ES2239672T3 - Estratificado y su uso. - Google Patents
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Abstract
¿ Estratificado que comprende una primera capa de polímero y una segunda capa de polímero en el cual la primera capa de polímero comprende al menos una poliolefina y está estirada a la vez biaxialmente hasta un parámetro de estirado pico en una primera dirección y, con independencia del parámetro de estirado pico en la primera dirección, a un parámetro de estirado pico en una segunda dirección, relajada parcialmente al parámetro de estirado final en la primera dirección y, con independencia del parámetro de estirado final en la primera dirección, al parámetro de estirado final en la segunda dirección, y la segunda capa de polímero se extruye sobre la primera capa de polímero o se une térmicamente a ella, exhibiendo dicho estratificado una variación de la contracción del estratificado en la dirección transversal en una longitud de al menos 100 m en la dirección de la máquina menor que aproximadamente 0, 6%.
Description
Estratificado y su uso.
La presente invención se refiere a un
estratificado que comprende una primera capa de polímero y una
segunda capa de polímero en el cual la primera capa de polímero
comprende al menos una poliolefina y la segunda capa de polímero
está extruida sobre la primera capa de polímero o unida
térmicamente a ella, a la fabricación de tales estratificados y a
su uso en la industria de los artículos blandos desechables.
Estratificados que comprenden una primera capa de
polímero y una segunda capa de polímero en los cuales la primera
capa de polímero comprende al menos un poliolefina y la segunda capa
de polímero está extruida sobre la primera capa de polímero, se
utilizan ampliamente en la industria y, en particular, en la
industria de los artículos blandos desechables.
El documento WO 92/01401 describe, por ejemplo,
una hoja de material de rizo que comprende un respaldo que lleva
sobre una de sus superficies fibras orientadas longitudinalmente que
exhiben una estructura de tipo arqueado. En una realización más
específica de dicha hoja de material de rizo representada en la
Fig. 4 del documento
WO '401, el respaldo comprende una capa de respaldo termoplástica que lleva los rizos, y una capa adicional de respaldo de polímero unida a la superficie de la primera capa de respaldo termoplástica, que está opuesta a los rizos. La capa adicional de respaldo de polímero comprende preferiblemente una poliolefina y está estampada preferiblemente sobre cualquiera de sus superficies mayores de tal manera que la estampación puede verse a través de la hoja de fibras.
WO '401, el respaldo comprende una capa de respaldo termoplástica que lleva los rizos, y una capa adicional de respaldo de polímero unida a la superficie de la primera capa de respaldo termoplástica, que está opuesta a los rizos. La capa adicional de respaldo de polímero comprende preferiblemente una poliolefina y está estampada preferiblemente sobre cualquiera de sus superficies mayores de tal manera que la estampación puede verse a través de la hoja de fibras.
Dicha capa adicional de respaldo de polímero que
comprende poliolefina se estampa usualmente antes de la aplicación
de la capa de respaldo termoplástica. Esto requiere que la capa de
respaldo termoplástica pueda estratificarse a la capa adicional de
respaldo que comprende poliolefina y que la hoja de material de
rizo pueda estratificarse a otras superficies tales como capas de
poliolefina que pueden encontrarse, por ejemplo, en artículos
blandos desechables tales como pañales, sin deformación térmica
sustancial alguna de la capa adicional de respaldo de polímero que
comprende poliolefina.
Los requerimientos con respecto a la estabilidad
térmica dimensional de las capas o películas de estratificados de
polímero susceptibles de estampación que comprenden poliolefina son
particularmente altos en la industria de los artículos blandos
desechables en la cual rollos de tales películas con una longitud
que por lo general es de varios millares de metros se estampan
primeramente seguido por la extrusión de una segunda capa de
polímero a una de las superficies mayores de la capa de polímero
estampada que comprende poliolefina para proporcionar un rollo de
estratificado. Un rollo de estratificado de este tipo se corta
luego usualmente para proporcionar rollos de estratificado más
pequeños con una anchura apropiada para uso en la fabricación de
artículos blandos desechables tales como pañales. Es esencial que la
deformación térmica y, más particularmente, la variación de la
deformación térmica de la anchura del estratificado (es decir, en
la dirección transversal de la banda) tal como se mide a lo largo
de la longitud del rollo (es decir en la dirección de la máquina)
sea suficientemente baja a fin de que dichos rollos de
estratificado más pequeños con una orientación suficientemente
precisa de la estampación puedan obtenerse por corte con una
cantidad baja de desperdicios.
Los autores de la presente invención han
encontrado que los estratificados disponibles actualmente que
comprenden una primera capa de polímero y una segunda capa de
polímero en los cuales la primera capa de polímero que comprende al
menos una poliolefina y la segunda capa de polímero que se extruye
sobre la primera capa de polímero o se une térmicamente a ella,
exhiben a menudo una deformación térmica sustancial y, en
particular, una variación sustancial de la deformación térmica de
la anchura del estratificado, lo que hace que dichos estratificados
sean menos adecuados para aplicaciones de estampación y, en
particular, para aplicaciones de estampación de alta precisión.
Por esta razón, ha sido un objeto de la presente
invención proporcionar un nuevo estratificado que comprende una
primera capa de polímero y una segunda capa de polímero en el cual
la primera capa de polímero comprende al menos una poliolefina y la
segunda capa de polímero está extruida sobre o unida térmicamente a
la primera capa de polímero, que está sustancialmente exento de
deformación térmica y, en particular, tiene una pequeña variación de
la deformación térmica de la anchura del estratificado. Otro objeto
de la presente invención ha sido proporcionar un nuevo estratificado
de dicho tipo que es adecuado para aplicaciones de estampación, en
particular, en la industria de los artículos blandos desechables.
Otros objetos de la presente invención pueden deducirse de la
descripción detallada siguiente de la invención.
La Fig. 1 es una vista esquemática de un
estratificado de acuerdo con la presente invención que comprende una
primera capa de polímero 1 y una segunda capa de polímero 2 en el
cual la primera capa de polímero 1 comprende al menos una
poliolefina y está estirada a la vez biaxialmente y la segunda capa
de polímero 2 está extruida sobre o unida térmicamente a la primera
capa de polímero 1.
La Fig. 2 es una vista esquemática de un
estratificado de acuerdo con la presente invención que comprende
una primera capa de polímero 1 y una segunda capa de polímero 2 en
el cual la primera capa de polímero 1 comprende al menos una
poliolefina y está estirada a la vez biaxialmente y la segunda capa
de polímero 2 está extruida sobre la primera capa de polímero 1 o
unida térmicamente a ella, llevando la superficie expuesta de la
segunda capa de polímero elementos de apriete hembra de tipo rizo 3
de un sistema de apriete mecánico en una estructura de tipo
arqueado.
La Fig. 3 es una vista esquemática de un
estratificado de acuerdo con la presente invención que comprende
una primera capa de polímero 1 y una segunda capa de polímero 2 en
el cual la primera capa de polímero 1 comprende al menos una
poliolefina y está estirada a la vez biaxialmente y la segunda capa
de polímero 2 está extruida sobre la primera capa de polímero 1 o
unida térmicamente a ella, llevando la superficie expuesta de la
segunda capa de polímero elementos de apriete macho de tipo seta de
un sistema de apriete mecánico.
La presente invención se refiere a un
estratificado con las características de la reivindicación 1 que
comprende una primera capa de polímero y una segunda capa de
polímero en el cual la primera capa de polímero comprende al menos
una poliolefina y está estirada a la vez biaxialmente y la segunda
capa de polímero está extruida sobre la primera capa de polímero o
unida térmicamente a ella, exhibiendo dicho estratificado una
variación de la contracción del estratificado en dirección
transversal a lo largo de una longitud de al menos 100 m en
dirección de la máquina menor que aproximadamente 0,6%.
La presente invención se refiere adicionalmente a
la fabricación de dicho estratificado y a su uso en la industria de
los artículos blandos desechables.
En la descripción y las reivindicaciones se
utilizan ciertos términos que, si bien son conocidos en su mayor
parte, pueden requerir alguna explicación. "Estirado a la vez
biaxialmente", cuando se utiliza en esta memoria para describir
una película, indica que la película ha sido estirada en dos
direcciones diferentes, una primera dirección y una segunda
dirección, en el plano de la película, realizándose simultáneamente
porciones importantes del estirado en cada una de las dos
direcciones. Típicamente, pero no siempre, las dos direcciones son
sustancialmente perpendiculares y se encuentran en la dirección de
la máquina ("MD") de la película y la dirección transversal
("CD") de la película. A no ser que el contexto requiera otra
cosa, los términos "orientar", "tensar", y "estirar"
se utilizan intercambiablemente a todo lo largo de la descripción,
al igual que los términos "orientado", "tenso", y
"estirado", y los términos "orientación", "tensado",
y "estiramiento".
El término "relación de estirado", tal como
se utiliza en esta memoria para describir un método de estiramiento
o una película estirada, indica la relación de una dimensión lineal
de una porción dada de una película estirada a la dimensión lineal
de la misma porción antes del estiramiento. Por ejemplo, en una
película estirada que tenga una relación de estirado MD de 5:1, una
porción dada de película sin estirar que tenga una medida de 1 cm
lineal en la dirección de la máquina tendría una medida de 5 cm en
la dirección de la máquina después del estirado. En una película
estirada que tenga una relación de estirado CD de 5:1, una porción
dada de película sin estirar que tenga una medida de 1 cm lineal en
la dirección transversal tendría una medida de 5 cm en la dirección
transversal después del estirado.
El término "parámetro de estirado" se
utiliza para indicar el valor de la relación de estirado menos 1.
Por ejemplo, "parámetro de estirado en la primera dirección" y
"parámetro de estirado en la segunda dirección" se utilizan en
esta memoria para indicar el valor de la relación de estirado en la
primera dirección menos 1, y la relación de estirado en la segunda
dirección menos 1, respectivamente. Análogamente, los términos
"parámetro de estirado MD" y "parámetro de estirado CD"
se utilizan en esta memoria para indicar el valor de la relación de
estirado MD menos 1, y la relación de estirado CD menos 1,
respectivamente. Por ejemplo, una película que no se ha estirado en
la dirección de la máquina tendría una relación de estirado MD de 1
(es decir, la dimensión después del estirado es igual a la
dimensión antes del estirado). Dicha película tendría un parámetro
de estirado MD de 1 menos 1, o cero (es decir, la película no se ha
estirado). Análogamente, una película que tenga una relación de
estirado MD de 7 tendría un parámetro de estirado MD de 6.
La expresión "parámetro de estirado pico en la
primera o segunda dirección" se utiliza para designar el valor
máximo del parámetro de estirado en la primera o segunda dirección,
respectivamente, que ocurre cuando se estira la primera capa de
polímero. La primera capa de polímero se relaja parcialmente después
al "parámetro de estirado final en la primera o segunda
dirección". Las expresiones "relación de estirado pico en la
primera o segunda dirección" y "relación de estirado final en
la primera o segunda dirección" se utilizan de modo
correspondiente.
La "relación de estirado mecánico", conocida
también como "relación de estirado nominal", está determinada
por las dimensiones sin estirar y estirada de la película total, y
pueden medirse típicamente en las mordazas de la película en los
bordes de la película utilizadas para estirar la película en el
aparato particular que se utilice. La expresión "relación de
estirado global" hace referencia a la relación de estirado total
de la primera capa de polímero después que las porciones que se
encuentran cerca de las mordazas, y que por consiguiente se ven
afectadas durante el estirado por la presencia de las mordazas, han
sido eliminadas de la consideración. La relación de estirado global
puede ser equivalente a la relación de estirado mecánica cuando la
primera capa de polímero sin estirar de entrada tiene un espesor
constante en toda su anchura y cuando los efectos de la proximidad
a las mordazas después del estirado son pequeños. Más típicamente,
sin embargo, el espesor de la primera capa de polímero sin estirar
de entrada se ajusta de tal manera que sea más grueso o más delgado
cerca de las mordazas que en el centro de la película. Cuando
sucede esto, la relación de estirado global diferirá de la relación
de estirado mecánica o nominal. Estas relaciones globales o
mecánicas deben distinguirse ambas de una relación de estirado
local. La relación de estirado local se determina por medida de una
porción particular de la primera capa de polímero (por ejemplo una
porción de 1 cm) antes y después del estirado. Cuando el estirado
no es uniforme a lo largo de sustancialmente toda la película
recortada en los bordes, entonces la relación local puede ser
diferente de la relación global. Cuando el estirado es
sustancialmente uniforme a lo largo de sustancialmente toda la
primera capa de polímero (con exclusión del área inmediatamente
próxima a los bordes y que rodea las mordazas a lo largo de los
bordes), entonces la relación local será sustancialmente igual a la
relación global. A no ser que el contexto requiera otra cosa, los
términos relación de estirado en la primera dirección y relación de
estirado en la segunda dirección se utilizan en esta memoria para
describir la relación de estirado
global.
global.
La primera capa de polímero puede estirarse a la
vez biaxialmente por aplicación de un "perfil de estirado
proporcional" en el cual la relación del parámetro de estirado
en la primera dirección al parámetro de estirado en la segunda
dirección se mantiene sustancialmente constante a todo lo largo del
proceso de estirado. Un ejemplo particular de esto sería el caso
cuando la relación del parámetro de estirado MD al parámetro de
estirado CD se mantiene sustancialmente constante durante todo el
proceso de estirado. El término "sesgo excesivo MD" hace
referencia a un perfil de estirado en el cual la relación de
estirado MD durante una porción significativa del proceso de
estiramiento es mayor de lo que sería para el perfil de estirado
proporcional que tuviera las mismas relaciones de estirado MD y
CD
final.
final.
Cuando muchas películas se estiran a la vez
biaxialmente a una temperatura inferior al punto de fusión del
polímero, particularmente a una temperatura inferior a la
temperatura de tensado lineal de la película, la película se estira
de modo no uniforme, y se forma un límite claro entre las partes
estirada y no estirada. Se hace referencia a este fenómeno como
estrechamiento en cuello o tensado lineal. Sustancialmente toda la
película se estira uniformemente cuando la película se estira en un
grado suficientemente alto. La relación de estirado a la cual
ocurre esto se conoce como la "relación de estirado natural" o
"relación de tensado natural". El fenómeno de estrechamiento en
cuello y el efecto de la relación de estirado natural se expone,
por ejemplo, en las Patentes U.S. Núms.3.903.234; 3.995.007; y
4.335.069 principalmente para procesos secuenciales de orientación
biaxial, es decir, en los cuales el estirado en la primera
dirección y el estirado en la segunda dirección se realizan
secuencialmente. Cuando se realiza un estirado biaxial igual o
simultáneo (a lo que se hace referencia como estirado cuadrado), el
fenómeno de estrechamiento en cuello puede ser menos pronunciado,
dando como resultado áreas estiradas que tienen relaciones de
estirado local diferentes, en lugar de partes estiradas y no
estiradas estrictamente. En una situación de este tipo, y en
cualquier proceso de estiramiento biaxial simultáneo, la
"relación de estirado natural" para una dirección dada se
define como aquella relación de estirado global para la cual la
desviación estándar relativa de las relaciones de estirado locales
medidas en una pluralidad de puntos de la película es menor que
aproximadamente 15%. De forma generalizada, se considera que el
estiramiento por encima de la relación de estirado natural
proporciona propiedades o características significativamente más
uniformes tales como espesor, resistencia a la tracción, y módulo de
elasticidad. Para cualquier película y condiciones de estirado
dadas, la relación de estirado natural está determinada por
factores tales como la composición del polímero, la morfología
debida a las condiciones de enfriamiento de la banda fundida y
análogos, así como la temperatura y la velocidad de estiramiento.
Adicionalmente, para películas estiradas a la vez biaxialmente, la
relación de estirado natural en una dirección se verá afectada por
las condiciones de estirado, con inclusión de la relación de
estirado final, en la otra dirección. Así pues, puede decirse que
existe una relación de estirado natural en una dirección, dada una
relación de estirado fija en la otra, o, alternativamente, puede
decirse que existen un par de relaciones de estirado (una en MD y
una en CD) que dan como resultado el nivel de uniformidad de
estirado local por el cual se define arriba la relación de estirado
natural.
Una representación gráfica esquemática de un
estratificado de acuerdo con la invención que comprende una primera
capa de polímero 1 y una segunda capa de polímero 2 extruida sobre
la primera capa de polímero 1, se muestra en Fig. 1.
La primera capa de polímero comprende al menos
una poliolefina que puede ser un homopolímero, un copolímero de dos
o más olefinas o un copolímero que comprende al menos una olefina
en una relación másica de al menos 50% con respecto a la masa de la
poliolefina. El primer polímero comprende preferiblemente una o más
poliolefinas en una relación másica de al menos 50% en peso, más
preferiblemente al menos 65% en peso y de modo especialmente
preferible al menos 80% en peso con respecto a la masa del primer
polímero. Poliolefinas preferidas incluyen polietileno y
polipropileno. Es muy preferido el polipropileno isotáctico.
Para los propósitos de la presente invención,
debe entenderse que el término "polipropileno" incluye
copolímeros que comprenden al menos aproximadamente 90% de unidades
monómeras de polipropileno, en peso. Debe entenderse también que
"polipropileno" incluye mezclas de polímeros que comprenden al
menos aproximadamente 75% de polipropileno, en peso. El
polipropileno para uso en la presente invención es de modo
preferible predominantemente isotáctico. El polipropileno
isotáctico tiene un índice de isotacticidad de cadenas de al menos
aproximadamente 80%, un contenido soluble en
n-heptano menor que aproximadamente 15% en peso, y
una densidad comprendida entre aproximadamente 0,86 y 0,92
gramos/cm^{3} medida de acuerdo con ASTM D1505-96
("Density of Plastics by the Density-Gradient
Technique"). Los polipropilenos típicos para uso en la presente
invención tienen un índice de fluidez en fusión comprendido entre
aproximadamente 0,1 y 15 gramos/10 minutos de acuerdo con ASTM
D-1238-95 ("Flow Rates of
Thermoplastics by Extrusion Plastometer") a una temperatura de
230ºC y fuerza de 21,6 N, un peso molecular medio ponderal entre
aproximadamente 100.000 y 400.000, y un índice de polidispersidad
comprendido entre aproximadamente 2 y 15. Los polipropilenos
típicos para uso en la presente invención tienen un punto de fusión
tal como se determina utilizando calorimetría de barrido diferencial
mayor que aproximadamente 130ºC, con preferencia mayor que
aproximadamente 140ºC, y de modo muy preferible mayor que
aproximadamente 150ºC. Adicionalmente, los polipropilenos útiles en
la presente invención pueden ser copolímeros, terpolímeros,
cuaterpolímeros, etc., teniendo unidades monómeras de etileno y/o
unidades monómeras de alfa-olefinas que tienen entre
4 y 8 átomos de carbono, siendo el contenido de dicho(s)
comonómero(s) menor que 10% en peso. Otros comonómeros
adecuados incluyen, pero sin carácter limitante,
1-deceno, 1-dodeceno,
vinilciclohexeno, estireno, alilbenceno, ciclopenteno, norborneno,
y 5-metilnorborneno. Una resina de polipropileno
adecuada es una resina homopolímera de polipropileno isotáctico que
tiene un índice de fluidez en fusión de 2,5 g/10 minutos,
disponible comercialmente bajo la designación de producto 3376 de
FINA Oil and Chemical Co., Dallas, TX. El polipropileno puede
degradarse parcialmente de modo intencional durante el procesamiento
por adición de peróxidos orgánicos tales como peróxidos de
dialquilo que tienen grupos alquilo que tienen hasta 6 átomos de
carbono,
2,5-dimetil-2,5-di(terc-butilperoxi)hexano,
y peróxido de ditercbutilo. Un factor de degradación entre
aproximadamente 2 y 15 es adecuado. El polipropileno reciclado o
reprocesado en la forma, por ejemplo, de película de desecho o
recortes de bordes, puede incorporarse también en el polipropileno
en cantidades menores que aproximadamente 60% en peso.
Mezclas que tienen al menos aproximadamente 75%
de polipropileno isotáctico y como máximo aproximadamente 25% de
otro polímero o polímeros pueden utilizarse también ventajosamente
en el proceso de la presente invención. Polímeros adicionales
adecuados en tales mezclas incluyen, pero sin carácter limitante,
copolímeros de propileno con otras olefinas tales como etileno,
olefinas que comprenden monómeros que tienen de 4 a 8 átomos de
carbono, y otras resinas de polipropileno.
El polipropileno para uso en la presente
invención puede incluir opcionalmente 1-40% en peso
de una resina, de origen sintético o natural, que tenga un peso
molecular entre aproximadamente 300 y 8000, y que tenga un punto de
reblandecimiento entre aproximadamente 60ºC y 180ºC. Típicamente,
una resina de este tipo se selecciona de una a cuatro clases
principales: resinas de petróleo, resinas de estireno, resinas de
ciclopentadieno, y resinas terpénicas. Opcionalmente, las resinas
de cualquiera de estas clases pueden estar parcial o totalmente
hidrogenadas. Las resinas de petróleo tienen típicamente, como
constituyentes monómeros, estireno, metilestireno, viniltolueno,
indeno, metilindeno, butadieno, isopreno, piperileno, y/o pentileno.
Las resinas de estireno tienen típicamente, como constituyentes
monómeros, estireno, metilestireno, viniltolueno, y/o butadieno.
Las resinas de ciclopentadieno tienen típicamente, como
constituyentes monómeros, ciclopentadieno y opcionalmente otros
monómeros. Las resinas terpénicas tienen típicamente, como
constituyentes monómeros, pineno, alfa-pineno,
dipenteno, limoneno, mirceno y canfeno.
El polipropileno para uso en la presente
invención puede incluir opcionalmente aditivos y otros componentes
como se conoce en la técnica. Por ejemplo, las películas de la
presente invención pueden contener cargas, pigmentos y otros
colorantes, agentes antibloqueo, lubricantes, plastificantes,
adyuvantes de procesamiento, agentes antiestáticos, agentes de
formación de núcleos, antioxidantes y agentes estabilizadores
térmicos, agentes estabilizadores frente a luz ultravioleta, y otros
modificadores de las propiedades. Las cargas y otros aditivos se
añaden preferiblemente en una cantidad eficaz seleccionada de modo
que no afecte adversamente a las propiedades alcanzadas por las
realizaciones preferidas descritas en esta memoria. Típicamente,
tales materiales se añaden a un polímero antes de convertir el
mismo en una película orientada (v.g., en la masa fundida de
polímero antes de la extrusión en una película). Las cargas
orgánicas pueden incluir colorantes orgánicos y resinas, así como
fibras orgánicas tales como fibras de nailon y poliimida, e
inclusiones de otros polímeros, opcionalmente reticulados, tales
como polietileno, poliésteres, policarbonatos, poliestirenos,
poliamidas, polímeros halogenados, poli(metacrilato de
metilo), y polímeros cicloolefínicos. Las cargas inorgánicas pueden
incluir pigmentos, sílice de combustión y otras formas de dióxido
de silicio, silicatos tales como silicato de aluminio o silicato de
magnesio, caolín, talco, silicato de aluminio y sodio, silicato de
aluminio y potasio, carbonato de calcio, carbonato de magnesio,
tierra de diatomeas, yeso, sulfato de aluminio, sulfato de bario,
fosfato de calcio, óxido de aluminio, dióxido de titanio, óxido de
magnesio, óxidos de hierro, fibras de carbono, negro de carbono,
grafito, perlas de vidrio, burbujas de vidrio, fibras minerales,
partículas de arcilla, partículas metálicas, etcétera. En algunas
aplicaciones puede ser ventajoso que se formen lagunas alrededor de
las partículas de carga durante el proceso de orientación biaxial
de la presente invención. Muchas de las cargas orgánicas e
inorgánicas pueden utilizarse también eficazmente como agentes
antibloqueo. Alternativa o adicionalmente, pueden emplearse
lubricantes tales como aceites de
polidimetil-siloxano, jabones metálicos, ceras,
ésteres alifáticos superiores, y amidas de ácidos alifáticos
superiores (tales como erucamida, oleamida, estearamida, y
behenamida).
Pueden emplearse también agentes antiestáticos,
con inclusión de aminas alifáticas terciarias, monoestearatos de
glicerol, alcanosulfonatos de metal alcalino, polidiorganosiloxanos
etoxilados o propoxilados, ésteres de polietilenglicol, éteres de
polietilenglicol, ésteres de ácidos grasos, etanolamidas, mono- y
diglicéridos, y aminas grasas etoxiladas. Pueden incorporarse
también agentes orgánicos o inorgánicos de formación de núcleos,
tales como dibencilsorbitol o sus derivados, quinacridona y sus
derivados, sales metálicas de ácido benzoico tales como benzoato de
sodio,
bis(4-terc-butil-fenil)fosfato
de sodio, sílice, talco, y bentonita. Pueden utilizarse también
ventajosamente antioxidantes y estabilizadores térmicos, con
inclusión de tipos fenólicos (tales como
tetraquis-[3-(3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenil)propionato]
de pentaeritritilo) y
1,3,5-trimetil-2,4,6-tris(3,5-di-terc-butil-4-hidroxibencil)benceno),
y estearatos y carbonatos de metales alcalinos y alcalinotérreos.
Otros aditivos tales como agentes resistentes al fuego,
estabilizadores frente a la luz ultravioleta, compatibilizadores,
agentes antimicrobianos (v.g., óxido de cinc), conductores
eléctricos, y conductores térmicos (v.g., óxido de aluminio, nitruro
de boro, nitruro de aluminio, y partículas de níquel) pueden
incorporarse también en el polímero utilizado para formar la
película.
El primer polímero puede moldearse en forma de
hoja como es conocido en la técnica, a fin de preparar una capa
adecuada para estiramiento para llegar a la película preferida
descrita en esta memoria. Cuando se fabrican capas de
polipropileno, un método adecuado para moldear una hoja consiste en
alimentar el primer polímero a la tolva de alimentación de un
extrusor de un solo tornillo, un extrusor de tornillos gemelos, de
cascada, u otro sistema de extrusión que tenga una temperatura del
barril de extrusión ajustada para producir una masa fundida
homogénea y estable. La masa fundida de polipropileno puede
extruirse a través de una matriz laminar sobre una rueda de moldeo
metálica rotativa enfriada. Opcionalmente, la rueda de moldeo puede
estar sumergida parcialmente en un baño de refrigeración lleno de
líquido, o, también opcionalmente, la hoja de moldeo puede hacerse
pasar a través de un baño de refrigeración lleno de líquido
después de la retirada de la rueda de moldeo.
La hoja obtenida se estira luego a vez
biaxialmente en una primera y segunda direcciones que son
sustancialmente perpendiculares una a otra y que corresponden
preferiblemente a la dirección de la máquina (MD) y la dirección
transversal de la banda (CD), respectivamente. De todos los métodos
de estiramiento, el método más preferido para la fabricación
comercial de una primera capa de polímero para el estratificado de
acuerdo con la invención incluye el estiramiento biaxial simultáneo
por un aparato tensor de película plana. A un método de
estiramiento de este tipo se hace referencia en esta memoria como
estiramiento simultáneo en tensor biaxial. El aparato utilizado para
este proceso es distinto de los aparatos de estirado biaxial
secuencial convencionales en los cuales la película se estira en la
MD mientras se impulsa sobre rodillos de velocidad creciente. Se
prefiere el estiramiento simultáneo en tensor biaxial debido a que
el mismo evita poner en contacto la superficie total de la película
con un rodillo durante el estirado. El estiramiento simultáneo en
tensor biaxial se realiza en un aparato tensor que sujeta la hoja
(empleando medios tales como una pluralidad de clips) a lo largo de
los bordes opuestos de la hoja e impulsa los medios de sujeción a
velocidades variables a lo largo de raíles divergentes. A todo lo
largo de este documento, debe entenderse que los términos mordazas
y clips incluyen otros medios de sujeción del borde de la película.
Al aumentar la velocidad del clip en la MD, se produce el estirado
en la MD. Por utilización de medios tales como raíles divergentes,
se produce el estirado CD. Dicho estirado puede realizarse, por
ejemplo, por los métodos y aparatos descritos en las patentes U.S.
Núms.4.330.499 y 4.595.738, y más preferiblemente por los métodos y
aparatos tensores descritos en las patentes U.S. Núms.4.675.582;
4.825.111; 4.853.602; 5.036.262; 5.051.225; y 5.072.493. Un aparato
tensor biaxial de este tipo es apto para procesos de estirado
biaxial secuenciales y simultáneos, pero la presente invención
incluye únicamente el estiramiento biaxial simultáneo. El término
estiramiento biaxial simultáneo, tal como se utiliza anteriormente
y más adelante, significa que al menos 10% del estirado final en
cada una de las direcciones primera y segunda se realiza
simultáneamente, de modo más preferible al menos 25%, y de modo
todavía más preferible al menos 40%. Aunque las películas estiradas
a la vez biaxialmente pueden producirse por procesos de estirado en
película soplada tubular, es preferible que las primeras capas de
polímero utilizadas en los estratificados de esta invención se
fabriquen por los procesos de estiramiento en tensor de película
plana preferidos que acaban de describirse a fin de minimizar las
variaciones de espesor y evitar las dificultades de procesamiento
asociadas típicamente con los procesos de película soplada
tubular.
Los parámetros de estirado finales en la primera
y segunda direcciones están comprendidos con independencia uno de
otro entre 3:1 y 15:1, más preferiblemente entre 4:1 y 12:1, y de
modo especialmente preferible entre 5:1 y 10:1.
El estiramiento de la primera capa de polímero se
aplica utilizando un modo de forzamiento excesivo como se ha
indicado arriba y puede realizarse aplicando perfiles de estirado
diferentes tales como, por ejemplo, perfiles de estirado
proporcional o perfiles de estirado MD o CD con sesgo excesivo.
La primera capa de polímero se somete a un
forzamiento excesivo en al menos una de las direcciones primera y
segunda hasta una relación de estirado pico en la primera y/o
segunda dirección, respectivamente, seguido por una retracción hasta
la relación de estirado final en la primera y/o segunda dirección.
Se ha encontrado que se requiere el forzamiento excesivo en al
menos una de las direcciones primera y segunda para obtener una
estabilidad térmica suficiente del estratificado resultante. En una
realización preferida, el parámetro de estirado pico CD es al menos
1,15, más preferiblemente al menos 1,2 y de modo especialmente
preferible al menos 1,3 veces el parámetro de estirado CD final.
Son especialmente preferidas primeras capas de polímero que exhiben
una relación de estirado CD pico de al menos 1,1 y más
preferiblemente de al menos 1,15 veces la relación de estirado CD
final, y una relación de estirado MD pico de al menos 1,05 y más
preferiblemente de al menos 1,1 veces el parámetro de la relación de
estirado MD final.
A veces es preferible tener una película con una
alta elongación de rotura y alta tenacidad en una dirección
determinada. Estas propiedades pueden alcanzarse con una relación
de tensado final baja en dicha dirección. Una relación de tensado
final baja se obtiene convenientemente por aplicación de perfiles de
sesgo excesivo como se describe en el documento WO 00/29.197
presentado el 25 de marzo de 1999. Estos perfiles proporcionan
también películas con propiedades y espesor uniformes.
El estirado biaxial simultáneo de la primera capa
de polímero es sensible a muchas condiciones de proceso, con
inclusión, pero sin carácter limitante, de la composición del
primer polímero, los parámetros de fusión y enfriamiento de la
primera capa de polímero, la historia
tiempo-temperatura mientras se precalienta la
película antes del estiramiento, la temperatura de estiramiento
empleada, y las velocidades de estiramiento. Antes del estiramiento
hasta el parámetro de estirado pico en la primera o segunda
dirección, la primera capa de polímero se precalienta usualmente a
una temperatura comprendida entre 80 y 180ºC, más preferiblemente
entre 90 y 170ºC durante un período de tiempo de
1-500 s y más preferiblemente 5-300
s. El estiramiento hasta el parámetro de estirado pico en la primera
y/o segunda dirección se realiza luego típicamente a una
temperatura comprendida entre 100 y 200ºC, más preferiblemente a una
temperatura comprendida entre 110 y 170ºC y de modo especialmente
preferible a una temperatura comprendida entre 140 y 160ºC. La
primera capa de polímero se retrae luego hasta el parámetro de
estirado final en la primera y/o segunda dirección y se mantiene a
una temperatura comprendida típicamente entre 80 y 200ºC y más
preferiblemente entre 90 y 180ºC en el estado retraído final
durante 0,1-100 s y más preferiblemente durante
0,1-50 s. Una vez completado el estiramiento, la
primera capa de polímero puede enfriarse gradualmente hasta la
temperatura ambiente, pero preferiblemente se enfría con rapidez a
una velocidad de enfriamiento de, por ejemplo, 50 K/s o mayor y se
retira luego rápidamente del dispositivo de estiramiento. La primera
capa de polímero se devana luego en forma de rollo y se almacena.
Los parámetros arriba mencionados se dan únicamente a modo de
ejemplo y pueden aplicarse asimismo perfiles
temperatura-tiempo modificados. Detalles adicionales
sobre parámetros de estiramiento adecuados pueden tomarse del
documento US-A-6.358.457 arriba
mencionado que se incorpora en esta memoria por referencia.
Aprovechando la doctrina de la presente memoria descriptiva de
patente y de la referencia cruzada
US-A-6.358.457 arriba mencionada,
una persona con experiencia en la técnica puede ajustar cualquiera o
la totalidad de los parámetros y obtener con ello mejoras que
difieren en magnitud, o puede ser capaz de ajustar de este modo los
niveles precisos de sesgo excesivo del perfil de estirado
necesarios para conseguir dichas mejoras.
La primera capa de polímero útil en esta
invención tiene preferiblemente un espesor final comprendido entre
aproximadamente 5 y 100 \mum, y de modo más preferible
aproximadamente 10-55 \mum. La primera capa de
polímero puede estar constituida por películas más gruesas o más
finas, entendiéndose que la película debería ser lo suficientemente
gruesa para evitar una ligereza y una dificultad en la manipulación
excesivas, no siendo sin embargo tan gruesa que sea indeseablemente
rígida o dura y difícil de manipular o utilizar. La variabilidad en
el espesor de película, tal como se mide por la desviación estándar
con relación al valor medio, es preferiblemente menor que 10% a lo
largo de la banda y a través de la anchura interior de la película
con exclusión de sus áreas de borde. Esta anchura interior varía
dependiendo de la porción relativa de los bordes de la película a
la anchura total a la película. Generalmente, el borde de la
película no se estira biaxialmente, sino que más bien exhibe
características de estirado que tienden hacia el tipo uniaxial aun
cuando se aplica la operación de estirado biaxial simultáneo. Por
esta razón, puede ser necesario cortar y desechar los bordes de la
primera capa de polímero, por ejemplo, antes de o después de devanar
la misma en la forma de un rollo.
La primera capa de polímero puede estamparse
sobre una o ambas de sus superficies mayores por medios de
estampación convencionales tales como estampación con tamiz,
flexo-estampación o rotograbado antes de aplicar la
segunda capa de polímero. La estampación puede ser de cualquier tipo
y comprender, v.g., gráficos, instrucciones, marcas de localización
o corte o marcas de seguridad que se rompen cuando se intenta
desestratificar la segunda capa de polímero de la primera capa de
polímero.
El polímero adecuado para la segunda capa de
polímero es un polímero termoplástico que se secciona de tal manera
que pueda extruirse o unirse térmicamente, es decir unirse por
aplicación de calor y, opcionalmente, presión, a la primera capa de
polímero. El segundo polímero se selecciona preferiblemente de tal
modo que el estratificado resultante tenga una resistencia al
despegado en T que exceda de la resistencia cohesiva de la capa más
débil mecánicamente de las capas de polímero primera y segunda,
respectivamente. El segundo polímero puede seleccionarse por
estratificación de la segunda capa de polímero sobre la primera
capa de polímero seguido por intento de separar a mano el
estratificado resultante; si el estratificado pasa
satisfactoriamente este ensayo y no puede separarse a mano, el
segundo polímero seleccionado es compatible con el primer polímero
seleccionado.
El segundo polímero puede comprender materiales
polímeros termoplásticos seleccionados de un grupo que comprende
poliésteres, policarbonatos, poliacrilatos, poliamidas, poliimidas,
poli(amida-imidas),
poliéter-amidas, polieterimidas,
poli(aril-éteres), poliariléter-cetonas,
policetonas alifáticas, poli(sulfuro de fenileno),
polisulfonas, poliestirenos y sus derivados, poliacrilatos,
polimetacrilatos, derivados de celulosa, polietilenos, poliolefinas,
o polímeros que tienen un monómero olefínico predominante,
polímeros y copolímeros fluorados, polímeros clorados,
poliacrilonitrilo, poli(acetato de vinilo),
poli(alcohol vinílico), poliéteres, resinas ionómeras,
elastómeros, resinas de silicona, resinas epoxi, y poliuretanos.
Mezclas de polímeros miscibles o inmiscibles que comprenden
cualquiera de los polímeros arriba mencionados, y copolímeros que
comprenden cualquiera de los monómeros constituyentes de cualquiera
de los polímeros arriba mencionados, son también adecuadas, con tal
que una capa de polímero producida a partir de una mezcla o
copolímero de este tipo, pueda extruirse o unirse térmicamente
sobre la primera capa de polímero. Son especialmente preferidos
polímeros que comprenden al menos 30% en peso y más preferiblemente
al menos 40% en peso de una o más poliolefinas y, en particular, de
polipropileno o polietileno. Cuando se utiliza en conexión con la
segunda capa de polímero, el término "polietileno" tiene por
objeto incluir copolímeros que comprenden al menos aproximadamente
90% de unidades monómeras de etileno, en peso. Debe entenderse
también que "polietileno" incluye mezclas de polímeros que
comprenden al menos aproximadamente 75% de polietileno, en peso. El
término "polipropileno" tiene el mismo significado que se ha
dado arriba, para la primera capa de polímero.
El segundo polímero puede comprender aditivos
convencionales tales como cargas, pigmentos y otros colorantes,
agentes antibloqueo, lubricantes, plastificantes, adyuvantes de
procesamiento, agentes antiestáticos, agentes de formación de
núcleos, antioxidantes y agentes de estabilización térmica, agentes
estabilizadores frente a la luz ultravioleta, y otros modificadores
de las propiedades. Cargas y otros aditivos se añaden
preferiblemente en una cantidad eficaz seleccionada de tal modo que
no afecte desfavorablemente a las propiedades de unión de la
segunda capa de polímero con respecto a la primera capa de
polímero. La cantidad de aditivos incluida en el segundo polímero es
preferiblemente menor que 35% en peso y más preferiblemente menor
que 30% en peso con respecto a la masa del segundo polímero. Los
aditivos indicados arriba para uso en el primer polímero, pueden
utilizarse también ventajosamente para el segundo polímero.
La segunda capa de polímero se aplica a la
primera capa de polímero por medio de calor y opcionalmente presión.
En un primer método, la primera capa de polímero y la segunda capa
de polímero se estratifican una sobre otra haciendo pasar dichas
capas a través de rodillos calentados con aplicación de calor y
presión suficientes para unir una a otra las capas de polímero
primera y segunda. En un segundo método, que se prefiere, el
segundo polímero se alimenta a la tolva de alimentación de un
sistema extrusor de un solo tornillo, de tornillos gemelos, en
cascada, o de otro tipo, que tenga una temperatura del barril
extrusor ajustada para producir una masa fundida homogénea y
estable. La masa fundida del segundo polímero puede extruirse luego
a través de una matriz laminar sobre la primera capa de polímero
seguido, v.g., por enfriamiento al aire. El estratificado
resultante puede devanarse subsiguientemente en la forma de un
rollo.
La segunda capa de polímero puede estar
constituida por dos o múltiples capas de polímero que están, por
ejemplo, co-extruidas sobre la primera capa de
polímero o estratificadas una(s) sobre otra(s) antes
de unir térmicamente la segunda capa de polímero sobre la primera
capa de polímero. Los polímeros útiles en las segundas capas de
polímero que tienen una estructura de capas dual o múltiple, se
seleccionan preferiblemente del grupo de polímeros indicados arriba
para la segunda capa de polímero.
Se encontró, sorprendentemente, por los autores
de la presente invención que el estratificado resultante de acuerdo
con la presente invención exhibe una estabilidad dimensional
elevada y, en particular, una baja variación de la contracción en
CD. Aunque los autores de la presente invención no desean quedar
ligados por una teoría de este tipo, se cree que ello es debido a la
alta estabilidad dimensional de la primera capa de polímero que
sobrevive a la exposición al calor y opcionalmente la presión cuando
se aplica la segunda capa de polímero. El estratificado de acuerdo
con la presente invención exhibe una variación de la contracción
del estratificado en CD a lo largo de una longitud de al menos 100
m en la dirección de la máquina tal como se mide de acuerdo con el
método de medida descrito más adelante en la sección de ensayos, no
mayor que aproximadamente 0,6%, de modo más preferible no mayor que
aproximadamente 0,4% y de modo especialmente preferible no mayor que
aproximadamente 0,2%. El valor absoluto de la contracción del
estratificado en CD a lo largo de una longitud de al menos 100 m en
la dirección de la máquina tal como se mide de acuerdo con el método
de medida descrito más adelante en la sección de ensayos, no es
mayor que aproximadamente \pm 1,5% y de modo más preferible es
menor que aproximadamente \pm 1,0%.
La alta estabilidad dimensional del estratificado
de acuerdo con la presente invención es particularmente ventajosa en
aplicaciones en las cuales una o ambas de las superficies mayores
de la primera capa de polímero están estampadas. La unión por
extrusión de la segunda capa de polímero sobre la primera capa de
polímero deja la estampación esencialmente inafectada, y la
estampación está virtualmente exenta de distorsiones y
deformaciones en CD a lo largo de la MD. Si el rollo de
estratificado precisa cortarse en dos o más rollos más pequeños,
dicho corte puede realizarse fácilmente con desperdicios mínimos,
proporcionando rodillos que llevan las estampaciones posicionadas
correctamente. En los estratificados de la técnica anterior que
exhiben una variación claramente superior de la contracción del
estratificado en CD, pueden obtenerse únicamente rodillos cortados
con una estampación posicionada correctamente si se permiten
mayores tolerancias y se acepta una cantidad de desperdicios
claramente mayor.
El estratificado de acuerdo con la presente
invención puede modificarse y/o comprender capas adicionales.
En una realización preferida, la superficie
expuesta de la segunda capa de polímero exhibe elementos de apriete
machos de un sistema de cierre mecánico. Una construcción
específica que comprende elementos de apriete macho 4 de tipo seta
en la superficie expuesta de la segunda capa de polímero 2 que
pueden prepararse, por ejemplo, de acuerdo con el método descrito
en el documento WO 94/23.610, se muestra en Fig. 2.
En otra realización preferida de acuerdo con la
pressente invención, la superficie expuesta de la segunda capa de
polímero 2 lleva una capa de elementos de apriete hembra 3 de un
sistema de cierre mecánico. Una construcción específica que
comprende una capa de fibras orientadas longitudinalmente que
tienen una estructura de tipo arqueado entre las porciones de
anclaje a través de las cuales dicha capa de hoja de fibras se une
a la superficie expuesta de la segunda capa de polímero, se muestra
en Fig. 3. La preparación de la construcción de Fig. 3 se describe
en el documento WO 92/01401.
Los estratificados de acuerdo con la presente
invención que están estampados en al menos una de las superficies
mayores de la primera capa de polímero y que exhiben elementos
mecánicos de apriete sobre la superficie expuesta de la segunda
capa de polímero o unidos a dicha superficie, son especialmente
adecuados como componentes de artículos blandos desechables tales
como pañales. Dichos estratificados se utilizan de modo
especialmente preferible en la porción de la cintura del pañal en la
cual aquéllos pueden utilizarse para formar la zona de sujeción
para las cintas de cierre de apriete del pañal que comprenden
elementos mecánicos de apriete que se entrelazan con los elementos
mecánicos de apriete sobre la superficie expuesta del
estratificado.
El estratificado de acuerdo con la invención
puede comprender también una o más capas adhesivas que pueden
aplicarse a las superficies expuestas de la capa de polímero
segunda o primera, respectivamente. Son especialmente preferidos
estratificados que exhiben una capa adhesiva en la superficie
expuesta de la primera capa de polímero y elementos mecánicos de
unión sobre o unidos a la superficie expuesta de la segunda capa de
polímero. Aditivos preferidos son aquéllos que pueden ser activados
por presión, calor o combinaciones de ambos. Aditivos adecuados
incluyen los basados en acrilato, resina de caucho, compuestos
epoxídicos, uretanos, o combinaciones de los mismos. La capa de
adhesivo puede aplicarse por métodos de recubrimiento en solución,
basados en agua o de fusión en caliente. El adhesivo puede incluir
formulaciones de recubrimiento por fusión en caliente,
formulaciones de recubrimiento por transferencia, formulaciones de
recubrimiento con disolvente, y formulaciones de látex, así como
adhesivos y agentes de unión por estratificación, activados
térmicamente, y activados por agua. Adhesivos útiles de acuerdo con
la presente invención incluyen todos los adhesivos de contacto. Los
adhesivos de contacto poseen, como se sabe, propiedades que
incluyen: pegajosidad agresiva y permanente, adherencia con solo la
presión de los dedos, y aptitud suficiente para retenerse sobre un
sustrato adherente. Ejemplos de adhesivos útiles en la invención
incluyen los basados en composiciones generales de poliacrilato;
polivinil-éter; caucho diénico tal como caucho natural,
poliisopreno, y polibutadieno; poliisobutileno; policloropreno;
caucho de butilo, polímero butadieno-acrilonitrilo;
elastómero termoplástico; copolímeros de bloques tales como
copolímeros de bloques estireno-isopreno y
estireno-isopreno-estireno (SIS),
polímeros etileno-propileno-dieno, y
polímeros estireno-butadieno;
poli-alfa-olefina; poliolefina
amorfa; silicona; copolímero que contiene etileno tal como
etileno-acetato de vinilo, acrilato de etilo, y
metacrilato de etilo; poliuretano; poliamida; epoxi;
polivinilpirrolidona y copolímeros de vinilpirrolidona; poliésteres;
y mixturas o mezclas (fases continuas o discontinuas) de los
anteriores. Adicionalmente, los adhesivos pueden contener adhesivos
tales como agentes de adherencia, plastificantes, cargas,
antioxidantes, estabilizadores, pigmentos, materiales de difusión,
agentes de curado, fibras, filamentos, y disolventes. Asimismo, el
adhesivo puede curarse opcionalmente por cualquier método
conocido.
Una descripción general de adhesivos de contacto
útiles puede encontrarse en el texto Encyclopedia of Polymer Science
and Engineering, vol. 13, Wiley-Interscience
Publishers (Nueva York, 1988). Una descripción adicional de
adhesivos de contacto útiles puede encontrarse en el texto
Encyclopedia of Polymer Science and Technology, vol. 1,
Interscience Publishers (Nueva York, 1964).
La invención se describirá adicionalmente con
relación a los ejemplos que siguen. Estos ejemplos se ofrecen para
ilustrar adicionalmente las diversas realizaciones y técnicas
específicas y preferidas. Debe entenderse, sin embargo, que pueden
hacerse muchas variaciones y modificaciones manteniéndose sin
embargo dentro del alcance de la presente invención.
Antes de esto, se describirán varios métodos de
ensayo que se utilizarán en los ejemplos.
Una tira de la primera capa de polímero que tenía
una anchura de 2,54 cm y una longitud de aprox. 30 cm se cortó de la
primera capa de polímero a evaluar. Se hicieron dos marcas en la
tira de la primera capa de polímero a una distancia de 25,4 cm una
de otra. Un extremo de la tira de la primera capa de polímero se
fijó luego a una pinza y se suspendió en un horno con tiro forzado
de aire a 120ºC durante 5 minutos. La tira de la primera capa de
polímero se retiró del horno y se dejó enfriar a 23ºC.
Se midió de nuevo la distancia entre las marcas y
se comparó con la distancia original. La diferencia se dividió por
la distancia original y se expresó en porcentaje. Cada primera capa
de polímero ensayada se evaluó tres veces y se promediaron los
resultados. Las medidas se realizaron en la CD y la MD.
Un rollo de la primera capa de polímero que tenía
una anchura en CD y una longitud en MD se estampó con logotipos y
marcas de referencia en una superficie mayor.
Se midió la distancia entre los bordes de cada
par de marcas de referencia contiguas y se registró en la parte más
externa o en una vuelta exterior del rollo de la primera capa de
polímero. Se repitió este procedimiento a una distancia de 80 mm
más abajo de la banda en MD, y se promediaron las distancias
medidas. En el caso anterior, se midieron doce distancias.
Se extruyó luego la segunda capa de polímero o se
unió por calentamiento sobre la primera capa de polímero estampada.
Después que se hubo completado el proceso de unión por extrusión,
se dejó enfriar el estratificado.
La distancia entre los bordes de las marcas de
referencia se midió sobre la más externa o una vuelta exterior de
dichos rollos. Se repitió este procedimiento a una distancia de 80
mm más debajo de la banda en MD, sobre una vuelta más interna del
rollo que estaba situada al menos 100 m o más debajo de la banda en
MD (es decir, al menos 100,08 m más abajo de la banda en MD en
comparación con la medida sobre la vuelta más externa o exterior) y
a una distancia de todavía 80 mm adicionales más abajo de la banda
en MD (es decir, al menos 100,16 m más debajo de la banda en MD en
comparación con la medida sobre la vuelta más externa o exterior),
y se promediaron las distancias medidas para dar la distancia media
entre las marcas en el estratificado en CD.
Se restó la distancia media entre las marcas en
el estratificado en CD de la distancia media entre las marcas en la
primera capa de polímero en CD antes de la aplicación de la segunda
capa de polímero, y se dividió por la distancia media de la primera
capa de polímero en CD antes de la aplicación de la segunda capa de
polímero para dar la contracción del estratificado en CD en
porcentaje.
La variación de la contracción del estratificado
en CD se define como la diferencia del valor máximo de contracción
del estratificado en porcentaje menos el valor mínimo de
contracción del estratificado en porcentaje. Para un número elevado
de medidas, la variación de la contracción por estratificación
corresponde a 6 veces la desviación estándar \sigma.
La contracción del estratificado en MD y la
variación de la contracción del estratificado en MD se definen
análogamente.
En los ejemplos que se dan a continuación, se
aplicaron las medidas específicas siguientes. El rollo del primer
polímero tenía una anchura de 1,60 m y una longitud de aprox.
10.000 m. En este caso, se estamparon sobre la película siete
marcas de referencia, cada una de las cuales tenía un tamaño de 38
mm en la CD y 9 mm en la MD. Los puntos centrales de las marcas de
referencia estaban situados a 240 mm uno de otro.
Se midió la distancia entre los bordes de cada
par de marcas de referencia contiguas y se registró en la vuelta
más externa o en una vuelta exterior del rollo de la primera capa
de polímero. Este procedimiento se repitió a una distancia de 80 mm
más abajo de la banda en MD, y se promediaron las distancias
medidas. En total, se midieron doce distancias en la vuelta más
externa o en una vuelta exterior de la primera capa de polímero.
Estas medidas se repitieron en una vuelta interior del rollo del
primer estratificado.
Después de la aplicación de la segunda capa de
polímero, el estratificado resultante se cortó en 6 rollos, cada
uno de los cuales tenía una anchura de 240 mm. Los cortes se
hicieron aproximadamente por el centro de cada marca de
referencia.
Se examinaron cada uno de los seis rollos de
estratificado cortados y se midió la distancia entre los bordes de
las marcas de referencia en cada rollo sobre la vuelta más externa
o una vuelta exterior de dichos rollos. Se repitió esto a una
distancia de 80 mm más abajo de la banda en cada uno de los seis
rollos. De este modo se generaron de nuevo doce números y se
promediaron éstos.
Estas medidas se repitieron aproximadamente 2.000
m más abajo de la banda en MD de cada uno de los seis rollos de
estratificado, y todavía ulteriormente 80 mm más abajo de la banda
en MD.
Los valores de las distancias medidas se
utilizaron para calcular la contracción en CD y la variación de la
contracción en la dirección transversal.
La contracción del estratificado en MD y la
variación de la contracción del estratificado en MD se definen
análogamente a las magnitudes correspondientes en CD.
Para la contracción en la MD, se utilizó el mismo
procedimiento que para la CD, arriba descrito, con la excepción de
que las medidas se tomaron únicamente en una sola posición más
abajo de la banda a una distancia de 1,6 m en MD desde el principio
del rollo.
Especímenes de la primera capa de polímero y el
estratificado, respectivamente, que tenían las dimensiones de 25,4
mm de anchura y aprox. 20 cm de longitud, se evaluaron utilizando
un aparato de ensayos de tracción (Zwick). Las mandíbulas se
situaron separadas a una distancia de 100 mm. Se empleó una
velocidad del cabezal de 250 mm/min.
Se hicieron intentos de separar el estratificado
por retirada de la segunda capa de polímero extruida de batido del
rizo de la primera capa de polímero. Se estableció un criterio
cualitativo del nivel de unión. Se asignó una calificación de PASA
o FALLA, respectivamente, si el estratificado podía separarse a
mano, o no, respectivamente.
Se midió el coeficiente cinético de fricción de
acuerdo con DIN 53375. Se empleó un peso de 200 g. Cada medida se
realizó tres veces, empleando en cada ensayo una nueva muestra de
la primera capa de polímero o el estratificado, respectivamente. El
sustrato o superficie empleado(a) para el ensayo era una
superficie portadora de rizo, disponible comercialmente como
Extrusion Bonded Loop #EBL-1510 de 3M Deutschland
GmbH, Neuss, Alemania.
Se cortó una tira de la primera capa de polímero
o el estratificado, respectivamente, película de 25 mm de anchura y
aproximadamente 90 m de longitud, extendiéndose el lado largo en la
CD de la banda respectiva. Se hicieron dos marcas sobre la tira,
separadas 75 mm. Se unieron uno a otro los extremos opuestos de la
tira, y la tira se conformó en un rizo de tal manera que las dos
marcas estaban superpuestas. Los extremos de la tira se sujetaron en
la mandíbula inferior de un aparato convencional de ensayos de
tracción. Se hizo descender luego la mandíbula superior a una
velocidad de 210 mm/min. El rizo se comprimió por la acción de la
mandíbula superior hasta que la distancia entre las mandíbulas era
12 mm. Se registró la fuerza obtenida para comprimir el rizo hasta
este punto en cN. La medida se repitió tres veces y se promediaron
los resultados.
Se preparó una primera capa de polímero de
polipropileno orientado a la vez biaxialmente
(S-BOPP utilizando un aparato tensor de estiramiento
LISIM® Tap 1241 disponible de Brueckner Maschinenbau GmbH,
Siegdorf, Alemania). La resina de polipropileno empleada era Fina
3376, que tenía una densidad de 0,905 y un índice de fluidez en
fusión de 2,5 (230ºC y 2,16 kg).
La primera capa de polímero se estiró
inicialmente hasta una relación de estirado pico CD de 7,3 y una
relación de estirado pico MD de 6,0. El estiramiento se realizó a
una temperatura de 149ºC.
La primera capa de polímero se retrajo
subsiguientemente hasta una relación de estirado final CD de 6,7 y
una relación de estirado final MD de 5,4 de manera controlada,
manteniendo la primera capa de polímero a una temperatura de 165ºC.
El espesor final de la película era 15 micrómetros. Los parámetros
de proceso para la preparación de la primera capa de polímero de
polipropileno orientado a la vez biaxialmente
(S-BOPP) se resumen en la Tabla 1.
La primera capa de polímero de polipropileno
orientado a la vez biaxialmente (S-BOPP) se sometió
a los ensayos arriba descritos. Los resultados de tales ensayos se
resumen más adelante en la Tabla 2.
La primera capa de polímero se sometió luego a
tratamiento corona por un lado hasta una tensión superficial de 48
dinas y se estampó luego sobre la superficie sometida a tratamiento
corona antes de transcurrir 4 semanas con un diseño de logotipo y
marcas de referencia para ayudar a la conversión del estratificado
final.
Se preparó luego un estratificado unido por
extrusión que comprendía, en el orden dado, una capa de fibras
orientadas longitudinalmente (longitud de 50 mm, diámetro de 10
dtex, fibras de polipropileno tal como fueron suministradas por
FiberVisions a/s, Varde, Dinamarca, Hy-Comfort
Phil), la segunda capa de polímero (mezcla homogénea
polipropileno/polietileno, espesor de 45 micrómetros) y la primera
capa de polímero de polipropileno orientada a la vez biaxialmente,
caracterizada arriba, de la manera descrita en el Ejemplo 3 del
documento WO 92/01401 utilizando el aparato de acuerdo con la Fig.
6 del documento WO '401. Las fibras se hicieron pasar a lo largo de
rollos ondulados a fin de proporcionar una capa de fibras que tenía
una estructura de tipo arqueado entre las porciones de anclaje, en
la cual dicha capa de fibras está unida a la segunda capa de
polímero que se extruye sobre la primera capa de polímero. Una
vista esquemática del estratificado de rizo resultante unido por
extrusión se muestra en Fig. 3. La primera capa de polímero se
introdujo en el estratificado unido por extrusión de tal modo que
la superficie estampada estaba orientada hacia fuera. La imagen era
visible también desde la superficie opuesta a través de las capas
de
rizo.
rizo.
La contracción del estratificado se examinó
utilizando los métodos de ensayo arriba descritos. El estratificado
se evaluó también cualitativamente para valorar el grado de unión
entre las tres capas. Las propiedades del estratificado de rizo
unido por extrusión se resumen en la Tabla 3.
Se repitió el Ejemplo 1 con la excepción de que
se modificaron los parámetros de proceso para la preparación de la
primera capa de polímero de polipropileno orientado a la vez
biaxialmente. La película se estiró a una temperatura de 151ºC
hasta una relación de estirado CD pico de 7,2 y una relación de
estirado MD pico de 6,0. La primera capa de polímero se retrajo
luego hasta una relación de estirado CD final de 6,5 y una relación
de estirado MD final de 5,4 mientras se mantenía una temperatura de
165ºC. El espesor final de la película era 15 micrómetros. Los
parámetros de proceso utilizados se resumen en la Tabla 1.
Las propiedades de la primera capa de polímero de
polipropileno orientado a la vez biaxialmente se muestran en la
Tabla 2. Los resultados de los ensayos sobre el estratificado se
muestran en la Tabla 3.
Ejemplo Comparativo
1
Se repitió el proceso de unión por extrusión
descrito en el Ejemplo 1 con la excepción de que la primera capa de
polímero empleada era una película soplada de polietileno
disponible como EPF 023 de Bischof and Klein GmbH & Co.
(Konzell, Alemania). Las propiedades de la primera capa de polímero
se resumen en la Tabla 2 y las del estratificado correspondiente se
muestran en la Tabla 3.
Ejemplo Comparativo
2
Se repitió el proceso de unión por extrusión
descrito en el Ejemplo 1 con la excepción de que se empleó una
película de polipropileno orientada biaxialmente de modo secuencial
utilizando un aparato de estiramiento secuencial LEX de Brueckner
Maschinenbau GmbH. La resina de polipropileno utilizada era Fina
3374. La relación de estirado MD final era 5,4 y la relación de
estirado CD final era 9,0. El espesor final de la película era 19
micrómetros.
Ejemplo Comparativo
3
Se repitió el proceso de unión por extrusión del
Ejemplo 1 con la excepción de que se empleó como la primera capa de
polímero una película de poliéster [poli-(tereftalato de etileno o
PET], disponible como HOSTA-PHAN® RHS12 de
Mitsubishi Polyester Film GmbH, Wiesbaden, Alemania.
Ejemplo Comparativo
4
Se repitió el proceso de unión por extrusión
descrito en el Ejemplo 1, con la excepción de que se empleó como la
primera capa de polímero una película de polipropileno moldeada,
disponible como LXCPP-242.6-75 de
Huntsman Company, Chippewa Falls, Wisconsin, EE.UU. La película
tenía un espesor de 30 micrómetros.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
M = se funde en las condiciones de ensayo
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Claims (20)
1. Estratificado que comprende una primera capa
de polímero y una segunda capa de polímero en el cual la primera
capa de polímero comprende al menos una poliolefina y está estirada
a la vez biaxialmente hasta un parámetro de estirado pico en una
primera dirección y, con independencia del parámetro de estirado
pico en la primera dirección, a un parámetro de estirado pico en una
segunda dirección, relajada parcialmente al parámetro de estirado
final en la primera dirección y, con independencia del parámetro de
estirado final en la primera dirección, al parámetro de estirado
final en la segunda dirección, y la segunda capa de polímero se
extruye sobre la primera capa de polímero o se une térmicamente a
ella, exhibiendo dicho estratificado una variación de la
contracción del estratificado en la dirección transversal en una
longitud de al menos 100 m en la dirección de la máquina menor que
aproximada-
mente 0,6%.
mente 0,6%.
2. Estratificado de acuerdo con la reivindicación
1, en el cual la contracción del estratificado en la dirección
transversal en una longitud de al menos 100 m en la dirección de la
máquina es menor que entre aproximadamente -1,0% y +1,0%.
3. Estratificado de acuerdo con la reivindicación
1, en el cual el polímero de la primera capa de polímero comprende
al menos 50% en peso de una o más poliolefinas.
4. Estratificado de acuerdo con la reivindicación
1, en el cual el polímero de la primera capa de polímero comprende
polipropileno y/o al menos un copolímero que comprende al menos
aproximadamente 80% de unidades monómeras de propileno.
5. Estratificado de acuerdo con la reivindicación
1, en el cual el polímero de la segunda capa de polímero comprende
al menos una poliolefina.
6. Estratificado de acuerdo con la reivindicación
1, en el cual la segunda capa de polímero se extruye sobre dicha
primera capa de polímero en un espesor comprendido entre 10 y 200
\mum.
7. Estratificado de acuerdo con la reivindicación
1, en el cual la segunda capa de polímero se extruye sobre la
primera capa de polímero a una temperatura comprendida entre 150 y
350ºC.
8. Estratificado de acuerdo con la reivindicación
1, en el cual la primera dirección y la segunda dirección son
ortogonales.
9. Estratificado de acuerdo con la reivindicación
8, en el cual la primera dirección y la segunda dirección son la
dirección transversal, CD, y la dirección de la máquina, MD,
respectivamente.
10. Estratificado de acuerdo con la
reivindicación 1, en el cual el parámetro de estirado final en la
primera dirección está comprendido entre 4:1 y 15:1, y en el cual
el parámetro de estirado final en la segunda dirección está
comprendido, con independencia del parámetro de estirado final en
la primera dirección, entre 4:1 y 15:1.
11. Estratificado de acuerdo con la
reivindicación 1, en el cual la primera capa de polímero se ha
estirado hasta un parámetro de estirado pico en la primera
dirección que es al menos 1,1 veces el parámetro de estirado final
en la primera dirección y/o con independencia del parámetro de
estirado final pico primero hasta un parámetro de estirado pico en
la segunda dirección de al menos 1,1 veces el parámetro de estirado
final en la segunda dirección.
12. Estratificado de acuerdo con la
reivindicación 1, en el cual la superficie expuesta de la segunda
capa de polímero está microestructurada.
13. Estratificado de acuerdo con la
reivindicación 12, en el cual la superficie microestructurada
comprende elementos macho de un sistema de cierre mecánico.
14. Estratificado de acuerdo con la
reivindicación 1, que comprende adicionalmente una tercera capa que
comprende elementos de un sistema de cierre mecánico unidos a la
superficie expuesta de la segunda capa de polímero.
15. Estratificado de acuerdo con la
reivindicación 14, en el cual los elementos comprenden rizos de un
sistema de gancho y rizo.
16. Estratificado de acuerdo con la
reivindicación 1, en el cual una superficie mayor de la primera capa
de polímero está estampada.
17. Estratificado de acuerdo con la
reivindicación 1, en el cual la superficie expuesta de la primera o
segunda capa de polímero, respectivamente, lleva una capa de
adhesivo de contacto.
18. Estratificado de acuerdo con la
reivindicación 1, devanado en la forma de un rollo estable.
19. Método de preparación de un rollo de un
estratificado que comprende
- (a)
- proporcionar una primera capa de polímero que comprende una poliolefina,
- (b)
- impartir una temperatura suficientemente alta a la película para permitir una cantidad importante de estirado biaxial,
- (c)
- estirar en un tensor biaxial dicha primera capa de polímero simultáneamente hasta un parámetro de estirado pico en la primera dirección y, con independencia del parámetro de estirado pico en la primera dirección, hasta un parámetro de estirado pico en la segunda dirección,
- (d)
- relajar parcialmente la primera capa de polímero por retracción de la misma hasta el parámetro de estirado final en la primera dirección y/o, con independencia del parámetro de estirado final en la primera dirección, hasta el parámetro de estirado final en la segunda dirección,
- (e)
- atemperar la primera capa de polímero en dicho estado parcialmente relajado a una temperatura comprendida entre 80 y 200ºC, y
- (f)
- extruir la segunda capa de polímero sobre dicha primera capa de polímero a una temperatura comprendida entre 150 y 350ºC.
20. Producto para incontinencia personal que
comprende un estratificado de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 12 a 15.
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