ES2241616T3

ES2241616T3 - Procedimiento mejorado para fabricar un medio de porosidad controlada y producto de dicho procedimiento.

Info

Publication number: ES2241616T3
Application number: ES00939878T
Authority: ES
Inventors: Hassan Bodaghi; Michael Kauschke; Mordechai Turi
Original assignee: First Quality Nonwovens Inc
Current assignee: First Quality Nonwovens Inc
Priority date: 1999-06-16
Filing date: 2000-06-14
Publication date: 2005-11-01
Anticipated expiration: 2020-06-14
Also published as: US6521555B1; EP1194626A4; JP2003502514A; DE60019928T2; CA2374810A1; CA2374810C; EP1194626B1; AU757207B2; US6488801B1; ATE294886T1; AU5489200A; AU2003200333B2; DE60019928D1; WO2000077285A1; EP1194626A1; AU2003202408B2

Abstract

Un procedimiento para fabricar un medio fibroso no tejido que combina una alta permeabilidad al vapor y una baja permeabilidad a líquidos, comprendiendo el procedimiento las etapas de: (A) proporcionar una tela soplada en fundido no tejida formada por fibras que tienen pequeños cristales de polímero en su interior con bajos calores de fusión, y cristales de polímero relativamente mayores en su interior con calores de fusión relativamente mayores, estando formadas las fibras por un polímero estirado y cristalizado después prematuramente mediante el enfriamiento prematuro con una corriente de aire refrigerante frío, inmediatamente después del estiramiento y antes de completar la formación de la fibra, para formar tanto pequeños cristales de polímero en su interior con bajos calores de fusión como cristales de polímero relativamente mayores en la misma con calores de fusión relativamente mayores; y (B) calandrado de la tela a una temperatura superficial del rodillo de 25 a 110ºC, una fuerza del espacio lineal entre rodillos de 25 a 150 N/mm, y una velocidad del rodillo de hasta 200 metros/minuto, eligiéndose cooperativamente la temperatura, la presión y la velocidad del rodillo de la operación de calandrado para ablandar los pequeños cristales de polímero en su interior con bajos calores de fusión pero no los relativamente mayores cristales de polímero en su interior con calores de fusión relativamente mayores, conservando así una alta permeabilidad al vapor, de al menos 1.200 g/m2 a 24 h, a la vez que proporciona una baja permeabilidad a líquidos, medida mediante una altura piezométrica de al menos 1 kPa, mediante la compactación, el encogimiento de las fibras y la contracción en el medio fibroso.

Description

Procedimiento mejorado para fabricar un medio de porosidad controlada y producto de dicho procedimiento.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a un procedimiento para fabricar un medio fibroso de porosidad controlada, un medio con un tamaño de poro controlado y una estrecha distribución del tamaño de poro, y un medio que combina una alta permeabilidad al vapor y una baja permeabilidad a líquidos, y los productos del mismo.

Se conoce bien la producción de un producto laminado fabricado a partir de diversos polímeros y materiales textiles para su uso en una amplia variedad de aplicaciones de productos. Por ejemplo, los materiales soplados en fundido e hilados ofrecen un alto nivel de permeabilidad al vapor y de permeabilidad a líquidos cuando se usan por sí solos o en combinación el uno con el otro y/o otros materiales porosos.

El soplado en fundido es un procedimiento para producir de forma económica fibras muy pequeñas que son adecuadas sobre todo para aplicaciones de filtración y aislamiento. Las fibras menores de 1 micrómetro de diámetro pueden producirse mediante soplado en fundido, y el diámetro medio de las fibras en el soplado en fundido convencional es de aproximadamente cuatro micrómetros, con la distribución del tamaño de las fibras que varía desde ¼ de micrómetro hasta 8 micrómetros. Para formar dichas fibras pequeñas se debe partir de resinas poliméricas de muy bajo peso molecular. En este proceso, la tela no tejida se forma en una etapa a partir de la resina polimérica en la tela final no tejida soplada en fundido. Las telas sopladas en fundido son porosas y, significativamente, no tienen ni un tamaño de poro controlado ni una distribución estrecha del tamaño de poro. Más bien el tamaño de poro es aleatorio y no uniforme, de forma que una tela soplada en fundido típica tendrá una distribución aleatoria de poros de diversos tamaños. Una tela soplada en fundido con un tamaño de poro controlado y una distribución estrecha del tamaño de poro tendría una gran utilidad en aplicaciones particulares, por ejemplo, aplicaciones de filtración. Una forma de realización de la presente invención se refiere a una tela soplada en fundido con un tamaño de poro controlado y una estrecha distribución del tamaño de poro.

Por el contrario, el hilado es muy similar al hilado convencional de fibras, en el que se requieren numerosas etapas de tratamiento para formar la tela hilada. Las fibras hiladas pasan por una etapa de estiramiento y después por una etapa de tendido en la que las fibras alargadas se tienden dentro de una manta, y entonces la manta se une mediante una calandra de termounión o imbricación mecánica para formar la tela no tejida. Las resinas usadas en el proceso de hilado tienen un peso molecular menor que las usadas en los procesos convencionales de hilado por fusión, y pesos moleculares mayores que las usadas en los procesos convencionales de soplado en fundido. Las fibras menores de 10 micrómetros de diámetro son muy difíciles de producir de una forma económica mediante hilado, y el diámetro medio de las fibras para procesos de hilado convencionales es de aproximadamente 18 micrómetros.

Sin embargo, para aplicaciones particulares, tales como en la industria del cuidado de la salud, por ejemplo, pañales infantiles, compresas higiénicas, prendas de incontinencia para adultos, apósitos médicos quirúrgicos y similares, el producto debe realizar tres funciones distintas: en primer lugar, una lámina frontal o superior destinada al contacto con la piel del paciente debe permitir el paso de la humedad (por ejemplo, sangre, orina y líquidos similares) a través de la misma mientras que al mismo tiempo proporcione una sensación aceptable sobre la piel del usuario. En segundo lugar, un núcleo absorbente, intermedio entre la lámina superior y la lámina trasera, debe ser capaz de absorber la humedad que se ha recibido a través de la lámina superior. En tercer lugar, una lámina trasera en la parte trasera del núcleo absorbente evita la pérdida de humedad hacia fuera del producto laminado. Otra forma de realización de la presente invención trata específicamente del componente de la lámina trasera.

Las propiedades de barrera de la lámina trasera (es decir, la captura de la humedad y de otros líquidos) se consiguen típicamente incorporando en la lámina trasera una capa o película plástica que actúa como una barrera frente a la humedad. Algunas de las principales desventajas relacionadas con la utilización de dichas películas de barrera son la baja tasa de transmisión de vapor húmedo (MVTR) de las películas de barrera, el indeseable ruido de las arrugas creado por la hoja de barrera durante el uso del producto, y un endurecimiento del producto (debido a la película de barrera) que reduce su adaptación a la zona a la que se aplica.

Típicamente, las películas porosas son permeables tanto al agua líquida como al vapor de agua. Se elaboran mediante la incorporación de diferentes aditivos orgánicos o inorgánicos en una película de polímero, y a continuación la película se estira o se eliminan químicamente los rellenos de la misma. Otros procedimientos convencionales incluyen la perforación mecánica y/o técnicas de radiación para formar las perforaciones u orificios deseados en película polimérica. La formación de un tamaño de poro uniforme en un película es muy difícil, y generalmente las películas plásticas porosas son más caras que las no tejidas.

Por otro lado, las películas de barrera no porosas típicamente son impermeables tanto al agua líquida como al vapor de agua. Como resultado, el uso de la película impermeable en la lámina trasera de un pañal, por ejemplo, hace que el pañal esté caliente antes de la exposición al líquido (ya que la película de barrera impide la circulación del aire) y húmedo tras la exposición a la humedad (porque la película de barrera imposibilita la evaporación de la humedad). De hecho, el uso de una película de barrera impermeable en un pañal puede provocar graves problemas dermatológicos, tales como exantema cutáneo en bebés y escaras cutáneas en adultos portadores de dichos productos no porosos.

También se sabe cómo formar una película de barrera semiporosa de porosidad controlada que sea permeable al vapor de agua pero impermeable al agua líquida, es decir, transpirable. Sin embargo, el procedimiento de elaboración de dicha película microporosa de porosidad controlada es típicamente complejo y caro, y requiere un aporte polimérico relativamente especializado (por ejemplo, fibras conjugadas formadas por dos materiales poliméricos elaborados por separado o laminados formados por dos materiales poliméricos elaborados por separado).

El documento EP0322136A2 se refiere a una tela no tejida obtenida a partir de la mezcla de microfibras sopladas en fundido que tienen una orientación y una cristalinidad mucho mayor que las anteriores fibras sopladas en fundido y fibras rizadas de grapa. Las fibras se orientan por el aire, el aire tiene un efecto refrigerante sobre las fibras y tiene una temperatura de menos de 35ºC. Según la página 3, líneas 31/32, da como resultado fibras cristalizadas. Se cree que las fibras sopladas en fundido orientadas son continuas. Las fibras añadidas pueden ser fibras fusibles, que preferiblemente son fibras bicomponentes. El documento US4622259 describe una tela de microfibras no reforzadas obtenidas mediante un proceso convencional de soplado en fundido y con unas altas longitudes medias de fibras, que permiten la interadhesión de las fibras y unas fibras individuales más fuertes. Este velo proporciona una alta resistencia a la penetración de fluidos, y puede sufrir un tratamiento de estampado en relieve. El documento US4753843 describe una tela no tejida elaborada a partir de velos de micro fibras no reforzadas con una adecuada resistencia, resistencia a la rotura y transpirabilidad, que es especialmente adecuada para su uso como tela médica. Las fibras son sopladas en fundido y la longitud media de las fibras es de más de 10 cm. El velo formado por estas fibras está unido mediante estampado en relieve en caliente.

Los documentos EP0474421A2, EP0474422A2 y EP0474423A2 se refieren a aparatos de boquilla de soplado en fundido y ciertas modificaciones técnicas de los mismos. El documento US5607701 sugiere una boquilla de soplado en fundido para producir velos de polímeros no tejidos. El documento US5098636 describe un procedimiento para producir fibras plásticas en la producción de una tela no tejida.

Claramente permanece la necesidad de un procedimiento para elaborar de forma económica un medio de porosidad controlada, y en particular un medio de porosidad controlada que incluya una alta permeabilidad al vapor y una baja permeabilidad a líquidos, sin el uso de ligantes químicos aditivos o cubiertas. Dichos medios transpirables encontrarían uso en productos que se venden en unas cantidades tales que cualquier reducción en el coste de los mismos (por ejemplo, que los hace lo suficientemente económicos como para elaborarlos para su uso en productos desechables) es altamente deseable.

Consecuentemente, es un objeto de la presente invención proporcionar, en una forma de realización, un procedimiento para fabricar un medio de porosidad controlada.

Otro objeto de la invención es fabricar, en una forma de realización, unos medios de porosidad controlada que combinen una alta permeabilidad al vapor y una baja permeabilidad a líquidos.

Otro objeto más es proporcionar un procedimiento tal que, en una forma de realización, no requiere un aporte polimérico especializado.

Un objeto adicional es proporcionar un procedimiento tal que, en una forma de realización, no requiere el uso de ligantes químicos, aditivos o cubiertas para proporcionar la deseada permeabilidad o porosidad.

También es un objeto de la presente invención proporcionar, en una forma de realización, un material fabricado mediante el procedimiento anteriormente mencionado.

Es otro objeto proporcionar, en una forma de realización, un material tal que no produzca ruido durante su uso y que tenga un tacto de paño (mano).

Es un objeto adicional proporcionar, en una forma de realización, un material tal que sea económico de elaborar (por ejemplo, para su uso en productos desechables).

Resumen de la invención

Estos objetos se consiguen mediante un procedimiento para fabricar un medio fibroso no tejido que combina una alta permeabilidad al vapor y una baja permeabilidad a líquidos, comprendiendo el procedimiento las etapas de:

(A): proporcionar una tela soplada en fundido no tejida formada por fibras que tienen pequeños cristales de polímero en su interior con bajos calores de fusión, y cristales de polímero relativamente mayores en su interior con calores de fusión relativamente mayores, estando formadas las fibras por un polímero estirado y después cristalizado prematuramente mediante el enfriamiento prematuro con una corriente de aire refrigerante frío, inmediatamente después del estiramiento y antes de completar la formación de la fibra, para formar tanto pequeños cristales de polímero en la misma con bajos calores de fusión como cristales de polímero relativamente mayores en la misma con calores de fusión relativamente mayores; y

(B): calandrado de la tela a una temperatura superficial del rodillo de 25 a 110ºC, una fuerza lineal entre los rodillos de 25 a 150 N/mm, y una velocidad del rodillo de hasta 200 metros/minuto, eligiéndose cooperativamente la temperatura, la presión y la velocidad del rodillo de la operación de calandrado para ablandar los pequeños cristales de polímero de la misma con bajos calores de fusión pero no los relativamente mayores cristales de polímero de la misma con calores de fusión relativamente mayores, conservando así una alta permeabilidad al vapor, de al menos 1.200 g/m^{2} a 24 h, y proporcionando a la vez una baja permeabilidad a líquidos medida mediante una altura piezométrica de al menos 1 kPa, mediante la compactación, el encogimiento de las fibras y la contracción en el medio fibroso.

Además, la invención está dirigida a un medio fibroso no tejido que puede obtenerse mediante el procedimiento mencionado anteriormente.

Finalmente, la invención está dirigida al uso de los medios fibrosos no tejidos en la elaboración de un compuesto (producto laminado) con un material no tejido.

En una forma de realización preferible, el polímero es polipropileno, y óptimamente polipropileno isotáctico, aunque pueden usarse otros polímeros isotácticos. El polímero puede ser una mezcla de polipropileno y polibutileno. Esta mezcla puede comprender del 60 al 90% de polipropileno y del 10 al 40% de polibutileno, en peso. El polímero es cristalizado prematuramente, preferiblemente mediante su enfriamiento antes de completar la formación estructural de la fibra, de forma que el polímero muestre una distribución acampanada del intervalo del calor de fusión (antes del calandrado). El tamaño de poro se controla mediante la velocidad de enfriamiento. Cuanto más rápido es el enfriamiento, menor es el tamaño de poro. La temperatura, la presión y la velocidad del rodillo de la operación de calandrado se eligen para ablandar los pequeños cristales de polímero, pero no los relativamente mayores cristales de polímero. El material calandrado puede formarse en un compuesto con, por ejemplo, al menos una capa de tela hilada, hilada fundida u otra capa de tela no tejida. La presente invención también trata, en particular, de cinco modificaciones distintas del proceso y de los productos de las mismas. La primera modificación del proceso es un procedimiento para fabricar un medio fibroso que combine una alta permeabilidad al vapor y una baja permeabilidad a líquidos. El procedimiento comprende las etapas de proporcionar una tela no tejida formada a partir de fibras que son cristalizadas prematuramente durante la formación de la tela para formar pequeños cristales de polímero en su interior con bajos calores de fusión, y cristales de polímero relativamente mayores en su interior con calores de fusión relativamente mayores. La tela se calandra para ablandar los pequeños cristales de polímero de la misma con bajos calores de fusión, pero no los relativamente mayores cristales de polímero de la misma con calores de fusión relativamente mayores, conservando así una alta permeabilidad al vapor y proporcionando a la vez una baja permeabilidad a líquidos. Se forma un producto laminado de la tela calandrada y un material no tejido, y el producto laminado se pasa a través de una estación de estampado en relieve para imponerle un patrón de depresiones y proyecciones en la tela calandrada, en el que el material no tejido entra en las depresiones de las fibras calandradas estampadas en relieve. Preferiblemente, la estación de laminado incluye un rodillo duro caliente adyacente al material no tejido, y un rodillo blando no caliente adyacente a la tela calandrada, y la tela calandrada conserva, tras el laminado, una alta MVTR y sustancialmente ninguna perforación en la misma. Preferiblemente, el material no tejido es un material hilado. El producto de la primera modificación del proceso es un medio fibroso no tejido que combina una alta permeabilidad al vapor y una baja permeabilidad a líquidos. El medio comprende una tela no tejida formada a partir de fibras que son cristalizadas prematuramente durante la formación de la tela para formar pequeños cristales de polímero en su interior con bajos calores de fusión, y cristales de polímero relativamente mayores en su interior con calores de fusión relativamente mayores. La tela se calandra para ablandar los pequeños cristales de polímero, pero no los relativamente mayores cristales de polímero, conservando así una alta permeabilidad al vapor y proporcionando a la vez una baja permeabilidad a líquidos. La tela no tejida es un componente de un producto laminado calandrado con un hilado, teniendo la tela no tejida un patrón estampado en relieve de depresiones y proyecciones, con el hilado entrando en las depresiones de la tela
no tejida.

La segunda modificación del proceso es un procedimiento para fabricar un medio fibroso que combina una alta permeabilidad al vapor y una baja permeabilidad a líquidos. El procedimiento comprende las etapas de proporcionar una tela no tejida formada a partir de fibras que son cristalizadas prematuramente durante la formación de la tela, para formar pequeños cristales de polímero en la misma con bajos calores de fusión, y cristales de polímero relativamente mayores en su interior con calores de fusión relativamente mayores. Las fibras de la tela cristalizadas prematuramente se pasan a través de una estación de adición en la que se deposita al menos un material de adición polimérico sobre las fibras. Entonces la tela se calandra para ablandar los pequeños cristales de polímero de la misma con bajos calores de fusión, pero no los relativamente mayores cristales de polímero de la misma con calores de fusión relativamente mayores, conservando así una alta permeabilidad al vapor y proporcionando a la vez una baja permeabilidad a líquidos, e integrando la tela y el material de adición. Preferiblemente, las fibras son polipropileno con un intervalo de diámetro dado, y el material de adición se elige del grupo formado por polietileno, poliuretano, alcohol etilvinílico, polipropileno de un intervalo de diámetro diferente, y combinaciones de los mismos. Sustancialmente, cada material de adición se añade a las respectivas estaciones de adición por separado.

El producto de la segunda modificación del proceso es un medio fibroso no tejido que combina una alta permeabilidad al vapor y una baja permeabilidad a líquidos. El medio comprende una tela no tejida formada a partir de fibras que son cristalizadas prematuramente durante la formación de la tela para formar pequeños cristales de polímero en su interior con bajos calores de fusión, y cristales de polímero relativamente mayores en su interior con calores de fusión relativamente mayores. La tela se calandra para ablandar los pequeños cristales de polímero, pero no los relativamente mayores cristales de polímero, conservando así una alta permeabilidad al vapor y proporcionando a la vez una baja permeabilidad a líquidos. La tela calandrada incluye al menos un material de adición polimérico depositado sobre la tela. Preferiblemente, el al menos un material de adición polimérico se deposita sobre la tela antes o después del calandrado.

La tercera modificación del proceso es un procedimiento para fabricar un medio fibroso que combina una alta permeabilidad al vapor y una baja permeabilidad a líquidos. En una forma de realización, el procedimiento comprende las etapas de proporcionar una tela no tejida formada a partir de fibras que son cristalizadas prematuramente durante la formación de la tela, para formar pequeños cristales de polímero en su interior con bajos calores de fusión, y cristales de polímero relativamente mayores en su interior con calores de fusión relativamente mayores. La tela se calandra para ablandar los pequeños cristales de polímero de la misma con bajos calores de fusión, pero no los relativamente mayores cristales de polímero de la misma con calores de fusión relativamente mayores, conservando así una alta permeabilidad al vapor y proporcionando a la vez una baja permeabilidad a líquidos. El tamaño de los poros en la tela calandrada está aumentado, y los poros de la tela calandrada tienen una forma tal que maximizan el paso a su través de fluidos corporales y minimizan la rehumectación. Preferiblemente, la etapa de incremento y moldeado comprende la perforación con agujas calientes de la tela calandrada de una forma tal que la inserción de la aguja caliente plastifica las proximidades de la tela calandrada, y al retirar la aguja caliente, permite el enfriamiento de la tela calandrada plastificada. En otra forma de realización, el procedimiento comprende las etapas de proporcionar una tela no tejida formada a partir de fibras que son cristalizadas prematuramente durante la formación de la tela, para formar pequeños cristales de polímero en su interior con bajos calores de fusión, y cristales de polímero relativamente mayores en su interior con calores de fusión relativamente mayores. Se usa un tamiz rotatorio perforado con succión para recibir las fibras de la tela y formar poros alargados y conformados en la misma, para maximizar el paso a su través y minimizar la rehumectación. Entonces la tela se calandra para ablandar los pequeños cristales de polímero de la misma con bajos calores de fusión, pero no los relativamente mayores cristales de polímero de la misma con calores de fusión relativamente mayores, conservando así una alta permeabilidad al vapor y proporcionando a la vez una baja permeabilidad a líquidos.

El producto de la tercera modificación del proceso es un medio fibroso no tejido que combina una alta permeabilidad al vapor y una baja permeabilidad a líquidos. El medio comprende una tela no tejida formada a partir de fibras que son cristalizadas prematuramente durante la formación de la tela para formar pequeños cristales de polímero en su interior con bajos calores de fusión, y cristales de polímero relativamente mayores en su interior con calores de fusión relativamente mayores. La tela se calandra para ablandar los pequeños cristales de polímero, pero no los relativamente mayores cristales de polímero, conservando así una alta permeabilidad al vapor y proporcionando a la vez una baja permeabilidad a líquidos. La tela no tejida define poros alargados y conformados para maximizar el paso a su través y minimizar la rehumectación.

La cuarta modificación del proceso es un procedimiento para fabricar un medio fibroso que combina una permeabilidad al vapor controlada y una baja permeabilidad a líquidos. El procedimiento comprende las etapas de proporcionar una tela no tejida formada a partir de fibras que son cristalizadas prematuramente durante la formación de la tela, para formar pequeños cristales de polímero en su interior con bajos calores de fusión, y cristales de polímero relativamente mayores en su interior con calores de fusión relativamente mayores. La tela se calandra para ablandar sustancialmente todos los pequeños cristales de polímero de la misma con bajos calores de fusión, y una porción controlada de los relativamente mayores cristales de polímero de la misma con calores de fusión relativamente mayores, controlando así la permeabilidad al vapor y proporcionando a la vez una baja permeabilidad a líquidos.

El producto de la cuarta modificación del proceso es un medio fibroso no tejido que combina una permeabilidad al vapor controlada y una baja permeabilidad a líquidos. El medio comprende una tela no tejida formada a partir de fibras que son cristalizadas prematuramente durante la formación de la tela para formar pequeños cristales de polímero en su interior con bajos calores de fusión, y cristales de polímero relativamente mayores en su interior con calores de fusión relativamente mayores. La tela se calandra para ablandar sustancialmente todos los pequeños cristales de polímero, y una porción controlada de los relativamente mayores cristales de polímero, controlando así la permeabilidad al vapor y proporcionando a la vez una baja permeabilidad a líquidos.

La quinta modificación del proceso es un procedimiento para fabricar un producto laminado fibroso que combina una alta permeabilidad al vapor y una baja permeabilidad a líquidos. El procedimiento comprende las etapas de proporcionar una tela no tejida formada a partir de fibras que son cristalizadas prematuramente durante la formación de la tela, para formar pequeños cristales de polímero en su interior con bajos calores de fusión, y cristales de polímero relativamente mayores en su interior con calores de fusión relativamente mayores. La tela se calandra para ablandar los pequeños cristales de polímero de la misma con bajos calores de fusión, pero no los relativamente mayores cristales de polímero de la misma con calores de fusión relativamente mayores, conservando así una alta permeabilidad al vapor y proporcionando a la vez una baja permeabilidad a líquidos. El producto laminado poliestratificado está formado por la tela calandrada con un hilado de alta resistencia en cada lado de la tela
calandrada.

El producto de la quinta modificación del proceso es un producto laminado fibroso no tejido que combina una alta permeabilidad al vapor y una baja permeabilidad a líquidos. El producto laminado comprende una tela no tejida formada a partir de fibras que son cristalizadas prematuramente durante la formación de la tela para formar pequeños cristales de polímero en su interior con bajos calores de fusión, y cristales de polímero relativamente mayores en su interior con calores de fusión relativamente mayores. La tela se calandra para ablandar los pequeños cristales de polímero, pero no los relativamente mayores cristales de polímero, conservando así una alta permeabilidad al vapor y proporcionando a la vez una baja permeabilidad a líquidos. La tela calandrada es una capa intermedia de un producto laminado poliestratificado con una capa de hilado de alta resistencia en cada lado de la misma.

Breve descripción del dibujo

Los anteriores y relacionados objetos, características y ventajas de la presente invención se comprenderán más completamente con referencia a la siguiente descripción detallada de las formas de realización actualmente preferibles, a la vez que ilustrativas, de la presente invención, cuando se toman en conjunto junto con el dibujo anexo, en el que:

la figura 1 es una vista isométrica de una tela según la presente invención, laminada en una tela hilada, para su uso en un pañal;

las figuras 2A y 2B forman un diagrama de flujo de un procedimiento preferible de fabricación de la tela;

la figura 3 es una vista lateral esquemática en alzado del proceso de estampado en relieve o estampado de un material compactado soplado en fundido/hilado de la presente invención, para formar un producto laminado estampado en relieve;

la figura 4 es una vista lateral esquemática en alzado del proceso para la adición de los materiales de adición al polímero soplado en fundido principal en las estaciones de adición corriente arriba de la estación de compactación;

la figura 5A es una vista seccional fragmentaria esquemática ampliada que muestra la penetración de un material compactado soplado en fundido mediante una aguja caliente para perforar el mismo;

la figura 5B es una vista lateral fragmentaria en alzado que muestra el uso de un tamiz rotatorio perforado en una caja seccional para perforar el material soplado en fundido caliente antes de la compactación; y

las figuras 6A y 6B son curvas de CDB de un material soplado en fundido enfriado y soplado en fundido no enfriado, respectivamente.

Descripción detallada de las formas de realización preferibles

Con referencia ahora al dibujo, y en particular a las figuras 1 y 2 del mismo, la presente invención se refiere a un procedimiento para fabricar un medio fibroso no tejido de porosidad controlada, designado generalmente mediante la referencia numeral 10, combinando opcionalmente el medio 10 una alta permeabilidad al vapor y una baja permeabilidad a líquidos. Para el propósito de la presente invención, el medio se describirá como que combina una alta permeabilidad al vapor de agua y una baja permeabilidad a agua líquida, claramente la aplicación pretendida del medio dictará los detalles específicos de estos criterios, por ejemplo, si la baja permeabilidad a líquidos se aplica a sangre, exudados corporales o líquidos similares, y si la alta permeabilidad al vapor se aplica a vapor de agua, aire o gases similares. Típicamente, el objetivo es un medio sustancialmente impermeable al agua líquida y sustancialmente permeable al vapor de agua. El equilibrio óptimo de propiedades puede ajustarse para las aplicaciones individuales.

El polímero fundido a partir del cual se fabricará el medio es preferiblemente de naturaleza isotáctica, de forma que tiene una estructura uniforme a lo largo de su cadena polimérica. Sin embargo, alternativamente, puede usarse un polímero sindiotáctico en aplicaciones particulares en las que la uniformidad de la estructura es de menor importancia. Los materiales atácticos no son adecuados para el propósito de la presente invención, dado que la estructura de los mismos es tan irregular a lo largo de su cadena polimérica que resisten fuertemente a la cristalización. Para su uso como polímero son preferibles las poliolefinas, siendo especialmente preferible el polipropileno. Por tanto, el polímero preferible para su uso en la presente invención es polipropileno isotáctico.

Típicamente, se colocan pellas u otras formas convencionales del polímero adecuadas para su manipulación en una planta de elaboración, en la tolva de un hilador y se funden mediante un extrusor. Una vez fundido, el polímero es forzado (extrudido) a través de la boquilla de un hilador que define pequeñas boquillas a través de las cuales pasa el polímero fundido, formando así fibras según se enfría el polímero. Para facilitar el tratamiento, el polímero tiene preferiblemente un nivel muy alto de tasa de flujo fundido, y se recoge de la boquilla del hilador a una distancia muy corta entre la boquilla y el colector. Aunque la tela no tejida es preferiblemente un material soplado en fundido, también puede ser un material hilado u otro medio fibroso no tejido, siempre que se produzca una tela adecuada.

Es una característica de la presente invención el que la tela se forme a partir de fibras que son cristalizadas prematuramente durante la formación de la tela. Dichas fibras cristalizadas prematuramente muestran una estructura cristalina "esméctica". Una estructura cristalina esméctica contiene tanto pequeños cristales de polímero con bajos calores de fusión como cristales de polímero relativamente mayores con calores de fusión relativamente mayores. La estructura cristalina esméctica también se denomina "paracristalinidad".

La naturaleza esméctica o prematuramente cristalizada de las fibras útil en el procedimiento de la presente invención puede conseguirse mediante una variedad de formas diferentes. La técnica más común es enfriar las fibras que emergen de la boquilla del hilador (por ejemplo, con un caso un líquido frío, tal como aire a, o por debajo de, 23ºC o a temperatura ambiente) antes de que todos los cristales de polímero de las fibras hayan crecido en toda su extensión. Como resultado, las fibras enfriadas contendrán pequeños cristales de polímero con bajos calores de fusión y cristales de polímero relativamente mayores con calores de fusión relativamente mayores. En otras palabras, las fibras cristalizadas prematuramente muestran un amplio intervalo de distribución de los calores de fusión.

El hecho de que las fibras de polímero enfriadas muestren una distribución relativamente amplia de los calores de fusión queda evidenciado por la relativamente ancha curva de distribución acampanada observada en los datos de la CDB (Calorimetría diferencial de barrido). Para obtener los datos de la CDB, las fibras de polímero se calientan desde 30ºC hasta 300ºC con una tasa de incremento de la temperatura de 10ºC/minuto. Los datos del calor de fusión están representados en las figuras 6A y 6B como calores de fusión (incremento del flujo de calor endotérmico) en milivatios frente a la temperatura en ºC. El "área" bajo la curva representa la cantidad de calor absorbido, y la "\DeltaH" representa el calor de fusión.

Según se observa en la figura 6B, un polímero no enfriado (100% polipropileno) muestra típicamente un estrecho pico en el intervalo de distribución del calor de fusión, lo que indica que todos los cristales de polímero del mismo tienen básicamente la misma morfología, es decir, tienen calores de fusión comparables, de forma que todos ellos se ablandan a la misma temperatura. Como contraste, el polímero esméctico contiene algunas cadenas poliméricas que están altamente cristalizadas y otras cadenas poliméricas que están menos altamente cristalizadas. Como resultado, según se observa en la figura 6A, el polímero esméctico (100% polipropileno) de la presente invención muestra típicamente un intervalo relativamente amplio de calores de fusión, según queda evidenciado por la relativamente ancha curva de distribución acampanada (al contrario que el estrecho pico de distribución del polímero no esméctico). De hecho, las curvas de CDB de un polímero esméctico típicamente indican dos picos, un pico principal y un pico menor dentro del pico principal, mientras que las curvas de CDB de un polímero convencional no esméctico sólo muestran un único pico.

Los datos de la Tabla III muestran que las fibras del polímero enfriadas de la Muestra 1 muestran una permeabilidad al aire bruscamente reducida con respecto a las mismas fibras de polímero no enfriadas de la Muestra 2. Para una fibra 100% polipropileno, la permeabilidad al aire de la fibra no enfriada (Muestra 2) es de 193, mientras que la permeabilidad al aire de la fibra enfriada (Muestra 1) se reduce a 83. Se obtiene una reducción similar en la permeabilidad para las mezclas de fibras.

En este punto debería apreciarse que la distinción entre los pequeños cristales de polímero y los cristales de polímero relativamente mayores en el material esméctico no refleja una diferencia en los pesos moleculares de los cristales de polímero (es decir, el grado de polimerización del mismo), sino más bien una diferencia en la morfología de los propios cristales de polímero. Típicamente, el material polimérico fundido que se hace pasar a través del hilador tiene cadenas poliméricas generalmente del mismo peso molecular. Incluso cuando las propias pellas se caracterizan por un amplio intervalo de pesos moleculares, el tratamiento inicial de los mismos con calor y presión en la tolva del hilador actúa haciendo que de forma general tengan un peso molecular uniforme. En cambio, la "cristalización esméctica" (o la "cristalización prematura" o "supracristalinidad"), según se aplica en la presente invención, se refiere a la morfología de los cristales del polímero.

Aunque pueden usarse diversas técnicas para conseguir la cristalización prematura de las fibras, se consigue más fácil y rápidamente mediante el enfriamiento rápido de las fibras mediante un líquido o gas refrigerante según salen las fibras de la boquilla del hilador y se aproximan al velo del colector. Con la excepción de la cristalización prematura de las fibras durante la formación de la tela, la producción de la tela no tejida según la presente invención tiene una naturaleza convencional, y refleja típicamente técnicas de producción de telas no tejidas conocidas, especialmente aquellas usadas en la producción de telas sopladas en fundido. La temperatura de enfriamiento a la que los filamentos fundidos se enfrían dependerá, en cierto grado, de la composición del polímero fundido 30. Para el polipropileno isotáctico es preferible una temperatura de enfriamiento de 23ºC o inferior.

La tela no tejida así producida se calandra entonces para compactarla. La temperatura superficial del rodillo, la presión superficial del rodillo y la velocidad del rodillo de la calandra se eligen de forma que se ablanden los pequeños cristales de polímero (con calores de fusión relativamente bajos), pero no los cristales de polímero relativamente mayores (con calores de fusión relativamente mayores), conservando así una alta permeabilidad al vapor. Por ejemplo, una tela soplada en fundido de polipropileno esméctico preferible se calandra a una temperatura superficial del rodillo de aproximadamente 25-110ºC, a una presión superficial del rodillo de 25-150 N, y una velocidad del rodillo de hasta 200 metros por minuto, para formar un medio 10 de la presente invención.

Velocidades de rodillo superiores a los 200 metros por minuto típicamente no proporcionan un tiempo adecuado para calentar la tela que pasa a través del conjunto de rodillos de la calandra. Por otro lado, la velocidad del rodillo debería mantenerse a un nivel tan alto como sea posible con objeto de proporcionar tasas de producción aumentadas.

Expresado de forma general, dado que están aumentadas la presión y la temperatura de una operación de calandrado, la cristalinidad del medio resultante (medida por el aumento del área bajo los picos de una curva de CDB) también aumenta. Si la temperatura y la presión aplicadas por la calandra son demasiado bajas (o la velocidad del rodillo demasiado alta), entonces la tela soplada en fundido subcalandrada conserva su alta porosidad tanto a líquidos como a gases, y no puede actuar como una lámina de barrera. Si la temperatura y la presión de la calandra son demasiado altas (o la velocidad del rodillo demasiado baja), entonces la tela soplada en fundido sobrecalandrada se convierte en una película que es totalmente impermeable tanto a gases como a líquidos (y también ruidosa durante su uso). Claramente, la temperatura, presión y velocidad del rodillo óptimas dependerán de la naturaleza del polímero esméctico en particular a tratar. Mientras que el grado de permeabilidad al vapor y de impermeabilidad a líquidos (altura piezométrica) variará según la aplicación en particular pretendida del producto, típicamente se prefieren una impermeabilidad sustancialmente completa a líquidos (incluso a una cabeza hidrostática de al menos aproximadamente 1 kPa) y una permeabilidad sustancialmente completa al vapor (esto es, una permeabilidad al vapor de al menos aproximadamente 1200 g/m^{2} a 24 h).

Los parámetros de presión y temperatura preferibles para la etapa de compactación pueden determinarse fácil y rápidamente para cualquier material enfriado manteniendo una de las variables temperatura y presión constante, mientras se varía la otra variable. Generalmente, se requieren las temperaturas de compactación más altas con objeto de obtener permeabilidades al aire y MVTR dentro de los intervalos preferibles, y se requieren las presiones de compactación más altas para obtener altura piezométricaes mayores.

Se apreciará que la permeabilidad al aire y las tasas de transmisión de vapor húmedo no están necesariamente relacionadas. La permeabilidad al aire está estrechamente relacionada con la compactabilidad del material a medir y su resistencia al flujo de aire a su través, mientras que la MVTR está más relacionada con la morfología del material a medir y su resistencia al flujo de transmisión de vapor húmedo. No obstante, por razones prácticas, las medidas de permeabilidad al aire pueden tomarse como indicativas de las medidas de la MVTR, sometidas a corrección según sea necesario, cuando, por ejemplo, no haya disponible un equipo de medida de la MVTR y haya disponible un equipo de medida de la permeabilidad al aire.

Se teoriza que durante el calandrado los pequeños cristales de polímero (con bajos calores de fusión) se ablandan y actúan como ligante entre los cristales de polímero mayores no ablandados (con altos calores de fusión). Se teoriza que el ablandamiento de los pequeños cristales de polímero les permite cerrar los poros entre los grandes cristales de polímero, encogiendo así la tela y formando un medio de barrera no tejido permeable al vapor e impermeable a líquidos. El calandrado efectúa un encogimiento y contracción del medio, cerrando así los grandes canales o poros portadores de líquido a su través y dejando a la vez abiertos los relativamente más pequeños canales o poros portadores de vapor a su través.

El equilibrio óptimo de las propiedades puede ajustarse para aplicaciones particulares.

Los expertos en la materia apreciaran el término "calandra", según se usa en el presente documento, engloba todos los medios para realizar tanto la transferencia de calor como la compactación (esto es, calentar y reducir el espesor de una tela). Aunque el mecanismo más común para realizar estas operaciones es un conjunto de rollos de calandra, pueden usarse otros mecanismos en lugar o además de los mismos.

El medio 10 se caracteriza por una altura piezométrica de al menos aproximadamente 10, y preferiblemente al menos 2 kPa, una MVTR de al menos aproximadamente 1200, y preferiblemente al menos 3000 g/m^{2} a 24 h, y una permeabilidad al aire de aproximadamente 4,72\cdot10^{-5}-0,047 m^{3}/s, y preferiblemente de 1,89\cdot10^{-4}-1,42\cdot10^{-3} m^{3}/s. El compuesto laminado 16 (formado por el medio 10 y una tela hilada 12), adecuado para su uso como lámina trasera en un pañal u otro producto absorbente, tiene una altura piezométrica de al menos aproximadamente 20, y preferiblemente 3 kPa, una MVTR de al menos aproximadamente 2000, y preferiblemente 4000 g/m^{2} a 24 h, y una permeabilidad al aire de aproximadamente 2,36\cdot10^{-5}-1,42\cdot10^{-3} m^{3}/s, y preferiblemente de 4,72\cdot10^{-5}-4,72\cdot10^{-4} m^{3}/s. Estos criterios se establecen a continuación en la Tabla A.

TABLA A

	Hidropermeablidad	MVTR	Permeabilidad al aire
	kPa	g/m^{2} a 24 h	m^{3}/s
		\geq 1.200	4,72\cdot10^{-5}-0,047
Medio	\geq 1 (\geq 2)
		(\geq 3.000)	(1,89\cdot10^{-4}-1,42\cdot10^{-3})
Material		\geq 2.000	2,36\cdot10^{-5}-1,42\cdot10^{-3}
	\geq 2 (\geq 3)
compuesto		(\geq 4.000)	(4,72\cdot10^{-5}-4,72\cdot10^{-4})
Leyenda; (___) = valores preferibles

Respecto a los datos de la Tabla A, se apreciará que existen unos límites superiores sobre la permeabilidad al aire porque, si el material tiene una permeabilidad al aire demasiado alta, probablemente perderá líquido, así como aire. Aunque no se ha establecido ningún límite superior para la tasa de transmisión de vapor húmedo (MVTR), generalmente es preferible que la MVTR no sea tan alta como para producir una sensación húmeda o fría debido a una rápida evaporación del agua.

No se dan límites superiores para la altura piezométrica porque, por razones prácticas, no se desea ninguna permeabilidad a líquidos, independientemente de la cantidad de presión que se ejerza sobre el líquido atrapado por el medio y/o compuesto. Cuando se usa el medio y/o compuesto como lámina trasera de un pañal infantil, la presión ejercida sobre la misma (esto es, principalmente el peso del bebé) será mínima, por lo que los valores mínimos indicados de la altura piezométrica para el medio/compuesto son aceptables. Por otro lado, cuando se usa el medio/compuesto como lámina trasera de un pañal para adultos o un pañal de incontinencia para adultos, claramente se requiere una altura piezométrica mucho mayor para evitar el escape de líquidos bajo el peso del adulto. Así, por ejemplo, altura piezométricaes de 12 kPa serían el mínimo para la lámina trasera de un pañal para adultos destinado para su uso por una persona de 81,6 kg. Se apreciará que la diferencia bebé/adulto también jugará un papel en la cantidad de humedad (es decir, orina) que debe dejarse escapar como vapor húmedo, dependiendo del tamaño y la salud de los riñones del portador. Las tasas de MVTR establecidas son adecuadas para la adaptación tanto a bebés como a adultos.

Los productos de la invención se caracterizan por una relativamente alta resistencia a la tracción (tanto DM como DC) con respecto a los productos de la competencia. Un medio 10 según la presente invención se laminó por una cara con una tela hilada convencional 12, y por la otra cara con una tela soplada en fundido convencional 14, para formar una tela 18 según se ilustra en la figura 1. La muestra así preparada tenía una altura piezométrica de 164 kPa y una tasa de transmisión de vapor húmedo (MVTR) de 4411 g/m^{2} a 24h. En términos prácticos, la muestra mostró esencialmente ninguna fuga de líquido y una permeabilidad al vapor húmedo muy alta con respecto a otras muestras de la lámina trasera de pañales comerciales con un peso basal comparable.

Con referencia ahora a la figura 2 en particular, la figura 2A ilustra la formación de un velo esméctico soplado en fundido termosensible, y la figura 2B ilustra la compactación del velo y el laminado opcional de la misma para formar un producto laminado SM 16.

Con referencia ahora a la figura 2A en particular, el polímero fundido 30 es extrudido a través de un hilador u orificio de la boquilla 36 para formar los filamentos 38. Al mismo tiempo se dirige aire caliente 40 hacia el cuerpo de boquilla y emerge cerca de los filamentos 38 que se están formando (adyacente al hilador) para alargar los filamentos fundidos 38. Los filamentos fundidos son entonces inmediatamente enfriados mediante el aire helado 41 (por ejemplo, a aproximadamente o por debajo de 23ºC o temperatura ambiente) según van entrando en la unidad de enfriamiento 42 mediante un ventilador 44 y una canalización 46, de forma que los filamentos alargados 38 son enfriados prematuramente por el aire frío, dando así como resultado la formación de un material que contiene tanto pequeños cristales de polímero como grandes cristales de polímero. Los filamentos enfriados prematuramente 38 caen entonces a un colector 50 formado por un rodillo o una cinta transportadora 52, bajo la influencia de la gravedad y/o una caja de succión 54, para formar un velo esméctico termosensible soplado en fundido 56. El velo soplado en fundido 56 es eventualmente recogido sobre un rodillo de recogida 58 para su almacenamiento o uso inmediato en la siguiente etapa del proceso. El velo soplado en fundido 56 es un medio de porosidad controlada y opcionalmente combina una alta permeabilidad al vapor y una baja permeabilidad a líquidos. Tales materiales encuentran utilidad como filtros en una variedad de diferentes aplicaciones, y similares.

Con referencia ahora a la figura 2B en particular, se desenrolla un velo esméctico termosensible soplado en fundido 56 desde un tambor de suministro 80A de la misma en la estación de desenrollamiento 80. Entonces el velo se hace pasar a través de una estación de compactación 82. La calandra de compactación 82A de la estación de compactación 82 tiene dos rodillos. El rodillo superior tiene una superficie externa suave de acero y calefacción por aceite térmico, de forma que proporciona una temperatura controlada en el conjunto de rodillos de la calandra. El rodillo inferior está fabricado con un material más blando comparado con el acero (por ejemplo, una poliamida disponible bajo el nombre comercial RACOLON), que ablanda el medio durante la compactación y evita posibles orificios según se hace más delgado el medio. El calentamiento y compresión simultáneos de las fibras de la tela mediante la calandra de compactación 82A imparten una impermeabilidad a líquidos (propiedades de barrera) al medio de la presente invención, conservando a la vez, al menos hasta cierto grado, la permeabilidad a gases (transpirabilidad) del mismo. El calandrado efectúa un encogimiento de la fibra y una contracción del medio (debido al efecto calorífico del calandrado), cerrando así los grandes canales o poros portadores de líquido a su través y dejando al mismo tiempo abiertos los canales o poros portadores de vapor a su través relativamente más pequeños. La salida de la estación de compactación 82 es un medio 10 según la presente invención.

Sin embargo, para incrementar la resistencia y el tacto del mismo, el medio 10 se lámina típicamente junto con, al menos, una tela hilada, hilada fundida u otra tela no tejida en una cara del mismo, y opcionalmente una tela soplada en fundido o una segunda tela hilada, hilada fundida u otra tela no tejida en la otra cara del mismo. Por tanto, en la estación de desenrollamiento 83 se desenrolla un material hilado 12 desde un tambor de suministro del mismo 83A. El medio soplado en fundido compactado 10 y el material hilado 12 se laminan conjuntamente en la estación de laminado 84 mediante una calandra de laminado 84A para formar un producto laminado 16. La calandra de laminado tiene un rodillo de acero cubierto de caucho adyacente al medio, y un rodillo grabado adyacente al material hilado.

Otros materiales con los que puede laminarse el medio 10 incluyen fibras celulósicas (pasta de papel), fibras sintéticas e incluso tejidos textiles.

Pueden usarse combinaciones de rodillos especiales en la estación de laminado 84 para aceptar a la resistencia y a la suavidad de tipo textil (mano) del producto final, así como para añadir unos patrones deseables a la tela por razones estéticas. Preferiblemente, el producto final 16 (o 18 si se añade una tercera capa) tiene un tacto de paño combinado con una alta resistencia a la tracción y características relacionadas. Las características de tipo textil del medio 10 son especialmente deseables cuando la tela se usa individualmente, aunque también pueden ser deseables cuando se usa el medio 10 como capa externa de un producto laminado.

En la estación de recogida 85, la salida de compuestos 16 de la estación de laminado 84 se enrolla en un rodillo de recogida 85A.

En la descripción anterior y en los ejemplos a continuación, las variables importantes se determinaron usando pruebas aceptadas internacionalmente, como sigue:

Altura piezométrica: EDANA-ERT-160-89

Permeabilidad al aire: EDANA-ERT-140.1-81

Propiedades mecánicas (de tracción): EDANA-ERT-20.2-89

Peso basal: EDANA-ERT-40.3-90

MVTR: ASTM-E96E

Ejemplos Ejemplo I

Con objeto de establecer la porosidad de un medio según la presente invención, se comparó la lámina trasera de un pañal fabricada con un producto preferible de la presente invención con las láminas traseras de numerosos pañales comerciales de la competencia, con los resultados proporcionados a continuación en la Tabla I.

El producto de la lámina trasera de la presente invención (marcado como "FQF" en la Tabla 1) era una tela SMM que contenía en una cara 10 g/m^{2} de tela hilada, en el medio 10 g/m^{2} de medio esméctico compactado según la presente invención, y en la otra cara 10 g/m^{2} de tela soplada en fundido no comprimida, para un total de 30 g/m^{2}. Se probó frente a láminas traseras de pañales usadas en pañales comerciales de la competencia, disponibles bajo los nombres comerciales HUGGIES/ULTRATRIM, HUGGIES/SUPREME, PAMPERS/PREMIUM y DRYPERS/SUPREME.

Todas las muestras se probaron para comprobar la altura piezométrica, la MVTR, la resistencia a la tracción (DM y DC) el porcentaje de estiramiento (DM y DC), y los datos se registraron en la Tabla 1.

La medida de la MVTR se llevó a cabo monitorizando la cantidad de agua destilada que se evaporaba a través de la muestra durante un periodo de 24 horas. La temperatura del agua se mantuvo a 38ºC usando un baño a temperatura constante en el que se colocaron los tarros de agua. Se usó un ventilador para mantener un flujo de aire constante sobre la muestra. La altura del líquido era tal que no interfería con la medida, ya que la parte superior del líquido estaba lo suficientemente por encima de la parte inferior de la muestra.

Los datos de la Tabla 1 demuestran que la altura piezométrica de la lámina trasera de un pañal fabricado con el medio según la presente invención (164) fue la segunda sólo con respecto al Pamper/Premium (192), y que la MVTR y el porcentaje de estiramiento de la misma (DM y DC) según la presente invención (164) superó al resto. La resistencia a la tracción (DM y DC) del medio compuesto según la presente invención fue comparable a las de los productos de la competencia.

Los datos ilustran que una lámina trasera que incorpora el medio de la presente invención como capa de barrera es comparable o superior a los productos de la competencia en todos los aspectos relevantes y, en particular, es ampliamente superior con respecto a la MVTR. De hecho, la MVTR de una lámina trasera según la presente invención es al menos dos veces más alta que la MVTR de las láminas traseras de los productos comerciales probados.

Ejemplo II

Se prepararon tres muestras a partir de pellas de polipropileno idénticos útiles a la presente invención. La primera muestra se trató según la presente invención, incluyendo el enfriamiento y la compactación. La segunda muestra se trató de la misma forma, excepto porque se omitieron las etapas de enfriamiento y de compactación. La tercera muestra se trató de forma similar, pero incluyendo la etapa de enfriamiento y omitiendo únicamente la etapa de compactación. La cuarta y quinta muestra se trataron de forma similar, pero incluyendo la etapa de compactación y omitiendo únicamente la etapa de enfriamiento. La cuarta muestra se compactó a 75 N y 100ºC, mientras que la quinta muestra se compactó a 150 N y 110ºC.

Se recogieron los datos relevantes en diversos puntos del tratamiento, según se recoge en la Tabla II a continuación.

Como podría esperarse, el material de la muestra 2, un soplado en fundido común, mostró una permeabilidad al aire de aproximadamente 0,091 m^{3}/s, superior a los 0,047 m^{3}/s del límite superior de aceptabilidad. De forma similar, el material de la muestra 5, enfriado y compactado a una alta temperatura, era una lámina rígida y quebradiza, que mostraba una altura piezométrica de 78,45 Pa, con respecto a límite inferior de aceptabilidad de 98,06 Pa. Las muestras 3 y 4 mostraron permeabilidades al aire relativamente altas (0,039 m^{3}/s para la muestra 3 y 0,017 m^{3}/s para la muestra 4), de forma que estaban dentro del límite para el medio según la presente invención, definido ampliamente (4,72\cdot10^{-5}-0,047 m^{3}/s), pero sustancialmente por encima del límite preferible (1,89\cdot10^{-4}-1,42\cdot10^{-3} m^{3}/s). Además, la muestra 4 mostró una MVTR inaceptablemente baja, mientras que las muestras 3 y 5 eran tan porosos al vapor húmedo que estaban fuera del intervalo de MVTR disponible del probador usado.

Los datos ilustran que la etapa de enfriamiento aislada o la etapa de compactación aislada son insuficientes para producir un medio preferible según la presente invención. Un medio preferible según la presente invención sólo se produce cuando se realizan tanto la etapa de enfriamiento como la etapa de compactación.

Aunque son necesarias tanto la etapa de enfriamiento como la etapa de compactación para producir un medio preferible según la presente invención, la etapa de enfriamiento aislada es suficiente para producir un medio con un tamaño de poro controlado y una distribución estrecha del tamaño de poro. De hecho, dicho medio puede combinar una alta permeabilidad al vapor y una baja permeabilidad a líquidos.

Cuanto más frío sea el aire de enfriamiento y/o más rápido el enfriamiento, más pequeño será el tamaño de poro resultante en el medio, ya que los cristales más pequeños permiten que los cristales más grandes se junten entre sí, formándose como resultado tamaños de poro más pequeños por la combinación de cristales grandes y pequeños. En esta conexión se apreciará que los cristales de polímero más pequeños invaden los grandes poros formados por los cristales de polímero grandes, de forma que el tamaño efectivo de los poros disminuye, esto es, hay más poros por unidad de volumen debido a la presencia de los pequeños cristales de polímero, así como de los grandes cristales de polímero.

Se apreciará que el material no enfriado y no compactado nuestra grandes poros que pueden tener un tamaño suficiente para permitir el paso a su través tanto de agua como de vapor de agua. Por otro lado, cuando el material es enfriado (aunque no compactado), el material se encoge bajo la diferencia de temperaturas (desde la temperatura de extrusión hasta la temperatura enfriamiento) y los poros encogen del tamaño, a menudo lo suficiente para eliminar el paso de agua a su través y, en circunstancias extremas, limitar el paso de vapor de agua (humedad) a su través. Finalmente, cuando el material es tanto enfriado como compactado, el tamaño de poros disminuye adicionalmente, de forma que los poros permiten el paso de una cantidad limitada de vapor de agua, pero no de agua.

Los tamaños de los poros del material no compactado pueden medirse mediante la permeabilidad del material, indicando un aumento en la permeabilidad un aumento en el tamaño del poro e indicando una disminución en la permeabilidad una disminución en el tamaño del poro. Véase la Tabla III.

Los productos de la presente invención encuentran utilidad en la industria del cuidado de la salud, según se discutió anteriormente, así como en campos tan diversos como la ropa para la limpieza de habitaciones y el cuidado de la salud, filtros para la limpieza de habitaciones, paños del hogar, envases estériles, separadores para baterías y otras aplicaciones industriales con requerimientos de barrera que puedan ser conseguidos por el producto de la presente invención.

Para aquellas aplicaciones que requieran un medio más elástico y más drapeable, sin ningún cambio en las propiedades de barrera u otras ventajas de la presente invención, el polímero fundido a partir del cual se fabrica el medio de la presente invención está fabricado preferiblemente a partir de una mezcla de 60-90% de polipropileno y 10-40% de polibutileno en peso. Los medios fabricados a partir de dicha mezcla muestran un estiramiento hasta ruptura mayor y son mucho más drapeables en comparación con aquellos fabricados a partir de un 100% de polipropileno. Dado que dichos medios son más elásticos y se comportan más como el caucho, los productos laminados que usan dicho medio muestran un menor ruido (esto es, menos arrugas). Un polibutileno preferible para su uso en la presente invención está disponible bajo el nombre comercial PB DP 8910PC en Montell Chemical Co.

Los expertos en la materia apreciarán que la prueba de altura piezométrica es de naturaleza estática y sólo mide la capacidad del medio de barrera para resistir una presión de agua aplicada gradualmente al mismo; esto es suficiente para muchas aplicaciones. Sin embargo, ciertas aplicaciones requieren una prueba más dinámica para determinar la capacidad del medio de barrera para resistir un impacto súbito de agua contra el mismo. La prueba de impacto de líquido dinámico simula la carga/área (energía) dinámica que un bebé impartirá a una estructura de núcleo/lámina trasera saturada cuando pase bruscamente de una posición erguida a sentada. El impacto dinámico del líquido (en g/m^{2}) se calcula en función de la energía de impacto que un bebé con una media de 9 kg impartirá al pañal saturado si el bebé "cae" sobre él desde una posición erguida. El bebé se modela como dos uniones rígidas de masa y de longitud conocidas, y se asume que las uniones "caen" por inercia, siendo el área de impacto la región bajo el pañal. Se calcula que esto son aproximadamente 20 julios sobre un área media de "asiento" del bebé de 87,1 cm^{2} o aproximadamente 2300 J/m^{2}. El impacto líquido dinámico se midió según un procedimiento patentado de Prueba de Impacto Líquido Dinámico V-L-35 de Proctor & Gamble.

Una única capa de película no porosa aislada da un resultado en la prueba de 0 g/m^{2}.Una única capa de laminado usando un medio según la presente invención da un resultado en la prueba de 547 g/m^{2}. Una muestra de dos capas de dicho producto laminado da un resultado en la prueba de 375-465 g/m^{2}.

Para la lámina trasera de un pañal, los resultados de la prueba menores de 700 g/m^{2}, preferiblemente menores de 550 g/m^{2}, son aceptables para una muestra de laminado de 30 g/m^{2} formada por una capa hilada (10 g/m^{2}), una capa central de medio según la presente invención (10 g/m^{2}) y una capa de producto laminado soplado en fundido (10 g/m^{2}).

Así, el medio de la presente invención muestra unos resultados de la prueba aceptables en una prueba de impacto líquido dinámico. Los resultados de la prueba de impacto líquido dinámico confirman que el medio de la presente invención es el factor limitante.

Una muestra formada por dos productos laminados (por ejemplo, teniendo cada producto laminado el medio de la presente invención en el centro, un hilado en una cara del mismo y un soplado en fundido en la otra cara del mismo) muestra típicamente un nivel menor en la prueba de impacto líquido dinámico que una muestra formada por un único producto laminado aislado. Se teoriza que esto es debido al aumento del calandrado de las capas del medio en el producto laminado, lo que afecta a la morfología del material de prueba.

Los materiales de la presente invención, según se discutió anteriormente, pueden mejorar si incluso más mediante el uso de modificaciones del proceso descrito a continuación. La primera modificación del proceso permite el estampado en relieve de un material soplado en fundido sin el peligro de rasgarlo, siendo el material soplado en fundido parte de un sándwich soplado en fundido/hilado. La segunda modificación del proceso permite la producción de una mezcla compactada de materiales, incluyendo el material soplado en fundido compactado, sin los problemas operativos que típicamente se encuentran en la mezcla de una variedad de polímeros en una única tolva y sin el resultante cuello de botella en la línea de producción. La tercera modificación del proceso permite la perforación del material soplado en fundido, de forma que es útil como cubierta o lámina superior, caracterizada por un alto paso a su través de los fluidos corporales y un bajo nivel de rehumectación. Cada modificación del proceso se describirá por separado a continuación.

Típicamente, los materiales soplados en fundido no son estampados en relieve ni estampados (especialmente cuando se usan para aplicaciones de absorción de aceite, la absorción de sonidos o aislamiento térmico) porque el propio material soplado en fundido es demasiado delicado para la operación de estampado en relieve, y cualquier intento de repujarlo o estamparlo dará como resultado la formación de pequeños orificios (y posiblemente perforaciones mayores) en el mismo. Como contraste, los materiales hilados son más fuertes (porque los filamentos ya están pegados entre sí mediante el paso a través de un conjunto de rodillos), e incluso pueden usarse como vehículo de soporte de un material soplado en fundido.

Con referencia ahora a la figura 3, ahora se ha averiguado que en la primera modificación del proceso puede repujarse un sándwich, designado de forma general 100, del material soplado en fundido compactado 102 de la presente invención y un material hilado 104, de una forma tal que se evite la formación de orificios en el material soplado en fundido durante la operación de estampado en relieve. Según pasa en sándwich 100 a través de la estación de estampado en relieve, designada de forma general 106, el material soplado en fundido 102 (con su menor punto de fusión) se ablanda antes que el material hilado 104 (con su mayor punto de fusión). Esto se produce, aunque el material hilado 104 está preferiblemente adyacente al rodillo duro caliente 108 de la estación de laminado 106, y el material soplado en fundido 102 está preferiblemente adyacente al rodillo blando no caliente 110.

Con objeto de mejorar el aspecto y/o el tacto del medio soplado en fundido 102 de la presente invención, se dispone un material tejido o no tejido (preferiblemente un hilado 104) sobre el material soplado en fundido compactado en movimiento 102. El sándwich 100 del material soplado en fundido compactado 102 y el material hilado añadido 104 se pasará entonces opcionalmente sobre un rodillo de precalentamiento (no mostrado) que acerca los dos materiales a la temperatura de laminado. A continuación, el sándwich 100 de los dos materiales 102 y 104 se pasa a través de la estación de laminado 106 que usa calor y/o presión para imponer un patrón sobre los materiales. La estación de laminado 106 incluye típicamente un rodillo duro caliente 108 (típicamente hecho de acero) y un rodillo blando no caliente 110 (típicamente hecho de un material más blando que el acero, tal como nailon, caucho o similares). Preferiblemente, el rodillo duro caliente 108 está dispuesto adyacente al material hilado 104 que pasa a través de la estación de laminado 106, mientras que el rodillo blando no caliente 110 está dispuesto adyacente al material soplado en fundido 102. El rodillo duro caliente 108 de la estación de laminado 106 imprime un patrón de depresiones 112 en la capa soplada en fundido caliente 102 (a través de la capa hilada 104) con un patrón emparejado de proyecciones sobre la capa soplada en fundido caliente 102 que se está formando, donde el rodillo duro caliente 108 no forma las depresiones 112. El patrón se forma más claramente en la capa soplada en fundido 102, que se ablanda bajo el calor y la presión aplicados a la misma, y si acaso, menos claramente en la capa hilada 104. En el contexto de la presente invención, con objeto de mantener alta la MVTR, debe tenerse cuidado para asegurar que la temperatura y la presión aplicadas no den como resultado la conversión de la capa soplada en fundido 102 en una película impermeable.

El estampado en relieve tiene al menos dos funciones: en primer lugar, unir las capas hilada/soplada en fundido o hilada/soplada en fundido/hilada 104/102 ó 104/102/104 conjuntamente en un producto laminado designado de forma general 116 y evitar la deslaminación del mismo (que puede realizarse con o sin haber impuesto ningún estampado sobre los materiales que pasan a su través), y en segundo lugar, imponer un patrón de estampado en relieve sobre la capa soplada en fundido. Preferiblemente, el material soplado en fundido 102 tiene un tamaño de fibra relativamente pequeño (con respecto al material hilado 104), de forma que es sustancialmente uniforme, y por tanto acepta uniformemente el estampado en relieve. Generalmente, al menos uno de los materiales hilados calentados 104 entra en las depresiones formadas en el soplado en fundido 102 mediante el estampado en relieve del sándwich 100 que pasa a través de la estación de laminado 106. Por tanto, los poros del soplado en fundido 102 se llenan en la estación de laminado con las fibras ablandadas por calor del hilado 104.

El material en sándwich resultante o producto laminado estampado en relieve 116 es estéticamente atractivo (debido a los patrones que se pueden haber impreso sobre el mismo), resiste la deslaminación y es más grueso que cualquiera de los componentes por sí mismos. El producto laminado conserva unas propiedades de barreras deseables (por ejemplo, una alta MVTR) y, cuando se desee, puede tener una resistencia aumentada (por ejemplo, una resistencia adecuada para envolturas). Los materiales soplado en fundido e hilado juntos contribuyen a una resistencia adicional del producto laminado.

Generalmente, las porciones unidas de los materiales soplados en fundido e hilados del producto laminado 116 aparecen traslúcidas, mientras que las porciones no unidas aparecen opacas o blancas.

Los parámetros relevantes de la estación de laminado o compactación 138 incluyen la temperatura y la presión ejercida sobre el producto laminado, la velocidad del producto laminado y el porcentaje de área unida del producto laminado.

Para aplicaciones de lámina trasera basadas en las deseables propiedades de barreras (por ejemplo, una alta MVTR) son preferibles presiones de la línea de 50-300 N por milímetro (preferiblemente 75), temperaturas de rodillo de 25-200ºC (preferiblemente 100-128ºC) y velocidades de 20-200 metros por minuto (preferiblemente 150), para productos laminados de aproximadamente unos 20 g/m^{2} (gramos por metro cuadrado) de soplado en fundido compactado y aproximadamente unos 17 g/m^{2} de hilado, tanto si las mismas están hechas exclusivamente de polipropileno como de poliéster. Según aumenta el peso basal, la velocidad debería disminuir para compensar la transferencia de calor efectuada por la muestra en una línea de presión dada. También es posible mover el producto laminado a una velocidad mayor usando una línea de presión mayor o con un estampado en relieve más profundo para las telas más pesadas. El porcentaje de área unida de la tela compactada tras el laminado es preferiblemente de aproximadamente el 5-50%, siendo los menores porcentajes de área unida útiles para láminas traseras (por ejemplo, 20% o menos) y siendo los mayores porcentajes de área unida (por ejemplo, 20% o más) útiles para láminas delanteras y similares.

Para fabricar un producto laminado de tipo Tyvek de polipropileno, polietileno, tereftalato, polietileno y sus mezclas, generalmente pueden usarse las mismas condiciones operativas, salvo por qué tanto el rodillo duro como el rodillo blando son suaves, esto es, sin un patrón de estampado en relieve. Se usan los mismos intervalos de temperaturas y velocidades, pero el intervalo de presión es de 50-600 N por milímetro (preferiblemente 300).

Con referencia ahora a la figura 4, con objeto de posibilitar que el medio compactado 102 de la presente invención sea formado económicamente de una mezcla de polímeros (por oposición a, digamos, 100% de polímero principal, aquí polipropileno 130), en la segunda modificación del proceso se dispone al menos una estación de adición 132 intermedia entre la estación 136 en la que se forma y se enfría el soplado en fundido y la estación 138 donde es compactado, es decir, intermedio entre la estación de enfriamiento 136 y la estación de compactación 138. Una tolva dispuesta en cada estación de adición 132 libera material de adición calentado (pero sin fundir) 140 destinado a ser mezclado con el polímero principal (aquí, polipropileno 130) de la estación de enfriamiento 136. La subsiguiente etapa de compactación en la estación de compactación 138 hace que el material de adición 140 se una y quede integrado con el polímero principal 130.

Los materiales de adición preferibles para su uso en las estaciones de adición incluyen polímeros tales como polietileno, poliuretano y alcohol etilvinilínico, siendo preferibles estos materiales específicos por su capacidad de contribuir a la suavidad y elasticidad del polipropileno. El material de adición 138 liberado por la tolva de la estación de adición puede estar en forma de polvo, pasta, particulados o fibras en grapa (siendo preferiblemente esta última de menos de 4 denier). También son útiles como materiales de adición para su uso en las estaciones de adición 132 las fibras de un diámetro diferente al de las fibras que salen de la estación de enfriamiento 136. Si se desea puede añadirse una pluralidad de diferentes materiales de adición en cada estación de adición. Así puede añadirse un segundo material de adición 140' al polímero principal/primer material de adición 130/140 en una segunda estación de adición 132'.

El uso de las estaciones de adición 132 evita la necesidad de tratar por separado materiales de adición tales como polietileno y poliuretano, que son bien conocidos en la materia por ser difíciles de emplear en un enclave de producción. Una ventaja adicional es que el uso de estaciones de adición 132 separadas evita la formación de un cuello de botella en la línea de producción, que de otro modo se produciría si todos los materiales de adición 140 tuvieran que ser mezclados con el polímero principal 130 en una única tolva, una operación que consumiría bastante tiempo. Adicionalmente, la mezcla en una única tolva del material soplado en fundido 130 y cualquier material de adición 140 sólo podría producirse si el material soplado en fundido 130 y los materiales de adición 140 fueran miscibles y tuvieran adecuadamente unos puntos de fusión similares.

Se apreciará que la etapa de enfriamiento proporciona resistencia adicional al material soplado en fundido 130 en una etapa temprana, de forma que a continuación es capaz de recibir y soportar los materiales de adición 140. Si se desea utilizar el material resultante por sus propiedades de barrera (por ejemplo, una alta MVTR), el material soplado en fundido 130 debe sufrir una compactación. El material de adición 140 añadido antes de la compactación queda incorporado (e incrustado) al material soplado en fundido 130, pero típicamente no está completamente fundido.

Un material fibroso, tal como un soplado en fundido, útil como cubierta o lámina superior para el transporte de fluidos hacia un núcleo absorbente, debe caracterizarse por un alto paso a su través de los fluidos corporales (que pueden tener diferente consistencia y viscosidad, por ejemplo, orina, sangre) desde el lado corporal hacia el núcleo absorbente, y preferiblemente por una menor rehumectación desde el lado del núcleo absorbente. El alto paso a su través y típicamente la menor rehumectación se consiguen preferiblemente aumentando y perfilando el tamaño del poro en la dirección deseada de flujo del líquido.

Con referencia ahora a la figura 5A, en una forma de realización preferible de la tercera modificación del proceso, la presente invención aumenta tanto el tamaño del poro (para aumentar el paso a su través) como el perfil de los poros (para reducir la rehumectación). Esto se consigue mediante la perforación con agujas calientes tras la compactación, mediante la cual las fibras del material soplado en fundido compactado 102 quedan plastificadas tras la perforación con la punta afilada 160 de una aguja caliente para formar una perforación achaflanada 162 y, tras retirar la punta de la aguja 160, las fibras plastificadas se enfrían para estabilizar la forma de la perforación achaflanada convergentemente 162 que conduce al núcleo absorbente. Óptimamente, la perforación con agujas calientes se realiza de forma asíncrona en dos estaciones de perforación, de forma que las perforaciones formadas por una estación no se repitan, y preferiblemente incluso no se superpongan, con las perforaciones realizadas en la otra estación. El proceso funde el área abierta de las perforaciones con perforaciones de diferentes formas y diámetros, preferiblemente interfiriendo con la subsiguiente acción capilar que conduce a la rehumectación. La capa fibrosa compactada puede tener preferiblemente una densidad de 10-25 g/m^{2}, según las agujas usadas.

Con referencia ahora a la figura 5B, en otra forma de realización preferible de la tercera modificación del proceso, la caja de succión 54 usada para alargar los filamentos de polímero fundido no compactados 56 de la estación de enfriamiento 136 puede utilizar un tamiz rotatorio perforado 170 y una corriente de aire de alto vacío (succión) 172. La succión provoca que los filamentos calientes sean succionados a través de las perforaciones convergentes del tamiz 174, formando así un patrón de perforaciones tridimensionales convergentes o en trompeta 162 en el material no compactado.

En cualquier caso, se crea una superficie en microrrelieve que no tiene un aspecto esponjoso ni transparente, no contiene líquido y reduce la reposición. La capa fibrosa tiene pequeños poros o perforaciones, por los que únicamente pasan fluidos de baja viscosidad, y es suave al tacto y en su configuración. Debido a la configuración de las perforaciones 162 formadas, especialmente por una aguja afilada caliente que penetra en la capa fibrosa, se minimiza la rehumectación. (Como contraste, la perforación de una película no evita, ni siquiera minimiza, la rehumec-
tación).

La compactación no se requiere necesariamente, pero preferiblemente la perforación debería tener lugar después de la compactación con objeto de mantener la capa fibrosa tan fina y drapeable como sea posible. La compactación evita que la capa fibrosa absorba parte del fluido corporal hacia sí misma (causando esto último una sensación húmeda después de múltiples descargas de fluidos corporales).

Por tanto, la presente invención proporciona una capa perforada fibrosa, drapeable, suave y blanda, con una alta densidad de fibras y una baja porosidad (y por lo tanto transpirable), y una alta resistencia a la abrasión, caracterizándose la capa por unas perforaciones formadas de forma precisa (no importa cómo se hayan formado) y por ser especialmente útil para pañales desechables y diversos productos de higiene femenina.

Los materiales de la presente invención encuentran utilidad en una amplia variedad de aplicaciones industriales. Por ejemplo, los materiales son útiles como filtros para la filtración del aire, filtros para vehículos, filtros de líquidos y bolsas de filtro. Los materiales también son útiles en ropa protectora industrial, tal como vestuario de limpieza, artículos de ropa para el consumidor, protección del polvo y protección química. Los materiales son además útiles como paños industriales, tales como paños para la limpieza de habitaciones, paños para la absorción de aceites, paños para la limpieza de lentes y protección superficial para superficies de baja fricción y/o antiarañazos. Otras aplicaciones industriales para los materiales incluyen envases del hogar, empaquetados, muebles y ropa de cama, cubiertas para vehículos, aislamiento, separadores de baterías, componentes de zapatos y similares.

Además, los materiales de la presente invención encuentran utilidad en una amplia variedad de aplicaciones higiénicas. Por ejemplo, los materiales son útiles como láminas delanteras, láminas traseras o cubiertas externas, manguitos para las piernas, cinturillas, bandas elásticas, paneles laterales elásticos o extensibles y capas de adquisición o distribución.

Finalmente, los materiales de la presente invención también encuentran utilidad en una amplia variedad de aplicaciones médicas. Por ejemplo, los materiales son útiles como prendas quirúrgicas, cubrezapatos, gorros y vendas para esterilización.

La anterior especificación de aplicaciones particulares debe tomarse únicamente como ejemplo, y no como limitante. Otros usos distintos a las anteriormente mencionadas aplicaciones industriales, higiénicas y médicas se presentan de forma natural a partir de las propiedades físicas y químicas de los materiales de la presente invención.

Las telas de porosidad controlada de la presente invención son útiles generalmente en cada una de las anteriormente mencionadas aplicaciones industriales, aplicaciones higiénicas y aplicaciones médicas.

Para resumir, la presente invención proporciona un procedimiento para fabricar un medio de porosidad controlada, preferiblemente un medio que combina una alta permeabilidad al vapor y una baja permeabilidad a líquidos, procedimiento que no requiere un aporte polimérico especializado ni el uso de ligantes, aditivos o cubiertas químicas para proporcionar la permeabilidad deseada. La presente invención también proporciona un material fabricado mediante el anterior procedimiento, de forma que dicho material no produce ruido durante su uso, muestra un tacto de paño (mano) y es lo suficientemente económico de fabricar para su uso en productos desechables.

Mientras que el objeto general de la invención según se ha descrito anteriormente se ha dirigido a un medio fibroso que combina una alta permeabilidad al vapor y una baja permeabilidad a líquidos, debería apreciarse que cuando la alta permeabilidad al vapor no sea un factor crítico (aunque la baja permeabilidad a líquidos se mantenga como un factor crítico), pueden fabricarse materiales según el proceso de la presente invención que muestran una baja permeabilidad a líquidos y poca, si la hay, permeabilidad al vapor. De hecho, se teoriza que puede formarse un amplio intervalo de tasas de transmisión de vapor húmedo (MVTR) desde aproximadamente 100 hasta aproximadamente 13.000 g/m^{2}/24 h según el procedimiento de la presente invención.

Las bajas tasas de transmisión de vapor se obtienen cerrando los poros definidos por las fibras antes de la compactación. Por tanto, el uso de una alta temperatura de compactación y/o una alta presión de compactación puede cerrar los poros de la tela lo suficiente como para producir una tela que muestre una tasa de transmisión de vapor húmedo relativamente baja (típicamente menor de 1.000 g/m^{2}/24 h).

Se cree que los elevados parámetros de compactación funden las fibras, que a continuación se encogen, cerrando así los poros. El hecho de que el cerramiento de los poros se consiga mediante el uso de una mayor temperatura de compactación o una mayor presión de compactación dependerá de la aplicación final de la tela que se está produciendo. El uso de una temperatura de compactación mayor tiende a producir una tela más rígida, mientras que el uso de una presión de compactación mayor tiende a producir una tela que conserva su suavidad original.

A modo de ejemplo, se calandra una tela soplada en fundido de polipropileno esméctico preferible a una temperatura superficial del rodillo de hasta 145ºC (con respecto a la temperatura de 25ºC-110ºC usada para producir una tela con una elevada tasa de transmisión de vapor húmedo), una presión superficial del rodillo de hasta 300 N (en lugar de los 25-150 N usados para producir una tela con una alta tasa de transmisión de vapor húmedo), a una velocidad del rodillo de hasta 200 metros por minuto. Las temperaturas superficiales del rodillo por encima de aproximadamente 110ºC dan como resultado un ablandamiento de al menos un porcentaje de los grandes cristales de polímero, mientras que presiones superficiales del rodillo de 300 N dan como resultado una deformación de los cristales de todos los tamaños del polímero de la tela.

Si la temperatura y/o la presión de la calandra son demasiado altas (con la velocidad del rodillo demasiado baja) entonces la tela soplada en fundido sobrecalandrada se transforma desde una tela con una alta tasa de transmisión de vapor húmedo en una película que es totalmente impermeable tanto a gases como a líquidos (de forma que tiene una tasa de transmisión de vapor húmedo muy baja) y típicamente con una baja resistencia y una baja resistencia a la rotura.

Se apreciará que el control de la porosidad conseguido mediante la presente invención se obtiene mediante un mecanismo claramente distinguible del mecanismo usado en la técnica anterior. La técnica anterior enseña la dispersión de particulados, por ejemplo, carbonato cálcico (CaCO_{3}), en una película y crea la porosidad bien mediante el estiramiento de la lámina para abrir los poros alrededor de los particulados o bien retirando las partículas de la película, dejando así vacíos que proporcionan la porosidad. Como contraste, las telas de la presente invención son velos fibrosos con numerosas ventajas con respecto a las películas de la técnica anterior. En particular, son más puras (dado que no están contaminadas por ningún residuo de los particulados usados para obtener la porosidad), más ligeras (aproximadamente 10 g/m^{2} frente a los 30 g/m^{2} para las películas de la técnica anterior, dado que no hay ningún residuo de particulado), y más baratas (dado que no se usan particulados en su interior y el proceso se adapta por sí mismo al equipamiento de la planta existente para la formación de fibras). Permiten un control preciso de la tasa de transmisión de vapor húmedo (mediante el control de la temperatura de compactación y de la presión de compactación). Adicionalmente, muestran una mayor resistencia ante la rotura (evidenciado por las pruebas tensil, de rotura trapezoidal y de rotura de Elmendorf) y una mayor resistencia a la compactación o resistencia en la prueba de estallido (dado que la estructura básica permanece como un velo fibroso dentro del medio compactado formado). Por cualquiera o todas de las anteriores razones, los materiales según la presente invención pueden ser preferibles sobre los materiales de la técnica anterior incluso cuando la tasa de transmisión de vapor húmedo no supone una preocupación. Cuando la tasa de transmisión de vapor húmedo no supone una preocupación, obviamente el número de posibles aplicaciones para las telas aumenta considerablemente. La ausencia de particulados, o del residuo de los particulados eliminados, en la tela, hacia el material especialmente adecuado para aplicaciones
higiénicas.

Consecuentemente, la presente invención abarca además un procedimiento para fabricar un medio fibroso que combina una permeabilidad al vapor controlada y una baja permeabilidad a líquidos, en el que la tela (según se describió anteriormente), se calandra o se compacta para ablandar sustancialmente todos los pequeños cristales de polímero de la misma con bajos calores de fusión y una proporción controlada de los cristales de polímero relativamente mayores de la misma con calores de fusión relativamente mayores, controlando así la permeabilidad al vapor y proporcionando a la vez una baja permeabilidad a líquidos. Según se describió anteriormente, unos ajustes adecuados en la temperatura de compactación y/o la presión de compactación pueden proporcionar una tela con una baja permeabilidad a líquidos y una permeabilidad al vapor controlada (ya sea alta o baja), sin la introducción temporal y subsiguiente eliminación de particulados de la tela (como en la técnica anterior).

Aunque el material con una baja tasa de transmisión de vapor húmedo de la presente invención puede usarse por sí solo, típicamente se laminará con una capa de hilado para aplicaciones particulares, tales como su uso como lámina trasera de un pañal.

El material de la presente invención es particularmente adecuado para una nueva aplicación que requiere una alta resistencia a la tracción y una alta resistencia a la rotura, así como esencialmente ninguna permeabilidad a líquidos y una permeabilidad al vapor relativamente alta. Consecuentemente, el material es útil como un aislamiento de barrera para una casa o edificio durante su construcción. (Una vez construido el armazón de la casa/edificio, el armazón se envuelve con un aislamiento de barrera antes de aplicar la superficie exterior (por ejemplo, una ripia)). El material debe ser bastante fuerte (es decir, mostrar una alta resistencia a la tracción y resistencia a la rotura) e impermeable (es decir, mostrar esencialmente ninguna permeabilidad a líquidos), a la vez que permanece transpirable al vapor para permitir el escape de vapor húmedo y similares.

Se produce una barrera de tela aislante bajo el nombre comercial TYVEK (disponible en DuPont). Éste producto está fabricado a partir de un 100% de fibras de polietileno fundidas al instante de alta densidad unidas entre sí mediante calor y presión. El material TYVEK también se usa en envases estériles, envolturas de alta resistencia, ropa protectora de barrera y similares.

Un material competitivo de la presente invención es una tela SCS poliestratificada (según se ilustra, de tres capas). La capa intermedia o "C" es el medio fibroso compactado básico con una alta permeabilidad al vapor y una baja permeabilidad a líquidos fabricado mediante la cristalización prematura y el posterior calandrado o compactación, según se describió anteriormente. Esta capa "C" se coloca entonces entre dos capas externas "S" de tela hilada, y la construcción de tres capas "SCS" se hace pasar entonces entre dos rodillos para un producto laminado en
frío.

En el laminado en frío, un rodillo es un rodillo blando y suave y el otro rodillo es un rodillo duro y suave. Por ejemplo, el rollo duro y suave puede estar formado de acero, mientras que el rodillo blando y suave puede estar formado de RACOLON, un tipo de nailon (disponible en KTM, Alemania). Con objeto de conseguir el laminado en frío, la temperatura superficial de los rodillos se mantiene preferiblemente no mayor de los 100ºC (y preferiblemente a 25ºC-90ºC) y la presión superficial de los rodillos se mantiene relativamente alta, a 270-800 N/mm (preferiblemente 500 N/mm).

Con referencia ahora a la Tabla IV, en ella se indican las propiedades de una muestra según la presente invención y dos tipos diferentes de TYVEK (uno con un peso basal ligeramente menor y otro con un peso basal ligeramente mayor que el de la muestra). La capa "C" de la muestra es una capa soplada en fundido compactada de 10 g/m^{2} fabricada a partir de resina de polipropileno (disponible en Montel) con un índice de flujo fundido (MFI) de 1000. Las dos capas "S" de la muestra son resina de polipropileno 3825 de EXXON (disponible en Exxon), una con un peso basal de 34 g/m^{2} y la otra con un peso basal de 20 g/m^{2}. Las tres capas se laminaron conjuntamente a 100ºC y 500 N/mm de presión entre dos rodillos de calandra de acero suave y RACOLON blando a 15 m/min.

Como se apreciará a partir de los datos, la tela según la presente invención tiene una resistencia muy alta (véanse los datos de tracción DM, estiramiento hasta ruptura y módulo de Young), y una resistencia a la rotura muy alta (véanse los datos de rotura trapezoidal). Adicionalmente, tiene una altura piezométrica relativamente alta de unos 2,94 kPa, y una elevada tasa de transmisión de vapor húmedo de 2632 g/m^{2}/24 h. El hilado o capas "S" son bastante permeables tanto a líquidos como a vapor, pero proveen al producto laminado con la alta resistencia requerida para un producto de tipo TYVEK. Por tanto, las altas MVTR e altura piezométrica surgen casi exclusivamente a partir de la capa soplada en fundido o "C", que controla el paso de líquido y de vapor a través del producto laminado. En otras palabras, las propiedades de barrera del producto de tipo TYVEK se producen mediante la capa soplada en fundido compactada según la presente invención.

TABLA I

1

TABLA II

2

	Leyenda:
	A	Tamaño de la cabeza de prueba 28 cm^{2}
	B	Tamaño de la cabeza de prueba 38 cm^{2}
	C	Tamaño de la cabeza de prueba 5 cm^{2}

TABLA III

3

* \begin{minipage}[t]{135mm} Media de cuatro muestras. El tamaño de la cabeza de prueba para la altura piezométrica es de 28 cm^{2}, y el tamaño de la cabeza de prueba para la permeabilidad al aire es de 38 cm^{2}. \end{minipage}

TABLA IV

4

	* ASTM
	** EDANA.

Claims

1. Un procedimiento para fabricar un medio fibroso no tejido que combina una alta permeabilidad al vapor y una baja permeabilidad a líquidos, comprendiendo el procedimiento las etapas de:

(A) proporcionar una tela soplada en fundido no tejida formada por fibras que tienen pequeños cristales de polímero en su interior con bajos calores de fusión, y cristales de polímero relativamente mayores en su interior con calores de fusión relativamente mayores, estando formadas las fibras por un polímero estirado y cristalizado después prematuramente mediante el enfriamiento prematuro con una corriente de aire refrigerante frío, inmediatamente después del estiramiento y antes de completar la formación de la fibra, para formar tanto pequeños cristales de polímero en su interior con bajos calores de fusión como cristales de polímero relativamente mayores en la misma con calores de fusión relativamente mayores; y

(B) calandrado de la tela a una temperatura superficial del rodillo de 25 a 110ºC, una fuerza del espacio lineal entre rodillos de 25 a 150 N/mm, y una velocidad del rodillo de hasta 200 metros/minuto, eligiéndose cooperativamente la temperatura, la presión y la velocidad del rodillo de la operación de calandrado para ablandar los pequeños cristales de polímero en su interior con bajos calores de fusión pero no los relativamente mayores cristales de polímero en su interior con calores de fusión relativamente mayores, conservando así una alta permeabilidad al vapor, de al menos 1.200 g/m^{2} a 24 h, a la vez que proporciona una baja permeabilidad a líquidos, medida mediante una altura piezométrica de al menos 1 kPa, mediante la compactación, el encogimiento de las fibras y la contracción en el medio fibroso.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el polímero es isotáctico.

3. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el polímero es polipropileno.

4. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el polímero es una mezcla de polipropileno y polibutileno.

5. El procedimiento de la reivindicación 4, en el que la mezcla es del 60 al 90% de polipropileno y del 10 al 40% de polibutileno en peso.

6. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el polímero es polipropileno isotáctico.

7. El procedimiento de la reivindicación 1, que incluye la etapa de formar un compuesto del material calandrado con al menos una capa de tela no tejida.

8. El procedimiento de la reivindicación 7, que incluye la etapa de formar un compuesto del material calandrado con al menos una capa de tela de hilatura.

9. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la tela se calandra entre un rodillo duro suave y un rodillo más blando para efectuar la compactación, el encogimiento de las fibras y la contracción en el medio fibroso.

10. Procedimiento de una de las reivindicaciones 1 a 9, en el que las fibras de la tela cristalizadas prematuramente se pasan a través de una estación de adición, en la que se deposita al menos un material de adición polimérico sobre las fibras.

11. Procedimiento de una de las reivindicaciones 1 a 10, en el que el tamaño de los poros de la tela calandrada es aumentado y los poros de la tela calandrada se conforman de forma que se maximice el paso a su través de fluidos corporales y se minimice la rehumectación.

12. Un procedimiento para fabricar un medio fibroso no tejido que combina una permeabilidad al vapor controlada y una baja permeabilidad a líquidos, comprendiendo el procedimiento las etapas de:

(B) calandrado de la tela a una temperatura superficial del rodillo de 110 a 145ºC y una presión superficial del rodillo de hasta 300 N, eligiéndose cooperativamente la temperatura, la presión y la velocidad del rodillo de la operación de calandrado para ablandar los pequeños cristales de polímero de la misma con bajos calores de fusión y una proporción controlada de los relativamente mayores cristales de polímero de la misma con calores de fusión relativamente mayores, controlando así la permeabilidad al vapor a la vez que proporciona una baja permeabilidad a líquidos.

13. Medio fibroso no tejido obtenible según uno de los procedimientos de las reivindicaciones 1 a 12.

14. Uso de la tela no tejida obtenible según un procedimiento de una de las reivindicaciones 1 a 12 en la fabricación de un material compuesto con un material no tejido.

15. Uso según la reivindicación 14, en el que dicho material compuesto tiene una tasa de transmisión de vapor mayor de 3.000 g/m^{2} a 24 h y una altura piezométrica de al menos 1 kPa.

16. Uso según la reivindicación 14, en el que el material compuesto tiene una MVTR de al menos 2.000 g/m^{2} a 24 h y una altura piezométrica de al menos aproximadamente 2 kPa.

17. Uso según la reivindicación 16, en el que la tela del material compuesto tiene una MVTR de al menos 4.000 g/m^{2} a 24 h y una altura piezométrica de al menos 3 kPa.

18. Uso según la reivindicación 16, en el que el material no tejido es un hilado.

19. Uso según la reivindicación 16, en el que la tela del material compuesto tiene un resultado de una prueba de impacto líquido dinámico no superior a 547 g/m^{2}.

20. Uso según una de las reivindicaciones 16 y 18, en el que la tela del material compuesto está en la naturaleza de la lámina trasera de un pañal.

21. Uso según la reivindicación 14, en el que el producto laminado se hace pasar a través de una estación de estampado en relieve para imponerle un patrón de depresiones de las fibras calandradas estampadas en relieve.

22. Uso según la reivindicación 14, en el que la tela calandrada es una capa intermedia de un producto laminado poliestratificado que tiene una capa hilada de alta resistencia a cada lado del mismo.