre Transporte absorción por después del después del después del Identificación de la Calibre después del horizontal capilaridad procesamiento procesamiento procesamiento Saturación del ejemplo fibra original procesamiento FDT en MD vertical 1 2 3 de Fluido (mm) (mm) (cm) (cm) (s) (s) (s) (g) 3E TRI 0.29 0.29 No 2.5 2.2 1.1 1.3 1.6 1.2 3E1 TRI 0.48 0.42 Sí 4.0 2.9 0.49 1.01 1.03 0.29 3E2 TRI 0.66 0.48 Sí 3.0 2.7 0.53 0.73 0.70 0.33 4B SR 0.36 0.36 No 1 1.9 2.9 1.3 1.5 1.7 1.3 4B1 SR 0.43 0.41 Sí 14.1 4.8 0.79 1.10 1.13 0.71 4B2 SR 0.56 0.52 Sí 13.2 4.6 0.60 0.94 0.93 0.07 Unión por resina 43 g/m2 0.80 0.63 2 0.68 1.19 1.10 0.04 Unión por resina 60 g/m2 1.14 0.91 2 0.49 1.04 0.85 0.06 Tabla 9: Parámetros del proceso para las muestras de la Tabla 8.

Identificación Profundidad de la Velocidad de Unión reforzada FS-Tip Calibre original Calibre después del del ejemplo FDT deformación la línea térmica procesamiento (mm (pulgadas)) (MPM) (mm (pulgadas)) (mm) (mm) 4B1 Sí 1.78 (0.07) 17 Sí Sí 0.48 0.42 4B2 Sí 3.30 (0.13) 17 Sí Sí 0.66 0.48 3E1 Sí 1.78 (0.07) 17 Sí Sí 0.43 0.41 3E2 Sí 3.30 (0.13) 17 Sí Sí 0.56 0.52 15 Tabla 10: Datos de propiedades de las fibras individuales para la muestra usadas en la presente invención.

Forma de la fibra Tipo de polímero Denier de la fibra Carga máxima de la fibra Tensión a la rotura Módulo (dpf) (g) (%) (GPa) Trilobal pronunciada PET 6.9 15.1 94 4.3 Trilobal pronunciada PET 8.6 15.6 126 3.5 Trilobal pronunciada PET 10.7 15.3 170 3.2 Trilobal pronunciada PET 13.0 15.5 186 3.4 Trilobal estándar PET 6.5 15.3 165 3.8 Trilobal estándar PET 9.6 15.9 194 2.7 Trilobal estándar PET 10.5 16.0 247 2.4 Trilobal estándar PET 14.5 17.5 296 2.6 Redonda sólida PET 2.9 10.0 167 3.0 Redonda sólida PET 4.9 15.6 268 2.8 Redonda sólida PET 8.9 15.9 246 3.3 Artículos El sustrato de base y el sustrato estructurado de la presente invención se pueden usar para diversas aplicaciones que incluyen varios lienzos de filtro, tales como filtros de aire, filtros de bolsa, filtros de líquido, filtros de vacío, filtros para drenaje de agua y filtros antibacterianos; lienzos para diversos dispositivos eléctricos, tales como separadores de papel del capacitor, y material de envase de discos flexibles; varios lienzos industriales, tales como tela de base de cinta adhesiva adherente, y material absorbente de aceite; varios paños secos o húmedos, tales como paños para la limpieza de superficies duras, para el cuidado de pisos y para otros usos destinados al cuidado del hogar, diversos lienzos limpiadores, tales como lienzos para la limpieza del hogar, para la provisión de servicios y para tratamiento médico, lienzos de limpieza de rodillos de impresión, lienzos de limpieza de dispositivos de copiado, pañitos para la higiene de los bebés, y pañitos para sistemas ópticos; diversos lienzos medicinales y sanitarios, tales como batas quirúrgicas, batas para médicos, cuidado de heridas, telas cobertoras, gorras, mascarillas, sábanas, toallas, gasas, telas de base para cataplasma. Otras aplicaciones incluyen artículos absorbentes desechables como el medio para el manejo de fluidos. Las aplicaciones en los artículos absorbentes desechables incluyen revestimientos de tampones y capas de captación en los pañales.

Las dimensiones y los valores descritos en la presente descripción no deben entenderse como estrictamente limitados a los valores numéricos exactos mencionados. En lugar de ello, a menos que se especifique de cualquier otra forma, cada una de esas dimensiones significará tanto el valor mencionado como también un intervalo funcionalmente equivalente que abarca ese valor. Por ejemplo, una dimensión expresada como "40 mm" se entenderá como "aproximadamente 40 mm".

Todos los documentos citados en la presente descripción, incluso toda referencia cruzada o solicitud o patente relacionada, se incorporan en su totalidad en la presente descripción como referencia a menos que se excluyan o limiten expresamente de cualquier otra forma. La mención de cualquier documento no debe interpretarse como la admisión de que constituye una industria precedente con respeto a cualquier invención descrita o reivindicada en la presente descripción, o que solo, o en cualquier combinación con cualquier otra referencia o referencias, instruye, sugiere o describe tal invención. Además, en la medida que cualquier significado o definición de un término en este documento contradiga cualquier significado o definición del término en un documento incorporado como referencia, el significado o definición asignado al término en este documento deberá regir.

Aunque se han ilustrado y descrito modalidades particulares de la presente invención, será evidente para las personas con experiencia en la industria que se pueden hacer diversos cambios y modificaciones sin alejarse del espíritu y alcance de la invención. Por lo tanto, se ha pretendido abarcar en las reivindicaciones anexas todos los cambios y las modificaciones que están dentro del alcance de esta invención.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1 . Una trama fibrosa estructurada que comprende fibras termoplásticas que tienen un módulo de al menos 0.5 GPa que forman una trama fibrosa térmicamente estable; la trama fibrosa comprende una primera superficie y una segunda superficie, una primera región y una pluralidad de segundas regiones distintas colocadas por toda la primera región; las segundas regiones forman discontinuidades en la segunda superficie y fibras desplazadas en la primera superficie, caracterizada porque al menos 50 % y menos del 100 % de las fibras desplazadas en cada segunda región se fijan a lo largo de un primer lado de la segunda región y están separadas cerca de la primera superficie a lo largo de un segundo lado de la segunda región opuesto al primera lado y forman extremos sueltos que se extienden lejos de la primera superficie, caracterizada porque las fibras desplazadas que forman extremos sueltos crean un volumen vacío para recolectar fluido.

2. Una trama fibrosa estructurada de conformidad con la reivindicación 1 ; caracterizada porque la trama comprende, además, una pluralidad de regiones de unión reforzada colocadas por toda la primera región, en donde cada región de unión reforzada, la primera región y las segundas regiones, tienen un calibre después del procesamiento, en donde el calibre después del procesamiento de las segundas regiones formadas por los extremos sueltos de las fibras desplazadas es menor que 1.5 mm, lo cual es mayor que el calibre después del procesamiento de la primera región y el calibre después del procesamiento de la primera región es mayor que el calibre después del procesamiento de las regiones de unión reforzada.

3. La trama fibrosa estructurada de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la trama fibrosa térmicamente estable permite un encogimiento menor que 30 %.

4. La trama fibrosa estructurada de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque las fibras son fibras unidas por hilado continuas y no rizadas.

5. La trama fibrosa estructurada de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la trama fibrosa está unida por puntos.

6. La trama fibrosa estructurada de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada además porque las regiones de unión reforzada son continuas.

7. La trama fibrosa estructurada de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada además porque las regiones de unión reforzada cubren menos del 75 % del área de superficie total de la primera superficie o segunda superficie de la trama fibrosa.

8. La trama fibrosa estructurada de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque los extremos sueltos de las fibras desplazadas están unidos térmicamente entre sí.

9. La trama fibrosa estructurada de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque las segundas regiones forman menos del 75 % del área de superficie total de la primera superficie o segunda superficie de la trama fibrosa.

10. La trama fibrosa estructurada de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque las fibras son no extensíbles.

1 1 . La trama fibrosa estructurada de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque las fibras comprenden PET.

12. La trama fibrosa estructurada de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque las fibras comprenden fibras con forma multilobal.

13. La trama fibrosa estructurada de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque las fibras tienen un denier de al menos 3 dpf.

14. La trama fibrosa estructurada de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la trama fibrosa tiene un volumen específico del sustrato estructurado de al menos 5 cm3/g.

15. La trama fibrosa estructurada de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la trama fibrosa es idrófila.