Estructura fibrosa unitaria que comprende fibras celulósicas y fibras sintéticas y procedimiento para fabricar la misma.

Un proceso para fabricar una estructura fibrosa unitaria, que comprende las etapas de:

proporcionar una banda fibrosa embrionaria que comprende una pluralidad de fibras celulósicas distribuidas alazar por toda la banda fibrosa y una pluralidad de fibras sintéticas distribuidas al azar por toda la banda fibrosa;proporcionar un elemento de moldeo que comprende una pluralidad de áreas permeables a fluidos y unapluralidad de áreas impermeables a fluidos;

calentar la banda para ocasionar la redistribución de al menos una parte de las fibras sintéticas en la bandamientras la banda está dispuesta sobre dicho elemento de moldeo para formar la estructura fibrosa unitaria enque una parte sustancial de la pluralidad de fibras sintéticas se ha distribuido por toda la estructura fibrosa conun diseño repetitivo no aleatorio.

Estructura fibrosa unitaria que comprende fibras celulósicas y fibras sintéticas y procedimiento para fabricar la misma.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a estructuras fibrosas que comprenden fibras celulósicas y fibras sintéticas en combinación, y más específicamente, estructuras fibrosas que tienen microrregiones diferenciales. Se conoce de US-989.682 un proceso para fabricar una estructura fibrosa que comprende una pluralidad de fibras celulósicas distribuidas al azar por toda la estructura y una pluralidad de fibras sintéticas distribuida al azar por toda la estructura.

Antecedentes de la invención

Las estructuras fibrosas de la celulosa, como las bandas de papel, son bien conocidas en la técnica. Las bandas fibrosas de baja densidad son de uso común actualmente en productos tales como toallitas de papel, papel higiénico, tejidos faciales, servilletas, toallitas húmedas y similares. La importante demanda de productos de papel desechables ha creado una demanda de versiones mejoradas de los productos y de los métodos de su fabricación. Para cumplir estas demandas, los fabricantes de papel deben equilibrar los costes de la maquinaria y los recursos con el coste total de suministrar los productos al consumidor.

Se han utilizado en la fabricación del papel diferentes tipos de fibras naturales, incluidas las fibras celulósicas, así como una amplia variedad de fibras sintéticas. El papel tisú comprende predominantemente fibras celulósicas. La inmensa mayoría de las fibras celulósicas utilizadas en el papel tisú se derivan de los árboles. Se pueden utilizar muchas especies, entre las que se incluyen maderas blandas que contienen fibras largas (coníferas o gimnospermas) y maderas duras que contienen fibras cortas deciduas o angiospermas) . Además, se pueden utilizar muchos enfoques para fabricar la pulpa. Por una parte, están los procesos para fabricar la pulpa de Kraft y del sulfito, seguido por un intenso blanqueo que produce fibras flexibles, exentas de lignina y muy blancas. Por otra parte, se encuentran los procesos termomecánicos o quimiomecánicos para fabricar la pulpa que producen fibras con un mayor contenido en lignina, que son menos flexibles, propensas al color amarillento cuando se exponen a la luz del sol, y poco mojables. Como regla general, cuanta más lignina contienen las fibras, menos caras son.

A pesar del amplio intervalo de fibras usadas en la producción de papel, las fibras celulósicas derivadas de árboles tienen limitaciones cuando se utilizan exclusivamente en papel tisú desechable y productos de toallitas. Las fibras de madera tienen por lo general un elevado módulo seco y un diámetro relativamente grande, lo que hace que su rigidez flexural sea elevada. Estas fibras de alta rigidez tienden a producir tejidos rígidos no blandos. Además, las fibras de madera tienen la característica no deseable de tener elevada rigidez cuando están secas, lo que causa de forma típica poca suavidad del producto resultante, y una baja rigidez en húmedo debido a la hidratación, lo que causa de forma típica una mala absorbencia del producto resultante. Las fibras de base madera también pueden ser limitantes debido a que la geometría o morfología de las fibras no puede “diseñarse” demasiado. Excepto por una variación relativamente pequeña entre especies, los fabricantes de papel deben aceptar lo que la naturaleza les proporciona.

Para formar una banda que se pueda utilizar, las fibras de los productos desechables típicos de papel tisú y toallitas se unen entre sí mediante interacciones químicas. Si no se necesita la resistencia en húmedo, el ligado se limita habitualmente a los enlaces de hidrógeno que se producen de manera natural entre los grupos hidroxilo de las moléculas de celulosa. Si se necesita una resistencia en húmedo temporal o permanente en el producto, final, se agregan resinas reforzantes. Estas resinas actúan típicamente reaccionando covalentemente con la celulosa o bien formando películas moleculares protectoras alrededor de los puentes de hidrógeno existentes. En cualquier caso, todos estos mecanismos de unión son limitantes. Tienden a producir uniones rígidas inelásticas, que perjudican la suavidad y las propiedades de absorción de energía de los productos.

El uso de fibras sintéticas que tienen la capacidad de fundirse térmicamente entre sí y/o con fibras celulósicas es una forma excelente de superar las limitaciones anteriormente mencionadas. Las fibras celulósicas basadas en madera no son termoplásticas y por tanto no se pueden enlazar térmicamente a otras fibras. Los polímeros termoplásticos sintéticos se pueden devanar hasta diámetros de fibra muy pequeños y por lo general tienen un módulo inferior a la celulosa. Esto da como resultado fibras con una rigidez flexural muy baja, lo que facilita la buena suavidad del producto. Además, las secciones transversales funcionales de las fibras sintéticas se pueden diseñar durante el proceso de hilado. Las fibras sintéticas también tienen las propiedades deseables de un módulo estable al agua. A diferencia de las fibras celulósicas, las fibras sintéticas bien diseñadas no pierden ningún módulo apreciable cuando están húmedas, y así, las bandas hechas con este tipo de fibras resisten el colapso en tareas que requieren absorbencia. El uso de fibras sintéticas térmicamente unidas en productos de papel tisú resulta en una red fuerte de fibras muy flexibles (bueno para la suavidad) unidas mediante enlaces de alta capacidad de estiramiento resistentes al agua (bueno para la suavidad y resistencia en húmedo) .

Por tanto, la presente invención se dirige a estructuras fibrosas que comprenden fibras celulósicas y sintéticas en combinación, y a los procesos para fabricar dichas estructuras fibrosas.

Sumario de la invención

La presente invención proporciona una estructura fibrosa unitaria novedosa y un proceso para fabricar dicha estructura fibrosa. La estructura fibrosa unitaria, o monocapa, de la presente invención se define en la reivindicación 7 y comprende una pluralidad de fibras celulósicas distribuidas al azar por toda la estructura fibrosa, y una pluralidad de fibras sintéticas distribuidas por toda la estructura fibrosa con un diseño repetitivo no aleatorio. El diseño repetitivo no aleatorio puede comprender un motivo de red sustancialmente continuo, un diseño sustancialmente semicontinuo, un diseño discreto, y cualquier combinación de los mismos. La estructura fibrosa puede comprender una pluralidad de microrregiones que tienen una densidad relativamente elevada y una pluralidad de microrregiones que tienen una densidad relativamente baja. Al menos una de las pluralidades de microrregiones, de forma más típica la pluralidad de microrregiones que tienen una densidad relativamente elevada, se registra en el diseño repetitivo no aleatorio de la pluralidad de fibras sintéticas.

En una realización de la estructura fibrosa, al menos una parte de la pluralidad de fibras sintéticas están unidas a las fibras sintéticas y/o con las fibras celulósicas. Las fibras pueden estar unidas de forma ventajosa en zonas que comprenden el diseño repetitivo no aleatorio.

Las fibras sintéticas pueden comprender materiales seleccionados del grupo que consiste en poliolefinas, poliésteres, poliamidas, polihidroxialcanoatos, polisacáridos y cualquier combinación de los mismos. Las fibras sintéticas pueden además comprenden materiales seleccionados del grupo que consiste en poli (tereftalato de etileno) , poli (tereftalato de butileno) , poli (tereftalato de 1, 4-ciclohexilenodimetileno) , copolímeros de ácido isoftálico, copolímeros de etilenglicol, poliolefinas, poli (ácido láctico) , poli (hidroxi éter éster) , poli (hidroxi éter amida) , policaprolactona, poliesteramida, polisacáridos, y cualquier combinación de los mismos.

Un proceso para fabricar una estructura fibrosa unitaria según la presente invención prácticamente comprende las texturas de la reivindicación 1.

La banda fibrosa que comprende una pluralidad de fibras celulósicas distribuidas al azar por toda la banda y una pluralidad de fibras sintéticas distribuidas al azar por toda la banda (también denominada como banda “embrionaria” en la presente memoria) se puede preparar proporcionando una suspensión acuosa que comprende una pluralidad de fibras celulósicas mezcladas con una pluralidad de fibras sintéticas, depositando la suspensión acuosa sobre un elemento de conformación, y parcialmente desecando... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para fabricar una estructura fibrosa unitaria, que comprende las etapas de:

proporcionar una banda fibrosa embrionaria que comprende una pluralidad de fibras celulósicas distribuidas al azar por toda la banda fibrosa y una pluralidad de fibras sintéticas distribuidas al azar por toda la banda fibrosa;

proporcionar un elemento de moldeo que comprende una pluralidad de áreas permeables a fluidos y una pluralidad de áreas impermeables a fluidos;

calentar la banda para ocasionar la redistribución de al menos una parte de las fibras sintéticas en la banda mientras la banda está dispuesta sobre dicho elemento de moldeo para formar la estructura fibrosa unitaria en que una parte sustancial de la pluralidad de fibras sintéticas se ha distribuido por toda la estructura fibrosa con un diseño repetitivo no aleatorio.

2. El proceso de la reivindicación 1, en el que la etapa de calentar la banda para ocasionar la redistribución de al menos una parte de las fibras sintéticas comprende la fusión de las fibras sintéticas.

3. El proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, en el que la etapa de calentar la banda para ocasionar la redistribución de al menos una parte de las fibras sintéticas comprende ocasionar al menos el desplazamiento parcial de las fibras sintéticas.

4. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende además las etapas de: proporcionar un elemento de moldeo que comprende una estructura de diseño, seleccionada del grupo que

consiste en un diseño sustancialmente continuo, un diseño sustancialmente semicontinuo, un diseño discreto o cualquier combinación de los mismos; proporcionar una superficie de secado estructrurada para recibir sobre la misma la banda fibrosa; disponer la banda fibrosa sobre el elemento de moldeo en una relación cara a cara entre ambos; transferir la banda fibrosa a la superficie de secado; y calentar la banda con gas caliente a una temperatura suficiente para ocasionar la redistribución de al menos

una parte de las fibras sintéticas en la banda fibrosa.

5. El proceso según la reivindicación 4, en el que dicho proceso además comprende la etapa de presionar la banda embrionaria entre el elemento de moldeo y una superficie de presión para densificar partes de la banda embrionaria.

6. El proceso de la reivindicación 1, en el que la etapa de proporcionar una banda fibrosa embrionaria comprende las etapas de:

proporcionar una suspensión acuosa que comprende una pluralidad de fibras celulósicas mezcladas con una pluralidad de fibras sintéticas;

depositar la suspensión acuosa sobre un elemento de conformación; y

desecar parcialmente la suspensión para formar la banda fibrosa embrionaria que comprende una pluralidad de fibras celulósicas distribuidas al azar por toda la banda y una pluralidad de fibras sintéticas distribuidas al azar por toda la banda.

7. Una estructura fibrosa unitaria que comprende:

(a) una pluralidad de fibras celulósicas distribuidas al azar por toda la estructura fibrosa, y

(b) una pluralidad de fibras sintéticas distribuidas por toda la estructura fibrosa con un diseño repetitivo no aleatorio,

que se puede obtener mediante un proceso que comprende las etapas de:

proporcionar una banda fibrosa embrionaria que comprende una pluralidad de fibras celulósicas distribuidas al azar por toda la banda fibrosa y una pluralidad de fibras sintéticas distribuidas al azar por toda la banda fibrosa;

proporcionar un elemento de moldeo que comprende una pluralidad de áreas permeables a fluidos y una pluralidad de áreas impermeables a fluidos;

calentar la banda hasta una temperatura suficiente para ocasionar la redistribución de al menos una parte de las fibras sintéticas en la banda mientras la banda está dispuesta sobre dicho elemento de moldeo para formar la estructura fibrosa unitaria en que una parte sustancial de la pluralidad de fibras sintéticas se ha distribuido por toda la estructura fibrosa con un diseño repetitivo no aleatorio.

8. La estructura fibrosa según la reivindicación 7, en la que el diseño repetitivo no aleatorio se selecciona del

grupo que consiste en un diseño de red sustancialmente continuo, un diseño sustancialmente semicontinuo, un 5 diseño discreto, y cualquier combinación de los mismos.

9. La estructura fibrosa de la reivindicación 7, en la que la estructura fibrosa comprende una pluralidad de microrregiones que tienen una densidad relativamente elevada y una pluralidad de microrregiones que tienen una densidad relativamente baja.

10. La estructura fibrosa de la reivindicación 9, en la que la pluralidad de microrregiones que tienen una densidad 10 relativamente elevada se ha registrado en el diseño repetitivo no aleatorio de la pluralidad de fibras sintéticas.

11. La estructura fibrosa de la reivindicación 9, en la que la pluralidad de microrregiones que tienen una densidad relativamente baja se ha registrado en el diseño repetitivo no aleatorio de la pluralidad de fibras sintéticas.

12. La estructura fibrosa de la reivindicación 7, en la que al menos una parte de la pluralidad de fibras sintéticas comprende fibras unidas que se han unido con las fibras sintéticas y/o con las fibras celulósicas,

preferiblemente en donde las fibras unidas se han unido en áreas que comprenden el diseño repetitivo no aleatorio.

13. La estructura fibrosa según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la pluralidad de fibras sintéticas comprende materiales seleccionados del grupo que consiste en poliolefinas, poliésteres, poliamidas, polihidroxialcanoatos, polisacáridos y cualquier combinación de los mismos; preferiblemente en donde la

pluralidad de fibras sintéticas comprende materiales seleccionados del grupo que consiste en poli (tereftalato de etileno) , poli (tereftalato de butileno) , poli (tereftalato de 1, 4-ciclohexilenodimetileno) , copolímeros de ácido isoftálico, copolímeros de etilenglicol, poliolefinas, poli (ácido láctico) , poli (hidroxi éter éster) , poli (hidroxi éter amida) , policaprolactona, poliesteramida, polisacáridos, y cualquier combinación de los mismos; y más preferiblemente, en donde la pluralidad de fibras sintéticas comprende fibras multicomponentes.