Optimización del proceso de obtención de telas no tejidas por punzonado.

Op imización del p oceso de ob ención de elas no ejidas po punzonado (*) po J. De ell y J. Mumb ú (**) RESUMEN En es e abajo se ealiza e1 es udio de la op imización de los p incipales pa áme os del p oceso y ca ac e ís icas de las ib as empleadas así como su in luencia sob e las p opiedades ísicas y mecánica de las elas no ' ejidas punzonadas, es ableciendo los lími es de a iabilidad de ambos pa a la ob en- ción de unas de e minadas ca ac e ís icas óp imas en las mismas; simul á- neamen e se con empla la in luencia en dichas ca ac e ís icas de 'la in oduc- ción de dos a ian es en el p oceso: la mezda de ib as de dis in as ca ac e- ís icas y el punzonado de napas en ambas ca as de una ela de basamen o. Los planes expe imen ales se es ablecen a ni eles de abajo de los pa á- me os del p oceso habi ualmen e empleados en la indus ia, conside ando, den o de los más in luyen es, combinaciones expe imen ales con un núme o educido de ac o es, a in de pode p ecisa exac amen e su in luencia. SUMMARY This s udy deals wi h he in luence o ihe amain p ocessing pa ame e s and he cha ac e is ics o he ibe s employed on he physica'l and mechanical p ope ies o he needle punched ab ics and es ablishes he a ia ion limi o bo h so as o ob ain ce ain de e mined op iinum condi ions. Simul einous- ly he in luence o hese cha ac e is ics by in oducing wo o he p ocess a- iables, a blend o ib es o di e en oha ac e is ics and needle punching o he ab ic in bo h ases, is also s udied. The expe imen al plan is based on he no mal wo king condi ions o he p ocess employed in he indus y, conside ing he mos in luencing ones wi ih a educed numbe o ac o s so as o p ecise hei exac in luence. Los p incipales abajos de in es igación y di ulgación de la es uc u a y compo amien o de las napas punzonadas publicados desde 1960 has a nues- * Resumen de la esis doc o al p esen ada po J. De eli en la ETSII de Te assa en junio de 1979 y di igida po J. Mumb ú. *" Cá ed a de Diseño y Acabado de Tejidos de la ETSIIT. BOL. INST. INV. TEXTIL TERRASSA, N." 77. 1980 59 os días pueden clasi ica se en es g andes g upos: d p i me o o mado po los nume osos es udios ealizados po Hea le y una la ga lis a de cola- bo ado es de la Uni e sidad de Manches e (1-2-3-4-56), los ealizados po Lunenschloss y colabo ado es en la República Fede al Alemana (7-8-9-10-11) y un e ce g upo, de abajos dispe sos, sob c aspec os pa ciales del p oceso y ealizados má o meno epo ádicamen e en di e sos países po o os an os au o es (12-13-14). Las e e encias aquí ci adas co esponden únicamen e a una pa e de las 125 mencionadas en el abajo o iginal. A pesa de que la li e a u a écnica, p incipalmen e la desc ip i a del p oceso, es ealmen e abundan e, las conclusioiles apo adas en la mayo ía de los abajos publicados son poco ap o echables pa a una indus ia que sigue abajando de o ma o almen e empí ica; ello es debido a a ias causas: po una pa e, en lla mayo ía de dichos es udios se analizan odos los ac o es que in luyen en el p oceso sin una línea sis emá ica común pa a la mul ipli- cidad de aspec os conside ados lo que conduce a conclusiones pa icula es álidas pe o di ícilmen e ex apolables a un de e minado p oceso; po o a pa e, los escasos abajos expe imen ales e ec uados de o ma igu osa y sis- emá ica hacen in e eni g an núme o de ac o es simul áneamen e, lo que conduce a in e p e aciones di íciles de la signi icación de cada uno y de sus in e acciones, que se acen úan si se ensaya sólo una pequeña pa e de las combinaciones expe imen ales posiblles o no se ealizan epe iciones, lo que en aña e iden es iesgos de in e p e ación, llegándose a esul ados poco aco des y has a con adic o ios con los ob enidos po o os au o es. 2. PARTE EXPERIMENTAL " 2.1. Va iables conside adas Los ac o es que in luyen en el p oceso y en las ca ac e ís icas de las napas punzonadas han sido analizados po a ios au o es a ibuyéndose, en gene al, las p opiedades de las mismas a su es uc u a y a las ca ac e ís icas de las ib as que llas cons i uyen; sob e dicha es uc u a in luyen, a su ez, la del elo, los pa áme os del p oceso y nue amen e alas ca ac e ís icas de la ma e ia (5). Po los esul ados de es udios ealizados po o os au o es (7-8), po la expe iencia adqui ida en el p ocedimien o de elabo ación y po la disponibilidad de de e minados ipos de ib as en el me cado, se conside a on únicamen e los siguien es: ipo de ib a (longi ud de co e y masa lineal), galga de los punzones, núme o de pene aciones po unidad de supe icie y p o undidad de las mismas; en ensayos complemen a ios se es udió la in- luencia de la mezcla de ib as y el punzonado de napas sob e elas de basa- men o. Pa a la ijación de los ni eles de abajo de los ac o es analizados y de los conside ados cons an es se ealiza on una se ie de ensayos p elimina es. Como ma e ia p ima se eligió la ib a de poliés e po se és a una 'de las que ac ualmen e iene mayo u ilización en muchas de las aplicaciones de las elas no ejidas punzonadas. 2.2. Maquina ia empleada La ins alación pilo o empleada cons a de una ca da de labo a o io de ipo lane o a cuya salida se encuen a una ele a pa a ecoge el elo o mado, 60 BOL. INST. INV. TEXTIL TERRASSA, N? 77, 1980 supe pone lo en capas y pasa lo a la máquina punzonado a, similla a las u ili- zadas no malmen e en el p oceso indus ial pe o con meno anchu a en la abla de punzones. 2.3. Plani icación de expe iencias A pa i de llas esul ados ob enidos en los ensayos p elimina es, la pa e expe imen al se plani icó en es líneas de abajo: 2.3.1. Op imización de los pa áme os del p oceso Conside ando los dos ac o es más ácilmen e egulables, núme o de pene aciones y p o undidad de las mismas, y ijados sus lími es de abajo man eniendo cons an es los demás pa áme os de la máquina, el plan expe- imen al se desa ollo con la u ilización de un diseño cen al1 compues o gi a- o io de Box-Hun e . En la Tabla 1 se indican los ni eles de las a iables conside adas. TABLA 1 Ni eles Va iables -1,41 -1 O 1 1,41 Densidad punzonado x, (p/mm2) 0,439 0,75 1,5 2,25 2,560 Pene ación punzones x, (mm) 11,7 13 16 19 20,2 - El plan de 13 ensayos co espondien e al diseño an e io se aplicó a ib as de 6,7 y 17 d ex de masa lineal con longi udes de co e de 60 y 100 mm aba- jando con punzones de galga 32 ó 40, ealizándose, po an o, un o al de 8 diseños pa a cada una de las ca ac e ís icas analizadas en las elas ob enidas. 2.3.2. Es udio de la mezcla bina ia de ib as Pa a el es udio de la in luencia de la mezcla de ib as de dis in a longi ud o inu a en las p opiedades de las napas punzonadas se ealiza on y ensaya on las ca ac e ís icas de mues as de con~posición 0,25, 50, 75 y 100 % de cada uno de los ipos de ib as u ilizados mezclados dos a dos. Pa a las mezclas de ib as de dis in a longi ud se emplea on ib as de 17 d ex y es longi udes de co e de las mismas: 60, 80 y 100 mm. Pa a las mezclas de ib as de dis in a inu a se u iliza on ib as de 6.7, 12 y 17 d ex de una longi ud de co e de 60 mm. Las mues as se ealiza on en condiciones cons an es de los pa áme os del p oceso: 20 mm ,de sepa ación en e placas, 1.6 pene aciones po milí- me o cuad ado, 17.5 mm de p o undidad de las mismas y empleando pun- zones de galga 32. 2.3.3. Punzonado de napas en ambas ca as de una ela de basamen o Pa a la p epa ación de dichas mues as se emplea on es ipos de ela de basamen o: dos con u dimb e y ama de cin a de polip opileno, liga- men o a e án, 34.45 y 119 g/m" una e ce a del ipo spunbonded de poliés e de 45 g/m2. Los !ensayos se ealiza on con punzones de galga 32 y 40, ib as de BOL. INST. INV. TEXTIL TERRASSA, NP 77, 1980 61 6.7 d ex y 80 mm, abajando con densidades de punzonado de 0.75, 1.5 y 2.25 p/mm2 con p o undidades de pene ación de 13, 16 y 19 mm, ob eniénldose una es uc u a ipo «sandwich» con la ela de basamen o in e media en e dos napas de 125 g/m2. 2.5. Valo ación y a amien o de los esul ados ~ En las mues as ob enidas se de e mina on, según las especi icaciones de las no mas UNE, ASTM, BS o DIN, las ca ac e ís icas más de e minan es de su compo amien o y es uc u a. Los esul ados ob enidos pa a las combinaciones expe imen ales de los diseños de Box-Hun e se a a on con un o denado HB 21 MX E do ado de plo e pa a el azado de ,los co es de la supe icie de espues a (15). 3. RESULTADOS Y DPSCUSION 1 En es a exposición de esul ados y discusión de los mismos se omi e pa e de la in e p e ación ísica y ecnológica ealizada, pa a cada uno de los pa á- me os alo ados en las mues as p epa adas según las es líneas expe i- men ales expues as en la Tesis; así mismo se ci an únicamen e algunas de las ca ac e ís icas del o al de las ensayadas. 3.1. Op imización de los pa áme os del p oceso De los ensayos ealizados pa a las ece combinaciones expe imen ales de cada uno de los ocho diseños y pa a ocho de las ca ac e ís icas de e mina- das, se comen an únicamen e los esul ados ob enidos pa a el diseño apdicado a ib as de 6.7 d ex y 60 mm abajando con punzones de galga 32. Pa a cada una de dichas espues as, y en la o alidad de las 72 alo adas en los es an es diseños, los análisis de la a iancia mues an como signi ica- i os 30s é minos de le . y10 2.O o den a ni eles de p obabilidad del 1 ó 5 %, no siendo signi ica i as, en ningún caso, las des iaciones desde el ajus e. Po X1 Pene ac~~nea po mil me o cuad ado Figu a 1 62 BOL. INST. INV. TEXTIL TERRASSA, N." 77, 1980 0.315 0.75 1.125 1.50 1.815 2.25 2.625 p/m2 X1 Pene a iones po mliae o cuad ado Figu a 2 o a pa e, los coe icien es de co elación mues an alo es ele ados y signi- ica i os. En las Figu as 1 a 8 se ep esen an las líneas de con o no de las supe íi- cies de espues a pa a ocho de las ca ac e ís icas analizadas en d ci ado diseño. Se obse a un aumen o de la masa lamina (Figu a 1) al aumen a la densidad de pene ación con independencia de su p o undidad. Respec o al espeso (Figu a 2) las líneas de con o no dibujan un minimax cuyo cen o se si úa hacia el lími e in e io de echo dd campo expe imen al. La o ien ación del eje mayo de las elipses sugie e que la ca ga de o u a (Figu a 3) aumen a cuando lo hace el núme o de pene aciones y dec ece la p o undidad de las mismas, has a un alo máximo a pa i del cual un inc e- ela mse io nQ . Fa be o: Ca ga de a u m 0.375 0.75 1.125 1.50 1.815 2.25 2.625p/nm2 X, Pene aciones po ml me o c adndo Figu a 3 BOL. INST. INV. TEXTIL TERRASSA, N? 77, 1980 63 men o del núme o de pene aciones po unidad de supe icie y una disminu- ción de su p o undidad supone un descenso en la ca ga de o u a de la napa punzonada. Pa a el ala gamien o a ,la o u a (Figu a 4) se ap ecia un dec eci- mien o de és e al aumen a el núme o de pene aciones, especialmen e cuando coincide con una p o undidad de las mismas ambién ele ada. 0.375 0.75 1.125 1.50 1.875 2.25 2.625 p/mL X, Pene aciones po ml me a cuad ado Figu a 4 Respec o a la enacidad, esis encia al desga o y al es allido (Figu as 5, 6 y 7) las líneas de con o no mues an la misma endencia indicada pa a la ca ga de o u a, ob eniéndose alo es máxi*mos de los es pa áme os cuando coincide una pene ación en e 16 y 17 mm de p o undidad con una densidad de 1,s a 2 po milíme o cuad ado. mPI Dine lo no 1 W dme o Tenacidad 0.375 0.75 1.125 1.50 1.875 2.25 2.625p/mm2 Xl Pene aciones po mil ne o cuad ado Figu a 5 BOL. INST. INV. TEXTIL TERRASSA, .N." 77. 1980 m0 Diseño no m &~e o:aG:s encia al desga :. 0.375 0.75 1.125 1.50 1.875 2.25 2.625 p/mL X Pene aciones po mil me o cuad ado Figu a 6 0.375 0.75 1.125 1.50 1.875 2.25 2.625 p/m2 X Pene aciones po mil me o cuad ado Figu a 7 En la pe meabilidad al1 ai e (Figu a 8) se ap ecia una ,disminución con el aumen o del núme o de pene aciones de o ma casi independien e de la p o- undidad de las mismas. En gene al las líneas de con o no son de na u aleza simila , pa a una misma espues a, en los ocho diseños ealizados: pa a e i ica la signi icación es adís ica de (las di e encias en los ni eles de espues a obse ados y que de e mina la in luencia en los alo es de aquélla de los es ac o es es u- diados subsidia iamen e, se es ableció, pa a cada una de las nue e espues as analizadas en los ocho diseños, un ac o ial 2' omando pa a las sumas de cuad ados las de las ece combinaciones expe imen ales de cada uno de 30s ocho diseños, con un g ado de libe ad pa a cada uno de los es ac o es y como esidual las di e encias espec o al alo 'medio en el pun o cen al con BOL. INST. INV. TEXTIL TERRASSA, N," 77, 1980 65 X, Pene aciones po aiil me o cuadh~e Figu a 8 32 g ados de libe ad, ob eniéndose como esul ados que los e ec os de la longi ud de ib a son signi ica i os al 1 % !en odas las espues as analizadas; la masa lineal o inu a de las mismas mues a una in luencia al amen e sig- ni ica i a sob e el espeso , ca ga y ala gamien o a 'la o u a, esis encia al des- ga o y al es allido e índice de abado; mode adamen e signi ica i a en la enacidad y dkbilmen e o no signi ica i a en la pe meabilidad al ai e y masa lamina , espec i amen e. La galga de los punzones apa ece como al amen e signi ica i a en odas las espues as analizadas. Pa dme o : Dlasa la nina Figu a 9a Pe dme o : EspesOl Figu a 9b 3.2. Mezclas bina ias de ib as 3.2.1. Mezcla de ib as de dis in a longi ud En la Figu a 9a se obse a que punzonando napas o madas po elos supe pues os de ib as de dis in a longi ud, en di e en es p opo ciones, se 66 BOL. INST. INV. TEXTIL TERRASSA, N.O 77, 1980 Pu&e o : Ca gU de o u a (MD) Figu a loa P-be o : Ca ga de o u a (309) Figu a 10b ob ienen elas no ejidas con masas lamina es in e medias lige amen e in e- io es a las que les co esponde ía ene si se man u ie a una p opo ciona- lidad en e la longi ud de ,las ib as y la masa lamina de la napa punzonada, ep esen ada po las líneas discon inuas que unen en e sí los alo es de masa lamina de las mues as p epa adas con el 100 % de los es ipos de ib a. Con espec o al espeso , Figu a 9b, se ap ecia que excep o pa a el caso de la mezcla 60 m m/80 m n, el espeso de las napas ob enidas con las dis in as p opo ciones de mezcla es algo mayo al co espondien e a las napas punzona- das si se cumplie a la p opo cionalidad ci ada. En la Figu a loa, ca ga de o u a de e minada en el sen ido MD, se obse a que pa a los es ipos de mezcla de ib as se ob ienen allo es más ele ados que los co espondien es po las espec i as p opo ciones de mezcla, especialmen e cuando ambos ipos de ib a es án en las p opo ciones 50150 y 75/25. En la Figu a 10b, ca ga 'de o u a de p obe as omadas en la di ec- ción que o ma 3@ con la salida de la máquina, se obse a un e ec o simi3la . Pa ime o : Ce ga de o u a (60Q) ' F&e o :Ca ga de o u a (CD) Figu a lla Figu a llb BOL. INST. INV. TEXTIL TERRASSA, N." 77. 1980 67