ES2855170T3 - Método para la producción de una trama tendida al aire hidroenredada y productos obtenidos a partir del mismo - Google Patents

Abstract

Un método para la producción de una trama no tejida, que comprende: preparar una mezcla homogénea que consiste de pulpa de madera desfibrada y fibras cortadas que son de viscosa o lyocell; pasar la mezcla homogénea a través de un cilindro rotatorio perforado sobre un portador foraminoso; formar con aire la mezcla para obtener al menos una trama tendida al aire homogénea; hidroenredar la trama tendida al aire para consolidar la trama en al menos un lado; y secar la trama hidroenredada para obtener la trama no tejida; en donde la formación con aire y el hidroenredado se realizan en una operación continua, un contenido de pulpa de madera desfibrada en la mezcla no es inferior al 50 % en peso y el contenido de fibras cortadas no supera el 50 % en peso, no se usan fibras aglutinantes, adhesivas o de unión térmica, la longitud de la fibra de la pulpa de madera desfibrada no supera los 3,5 mm, una longitud de fibra de las fibras cortadas no es inferior a 8,0 mm, el peso base de la trama no tejida es de 20 g/m2hasta 100 g/m2 y el grosor de la trama no tejida es de 0,25 mm a 2 mm.

Description

DESCRIPCIÓN

Método para la producción de una trama tendida al aire hidroenredada y productos obtenidos a partir del mismo Campo de la invención

Esta invención está dirigida a un método continuo para preparar tramas no tejidas desechables que emplea un número mínimo de operaciones y proporciona un producto económico que es útil como un artículo desechable por el inodoro o desechable, tal como una toallita o paños desechables.

Antecedentes de la invención

Los sustratos desechables no tejidos se emplean para la producción de una amplia variedad de productos de consumo que generalmente se usan una vez y se desechan. Tales productos incluyen toallitas húmedas limpiadoras desechables, pañales desechables, productos para la incontinencia en adultos desechables, almohadillas desechables que se emplean típicamente en hospitales para la absorción de fluidos corporales y aplicadores cosméticos o almohadillas cosméticas para eliminar el maquillaje y otros materiales de un sustrato queratinoso. Tales productos comerciales constituyen una industria que tiene un potencial crecimiento y una expansión de utilidad cada vez mayores. Sin embargo, como virtualmente todos estos productos ingresan potencialmente al medio ambiente a través de vertederos o sistemas de alcantarillado, existe la necesidad de un material no tejido desechable que sea simple de producir, que contenga una cantidad mínima o nula de componentes químicos que tengan biodegradabilidad deficiente tal como aglutinantes, adhesivos o polímeros termoplásticos y, sin embargo, tiene una buena resistencia a la tracción en húmedo según se requiera para el rendimiento. Además, se busca un producto que esté construido para tener un contenido mínimo de hilas y cumpla con los códigos para categorizar como un artículo desechable por el inodoro aceptable para sistemas de alcantarillado municipales y privados, mientras que su producción sea económica.

Convencionalmente, los productos de toallitas desechables no tejidos pueden producirse a través de una de las dos tecnologías básicas conocidas en la industria como procesos "airlace" e "hydraspun". Diferentes productores pueden usar estas tecnologías con variaciones en base al uso final previsto y el equipo de producción disponible, pero se mantienen los principios básicos de funcionamiento.

Los métodos "airlace" combinan las operaciones de depositar una trama tendida al aire de fibras de longitud cortada y fibras de pulpa de madera sobre una capa portadora no tejida o una trama no tejida de base precursora y hidroenredar la capa tendida al aire con el portador no tejido. Esta tecnología se describe en el documento U.S.

8,250,719 de Ouellettey las referencias descritas en el mismo. Además de emplear una trama portadora, Ouellette describe la unión de las fibras tendidas al aire con aire caliente o con un adhesivo en aerosol.

De acuerdo con el método "hydraspun" como se describe en el documento U.S. 4,755,421 de Manning y otrosuna trama tendida en húmedo de pulpa y fibras artificiales es hidroenredada y seca. Sin embargo, el documento U.S.

5,292,581 de Viazmensky y otros indica que tales productos sufren de resistencia en húmedo deficiente y describen que la adición de aglutinantes mejora sustancialmente la resistencia. Más recientemente, el documento U.S.

7,732,357 de Annis y otros describe el uso de fibras aglutinantes para la lámina no tejida que al calentarse se activan por fusión al menos parcial y forman uniones fibra a fibra. Las fibras aglutinantes contienen polietileno, polipropileno, tereftalato de polietileno y mezclas de los mismos.

Los documentos EP 1 302 592 A1, WO 02/50356 A1 y JP H11 93055 A también describen métodos para la producción de una trama no tejida.

Por lo tanto, sigue existiendo la necesidad de un método para preparar una trama no tejida que no contenga adhesivo, aglutinante o fibras aglutinantes, que sea conveniente y económico de realizar y proporcione una trama no tejida dispersable que tenga una buena resistencia de rendimiento, pero que sea aceptable como producto desechable por el inodoro para el alcantarillado municipal y sistemas sépticos privados.

Resumen de la invención

Por lo tanto, un objetivo de la presente invención es proporcionar un método para producir una trama no tejida que incluya operaciones de procesamiento mínimas, no use adhesivos, aglutinantes o fibras de unión y proporcione una trama no tejida que tenga suficiente resistencia a la tracción en húmedo para usar como toallita húmeda. Otro objetivo de esta invención es proporcionar una trama no tejida que tenga suficiente resistencia en húmedo para emplearse como una toallita húmeda que sea aceptable para su desecho en sistemas sépticos y de alcantarillado. Estos y otros objetivos se han logrado de acuerdo con la presente invención, cuya primera modalidad incluye un método para la producción de una trama no tejida, que comprende: preparar una mezcla homogénea que consiste de pulpa de madera desfibrada y fibras cortadas que son viscosa o lyocell; pasar la mezcla homogénea a través de un cilindro rotatorio perforado sobre un portador foraminoso; formar con aire la mezcla para obtener al menos una trama tendida al aire homogénea; hidroenredar la trama tendida al aire para consolidar la trama en al menos un lado; y secar la trama hidroenredada para obtener la trama no tejida; en donde la formación de aire y el hidroenredado se llevan a cabo en una operación continua, el contenido de pulpa de madera desfibrada en la mezcla no es menos del 50 % en peso y el contenido de las fibras cortadas no es más del 50 % en peso, sin aglutinante, se usa adhesivo o fibras de unión térmica, la longitud de la fibra de la pulpa de madera desfibrada no es superior a 3,5 mm, la longitud de la fibra de las fibras cortadas no es inferior a 8,0 mm, el peso base de la trama no tejida es de 20 g/m2hasta 100 g/m2, y el grosor de la trama no tejida es de 0,25 mm a 2 mm.

En una modalidad preferida de la primera modalidad, la trama tendida al aire se forma directamente sobre un portador del formador con aire sin preformar una trama precursora o sin incorporar una trama de filamentos continuos.

En una modalidad adicional y altamente preferida, la relación entre la resistencia a la tracción en la dirección de la máquina y la resistencia a la tracción en una dirección perpendicular a la dirección de la máquina (MD/CD) es inferior a 3.

Además, en una modalidad, la presente invención proporciona una trama no tejida obtenida mediante el método de cualquiera de las modalidades del método anterior; en donde la trama no tejida comprende: 75 % en peso de pulpa de madera desfibrada; y225 % en peso de ^ceN. e| peso base de la trama no tejida de acuerdo con esta modalidad es de 40 g/m a 60 g/m , una relación MD/CD que es inferior a 3, una resistencia a la tracción en húmedo en la CD que es de al menos 5 N/5 cm, y la trama no tejida es un producto desechable por el inodoro de acuerdo con la edición de julio de 2009 del EDANA's Guidance Document for Assessing the Flushability of Nonwoven Consumer Products.

En otra modalidad, la presente invención proporciona una trama no tejida obtenida mediante el método de cualquiera de las modalidades del método anterior; en donde la trama no tejida comprende: aproximadamente 50 % en peso de pulpa de madera desfibrada; y aproximadamente el 50 % en peso de viscosa; en donde el peso base de la trama no tejida es de 40 g/m2 a 60 g/m2, la relación MD/CD es inferior a 3 y la resistencia a la tracción en húmedo en la CD es de al menos 12 N/5 cm.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 muestra un dibujo esquemático de un arreglo de chorros de agua en una unidad de hidroenredado de acuerdo con una modalidad de la invención.

La Figura 2 muestra datos comparativos para tramas no tejidas dispersables y no dispersables de acuerdo con la invención en comparación con toallitas húmedas disponibles comercialmente.

Descripción detallada de la invención

De acuerdo con la siguiente descripción, todos los intervalos numéricos descritos incluyen todos los subintervalos y todos los valores entre ellos, a menos que se especifique lo contrario. Todos los valores de contenido de peso se basan en el peso total. La siguiente descripción proporciona una descripción general de la presente invención y de modalidades preferidas específicas.

En una primera modalidad, la presente invención proporciona un método para la producción de una trama no tejida, que comprende: preparar una mezcla homogénea que consiste en pulpa de madera desfibrada y fibras cortadas que son viscosas o lyocell; pasar la mezcla homogénea a través de un cilindro rotatorio perforado sobre un portador foraminoso; formar con aire la mezcla para obtener al menos una trama tendida al aire homogénea; hidroenredar la trama tendida al aire para consolidar la trama en al menos un lado; y secar la trama hidroenredada para obtener la trama no tejida; en donde la formación con aire y el hidroenredado se llevan a cabo en funcionamiento continuo, el contenido de pulpa de madera desfibrada en la mezcla es no menos del 50 % en peso, preferentemente no menos del 60 % y con la máxima preferencia al menos 75 % en peso. El contenido de fibras cortadas no es más del 50 % en peso, preferentemente no más del 40 % y con la máxima preferencia, no más del 25 %. No se usan fibras aglutinantes, adhesivas o de unión térmica en las operaciones de formación con aire y de hidroenredado de acuerdo con la presente invención.

La longitud de la pulpa de madera desfibrada no es más de 3,5 mm, preferentemente de 1,5 mm a 3,5 mm, con la máxima preferencia de 2,5 a 3,5 mm. Puede emplearse cualquier pulpa de madera desfibrada como fibra corta de la mezcla. En una modalidad, una pulpa de madera desfibrada de la longitud descrita puede ser la fibra corta y, en una modalidad preferida, un Kraft de pino del sur puede ser la pulpa de madera desfibrada. La pulpa de madera obtenida de un proceso de pulpeado de sulfito puede ser adicionalmente la fuente de la pulpa de madera desfibrada. Pueden usarse mezclas de pulpas de madera desfibradas. La pulpa de madera puede desfibrarse en molinos de martillos para formar una mezcla de fibras sueltas individuales.

Las fibras cortadas, que son viscosa o lyocell, no tienen menos de 8,0 mm de longitud, preferentemente de 8,0 a 100 mm, con la máxima preferencia de 8 mm a 25 mm.

El método de formar una trama tendida al aire se describe generalmente en el documento U.S. 4,640,810 de Laursen y otros. Las fibras cortadas y la pulpa de madera desfibrada se mezclan en una mezcla homogénea y, mientras están soportadas en una corriente de aire, se transportan a una unidad distribuidora. La unidad distribuidora contiene un cilindro o tambor giratorio que está perforado con orificios, ranuras u otras aberturas de forma apropiada diseñadas para permitir el paso de las fibras a un portador foraminoso. La construcción del tambor y la configuración y el tamaño de las aberturas pueden variarse de acuerdo con las características de la mezcla de fibras a emplear y para obtener una construcción de trama única. Bajo la influencia de una combinación de flujo de aire, agitación mecánica dentro del tambor y succión desde debajo del portador, las fibras se dirigen a través de las aberturas del tambor perforado y forman una trama homogénea en la superficie del portador. La altura y el grado de matizado de la trama seca pueden variarse a través del control de las variables del proceso, incluido el contenido y el tamaño de la fibra, el tamaño y la forma de la abertura del tambor, la velocidad del flujo de aire, el grado de succión aplicado desde la parte inferior del portador y la velocidad del portador. Los controles de otros equipos también pueden variarse para proporcionar una construcción de matizado única.

El ancho de la trama depende del tipo de equipo de formación de aire empleado y puede variar de 1 m a 6 m. Las unidades comerciales convencionales, tal como las suministradas por Dan-Web, Oerlikon y Anpap Oy, varían de 2 a 5 m de ancho.

De acuerdo con la presente invención, la trama tendida por aire formada se transporta directa y continuamente a una unidad de hidroenredado o unidad de hidroligado, donde la estera tendida al aire se golpea con una serie de chorros de agua a alta presión para enredar mecánicamente o consolidar las fibras y formar la trama no tejida. Los chorros pueden orientarse perpendicularmente a la superficie del portador o en ángulo para proporcionar propiedades únicas a la trama. Pueden colocarse chorros para consolidar la trama desde un lado, preferentemente, el lado superior o tanto del lado superior como del inferior. La presión de los chorros puede ser de 0,04 bares/kg/h/m a 15 bares/kg/h/m, preferentemente de 0,1 bares/kg/h/m a 10 bares/kg/h/m, y con la máxima preferencia de 0,3 bares/kg/h/m a 4 bares/kg/h/m.

En la Figura 1 se muestra esquemáticamente una modalidad que muestra un arreglo de chorros para consolidar una trama desde ambos lados. Como se indica en la Figura 1, la trama tendida al aire tomada directamente del formador con aire se hace pasar a lo largo de una serie de correas portadoras y se expone a chorros de alta presión indicados en orden numérico. Los chorros 11, 12 y 13 inciden en la parte superior de la trama mientras que los chorros 21 y 22 inciden en el lado opuesto o en la parte inferior. Los chorros esquemáticos representan bancos de chorros a lo ancho de la trama y los bancos de chorros pueden colocarse y disponerse para impartir una completitud variable de entrelazado a través de la trama. Por lo tanto, el entrelazado puede tener un patrón o ser aleatorio en dependencia del uso final previsto de la trama no tejida.

La cubierta, la suavidad y el tacto cómodo de la trama no tejida pueden controlarse por la energía suministrada por los chorros de alta presión y por la velocidad de desplazamiento de la trama a través del equipo. De acuerdo con la presente invención, mediante el control tanto de la presión del agua como de la velocidad del recorrido de la trama a través del equipo de hidroligado, así como también la ausencia de adhesivos, aglutinantes o fibras de unión, puede obtenerse una trama no tejida que tenga diversos grados de resistencia, absorbencia, suavidad y grosor.

Las unidades de hidroligado o hidroenredado están disponibles por Fleissner GmbH (Alemania) y Andritz Perfojet (Francia).

En una variación de la modalidad básica anterior, pueden prepararse y apilar múltiples tramas tendidas al aire antes del hilado de manera que se puedan producir tramas no tejidas más gruesas. Las respectivas capas apiladas pueden tener la misma composición de fibras o pueden tener diferentes composiciones seleccionadas para el uso final pretendido de la trama no tejida. En cada una tales posibles modalidades, el entrelazado puede lograrse mediante la variación de la presión del chorro de agua y la velocidad de desplazamiento de la trama a través de la unidad de hidroligado. No se usan aglutinantes, adhesivos o fibras de unión.

Después del hidroligado, la trama no tejida húmeda puede secarse y enrollarse para su transporte y almacenamiento. En una modalidad adicional, antes del secado, la trama entrelazada puede estamparse mediante un proceso de hidrograbado o mediante grabado térmico.

El peso base de la trama no tejida puede ser de 20 g/m2hasta 100 g/m2, preferentemente, 40 g/m2hasta 80 g/m2para una trama no tejida de 0,25 mm a 2 mm de grosor. Sin embargo, cuando se apilan múltiples tramas tendidas al aire, el peso base y el grosor pueden no estar en estos intervalos. El peso base puede variarse controlando las variables del proceso descritas para las operaciones de tendido al aire y de hidroligado y por otras variables del proceso conocidas convencionalmente por un experto en la presente tecnología.

Las tramas no tejidas de acuerdo con la presente invención tienen perfiles de resistencia que son más omnidireccionales que algunas tramas no tejidas disponibles convencionalmente. La relación entre la resistencia a la tracción en húmedo en la dirección de la máquina (MD) y la dirección transversal de la máquina (CD) es menor que 3. Como se muestra en la Tabla de la Figura 2, los productos JHI de acuerdo con la invención sin adhesivo, aglutinante o fibras de unión, tienen pesos base significativamente más bajos que las toallitas húmedas comparativas disponibles comercialmente, pero tienen resistencias a la tracción MD y CD de valor similar. Tal propiedad es especialmente sorprendente porque se sabe que una resistencia a la tracción en húmedo en la CD es difícil de obtener en productos que cumplen con las pautas estándar para la capacidad de descarga.

En una modalidad especial preferida, se fabrica un producto desechable por el inodoro de acuerdo con la presente invención con una composición de aproximadamente 75 % en peso de fibras de pulpa de madera desfibradas que tienen una longitud de 3,5 mm o menos y 25 % en peso de lyocell que tienen fibras de 8 mm o más. La trama tendida al aire se hidroenreda a una presión de chorro de 0,35 bares/kg/h/m a 2,1 bares/kg/h/m. La resistencia a la tracción en húmedo en la CD de la trama no tejida es de al menos 5,0 N/5 cm y la relación MD/CD es menor que 3. Esta trama no tejida cumple con los estándares de prueba de capacidad de descarga como se establece en la edición de julio de 2009 del EDANA's Guidance Document for Assessing the Flushability of Nonwoven Consumer Products. Es importante destacar que este producto pasa la prueba de la bomba de aguas residuales municipal, en donde menos del 10 % de todos los puntos de datos medidos en 5 corridas totales de 60 toallitas húmedas cada una puede tener un aumento de potencia de más del 10 %, y preferentemente menos del 10 % provoca un aumento en potencia del 10 %.

En otra modalidad especial que tiene mayor resistencia, se prepara una trama no tejida de acuerdo con el método de la presente invención con una mezcla homogénea de aproximadamente 50 % en peso de fibras de pulpa de madera desfibradas que tienen una longitud de 3,5 mm o menos y aproximadamente 50 % en peso de viscosa con fibras de 8 mm o más. La trama tendida al aire se hidroenreda a una presión de chorro de 0,3 bares/kg/h/m a 15 bares/kg/h/m, preferentemente 0,4 bares/kg/h/m a 6 bares/kg/h/m. La resistencia a la tracción en húmedo en la CD de la trama no tejida es de al menos 12 N/5 cm y la relación MD/CD es menor que 3. Significativamente, la propiedad de pelusa de este producto es significativamente menor que la de los productos comerciales que se usan actualmente como toallitas húmedas para bebés o toallitas húmedas para limpiar superficies duras.

Claims (17)

REIVINDICACIONES

1. Un método para la producción de una trama no tejida, que comprende:

preparar una mezcla homogénea que consiste de pulpa de madera desfibrada y fibras cortadas que son de viscosa o lyocell;

pasar la mezcla homogénea a través de un cilindro rotatorio perforado sobre un portador foraminoso; formar con aire la mezcla para obtener al menos una trama tendida al aire homogénea;

hidroenredar la trama tendida al aire para consolidar la trama en al menos un lado; y secar la trama hidroenredada para obtener la trama no tejida;

en donde

la formación con aire y el hidroenredado se realizan en una operación continua,

un contenido de pulpa de madera desfibrada en la mezcla no es inferior al 50 % en peso y el contenido de fibras cortadas no supera el 50 % en peso,

no se usan fibras aglutinantes, adhesivas o de unión térmica,

la longitud de la fibra de la pulpa de madera desfibrada no supera los 3,5 mm,

una longitud de fibra de las fibras cortadas no es inferior a 8,0 mm,

el peso base de la trama no tejida es de 20 g/m2hasta 100 g/m2 y

el grosor de la trama no tejida es de 0,25 mm a 2 mm.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el contenido de pulpa de madera desfibrada en la mezcla homogénea es al menos del 75 % en peso.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el peso base es de 40 g/m2hasta 60 g/m2.

4. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la pulpa de madera desfibrada es una pulpa de sulfito obtenida mediante pulpeado de sulfito.

5. El método de la reivindicación 1, en donde la trama tendida al aire se hidroenreda para consolidar la trama en ambos lados.

6. El método de la reivindicación 1, en donde la presión aplicada del hidroenredado es de 0,04 bares/kg/h/m a 15 bares/kg/h/m.

7. El método de la reivindicación 6, en donde la presión aplicada del hidroenredado es de 0,3 bares/kg/h/m a 4 bares/kg/h/m.

8. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende, además:

grabado de la trama hidroenredada; en donde la operación de grabado es continua con la formación con aire y el hidroenredado.

9. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la formación con aire de la trama tendida al aire se realiza en un solo formador con aire.

10. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la formación con aire de la trama tendida al aire se realiza en más de un formador con aire y el contenido de fibra de cada trama es el mismo.

11. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la formación con aire de la trama tendida al aire se realiza en más de un formador con aire y el contenido de fibra de al menos una trama es diferente del contenido de fibra de otra trama.

12. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la trama tendida al aire se forma directamente sobre un portador del formador con aire sin preformar una trama precursora o sin incorporar una trama de filamentos continuos.

13. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la presión del hidroenredado de la trama tendida al aire es de 0,35 bares/kg/h/m a 15 bares/kg/h/m.

14. El método de acuerdo con la reivindicación 13, en donde la relación entre la resistencia a la tracción en la dirección de la máquina (MD) y la resistencia a la tracción en una dirección perpendicular (CD) a la dirección de la máquina (MD/CD) es menor que 3.

15. Una trama no tejida obtenida mediante el método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la trama no tejida comprende:

75 % en peso de pulpa de madera desfibrada; y

25 % en peso de lyocell;

en donde

el peso base de la trama no tejida es de 40 g/m2 a 60 g/m2,

una relación entre la resistencia a la tracción en la dirección de la máquina (MD) y la resistencia a la tracción en una dirección (CD) perpendicular a la dirección de la máquina (MD/CD) es menor que 3,

una resistencia a la tracción en húmedo en la CD es de al menos 5 N/5 cm, y

la trama no tejida es un producto desechable por el inodoro según se define de acuerdo con la edición de julio de 2009 del EDANA's Guidance Document for Assessing the Flushability of Nonwoven Consumer Products.

16. Una trama no tejida obtenida mediante el método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la trama no tejida comprende:

aproximadamente el 50 % en peso de pulpa de madera desfibrada; y

aproximadamente 50 % en peso de viscosa;

en donde

el peso base de la trama no tejida es de 40 g/m2 a 60 g/m2,

una relación entre la resistencia a la tracción en la dirección de la máquina (MD) y la resistencia a la tracción en una dirección (CD) perpendicular a la dirección de la máquina (MD/CD) es menor que 3,

una resistencia a la tracción en húmedo en la CD es de al menos 12 N/5 cm.

17. Una toallita húmeda de limpieza, que comprende:

la trama no tejida de acuerdo con la reivindicación 15; y

al menos uno seleccionado del grupo que consiste en un agente limpiador, un agente esterilizante, un agente desodorizante, un desinfectante, un agente humectante y un desmaquillador cosmético.