ES2252059T3 - Materiales elastomericos de baja relajacion de tensiones. - Google Patents
Materiales elastomericos de baja relajacion de tensiones.Info
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Abstract
Una película elastomérica de baja relajación de tensiones adecuada para ser conformada en una banda elastomérica tridimensional porosa macroscópicamente expandida, comprendiendo dicha película elastomérica una capa elastomérica que tiene una primera y una segunda superficies opuestas y al menos una capa de piel sustancialmente menos elastomérica, sustancialmente unida de forma continua a dicha primera superficie de capa elastomérica, comprendiendo dicha capa elastomérica: a) de 20 a 80 % en peso de un copolímero de bloques elastomérico, comprendiendo dicho copolímero de 10 % a 80 % en peso de al menos un bloque rígido y de 20 % a 90 % en peso de al menos dos bloques flexibles; b) de 3 a 60 % en peso de al menos una resina de vinilareno; y c) de 5 a 60 % en peso de un aceite de procesamiento; en donde la capa elastomérica tiene una relajación de tensiones inferior a 20 % a una elongación del 200 % a temperatura ambiente y una relajación de tensiones inferior a 45 % después de 10 horas a 82,2 °C (100 °F) y una elongación del 50 %.
Description
Materiales elastoméricos de baja relajación de
tensiones.
La presente invención se refiere a materiales
elastoméricos de baja relajación de tensiones adecuados para su uso
en bandas poliméricas con aberturas tridimensionales expandidas
macroscópicamente.
En el sector de los artículos absorbentes
desechables se sabe desde hace mucho tiempo que es deseable
construir dispositivos absorbentes tales como pañales desechables
con fijadores, pañales de una pieza, bragas pañal, compresas
higiénicas, salvaslips, bragas para incontinentes, y similares, con
elementos elásticos para mejorar la adaptación a diferentes
tamaños, la facilidad de movimiento y un ajuste mantenido. También
se sabe que es preferible, especialmente en estos productos
previstos para ser utilizados en condiciones de calor y humedad,
proporcionar una adecuada porosidad a todas las zonas del artículo
donde una indebida oclusión de la piel puede causar una
sensibilización de la piel o una erupción cutánea por calor. Debido
a la naturaleza de muchos artículos absorbentes desechables, existe
un elevado potencial de irritación de la piel debido al atrapamiento
de humedad y otros exudados corporales entre la parte elástica del
artículo y la piel del portador. Las porciones elásticas de los
artículos desechables son especialmente proclives a causar
irritaciones de la piel ya que tienden a ajustarse más al cuerpo y,
por tanto, resulta más probable que ocluyan zonas de la piel, a
menudo durante períodos prolongados de tiempo. Se conocen
diferentes métodos en la técnica para transmitir elasticidad a las
películas poliméricas. Los materiales con mayor elasticidad
proporcionan a los productos sanitarios o de higiene personal un
mejor ajuste al cuerpo, por lo que el flujo de aire a la piel y el
flujo de vapor desde las zonas ocluídas se ve reducido. La
transpirabilidad (especialmente la permeabilidad al vapor) es
entonces más importante para la salud de la piel. También se conocen
en la técnica diferentes métodos para transmitir porosidad a las
películas poliméricas y mejorar la transpirabilidad, pero sigue
existiendo la necesidad de disponer de una película o banda
polimérica que proporcione una elasticidad y una porosidad
adecuadas, de forma que pueda adaptarse a un uso durable y
prolongado en productos de higiene personal o sanitarios,
especialmente artículos desechables, vendas, envolturas y apósitos
para heridas.
Se conocen en la técnica pañales desechables y
otros artículos absorbentes dotados de remate vuelto elástico para
las piernas o banda de cintura elástica para un ajuste más cómodo y
para proporcionar un mejor control de los derrames. A menudo, la
elasticidad se consigue mediante un tratamiento térmico de los
materiales poliméricos que producen un deseable encogimiento o
recogimiento de una porción del pañal. Uno de estos métodos de
tratamiento se describe en la patente US-4.681.580,
concedida a Reising y col. el 21 de julio de 1987. Otros métodos
para transmitir elasticidad se describen en las patentes
US-5.143.679, concedida a Weber y col. el 1 de
septiembre de 1992, US-5.156.793, concedida a Buell
y col. el 20 de octubre de 1992, y US-5.167.897,
concedida a Weber y col. el 1 de diciembre de 1992.
Se conocen en la técnica diferentes medios para
conferir mayor porosidad a las películas poliméricas planas
elásticas, tales como la perforación con matriz, el ranurado y la
perforación con aguja caliente. Sin embargo, cuando se aplica
cualquiera de las técnicas anteriores a películas elastoméricas
termoplásticas, el aumento de la porosidad va acompañado de una
reducción del grado de rendimiento elástico fiable. Por ejemplo, en
el caso de aberturas circulares en una película plana, se sabe que
al aplicar una tensión S_{1}, se crea una tensión local
resultante, S_{2}, en sentido ortogonal a la tensión aplicada
alrededor de las aberturas. Esta tensión local, S_{2}, es mayor
que S_{1}, pudiendo ser hasta 3 veces la tensión aplicada. En el
caso de aberturas no circulares, la concentración de tensión puede
ser incluso mayor. Como resultado, las aberturas se convierten en
una fuente de puntos iniciales de desgarro en sus bordes ya que los
bordes del material forman los bordes de las aberturas en el plano
de la tensión aplicada. En el caso de las películas elásticas
termoplásticas comunes, estas aberturas facilitan el inicio del
desgarro, que puede irse propagando con el tiempo hasta llegar a
producir un fallo catastrófico de la película. Cuando se utiliza en
porciones elásticas de artículos absorbentes desechables, este
fallo produce una pérdida de características de elasticidad
importantes, incluida las pérdidas de confort, ajuste y uso del
artículo absorbente.
Las estructuras de banda del estado de la técnica
que proporcionan una adecuada porosidad de forma que resultan
preferidas para su uso como superficie en contacto con el portador
en artículos absorbentes desechables presentan dos variantes
básicas, a saber, estructuras inherentemente permeables a los
fluidos, tales como no tejidos fibrosos, y materiales impermeables
a los fluidos, tales como bandas poliméricas a las que se les ha
dotado de un grado de permeabilidad a los fluidos a través de
aberturas para permitir que los fluidos y la humedad fluyan a
través de las mismas. Ninguna de estas variedades es típicamente
elástica y, como consecuencia, ambas son generalmente utilizadas en
regiones de un artículo absorbente que requieren una permeabilidad a
los fluidos pero no extensibilidad, tales como la capa en contacto
con el cuerpo de una compresa.
La patente de atribución común
US-3.929.135, concedida a Thompson el 30 de
diciembre de 1975, describe una banda polimérica porosa adecuada
para estar en contacto con el cuerpo en artículos desechables.
Thompson describe una lámina superior tridimensional
macroscópicamente expandida que comprende un material polimérico
impermeable a los líquidos. Sin embargo, el material polimérico
está conformado de forma que comprende capilares cilíndricos,
teniendo los capilares una abertura de base en el plano de la lámina
superior, y una abertura de ápice en contacto íntimo con la
almohadilla absorbente utilizada en el artículo absorbente
desechable. Sin embargo, el material polimérico descrito por
Thompson no es generalmente un elastómero y Thompson depende de las
propiedades no elásticas de la película monocapa termomoldeada para
fabricar la estructura tridimensional deseada.
Otro material que ha sido utilizado como
superficie en contacto con el cuerpo en un contexto de artículos
absorbentes desechables se describe en la patente de atribución
común US-4.342.314, concedida a Radel y col. el 3
de agosto de 1982. La patente de Radel y col. describe una banda
plástica tridimensional macroscópicamente expandida mejorada que
comprende una sucesión regulada de redes capilares que tienen su
origen en una superficie de la banda y se extienden por ella hasta
terminar en forma de aberturas en la superficie opuesta de la misma.
En una realización preferida, las redes capilares van disminuyendo
de tamaño en la dirección del transporte de líquidos.
Las bandas plásticas tridimensionales
macroscópicamente expandidas del tipo descrito de forma general en
las patentes de atribución común de Thompson y Radel y col. antes
mencionadas han conseguido con éxito disponer de una adecuada
permeabilidad al vapor gracias a la porosidad proporcionada por las
aberturas. Sin embargo, debido a las limitaciones del material,
estas bandas no poseen generalmente la elasticidad requerida para
que la banda resultante tenga características elastoméricas
significativas. Este inconveniente sustancialmente limita el uso de
estas bandas en las porciones elásticas de un artículo
absorbente.
Las bandas poliméricas elásticas pueden
fabricarse con materiales elastoméricos conocidos en la técnica,
pudiendo ser laminados de materiales poliméricos tales como los
descritos en US-5.501.679, concedida a Krueger y
col. el 26 de marzo de 1996. Los laminados de este tipo se preparan
generalmente coextruyendo materiales elastoméricos y capas de piel
no elásticas, después estirando el laminado más allá del límite de
elasticidad de las capas de piel y finalmente dejando que el
laminado se recupere. Las bandas o películas elastoméricas como las
descritas anteriormente pueden utilizarse en las porciones
ajustadas al cuerpo de prendas de vestir, tales como bandas de
cintura, dobleces vueltos para las piernas y paneles laterales, pero
generalmente no son lo suficientemente porosas como para evitar una
irritación no deseada de la piel cuando se utilizan durante un
período prolongado de tiempo.
Además, las condiciones actuales de uso de los
artículos absorbentes o de otros productos de aseo personal
incluyen de forma típica calor, humedad, cargas o combinaciones de
los mismos. Algunos materiales elastoméricos sufren una pérdida de
propiedades de elasticidad y estabilidad dimensional a la
temperatura corporal, especialmente bajo carga o tensión. La
pérdida de propiedades de elasticidad y estabilidad dimensional
produce flacidez y desajuste del artículo absorbente y, en los
casos más graves, puede dar lugar a derrames en el artículo
absorbente.
Los componentes elásticos de ciertos artículos,
tales como bragas pañal, pañales de una pieza, pañales desechables
con fijadores, prendas de incontinencia para adultos, vendas,
envolturas, apósitos para heridas, y similares, pueden estar
sometidos a un estiramiento considerable, una deformación de hasta
el 400% de su dimensión original, cuando el artículo se coloca en
el cuerpo del portador. Esta etapa impone requisitos adicionales de
estirabilidad y recuperabilidad al material elastomérico.
Existe una considerable dificultad para procesar
y manipular materiales elastoméricos debido a la naturaleza
inherentemente pegajosa y estirable de los materiales elastoméricos.
Los materiales elastoméricos tienen tendencia a adherirse al equipo
utilizado en el proceso y resultan difíciles de eliminar de un
rodillo o de cortar al tamaño correcto para ser incorporados en los
productos acabados.
Por tanto, es deseable proporcionar un material
elastomérico que sustancialmente mantenga sus propiedades de
elasticidad en las condiciones de uso actuales del producto acabado
durante un período de tiempo especificado, por ejemplo, a la
temperatura del cuerpo, bajo una carga mantenida durante
aproximadamente 10 horas.
Es deseable proporcionar esta película
elastomérica que sea ajustable y transpirable (es decir, permeable
al vapor).
Más especialmente, en una realización
especialmente preferida, sería deseable proporcionar una banda
elastomérica tridimensional macroscópicamente expandida con
aberturas que sea capaz de sustancialmente recuperar su forma
tridimensional después de ser sometida a una deformación de hasta
aproximadamente el 400% o superior.
También es deseable proporcionar una película
elastomérica adecuada para su uso en una banda elastomérica con
aberturas diseñada para disociar los efectos de una deformación
aplicada sobre la banda desde los bordes de las aberturas y
retardar o evitar así la presentación de un inicio de desgarro.
Además, es deseable proporcionar este material
elastomérico con mejor procesabilidad y que sea rentable para
productos de higiene personal y productos sanitarios tales como
pañales de una pieza, bragas pañal, pañales desechables con
fijador, prendas para personas con incontinencia, compresas
higiénicas, salvaslips, apósitos para heridas, vendas y
envolturas.
La presente invención se refiere a un material
elastomérico con baja relajación de tensiones. El material
elastomérico puede utilizarse solo o con capas de piel para formar
una película elastomérica. La película elastomérica es útil en un
proceso de conformación para fabricar una banda elastomérica
tridimensional porosa macroscópicamente expandida. En una
realización preferida, la banda elastomérica es adecuada para su uso
en porciones elásticas o ajustadas al cuerpo de artículos
absorbentes desechables, tales como paneles laterales, bandas de
cintura, dobleces, o de productos sanitarios, tales como vendajes,
vendas y envolturas. Las bandas poliméricas porosas extensibles de
la presente invención también pueden ser utilizadas en otras
porciones del artículo absorbente donde se desea disponer de un
material estirable o transpirable como en el caso de láminas
superiores o láminas inferiores.
Los materiales elastoméricos de la presente
invención preferiblemente presentan una baja relajación de tensiones
a la temperatura del cuerpo y en condiciones de carga o tensión
durante un período de tiempo especificado. Los materiales
elastoméricos también presentan un valor bajo de histéresis y una
elevada elongación en el punto de ruptura cuando se someten a
grandes deformaciones. En una realización preferida, el material
elastomérico comprende un copolímero de bloques estirénico tal como
poliestireno-poli(etileno/propileno)-poliestireno
(S-EP-S),
poliestireno-poli(etileno/butileno)-poliestireno
(S-EB-S),
poliestireno-polibutileno-poliestireno
(S-B-S),
poliestireno-poliisopreno-poliestireno
(S-I-S) o
poliestireno-poli(isopreno/butadieno)-poliestireno
hidrogenado (S-IB-S) al menos una
resina de vinilareno y un aceite de procesamiento, especialmente un
aceite de hidrocarburo de baja viscosidad tal como el aceite
mineral.
Los materiales elastoméricos de la presente
invención pueden estar en una película multicapa con al menos una
capa de piel sustancialmente menos elastomérica tal como los
materiales de tipo poliolefina, incluidos polietileno y
polipropileno. Las películas elastoméricas son útiles para conformar
bandas elastoméricas tridimensionales macroscópicamente
expandidas.
En una realización preferida, la banda tiene una
primera superficie continua y una segunda superficie discontinua
alejada de la primera superficie. La banda elastomérica presenta
numerosas aberturas primarias en la primera superficie de la banda,
estando definidas las aberturas primarias en el plano de la primera
superficie por una red continua de elementos de interconexión, en
donde cada elemento de interconexión presenta un corte con forma
cóncava en sentido ascendente a lo largo de su longitud. En una
realización preferida cada elemento de interconexión presenta un
corte generalmente en forma de U a lo largo de una porción de su
longitud, comprendiendo el corte una porción de base generalmente
en el plano de la primera superficie de la banda y porciones de
pared lateral unidas a cada borde de la porción de base e
interconectadas con otras porciones de pared lateral. Las porciones
de pared lateral interconectadas se extienden generalmente en la
dirección de la segunda superficie de la banda y están
interconectadas entre sí entre la primera superficie y la segunda
superficie de la banda. Las porciones de pared lateral
interconectadas finalizan sustancialmente a la misma altura para
formar una abertura secundaria en el plano de la segunda superficie
de la banda.
Cuando la capa elastomérica de la presente
invención se utiliza como elemento poroso extensible en un artículo
absorbente, permite que los elementos de interconexión se estiren en
el plano de la primera superficie. La naturaleza tridimensional de
la banda permite disociar la deformación sobre los elementos de
interconexión en el plano de la primera superficie con respecto a
la deformación en las aberturas secundarias de la superficie
secundaria y, por tanto, desacoplarla de la posible tensión inducida
por deformación en los puntos de inicio del desgarro. Esta
disociación, o desacoplamiento, de la tensión inducida por
deformación de la banda con respecto a la tensión inducida por
deformación de las aberturas secundarias aumenta significativamente
la fiabilidad de la banda permitiendo deformaciones repetidas y
sostenidas de la banda de hasta aproximadamente el 400% o más sin
que la banda falle por un inicio de desgarro en las aberturas.
También se describe un método para fabricar la
banda elastomérica de la presente invención, el cual comprende
proporcionar una película multicapa elastomérica, apoyar la película
en una estructura conformadora y aplicar un diferencial de presión
de fluido en todo el espesor de la película multicapa. El
diferencial de presión de fluido es suficientemente elevado como
para hacer que la película multicapa se adapte a la estructura de
soporte y se rompa en al menos porciones de la película
conformada.
Aunque la memoria descriptiva concluye con
reivindicaciones que ilustran especialmente y reivindican de forma
clara el objeto de la presente invención, se cree que la presente
invención será mejor comprendida tras leer la siguiente descripción
junto con los dibujos que la acompañan, en los cuales un mismo
número de referencia identifica a un elemento idéntico y en
donde:
la Fig. 1 es una ilustración en perspectiva
aumentada y parcialmente segmentada de una banda polimérica según
el estado de la técnica de un tipo descrito de forma general en la
patente de atribución común US-4.342.314;
la Fig. 2 es una ilustración en perspectiva
aumentada y parcialmente segmentada de una banda elastomérica
preferida según la presente invención que tiene dos capas de
película polimérica, siendo al menos una de ellas elastomérica;
la Fig. 3 es otra vista parcial aumentada de una
banda del tipo mostrado de forma general en la Fig. 2, pero que
ilustra en mayor detalle la estructura de una banda elastomérica
alternativa de la presente invención;
la Fig. 4 es un corte transversal aumentado de
una película multicapa preferida de una banda elastomérica de la
presente invención que tiene una capa elastomérica interpuesta entre
dos capas de piel;
la Fig. 5 es una vista en planta de formas de
aberturas proyectadas en el plano de la primera superficie de una
banda elastomérica alternativa de la presente invención;
la Fig. 6 es un corte transversal aumentado de un
elemento de interconexión tomado a lo largo de la línea de la
sección 6-6 de la Fig. 5;
la Fig. 7 es otro corte transversal aumentado de
un elemento de interconexión tomado a lo largo de la línea de la
sección 7-7 de la Fig. 5;
las Figs. 8A-8C son
representaciones esquemáticas de un corte de una abertura de una
banda elastomérica de la presente invención en diferentes estados
de tensión;
la Fig. 9 es una fotomicrografía óptica aumentada
que muestra la primera superficie de una banda elastomérica de la
presente invención que tiene un patrón ordenado de aberturas de
aproximadamente 1 mm^{2};
la Fig. 10 es una ilustración en perspectiva
aumentada de una fotomicrografía realizada con microscopio
electrónico de barrido de la segunda superficie de la banda
elastomérica mostrada en la Fig. 9 en un estado sin estirar;
la Fig. 11 es una ilustración en perspectiva
aumentada de una fotomicrografía realizada con microscopio
electrónico de barrido de la segunda superficie de la banda
elastomérica mostrada en la Fig. 9 tensionada a una elongación de
aproximadamente el 100%;
la Fig. 12 es una ilustración en perspectiva
aumentada de una fotomicrografía realizada con microscopio
electrónico de barrido de una abertura de una banda elastomérica de
la presente invención que muestra las rugosidades formadas después
de la extensión y la recuperación;
la Fig. 13 es una ilustración en perspectiva
parcialmente segmentada de una prenda de vestir desechable que
comprende la banda elastomérica de la presente invención;
la Fig. 14 es una ilustración simplificada
parcialmente segmentada de una realización preferida de paneles
laterales para una prenda de vestir desechable;
la Fig. 15 es una ilustración simplificada
parcialmente despiezada en perspectiva de una estructura laminada
generalmente útil para conformar la estructura de banda ilustrada en
la Fig. 2;
la Fig. 16 es una vista en perspectiva de un
elemento tubular formado por laminación de una estructura laminada
plana del tipo ilustrado de forma general en la Fig. 15 hasta
obtener el radio de curvatura deseado y unión de sus extremos
libres entre sí;
la Fig. 17 es una ilustración esquemática
simplificada de un método y un aparato preferidos para grabar en
bajorrelieve y perforar una película elastomérica generalmente de
acuerdo con la presente invención;
la Fig. 18 es una ilustración parcialmente
segmentada en perspectiva aumentada de una banda elastomérica
alternativa de la presente invención; y
la Fig. 19 es una ilustración de un corte
aumentada de la banda de la Fig. 18 a lo largo de la línea de la
sección
19-19.
19-19.
En la presente memoria, la expresión "que
comprende" significa que los diferentes componentes, ingredientes
o etapas pueden utilizarse conjuntamente para poner en práctica la
presente invención. Por tanto, la expresión "que comprende"
abarca los términos más restrictivos "que consiste en" y "que
esencialmente consiste en".
En la presente memoria, la expresión
"elástico" o "elastomérico" se refiere a cualquier
material que pueda ser estirado o deformado mediante una fuerza
aplicada externamente y que sustancialmente recupera su dimensión o
forma original conservando únicamente una reducida deformación
permanente (de forma típica no más de aproximadamente 20%) una vez
liberada la fuerza externa. La expresión "elastómero" se
refiere a cualquier material que presenta propiedades de
elasticidad como se ha descrito anteriormente en la presente
memoria.
En la presente memoria, la expresión
"termoplástico" se refiere a cualquier material que puede ser
fundido y resolidificado produciéndose un cambio pequeño o nulo en
sus propiedades físicas (asumiendo una degradación oxidativa
mínima).
En la presente memoria, la expresión "capa de
piel" se refiere a una capa que comprende un polímero
termoplástico o una mezcla de polímeros que es sustancialmente
menos elastomérica que la capa elastomérica. La capa de piel es
considerada "sustancialmente menos elastomérica" si la
deformación permanente de la capa de piel es al menos
aproximadamente 20% superior que la de la capa elastomérica. La
expresión "deformación permanente" significa la deformación
que presenta un material cuando se mide un tiempo suficiente después
de que dicho material haya sido liberado de una elongación
especificada y haya podido retraerse totalmente.
En la presente memoria, la expresión
"porcentaje de elongación" se refiere a la diferencia entre la
longitud de un material elastomérico medido cuando el material está
alargado bajo la aplicación de una fuerza y la longitud del
material en su estado sin deformar o sin estirar, dividido por la
longitud del material en su estado sin deformar y multiplicado por
100. Por ejemplo, un material en su estado sin deformar o sin
estirar tiene una elongación del 0%.
En la presente memoria, la expresión
"deformación" o "porcentaje de deformación" se refiere al
porcentaje de deformación de un material elastomérico medido cuando
el material está en una estado relajado durante un período de
tiempo especificado (es decir, 60 segundos para el método de ensayo
descrito en la presente memoria) después de que el material ha sido
liberado de una elongación especificada sin dejar que el material se
retraiga completamente. El porcentaje de deformación se expresa
como [(extensión con carga cero después de un ciclo - longitud de
referencia de la muestra inicial del ciclo 1)/longitud de referencia
de la muestra inicial del ciclo 1)] x 100. La extensión con carga
cero se refiere a la distancia entre las mordazas al comienzo del
segundo ciclo antes de que el equipo de prueba de la tracción
registre una carga.
En la presente memoria, la expresión
"relajación de tensiones" se refiere al porcentaje de pérdida
de tensión o carga entre la máxima carga o fuerza encontrada
después de alargar un material elastomérico a una velocidad de
extensión específica hasta una longitud predeterminada (o la carga o
fuerza medida a una longitud inicial) y la restante carga o fuerza
medida después de mantener la muestra a esta longitud o elongación
durante un período de tiempo especificado. La relajación se expresa
como porcentaje de pérdida de la carga inicial encontrada a una
extensión específica de un material elastomérico.
En la presente memoria, la expresión
"histéresis" se refiere a la diferencia entre la energía
conservada por un material elastomérico durante la retracción desde
una elongación especificada y la energía necesaria para después
alargar el material elastomérico hasta esta longitud anterior. El
estiramiento de un material elastomérico hasta una elongación
especificada, de forma típica una elongación del 200%, y la
posterior vuelta a una carga cero completa un bucle de
histéresis.
Otros términos se encuentran definidos en la
presente memoria en los puntos donde se discuten por primera
vez.
La Fig. 1 es una ilustración en perspectiva
aumentada y parcialmente segmentada de una banda polimérica
tridimensional permeable a los fluidos, de tipo fibroso,
macroscópicamente expandida, según el estado de la
técnica(40) que se ha considerado muy adecuada para su uso
como lámina superior en artículos absorbentes desechables, tales
como pañales y compresas higiénicas. La banda según el estado de la
técnica está generalmente de acuerdo con la descripción de la
patente de atribución común US-4.342.314, concedida
a Radel y col. el 3 de agosto de 1982. La banda permeable a los
fluidos (40) presenta numerosas aberturas, es decir, aberturas (41)
que están formadas por numerosos elementos fibrosos interconectados,
es decir, los elementos fibrosos (42), (43), (44), (45) y (46)
interconectados entre sí en la primera superficie 50 de la banda.
Cada elemento fibroso comprende una porción de base, es decir, la
porción de base (51), situada en el plano (52) de la primera
superficie (50). Cada porción de base tiene una porción de pared
lateral, es decir, la porción de pared lateral (53), unida a cada
borde de la misma. Las porciones de pared lateral se extienden
generalmente en la dirección de la segunda superficie (55) de la
banda. Las porciones de intersección de pared lateral de los
elementos fibrosos están interconectadas entre sí entre la primera
superficie y la segunda superficie de la banda, y finalizan
sustancialmente a la misma altura en el plano (56) de la segunda
superficie (55).
En una realización preferida, la porción de base
(51) incluye un patrón microscópico de aberraciones superficiales
(58) generalmente de acuerdo con la descripción de la patente
US-4.463.045, concedida a Ahr y col. el 31 de julio
de 1984. El patrón microscópico de aberraciones superficiales (58)
ofrece una superficie visible sustancialmente no brillante cuando
la banda es alcanzada por los rayos luminosos incidentes.
En una realización alternativa, la banda anterior
puede incluir numerosas redes capilares mucho más pequeñas (no
mostradas) en la primera superficie (50) de la banda, como se
describe en US-4.637.819, concedida a Ouellette y
col. el 20 de enero de 1987. Se cree que la porosidad adicional
proporcionada por las redes capilares más pequeñas que manejan
fluido puede hacer que la banda de la presente invención actúe de
forma más eficiente cuando se utiliza como una porción porosa
extensible de un artículo absorbente desechable.
En la presente memoria, la expresión "elementos
de interconexión" se refiere a algunos o a todos los elementos
de la banda elastomérica, en donde porciones de los cuales sirven
para definir las aberturas primarias por una red continua. Los
elementos de interconexión representativos incluyen, aunque no de
forma limitativa, los elementos fibrosos de la patente antes
mencionada '314 de Radel y col. y de la patente de atribución común
US-5.514.105, concedida a Goodman Jr. y col. el 7 de
mayo de 1996. Como puede apreciarse en la siguiente descripción y
en los dibujos, los elementos de interconexión son inherentemente
continuos, con elementos contiguos de interconexión que se mezclan
entre sí en porciones de transición adyacentes.
Los elementos de interconexión individuales
pueden describirse generalmente de forma óptima, haciendo referencia
a la Fig. 1, como aquellas porciones de la banda elastomérica
dispuestas entre dos aberturas primarias adyacentes cualesquiera y
que tienen su origen en la primera superficie (50) y se extienden
hasta la segunda superficie (55). En la primera superficie de la
banda los elementos de interconexión en conjunto forman una red o
patrón continuo en donde la red continua de elementos de
interconexión define las aberturas primarias, y en la segunda
superficie de la banda las paredes laterales de interconexión de los
elementos de interconexión en conjunto forman un patrón discontinuo
de aberturas secundarias.
En la presente memoria, la expresión
"continuo", cuando se utiliza para describir la primera
superficie de la banda elastomérica, se refiere al tipo
ininterrumpido de la primera superficie, generalmente en el plano
de la primera superficie. Por tanto, cualquier punto en la primera
superficie puede ser alcanzado desde todos los puntos en la primera
superficie sin sustancialmente abandonar la primera superficie en el
plano de la primera superficie. De forma análoga, en la presente
memoria la expresión "discontinuo," cuando se utiliza para
describir la segunda superficie de la banda elastomérica, se refiere
al tipo interrumpido de la segunda superficie, generalmente en el
plano de la segunda superficie. Por tanto, cualquier punto en la
segunda superficie no puede ser alcanzado desde los demás puntos en
la segunda superficie sin sustancialmente abandonar la segunda
superficie en el plano de la segunda superficie.
En general, en la presente memoria la expresión
"macroscópico" se utiliza para hacer referencia a
características o elementos estructurales que son fácilmente
visibles para el ojo humano normal cuando la distancia perpendicular
entre el ojo del observador y el plano de la banda es de
aproximadamente 30,48 cm (12 pulgadas). Por el contrario, la
expresión "microscópico" se utiliza para hacer referencia a
características o elementos estructurales que no son fácilmente
visibles para el ojo humano normal cuando la distancia perpendicular
entre el ojo del observador y el plano de la banda es de
aproximadamente 30,48 cm (12 pulgadas).
En la presente memoria, la expresión
"macroscópicamente expandida", cuando se utiliza para describir
bandas, cintas y películas elastoméricas tridimensionales, se
refiere a bandas, cintas y películas elastoméricas que se han
adaptado a la superficie de una estructura tridimensional
conformadora de forma que ambas superficies de las mismas presentan
el patrón tridimensional de la estructura conformadora. Estas
bandas, cintas y películas macroscópicamente expandidas son
obligadas de forma típica a adaptarse a la superficie de las
estructuras conformadoras mediante grabado en altorrelieve (es
decir, cuando la estructura conformadora presenta un patrón que
comprende principalmente salientes machos), grabado en bajorrelieve
(es decir, cuando la estructura conformadora presenta un patrón que
comprende principalmente redes capilares hembras) o extrusión de una
fusión resínica sobre la superficie de una estructura conformadora
de uno de estos tipos.
Por el contrario, la expresión "plana"
cuando se utiliza en la presente memoria para describir bandas,
cintas y películas plásticas, se refiere a la condición general de
la banda, cinta o película cuando es observada a simple vista a
escala macroscópica. Por ejemplo, una película extruida sin
aberturas o una película extruida con aberturas que no presenta una
deformación macroscópica significativa fuera del plano de la
película se describiría generalmente como plana. Por tanto, en el
caso de una banda plana con aberturas, el borde del material en las
aberturas está sustancialmente en el plano de la banda, haciendo que
las tensiones aplicadas a la banda en el plano de la banda se
acoplen directamente en los puntos de inicio del desgarro en las
aberturas.
Cuando la película multicapa de la banda
elastomérica de la presente invención está macroscópicamente
expandida, se conforma en elementos de interconexión
tridimensionales que pueden describirse como de tipo canal. Su
corte transversal bidimensional también puede describirse como "en
forma de U", como en la patente antes mencionada de Radel y
col., o más generalmente como "con forma cóncava en sentido
ascendente", como se describe en la patente antes mencionada de
Goodman Jr. y col. La expresión "con forma cóncava en sentido
ascendente" en la presente memoria significa la orientación de la
forma de tipo canal en relación con las superficies de la banda
elastomérica, con la base generalmente en la primera superficie y
las patas del canal que se extienden desde la base en la dirección
de la segunda superficie, estando la abertura del canal
sustancialmente en la segunda superficie. En general, como se
describe más adelante con referencia a la Fig. 5, en el caso de un
plano que se extiende a través de la banda en dirección ortogonal al
plano de la primera superficie y corta dos aberturas primarias
adyacentes cualesquiera, el corte resultante de un elemento de
interconexión dispuesto entre ellos presentará una forma cóncava
generalmente en sentido ascendente que puede ser sustancialmente en
forma de U.
Se conocen en la técnica diferentes medios para
hacer que las bandas planas poliméricas elásticas sin aberturas
sean más porosas, tales como perforación con matriz, ranurado y
perforación con aguja caliente. Sin embargo, cuando se aplica
cualquiera de las técnicas anteriores a películas elastoméricas
termoplásticas, el aumento de la porosidad va de forma típica
acompañado de una reducción del grado de rendimiento elástico
fiable. Una vez perforado por métodos convencionales, los bordes de
las aberturas se convierten en fuentes de puntos de inicio del
desgarro cuando se aplican fuerzas a la banda, dado que se
encuentran en el plano de la tensión aplicada. En el caso de
películas elásticas termoplásticas comunes, la tensión en la banda
iniciará desgarros en las aberturas que se propagarán con el tiempo
para producir un fallo catastrófico de la película. Si la forma de
las aberturas no es redonda, es decir, es cuadrada, triangular o con
otra forma poligonal, aumenta el potencial de inicio del desgarro
debido a una concentración de tensión en la intersección angular de
los lados.
El solicitante ha encontrado en la presente
invención que utilizando una banda polimérica multicapa que
comprende una capa elastomérica junto con al menos una capa de
piel, y conformando la banda multicapa en una configuración
tridimensional macroscópicamente expandida según se ha descrito
anteriormente en la presente memoria, la banda elastomérica
resultante presenta ventajas de elevada porosidad y elevada
elasticidad, así como de fiabilidad y elevada resistencia.
Preferiblemente, la propia capa elastomérica es
capaz de sufrir una elongación del 50% al 1200% a temperatura
ambiente cuando está en una condición sin aberturas y plana. El
elastómero puede ser elastómero puro o una mezcla con una fase o
contenido elastomérico que seguirá presentando propiedades
sustancialmente elastoméricas a temperatura ambiente, incluida a la
temperatura del cuerpo humano. Los materiales elastoméricos de la
presente invención pueden presentar las propiedades deseadas de
elasticidad y relajación de tensiones, en una película monolítica,
en una película multicapa con al menos una capa elastomérica o en
una banda porosa tridimensional fabricada según el método descrito
anteriormente en la presente memoria. Preferiblemente los materiales
elastoméricos de la invención presentan una relajación de tensiones
a una elongación del 200% inferior a aproximadamente 20%, más
preferiblemente inferior a aproximadamente 30% y con máxima
preferencia inferior a aproximadamente 40%, a temperatura ambiente.
Los materiales elastoméricos de la presente invención presentan una
relajación de tensiones inferior a aproximadamente 45%,
preferiblemente inferior a aproximadamente 50% y más
preferiblemente inferior a aproximadamente 55%, a una elongación
del 50% después de 10 horas a la temperatura del cuerpo
[aproximadamente 38ºC (100ºF)].
La capa de piel de la presente invención es
preferiblemente más fina y sustancialmente menos elástica que la
capa elastomérica y en un caso límite puede ser generalmente no
elástica. Puede utilizarse más de una capa de piel junto con la
capa elastomérica de la presente invención y esta(s)
modificará(n) generalmente las propiedades elásticas del
elastómero. Si se utiliza más de una capa de piel, las capas de piel
pueden tener iguales o diferentes características de material.
La Fig. 2 es una ilustración en perspectiva
aumentada parcialmente segmentada, de una realización de banda
elastomérica tridimensional macroscópicamente expandida de la
presente invención, generalmente indicada como (80). La
configuración geométrica de la banda elastomérica permeable a los
fluidos (80) es generalmente similar a la banda del estado de la
técnica (40), ilustrada en la Fig. 1, y está generalmente de
acuerdo con la descripción de la patente antes mencionada '314 de
Radel y col. Otras configuraciones de película conformada adecuadas
se describen en US-3.929.135, concedida a Thompson
el 30 de diciembre de 1975; US-4.324.246, concedida
a Mullane y col. el 13 de abril de 1982; y
US-5.006.394, concedida a Baird el 9 de abril de
1991.
Una realización preferida de una banda
elastomérica (80) de la presente invención presenta numerosas
aberturas primarias, es decir, las aberturas primarias (71), que
están conformadas en el plano (102) de la primera superficie (90)
mediante una red continua de elementos de interconexión, es decir,
los elementos (91), (92), (93), (94), (95) interconectados entre
sí. La forma de las aberturas primarias (71) proyectada en el plano
de la primera superficie (90) es preferiblemente poligonal, es
decir, cuadrada, hexagonal, etc., formando un patrón ordenado o
aleatorio. En una realización preferida, cada elemento de
interconexión comprende una porción de base, es decir, la porción de
base (81), situada en el plano (102), y cada porción de base tiene
una porción de pared lateral, es decir, las porciones de pared
lateral (83), unidas a cada borde del mismo. Las porciones de pared
lateral (83) se extienden generalmente en la dirección de la
segunda superficie (85) de la banda y cortan las paredes laterales
de los elementos de interconexión adyacentes. Las porciones de
intersección de pared lateral están interconectadas entre sí entre
la primera superficie y la segunda superficie de la banda y
finalizan todas sustancialmente a la misma altura para formar una
segunda abertura, es decir, las aberturas secundarias (72) en el
plano (106) de la segunda superficie (85). Una descripción
detallada de la banda porosa elastomérica tridimensional
macroscópicamente expandida se encuentra en la patente
US-08/816.106, presentada el 14 de marzo de 1997 por
Curro y col.
La Fig. 3 es otra vista parcial aumentada de una
banda del tipo generalmente similar a la banda (80) de la Fig. 2,
pero que presenta una estructura alternativa de banda según la
presente invención. La película polimérica multicapa conformada
(120) de la banda (80) comprende preferiblemente al menos una capa
elastomérica (101) y al menos una capa de piel (103). Aunque la Fig.
3 muestra una realización bicapa con la capa de piel (103) más
cerca de la primera superficie (90), se cree que el orden de
colocación de las capas de la película conformada (120) no es
limitante. Aunque actualmente se prefiere, como se muestra en la
Fig. 3, que las capas poliméricas finalicen sustancialmente a la
misma altura en el plano de la segunda superficie, actualmente se
cree que no es esencial que sea así, es decir, una o más capas
pueden extenderse más hacia la segunda superficie que las demás. La
capa elastomérica comprende de aproximadamente 20% a
aproximadamente 95% del espesor total de la película y cada capa de
piel comprende de aproximadamente 1% a aproximadamente 40% del
espesor total de la película. De forma típica, la película
elastomérica tiene un espesor de aproximadamente 0,012 mm (0,5
mils) a aproximadamente 0,51 mm (20 mils), preferiblemente de
aproximadamente 0,025 mm (1,0 mil) a 0,13 mm (5,0 mils). Cada capa
de piel tiene de forma típica un espesor de aproximadamente 0,0012
mm (0,05 mil) a aproximadamente 0,13 mm (5 mils) y preferiblemente
un espesor de aproximadamente 0,0025 mm (0,1 mil) a aproximadamente
0,038 mm (1,5 mils). En una realización preferida, la capa
elastomérica tiene un espesor de aproximadamente 0,052 mm (3,2 mils)
y cada capa de piel tiene un espesor de aproximadamente 0,038 mm
(0,15 mil).
Una película polimérica multicapa (120)
especialmente preferida de la banda (80) se muestra en corte en la
Fig. 4, donde se observa una capa elastomérica (101) interpuesta
entre dos capas de piel (103). La capa elastomérica (101)
preferiblemente comprende un elastómero termoplástico que tiene al
menos una porción elastomérica y al menos una porción
termoplástica. El elastómero termoplástico de forma típica comprende
una matriz amorfa sustancialmente continua, con dominios vítreos o
cristalinos dispersados por la misma. Sin pretender imponer ninguna
teoría, se cree que los dominios discontinuos actúan como eficaces
enlaces cruzados físicos que permiten al material presentar una
memoria elástica cuando este es sometido a una deformación aplicada
y después liberado. Los materiales termoplásticos elastoméricos
preferidos incluyen copolímeros de bloque y mezclas de los mismos.
Los materiales termoplásticos elastoméricos adecuados para su uso en
la presente invención incluyen copolímeros de bloque de
estireno-butadieno-estireno o de
tipo estirénico. También adecuados para su uso en la presente
invención como materiales termoplásticos elastoméricos son ciertas
poliolefinas que presentan el carácter elastomérico termoplástico
deseado y las propiedades de elasticidad resultantes, por ejemplo,
los polietilenos y polipropilenos con densidades inferiores a
aproximadamente 0,90 g/cc. Las capas de piel preferiblemente
comprenden una cantidad sustancialmente menor de materiales
elastoméricos como poliolefinas con densidades superiores a
aproximadamente 0,90 g/cc u otros materiales termoplásticos. Las
capas de piel deben presentar suficiente adhesión a la capa
elastomérica de forma que no se deslaminen completamente antes o
después de estirar la banda. Los materiales adecuados para su uso en
la presente invención como capa de piel deben tener las propiedades
deseadas de flujo en estado fundido de forma que puedan ser
procesados correctamente con la capa elastomérica para formar una
película multicapa. Un método preferido para producir la película
polimérica multicapa (120) es la coextrusión.
En general, puede prepararse un material
elastomérico con baja relajación de tensiones que tenga las
propiedades deseadas de elasticidad y relajación de tensiones a
partir de una composición que comprenda un copolímero de bloques
elastomérico, al menos una resina termoplástica o mezcla y un aceite
de procesamiento de baja viscosidad. Una composición preferida
comprende aproximadamente 55% en peso de un copolímero
estirénico-olefínico tribloque, aproximadamente 15%
en peso de poliestireno y aproximadamente 30% en peso de aceite
mineral. Las composiciones también pueden incluir otros aditivos
tales como antioxidantes, agentes anti-bloque y
agentes anti-deslizamiento. De forma típica, los
antioxidantes no son más del 1%, preferiblemente no más del 0,5%,
del peso total de las composiciones elastoméricas.
Puede utilizarse una serie de copolímeros de
bloque para preparar las composiciones elastoméricas útiles para
preparar la película o la hoja elastomérica de baja relajación de
tensiones de la presente invención. Los copolímeros de bloque
lineales, tales como los copolímeros tribloque
A-B-A, los copolímeros tetrabloque
A-B-A-B, los
copolímeros pentabloque
A-B-A-B-A,
o similares, se seleccionan adecuadamente de acuerdo con el
contenido del bloque y el peso molecular promedio de los bloques.
Estos copolímeros de bloque generalmente comprenden una porción de
bloque elastomérica B y una porción de bloque termoplástica A. Los
copolímeros de bloque adecuados para su uso en la presente
invención son termoplásticos y elastoméricos. Los copolímeros de
bloque son elastoméricos en el sentido de que generalmente forman
una estructura física tridimensional reticulada o entrelazada por
debajo de la temperatura de transición vítrea (T_{g}) de la
porción de bloque termoplástica, de forma que presentan memorias
elásticas como respuesta a una fuerza externa. Los copolímeros de
bloque son termoplásticos en el sentido de que pueden ser fundidos
antes de que se forme el bloque final T_{g} y solidificados de
nuevo varias veces produciéndose un cambio pequeño o nulo de sus
propiedades físicas (asumiendo una degradación oxidativa
mínima).
En estos copolímeros, la porción de bloque A son
los bloques rígidos, que están derivados de materiales que tienen
una temperatura de transición vítrea suficientemente elevada para
formar dominios cristalinos o vítreos a la temperatura de uso del
polímero. Estos bloques rígidos generalmente forman
entrecruzamientos físicos fuertes o aglomerados con otros bloques
rígidos de los copolímeros. La porción de bloque rígido A
generalmente comprende un polivinilareno derivado de monómeros
tales como estireno, \alpha-metil estireno, otros
derivados de estireno, o mezclas de los mismos. La porción de
bloque rígido A también puede ser un copolímero derivado de
monómeros estirénicos como los descritos anteriormente en la
presente memoria y monómeros olefínicos tales como etilenos,
propilenos, butilenos, isoprenos, butadienos, y mezclas de los
mismos.
La porción de bloque rígido A preferiblemente es
poliestireno, con un peso molecular promedio en número de
aproximadamente 1.000 a aproximadamente 200.000, preferiblemente de
aproximadamente 2.000 a aproximadamente 100.000, más
preferiblemente de aproximadamente 5.000 a aproximadamente 60.000.
De forma típica, la porción de bloque rígido A comprende de
aproximadamente 10% a aproximadamente 80%, preferiblemente de
aproximadamente 20% a aproximadamente 50%, más preferiblemente de
aproximadamente 25 a aproximadamente 35%, del peso total del
copolímero.
El material que forma el bloque B tendrá una
temperatura de transición vítrea suficientemente baja a la
temperatura de uso del polímero de forma que no se formen dominios
cristalinos o vítreos a estas temperaturas de trabajo. El bloque B
puede considerarse, por tanto, como un bloque flexible. La porción B
del bloque flexible es de forma típica un polímero olefínico
derivado de monómeros de dieno alifáticos conjugados con de
aproximadamente 4 a aproximadamente 6 átomos de carbono o monómeros
de alqueno lineales con de aproximadamente 2 a aproximadamente 6
átomos de carbono. Los monómeros de dieno adecuados incluyen
butadieno, isopreno, y similares. Los monómeros de alqueno
adecuados incluyen etileno, propileno, butileno, y similares. La
porción B de bloque flexible preferiblemente comprende una
poliolefina sustancialmente amorfa tal como polímeros de
etileno/propileno, polímeros de etileno/butileno, poliisopreno,
polibutadieno, y similares o mezclas de los mismos. El peso
molecular promedio en número del bloque flexible B está de forma
típica de aproximadamente 1.000 a aproximadamente 300.000,
preferiblemente de aproximadamente 10.000 a aproximadamente
200.000, y más preferiblemente de aproximadamente 20.000 a
aproximadamente 100.000. De forma típica, la porción B de bloque
flexible comprende de aproximadamente 20% a aproximadamente 90%,
preferiblemente de aproximadamente 50% a aproximadamente 80%, más
preferiblemente de aproximadamente 65% a aproximadamente 75%, del
peso total del copolímero.
Los copolímeros de bloque adecuados para su uso
en esta invención comprenden al menos una porción de bloque B
sustancialmente elastomérica y al menos una porción de bloque A
sustancialmente termoplástica. Los copolímeros de bloque pueden
tener múltiples bloques. En una realización preferida, el copolímero
de bloques puede ser un copolímero tribloque
A-B-A, un copolímero tetrabloque
A-B-A-B o un
copolímero pentabloque
A-B-A-B-A.
También preferidos para su uso en la presente invención son los
copolímeros tribloques que tienen un bloque intermedio B
elastomérico y los bloques terminales A y A’ termoplásticos, en
donde A y A’ pueden ser derivados de diferentes monómeros de
vinilareno. También útiles en la presente invención son los
copolímeros de bloque que tienen más de un bloque A y/o más de un
bloque B, en donde cada bloque A puede estar derivado del mismo o de
diferentes monómeros de vinilareno y cada bloque B puede estar
derivado del mismo o de diferentes monómeros olefínicos. Los
copolímeros de bloque también pueden ser radiales, con tres o más
brazos, siendo cada brazo un copolímero B-A,
B-A-B-A, o similar y
estando los bloques B en o cerca de la porción central del polímero
radial. Pueden obtenerse buenos resultados con, por ejemplo,
cuatro, cinco o seis brazos. El bloque olefínico de forma típica
comprende al menos aproximadamente 50% en peso del copolímero de
bloques. La insaturación en los dobles enlaces olefínicos puede
hidrogenarse de forma selectiva, si se desea, para reducir la
sensibilidad a la degradación oxidativa y puede tener efectos
beneficiosos sobre las propiedades elastoméricas. Por ejemplo, un
bloque de poliisopreno puede reducirse de forma selectiva para
formar un bloque de etileno-propileno. El bloque de
vinilareno de forma típica comprende al menos aproximadamente 10%
en peso del copolímero de bloques. Sin embargo, es más preferido un
mayor contenido de vinilareno para conseguir unas propiedades de
elevada elasticidad y baja relajación
de tensiones.
de tensiones.
El copolímero de bloques puede utilizarse en la
composición elastomérica en una cantidad eficaz para conseguir las
propiedades deseadas de elasticidad y baja relajación de tensiones.
El copolímero de bloques generalmente estará presente en la
composición elastomérica en una cantidad de forma típica de
aproximadamente 20 a aproximadamente 80% en peso, preferiblemente
de aproximadamente 30 a aproximadamente 70% en peso y más
preferiblemente de aproximadamente 40 a aproximadamente 60% en
peso, de la composición elastomérica.
Adecuados para su uso en la presente invención
son los copolímeros tribloques de
estireno-olefina-estireno tales
como estireno-butadieno-estireno
(S-B-S),
estireno-etileno/butileno-estireno
(S-EB-S),
estireno-etileno/propileno-estireno
(S-EP-S),
estireno-isopreno-estireno
(S-I-S),
poliestireno-isopreno/butadieno-estireno
hidrogenado (S-IB-S) y mezclas de
los mismos. Los copolímeros de bloque pueden utilizarse solos, en
una mezcla de copolímeros de bloque o en una mezcla de uno o más
copolímeros de bloque con uno o más polímeros sustancialmente menos
elastoméricos adicionales tales como polipropileno, polietileno,
polibutadieno, poliisopreno, o mezclas de los mismos. Los
copolímeros de bloque utilizados preferiblemente sólo tienen
pequeñas cantidades, y con máxima preferencia prácticamente una
cantidad nula, de estos polímeros adicionales presentes.
Los copolímeros de bloque especialmente
preferidos para su uso en la presente invención son los copolímeros
de bloque de
poliestireno-etileno/butileno-poliestireno
que tienen un exceso de contenido de estireno de aproximadamente
10% en peso. Con mayores contenidos de estireno, las porciones de
bloque de poliestireno generalmente tienen un peso molecular
relativamente elevado. Estos copolímeros de bloque lineales de
estireno-etileno/butileno-estireno
(S-EB-S) son comercializados con el
nombre KRATON® serie G1600 por Shell Chemical Company, Huston, TX.
También preferidos para su uso en la presente invención son los
copolímeros de bloque de
poliestireno-etileno-etileno/propileno-estireno
(S-E-EP-S), en los
que el bloque de etileno/propileno está derivado de una
hidrogenación selectiva de los sitios de insaturación dentro de los
copolímeros de bloque de
poliestireno-isopreno/butadieno-estireno.
Los copolímeros de bloque de
poliestireno-isopreno/butadieno-estireno
hidrogenado (S-IB-S) son
comercializados con el nombre SEPTON® serie 4000 por Kuraray
America, Inc. Nueva York, NY. Todos los copolímeros de bloque
estirénicos-olefínicos descritos en la presente
memoria son adecuados para su uso en los materiales elastoméricos
de baja relajación de tensiones bien solos o bien en mezclas de los
mismos.
Para el material elastomérico con baja relajación
de tensiones de la presente invención pueden utilizarse diferentes
materiales termoplásticos o sustancialmente menos elastoméricos o
mezclas. Los polímeros termoplásticos adecuados deberían
preferiblemente asociarse con los bloques rígidos del copolímero de
bloques para formar una red entrelazada tridimensional. Sin
pretender imponer ninguna teoría, esta estructura reticular
entrelazada se cree que es capaz de mejorar las propiedades de
tracción, elasticidad y relajación de tensiones. Los polímeros
termoplásticos tales como el poli(óxido de fenileno) y las resinas
de vinilareno derivadas de monómeros, incluyendo estireno,
a-metil estireno, otros derivados de estireno,
viniltolueno, y mezclas de los mismos, son útiles en la presente
invención. Estos polímeros son preferidos porque son químicamente
compatibles con los bloques rígidos estirénicos del copolímero de
bloques. Se cree que es ventajoso que los componentes sean
compatibles de forma que puedan más fácilmente formar una
estructura reticular entrelazada tridimensional y no se separen
físicamente de la estructura reticular en un grado
significativo.
Los polímeros termoplásticos útiles en la
presente invención como componente asociado al bloque rígido deben
tener un peso molecular en el intervalo adecuado. Los polímeros
termoplásticos deberían preferiblemente tener un peso molecular
promedio suficientemente elevado de forma que su temperatura de
transición vítrea y sus propiedades de tracción y de elasticidad
sean mayores. Los polímeros termoplásticos útiles en la presente
invención también deberían tener un peso molecular promedio no
significativamente diferente al de los bloques rígidos de los
copolímeros de bloque elastoméricos para que sean compatibles con
los bloques rígidos. Las resinas de vinilareno adecuadas deberían
preferiblemente tener un peso molecular promedio en número de
aproximadamente 600 a aproximadamente 200.000, más preferiblemente
de aproximadamente 5.000 a aproximadamente 150.000 y con máxima
preferencia de aproximadamente 10.000 a aproximadamente 100.000. El
poliestireno es especialmente preferido. Un poliestireno preferido
tiene un peso molecular promedio en número de aproximadamente 40.000
a aproximadamente 60.000 y es comercializado con el nombre NOVACOR®
serie PS 200 por Nova Chemicals, Inc., Monaca, PA.
Sin pretender imponer ninguna teoría, se cree
generalmente que los polímeros o resinas útiles como componente
asociado al bloque rígido deben tener temperaturas de transición
vítrea (Tg) superiores a la temperatura de uso del material
elastomérico para "bloquear" la estructura tridimensional
reticular y proporcionar las propiedades deseadas. A medida que
disminuye la separación entre la temperatura de uso y la temperatura
de transición vítrea, estos polímeros pueden "desentrelazarse"
de la estructura reticular y debilitar la estructura reticular. Por
consiguiente, las propiedades de tracción, elasticidad y relajación
de tensiones del material elastomérico pueden verse negativamente
afectadas. Estos efectos negativos son especialmente pronunciados en
las propiedades de relajación de tensiones.
En el caso de aplicaciones de artículos a
temperatura del cuerpo tales como artículos absorbentes, vendas,
envolturas o apósitos para heridas, que se aplican cerca del cuerpo
de una persona durante un período prolongado de tiempo, antes se
creía que debían utilizarse polímeros con mayores temperaturas de
transición vítrea tales como el poli(óxido de fenileno). Sin
embargo, el poli(óxido de fenileno) es difícil de procesar porque
tiene una elevada temperatura de fusión y una viscosidad de fusión
relativamente elevada. Además, la elevada temperatura del
poli(óxido de fenileno) necesaria para el proceso puede producir una
degradación de otros componentes en los materiales elastoméricos o
en los productos finales. El módulo inicial del poli(óxido de
fenileno) también puede ser demasiado elevado para los artículos
estirables pudiendo ser necesario aplicar fuerzas indebidas para
colocar el artículo en el portador.
Dado que las resinas de vinilareno tienen
temperaturas de transición vítrea significativamente inferiores a
las del poli(óxido de fenileno), es sorprendente encontrar que las
resinas de vinilareno pueden utilizarse en los materiales
elastoméricos de la presente invención para proporcionar propiedades
deseadas de elasticidad y relajación de tensiones a temperatura del
cuerpo en condiciones de carga mantenida. Además, las resinas de
vinilareno son fáciles de procesar a temperaturas relativamente
bajas produciendo una degradación reducida o nula de otros
componentes termoplásticos o elastoméricos.
Las resinas de vinilareno útiles en la presente
invención como polímeros asociados al bloque rígido deberían
preferiblemente tener intervalos de temperatura de transición vítrea
de aproximadamente 58ºC a aproximadamente 180ºC, más
preferiblemente de aproximadamente 70ºC a aproximadamente 150ºC y
más preferiblemente de aproximadamente 90ºC a aproximadamente
130ºC.
También útiles en la presente invención como
polímeros asociados al bloque rígido son las resinas de
hidrocarburos aromáticos de bajo peso molecular, bien solas o bien
en mezclas con polivinilarenos de mayor peso molecular,
especialmente poliestireno. Las resinas aromáticas de bajo peso
molecular están preferiblemente derivadas de monómeros de
vinilareno. Las resinas de bajo peso molecular proporcionan una
viscosidad más baja y, por tanto, una mejor procesabilidad de las
composiciones elastoméricas. Sin pretender imponer ninguna teoría,
se cree que las resinas de peso molecular más bajo tienden a ser
menos eficaces para conformar los entrecruzamientos
tridimensionales con los bloques rígidos de los copolímeros
elastoméricos y poliestireno. Y debido a su bajo peso molecular,
las resinas pueden estar asociadas con los bloques flexibles
elastoméricos o con los bloques rígidos termoplásticos. En efecto,
al incorporar las resinas de bajo peso molecular se reduce el
porcentaje de redes duras entrelazadaes en la composición. Por
tanto, se cree generalmente que las resinas de bajo peso molecular
pueden utilizarse como mejoradores del proceso, pero generalmente
afectan negativamente a las propiedades de elasticidad y relajación
de tensiones de las películas preparadas a partir de las
composiciones que contienen estas resinas. Es sorprendente
encontrar que las composiciones elastoméricas que contienen resinas
de bajo peso molecular de hidrocarburos aromáticos, bien solas o en
mezclas con poliestirenos, presentan las propiedades deseadas de
elasticidad y relajación de tensiones adecuadas para su uso en la
presente invención.
De forma típica, la relación entre contenido de
poliestireno y contenido de resina de hidrocarburos aromáticos en
las mezclas está en el intervalo de aproximadamente 1:10 a
aproximadamente 10:1, preferiblemente de aproximadamente 1:4 a
aproximadamente 4:1. El peso molecular promedio en número de las
resinas de hidrocarburos aromáticos de forma típica está en el
intervalo de aproximadamente 600 a aproximadamente 10.000. Las
resinas de hidrocarburos aromáticos preferidas tienen un intervalo
de temperatura de transición vítrea de aproximadamente 60ºC a
aproximadamente 105ºC y un peso molecular promedio en número de
aproximadamente 600 a aproximadamente 4.000. Las resinas de
hidrocarburos aromáticos preferidas incluyen ENDEX® 155 ó 160,
KRISTALEX® 3115 ó 5140, PICCOTEX® 120 y PICCOLASTIC® D125,
comercializadas todas ellas por Hercules, Inc., Wilmington, DE.
Los polímeros termoplásticos o las mezclas de
resinas están generalmente en una cantidad de forma típica de
aproximadamente 3 a aproximadamente 60% en peso, preferiblemente de
aproximadamente 5 a aproximadamente 40 % en peso y más
preferiblemente de aproximadamente 10 a aproximadamente 30% en
peso, de la composición elastomérica de baja relajación de
tensiones utilizada en la presente invención.
Aunque el poliestireno, las resinas de
hidrocarburos aromáticos de bajo peso molecular y otros polímeros o
resinas asociados a los bloques finales pueden proporcionar una
viscosidad de fusión más baja y mejorar la procesabilidad de la
composición, se ha descubierto que otros mejoradores del proceso
tales como un aceite de hidrocarburo, resultan beneficiosos para
reducir aún más la viscosidad y mejorar la procesabilidad. El
aceite reduce la viscosidad de la composición elastomérica de forma
que la composición elastomérica resulta más procesable. Sin
embargo, el aceite de procesamiento tiende a reducir las propiedades
de retención elastomérica y de tracción de las composiciones. El
aceite de procesamiento está presente en una cantidad de
aproximadamente 5 a aproximadamente 60% en peso, preferiblemente
de aproximadamente 10 a aproximadamente 50% en peso y más
preferiblemente de aproximadamente 15 a aproximadamente 45% en
peso, de las composiciones elastoméricas.
En una realización preferida, el aceite de
procesamiento es compatible con la composición y es sustancialmente
no degradable a la temperatura de procesamiento. Adecuados para su
uso en la presente invención son los aceites hidrocarbonados que
pueden ser lineales, ramificados, cíclicos, alifáticos o aromáticos.
Preferiblemente el aceite de procesamiento es un aceite mineral
blanco comercializado con el nombre BRITOL® por Witco Company,
Greenwich, CT. También preferido como aceite de procesamiento es
otro aceite mineral comercializado con el nombre DRAKEOL® por
Pennzoil Company Penrenco Division, Karns City, PA.
En general, puede prepararse una composición
elastomérica con propiedades deseables de elasticidad a partir de
una composición que comprende prácticamente sólo un copolímero de
bloques. Sin embargo, esta composición será generalmente muy
difícil de procesar por la elevada viscosidad y la naturaleza muy
estirable y pegajosa de la composición. Además, la pegajosidad
inherente de la composición elastomérica dificulta su manejo. Por
ejemplo, la composición puede ser procesada para obtener una
película que tiende a adherirse al equipo de procesamiento y
resulta difícil de eliminar del equipo o, una vez que la composición
ha sido procesada y devanada, tiende a fusionarse y resulta muy
difícil de desenrrollar para su procesamiento posterior y obtención
del producto acabado.
Se ha descubierto que mezclando el copolímero de
bloques puro con otros polímeros termoplásticos y procesando
aceites se mejora la procesabilidad y la manipulación de la
composición. Los polímeros termoplásticos y el aceite de
procesamiento tienden a reducir la viscosidad de la composición y
proporcionan una mejor procesabilidad de la composición. Para
mejorar aún más la procesabilidad y la manipulación de la
composición, especialmente cuando se desea una película de esta
composición elastomérica, puede laminarse con la composición
elastomérica al menos una capa de piel de un material
sustancialmente menos elastomérico. En una realización preferida,
la composición elastomérica es coextruida con composiciones
termoplásticas para obtener una capa central elastomérica entre dos
capas de piel, estando cada una sustancialmente unida a un lado de
la capa central. Las dos capas de piel pueden ser del mismo o de
diferente materiales termoplásticos.
La capa de piel es preferiblemente al menos
parcialmente compatible o miscible con un componente de los
copolímeros de bloque elastoméricos de forma que exista una
adhesión suficiente entre la capa elastomérica central y la capa de
piel para las operaciones adicionales de procesamiento y
manipulación. La capa de piel puede comprender polímeros
termoplásticos o mezclas de polímeros termoplásticos y polímeros
elastoméricos de forma que la capa de piel es sustancialmente menos
elastomérica que la capa elastomérica central. De forma típica, la
deformación permanente de la capa de piel es de al menos
aproximadamente 20%, preferiblemente de al menos aproximadamente
30%, más preferiblemente de al menos aproximadamente 40%, superior a
la de la capa central elastomérica. Los polímeros termoplásticos
adecuados para su uso como capa de piel pueden ser una poliolefina
derivada de monómeros tales como etilenos, propilenos, butilenos,
isoprenos, butadienos, 1,3-pentadienos,
a-alquenos, incluidos 1-butenos,
1-hexenos y 1-octenos, y mezclas de
estos monómeros, un copolímero de etileno tal como copolímeros de
etileno-vinilacetato (EVA), copolímeros de
etileno-metacrilato (EMA) y copolímeros de
etileno-ácido acrílico, un poliestireno, un
poli(a-metil estireno), un copolímero de
bloques aleatorios estirénicos (tal como los interpolímeros INDEX®,
comercializados por Dow Chemicals, Midland, MI), un poli(óxido de
fenileno), y mezclas de los mismos. Además, pueden utilizarse capas
de unión para mejorar la adhesión entre la capa elastomérica
central y la capa de piel termoplástica.
La Fig. 5 es una vista de planta de formas
alternativas de aberturas primarias proyectadas en el plano de la
primera superficie de una banda elastomérica alternativa de la
presente invención. Aunque se prefiere un patrón repetitivo de
formas uniformes, la forma de las aberturas primarias, es decir, las
aberturas (71), puede ser generalmente circular, poligonal o mixta,
y pueden estar dispuestas en un patrón ordenado o en un patrón
aleatorio. Aunque no se muestra, se entiende que la forma proyectada
también puede ser elíptica, en forma de gota o tener cualquier otra
forma, es decir, se cree que la presente invención es independiente
de la forma de la abertura.
Los elementos de interconexión son inherentemente
continuos, con elementos contiguos de interconexión que se mezclan
entre sí en zonas o porciones de transición adyacentes entre sí, es
decir, las porciones de transición (87) mostradas en la Fig. 5. En
general, las porciones de transición están definidas por el círculo
mayor que puede inscribirse tangente a tres aberturas adyacentes
cualesquiera. Se entiende que en ciertos patrones de aberturas, el
círculo inscrito de las porciones de transición puede ser tangente a
más de tres aberturas adyacentes. A título ilustrativo, los
elementos de interconexión pueden considerarse que comienzan o
finalizan sustancialmente en los centros de las porciones de
transición, como los elementos de interconexión (97) y (98). De
forma análoga, las paredes laterales de los elementos de
interconexión pueden describirse como interconectados a las paredes
laterales de elementos contiguos de interconexión en zonas
correspondientes a los puntos tangenciales donde el círculo
inscrito de la porción de transición es tangente a una abertura
adyacente.
Excluyendo las zonas de transición, los cortes
transversales a una línea central entre el comienzo y el final de
los elementos de interconexión tienen preferiblemente una forma de U
generalmente uniforme. Sin embargo, el corte transversal no
necesita ser uniforme a lo largo de toda la longitud del elemento de
interconexión y en ciertas configuraciones de abertura no será
uniforme a lo largo de la mayor parte de su longitud. Por ejemplo,
como puede observarse en las secciones ilustrativas de la Fig. 5, en
el elemento de interconexión (96), la anchura (86) de la porción de
base (81) puede variar sustancialmente a lo largo de la longitud
del elemento de interconexión. En particular, en las zonas o
porciones de transición (87), los elementos de interconexión se
mezclan para formar elementos contiguos de interconexión y los
cortes transversales en las zonas o porciones de transición pueden
presentar formas en U sustancialmente no uniformes o formas de U no
discernibles.
Sin imponer ninguna teoría, se cree que la banda
de la presente invención es más fiable (es decir, resistente a
fallos catastróficos) cuando se somete a una tensión inducida por
deformación gracias al mecanismo que se muestra de forma
esquemática en el corte de las Figs. 8A-8C y de
forma ilustrativa en las fotomicrografías 9-11. La
Fig. 8A muestra una abertura primaria (71) en el plano (102) de la
primera superficie (90) y una abertura secundaria (72) en el plano
(106) de la segunda superficie (85), alejada del plano (106) de la
primera superficie (90), de banda (80) en un estado sin tensión.
Cuando la banda (80) es estirada en la dirección indicada por las
flechas de forma general en la Fig. 8B, la primera superficie (90)
es deformada y la abertura primaria (71) también es estirada de
forma análoga hasta una configuración deformada. Sin embargo, el
perímetro de la abertura primaria (71) está formado por los
elementos de interconexión en una primera superficie continua. Por
tanto, la abertura (71) no tiene "bordes", lo que evita que
los puntos de inicio del desgarro comprometan la fiabilidad elástica
de la banda. Los bordes de la abertura secundaria (72), por ser
posibles puntos de inicio del desgarro, no experimentan una tensión
apreciable inducida por deformación hasta que la banda es deformada
al punto en el que el plano (102) deja de estar alejado del plano
(106) de la primera superficie (90), como se muestra en la Fig. 8C.
En el punto donde los planos (102) y (106) ya no están alejados, la
banda (80) comienza a comportarse prácticamente como una banda
con
aberturas plana.
aberturas plana.
Resulta instructivo considerar la relación entre
la profundidad general de la banda, "D" en la Fig. 8A, y el
espesor de la película, "T" en la Fig. 8A, de una banda
elastomérica no estirada. Esta relación D/T puede denominarse
relación de retirada ya que se refiere a la cantidad de película
retirada del plano de la primera superficie por el proceso de
conformación de la presente invención. El solicitante cree que, en
general, un aumento de la relación de retirada sirve para aumentar
la resistencia del desgarro situando la segunda superficie más
alejada de la primera superficie.
Sin imponer ninguna teoría, se cree que cuando la
banda (80) es deformada o estirada, la capa elastomérica (101) de
la presente invención permite el estiramiento de la base (81) de los
elementos de interconexión que forman una banda continua en la
primera superficie continua (90). La capa de piel (103) ayuda a
conservar la naturaleza tridimensional de la banda a pesar de la
tensión aplicada, permitiendo que la deformación en la primera
superficie continua (90) y la deformación resultante de las
aberturas primarias (71) estén al menos parcialmente disociadas de
la segunda superficie discontinua, minimizando así la deformación
en las aberturas secundarias (72). Por tanto, la tensión inducida
por deformación en la primera superficie continua de la banda está
sustancialmente desacoplada de la tensión potencial inducida por
deformación en puntos de inicio del desgarro en la segunda
superficie discontinua, al menos hasta que las aberturas secundarias
comienzan a entrar en el plano de la primera superficie. Esta
práctica disociación, o desacoplamiento, de la tensión inducida por
deformación de la banda con respecto a la tensión inducida por
deformación en las aberturas secundarias aumenta significativamente
la fiabilidad de la banda al permitir deformaciones repetidas y
mantenidas de la banda de hasta aproximadamente el 400% o más sin
que se produzca un fallo de la banda por un inicio de desgarro en
las aberturas.
Las fotomicrografías de las Figs.
9-11 se cree que ilustran visualmente el mecanismo
descrito de forma esquemática en las Figs. 8A-8C.
La Fig. 9 es una fotomicrografía óptica que muestra la primera
superficie y aberturas primarias de una banda formada según el
método anteriormente descrito en la presente memoria. En una
configuración no extendida conformada tal cual, la primera
superficie continua de la realización de banda mostrada en la Fig.
9 generalmente forma un patrón regular de 1 mm^{2} de aberturas
primarias separadas aproximadamente 1 mm por todos los lados. Las
Figs. 10 y 11 son fotomicrografías de microscopio electrónico de
barrido que muestran la segunda superficie discontinua de la
realización de banda de la Fig. 9 pero a una escala ligeramente
diferente. La Fig. 10 muestra la segunda superficie de una banda
elastomérica generalmente en un plano alejado del plano de la
primera superficie en un estado sin estirar. La Fig. 11 muestra la
segunda superficie de una banda en un estado con una elongación
aproximadamente del 100%. Como se muestra en la Fig. 11, los bordes
de las aberturas secundarias permanecen alejados del plano de la
primera superficie. Aunque se produce alguna distorsión de las
aberturas secundarias, los bordes permanecen en un estado
sustancialmente sin tensión. De nuevo, es este práctico
desacoplamiento de la tensión inducida por deformación de la banda
con respecto a la tensión inducida por deformación en las aberturas
secundarias lo que aumenta significativamente la fiabilidad de la
banda.
El comportamiento elástico diferencial de las
películas o fibras planas multicapa que tienen una capa de piel
relativamente menos elástica estirada más allá de su límite de
elasticidad es conocido en la técnica, como se describe en la
patente de EE.UU. antes mencionada concedida a Krueger y col., así
como en las patentes US-5.376.430, concedida a
Swenson y col. el 27 de diciembre de 1994, y
US-5.352.518, concedida a Muramoto y col. el 4 de
octubre de 1994. Como se conoce en la técnica, tras la recuperación
que sigue a la extensión más allá de los límites de elasticidad de
la capas de piel, la capa de piel puede formar una microtextura
microscópica de irregularidades de picos y valles al aumentar la
superficie de la capa de piel resultante con respecto a la capa
elastomérica.
De forma análoga, cuando una banda de la presente
invención es deformada la primera vez, la capa de piel de la
porción deformada puede ser sometida a tensión más allá de su límite
de elasticidad. La capa elastomérica permite que la banda vuelva
sustancialmente a la configuración tridimensional macroscópica que
tenía antes de la tensión, pero las porciones de la capa de piel
que fueron sometidas a tensión más allá de su límite de elasticidad
pueden no volver a la configuración que tenían antes de la tensión
debido al exceso de material creado en la deformación no elástica.
Tras la recuperación después de la extensión, la capa de piel forma
una microtextura microscópica de irregularidades de picos y valles,
descrita de forma más general como rugosidades que se extienden
transversalmente, como se muestra en la fotomicrografía de la Fig.
12. Las rugosidades forman en los elementos de interconexión
patrones sustancialmente uniformes generalmente transversales a la
dirección de estiramiento y generalmente dispuestos radialmente
alrededor de las aberturas primarias. Dependiendo del grado de
deformación en la banda, las rugosidades pueden limitarse a
sustancialmente la primera superficie continua de la banda o más
generalmente pueden extenderse por sustancialmente toda la
superficie de los elementos de interconexión.
Sin pretender imponer ninguna teoría, se cree que
las rugosidades que se extienden transversalmente son beneficiosas
para la banda elastomérica por al menos dos razones. La primera, que
las rugosidades transmiten una textura o tacto general de mayor
suavidad a la banda elastomérica. La segunda, que las rugosidades,
al estar radialmente dispuestas con respecto a las aberturas
primarias y extenderse hacia las aberturas secundarias, pueden
mejorar las características de manipulación de fluidos cuando se
utilizan como una banda en contacto con el cuerpo en un artículo
absorbente desechable.
En la Fig. 13 se muestra una realización
representativa de una banda elastomérica de la presente invención
utilizada en un artículo absorbente desechable en forma de un pañal
(400). En la presente memoria, la expresión "pañal" se refiere
a una prenda de vestir generalmente utilizada por bebés y personas
incontinentes y que se coloca aproximadamente en la parte inferior
del torso del portador. Debe entenderse, sin embargo, que la banda
elastomérica de la presente invención también es aplicable a otros
artículos absorbentes tales como bragas para incontinentes, bragas
pañal, compresas higiénicas, y similares. El pañal (400) mostrado
en la Fig. 13 es un artículo absorbente simplificado que podría
representar un pañal antes de ser colocado sobre el portador. Debe
entenderse, sin embargo, que la presente invención no se limita al
tipo o configuración particular de pañal mostrado en la Fig. 13.
Una realización especialmente preferida representativa de un
artículo absorbente desechable en forma de un pañal se describe en
US-5.151.092, concedida a Buell y col. el 29 de
septiembre de 1992.
La Fig. 13 es una vista en perspectiva del pañal
(400) en su estado no contraído (es decir, con toda la contracción
inducida por la elasticidad eliminada) en donde porciones de la
estructura han sido omitidas para ilustrar más claramente la
estructura del pañal (400). La porción del pañal (400) que está en
contacto con el portador está orientada hacia el observador. El
pañal (400) mostrado en la Fig. 13 preferiblemente comprende una
lámina superior permeable a los líquidos (404); una lámina inferior
impermeable a los líquidos (402) unida con la lámina superior
(404); y un núcleo central absorbente (406) colocado entre la
lámina superior (404) y la lámina inferior (402). También pueden
incluirse otras características estructurales tales como elementos
elásticos de remate vuelto para las piernas y medio de fijación
para mantener el pañal en el cuerpo del portador.
Aunque la lámina superior (404), la lámina
inferior (402) y el núcleo central absorbente (406) pueden unirse
en diferentes configuraciones bien conocidas, las configuraciones
preferidas de pañal se describen de forma general en las patentes
US-3.860.003 titulada "Contractible Side Portions
for Disposable Diaper" concedida a Kenneth B. Buell el 14 de
enero de 1975; US-5.151.092, concedida a Buell el 9
de septiembre de 1992; y US-5.221.274, concedida a
Buell el 22 de junio de 1993; y US-5.554.145
titulada "Absorbent Article With Multiple Zone Structural
Elastic-Like Film Web Extensible Waist Feature",
concedida a Roe y col. el 10 de septiembre de 1996;
US-5.569.234, titulada "Disposable
Pull-On Pant", concedida a Buell y col. el 29 de
octubre de 1996; US-5.580.411, titulada "Zero
Scrap Method For Manufacturing Side Panels For Absorbent
Articles", concedida a Nease y col. el 3 de diciembre de 1996; y
US-08/915,471, titulada "Absorbent Article With
Multi-Directional Extensible Side Panels",
presentada el 20 de agosto de 1997 en nombre de Roble y col.
La Fig. 13 muestra una realización representativa
del pañal (400) en donde la lámina superior (404) y la lámina
inferior (402) se extienden en paralelo y tienen dimensiones de
longitud y anchura generalmente mayores que las del núcleo central
absorbente (406). La lámina superior (404) está unida y colocada
sobre la lámina inferior (402) conformando así la periferia del
pañal 400. La periferia define el perímetro exterior o los bordes
del pañal (400). La periferia comprende los bordes de extremo (401)
y los bordes longitudinales (403).
El tamaño de la hoja inferior (402) viene dado
por el tamaño del núcleo central absorbente (406) y el diseño
exacto del pañal seleccionado. En una realización preferida, la
lámina inferior (402) tiene una forma modificada de reloj de arena
que se extiende más allá del núcleo central absorbente (406) a una
distancia mínima de al menos aproximadamente 1,3 centímetros a
aproximadamente 2,5 centímetros (de aproximadamente 0,5 a
aproximadamente 1,0 pulgada) alrededor de toda la periferia del
pañal.
La hoja superior (404) y la hoja inferior (402)
están unidas entre sí de cualquier manera adecuada. En la presente
memoria, la expresión "unida" abarca configuraciones donde la
lámina superior (404) está directamente unida a la lámina inferior
(402) mediante fijación de la lámina superior (404) directamente a
la lámina inferior (402), así como configuraciones donde la lámina
superior (404) está indirectamente unida a la lámina inferior (402)
mediante fijación de la lámina superior (404) a elementos
intermedios que, a su vez, se fijan a la lámina inferior (402). En
una realización preferida, la lámina superior (404) y la lámina
inferior (402) se fijan directamente entre sí en la periferia del
pañal mediante un medio de unión (no mostrado) tal como un adhesivo
o cualquier otro medio de unión conocido en la técnica. Por ejemplo,
puede utilizarse una capa continua uniforme de adhesivo, una capa
con un patrón de adhesivo o una disposición de líneas o manchas
separadas de adhesivo para fijar la lámina superior (404) a la
lámina
inferior (402).
inferior (402).
Los bordes de extremo (401) forman una región de
cintura que en una realización preferida comprende un par de
paneles laterales elastoméricos (420) que se extienden a los lados
desde los bordes de extremo (401) del pañal (400) en una
configuración extendida. En una realización preferida, los paneles
laterales elastoméricos (420) comprenden la banda elastomérica de la
presente invención. En una realización especialmente preferida,
cuando la banda de la presente invención se utiliza como paneles
laterales elastoméricos, se procesa posteriormente para formar un
laminado compuesto que se liga en un lado, o preferiblemente en
ambos lados, de los mismos con materiales no tejidos fibrosos para
formar un elemento suave, amoldable y elástico utilizando métodos
conocidos en la técnica, tales como ligado con adhesivo.
Los materiales no tejidos fibrosos adecuados para
su uso en un laminado compuesto de la presente invención incluyen
bandas no tejidas formadas con fibra sintética (tales como
polipropileno, poliéster o polietileno), fibras naturales (tales
como madera, algodón o rayon) o combinaciones de fibras naturales y
sintéticas. Los materiales no tejidos adecuados pueden conformarse
mediante diferentes procesos tales como cardado, ligado por hilado,
hidroligado y otros procesos familiares para el experto en la
técnica de no tejidos. Un material no tejido fibroso actualmente
preferido es el polipropileno cardado, comercializado por Fiberweb
of Simpsonville, S.C.
Los materiales no tejidos fibrosos pueden ligarse
a la banda elastomérica mediante cualquiera de los diferentes
métodos de ligado conocidos en la técnica. Los métodos de ligado
adecuados incluyen ligado con adhesivo como, p. ej., con una capa
continua uniforme de adhesivo, una capa con patrón de adhesivo o una
disposición de líneas, espirales o manchas separadas de adhesivo, u
otros métodos tales como unión por calor, unión por presión, unión
por ultrasonidos, unión mecánica dinámica o cualquier otro medio de
unión adecuado o cualquier combinación de estos medios de unión
conocidos en la técnica. Métodos de ligado representativos también
se describen en U.S. SIR H1670, titulada "Absorbent Article
Having a Nonwoven and Apertured Film Coversheet" por Aziz y col.,
publicada el 1 de julio de 1997.
Después del ligado a un material no tejido
fibroso, la banda compuesta puede tender a ser menos elastomérica
por la relativa inelasticidad del no tejido ligado. Para hacer que
el no tejido sea más elástico y restaurar la elasticidad del
laminado compuesto, la banda compuesta puede ser procesada mediante
métodos y aparatos utilizados para dar elasticidad a laminados con
"deformación cero" aplicando un estiramiento incremental, como
se describe en la patente antes mencionada de Buell y col. '092, así
como en las patentes antes mencionadas '897 de Weber y col., '793
de Buell y col. y '679 de Weber y col. La banda compuesta elástica
con "deformación cero" resultante tiene un tacto suave de tipo
tejido que permite un uso más amplio y un ajuste confortable en una
prenda de vestir absorbente.
Los paneles laterales (420) pueden unirse al
pañal por cualquier manera adecuada conocida en la técnica. Por
ejemplo, como se muestra en la Fig. 13, los paneles laterales (420)
pueden fijarse directamente a la lámina inferior (402) mediante un
medio de unión (no mostrado) tal como un adhesivo o cualquier otro
medio de unión conocido en la técnica. Una configuración
especialmente preferida para los paneles laterales (420) se muestra
en la Fig. 14, configuración que es descrita en más detalle en la
patente de atribución común US-5.669.897, concedida
el 23 de septiembre de 1997 a LaVon y col., y la solicitud de
patente US S.N. 08/155.048, presentada el 19 de noviembre de 1993
por Roles y col.
Como se muestra en la Fig. 14, el panel lateral
(420) preferiblemente comprende dos bandas o tiras, (421) y (422).
Las tiras (421) y (422) pueden ser dos tiras discretas o también
pueden conformarse doblando una tira en el borde anterior (424) y
separando las dos longitudes de tira resultantes de forma no
paralela. Si se utilizan dos tiras discretas, estas pueden estar
ligadas entre sí, por ejemplo con un adhesivo adecuado, en el borde
anterior (424), y pueden unirse simultáneamente a la pestaña de
cinta (423). El panel lateral (420) puede unirse a la lámina
inferior (402) en la zona de unión (425) en cualquier manera
adecuada y especialmente como se describe en la patente '879 antes
mencionada de LaVon y col. Aunque no es necesario que los pares de
paneles laterales sean idénticos, preferiblemente son imágenes
especulares entre sí. Otros ejemplos de pañales con paneles
laterales elásticos se describen en las patentes
US-4.857.067, titulada "Disposable Diaper Having
Shirred Ears" concedida a Wood y col. el 15 de agosto de 1989;
US-4.381.781, concedida a Sciaraffa y col. el 3 de
mayo de 1983; US-4.938.753, concedida a Van Gompel
y col. el 3 de julio de 1990; las patentes antes mencionadas en la
presente memoria US-5.151.092, concedida a Buell el
9 de septiembre de 1992; y US-5. 221.274, concedida
a Buell el 22 de junio de 1993; US-5.669.897,
concedida a LaVon y col. el 23 de septiembre de 1997 titulada
"Absorbent Articles Providing Sustained Dynamic Fit";
US-5.897.545, concedida a Kline y col. el 27 de
abril de 1999;y la patente US-08/155.048, titulada
"Absorbent Article With Multi-Directional
Extensible Side Panels" presentada el 19 de noviembre de 1993 a
nombre de
Roble y col.
Roble y col.
El pañal (400) también puede incluir un sistema
de fijación (423). El sistema de fijación (423) preferiblemente
mantiene las regiones de cintura (401) en una configuración solapada
para proporcionar tensiones laterales en la circunferencia del
pañal (400) y mantener el pañal (400) colocado en el portador. El
sistema de fijación (423) preferiblemente comprende componentes de
fijación de pestaña de cinta y/o gancho y bucle, aunque
generalmente resulta aceptable cualquier otro medio de fijación
conocido. Algunos sistemas de fijación ilustrativos se describen en
las patentes US-3.848.594, titulada "Tape
Fastening System for Disposable Diaper" concedida a Buell el 19
de noviembre de 1974; US-4.662.875, titulada
"Absorbent Article", concedida a Hirotsu y col. el 5 de mayo
de 1987; US-4.846.815, titulada "Disposable Diaper
Having An Improved Fastening Device", concedida a Scripps el 11
de julio de 1989; US-4.894.060, titulada
"Disposable Diaper With Improved Hook Fastener Portion",
concedida a Nestegard el 16 de enero de 1990;
US-4.946.527, titulada
"Pressure-Sensitive Adhesive Fastener And Method
of Making Same", concedida a Battrell el 7 de agosto de 1990; la
patente, anteriormente mencionada, US-5.151.092,
concedida a Buell el 9 de septiembre de 1992; y
US-5.221.274, concedida a Buell el 22 de junio de
1993. El sistema de fijación también puede proporcionar un medio
para mantener el artículo en una configuración desechable como se
describe en US-4.963.140, concedida a Robertson y
col. el 16 de octubre de 1990. El sistema de fijación también puede
incluir sistemas de fijación primario y secundario, como se
describe en US-4.699.622, para reducir el
desplazamiento de porciones solapadas o para mejorar el ajuste como
se describe en las patentes US-5.242.436;
US-5.499.978; US-5.507.736;
US-5.591.152. En realizaciones alternativas, los
lados opuestos de la prenda de vestir pueden coserse o soldarse para
formar una braga. Esto permite utilizar el artículo como un pañal
de una pieza o una braga
pañal.
pañal.
Otros elementos elásticos (no mostrados) de la
presente invención pueden disponerse adyacentes a la periferia del
pañal (400). Los elementos elásticos están preferiblemente situados
a lo largo de cada borde longitudinal (403), de forma que los
elementos elásticos tienden a estirar y mantener el pañal (400)
ajustado en las piernas del portador. Además, los elementos
elásticos pueden disponerse adyacentes a uno o a ambos bordes de
extremo (401) del pañal (400) para proporcionar una banda de cintura
y/o dobleces vueltos para las piernas. Por ejemplo, una banda de
cintura adecuada se describe en la patente
US-4.515.595, concedida a Kievit y col. el 7 de
mayo de 1985, cuya descripción se incorpora en la presente memoria
como referencia. Además, en la patente
US-4.081.301, concedida a Buell el 28 de marzo de
1978, se describe un método y un aparato adecuados para fabricar un
pañal desechable que tiene elementos elásticos elásticamente
contraíbles.
Los elementos elásticos se fijan en el pañal
(400) en un estado elásticamente contraíble de forma que en una
configuración normalmente libre, los elementos elásticos contraen o
recogen el pañal 400 de forma eficaz. Los elementos elásticos
pueden fijarse en un estado elásticamente contraíble de al menos dos
formas. Por ejemplo, los elementos elásticos pueden ser estirados y
fijados mientras el pañal (400) está en un estado no contraído.
Además, el pañal (400) puede contraerse, por ejemplo, mediante
plegado y los elementos elásticos pueden fijarse y unirse al pañal
(400) mientras que los elementos elásticos están en su estado
relajado o sin estirar. Los elementos elásticos pueden extenderse a
lo largo de una porción de la longitud del pañal (400). De forma
alternativa, los elementos elásticos pueden extenderse por toda la
longitud del pañal (400) o por cualquier otra longitud adecuada para
proporcionar una línea elásticamente contraíble. La longitud de los
elementos elásticos viene dictada por el diseño del pañal.
Los elementos elásticos pueden presentar
múltiples configuraciones. Por ejemplo, la anchura de los elementos
elásticos puede variar de aproximadamente 0,025 cm (0,01 pulgadas) a
aproximadamente 2,54 cm (1,0 pulgada) o más; los elementos
elásticos pueden comprender una única hebra de material elástico o
pueden comprender varias hebras paralelas o no paralelas de
material elástico; o los elementos elásticos pueden ser
rectangulares o curvilíneos. También, los elementos elásticos
pueden fijarse en el pañal en una de las múltiples formas conocidas
en la técnica. Por ejemplo, los elementos elásticos pueden estar
unidos ultrasónicamente, sellados por calor y presión en el pañal
(400) de acuerdo con diferentes patrones de unión o los elementos
elásticos pueden estar simplemente pegados al
pañal (400).
pañal (400).
Como se muestra en la Fig. 13, el núcleo central
absorbente (406) preferiblemente incluye un elemento de
distribución de fluidos (408). En una configuración preferida, como
se muestra en la Fig. 13, el núcleo central absorbente (406)
preferiblemente incluye también una capa o elemento de captación
(410) en comunicación fluida con el elemento de distribución de
fluidos (408) y situada entre el elemento de distribución de
fluidos (408) y la lámina superior (404). La capa o elemento de
captación (410) puede comprender varios materiales diferentes,
incluyendo bandas no tejidas o tejidas de fibra sintética incluidos
poliéster, polipropileno o polietileno, fibras naturales incluidos
algodón o celulosa, mezclas de estas fibras o cualquier material
equivalente o combinaciones de estos materiales.
Durante su uso, el pañal (400) se aplica al
portador colocando la región de banda de cintura posterior debajo
de la espalda del portador y estirando el resto del pañal (400)
entre las piernas del portador para colocar la región frontal de
banda de cintura en la parte frontal del portador. A continuación
los paneles laterales elastoméricos se extienden en la medida que
sea necesario para que queden cómodos y ajustados y después se fija
la pestaña de cinta u otros fijadores preferiblemente hacia las
zonas exteriores del pañal (400). Al tener paneles laterales (420)
que comprenden una banda elastomérica de la presente invención, el
pañal puede adaptarse a diferentes tamaños de niños, por ejemplo,
obteniéndose un ajuste cómodo y transpirabilidad.
Aunque se muestra un pañal desechable como una
realización preferida de una prenda de vestir que comprende una
banda elastomérica de la presente invención, este ejemplo no debe
considerarse como limitante para los pañales desechables. Otras
prendas de vestir desechables también pueden incorporar una banda
elastomérica de la invención en diferentes partes para proporcionar
mayor confort, ajuste y transpirabilidad. También se contempla que
incluso las prendas de vestir no desechables tales como prendas
interiores y bañadores pueden beneficiarse de las características
durables, porosas y extensibles de una banda elastomérica de la
presente invención.
La película multicapa (120) de la presente
invención puede procesarse mediante procedimientos convencionales
para fabricar películas multicapa en equipos convencionales de
fabricación de películas coextruidas. En general, los polímeros
pueden ser procesados en estado fundido para obtener películas
mediante métodos de extrusión de películas por colado o soplado,
descritos ambos en "Plastics Extrusion Technology" 2ª ed., de
Allan A. Griff (Van Nostrand Reinhold-1976). La
película colada es extruida a través de una matriz de ranura lineal.
Generalmente, la banda plana es enfriada en un gran rodillo
metálico pulido móvil. Esta se enfría rápidamente y abandona el
primer rodillo, pasa sobre uno o más rodillos auxiliares, después a
través de un conjunto de rodillos de tracción o "arrastre"
recubiertos con caucho hasta llegar a una devanadora.
En la extrusión por soplado de películas la
mezcla fundida es extruida en sentido ascendente a través de una
fina abertura anular de la matriz. Este proceso también se denomina
extrusión de película tubular. El aire se introduce a través del
centro de la matriz para inflar el tubo y hacer que este se expanda.
Se forma una burbuja móvil que se mantiene con un tamaño constante
controlando la presión del aire interno. El tubo de película se
enfría mediante aire soplado que pasa a través de uno o más anillos
fríos que rodean al tubo. El tubo después se deja colapsar
estirándolo en un marco aplanado a través de un par de rodillos de
arrastre hasta una devanadora.
El proceso de coextrusión requiere más de un
extrusor y también un bloque de alimentación de coextrusión, un
sistema de matriz múltiple o una combinación de ambos para conseguir
la estructura de película multicapa. Las patentes
US-4.152.387 y US-4.197.069,
concedidas el 1 de mayo de 1979 y el 8 de abril de 1980,
respectivamente, ambas a Cloeren, describen el principio de bloque
de alimentación de coextrusión. Una serie de extrusores se conectan
al bloque de alimentación que utiliza divisores de flujo móviles
para cambiar proporcionalmente la geometría de cada canal de flujo
individual en función directa al volumen de polímero que pasa a
través de dicho canal de flujo. Los canales de flujo son diseñados
de forma que en su punto de confluencia los materiales fluyen y se
unen con un caudal y una presión idénticos, eliminando la tensión
interfacial y las inestabilidades de flujo. Una vez que los
materiales se unen en el bloque de alimentación, fluyen a un mismo
sistema de matriz en forma de una estructura compuesta. Es
importante en este proceso que las viscosidades de fusión y las
temperaturas de fusión del material no difieran demasiado. De lo
contrario, las inestabilidades de flujo en la matriz pueden
producir un control deficiente de la distribución de espesores de
capa en la película multicapa.
Una alternativa a la coextrusión en bloque de
alimentación es un sistema múltiple o matriz de aspa como se
describe en las patentes antes mencionadas
US-4.152.387, US-4.197.069 y
US-4.533.308, concedidas el 6 de agosto de 1985 a
Cloeren. Mientras que en el sistema de bloque de alimentación se
combinan las corrientes fundidas fuera y antes de entrar en el
cuerpo de la matriz, en un sistema múltiple o en una matriz de aspa
cada corriente fundida tiene su propio sistema en la matriz y los
polímeros se dispersan de forma independiente en sus respectivos
sistemas. Las corrientes fundidas se combinan cerca de la salida de
la matriz ocupando cada corriente fundida toda la anchura de la
matriz. Unas aspas móviles proporcionan ajustabilidad a la salida de
cada canal de flujo en función directa con el volumen de material
que fluye a través del mismo, permitiendo a las corrientes fundidas
fluir juntas con un caudal lineal, una presión y una anchura deseada
iguales.
Dado que las propiedades de flujo en estado
fundido y las temperaturas de fusión de los polímeros varían
ampliamente, el uso de una matriz de aspa presenta varias ventajas.
La matriz se presta al aislamiento térmico, permitiendo procesar
juntos polímeros de temperaturas de fusión considerablemente
diferentes, por ejemplo de hasta 80ºC (175ºF).
Cada sistema en una matriz de aspa puede ser
diseñado y adaptado a un polímero específico. Por tanto, el flujo
de cada polímero sólo depende del diseño de su sistema y no de las
fuerzas impuestas por otros polímeros. Esto permite coextruir en
películas multicapa materiales con viscosidades de fusión
considerablemente diferentes. Además, la matriz de aspa también
permite adaptar la anchura de sistemas individuales de forma que una
capa interna pueda estar completamente rodeada por la capa exterior
sin dejar bordes expuestos. Las patentes antes mencionadas también
describen el uso combinado de sistemas de bloque de alimentación y
matrices de aspa para fabricar estructuras multicapa más
complejas.
Las películas multicapa de la presente invención
pueden comprender dos o más capas, en donde al menos una de las
capas es elastomérica. También se contempla el uso de múltiples
capas elastoméricas, estando cada capa elastomérica unida a una o
dos capas de piel. En una película tricapa, la capa de núcleo (101)
tiene un primer lado y un segundo lado opuesto, estando un lado
unido de forma sustancialmente continua a un lado de cada capa de
piel exterior (103) antes de aplicar tensión a la banda. Las
películas tricapa, como la película multicapa (120) mostrada en la
Fig. 4, preferiblemente comprenden un núcleo elastomérico central
(101) que puede comprender de aproximadamente 10% a 90% del
espesor total de la película. Las capas de piel exteriores (103)
son generalmente, pero no necesariamente, idénticas y pueden
comprender de aproximadamente 5% a 45% del espesor total de la
película. Aunque una capa elastomérica está por lo general
sustancialmente unida a una o a dos capas de piel sin utilizar
adhesivos, pueden utilizarse adhesivos o capas de unión para
mejorar la adhesión entre las capas. Cuando se utilizan capas de
unión, cada una puede comprender de aproximadamente 5% a 10% del
espesor total de la película.
Una vez que la película multicapa elastomérica ha
sido coextruida, esta se alimenta preferiblemente a una estructura
conformadora para formar las aberturas y enfriar, obteniéndose una
banda elastomérica tridimensional macroscópicamente expandida con
aberturas según la presente invención. En general la película puede
conformarse ajustando esta película contra un tamizador conformador
u otra estructura conformadora aplicando vacío y pasando una
corriente de aire o agua sobre la superficie exterior de la película
Este proceso se describe en la patente antes mencionada de Radel y
col. así como en la patente US-4.154.240, concedida
a Lucas y col., incorporadas ambas como referencia en la presente
memoria. La conformación de una banda elastomérica tridimensional
puede realizarse de forma alternativa aplicando una corriente de
líquido con suficiente fuerza y flujo de masa como para conformar
la banda como se describe en la patente de atribución común
US-4.695.422, concedida a Curro y col. De forma
alternativa, la película puede conformarse como se describe en la
patente de atribución común US-4.552.709, concedida
a Koger y col. Preferiblemente la banda elastomérica se expande de
forma macroscópicamente uniforme y con aberturas mediante el método
que consiste en soportar la estructura conformadora en una zona
fluida con diferencial de presión mediante un elemento de soporte
fijo como se describe en las patentes de atribución común
US-4.878.825 y US-4.741.877,
concedidas ambas a Mullane, Jr.
Aunque no se muestra en los dibujos, el proceso
de la presente invención, utilizando un tamizador conformador
convencional con una estructura de soporte de alambre tejido,
también formaría una banda incluida en el ámbito de la presente
invención. Los nódulos de un tamizador conformador de alambre tejido
producirían una banda tridimensional macroscópicamente expandida
con un patrón de ondulaciones en la primera superficie,
correspondiendo las ondulaciones a los nódulos del tamizador. Sin
embargo, las ondulaciones permanecerían generalmente en el plano de
la primera superficie, alejadas del plano de la segunda superficie.
El corte de los elementos de interconexión mantendría generalmente
la forma cóncava en sentido ascendente con las paredes laterales de
interconexión de los elementos de interconexión que terminan para
formar aberturas secundarias sustancialmente en el plano de la
segunda
superficie.
superficie.
Una estructura conformadora especialmente
preferida comprende una estructura laminada fotograbada como la de
la Fig. 15, que muestra una ilustración en perspectiva aumentada y
parcialmente segmentada de una estructura laminada fotograbada del
tipo utilizado para formar bandas plásticas del tipo ilustrado de
forma general en la Fig. 2. La estructura laminada (30)
preferiblemente se construye de acuerdo generalmente con la
descripción de la patente antes mencionada de Radel y col. y está
compuesta de láminas individuales (31), (32), y (33). Una
comparación de la Fig. 3 con la banda elastomérica (80) mostrada en
la Fig. 2 revela la correspondencia entre la abertura primaria (71)
en el plano 102 de la banda elastomérica (80) y la abertura (61) en
el plano más superior (62) de la estructura laminada fotograbada
(30). De forma análoga, el orificio de la abertura 72 en el plano
106 de la banda elastomérica 80 se corresponde con el orificio (63)
en el plano más inferior (64) de la estructura laminada foto-
grabada (30).
grabada (30).
La superficie más superior de la estructura
laminada fotograbada (30) situada en el plano más superior (62)
puede presentar un patrón microscópico de protuberancias (48) sin
abandonar el ámbito de la presente invención. Esto se realiza
preferiblemente aplicando un recubrimiento resistente que
corresponde al patrón microscópico de aberraciones superficiales
deseado en el lado superior de una lámina fotograbada plana (31) y
después iniciando un segundo proceso de fotograbado. El segundo
proceso de fotograbado produce una lámina (31) que tiene un patrón
microscópico de protuberancias (48) en la superficie más superior
de los elementos interconectados que definen las aberturas
pentagonales, es decir, la abertura (41). El patrón microscópico de
protuberancias no retira sustancialmente la primera superficie del
plano de la primera superficie. La primera superficie es percibida
a escala macroscópica mientras que las protuberancias son percibidas
a escala microscópica. La construcción de una estructura laminada
utilizando este tipo de patrón de protuberancias (48) en su capa
más superior se describe de forma general en la patente antes
mencionada de Ahr y col.
Procesos para construir estructuras laminadas del
tipo descrito de forma general en la Fig. 2 se describen en la
patente antes mencionada de Radel y col. Las estructuras laminadas
fotograbadas son preferiblemente laminadas mediante técnicas
convencionales para formar un elemento tubular (520), como se
ilustra de forma general en la Fig. 16, y sus extremos opuestos se
unen generalmente de acuerdo con la descripción de Radel y col.
para obtener un elemento tubular sin costura (520).
La superficie más externa (524) del elemento
tubular (520) se utiliza para formar la banda multicapa
elastomérica puesta en contacto con ella mientras que la superficie
más interna (522) del elemento tubular generalmente no está en
contacto con la banda plástica durante la operación de conformado.
El elemento tubular puede, en una realización preferida de la
presente invención, ser utilizado como la superficie conformadora
en el cilindro de grabado en bajorrelieve/perforado (555) en un
proceso del tipo descrito en detalle en la patente antes mencionada
de Lucas y col. Un aparato (540) especialmente preferido del tipo
descrito en dicha patente se muestra de forma esquemática en la
Fig. 17 e incluye medios para grabar en bajorrelieve y perforar
(543) y medios para transportar y devanar la película a tensión
constante (545) que pueden, si se desea, ser sustancialmente
idénticos o funcionar sustancialmente de forma idéntica a las
correspondientes porciones del aparato mostrado y descrito en la
patente US-3.674.221, concedida a Riemersma el 4 de
julio de 1972. El marco, los rodamientos, los soportes y similares
necesarios para los elementos funcionales del aparato (540) no se
muestran o describen en detalle para simplificar y mostrar y
describir con mayor claridad la presente invención, entendiéndose
que este detalle sería obvio para el experto en la técnica de
diseño de maquinaria de conversión de películas plásticas.
Resumiendo, el aparato (540), que se muestra de
forma esquemática en la Fig. 17, comprende un medio para recibir de
forma continua una cinta de película termoplástica (550) desde el
coextrusor (559), por ejemplo, y convertirla en una película
grabada en bajorrelieve y perforada (551). La película (550) se
suministra preferiblemente directamente desde el proceso de
coextrusión cuando todavía se encuentra por encima de su
temperatura termoplástica para que pueda ser conformada al vacío
antes de enfriarse. De forma alternativa, la película (550) puede
calentarse dirigiendo chorros de aire caliente contra una superficie
de la película al tiempo que se aplica vacío en la superficie
opuesta de la película. Para mantener un control suficiente de la
película (550) y sustancialmente evitar la formación de arrugas y/o
la distensión macroscópica de la película, el aparato (540)
comprende un medio para mantener constante la tensión en la
dirección de la máquina en la película tanto antes como después de
una zona donde la temperatura es superior a la temperatura
termoplástica de la película pero donde existe una tensión
sustancialmente cero en la dirección de la máquina y en la
dirección transversal de la máquina que tiende a distender
macroscópicamente la película. La tensión es necesaria para
controlar y suavizar una cinta en marcha de película termoplástica;
la zona de tensión cero se produce al estar la película en la zona
a una temperatura suficientemente elevada para permitir el grabado
en bajorrelieve y perforado de la película.
Como puede observarse en la Fig. 17, el medio
para grabar en bajorrelieve y perforar (543) incluye un cilindro
para grabar en bajorrelieve y perforar montado de forma giratoria
(555) que tiene extremos cerrados (580), un dispositivo de triple
sistema de vacío no giratorio (556) y un medio opcional de chorro
de aire caliente (no mostrado). El dispositivo de triple sistema de
vacío (556) comprende tres sistemas designados (561), (562) y
(563). En la Fig. 17 también se muestra un rodillo de salida/frío
que gira alimentado por corriente (566) y un rodillo de superficie
blanda (es decir, neopreno de baja densidad) (567) que es accionado
con el rodillo frío. Resumiendo, al proporcionar un medio (no
mostrado) para controlar de forma independiente el grado de vacío
en los tres sistemas de vacío, una cinta termoplástica de película
que avanza alrededor de la circunferencia de una porción del
cilindro para grabar en bajorrelieve y perforar (555) es sometida
secuencialmente a un primer nivel de vacío por el sistema (561), a
un segundo nivel de vacío por el sistema (562) y a un tercer nivel
de vacío por el sistema (563). Como se describirá en más detalle a
continuación, el vacío aplicado a la película por el sistema (561)
permite mantener la tensión anterior en la película, el vacío
aplicado por el sistema (562) permite perforar la película y el
vacío aplicado por el sistema (563) permite enfriar la película por
debajo de su temperatura termoplástica y establecer una tensión
posterior en su interior. Si se desea, la película en contacto con
la superficie del cilindro para grabar en bajorrelieve y perforar
(555) puede ser precalentada antes de alcanzar el sistema de vacío
(562) por medios bien conocidos en la técnica (y por tanto no
mostrados) para facilitar una mejor conformidad de las películas
plásticas que comprenden polímeros resistentes al flujo durante la
operación de grabado en bajorrelieve. La línea de contacto (570)
entre el rodillo frío (566) y el rodillo de superficie blanda
(567) sólo está nominalmente cargada porque una presión elevada
eliminaría los grabados en bajorrelieve tridimensionales que se
forman en la película de la manera antes mencionada. Sin embargo,
incluso una presión nominal en la línea de contacto entre rodillos
(570) ayuda a que el vacío aplicado por el sistema (563) aísle la
tensión posterior (es decir, la tensión de devanado del rodillo)
con respecto a la porción para grabar en bajorrelieve y perforar del
cilindro para grabar en bajorrelieve y perforar (555) y permite que
la línea de contacto entre rodillos (570) pele la película grabada
en bajorrelieve y perforada procedente del cilindro para grabar en
bajorrelieve y perforar (555). Además, aunque el aire ambiental
aspirado por el vacío y que pasa a través de la película hasta el
sistema (563) normalmente enfría la película por debajo de su
temperatura termoplástica, el paso de refrigerante a través del
rodillo frío, indicado mediante las flechas (573), (574) en la Fig.
17, permitirá al aparato manejar películas más gruesas o ser
operado a mayor
velocidad.
velocidad.
El medio para grabar en bajorrelieve y perforar
(543) comprende el cilindro para grabar en bajorrelieve y perforar
montado de forma giratoria (555), el medio (no mostrado) para hacer
girar el cilindro (555) a una velocidad periférica controlada, el
dispositivo de triple sistema de vacío no giratorio (556) dentro
del cilindro para grabar en bajorrelieve y perforar (555), el medio
(no mostrado) para aplicar un nivel controlado de vacío dentro de
los tres sistemas de vacío (561), (562) y (563) que forman el
dispositivo de triple sistema (556) y un medio opcional de chorro de
aire caliente (no mostrado). El cilindro para grabar en
bajorrelieve y perforar (555) puede construirse siguiendo de forma
general la descripción de la patente antes mencionada de Lucas y
col. pero sustituyendo la superficie conformadora de perforado
tubular descrita en la patente por una superficie conformadora de
laminado tubular de la presente
invención.
invención.
Resumiendo, el primer sistema de vacío (561) y el
tercer sistema de vacío (563) situado dentro del cilindro para
grabar en bajorrelieve y perforar (555) permiten mantener
sustancialmente constantes la tensión anterior y la tensión
posterior, respectivamente, en una cinta en marcha de película
mientras que la porción intermedia de la película adyacente al
segundo sistema de vacío (562) dentro del cilindro para grabar en
bajorrelieve y perforar (555) está sometida a calor y vacío que
vician la tensión para producir el grabado en bajorrelieve y el
perforado de la película.
Aunque una aplicación preferida de la estructura
laminada fotograbada descrita se realiza en una operación
conformadora de película al vacío como se describe de forma general
en la patente de atribución común antes mencionada concedida a
Lucas y col., se anticipa que las estructuras conformadoras de
láminas fotograbadas de la presente invención podrían ser
utilizadas con la misma facilidad para conformar directamente una
estructura de plástico tridimensional de la presente invención.
Este procedimiento implicaría aplicar un material plástico fluido
calentado, de forma típica una resina termoplástica, directamente a
la superficie conformadora aplicando una presión diferencial
neumática suficientemente elevada al material plástico fluido
calentado para hacer que dicho material se conforme a imagen de la
superficie conformadora laminada perforada, permitiendo que el
material fluido solidifique y a continuación eliminando la
estructura de plástico tridimensional de la superficie
conformadora.
Aunque la realización de banda generalmente
descrita en la Fig. 2 representa una realización especialmente
preferida de la presente invención, también puede utilizarse
cualquier número de elementos de interconexión dentro de
estructuras de banda de la presente invención, es decir, secundaria,
terciaria, etc. Un ejemplo de una estructura de este tipo se
muestra en la Fig. 18, donde también se muestra una variante de
cortes con forma cóncava en sentido ascendente de elementos de
interconexión. La red con aberturas mostrada en la Fig. 18
comprende una abertura primaria (301) formada por numerosos
elementos de interconexión primarios, es decir, los elementos
(302), (303), (304) y (305) interconectados entre sí en el plano
más superior (307) de la banda (300), estando dicha abertura también
subdividida en pequeñas aberturas secundarias (310) y (311) por un
elemento de interconexión secundario (313) en un plano intermedio
(314). La abertura primaria (310) está a su vez subdividida por un
elemento de interconexión terciario (320) en aberturas secundarias
incluso más pequeñas (321) y (322), respectivamente, en un plano
más inferior (325) dentro de la banda (300). Como puede observarse
en la Fig. 19, vista a lo largo de la línea de la sección
19-19 de la Fig. 18, los planos (314) y (325) están
situados entre el plano más superior (307) y el plano más inferior
(330) y son generalmente paralelos a estos.
En la realización de banda ilustrada en las Figs.
17 y 18, los elementos de interconexión primario y secundario
también están conectados a elementos de interconexión terciarios de
corte, es decir, elementos de interconexión terciarios (320) que
también presentan generalmente un corte con forma cóncava en sentido
ascendente a lo largo de su longitud. Los elementos de
interconexión primarios, secundarios y terciarios de corte finalizan
sustancialmente todos a la misma altura en el plano (330) de la
segunda superficie (332) para formar numerosos orificios o
aberturas en la segunda superficie de la banda, es decir, las
aberturas (370), (371) y (372). Resulta claro que los elementos de
interconexión primarios, secundarios y terciarios situados entre la
primera superficie y la segunda superficie de la banda (300) forman
una red cerrada que conecta cada una de las aberturas primarias, es
decir, la abertura (301) en la primera superficie (331) de la
banda, con numerosas aberturas secundarias, es decir, las aberturas
(370), (371) y (372), en la segunda superficie (332) de la
banda.
Como se apreciará, los elementos de interconexión
generalmente con forma cóncava en sentido ascendente utilizados en
las bandas de la presente invención pueden ser sustancialmente
rectos en toda su longitud. De forma alternativa, pueden ser
curvilíneos, pueden comprender dos o más segmentos sustancialmente
rectos o pueden estar de otra manera orientados en cualquier
dirección deseada a lo largo de cualquier porción de su longitud. No
es necesario que los elementos de interconexión sean idénticos
entre sí. Además, las formas antes mencionadas pueden combinarse en
cualquier forma deseada para producir cualquier patrón deseado.
Independientemente de la forma final seleccionada, el corte con
forma cóncava en sentido ascendente presente a lo largo de las
respectivas longitudes de los elementos de interconexión unidos
ayuda a transmitir resiliencia a las bandas elastoméricas de la
presente invención, así como también una separación
tridimensional.
Resultará obvio para el experto en la técnica que
pueden realizarse diferentes cambios y modificaciones sin por ello
abandonar el espíritu y el ámbito de la presente invención. Por
ejemplo, en caso de que se desee producir bandas de la presente
invención en las que una porción predeterminada de la banda sea
capaz de evitar la transmisión de fluidos, puede realizarse la
operación de grabado en bajorrelieve sin romper la banda en su
segunda superficie. En la patente de atribución común
US-4.395.215, concedida a Bishop el 26 de julio de
1983, y la patente de atribución común US-4.747.991,
concedida a Bishop el 31 de mayo de 1988, incorporadas ambas como
referencia en la presente memoria, se describe en detalle la forma
de construir estructuras conformadoras tubulares capaces de
producir películas tridimensionalmente expandidas grabadas en
bajorrelieve de forma uniforme pero con aberturas sólo en zonas
predeterminadas.
Se cree que la descripción incluida en la
presente memoria permitirá al experto en la técnica realizar la
presente invención en múltiples y variadas formas. Sin embargo, las
realizaciones ilustrativas y los métodos analíticos siguientes se
mencionan para ilustrar la beneficiosa fiabilidad elástica de
materiales elastoméricos de baja relajación de tensiones
especialmente preferidos en la presente invención.
Las propiedades determinadas por este método
pueden estar relacionadas con la estirabilidad de la película
elastomérica. Estas propiedades son relevantes para la elección del
material adecuado para su uso como el componente elástico de un
artículo absorbente, especialmente pañales de una pieza, bragas
pañal, pañales desechables con fijadores u otras prendas de vestir
absorbentes para adultos que se estiran sustancialmente al ser
colocados.
Para este ensayo puede utilizarse un medidor de
tracción comercial de Instron Engineering Corp., Canton, MA o
SINTECH-MTS Systems Corporation, Eden Prairie, MN.
Las películas se cortan en muestras de 2,54 cm (1 pulgada) de ancho
en MD (dirección de la máquina de la película) por 10,16 cm (4
pulgadas) de largo en CD (dirección transversal en un ángulo de 90º
con respecto a MD). El instrumento está conectado a un ordenador
para controlar la velocidad del ensayo y otros parámetros de prueba
y para recopilar, calcular y registrar los datos. Las propiedades
de tensión-deformación por tracción de la película
se determinan según el método ASTM D882-83. Estas
propiedades de tracción se miden a temperatura ambiente
(aproximadamente 20ºC ). El procedimiento es el
siguiente:
siguiente:
- (1)
- elegir unas mordazas y una celda de carga apropiadas para el ensayo; las mordazas deben ser lo suficientemente anchas para ajustarse a la muestra, de forma típica se utilizan unas mordazas de 2,54 cm (1 pulgada) de ancho; las celdas de carga se eligen de forma que la respuesta a la tracción de la muestra analizada sea de 25% a 75% de la capacidad de las celdas de carga o del intervalo de carga utilizado, de forma típica se utiliza una celda de carga de 22,68 kg (50 lb);
- (2)
- calibrar el instrumento según las instrucciones del fabricante;
- (3)
- fijar la longitud de referencia a 5,08 cm (2 pulgadas);
- (4)
- colocar la muestra en la superficie plana de las mordazas según las instrucciones del fabricante;
- (5)
- fijar la velocidad del cabezal transversal a una velocidad constante de 50,8 cm/min (20 pulgadas/min);
- (6)
- iniciar el ensayo y recoger los datos simultáneamente; y
- (7)
- calcular y registrar las propiedades de tracción incluyendo la elongación en el punto de ruptura y la carga a elongaciones del 100% y del 200%. Se registra el resultado medio de tres muestras.
Las propiedades determinadas por este método
pueden estar relacionadas con las fuerzas que percibe el consumidor
procedentes del panel lateral, la banda de cintura u otros
componentes elásticos cuando se aplica inicialmente el producto y
la forma en que el producto se ajusta tras ser colocado.
Para este ensayo puede utilizarse un medidor de
tracción comercial de Instron Engineering Corp., Canton, MA o de
SINTECH-MTS Systems Corporation, Eden Prairie, MN.
Las películas se cortan en muestras de 2,54 cm (1 pulgada) de ancho
en MD por 10,16 cm (4 pulgadas) de largo en CD. El instrumento se
conecta a un ordenador para controlar la velocidad y otros
parámetros del ensayo y para recoger, calcular y registrar los
datos. La histéresis de dos ciclos se mide a temperatura ambiente.
El procedimiento es el siguiente:
- (1)
- elegir unas mordazas y una celda de carga apropiadas para el ensayo; las mordazas deben ser lo suficientemente anchas para ajustarse a la muestra, de forma típica se utilizan unas mordazas de 2,54 cm (1 pulgada) de ancho; las celdas de carga se eligen de forma que la respuesta de la muestra analizada esté entre el 25% y el 75 % de la capacidad de las celdas de carga o del intervalo de carga utilizado, de forma típica se utiliza una celda de carga de 22,68 kg (50 lb);
- (2)
- calibrar el instrumento según las instrucciones del fabricante;
- (3)
- fijar la longitud de referencia a 5,08 cm (2 pulgadas);
- (4)
- colocar la muestra en la superficie plana de las mordazas según las instrucciones del fabricante;
- (5)
- fijar la velocidad del cabezal transversal a una velocidad constante de 50,8 cm/min (20 pulgadas/min);
- (6)
- iniciar el ensayo de histéresis de dos ciclos y recoger los datos simultáneamente, en donde el ensayo de histéresis de dos ciclos presenta las siguientes etapas:
- a)
- alcanzar una elongación del 200% a la velocidad constante de 50,8 cm/min (20 pulgadas/min);
- b)
- mantener la posición durante 30 segundos;
- c)
- alcanzar una deformación del 0% a la velocidad constante de 50,8 cm/min (20 pulgadas/min);
- d)
- mantener la posición durante 60 segundos;
- e)
- alcanzar una elongación del 50% a la velocidad constante de 50,8 cm/min (20 pulgadas/min);
- f)
- mantener la posición durante 30 segundos;
- g)
- alcanzar una deformación del 0% ; y
- (7)
- calcular y registrar las propiedades, incluida la relajación de tensiones a una elongación del 200% y el porcentaje fijado. Se registra el resultado medio de tres muestras.
Las propiedades determinadas por este método
pueden estar relacionadas con las fuerzas que percibe el consumidor
procedentes del panel lateral, la banda de cintura u otros
componentes elásticos del producto y la forma en la que el producto
se ajusta a la temperatura del cuerpo después de haber sido llevado
durante un período de tiempo especificado. Las propiedades
determinadas por este método son importantes para elegir materiales
que resistan la relajación bajo una carga mantenida a temperatura
del cuerpo [aproximadamente 38ºC (100ºF)] y, por tanto,
proporcionen un buen ajuste durante el período de uso máximo de un
artículo absorbente.
Para este ensayo puede utilizarse un medidor de
tracción comercial de Instron Engineering Corp., Canton, MA o de
SINTECH-MTS Systems Corporation, Eden Prairie, MN.
Las películas se cortan en muestras de 2,54 cm (1 pulgada) de ancho
en MD por 5,08 cm (2 pulgadas) de largo en CD. Marcar una longitud
de referencia de 2,54 cm (1 pulgada) en la muestra y envolver
cintas alrededor de la muestra fuera de las marcas de la longitud
de referencia para proporcionar una mejor superficie de agarre a las
mordazas. El instrumento se conecta a un ordenador para controlar
la velocidad y otros parámetros del ensayo y para recoger, calcular
y registrar los datos. La relajación de tensiones bajo carga
mantenida se mide a 38ºC (100ºF) (aproximadamente la temperatura
del cuerpo humano). El procedimiento es el siguiente:
- (1)
- elegir unas mordazas y una celda de carga apropiadas para el ensayo; las mordazas deben ser lo suficientemente anchas para ajustarse a la muestra, de forma típica se utilizan mordazas de 2,54 cm (1 pulgada) de ancho; las celdas de carga se eligen de forma que la respuesta de la muestra analizada esté entre el 25% y el 75% de la capacidad de las celdas de carga o el intervalo de carga utilizado, de forma típica se utiliza una celda de carga de 22,68 kg (50 lb);
- (2)
- calibrar el instrumento según las instrucciones del fabricante;
- (3)
- fijar la longitud de referencia a 2,54 cm (1 pulgada);
- (4)
- colocar la muestra en la superficie plana de las mordazas según las instrucciones del fabricante;
- (5)
- fijar la velocidad del cabezal transversal a un valor constante de 25,4 cm/min (10 pulgadas/min);
- (6)
- iniciar el ensayo de relajación de tensiones con carga mantenida y recoger datos simultáneamente, en donde el ensayo de relajación de tensiones con carga mantenida presenta las siguientes etapas:
- a)
- alcanzar una elongación del 200% a la velocidad constante de 25,4 cm/min (10 pulgadas/min);
- b)
- mantener la posición durante 30 segundos;
- c)
- alcanzar una deformación del 0% a la velocidad constante de 25,4 cm/min (10 pulgadas/min);
- d)
- mantener la posición durante 60 segundos;
- e)
- alcanzar una elongación del 50% a la velocidad constante de 25,4 cm/min (10 pulgadas/min);
- f)
- mantener la posición durante 10 horas;
- g)
- alcanzar una deformación del 0% ; y
- (7)
- calcular y registrar las propiedades incluyendo la carga inicial y la carga final (es decir, la Carga mantenida final) y el % de pérdida. Se registra el resultado promedio de tres muestras.
El % de pérdida es la relajación de tensiones
con una carga mantenida después de 10 horas y se expresa como
[(carga inicial a una elongación del 50% del ciclo 2 - carga final
a una elongación del 50% del ciclo 2 después de
10 horas)/carga inicial a una elongación del 50% del ciclo 2] x 100.
10 horas)/carga inicial a una elongación del 50% del ciclo 2] x 100.
Se preparan composiciones elastoméricas
extruibles y conformables mezclando cantidades variables de un
copolímero elastomérico estirénico tal como Kraton® serie G1600 de
Shell Chemical Company, Houston, TX, o SEPTON® series S4000 o S8000
de Kuraray America, Inc., Nueva York, NY, una resina de vinilareno
tal como poliestireno PS210 de Nova Chemical, Inc. Monaca, PA, y
aceite mineral tal como Drakeol® comercializado por Pennzoil Co.,
Penrenco Div., Kansas City, PA, para formar una mezcla de
elastómeros.
En la Tabla 1 se presentan ejemplos de
composiciones elastoméricas adecuadas para su uso en la presente
invención. La cantidad de cada componente se expresa en % en peso
de la composición elastomérica. Los aditivos, en particular los
antioxidantes, que están presentes sólo en pequeñas cantidades, no
se muestran en las composiciones de la Tabla 1. De forma típica,
las composiciones elastoméricas útiles en la presente invención
comprenden aproximadamente 0,5% en peso de antioxidante.
\vskip1.000000\baselineskip
Muestra | 1 | 2 | 3 | 4 |
Copolímero de bloques S-E-EP-S | 55 | 55 | 55 | 55 |
Septon® S-4033 | ||||
Poliestireno PS210 | 15 | 10 | 10 | |
Resina Piccotex® 120 | 15 | 5 | ||
Resina Kristalex® 5140 | 5 | |||
Aceite mineral Drakeol® | 30 | 30 | 30 | 30 |
En la Tabla 2 se presentan las propiedades
físicas de las películas monocapa extruidas de las composiciones
elastoméricas de la Tabla 1. Estas propiedades se determinan por el
método de ensayo descrito en la presente memoria. Todas las
propiedades físicas de la Tabla 2 se expresan para un mismo peso
básico de las muestras de película. La Tabla 2 evidencia que la
sustitución del poliestireno por resinas de hidrocarburos aromáticos
de inferior peso molecular proporciona de forma sorprendente
propiedades de elasticidad y relajación de tensiones equivalentes,
aunque se reduce el % en peso total de la composición que constituye
la red entrelazada tridimensional.
\vskip1.000000\baselineskip
Muestra | 1 | 2 | 3 | 4 |
Peso básico (g/m^{2}) | 70 | 70 | 70 | 70 |
Tensión a una elongación del 100% [g/cm (g/pulg.)] | 72 (183) | 89 (226) | 72 (182) | 70 (179) |
Tensión a una elongación del 200% [g/cm (g/pulg.)] | 105 (267) | 103 (261) | 99 (252) | 105 (266) |
Relajación de tensiones a una elongación del 200% (%) | 6 | 11 | 7 | 7 |
Fijado después de un primer ciclo a una elongación | 1 | 3 | 2 | 1 |
del 200% (%) | ||||
Carga mantenida final a una elongación del 50% | 34 (86) | 27 (68) | 29 (74) | 33 (82) |
[g/cm (g/pulg.)] | ||||
Relajación de tensiones con una carga mantenida | 27 | 43 | 35 | 28 |
después de 10 horas (%) | ||||
% de elongación en el punto de ruptura | 721 | 660 | 737 | 666 |
\vskip1.000000\baselineskip
Las propiedades físicas de la composición 1
descritas en la Tabla 3 se determinan como una película elastomérica
monocapa extruida, como una película multicapa coextruida y como
una banda tridimensional conformada al
vacío.
vacío.
Se fabrica una película multicapa coextruida
plana y después se conforma en una banda elastomérica mediante los
métodos descritos anteriormente, generalmente como se muestra en las
fotomicrografías de las Figs. 9-11. La película
coextruida comprende tres capas como se muestra en la Fig. 4. La
capa elastomérica central comprende copolímero estirénico tribloque
mezclado con poliestireno y aceite mineral, y opcionalmente resinas
de hidrocarburos aromáticos. La capa elastomérica tiene de forma
típica un espesor de aproximadamente 0,052 mm (3,2 mils). Las capas
de piel comprenden materiales poliolefínicos y cada una tiene un
espesor de forma típica de aproximadamente 0,0038 mm (0,15 mil). El
espesor total de la película es de aproximadamente 0,09 mm (3,5
mils), correspondiendo a la capa elastomérica aproximadamente el
75-90% del espesor. También se fabrica una película
elastomérica monocapa mediante métodos generalmente conocidos en la
técnica para conformar una película con un espesor de
aproximadamente 0,072 mm (2,8 mils). Las películas se cortan en
muestras de un tamaño adecuado según los métodos de ensayo
descritos en la presente memoria.
Aunque resulta difícil medir con exactitud, el
espesor de la banda elastomérica tridimensional desde la primera
superficie a la segunda superficie fue del orden de 1 mm, para una
relación de retirada de aproximadamente 10:1. En una configuración
no extendida después de la conformación, la primera superficie
continua formó por lo general un patrón regular de 1 mm^{2} de
aberturas permeables a los fluidos separadas aproximadamente 1 mm
en todos los lados. Las aberturas secundarias fueron ligeramente más
pequeñas que las aberturas primarias, presentando a la banda
elastomérica un área con aberturas abiertas de aproximadamente
12-16%.
La banda elastomérica ilustrativa de la presente
invención presentó un rendimiento elástico fiable tras ser sometida
a deformaciones repetidas y sostenidas de hasta aproximadamente el
400% o más sin que ello afectara de forma significativa a la
elasticidad o la porosidad de la banda. En general, la banda
presentó un módulo mayor en la primera extensión durante la cual
las capas de piel experimentaron una deformación no elástica. Por
ello se cree que existen rugosidades microscópicas formadas en los
elementos de interconexión en las regiones de deformación no
elástica de la capa de piel que producen un módulo de banda más
reducido y generalmente constante.
Muestra | 1a | 1b | 1c |
Peso básico (g/m^{2}) | 71 | 89 | 88 |
Tensión a una elongación del 100% [g/cm (g/pulg.)] | 74 (186) | 115 (293) | 102 (258) |
Tensión a una elongación del 200% [g/cm (g/pulg.)] | 107 (271) | 136 (346) | 121 (307) |
Relajación de tensiones a una elongación del 200% (%) | 6 | 11 | 13 |
Fijado después de un primer ciclo a una elongación del 200% (%) | 1 | 8 | 10 |
Carga mantenida final a una elongación del 50% [g/cm (g/pulg.)] | 34 (87) | 39 (98) | 30 (76) |
Relajación de tensiones con una carga mantenida después | 27 | 33 | 33 |
de 10 horas (%) | |||
% de elongación en el punto de ruptura | 721 | 667 | 669 |
\vskip1.000000\baselineskip
en donde la muestra 1a es una película
elastomérica monocapa extruida de la composición 1; la muestra 1b es
una película multicapa coextruida que tiene la composición 1 como
capa central y el polietileno como las capas de piel dispuestas en
las superficies opuestas de la capa central; y la muestra 1c es una
banda elastomérica tridimensional conformada según los métodos
descritos anteriormente en la presente memoria a partir de la
película multicapa coextruida de 1b.
Claims (12)
1. Una película elastomérica de baja relajación
de tensiones adecuada para ser conformada en una banda elastomérica
tridimensional porosa macroscópicamente expandida, comprendiendo
dicha película elastomérica una capa elastomérica que tiene una
primera y una segunda superficies opuestas y al menos una capa de
piel sustancialmente menos elastomérica, sustancialmente unida de
forma continua a dicha primera superficie de capa elastomérica,
comprendiendo dicha capa elastomérica:
- a)
- de 20 a 80% en peso de un copolímero de bloques elastomérico, comprendiendo dicho copolímero de 10% a 80% en peso de al menos un bloque rígido y de 20% a 90% en peso de al menos dos bloques flexibles;
- b)
- de 3 a 60% en peso de al menos una resina de vinilareno; y
- c)
- de 5 a 60% en peso de un aceite de procesamiento;
en donde la capa elastomérica tiene una
relajación de tensiones inferior a 20% a una elongación del 200%
a temperatura ambiente y una relajación de tensiones inferior a 45%
después de 10 horas a 82,2ºC (100ºF) y una elongación del 50%.
2. Una película según la reivindicación 1, en
la que la capa elastomérica comprende de 20% a 95% del espesor
total del material y la capa de piel comprende de 1% a 40% del
espesor total del material.
3. Una película según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que la capa de piel comprende un
polímero termoplástico seleccionado del grupo que consiste en
poliolefinas, copolímeros de etileno, poliestirenos,
poli(a-metil estirenos), copolímeros de
bloques aleatorios estirénicos, poli(óxido de fenileno) y mezclas
de los
mismos.
mismos.
4. Una película según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que el copolímero de bloques
elastomérico se selecciona del grupo que consiste en copolímeros
tribloque A-B-A, copolímeros
tetrabloque
A-B-A-B, copolímeros
pentabloque
A-B-A-B-A
y mezclas de los mismos, en los que A es un bloque rígido derivado
de monómeros de vinilareno o una mezcla de monómeros de vinilareno y
olefínicos, y B es un bloque flexible derivado de monómeros
olefínicos.
5. Una película según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que los monómeros de vinilareno
se seleccionan del grupo que consiste en estireno,
a-metil estireno, otros derivados de estireno y
mezclas de los mismos, y los monómeros olefínicos se seleccionan
del grupo que consiste en etileno, propileno, butileno, isopreno,
butadieno y mezclas de los mismos.
6. Una película según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que el peso molecular promedio
en número del bloque rígido está en el intervalo de 1.000 a 200.000,
preferiblemente de 2.000 a 100.000 y más preferiblemente de 5.000 a
60.000, y el peso molecular promedio en número del bloque flexible
está en el intervalo de 1.000 a 300.000, preferiblemente de 10.000
a 200.000 y más preferiblemente de 20.000 a 100.000.
7. Una película según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que la resina de vinilareno está
derivada de monómeros seleccionados del grupo que consiste en
estireno, \alpha-metil estireno, otros derivados
de estireno, viniltolueno y mezclas de los mismos, teniendo la
resina de vinilareno un peso molecular promedio en número en el
intervalo de 600 a 200.000, preferiblemente de 5.000 a 150.000 y más
preferiblemente de 10.000 a 100.000, y un intervalo de temperatura
de transición vítrea de 58ºC a 180ºC, preferiblemente de 70ºC a
150ºC y más preferiblemente de 90ºC a 130ºC.
8. Una película según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que la resina de vinilareno es
una mezcla de un poliestireno y una resina de hidrocarburos
aromáticos de bajo peso molecular con una relación de
concentraciones de poliestireno a resina de hidrocarburos aromáticos
de bajo peso molecular en el intervalo de 1:10 a 10:1,
preferiblemente de 1:4 a 4:1, teniendo el poliestireno un peso
molecular promedio en número de 10.000 a 100.000 y preferiblemente
de 40.000 a 60.000, y dicha resina de hidrocarburos aromáticos un
peso molecular promedio en número de 600 a 10.000 y preferiblemente
de 600 a 4.000.
9. Una película según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que el copolímero de bloques es
un copolímero tribloque de
estireno-olefina-estireno
seleccionado del grupo que consiste en
estireno-butadieno-estireno
(S-B-S),
estireno-etileno/butileno-estireno
(S-EB-S),
estireno-etileno/propileno-estireno
(S-EP-S),
estireno-isopreno-estireno
(S-I-S),
poliestireno-isopreno/butadieno-estireno
hidrogenado (S-IB-S) y mezclas de
los mismos, la resina de vinilareno es poliestireno y el aceite de
procesamiento es aceite mineral.
10. Un artículo para ser utilizado adyacente al
cuerpo de una persona, teniendo dicho artículo una parte elástica
que comprende una película elastomérica de baja relajación de
tensiones según una cualquiera de las reivindicaciones
anteriores.
11. Un artículo según la reivindicación 10, en
el que dicha parte elástica es un vendaje, una envoltura, un
artículo absorbente o un apósito para heridas.
12. Un artículo según las reivindicaciones 10 ó
11, en el que dicho artículo es un artículo absorbente y dicha
parte elástica del artículo absorbente es una banda de cintura, un
panel lateral, un remate, una lámina superior o una lámina
inferior.
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