MX2013004217A - Telas no tejidas de filamentos altamente uniformes. - Google Patents

Abstract

Se describen las telas no tejidas de filamentos altamente uniformes, así como las fibras, productos, máquinas, y métodos relacionados.

Description

TELAS NO TEJIDAS DE FILAMENTOS ALTAMENTE UNIFORMES CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta descripción se refiere a las telas no tejidas de filamentos altamente uniformes, así como a las fibras, productos, máquinas y métodos relacionados.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las telas no tejidas formadas a partir de fibras que se adhieren térmicamente entre sí se han producido durante muchos años. Dos técnicas comunes de adhesión térmica son la adhesión por área y la adhesión por puntos. En la adhesión por área, las adherencias se producen de manera aleatoria a lo largo de toda la tela no tejida en los lugares donde las fibras de la tela no tejida entran en contacto entre sí. Esto se puede lograr de varias maneras, tales como haciendo pasar aire, vapor u otro gas calentado a través de un velo no adherido de fibras para provocar que las fibras se fundan y se fusionen entre sí en los puntos de contacto. La adhesión por área se puede lograr además haciendo pasar un velo de fibras a través de una calandria compuesta por dos rodillos lisos de acero calientes para provocar que las fibras se ablanden y se fusionen. En la adhesión por puntos, un velo de fibras se hace pasar a través de una línea de agarre de la calandria calentada que tiene dos rodillos de laminación, al menos uno de los cuales tiene una superficie con un patrón de protrusiones. Típicamente, uno de los rodillos calentados es un rodillo estampado y el otro rodillo es un rodillo cooperante que tiene una superficie lisa. A medida que el velo se mueve a través de los rodillos de la calandria, las fibras individuales se adhieren térmicamente entre sí en sitios discretos de adherencia por puntos donde las fibras hacen contacto con las protrusiones del rodillo estampado y las fibras no se adhieren en los lugares entre estos sitios de adherencia por puntos. En consecuencia, la tela así obtenida incluye un patrón de adhesión.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Los inventores han descubierto inesperadamente que las fibras de filamentos que contienen un polímero simple que tiene una distribución monomodal del peso molecular (por ejemplo, un polímero con una única viscosidad intrínseca) se puede adherir por área para formar una tela no tejida de filamentos que tiene una alta uniformidad de la superficie (por ejemplo, que tiene un índice de uniformidad del velo M-4 de a lo máximo aproximadamente 600) que es similar o mejor que el de una tela no tejida tendida en húmedo, mientras que tiene una resistencia a la tracción mejorada (por ejemplo, en la dirección de máquina o en la dirección transversal a la máquina) y un costo menor del producto en comparación con una tela no tejida tendida en húmedo. Asi, la tela no tejida de filamentos se puede usar para reemplazar las telas no tejidas tendidas en húmedo en ciertas aplicaciones (por ejemplo; en los medios de filtración de membrana).

En un aspecto, esta descripción presenta un articulo que incluye una tela no tejida que comprende una pluralidad de fibras continuas. Cada fibra de la pluralidad de fibras continuas incluye un polímero simple que contiene un poliéster. Las fibras continuas se adhieren de manera aleatoria en todo el tejido base no tejido.

En otro aspecto, esta descripción presenta un artículo que incluye una tela no tejida que contiene una pluralidad de fibras. La tela no tejida tiene un índice de uniformidad del velo M-4 de a lo máximo aproximadamente 600. Cuando la tela no tejida tiene un peso unitario de 34 g/m2, la tela no tejida tiene una resistencia a la tracción de al menos aproximadamente 10 libras en una dirección transversal a la máquina, medida de acuerdo con ASTM D4595-09.

En otro aspecto, esta descripción presenta un artículo que incluye una tela no tejida que comprende una pluralidad de fibras de filamentos. La tela no tejida tiene un índice de uniformidad del velo M-4 de a lo máximo aproximadamente 600.

En otro aspecto, esta descripción presenta un artículo que incluye una tela no tejida que comprende una pluralidad de fibras. Cuando la tela no tejida tiene un peso unitario de 34 g/m2, la tela no tejida tiene una resistencia a la tracción de al menos aproximadamente 10 libras en una dirección transversal a la máquina, medida de acuerdo con ASTM D4595-09. La tela no tejida no comprende un polímero que tiene una viscosidad intrínseca mayor que aproximadamente 0.64 dl/g.

En otro aspecto, esta descripción presenta un medio de filtración de membrana que incluye al menos uno de los artículos mencionados anteriormente.

En aún otro aspecto, esta descripción incluye un método para extrudir una composición que contiene un polímero simple para formar una pluralidad de fibras continuas no adheridas; y adherir por área las fibras continuas no adheridas para formar una tela no tejida que comprende una pluralidad de fibras continuas adheridas. El polímero simple comprende un poliéster.

Las modalidades pueden incluir una o más de las siguientes características opcionales.

Cada fibra puede incluir un polímero simple, que puede incluir un poliéster. Por ejemplo, el polímero simple puede ser un tereftalato de polietileno, un tereftalato de polibutileno, un tereftalato de politrimetileno, un naftalato de polietileno, un poliglicólido, un poliláctido, una policaprolactona, un adipato de polietileno, un polihidroxialcanoato, o un copolimero de los mismos.

El polímero simple puede tener una viscosidad intrínseca de al menos aproximadamente 0.5 dl/g y/o a lo máximo aproximadamente 0.7 dl/g.

Al menos algunas de las fibras pueden tener una sección transversal circular. Por ejemplo, la sección transversal circular puede tener un diámetro promedio de aproximadamente 6 pm a aproximadamente 20 pm.

Al menos algunas de las fibras pueden tener una sección transversal trilobulada, cuadrilobulada, pentalobulada, u octalobulada. Por ejemplo, la sección transversal de dicha fibra puede tener un diámetro promedio de aproximadamente 1 pm a aproximadamente 6 pm.

Las fibras se pueden adherir de manera aleatoria en todo el tejido base no tejido.

Cuando la tela no tejida tiene un peso unitario de 34 g/m2, la tela no tejida puede tener una resistencia a la tracción de al menos aproximadamente 10 libras en una dirección transversal a la máquina, medida de acuerdo con ASTM D4595-09.

La tela no tejida puede tener un índice de uniformidad del velo M-4 de a lo máximo aproximadamente 600.

La tela no tejida puede tener un tamaño de poro medio de al menos aproximadamente 5 pm y/o a lo máximo aproximadamente 125 pm.

La tela no tejida puede tener un espesor de al menos aproximadamente 50 pm y/o a lo máximo aproximadamente 550 pm.

La tela no tejida puede tener un punto de burbuja de al menos aproximadamente 25 pm y/o a lo máximo aproximadamente 200 pm.

El medio de filtración de membrana puede ser un medio de filtración de ósmosis inversa.

La adhesión por área puede incluir la adhesión con aire pasante de las fibras continuas no adheridas para formar el tejido base no tejido.

La adhesión por área se puede llevar a cabo a una temperatura de al menos aproximadamente 145°C y/o a lo máximo aproximadamente 250°C.

Antes de la adhesión por área de las fibras continuas no adheridas, el método puede incluir además hacer pasar las fibras continuas no adheridas a través de al menos dos rodillos de estirado para formar fibras orientadas. Por ejemplo, cada uno de los dos rodillos de estirado puede tener una velocidad de fibra de al menos aproximadamente 1 ,800 metros por minuto.

Después de la adhesión por área de las fibras continuas no adheridas, el método puede incluir además el calandrado del tejido base no tejido para formar un producto calandrado. El calandrado se puede llevar a cabo a una temperatura de al menos aproximadamente 145°C y/o a lo máximo aproximadamente 215°C. El producto calandrado puede incluir un medio de filtración de membrana.

Las fibras continuas adheridas pueden incluir fibras de filamentos.

Las modalidades pueden proporcionar una o más de las siguientes ventajas.

La tela no tejida de filamentos formada por la adhesión por área de fibras que contienen un pollméro simple que tiene un cierto valor de viscosidad intrínseca (por ejemplo, 0.60 dl/g a 0.64 dl/g), puede tener una alta uniformidad de la superficie similar o mejor que la de una tela no tejida tendida en húmedo, mientras que tiene una resistencia a la tracción mejorada (por ejemplo, en la dirección de máquina o en la dirección transversal a la máquina) y costos menores del producto en comparación con una tela no tejida tendida en húmedo.

Una ventaja de usar un polímero simple para preparar una tela no tejida es que no se necesita ningún polímero aglutinante adicional para adherir las fibras, reduciendo de esta manera los costos de fabricación.

Otras características y ventajas de la invención serán evidentes a partir de la descripción, dibujos y reivindicaciones.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La FIG. 1 es una vista en perspectiva de una tela no tejida de filamentos formada por fibras continuas fabricada a partir de un solo polímero.

La FIG. 2 es una ilustración esquemática de un aparato para producir telas no tejidas de filamentos. La FIG. 3 es una vista en perspectiva de corte parcial de un sistema de filtro que incluye una tela no tejida mostrada en la FIG. 1.

La FIG. 4 es una vista en perspectiva de un filtro de membrana de ósmosis inversa que incluye una tela no tejida mostrada en la FIG. 1.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La FIG. 1 es una vista en perspectiva de una tela no tejida de filamentos 10 formada por una pluralidad de fibras continuas 12, que se adhieren por área entre sí mediante una pluralidad de adherencias intermitentes 14 aleatorias distribuidas a lo largo de toda la tela no tejida. Como se usa en la presente, el término "tela no tejida" se refiere a una tela que contiene una o más capas de fibras que se adhieren entre sí, pero no de una manera identificable como en un material de -punto o tejido. El término "fibra continua" mencionado en la presente se refiere a las fibras formadas en un proceso continuo que no se acortan antes de incorporarse en una tela que contiene las fibras continuas. Una tela no tejida se puede formar en un proceso continuo en el que se proporciona una fibra continua en la tela. La tela no tejida se puede entonces cortar a un tamaño particular (que tiene una longitud y anchura distintos) y la fibra continua podría tener generalmente una longitud igual o mayor que la longitud o la anchura de la tela no tejida. Por el contrario, una fibra cortada se refiere a una fibra acortada antes de incorporarse en una tela y por lo tanto tiene una longitud distinta, independiente y diferente de la longitud o la anchura de la tela. El término "fibra" que se menciona en la presente se refiere a una fibra que se ha extrudido, estirado y tendido sobre un tejido base en movimiento (por ejemplo, una cinta de movimiento). Generalmente, una tela no tejida 10 tiene una estructura plana que es relativamente flexible y porosa.

Generalmente, las fibras 12 se forman a partir de un polímero simple. Como se usa en la presente, el término "un polímero simple" se refiere a un polímero que contiene moléculas que tienen la misma composición química y que tienen una distribución monomodal del peso molecular. Un polímero que tiene una distribución monomodal del peso molecular mencionada en la presente se refiere a un polímero que tiene sólo un pico de peso molecular distinguible en un cromatograma de la cromatografía de permeación en gel (GPC). Como un ejemplo, una fibra fabricada a partir de polímeros que tienen dos composiciones químicas diferentes (por ejemplo, un polietileno y un poliéster) no es "un polímero simple" dentro del significado de este término definido en esta descripción. Como otro ejemplo, una fibra fabricada a partir de un polímero que contiene moléculas que tienen la misma composición química pero que tienen una distribución multimodal del peso molecular (por ejemplo, una mezcla de dos polímeros de tereftalato de polietileno que tienen dos picos de peso molecular distinguibles en un cromatograma GPC) tampoco es "un polímero simple" dentro del significado de este término definido en esta descripción. Adicionalmente, un polímero que contiene moléculas que tienen la misma composición química pero que tienen los valores intrínsecos de viscosidad significativamente diferentes (por ejemplo, 0.61 dl/g y 0.67 dl/g) tiene una distribución multimodal del peso molecular. Así, dicho polímero tampoco es "un polímero simple" dentro de su significado como se define en esta descripción.

Un ejemplo del polímero simple que se puede usar en las fibras 12 es un poliéster, tal como un tereftalato de polietileno (PET), un tereftalato de polibutileno (PBT), un tereftalato de politrimetileno (PTT), un naftalato de polietileno (PEN), un poliglicólido o ácido poliglicólico (PGA), un poliláctido o ácido poliláctico (PLA), una policaprolactona (PCL), un adipato de polietileno (PEA), un polihidroxialcanoato (PHA), o un copolímero de los mismos. Sin desear estar limitado por la teoría, se cree que las fibras formadas a partir de un poliéster pueden proporcionar la rigidez adecuada a la tela no tejida para su uso en un medio de filtro. El polímero simple puede ser un homopolímero o un copolímero.

Generalmente, las fibras 12 se adhieren por área para formar la tela no tejida 10 con una alta uniformidad de la superficie. La tela no tejida 10 así formada contiene adherencias intermitentes 14 distribuidas de manera aleatoria a lo largo de toda la tela no tejida (es decir, sin un patrón de adhesión) en lugares donde las fibras entran en contacto entre sí. Como resultado, dicha tela no tejida se puede distinguir de las telas no tejidas que tienen un patrón de adhesión de repetición, tal como las preparadas mediante la adhesión por puntos (por ejemplo, haciendo pasar las fibras a través de dos rodillos de laminación calentados, al menos uno de los cuales incluye un patrón). En algunas modalidades, un rodillo de laminación usado en la adhesión por puntos puede tener un patrón aleatorio. Sin embargo, cuando el patrón aleatorio se repite después de que el rodillo de laminación completa un ciclo, la adhesión en la tela no tejida así formada se considera aún como teniendo un patrón dentro del significado de este término en esta descripción. Sin desear estar limitado por la teoría, se cree que la tela no tejida 12 preparada mediante la adhesión por área puede tener mucho mayor uniformidad de la superficie (por ejemplo, un índice de uniformidad del velo M-4 mucho mayor) que la preparada mediante la adhesión por puntos ya que la adhesión por área puede dar lugar a una tela con una superficie lisa, mientras que la adhesión por puntos da lugar a una tela con hendiduras de fibras fusionadas sobre la superficie. Sin desear estar limitado por la teoría, se cree que una tela no tejida preparada mediante adhesión por área puede ser deseable para su uso en un medio de filtración de membrana ya que la tela puede ser porosa en toda la superficie. Por el contrario, debido a que las telas preparadas mediante la adhesión por puntos incluyen hendiduras en su superficie, las hendiduras evitan que ocurra la filtración en esos puntos y por lo tanto reducen el área de filtración disponible, lo que a su vez puede aumentar la caída de presión y reducir la vida útil del filtro.

La adhesión por área se puede llevar a cabo mediante varios métodos conocidos en la técnica.

Como un ejemplo, la adhesión por área se puede lograr mediante la adhesión con aire pasante, es decir, haciendo pasar aire, vapor u otro gas calentado a través de un velo no adherido de fibras para provocar que las fibras se fundan y se fusionen entre sí en los puntos de contacto. Como otro ejemplo, la adhesión por área se puede lograr mediante la adhesión por calandria, es decir, haciendo pasar un velo de fibras a través de una calandria compuesta por dos rodillos lisos de acero calientes para provocar que las fibras se ablanden y luego se adhieran entre sí.

La adhesión por área se lleva a cabo típicamente a una temperatura elevada. Por ejemplo, las fibras 12 se pueden adherir por área a una temperatura en el intervalo de al menos aproximadamente 145°C (por ejemplo, al menos aproximadamente 155°C, al menos aproximadamente 175°C, al menos aproximadamente 195°C, al menos aproximadamente 215°C, o al menos aproximadamente 225°C) a lo máximo aproximadamente 250°C (por ejemplo, a lo máximo aproximadamente 245°C, a lo máximo aproximadamente 240°C, a lo máximo aproximadamente 235°C, o a lo máximo aproximadamente 230°C). Típicamente, la adhesión por área se lleva a cabo entre aproximadamente 225°C y aproximadamente 245°C mediante el uso de adhesión con aire pasante o entre aproximadamente 175°C y aproximadamente 245°C usando el calandrado plano. El calentamiento durante el proceso de adhesión por área se puede lograr mediante la conducción (por ejemplo, mediante el uso de rodillos calentados en un proceso de adhesión por calandria), convección (por ejemplo, mediante el uso de aire calentado en un proceso de adhesión con aire pasante), o vibración (por ejemplo, mediante soldadura sónica). Generalmente, el calor se aplica de manera uniforme a todo el tejido de fibras. Sin desear estar limitado por la teoría, debido a que el polímero simple usado en las fibras 12 tiene una viscosidad intrínseca relativamente baja (por ejemplo, de aproximadamente 0.60 dl/g a aproximadamente 0.64 dl/g), se cree que el polímero simple se reblandece a la temperatura usada en la adhesión por área y, como resultado, las fibras se adhieren entre sí en cualquier punto de contacto y por lo tanto forman adherencias aleatorias de manera sustancialmente uniforme a lo largo de toda la tela sin ningún patrón de adhesión. Por el contrario, las telas preparadas mediante la adhesión por puntos sólo forman adherencias en el lugar donde las fibras hacen en contacto con las protrusiones de un rodillo de laminación estampado y deja las fibras en los lugares entre los sitios de adherencia por puntos no adheridos. Como resultado, las telas preparadas mediante la adhesión por puntos incluyen un patrón de adhesión.

La tela no tejida 10 puede tener una rigidez Gurley relativamente alta en la dirección de máquina (MD) y/o la dirección transversal a la máquina (CD). El término "dirección de máquina" usado en la presente se refiere a la dirección de movimiento de un velo no adherido, un velo adherido, o una tela no tejida durante el procesamiento de la producción. La longitud del velo no adherido, el velo adherido, o la tela no tejida es típicamente una dimensión en la dirección de máquina. El término "dirección transversal a la máquina" usado en la presente se refiere a la dirección perpendicular a la dirección de movimiento de un velo no adherido, un velo adherido, o una tela no tejida durante la producción o el procesamiento. La anchura del velo no adherido, el velo adherido, o la tela no tejida es típicamente una dimensión en la dirección transversal a la máquina. Por ejemplo, la tela no tejida 10 puede tener una rigidez Gurley en el intervalo de al menos aproximadamente 65 mg (por ejemplo, al menos aproximadamente 100 mg, al menos aproximadamente 200 mg, al menos aproximadamente 300, o al menos aproximadamente 500 mg) a lo máximo aproximadamente 1 ,800 mg (por ejemplo, a lo máximo aproximadamente 1 ,600 mg, a lo máximo aproximadamente 1 ,400 mg, a lo máximo aproximadamente 1 ,200 mg, o a lo máximo aproximadamente 1 ,000 mg) en la dirección de máquina. Como otro ejemplo, la tela no tejida 10 puede tener una rigidez Gurley en el intervalo de al menos aproximadamente 45 mg (por ejemplo, al menos aproximadamente 80 mg, al menos aproximadamente 150 mg, al menos aproximadamente 250, o al menos aproximadamente 400 mg) a lo máximo aproximadamente 850 mg (por ejemplo, a lo máximo aproximadamente 700 mg, a lo máximo aproximadamente 6000 mg, a lo máximo aproximadamente 500 mg, o a lo máximo aproximadamente 400 mg) en la dirección transversal a la máquina. La rigidez del tejido base no tejido mencionada en la presente se refiere a la rigidez medida mediante el uso un probador del tipo Gurley de acuerdo con ASTM D6125-97 (2002). Sin desear estar limitado por la teoría, se cree que la tela no tejida 10, que se prepara mediante la adhesión por área, puede tener una mayor rigidez Gurley que la de una tela no tejida preparada mediante la adhesión por puntos que tiene el mismo peso unitario.

El polímero simple adecuado para su uso en las fibras 12 tiene un valor de viscosidad intrínseca relativamente bajo. Por ejemplo, el polímero simple puede tener un valor de viscosidad intrínseca de a lo máximo aproximadamente 0.7 dl/g (por ejemplo, a lo máximo aproximadamente 0.69 dl/g, a lo máximo aproximadamente 0.68 dl/g, a lo máximo aproximadamente 0.67 dl/g, a lo máximo aproximadamente 0.66 dl/g, a lo máximo aproximadamente 0.65 dl/g, a lo máximo aproximadamente 0.64 dl/g, a lo máximo aproximadamente 0.63 dl/g, a lo máximo aproximadamente 0.62 dl/g, a lo máximo aproximadamente 0.61 dl/g, o a lo máximo aproximadamente 0.60 dl/g) o al menos aproximadamente 0.5 dl/g (por ejemplo, al menos aproximadamente 0.52 dl/g, al menos aproximadamente 0.54 dl/g, al menos aproximadamente 0.56 dl/g, al menos aproximadamente 0.58 dl/g, o al menos aproximadamente 0.60 dl/g). Típicamente, el poilmero simple tiene un valor de viscosidad intrínseca de aproximadamente 0.60 dl/g a aproximadamente 0.64 dl/g (por ejemplo, de aproximadamente 0.61 dl/g a aproximadamente 0.63 dl/g). Como se usa en la presente, la viscosidad intrínseca mencionada en la presente se mide de acuerdo con el método descrito en ASTM D4603-03. Sin desear estar limitado por la teoría, se cree que si el polímero simple tiene una viscosidad intrínseca que es demasiado alta (por ejemplo, mayor que aproximadamente 0.7 dl/g), el polímero no se ablanda a un nivel suficiente para formar la adhesión entre las fibras a la temperatura generalmente usada en la adhesión por área. Además, sin desear estar limitado por la teoría, se cree además que si el polímero simple tiene una viscosidad intrínseca que es demasiado baja (por ejemplo, inferior a aproximadamente 0.5 dl/g), el polímero no tiene una resistencia a la tracción suficiente para formar una tela no tejida que sea lo suficientemente fuerte para su uso en un medio de filtro.

Convencionalmente, una tela no tejida de filamentos formada mediante la adhesión por área se fabrica ya sea de fibras que contienen polímeros con diferentes composiciones químicas (por ejemplo, un polietileno y un homopolímero de PET o un copolímero de PET y un homopolímero PET) o de fibras que contienen polímeros con las mismas composiciones químicas pero valores de viscosidad intrínseca significativamente diferentes (por ejemplo, tereftalatos de polietileno que tienen valores de viscosidad intrínseca de 0.61 dl/g y 0.67 dl/g). En estas fibras, al menos uno de los polímeros se usa para proporcionar la resistencia mecánica de la tela no tejida de filamentos (por ejemplo, el polímero que tiene una viscosidad intrínseca superior o un mayor punto de fusión) y al menos uno de los polímeros que se puede ablandar fácilmente a la temperatura de adhesión se usa como un aglutinante para formar las adherencias entre las fibras (por ejemplo, el polímero que tiene una viscosidad intrínseca inferior o un menor punto de fusión). De manera inesperada, los inventores han encontrado que un polímero simple que tiene una viscosidad intrínseca dentro del intervalo debatido en el párrafo anterior (por ejemplo, de aproximadamente 0.60 dl/g a aproximadamente 0.64 dl/g) se puede adherir por área para formar una tela no tejida de filamentos con una alta uniformidad de la superficie (es decir, que tiene una superficie muy lisa) y una resistencia mecánica suficiente para que la tela fabricada a partir de dicha tela no tejida sea adecuada para su uso como un medio de filtro. Sin desear estar limitado por la teoría, se cree que una ventaja del uso de un polímero simple para preparar una tela no tejida es que la adhesión por área y/o el proceso de calandrado térmico usado en la fabricación de la tela se puede optimizar fácilmente (por ejemplo, mediante el ajuste de la temperatura de la adhesión y/o calandrado) para producir una tela con una uniformidad del velo mejorada, mientras que puede ser difícil optimizar estos procesos si se usan dos o más polímeros. Adicionalmente, sin desear estar limitado por la teoría, se cree que otra ventaja del uso de un polímero simple para preparar una tela no tejida es que no se necesita ningún polímero aglutinante adicional para adherir las fibras, reduciendo de esta manera los costos de fabricación.

La sección transversal de las fibras 12 puede tener diferentes formas como se desee. En algunas modalidades, al menos algunas de las fibras 12 pueden tener una sección transversal circular (por ejemplo, una sección transversal circular). En tales modalidades, las fibras 12 con una sección transversal circular pueden tener un diámetro promedio en el intervalo de a lo máximo aproximadamente 20 µ?? (por ejemplo, a lo máximo aproximadamente 18 µ??, a lo máximo aproximadamente 16 pm, o a lo máximo aproximadamente 14 µ??) a al menos aproximadamente 4.5 µ?? (por ejemplo, al menos aproximadamente 5 µ??, al menos aproximadamente 6 µ??, al menos aproximadamente 7 µ?t?, al menos aproximadamente 8 µ?t?, o al menos aproximadamente 9 µ??). Generalmente, el diámetro promedio de las fibras se correlaciona proporcionalmente con la densidad de masa lineal de las fibras y la correlación puede depender del polímero usado para formar las fibras. Por ejemplo, las fibras con una densidad de masa lineal de aproximadamente 0.9 dtex (es decir, aproximadamente 1 ppp) corresponden a las fibras que tienen un diámetro promedio de aproximadamente 10 µ?t? cuando las fibras se fabrican de un poliéster y corresponden a las fibras que tienen un diámetro promedio de aproximadamente 12.5 µ?? cuando las fibras se fabrican con un polipropileno. Así, las fibras 12 que tienen el diámetro promedio descrito anteriormente pueden tener una densidad de masa lineal en el intervalo de a lo máximo aproximadamente 1.8 dtex (por ejemplo, a lo máximo aproximadamente 1.6 dtex, a lo máximo aproximadamente 1.44 dtex, o a lo máximo aproximadamente 1.26 dtex) a al menos aproximadamente 0.4 dtex (por ejemplo, al menos aproximadamente 0.45 dtex, al menos aproximadamente 0.54 dtex, al menos aproximadamente 0.63 dtex, al menos aproximadamente 0.72 dtex, o al menos aproximadamente 0.81 dtex) cuando las fibras 12 se fabrican con un poliéster. Sin desear estar limitado por la teoría, se cree que las fibras que tienen un diámetro promedio menor (o una densidad de masa lineal menor) dan lugar a una tela no tejida con una eficiencia de filtración mejor y una uniformidad de la superficie superior (es decir, una superficie más lisa). Por otra parte, si el diámetro promedio de las fibras en la tela no tejida 10 es demasiado pequeño, dicha tela podría tener una caída de presión muy alta, lo que reduciría la capacidad de filtración de la tela.

En algunas modalidades, las fibras 12 pueden tener una sección transversal (por ejemplo, una sección transversal) con una forma multilobulada (por ejemplo, una forma trilobulada, cuadrilobulada, pentalobulada, u octalobulada). Tales fibras pueden tener un diámetro promedio en el intervalo de a lo máximo aproximadamente 18 pm (por ejemplo, a lo máximo aproximadamente 16 µ?t?, a lo máximo aproximadamente 14 µ?t?, a lo máximo aproximadamente 12 µ??, o a lo máximo aproximadamente 10 µ?t?) al menos aproximadamente 1 µ?? (por ejemplo, al menos aproximadamente 2 µ?t?, al menos aproximadamente 3 µ'?t?, al menos aproximadamente 4 µ??, al menos aproximadamente 6 µ?t?, o al menos aproximadamente 8 pm). Como se usa en la presente, el diámetro de una fibra multilobulada sé refiere a la distancia desde la punta de un lóbulo a través del centro de la sección transversal hasta el extremo de la sección transversal en el otro lado del centro. Adicionalmente, las fibras 12 que tienen el tamaño descrito anteriormente pueden tener una densidad de masa lineal en el intervalo de a lo máximo aproximadamente 2.4 dtex (por ejemplo, a lo máximo aproximadamente 2.2 dtex, a lo máximo aproximadamente 2.0 dtex, a lo máximo aproximadamente 1.8 dtex, o a lo máximo aproximadamente 1.6 dtex) a al menos aproximadamente 0.45 dtex (por ejemplo, al menos aproximadamente 0.54 dtex, al menos aproximadamente 0.63 dtex, al menos aproximadamente 0.72 dtex, al menos aproximadamente 0.81 dtex, o al menos aproximadamente 0.9 dtex). Típicamente, las fibras 12 que tienen una sección transversal multilobulada pueden tener una densidad de masa lineal de entre aproximadamente 1.6 dtex y aproximadamente 2.2 dtex. Sin desear estar limitado por la teoría, se cree que, debido a que las fibras con una sección transversal multilobulada tienen un mayor área de superficie por peso unitario que la de las fibras con una sección transversal circular, las primeras fibras con una dimensión relativamente pequeña (por ejemplo, un diámetro relativamente pequeño o una densidad de masa lineal relativamente pequeña) se pueden usar para preparar una tela no tejida con una uniformidad de la superficie similar a la de la tela no tejida preparada con las últimas fibras con una dimensión relativamente grande (por ejemplo, un diámetro o densidad de masa lineal relativamente grande). Como resultado, la tela no tejida preparada con las primeras fibras puede tener una mejor eficiencia de filtración y una mayor resistencia a la tracción que las de la tela no tejida preparada con las últimas fibras.

La tela no tejida de filamentos 10 (por ejemplo, que tiene un peso unitario de 34 gramos por metro cuadrado (g/m2) y/o que tiene un área de 32 pulgadas cuadradas) puede tener una resistencia a la tracción en la dirección de máquina en el intervalo de al menos aproximadamente 10 libras (por ejemplo, al menos aproximadamente 15 libras, al menos aproximadamente 20 libras, al menos aproximadamente 25 libras, o al menos aproximadamente 30 libras) a lo máximo aproximadamente 50 libras (por ejemplo, a lo máximo aproximadamente 45 libras, a lo máximo aproximadamente 40 libras, a lo máximo aproximadamente 35 libras, o a lo máximo aproximadamente 30 libras). Típicamente, la tela no tejida de filamentos 10 puede tener una resistencia a la tracción en la dirección de máquina en el intervalo de aproximadamente 20 libras a aproximadamente 40 libras. La tela no tejida de filamentos 10 (por ejemplo, que tiene un peso unitario de 34 g/m2 y/o que tiene un área de 32 pulgadas cuadradas) puede tener una resistencia a la tracción en la dirección transversal a la máquina en el intervalo de al menos aproximadamente 10 libras (por ejemplo, al menos aproximadamente 15 libras, al menos aproximadamente 20 libras, al menos aproximadamente 25 libras, o al menos aproximadamente 30 libras) a lo máximo aproximadamente 50 libras (por ejemplo, a lo máximo aproximadamente 45 libras, a lo máximo aproximadamente 40 libras, a lo máximo aproximadamente 35 libras, o a lo máximo aproximadamente 30 libras). Típicamente, la tela no tejida de filamentos 10 puede tener una resistencia a la tracción en la dirección de máquina en el intervalo de aproximadamente 18 libras a aproximadamente 24 libras. Como se usa en la presente, la resistencia a la tracción de la tela no tejida 10 se mide mediante el método de tracción con mordaza de acuerdo con ASTM D4595-09. Generalmente, la tela no tejida de filamentos que tiene un peso unitario mayor tiene una resistencia a la tracción mayor, tanto en la dirección de máquina como en la dirección transversal a la máquina. Sin desear estar limitado por la teoría, se cree que la tela no tejida de filamentos 10 tiene una resistencia a la tracción significativamente mayor en la dirección de máquina y/o la dirección transversal a la máquina por peso unitario que la de una tela no tejida tendida en húmedo. Adicionalmente, sin desear estar limitado por la teoría, se cree que otra ventaja de la tela no tejida de filamentos 10 es que tiene un índice de pelusa superior en comparación con el de una lela no tejida tendida en húmedo ya que la primera tela se fabrica con fibras continuas (y por lo tanto tienen una cantidad mínima de extremos de fibras sobre la superficie de la tela), mientras la última tela se fabrica con fibras cortadas que tienen una longitud de fibra típicamente de aproximadamente 0.5 pulgadas a aproximadamente 3 pulgadas (y por lo tanto tiene una cantidad significativa de extremos de fibra en la superficie del tejido).

En algunas modalidades, la tela no tejida de filamentos 10 puede tener una relación entre una resistencia a la tracción en una dirección de máquina y una resistencia a la tracción en una dirección transversal a la máquina en el intervalo de a lo máximo aproximadamente 3: 1 (por ejemplo, a lo máximo aproximadamente 2.5: 1 , a lo máximo aproximadamente 2: 1 , a lo máximo aproximadamente 1.5:1 , a lo máximo aproximadamente 1.4:1 , a lo máximo aproximadamente 1.2: 1) a al menos aproximadamente 1 : 1 (por ejemplo, al menos aproximadamente 1.1 :1 , al menos aproximadamente 1.3:1 , al menos aproximadamente- 1.5 : 1 , o al menos aproximadamente 2: 1).

El tamaño de poro medio de la tela no tejida 10 puede variar en dependencia de cómo se prepara la tela y del uso previsto de la tela. El "tamaño de poro medio" usado en la presente se mide en una muestra de una pulgada cuadrada (es decir, aproximadamente 6.45 cm2) mediante el parámetro de flujo capilar CFP 1200 AEX disponible en Porous Materials, Inc, Ithaca, NY. Por ejemplo, la tela no tejida 10 puede tener un tamaño de poro medio en el intervalo de al menos aproximadamente 35 pm (por ejemplo, al menos aproximadamente 45 pm, al menos aproximadamente 55 pm, al menos aproximadamente 65 pm, al menos aproximadamente 75 pm, o al menos aproximadamente 85 pm) a lo máximo aproximadamente 125 pm (por ejemplo, a lo máximo aproximadamente 120 pm, a lo máximo aproximadamente 110 pm, a lo máximo aproximadamente 100 pm, a lo máximo aproximadamente 90 pm, o a lo máximo aproximadamente 80 pm) después de que la tela se adhiera por área pero antes de que se calandre para formar un producto calandrado (por ejemplo, un medio de filtración para una piscina o un balneario, o una hoja de secadora) con un tamaño de poro reducido. Como otro ejemplo, la tela no tejida 10 puede tener un tamaño de poro medio en el intervalo de al menos aproximadamente 5 pm (por ejemplo, al menos aproximadamente 7 pm, al menos aproximadamente 9 pm, al. menos aproximadamente 11 pm, al menos aproximadamente 13 pm, al menos aproximadamente 15 pm, o al menos aproximadamente 17 pm) a lo máximo aproximadamente 25 pm (por ejemplo, a lo máximo aproximadamente 23 pm, a lo máximo aproximadamente 21 pm, a lo máximo aproximadamente 19 pm, a lo máximo aproximadamente 17 pm, o a lo máximo aproximadamente 15 pm) después de que la tela se adhiera por área y se calandre para formar un producto calandrado (por ejemplo, un medio de filtración) con un tamaño de poro reducido.

" El punto de burbuja de la tela no tejida 10 puede variar según se desee. El término "punto de burbuja" mencionado en la presente hace referencia al mayor tamaño de poro en una muestra de una pulgada cuadrada (es decir, aproximadamente 6.45 cm2) medida mediante el parámetro de flujo capilar CFP 1200 AEX disponible en Porous Materials, Inc. Por ejemplo, la tela no tejida 10 puede tener un punto de burbuja en el intervalo de al menos aproximadamente 75 pm (por ejemplo, al menos aproximadamente 85 pm, al menos aproximadamente 95 pm, al menos aproximadamente 105 pm, o al menos aproximadamente 115 pm) a lo máximo aproximadamente 200 pm (por ejemplo, a lo máximo aproximadamente 190 pm, a lo máximo aproximadamente 180 pm, a lo máximo aproximadamente 170 pm, o a lo máximo aproximadamente 160 pm) después de que la tela se adhiera por área pero antes de que se calandre para formar un producto calandrado con un tamaño de poro reducido. Como otro ejemplo, la tela no tejida 10 puede tener un punto de burbuja en el intervalo de al menos aproximadamente 25 pm ( por ejemplo, al menos aproximadamente 30 pm, al menos aproximadamente 35 pm, al menos aproximadamente 40 pm, o al menos aproximadamente 45 pm) a lo máximo aproximadamente 50 pm (por ejemplo, a lo máximo aproximadamente 45 pm, a lo máximo aproximadamente 40 pm, a lo máximo aproximadamente 35 pm, o a lo máximo aproximadamente 30 pm) después de que la tela se adhiera por área y se calandre para formar un producto calandrado (por ejemplo, un medio de filtración) con un tamaño de poro reducido.

El espesor de la tela no tejida 10 también puede variar según se desee. Por ejemplo, la tela no tejida 10 puede tener un espesor en el intervalo de al menos aproximadamente 200 pm (por ejemplo, al menos aproximadamente 250 pm, al menos aproximadamente 300 pm, al menos aproximadamente 350 pm, o al menos aproximadamente 400 pm) a lo máximo aproximadamente 550 pm (por ejemplo, a lo máximo aproximadamente 500 pm, a lo máximo aproximadamente 450 pm, a lo máximo aproximadamente 400 pm, o a lo máximo aproximadamente 350 pm) después de que la tela se adhiera por área pero antes de que se calandre para formar un producto calandrado con un tamaño de poro reducido. Como otro ejemplo, la tela no tejida 10 puede tener un espesor en el intervalo de al menos aproximadamente 50 pm (por ejemplo, al menos aproximadamente 75 pm, al menos aproximadamente 100 pm, al menos aproximadamente 125 pm, o al menos aproximadamente 150 pm) a lo máximo aproximadamente 250 pm (por ejemplo, a lo máximo aproximadamente 225 pm, a lo máximo aproximadamente 200 pm, a lo máximo aproximadamente 175 pm, o a lo máximo aproximadamente 150 pm) después de que la tela se adhiera por área y se calandre para formar un producto calandrado (por ejemplo, un medio de filtración) con un tamaño de poro reducido.

La tela no tejida 10 puede tener varios pesos unitarios en dependencia del uso previsto. Por ejemplo, la tela no tejida 10 puede tener un peso unitario en el intervalo de al menos aproximadamente 15 gramos por metro cuadrado (g/m2) (por ejemplo, al menos aproximadamente 34 g/m2, al menos aproximadamente 51 g/m2, al menos aproximadamente 68 g/m2, al menos aproximadamente 85 g/m2, al menos aproximadamente 102 g/m2, o al menos aproximadamente 136 g/m2) a lo máximo aproximadamente 260 g/m2 (por ejemplo, a lo máximo aproximadamente 255 g/m2, a lo máximo aproximadamente 238 g/m2, a lo máximo aproximadamente 221 g/m2, a lo máximo aproximadamente 204 g/m2, a lo máximo aproximadamente 187 g/m2, a lo máximo aproximadamente 170 g/m2, a lo máximo aproximadamente 153 g/m2, a lo máximo aproximadamente 136 g/m2, o a lo máximo aproximadamente 119 g/m2). Como se usa en la presente, el peso unitario de la tela no tejida 10 se mide de acuerdo con ASTM D3776-96.

Generalmente, la tela no tejida 10 tiene una alta uniformidad de la superficie. La uniformidad de la superficie (es decir, la lisura) de la tela no tejida 10 se puede cuantificar mediante el uso de un índice de uniformidad del velo M-4.

El Indice de uniformidad del velo M-4 usado en la presente se determina en base a cuatro propiedades físicas de una tela no tejida (es decir, el espesor, el peso unitario, el punto de burbuja, y el tamaño de poro medio) y se obtiene mediante el siguiente método general: Un cierto número de muestras (por ejemplo, 30 muestras) que tienen un área determinada (por ejemplo, que tienen un área de 1 pulgada cuadrada, es decir, aproximadamente 6.45 cm2) se toman de manera uniforme a través de una tela no tejida cuyo índice de uniformidad del velo M-4 se va a determinar. Se debe tomar un número par de muestras en la dirección de máquina y en la dirección transversal a la máquina. Las muestras no se deben seleccionar en base a la apariencia visual. Después de que se han tomado las muestras, se mide el espesor, el peso unitario, el punto de burbuja, y el tamaño de poro medio de cada muestra. Después se obtiene un valor medio de cada propiedad. Por ejemplo, cuando se usan 30 muestras, el espesor medio (t) se obtiene dividiendo la suma de los valores de espesor de todas las muestras (es decir, t1 + t2 + t3 + ... + t30) por el número de muestras (es decir, 30). Los valores medios de las demás propiedades se calculan de la misma manera. Se preselecciona un valor aleatorio para cada propiedad y se refiere de aquí en adelante como "valor normalizado". Los valores normalizados para el espesor, el peso unitario, el punto de burbuja, y el tamaño de poro medio son 178 µ??, 34 g/m2, 27.41 µ??, y 9.09 µ?t?, respectivamente. Todos los valores del índice de uniformidad del velo M-4 mencionados en esta descripción se calculan en base a todos los valores normalizados recién mencionados. Sin embargo, para propósitos de comparación, se pueden usar otros valores normalizados para estas propiedades, siempre y cuando se use el mismo valor normalizado para cada propiedad para todas las muestras que se van a comparar.

Después de que se obtiene el valor medio de cada propiedad de las muestras, se calcula un "factor normalizado" para cada propiedad dividiendo el valor normalizado seleccionado para cada propiedad por su valor medio. Por ejemplo, si el espesor medio de las muestras es 190.5 µ??, el factor normalizado es 0.934 (es decir, 178 µ?t? / 190.5 µ?? = 0.934).

Después se calcula un "valor de prueba normalizado" para cada propiedad de cada muestra multiplicando un valor actual medido de una propiedad (por ejemplo, el espesor) de cada muestra por el factor normalizado obtenido anteriormente. Por ejemplo, en el ejemplo anterior donde el factor normalizado es 0.934 para el espesor de las muestras, el valor de prueba normalizado del espesor de cada muestra se calcula multiplicando el valor actual medido del espesor de cada muestra por 0.934.

Después de que se han obtenido los valores de prueba normalizados de cada propiedad de todas las muestras, se calcula una "desviación estándar normalizada" (STDEV normalizada) de los valores de prueba normalizados de cada propiedad usando la siguiente ecuación: en la que x^ x2, ... y xN son los valores de prueba normalizados de una propiedad de todas las muestras, N es el número de muestra, µ es el promedio de xi, x2, ... y xN y se calcula por (xi + x2 + ) N, y s es la STDEV normalizada de la propiedad.

Después se calcula el Indice de uniformidad del velo M-4 mediante la siguiente ecuación: ndice de uniformidad del velo M-4 = (STDEV normalizada del espesor + STDEV normalizada del peso unitario + STDEV normalizada del punto de burbuja + STDEV normalizada del tamaño de poro medio) x 100. Una descripción más detallada de la obtención del índice de uniformidad del velo M-4 para la tela no tejida 10 se proporciona en la sección de ejemplos posteriormente.

Generalmente, una tela con un menor índice de uniformidad del velo M-4 tiene una superficie más uniforme (es decir, una superficie más alisada) que una tela con un mayor índice de uniformidad del velo M-4. Como un ejemplo, mediante el uso del método descrito anteriormente, la tela no tejida 10 puede tener un índice uniformidad del velo M-4 en el intervalo de a lo máximo aproximadamente 600 (por ejemplo, a lo máximo aproximadamente 575, a lo máximo aproximadamente 550, a lo máximo aproximadamente 525, a lo máximo aproximadamente 500, a lo máximo aproximadamente 475, en la mayoría aproximadamente 450, a lo máximo aproximadamente 425, o a lo máximo aproximadamente 400) a al menos aproximadamente 75 (por ejemplo, al menos aproximadamente 150, al menos aproximadamente 200, al menos aproximadamente 250, al menos aproximadamente 300, al menos aproximadamente 350, o al menos aproximadamente 400). Por ejemplo, la tela no tejida 10 puede tener un índice de uniformidad del velo M-4 de aproximadamente 100 a aproximadamente 600 (por ejemplo, de aproximadamente 150 a aproximadamente 575 o de aproximadamente 200 a aproximadamente 550).

Sin desear estar limitado por la teoría, se cree que la tela no tejida 10 puede tener un Indice de uniformidad del velo M-4 similar o mejor que el de una tela no tejida tendida en húmedo, que generalmente se considera como que tiene la superficie más uniforme entre las telas no tejidas fabricadas mediante los métodos conocidos en la actualidad.

Sin desear estar limitado por la teoría, se cree que una ventaja de la tela no tejida de filamentos 10 es que tiene una uniformidad de la superficie mejorada con tamaños de fibra reducidos en comparación con una tela no tejida de filamentos convencional. Como resultado, la tela no tejida de filamentos 10 posee una eficiencia de filtración mejorada cuando se usa como un medio de filtración de membrana en comparación con una tela no tejida de filamentos convencional. Adicionalmente, la tela no tejida de filamentos 10 puede tener una uniformidad de la superficie similar o mejor que la de una tela no tejida tendida en húmedo (que es generalmente superior a la de una tela no tejida de filamentos convencional), pero tiene una resistencia a la tracción mejorada y unos costos de fabricación reducidos. Así, la tela no tejida de filamentos 10 se puede usar para reemplazar las telas no tejidas tendidas en húmedo en ciertas aplicaciones (por ejemplo, en los medios de filtración de membrana).

La tela no tejida de filamentos 10 se puede fabricar a partir de una o más (por ejemplo, dos, tres, cuatro, o cinco) capas de materiales no tejidos. Por ejemplo, la tela 10 se puede fabricar a partir de una capa de fibras de filamentos que contienen el polímero simple mencionado anteriormente. Como otro ejemplo, la tela 10 se puede fabricar a partir de más de una capa de fibras de filamentos, cada una de las cuales contiene fibras fabricadas a partir del mismo polímero simple pero tiene diferentes propiedades físicas, tales como el tamaño de poro, el tamaño de fibra, o la densidad de adhesión.

La FIG. 2 ilustra un aparato para producir la tela no tejida de filamentos 10. Como se muestra en la FIG. 2, el aparato incluye un primer y segundo plegadores de hilado 22 dispuestos sucesivamente y montados encima de una cinta transportadora en movimiento sin fin 24. Aunque el aparato ilustrado tiene dos plegadores de hilado, se podrían emplear otras configuraciones del aparato con un sólo plegador de hilado o con tres o más plegadores de hilado. Cada plegador se extiende a lo ancho en la dirección transversal a la máquina, y los plegadores respectivos se disponen sucesivamente en la dirección de máquina. Cada plegador se suministra con un polímero fundido (por ejemplo, un poliéster simple que tiene una viscosidad intrínseca) a partir de uno o más extrusores (no mostrados en la FIG. 2). Las toberas de hilatura con orificios configurados para la producción de filamentos continuos se montan sobre cada uno de los plegadores de hilado 22.

Después, los filamentos recién extrudidos se pueden enfriar y solidificar mediante el contacto con un flujo de aire de temple. Después, los filamentos se pueden atenuar y estirar mediante los dispositivos 26 por métodos conocidos en la técnica, tales como métodos de estirado mecánico o métodos de estirado neumático ( por ejemplo, métodos de estirado por ranura). Por ejemplo, cuando los dispositivos 26 pueden incluir rodillos de estirado, los filamentos se pueden atenuar mecánicamente. Los métodos de estirar mecánicamente los filamentos se conocen en la técnica y se han descrito en, por ejemplo, la patente de los Estados Unidos núm. 5,665,300. Como otro ejemplo, cuando los dispositivos 26 incluyen dispositivos atenuadores, los filamentos se pueden atenuar y estirar neumáticamente. Por ejemplo, cuando los dispositivos 26 incluyen atenuadores en forma de ranura, los filamentos se pueden estirar por ranura. Los métodos de estirado por ranura de los filamentos se conocen en la técnica y se han descrito en, por ejemplo, las patentes de los Estados Unidos con números de serie 3,338,992, 4,208,366, 4,233,014, y 5,368,913.

Los filamentos atenuados y estirados se pueden depositar después de manera aleatoria sobre la cinta transportadora en avance 24 para formar un velo. Los filamentos se pueden entonces adherir por área a una temperatura elevada para proporcionar la coherencia y resistencia al velo. La adhesión por área típicamente implica el paso del velo a través de una calandria calentada compuesta por dos rodillos lisos de acero o el paso de vapor, aire u otro gas calentado a través del velo para provocar que los filamentos se vuelvan adherentes y se fusionen entre sí.

Específicamente, como se muestra en la FIG. 2, el velo de filamentos no adheridos se puede dirigir a través de un consolidador de vapor 32, un ejemplo del cual se muestra en la patente de los Estados Unidos núm. 3,989,788. El velo se puede contactar con vapor saturado, que sirve para suavizar los filamentos. El velo se puede entonces transferir a un dispositivo de adhesión con aire caliente 34 para adherirse. Generalmente, la temperatura usada en el proceso de adhesión es considerablemente mayor que la usada en el consolidador y puede depender de la temperatura de adhesión del polímero usado en las fibras y las propiedades deseadas en el producto (por ejemplo, resistencia, estabilidad dimensional o rigidez). Por ejemplo, cuando las fibras contienen tereftalato de polietileno, el velo consolidado típicamente se expone al aire a 140 hasta 250°C (por ejemplo, 215 a 250°C) durante la adhesión. Durante las etapas de consolidación y adhesión, las fibras se ablandan y se vuelven adherentes, produciendo adherencias de fusión donde las fibras hacen contacto entre sí. La tela no tejida resultante es una tela adherida por área con sitios de adhesión aleatorios sustancialmente distribuidos de manera uniforme a lo largo de toda la tela. Los sitios de adhesión proporcionan las propiedades necesarias a la hoja tales como la resistencia al desgarro y la resistencia a la tracción. Después de que el velo se adhiere, el mismo se puede pasar sobre el rodillo de salida hasta un dispositivo enrollador 36.

El velo adherido se puede calandrar adicionalmente para formar un producto calandrado. El proceso de calandrado se puede llevar a cabo haciendo pasar el velo adherido a través de una calandria calentada que tiene tres o más rodillos lisos (por ejemplo, rodillos de acero y de nailon). Por ejemplo, cuando la tela 10 se fabrica de un poliéster, la calandria se puede calentar a una temperatura en el intervalo de a lo máximo aproximadamente 215°C (por ejemplo, a lo máximo aproximadamente 205°C, a lo máximo aproximadamente 195°C, a lo máximo aproximadamente 185°C, o a lo máximo aproximadamente 175°C) a al menos aproximadamente 145°C (por ejemplo, al menos aproximadamente 150°C, al menos aproximadamente 160°C, al menos aproximadamente 170°C, o al menos aproximadamente 180°C). Tal proceso puede tener una velocidad de calandrado de aproximadamente 9.14 m/min a aproximadamente 91.4 m/minuto (es decir, de aproximadamente 10 a aproximadamente 100 yardas/minuto) y una presión entre cilindros de aproximadamente 525 a aproximadamente 4903 newton por centímetro de anchura del rodillo (de aproximadamente 300 a aproximadamente 2,800 libras por pulgada de anchura del rodillo (PLI)). Como un ejemplo específico, la tela 10 fabricada de un tereftalato de polietileno que tiene una viscosidad intrínseca de 0.61 dl/g se puede calandrar a aproximadamente 171°C bajo una presión de aproximadamente 1.962 newton por centímetro de anchura del rodillo (es decir, aproximadamente 1 ,120 PLI) a una velocidad de calandrado de aproximadamente 50 m/minuto (es decir, aproximadamente 55 yardas/minuto) para producir un producto calandrado. Sin desear estar limitado por la teoría, se cree que el proceso de calandrado puede reducir aún más el espesor y el tamaño de poro de la tela no tejida 10 y aumentar la uniformidad de la superficie (es decir, la lisura de la superficie) de la tela.

La tela no tejida 10 se puede usar en una amplia variedad de aplicaciones. Por ejemplo, la tela no tejida 10 no calandrada se puede usar como un medio de filtración (por ejemplo, un medio de filtración de una piscina y de un balneario), una hoja de secadora, o un soporte para el plástico reforzado de fibra. Los medios de filtración ilustrativos incluyen los medios de filtración de una piscina y un balneario y los medios usados en los sistemas de filtración de aire de gran rendimiento, los sistemas de filtración de turbina de gas, las cubiertas de ventana (por ejemplo, las persianas), los sistemas de filtración de líquidos (por ejemplo, los sistemas de filtración de agua residual o de agua potable), los sistemas de filtración HEPA, los sistemas de filtración de bolsas al vacío, los sistemas de filtración de combustible, los sistemas de filtración de petróleo, los separadores de baterías, y/o las aplicaciones de limpieza de pulsos. Como otro ejemplo, la tela no tejida calandrada 10 se puede usar en los medios de filtración dé membrana (por ejemplo, como un soporte en un medio de filtración tal como un medio de filtración de ósmosis inversa), prendas de vestir, hojas de secadora, y toallas. Los medios de filtración ilustrativos incluyen medios de ultra-filtración, medios de micro-filtración, y medios de filtración de ósmosis inversa. Dicho medio de filtración puede incluir una o más capas (por ejemplo, capas no tejidas, membranas de filtración, o películas) diferentes de la tela no tejida 10 para controlar la capacidad de retención de impurezas o eficiencia de filtración. Estas capas se pueden calandrar junto con la tela no tejida 10 (por ejemplo, mediante el proceso de calandrado descrito anteriormente) para formar un medio de filtración. Por ejemplo, cuando la tela no tejida calandrada 10 se usa como un soporte en un medio de filtración de ósmosis inversa (por ejemplo, para la desalinización o la separación de productos farmacéuticos), una membrana de ósmosis inversa se puede unir a la tela 10 para separar moléculas de diferentes tamaños.

La FIG. 3 muestra una perspectiva en corte de un sistema de filtro ilustrativo 100 que incluye un alojamiento de filtro 101 , un cartucho de filtro 102, un tamiz interior 108 y un tamiz exterior 103. La tela no tejida 10 se dispone en el cartucho de filtro 102. Durante el uso, un gas o un líquido entra en el sistema 100 a través de una abertura 104 y después pasa a través del tamiz interior 108, la tela no tejida 10 y el tamiz exterior 103. El gas sale entonces del ensamble de filtro 100 a través de la abertura 106. La tela no tejida 10 se puede plisar opcionalmente en cualquiera de una variedad de configuraciones (por ejemplo, de panel o cilindrica).

La FIG. 4 es una vista en perspectiva de un filtro de membrana de ósmosis inversa 200 que incluye un alojamiento de filtro 202 y un medio de membrana de ósmosis inversa 204. El medio 204 incluye una tela no tejida 10 y una membrana de osmosis inversa soportada por la tela no tejida 10. El medio 204 y el alojamiento 202 forman juntos un canal de alimentación 206, a través del cual circula un liquido de alimentación. El medio 204 forma además un canal permeado 208, a través del cual se recolecta un liquido filtrado. Durante el uso, un líquido de alimentación se puede liberar dentro del canal de alimentación 206 bajo una presión elevada de manera que un permeado obtenido mediante filtración a través del medio de membrana 204 se puede obtener a través del canal permeado 208.

El siguiente ejemplo es ilustrativo y no pretende ser limitante. El contenido de todas las publicaciones citadas en la presente (por ejemplo, patentes, publicaciones de solicitudes de patente, y artículos) se incorporan de este modo como referencia en su totalidad. Particularmente, esta solicitud incorpora como referencia los contenidos de ia solicitud provisional co-pendiente de los Estados Unidos con núm. de serie 61/393,232.

Ejemplo 1: Telas no tejidas que contienen un solo polímero Las siguientes telas no tejidas unidas de filamentos se fabrican usando un homopolímero de tereftalato de polietileno (PET) simple que tiene una viscosidad intrínseca de 0.62 dl/g: (1) una tela no calandrada que contiene fibras de 1.1 dpf con una sección transversal circular; (2) una tela no calandrada que contiene fibras de 1.9 dpf con una sección transversal trilobulada; (3) una tela no calandrada que contiene fibras de 2.4 dpf con una sección transversal trilobulada; (4) una tela calandrada que contiene fibras de 1.1 dpf con una sección transversal circular; (5) una tela calandrada que contiene fibras de 1.9 dpf con una sección transversal trilobulada; y (6) una tela calandrada que contiene fibras de 2.4 dpf con una sección transversal trilobulada.

Específicamente, el polímero se secó a 140°C durante 5 horas y después se extrudió usando un extrusor que tenía toberas de hilatura que contenían 2,310 agujeros circulares con un diámetro de 0.009 pulgadas para preparar la tela (1), y un extrusor que tenía toberas de hilatura que contenían 1 ,080 agujeros trilobulados con una dimensión de 0.004 pulgadas x 0.011 pulgadas para preparar las telas (2) y (3). Se usaron tres productividades de extrusión, es decir, 95, 75, y 95 libras por hora, para producir las telas (1 ), (2), y (3). La velocidad de hilatura se mantuvo constante a 2,733 yardas por minuto a las dos productividades. Las fibras estiradas se dispersaron en una cinta tendida en movimiento que se desplazaba a una velocidad de 90 yardas por minuto. Después, el velo se consolidó mediante la adhesión parcial usando vapor caliente. Los filamentos se adhirieron por área subsecuentemente a 235°C para producir las telas no tejidas (1), (2) y (3). Después, las telas (1), (2), y (3) se calandraron usando una calandria de 3 rodillos (es decir, dos rodillos de acero y un rodillo de nailon) para formar las telas (4), (5), y (6), respectivamente. Específicamente, la tela se estiró primero alrededor de un rodillo de acero y se apretó entre el rodillo de acero y el rodillo de nailon por un lado y después se estiró alrededor del rodillo de nailon y se apretó nuevamente mediante el otro rodillo de acero.

Las propiedades de las telas (1)-(6) se midieron mediante los métodos descritos en la presente y se resumen en las Tablas 1 y 2 posteriormente. En las Tablas 1 y 2, se midió la permeabilidad al aire de acuerdo con ASTM D737-04; se midió el espesor de acuerdo con ASTM D 1777-96; se midió Mullen de acuerdo con ASTM D3786-09; se midió el peso unitario de acuerdo con ASTM D3776-96; se midieron el encogimiento por calor seco (DHS) MD y DHS CD de acuerdo con ASTM D2259-02; se midieron la tracción MD y la tracción CD en las muestras con un área de 32 pulgadas cuadradas de acuerdo con ASTM D4595-09; se midieron el desgarro MD y desgarro CD en las muestras con un área de 32 pulgadas cuadradas de acuerdo con ASTM D 1424-09; y se midió la uniformidad del velo M-4 según el método descrito en la presente.

Tabla 1. Propiedades físicas de los productos no calandrados Tabla 2. Propiedades físicas de los productos calandrados Se conoce que las telas fabricadas a partir de fibras más finas (es decir, fibras con un valor de denier más pequeño) generalmente exhiben una mejor lisura de la superficie. Sin embargo, como se muestra en las Tablas 1 y 2, las telas fabricadas a partir de fibras con una sección transversal trilobulada y con un mayor valor de denier exhibieron índices de uniformidad del velo M-4 menores y por lo tanto una mejor lisura de la superficie que las telas fabricadas a partir de fibras con una sección transversal circular y un valor de denier más pequeño. En otras palabras, los resultados anteriores muestran que, el uso de fibras con una sección transversal trilobulada para preparar una tela no tejida puede mejorar significativamente la lisura de la superficie de la tela sin reducir el tamaño de la fibra (lo que podría reducir las propiedades de tracción de la tela).

Adicionalmente, como se muestra en1 la Tabla 1 , las telas no calandradas (2) y (3) exhibieron un índice de uniformidad del velo M-4 de aproximadamente 555, que es similar o mejor que el de una tela no tejida tendida en húmedo fabricada a partir del mismo material. Sin embargo, las telas no calandradas (2) y (3) tenían una resistencia a la tracción significativamente mayor que la de una tela no tejida tendida en húmedo fabricada del mismo material con el mismo peso unitario.

Las eficiencias de la filtración de líquidos de las telas (1)-(6) se midieron por LMS Technologies (Bloomington, MN) mediante el uso de una prueba de eficiencia de filtración de líquidos usando granos de látex como partículas de desafío y un caudal de líquido de 1 litro por minuto. Las eficiencias de la filtración de aire de las telas (1)-(6) se midieron por LMS Technologies (Bloomington, MN) mediante el uso de una prueba de eficiencia fraccional de aire usando cloruro potásico como partículas de desafío y un caudal de aire de 100 litro por minuto. Antes de la prueba, las partículas de cloruro potásico se neutralizaron en una cámara radioactiva mediante la creación de cantidades iguales de partículas cargadas positiva y negativamente para tener una carga neta de cero. Este proceso elimina la variabilidad provocada por el exceso de partículas cargadas negativa o positivamente.

Además, se preparó Reemay 2024 como un ejemplo comparativo usando el mismo método anterior, excepto que la tela se fabricó usando un homopolímero de PET que tenía una viscosidad intrínseca de 0.64 dl/g y un copolímero de PET que tenía una viscosidad intrínseca de 0.71 dl/g. Además se midieron las eficiencias de filtración de líquidos y de aire de Reemay 2024 mediante las pruebas mencionadas anteriormente. Los resultados se resumen en las Tablas 3 y 4 a continuación.

Tabla 3. Eficiencias de filtración de líquidos (%) a 16.2 g/h-6 min Tabla 4 Eficiencias de filtración de aire (%) a una velocidad de 10 fpm y una caída de presión de 0.018 metros de agua.

Como se muestra en las Tablas 3 y 4, las telas (1) - (6) (que contienen un polímero simple) exhibieron eficiencias de filtración significativamente mayores que Reemay 2024 (que contenía dos polímeros con diferentes valores de viscosidad intrínseca), excepto que las eficiencias de filtración de aire de las telas (1) - (3) para filtrar partículas de 0.3-0.5 mieras son algo inferiores a las eficiencias de filtración de aire de Reemay 2024 para filtrar partículas del mismo tamaño.

Otras modalidades se encuentran en las reivindicaciones.

Claims (30)

REIVINDICACIONES

1. Un artículo, que comprende: una tela no tejida que comprende una pluralidad de fibras continuas; 5 en donde cada fibra de la pluralidad de fibras continuas comprende un polímero simple, el polímero simple comprende un poliéster, y las fibras continuas se adhieren térmicamente de manera aleatoria en todo el tejido base no tejido.

2. Un artículo, que comprende: , 10 una tela no tejida que comprende una pluralidad de fibras continuas; en donde la tela no tejida tiene un índice de uniformidad del velo -4 de a lo máximo aproximadamente 600 y, cuando la tela no tejida tiene un peso unitario de 34 g/m2, la tela no tejida tiene una resistencia a la tracción de al menos aproximadamente 10 libras en una dirección transversal a la máquina medido de acuerdo con AST D4595-09. 15

3. Un artículo, que comprende: una tela no tejida que comprende una pluralidad de fibras; en donde la tela no tejida tiene un índice de uniformidad del velo M-4 de a lo máximo aproximadamente 600. 20

4. Un artículo, que comprende: una tela no tejida que comprende una pluralidad de fibras; en donde, cuando la tela no tejida tiene un peso unitario de 34 g/m2, la tela no tejida tiene una resistencia a la tracción de al menos aproximadamente 10 libras en una dirección transversal a la máquina' 25 medido de acuerdo con ASTM D4595-09; y en donde las fibras se adhieren térmicamente de manera aleatoria en toda la tela no tejida.

5. El artículo de cualquiera de las reivindicaciones 3-4, en donde cada fibra comprende un polímero simple.

6. El artículo de cualquiera de las reivindicaciones 1 , 2 y 5, en donde el polímero simple comprende un poliéster.

7. El artículo de cualquiera de las reivindicaciones 1, 5 y 6, en donde el polímero simple es un tereftalato de polietileno, un tereftalato de polibutileno, un tereftalato de politrimetileno, un naftalato de polietileno, un poliglicólido, un poliláctido, una policaprolactona, un adipato de polietileno, un polihidroxialcanoato, o un copolímero de los mismos.

8. El artículo de cualquiera de las reivindicaciones 1 y 5-7, en donde el polímero simple tiene una viscosidad intrínseca de a lo máximo aproximadamente 0.7 dl/g.

9. El artículo de cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en donde al menos algunas de las fibras tienen una sección transversal circular.

10. El artículo de la reivindicación 9, en donde la sección transversal circular tiene un diámetro promedio de aproximadamente 6 µ?t? a aproximadamente 20 µ??.

11. El artículo de cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en donde al menos algunas de las fibras tienen una sección transversal trilobulada, cuadrilobulada, pentalobulada, u octalobulada.

12. El artículo de la reivindicación 11 , en donde la sección transversal tiene un diámetro promedio de aproximadamente 1 µ?t? a aproximadamente 6 µ??.

13. El artículo de cualquiera de las reivindicaciones 2-12, en donde las fibras se adhieren de manera aleatoria en todo el tejido base no tejido.

14. El artículo de cualquiera de las reivindicaciones 1 , 3, y 5-12, en donde, cuando la tela no tejida tiene un peso unitario de 34 g/m2, la tela no tejida tiene una resistencia a la tracción de al menos aproximadamente 10 libras en una dirección transversal a la máquina medida de acuerdo con ASTM D4595-09.

15. El articulo de cualquiera de las reivindicaciones 1 y 4-14, en donde la tela no tejida tiene un índice de uniformidad del velo M-4 de a lo máximo aproximadamente 600.

16. Un producto, que comprende el articulo de cualquiera de las reivindicaciones 1-15, en donde el producto es un medio de filtración de membrana.

17. El producto de la reivindicación 16, en donde el producto es un medio de filtración de ósmosis inversa.

18. Un método, que comprende: extrudir una composición que contiene un polímero simple para formar una pluralidad de fibras continuas no adheridas, el polímero simple comprende un poliéster; . extraer mecánicamente las fibras continuas no adheridas; y adherir por área las fibras continuas no adheridas para formar una tela no tejida que comprende una pluralidad de fibras continuas adheridas.

19. El método de la reivindicación 18, en donde la adhesión por área comprende la adhesión con aire pasante de las fibras continuas no adheridas para formar el tejido base no tejido.

20. El método de la reivindicación 18 o 19, en donde la adhesión por área se lleva a cabo a una temperatura de al menos aproximadamente 145°C y a lo máximo aproximadamente 250°C.

21. El método de cualquiera de las reivindicaciones 18-20, en donde la extracción mecánica comprende hacer pasar las fibras continuas no adheridas a través de al menos dos rodillos de estirado para formar fibras orientadas.

22. El método de la reivindicación 21 , en donde cada uno de los dos rodillos de estirado tiene una velocidad de fibra de al menos aproximadamente 1 ,800 metros por minuto.

23. El método de cualquiera de las reivindicaciones 18-22, en donde, después. de la adhesión por área de las fibras continuas no adheridas, el método comprende además el calandrado del tejido base no tejido para formar un producto calandrado.

24. El método de la reivindicación 23, en donde el calandrado se lleva a cabo a una temperatura de . por lo menos aproximadamente 145°C y a lo máximo aproximadamente 215°C.

25. El método de cualquiera de las reivindicaciones 23-24, en donde el producto calandrado comprende un medio de filtración de membrana.

26. El método de cualquiera de las reivindicaciones 18-25, en donde las fibras continuas adheridas comprenden fibras de filamentos. ,

27. El artículo de la reivindicación 1 , en donde las fibras continuas se adhieren térmicamente de manera aleatoria por adhesión por área.

28. El artículo de la reivindicación 4, en donde las fibras se adhieren térmicamente de manera aleatoria por adhesión por área.

29. El artículo de la reivindicación 4, en donde la tela no tejida no comprende un polímero que tiene una viscosidad intrínseca mayor a aproximadamente 0.64 dl/g.

30. Un artículo, que comprende: una tela no tejida que comprende una pluralidad de fibras de filamentos continuas; en donde cada fibra de la pluralidad de fibras de filamentos continuas comprende un polímero simple, el polímero simple comprende un poliéster, y las fibras continuas se adhieren térmicamente de manera aleatoria en todo el tejido base no tejido; en donde la tela no tejida tiene un índice de uniformidad del velo M-4 de a lo máximo aproximadamente 600 y, cuando la tela no tejida tiene un peso unitario de 34 g/m2, la tela no tejida tiene una resistencia a la tracción de al menos aproximadamente 10 libras en una dirección transversal a la máquina medido de acuerdo con ASTM D4595-09.