Método y aparato para producir fibras de polímeros y tejidos que incluyen componentes de polímeros múltiples en un sistema cerrado.

Un sistema para la fabricación de una tela no tejida de fibras que comprende:

un conjunto de plegadora de hilado configurado para procesar y suministrar una pluralidad de corrientes de polímeros para extrusión a través de orificios de la hilera para extrusión de hilados para extrusión de hilados, incluyendo el conjunto de plegadora de hilado una pluralidad de pasos de suministro en comunicación con fluido con los orificios de la hilera para extrusión de hilados para extrusión de hilados, en el que al menos dos de los pasos de suministro están configurados para suministrar corrientes separadas de polímeros de diferentes componentes de polímeros hasta los orificios de la hilera para extrusión de hilados para extrusión de hilados;

en el que el conjunto de plegadora de hilado incluye una pluralidad de colectores para segregar y mantener independientemente las corrientes de polímeros de diferentes componentes de polímeros a diferentes temperaturas, en el que cada colector proporciona calentamiento uniforme de una corriente de polímero que fluye entro de un tubo de distribución de polímeros dentro de cada colector rodeando cada tubo de distribución con un medio de transferencia de calor a una temperatura sustancialmente uniforme, una cámara de enfriamiento rápido configurada para recibir y enfriar rápidamente filamentos extruídos desde los orificios de la hilera para extrusión de hilados para extrusión de hilados, incluyendo la cámara de enfriamiento rápido una fuente de suministro de gas para dirigir una corriente de gas a los filamentos extruidos;

una cámara de estiramiento en comunicación con la cámara de enfriamiento rápido y configurada para recibir y atenuar los filamentos enfriados rápidamente; y

una superficie de formación configurada para recibir filamentos estirados que emergen desde la cámara de estiramiento y forman una tela fibrosa no tejida sobre la superficie de formación; en el que el sistema mantiene los filamentos extruídos en un entorno cerrado entre los orificios de la hilera para extrusión de hilados para extrusión de hilados y la cámara de estiramiento para prevenir que corrientes incontroladas de gases contacten con los filamentos.

Mïtodo y aparato para producir fibras de polïmeros y tejidos que incluyen componentes de polïmeros mïltiples en un sistema cerrado Antecedentes de la invenciïn Campo de la invenciïn La presente invenciïn se refiere a mïtodos y aparatos para producir fibras y tejidos en un sistema cerrado de hilado de fibras, en el que las fibras y los tejidos incluyen una pluralidad de diferentes componentes polïmeros.

Descripciïn de la tïcnica relacionada Se conocen en la tïcnica una pluralidad de sistemas cerrados de hilado de fibras para fabricar tejidos hilados por adhesiïn que tienen ciertas caracterïsticas deseables. Por ejemplo, las patentes de los Estados Unidos Nos. 5.460.500, 5.503.784, 5.571.537, 5.766.646, 5.800.840, 5.814.349 y 5.820.888 todas describen sistemas cerrados para producir telas de fibras hiladas por adhesiïn. Las descripciones de estas patentes se incorporan aquï por referencia en su totalidad. En un sistema cerrado tïpico, los filamentos son hilados, enfriados y estirados en una cïmara o entorno encerrado comïn, de tal forma que la corriente de aire o de gas que se utiliza para enfriar las fibras que emergen desde una hilera para extrusiïn de hilados se utiliza tambiïn para estirar y atenuar las fibras curso abajo de la fase de enfriamiento rïpido.

En contraste directo con los sistemas de hilado de fibras abiertos (es decir, sistemas en los que los filamentos extruïdos no son hilados, enfriados y estirados en una cïmara o entorno comïn y que estïn expuestos tïpicamente al medio ambiente durante algunas o todas las etapas de formaciïn de las fibras) los sistemas cerrados eliminan cualquier interferencia desde corrientes de aire incontroladas y durante la formaciïn de las fibras. De hecho, un sistema cerrado de hilado de frïas tïpico limita la exposiciïn de filamentos extruïdos a corrientes de aire o de gas no deseables que tienen temperaturas seleccionadas durante la formaciïn de las fibras, facilitando de esta manera la producciïn de fibras muy delicadas y uniformes que tienen deniers deseables que son difïciles de obtener a partir de un sistema de hilado de fibras abierto tïpico.

Un componente importante en cualquier sistema de hilado de fibras es el sistema de suministro de polïmeros, referido tïpicamente como una plegadora de hilado, que proporciona corrientes de polïmeros fundidos con un caudal

o flujo de dosificaciïn seleccionado hasta el sistema de hilado de fibras para la extrusiïn en filamentos en una hilera para extrusiïn de hilados. Un tipo de plegadora de hilado utilizada tïpicamente y muy ventajosa para el hilado de fibras en un sistema cerrado es referido comïnmente como plegadora de hilado de “percha de ropa”. Este tipo de plegadora de hilado estï formada tïpicamente por dos secciones, construidas de metal o de otro material adecuado unidos juntos en una relaciïn hermïtica a fluido en superficies enfrentadas o coincidentes, cuando cada superficie coincidente tiene muescas decapadas en la superficie que corresponden con muestras en simetrïa de espejo decapadas en la superficie coincidente de la otra secciïn. Las muescas decapadas sobre cada superficie coincidente forman un perfil que se parece a una configuraciïn de “percha de ropa” triangular.

Una vista despiezada ordenada de una plegadora de hilado de “percha de ropa” convencional se ilustra en la figura 1. La plegadora de hilado 2 incluye dos mitades o secciones 3 generalmente rectangulares que tienen una pluralidad de radiadores elïctricos 12 dispuestos dentro de cada secciïn para calentar fluido de polïmero que fluye dentro de la plegadora de hilado hacia la hilera para extrusiïn de hilados. En funcionamiento, la corriente de polïmero fundido es dirigida (por ejemplo, por medio de una bomba) a una porciïn de entrada 4 del perfil de canal de “percha de ropa” de la plegadora de hilado 2 y avanza dentro de una porciïn superior de la porciïn de canal triangular 6 del perfil de “percha de ropa” que estï dispuesto debajo y en comunicaciïn de fluido con la porciïn de entada 4. El canal de “percha de ropa” definido por la porciïn de entrada y la porciïn triangular estï formado por muescas correspondientes sobre las superficies coincidentes de las dos secciones de la plegadora de hilado 3. Despuïs de entrar en el canal 6, la corriente de polïmero fundido se divide en las dos secciones del canal 7 divergentes de la porciïn de canal triangular, donde las corrientes divididas continïan avanzando y luego convergen dentro de una secciïn de canal horizontal 8 dispuesta en un extremo inferior del canal de “percha de ropa” entre los extremos inferiores de las secciones de canal divergentes. La secciïn de canal horizontal se extiende tambiïn longitudinalmente a lo largo de un extremo inferior de la plegadora de hilado 2. En el extremo inferior de la plegadora de hilado estïn fijados un filtro de pantalla y una placa 9 y una hilera para extrusiïn de hilados 10 que tiene una pluralidad de orificios dispuestos a lo largo de su dimensiïn longitudinal. El filtro de pantalla, la placa y la hilera para extrusiïn de hilados se extienden tambiïn longitudinal a lo largo del extremo inferior de la plegadora de hilado 2 y estïn alineados y en comunicaciïn de fluido con la secciïn de canal horizontal 8. Por lo tanto, la corriente de polïmero fundido que se desplaza dentro de la secciïn de canal horizontal 8 del canal de “percha de ropa” continïa fluyendo a travïs del filtro de pantalla y la placa de soporte 9 hasta la hilera para extrusiïn de hilados 10, donde la corriente de polïmero es extruïda entonces a travïs de los orificios de la hilera para extrusiïn de hilados para formar una pluralidad de filamentos de polïmeros. La configuraciïn del canal de “percha de ropa” es particularmente ventajosa debido a que es de diseïo sencillo y crea un diferencial de presiïn sustancialmente uniforme dentro de los

canales, dando como resultado un suministro uniforme de la corriente de polïmero dentro de la porciïn de canal horizontal del canal de “percha de ropa” y una extrusiïn uniforme del polïmero fundido a travïs de los orificios de la hilera para extrusiïn de hilados.

Mientras que un sistema cerrado de hilado de fibras combinado con una plegadora de hilado de “percha de ropa” es ïtil para fabricar ciertas fibras de polïmeros que tienen uniformidades y deniers deseables, la plegadora de haz de “percha de ropa” encuentra problemas cuando se utilizan dos o mïs componentes polïmeros para producir fibras mïs complejas y telas hiladas por adhesiïn de fibras. En particular, es muy difïcil en el sistema cerrado de “percha de ropa” procesar dos o mïs componentes polïmeros diferentes que tienen diferentes temperatura de fusiïn cuando se fabricar fibras o tejidos multicomponentes que contienen componentes de polïmeros mïltiples. Por ejemplo, una fibra bicomponentes que consta de dos componentes de polïmeros con puntos de fusiïn significativamente diferentes serïan extremadamente difïciles de producir utilizando un sistema cerrado de hilado de fibras con una plegadora de hilado de “percha de ropa” (por ejemplo, utilizando una plegadora de hilado de “percha de ropa” doble con canales de “percha de ropa” que estïn dispuestos de una manera lado-a-lado) , debido a que la plegadora de hilado de “percha de ropa” tenderïa a mantenerse sustancialmente a la misma temperatura por los radiadores elïctricos dispuestos en las secciones de la plegadora de hilado. La dificultad se agrava adicionalmente cuando se utilizan componentes de polïmeros que deben mantenerse a temperaturas muy prïximas a su punto de fusiïn para evitar la gelificaciïn y la reticulaciïn de los polïmeros. Ademïs, mientras que los sistemas “de percha de ropa” suministran una corriente de polïmeros fundidos uniforme hasta la hilera para extrusiïn de hilados, es difïcil modificar la dosificaciïn de la corriente de polïmeros fundidos a travïs de la plegadora de hilado de “percha de ropa” hasta el paquete de hilado, lo que es una caracterïstica importante en la fabricaron de tipos mïs complejos de fibras, tales como fibras multicomponentes que tienen geometrïas variables y/o secciones transversales variables de los componentes polïmeros. Por lo tanto, la flexibilidad de las plegadoras de hilado de “percha de ropa” es muy limitada para permitir la fabricaciïn de una amplia variedad de fibras y tejidos diferentes dentro de un sistema cerrado de hilado de fibras.

De acuerdo con ello, existe una necesidad de proporcionar una amplia variedad de fibras y tejidos que incluyen dos o mïs componentes polïmeros... [Seguir leyendo]

1. Un sistema para la fabricaciïn de una tela no tejida de fibras que comprende:

un conjunto de plegadora de hilado configurado para procesar y suministrar una pluralidad de corrientes de polïmeros para extrusiïn a travïs de orificios de la hilera para extrusiïn de hilados para extrusiïn de hilados, incluyendo el conjunto de plegadora de hilado una pluralidad de pasos de suministro en comunicaciïn con fluido con los orificios de la hilera para extrusiïn de hilados para extrusiïn de hilados, en el que al menos dos de los pasos de suministro estïn configurados para suministrar corrientes separadas de polïmeros de diferentes componentes de polïmeros hasta los orificios de la hilera para extrusiïn de hilados para extrusiïn de hilados;

en el que el conjunto de plegadora de hilado incluye una pluralidad de colectores para segregar y mantener independientemente las corrientes de polïmeros de diferentes componentes de polïmeros a diferentes temperaturas, en el que cada colector proporciona calentamiento uniforme de una corriente de polïmero que fluye entro de un tubo de distribuciïn de polïmeros dentro de cada colector rodeando cada tubo de distribuciïn con un medio de transferencia de calor a una temperatura sustancialmente uniforme,

una cïmara de enfriamiento rïpido configurada para recibir y enfriar rïpidamente filamentos extruïdos desde los orificios de la hilera para extrusiïn de hilados para extrusiïn de hilados, incluyendo la cïmara de enfriamiento rïpido una fuente de suministro de gas para dirigir una corriente de gas a los filamentos extruidos;

una cïmara de estiramiento en comunicaciïn con la cïmara de enfriamiento rïpido y configurada 20 para recibir y atenuar los filamentos enfriados rïpidamente; y

una superficie de formaciïn configurada para recibir filamentos estirados que emergen desde la cïmara de estiramiento y forman una tela fibrosa no tejida sobre la superficie de formaciïn;

en el que el sistema mantiene los filamentos extruïdos en un entorno cerrado entre los orificios de la hilera para extrusiïn de hilados para extrusiïn de hilados y la cïmara de estiramiento para prevenir que corrientes incontroladas de gases contacten con los filamentos.

2. El sistema de la reivindicaciïn 1, en el que el conjunto de plegadora de hilado incluye una pluralidad de bomba dosificadoras configuradas para suministrar independientemente corrientes de polïmeros de diferentes componentes de polïmeros de caudales de flujo variables hasta los orificios de la hilera para extrusiïn de hilados para extrusiïn de hilados.

3. El sistema de la reivindicaciïn 1, en el que el sistema estï configurado para producir series de fibras multicomponentes.

4. El sistema de la reivindicaciïn 1, en el que el sistema estï configurado para producir series de fibras bicomponentes.

5. El sistema de la reivindicaciïn 1, en el que el sistema estï configurado para producir series de fibras de un solo componente, en el que al menos un componente individual consta de un componente polïmero que es diferente de un componente polïmero de al menos otra fibra de componente individual.

6. En un sistema para la fabricaciïn de fibras que incluye un conjunto de plegadora de hilado y una cïmara de enfriamiento rïpido en comunicaciïn con una cïmara de estiramiento, en el que el sistema mantiene un entorno cerrado entre el conjunto de plegadora de hilado, la cïmara de enfriamiento rïpido y la cïmara de estiramiento para prevenir que corrientes incontroladas de gases entren en el entorno encerrado, un mïtodo de formaciïn de una tela no tejida de fibras que comprende:

(a) suministrar una pluralidad de corrientes de polïmeros desde el conjunto de plegadora de hilado hasta orificios de la hilera para extrusiïn de hilados para extrusiïn de hilados, en el que al menos dos de las corrientes de polïmeros incluyen diferentes componentes de polïmeros; en el que el conjunto de plegadora 45 de hilado incluye una pluralidad de colectores para segregar y mantener independientemente las corrientes de polïmeros de diferentes componentes de polïmeros a diferentes temperaturas, y en el que cada colector proporciona calentamiento uniforme de una corriente de polïmero que fluye dentro de un tubo de distribuciïn de polïmero dentro de cada colector rodeando cada tubo de distribuciïn con un medio de transferencia de calor a una temperatura sustancialmente uniforme;

(b) extruir la pluralidad de corrientes de polïmeros a travïs de los orificios de la hilera para extrusiïn de hilados para extrusiïn de hilados para formar una pluralidad de filamentos;

(c) enfriar rïpidamente los filamentos extruidos poniendo en contacto los filamentos con una corriente de 10

gas en la cïmara de enfriamiento rïpido;

(d) estirar los filamentos enfriados rïpidamente en la cïmara de estiramiento; y

(e) depositar los filamentos estirados sobre una superficie de formaciïn para formar una tela fibrosa no tejida sobre la superficie de formaciïn.

.

7. El mïtodo de la reivindicaciïn 6, en el que la etapa (a) incluye:

(a.1) suministrar corrientes de polïmeros segregados en caudales de flujo variables hasta los orificios de la hilera para extrusiïn de hilados.

8. El mïtodo de la reivindicaciïn 6, que comprende, ademïs:

(f) formar una serie de fibras multicomponentes. 1.

9. El mïtodo de la reivindicaciïn 6, que comprende, ademïs:

(f) formar una serie de fibras bicomponentes. 10. El mïtodo de la reivindicaciïn 6, que comprende, ademïs:

(f) formar una serie de fibras de componentes individuales, en el que al menos una fibra de componente individual consta de un componente de polïmero que es diferente del un componente de polïmero de al 15 menos una fibra de componente individual.