ES2271007T3 - Material en forma de lamina absorbente que tiene particulas resistentes al corte y metodos para fabricar el mismo. - Google Patents
Material en forma de lamina absorbente que tiene particulas resistentes al corte y metodos para fabricar el mismo. Download PDFInfo
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Abstract
Un material en forma de lámina resistente a los cortes, resistente a la trituración y absorbente, caracterizado porque comprende: un sustrato absorbente que tiene al menos 50 por ciento en peso de un material absorbente; y una pluralidad de partículas resistentes a los cortes no fibrosas en contacto con el sustrato absorbente, en donde las partículas tienen un tamaño promedio de al menos aproximadamente 100 micrómetros y en donde el sustrato absorbente está prácticamente exento de carga libre inorgánica en forma de partículas.
Description
Material en forma de lámina absorbente que tiene
partículas resistentes al corte y métodos para fabricar el
mismo.
La presente invención se refiere en general a
materiales en forma de lámina resistentes a los cortes, resistentes
a la trituración y absorbentes y métodos para elaborar tales
materiales. Más específicamente, en una realización, la presente
invención se refiere a estructuras de papel con alto peso por unidad
de superficie que incluyen partículas de polímero distribuidas
aleatoriamente encerradas en la estructura de papel.
Los materiales protectores que tienen
durabilidad, tal como resistencia a los cortes y/o resistencia a la
trituración, se han utilizado para muchas aplicaciones. Por ejemplo,
los materiales protectores se pueden utilizar como tablas de cortar
para cubrir encimeras durante la preparación de alimentos, tal como
cuando se cortan carnes o verduras para cocinar. Tales materiales
protectores pueden proteger los artículos alimenticios de entrar en
contacto con contaminantes que pueden residir en la superficie de
apoyo, tal como una encimera. Además, dicho material también puede
proteger la superficie de apoyo de daños físicos ocasionados por la
herramienta de corte, así como de la contaminación ocasionada por
el artículo alimenticio que se esté preparando.
Sin embargo, muchos materiales que son
protectores no son absorbentes. Por ejemplo, una tabla de cortar de
plástico rígido no absorberá los jugos de los artículos alimenticios
y estos jugos pueden salirse de la tabla de cortar y ensuciar la
encimera o superficie de apoyo. Además, muchos de tales materiales
no son flexibles, por lo que no se pueden almacenar, manipular o
eliminar fácilmente. Asimismo, debido a que muchas tablas de cortar
rígidas no están previstas para ser eliminadas después de su uso,
requieren limpieza después de cada uso.
Por otro lado, muchos materiales, tales como
materiales de tipo papel, pueden presentar gran absorbencia y
flexibilidad y ser desechables. Sin embargo, tales materiales
pierden de forma típica una cantidad significativa de resistencia
cuando se mojan, por lo que no pueden proteger adecuadamente una
superficie de apoyo frente a las fuerzas de corte. Además, de forma
típica tales materiales no son resistentes a la trituración y, si
se usan como tablas de cortar, se pueden transferir partículas del
material al artículo alimenticio que se esté preparando.
Por tanto, muchos materiales que son muy
resistentes a los cortes y a la trituración de forma típica no son
deseables para su uso como láminas para cortar desechables, debido a
la baja flexibilidad y la baja absorbencia inherentes de forma
típica en tales materiales, así como el alto coste de tales
materiales. En cambio, muchos materiales que son muy flexibles o
absorbentes y de menor coste no son deseables de forma típica para
su uso en tales aplicaciones debido a la baja resistencia a los
cortes y a la trituración inherente de tales materiales. Por
ejemplo, los materiales de plástico son muy resistentes a los cortes
y a la trituración pero poco absorbentes, mientras que los
materiales de papel convencionales son de forma típica muy
absorbentes, pero poco resistentes a los cortes y/o a la
trituración, puesto que las fibras de papel se pueden liberar
fácilmente cuando la herramienta de corte se coloca sobre la
superficie de corte.
El documento WO 99/18156 describe una lámina
polimérica de la que se dice que tiene una excelente resistencia a
los cortes que comprende un material polimérico y una carga
dura.
Las fibras poliméricas han sido utilizadas
anteriormente como aglutinante y agente reforzante en estructuras
de papel. De forma típica, en tales estructuras de papel, se añaden
fibras hechas de polímeros hidrófobos a pelusa de papel durante la
formación de papel. Durante el secado de la mezcla, las fibras
poliméricas fluyen y recubren las fibras de papel circundantes,
encerrando las fibras de papel en la estructura y reduciendo
significativamente la absorbencia total de la estructura resultante.
Aunque la cantidad de fibra de polímero se podría reducir en la
mezcla para aumentar la absorbencia, tal solución compromete la
resistencia a los cortes y la resistencia a la trituración de la
estructura. Así, un problema de tales estructuras es que la
cantidad de fibras de polímero requerida para conseguir una adecuada
resistencia a los cortes y/o resistencia a la trituración reduce
significativamente la absorbencia de la estructura.
Por tanto, es deseable proporcionar un material
en forma de lámina que presente buena absorbencia y también buena
resistencia a los cortes y a la trituración. También es deseable
proporcionar un material que sea además relativamente flexible de
manera que pueda ser fácilmente desechable y fácilmente
administrado, almacenado y manipulado. Además, resulta deseable
proporcionar tales materiales en forma de lámina que, aunque sean de
uso duradero, puedan ser fabricados de forma económica para así
justificar su eliminación después de cada uso.
Un objeto de la presente invención es obviar los
problemas descritos anteriormente.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar una lámina de corte desechable y protectora.
Otro objeto adicional de la presente invención
es proporcionar un material en forma de lámina que sea absorbente,
resistente a los cortes y resistente a la trituración.
Otro objeto más de la presente invención es
proporcionar un material en forma de lámina que se pueda utilizar
para cortar artículos alimenticios y que pueda absorber eficazmente
jugos de los artículos alimenticios resistiendo simultáneamente los
daños de una herramienta de corte.
Un objeto adicional de la presente invención es
proporcionar un material en forma de lámina que sea resistente a la
trituración y que pueda absorber cantidades significativas de fluido
producido por artículos alimenticios.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un material en forma de lámina resistente a los cortes,
absorbente y resistente a la trituración que sea fácilmente
desechable.
Otro objeto más de la presente invención es
fabricar un material en forma de lámina resistente a los cortes,
absorbente y resistente a la trituración utilizando equipos
convencionales.
Para conseguir los objetivos mencionados y otros
objetivos, y según un aspecto de la invención, se proporciona un
material en forma de lámina a resistente a los cortes, resistente a
la trituración y absorbente. El material en forma de lámina
comprende al menos 50 por ciento en peso de un material absorbente.
Una pluralidad de partículas resistentes a los cortes que tienen un
tamaño promedio de al menos aproximadamente 100 micrómetros está
distribuida a través del material absorbente. El material en forma
de lámina tiene preferiblemente un peso por unidad de superficie de
al menos 1,59 Pa (163 g/m^{2} [100 libras por 3.000 pies^{2}]).
También se prefiere que el material absorbente esté prácticamente
exento de carga inorgánica en forma de partículas.
Según otro aspecto de la invención, se
proporciona un método para conformar un material resistente a los
cortes, resistente a la trituración y absorbente. El método
comprende las etapas de conformar una mezcla que comprende fibras
absorbentes, partículas poliméricas no fibrosas y agua. Las
partículas poliméricas tienen un tamaño promedio de aproximadamente
100 a aproximadamente 1.000 micrómetros, las fibras absorbentes se
proporcionan en una cantidad de al menos 50 por ciento en peso y la
mezcla está prácticamente exenta de carga inorgánica en forma de
partículas. La mezcla se conforma en una lámina que, a continuación,
se seca. La lámina seca tiene un peso por unidad de superficie de
al menos 1,59 Pa (163 g/m^{2} [100 libras por 3.000 pies^{2}).
Preferiblemente, la lámina se densifica utilizando calor y presión
para encerrar las partículas de polímero y para mejorar la
resistencia a los cortes y a la trituración.
Según otro aspecto de la invención, se
proporciona un material en forma de lámina absorbente y resistente
a la trituración que comprende un sustrato absorbente y partículas
resistentes a los cortes dispersas a través del sustrato
absorbente. La lámina presenta pérdida por abrasión en húmedo de
menos de aproximadamente 400 mg por 100 revoluciones y una eficacia
absorbente de al menos 0,2. Se prefiere que las partículas
resistentes a los cortes tengan un tamaño promedio de al menos 100
micrómetros. También se prefiere que la lámina tenga un peso por
unidad de superficie de al menos 1,59 Pa (163 g/m^{2} [100 libras
por 3.000 pies^{2}]), que el sustrato absorbente se proporcione
en una cantidad de al menos 50 por ciento en peso y que el sustrato
absorbente esté prácticamente exento de carga inorgánica en forma de
partículas. Preferiblemente, el material en forma de lámina
presente una resistencia a los cortes de al menos 30 kgf/cm.
Otros objetos de la presente invención
resultarán evidentes para los expertos en la técnica a partir de la
siguiente descripción en donde se muestran y describen realizaciones
preferidas de esta invención y se incluye un modo mejor contemplado
actualmente para llevar a cabo esta invención, simplemente con fines
ilustrativos. Como se comprenderá, la invención ofrece otros
aspectos y realizaciones diferentes que no se apartan del ámbito de
la invención. Por tanto, los dibujos y descripciones tienen
naturaleza ilustrativa y no restrictiva.
Aunque la memoria descriptiva concluye con
reivindicaciones que delimitan especialmente y reivindican
claramente la invención, se cree que la presente invención se
comprenderá mejor a partir de la siguiente descripción de
realizaciones preferidas consideradas conjuntamente con los dibujos
acompañantes en los que:
la Fig. 1 es una vista en planta de una lámina
ilustrativa de material, elaborada según los principios de la
presente invención;
la Fig. 2 es un corte transversal del material
en forma de lámina ilustrativo de la Fig. 1;
la Fig. 3 es un corte transversal de una
realización de un material laminar en forma de lámina elaborado
según los principios de la presente invención;
la Fig. 4 es un corte transversal de otra
realización de un material laminar en forma de lámina elaborado
según la presente invención;
la Fig. 5 es un corte transversal de otra
realización de un material laminar en forma de lámina elaborado
según la presente invención;
la Fig. 6 es un corte transversal de otra
realización de un material laminar en forma de lámina elaborado
según la presente invención;
la Fig. 7 es un corte transversal de otra
realización más de un material laminar en forma de lámina elaborado
según la presente invención;
la Fig. 8 es un corte transversal de otra
realización más de un material en forma de lámina elaborado según
la presente invención;
la Fig. 9 es una ilustración esquemática general
de un sistema de procesado de láminas adecuado para fabricar el
material en forma de lámina de la Fig. 1 según los principios de la
presente invención;
la Fig. 10 es una ilustración esquemática
general de un sistema de procesado de láminas alternativo adecuado
para fabricar el material en forma de lámina de la Fig. 1 según los
principios de la presente invención;
la Fig. 11 es un corte transversal de otra
realización de un material en forma de lámina elaborado según la
presente invención;
la Fig. 12 es un corte transversal de otra
realización de un material laminar en forma de lámina elaborado
según los principios de la presente invención;
la Fig. 13 es un diagrama esquemático que
ilustra un proceso y los equipos relacionados que se pueden utilizar
para fabricar el material laminar en forma de lámina de la Fig.
12;
la Fig. 14 es un diagrama esquemático que
ilustra equipo ilustrativo y un proceso que se puede utilizar para
densificar material en forma de lámina, tal como los materiales en
forma de lámina de las Figs. 2-8 y
11-12, y
la Fig. 15 es una tabla de datos que ilustra las
propiedades preferidas de los materiales en forma de lámina
elaborados según los principios de la presente invención.
Atendiendo ahora detalladamente a los dibujos,
en donde con números similares se indican estructuras
correspondientes en todas las vistas, la Fig. 1 es una vista en
planta de un material en forma de lámina 20 ilustrativo elaborado
según los principios de la presente invención. En esta realización,
el material en forma de lámina 20 incluye un sustrato absorbente 22
y una pluralidad de partículas 24 resistentes a los cortes
dispersadas aleatoriamente a través del sustrato 22. Como se puede
ver mejor en el corte transversal de la Fig. 2, la lámina 20 tiene
un espesor t prácticamente uniforme e incluye una superficie
de corte 26 y una segunda superficie 28. Preferiblemente, las
superficies 26 y 28 son prácticamente planas.
El sustrato absorbente 22 continuo se puede
conformar a partir de cualquier material o materiales adecuados
para absorber y/o contener fluidos de interés. Por ejemplo, los
materiales adecuados incluyen materiales conformados a partir de
fibras naturales, tales como fibras celulósicas o fibras celulósicas
refinadas, y/o fibras sintéticas, incluyendo fibras huecas y fibras
de canal de capilaridad. Como alternativa o junto con tales fibras,
el sustrato absorbente 22 podría incluir, por ejemplo, un material
de espuma polimérica absorbente, un material gelificante polimérico
absorbente, un material hidrogel y/o almidones y gomas naturales.
Los materiales de particular interés incluyen sustratos
celulósicos, tales como cartón, tal como se utilizan de forma típica
en la fabricación de papel. Como se describe más detalladamente a
continuación, se puede utilizar SSK (papel kraft de madera de
coníferas del sur), NSK (papel kraft de madera de coníferas del
norte) o pelusa de fibra celulósica de eucalipto para conformar el
sustrato 22. El sustrato 22 podría comprender de forma alternativa
un sustrato no tejido, tal como se puede construir mediante fibras
sintéticas entrelazadas, por ejemplo.
En la realización de la Fig. 1, el sustrato
absorbente 22 comprende una capa continua de material. Sin embargo,
el sustrato 22 podría comprender una estructura estratificada que
tiene una pluralidad de capas de la misma o diferente composición.
Asimismo, el sustrato absorbente 22 puede comprender una banda de
vehículo absorbente o no absorbente que puede incluir un material
absorbente.
Las partículas 24 resistentes a los cortes
pueden estar conformadas a partir de cualquier material o materiales
duraderos que sean básicamente resistentes a los cortes, la
abrasión y la trituración de utensilios de corte utilizados para la
preparación de alimentos, tales como cuchillos de cocina, por
ejemplo. Se pueden utilizar materiales típicos que presentan tales
propiedades, incluyendo los que presentan un alto grado de tenacidad
y una estructura molecular cristalina. En la realización preferida,
las partículas 24 resistentes a los cortes están hechas a partir de
materiales poliméricos, tales como
etilen-vinil-acetato (EVA),
polietileno de alta densidad (HDPE), polietileno de baja densidad
(LDPE), polietileno de baja densidad lineal (LLDPE),
poli(cloruro de vinilo) (PVC), plastisoles, polipropileno
(PP), polietilen-tereftalato modificado con glicol
(PETG), polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE),
poliestireno y/o poliuretanos. También se pueden utilizar otros
termoplásticos, termoestables, poliolefinas, materiales compuestos
poliméricos y/o vítreos. Además, las partículas 24 pueden incluir
polímeros de melamina-formaldehído o materiales
poliméricos compuestos con cargas y/o aditivos, tales como talco,
mica, carbonato cálcico y/u otras cargas inorgánicas.
Preferiblemente, el material utilizado en las
partículas 24 resistentes a los cortes tiene una temperatura de
fusión T_{m} lo suficientemente baja para que se ablande a
temperaturas que no ocasionen que el sustrato 22 se carbonice o
queme durante la aplicación de calor. Dicho material se puede así
unir parcialmente al sustrato 22 mediante la aplicación de calor
y/o presión, preferiblemente durante un proceso posterior que
densifica el material en forma de lámina producido durante un
proceso inicial para elaborar la lámina. Dicho proceso puede además
aumentar la resistencia a los cortes y la resistencia a la
trituración del material en forma de lámina. Se prefiere que la
temperatura de fusión de las partículas sea menor o igual a
aproximadamente 232ºC(450ºF). Preferiblemente, el material
utilizado para las partículas 24 tiene un punto de reblandecimiento
Vicat (utilizando la prueba ASTM D1525) de menos de aproximadamente
85ºC(185ºF), para que pueda encerrarse o unirse más
fácilmente al sustrato 22 a una temperatura relativamente baja o
moderada. Un material preferido para su uso en las partículas 24 es
el polímero "PETG", tal como, por ejemplo, se vende bajo el
nombre comercial EASTAR PETG COPOLYESTER 6763 de EASTMAN CHEMICAL
CO, que tiene un punto de reblandecimiento Vicat de aproximadamente
85ºC(185ºF). Dicho material tiene una buena resistencia a los
cortes y a la trituración y además tiene un punto de
reblandecimiento relativamente moderado para que se pueda encerrar
más fácilmente en el sustrato 22 mediante calor y/o presión, sin
carbonizar o quemar el sustrato. Asimismo, el polímero PETG es menos
hidrófobo que muchos otros termoplásticos y la lámina 20 mantiene
así una buena absorbencia global. Otro material preferido para su
uso en las partículas 24 es poliestireno.
Como se ha indicado anteriormente, las
partículas 24 podrían también comprender materiales poliméricos
compuestos. Por ejemplo, para conformar las partículas 24 se pueden
proporcionar también cargas inorgánicas duras, junto con uno o más
polímeros, con el fin de reducir el coste de las partículas 24 y/o
cambiar la tenacidad, densidad, resistencia a los cortes, color u
otra propiedad de las partículas. Las cargas adecuadas incluyen, por
ejemplo, CaCO_{3}, talco y mica. No obstante, aunque se pueden
utilizar materiales en forma de partículas y cargas para conformar
las partículas 24, se prefiere que el sustrato absorbente 22 esté
prácticamente exento de carga libre inorgánica en forma de
partículas. En la presente memoria, la expresión "carga libre en
forma de partículas" se refiere a partículas inorgánicas que no
están unidas al sustrato absorbente 22 y que simplemente residen de
forma libre dentro del sustrato absorbente. Tal material se puede
liberar de la lámina 20 durante las operaciones de corte y mezclar
con los artículos alimenticios que se estén preparando, lo que
podría hacer que el alimento adquiera un aspecto no deseable y/o
resulte inadecuado para su consumo. También es preferible que el
sustrato absorbente 22 esté prácticamente exento de carga orgánica
libre en forma de partículas que no sea adecuada para entrar en
contacto con artículos alimenticios. Carga orgánica libre en forma
de partículas no se refiere al material del sustrato absorbente,
tal como fibras celulósicas y similares, según se describe en la
presente memoria. La expresión "prácticamente exento"
significa una cantidad que no es superior a aquella que sería
segura para que el sustrato absorbente se utilice en la preparación
de alimentos o menor que la cantidad en la que la carga en forma de
partículas liberada durante la preparación de alimentos sea
perceptible mediante inspección visual o táctil del sustrato
absorbente, los artículos alimenticios o ambos. Inspección táctil
significa inspección sensorial táctil mediante la mano o, con
respecto a los artículos alimenticios, con la boca. Preferiblemente
se añade 0% de dicha carga libre en forma de partículas al sustrato.
Sin embargo, si se añade la carga libre en forma de partículas, el
nivel debería ser preferiblemente de no más de aproximadamente 10%,
más preferiblemente no más de aproximadamente 5%, más
preferiblemente no más de aproximadamente 2%, más preferiblemente
no más de aproximadamente 1%, más preferiblemente no más de
aproximadamente 0,5% y con máxima preferencia no más de
aproximadamente 0,1%, en peso de la lámina seca. No obstante lo
anterior, la lámina de la presente invención puede estar
prácticamente exenta de carga libre en forma de partículas cuando
contiene material en forma de partículas no unido, pero el material
en forma de partículas no se libera cuando la lámina absorbente se
utiliza según está previsto (es decir, colocando un artículo
alimenticio en un lado de la lámina prevista para ser usada para
cortar y cortando el artículo alimenticio mientras está en este lado
de la lámina). Así, la lámina puede estar prácticamente exenta de
carga en forma de partículas cuando contiene material en forma de
partículas no unido que se coloca o configura de tal manera que no
se libera, o apenas se libera, de la superficie de corte durante el
corte. En particular, se prefiere que al menos la superficie de
corte del material en forma de lámina sea resistente a la
trituración y presente una pérdida por abrasión en húmedo (según el
ensayo descrito a continuación) de menos de aproximadamente 400 mg
por 100 revoluciones y, más preferiblemente, menos de
aproximadamente 300 mg por 100 revoluciones. Además, también se
prefiere que la superficie de corte del material en forma de lámina
presente una pérdida por abrasión en seco (según el ensayo descrito
a continuación) de menos de aproximadamente 300 mg por 100
revoluciones y, más preferiblemente, menos de aproximadamente 200
mg por 100 revoluciones.
Gracias al material o materiales absorbentes
utilizados en el sustrato 22, el material en forma de lámina 20
puede absorber y secuestrar los fluidos depositados en las
superficies 26 y 28. Además, mucha de la absorbencia del sustrato
22 se conserva gracias a que se utilizan preferiblemente partículas
de polímero 24 relativamente grandes en lugar de fibras poliméricas
más pequeñas que pueden recubrir los materiales del sustrato 22
durante la formación de la lámina final. En otras palabras, las
partículas de polímero 24 no cubren o rodean completamente los
materiales del sustrato 22 y, por tanto, no enmascaran
significativamente sus propiedades de absorción. Por tanto, se
puede proporcionar más polímero 24 a la lámina 20 sin afectar
significativamente a la absorbencia de la lámina. Por el contrario,
se ha descubierto que la misma cantidad de fibra polimérica pequeña
se dispersa completamente a través de la estructura y alrededor del
material del sustrato 20 y encierra mucha de su absorbencia.
A este respecto, se prefiere proporcionar las
partículas poliméricas 24 en cantidades de hasta aproximadamente 50
por ciento en peso de la lámina 20. Más preferiblemente, las
partículas 24 se proporcionan en cantidades de entre
aproximadamente 10 por ciento y aproximadamente 40 por ciento en
peso y, con máxima preferencia, en una cantidad de aproximadamente
30 por ciento en peso. También se prefiere proporcionar el material
absorbente de la lámina 20 en cantidades de al menos 50 por ciento
en peso, con el fin de proporcionar buena absorbencia. Las
partículas 24 son preferiblemente no fibrosas y el tamaño promedio
de las partículas utilizadas es de preferiblemente al menos
aproximadamente 100 micrómetros. Se debe considerar que aunque
algunas partículas pueden tener tamaños de menos de 100
micrómetros, el tamaño promedio de todas las partículas utilizadas
es preferiblemente de al menos aproximadamente 100 micrómetros. Más
preferiblemente, el tamaño promedio de las partículas es de
aproximadamente 100 a 1.000 micrómetros y, con máxima preferencia,
de 200 micrómetros a 500 micrómetros.
Además, las partículas de polímero 24 se
distribuyen preferiblemente de forma aleatoria y extensa a través
de toda la lámina 20 para proporcionar buena resistencia a los
cortes y resistencia a la trituración a la lámina. Tal dispersión
proporciona una gran probabilidad de que un utensilio de corte que
entre en contacto con una de las superficies 26 ó 28 haga contacto
con una o más de las partículas duras 24, reduciéndose así el
riesgo de que el sustrato absorbente 22 se corte o triture en
respuesta a la fuerza del utensilio de corte. Las partículas 24 que
se encuentran debajo de la superficie de corte 26 ó 28 también
pueden facilitar que se minimice el corte y/o trituración del
sustrato absorbente 22. Las partículas de polímero 24 se colocan
preferiblemente en áreas bastante diferenciadas de la estructura
para así permitir que áreas más grandes del sustrato absorbente 20
estén expuestas en las superficies 26 y 28 a absorber líquidos.
El material en forma de lámina 20 tiene
preferiblemente un peso por unidad de superficie relativamente alto.
Por ejemplo, se prefieren pesos básicos de al menos 1,59 Pa (163
g/m^{2} [100 libras por 3.000 pies^{2}]) para proporcionar una
resistencia a los cortes y absorbencia adecuadas. Más
preferiblemente, el peso por unidad de superficie del material en
forma de lámina 20 es de al menos 2,63 Pa (268 g/m^{2} [165 libras
por 3.000 pies^{2}]) y, con máxima preferencia, el peso por
unidad de superficie del material en forma de lámina es de al menos
4,79 Pa (488 g/m^{2} [300 libras por 3.000 pies^{2}]). Además,
el material en forma de lámina 20 tiene preferiblemente un espesor
t de entre aproximadamente 250 micrómetros (0,01 pulgadas) y
aproximadamente 1.270 micrómetros (0,05 pulgadas) con el fin de
proporcionar una resistencia a los cortes y absorbencia adecuadas.
Si se utilizan procesos y maquinaria de elaboración de papel para
producir la lámina 20, se pueden modificar los parámetros de
fabricación, tales como velocidad de aplicación del material,
velocidad de hilo, cantidad y duración de presión aplicada, etc,
para manipular el peso por unidad de superficie y el espesor de la
lámina 20 resultante.
Como se muestra en las Figs. 3-7
y 12, el material en forma de lámina 20 densificado se puede
combinar con una o más capas similares o diferentes para producir
una estructura laminar 21 que tiene las ventajas de las diversas
capas. Por ejemplo, como se muestra en la Fig. 3, el material en
forma de lámina 20 se puede unir a una capa de respaldo 30 para
crear una lámina 21 multicapa. La capa de respaldo 30 puede estar
conformada a partir de cualquier material o materiales adecuados
para ser unidos como una capa o recubrimiento a la lámina 20. Los
materiales adecuados incluyen películas poliméricas, resinas
termoplásticas, recubrimientos de tipo arcilla, cartones u hojas
metálicas. La capa de respaldo 30 puede comprender una capa integral
de material o una estructura estratificada que tiene múltiples
capas de la misma o diferente composición. La capa de respaldo 30
también puede tener un alto coeficiente de fricción con el fin de
proporcionar resistencia al deslizamiento, o una superficie
antideslizante, a la estructura en forma de lámina 21. Para
proporcionar resistencia al deslizamiento, la capa de respaldo 30
tiene preferiblemente un coeficiente estático de fricción de al
menos aproximadamente 0,4 y, más preferiblemente, un coeficiente de
fricción de al menos 1 con respecto a la superficie de apoyo (p.
ej., encimera) para proporcionar un ángulo de deslizamiento
correspondiente de aproximadamente 45 grados. Además, la capa de
respaldo 30 es preferiblemente impermeable a los fluidos para
resistir el escape de fluidos de la lámina 20 y evitar así la
contaminación de la encimera durante el uso.
La capa 30 puede estar unida o estratificada al
material en forma de lámina 20, extruida o termoconformada sobre la
lámina 20 o pintada, pulverizada, adherida, recubierta, prensada en
caliente o aplicada de otra forma a la lámina 20. Por ejemplo, para
aplicar una capa, tal como la capa de respaldo 30, a la lámina 20
resistente a los cortes y absorbente, se puede utilizar un sistema
de prensa de banda en caliente. Además de resultar útil para
aplicar la capa adicional 30 a la lámina 20, dicho sistema de prensa
de banda en caliente también puede ser útil para densificar la
lámina 20 y aumentar su resistencia a los cortes y resistencia a la
trituración y/o hacer que las partículas de polímero de la lámina
20 se unan y/o encierren parcialmente alrededor del material
absorbente de la lámina.
Un ejemplo de una realización de un sistema de
prensa de banda en caliente 91 se ilustra en la Fig. 14. Como
muestra esta figura, se puede alimentar una lámina 20 sin densificar
desde una bobina o rodillo 72A y la capa de respaldo 30 se puede
alimentar desde una bobina 72B. El papel protector del adhesivo 90
se puede alimentar desde las bobinas 72C y 72D para cubrir las
superficies orientadas hacia el exterior de la lámina 20 y la capa
30 y evitar que la lámina y la capa se peguen a la prensa caliente
91. Las cuatro capas (90, 20, 30 y 90) se alimentan conjuntamente a
través de la prensa caliente 91 para unir o estratificar la lámina
20 con la capa de respaldo 30 y también densificar la lámina 20,
encerrando las partículas de polímero en la lámina. La prensa
caliente 91 incluye un par de rodillos calientes 92A y 92B que
mueven una cinta de acero 94A y transfieren calor a la misma.
Asimismo, los rodillos calientes 92C y 92D mueven y calientan la
cinta de acero 94B. Las cuatro capas se calientan y prensan entre
las dos cintas 94A y 94B y se mueven entre ellas para conformar el
material laminar 21, que se puede recoger en una bobina 72E. Los
papeles protectores del adhesivo 90 se pueden rebobinar sobre
rodillos de rebobinado 93A y 93B.
Se debe entender que, aunque la capa de respaldo
30 se utilice en las aplicaciones ilustrativas que se muestran en
las Figs. 3, 4 y 14, no es necesario incluir la capa de respaldo. En
particular, el material en forma de lámina 20 se puede densificar
por sí solo utilizando el sistema de la Fig. 14 y, a continuación,
usar como una lámina densificada que no tiene capa de respaldo. En
cambio, aunque las realizaciones de las Figs. 1-2,
5-8 y 11-12 se muestran sin una capa
de respaldo 30 impermeable a los líquidos, se debe entender que
cualquiera de estas realizaciones se podría proporcionar con dicha
capa para aumentar la resistencia al deslizamiento y/o resistencia
al escape de fluidos de los materiales en forma de lámina 20.
Como se muestra en la realización de la Fig. 4,
además, o como alternativas a la capa de respaldo 30, se pueden
proporcionar otras capas también para mejorar las propiedades de la
lámina 20 o para añadir características a la misma. Por ejemplo, se
puede estratificar, recubrir, unir, flocar o aplicar de otro modo
una capa superior 34 sobre la primera superficie 26 de la lámina 20
para crear una estructura de lámina de múltiples capas 21. La capa
superior 34 puede comprender un tensioactivo para aumentar el índice
de absorción de fluido de la lámina 20. El uso de dicho
tensioactivo puede permitir cantidades superiores de polímero 24 en
la lámina 20 sin sacrificar la absorbencia. De forma alternativa,
la capa 34 podría comprender una capa de tratamiento para reducir
el triturado del producto. Se podría utilizar almidón,
poli(alcohol vinílico) u otro apresto con este fin. La capa
34 podría también comprender una aplicación de tensioactivo, agente
antibacteriano, agente desodorante o recubrimiento de arcilla. Para
cambiar el aspecto visual de la estructura laminar 21 o de la
lámina 21, se podría aplicar un patrón, diseño o marcas distintivas
a la misma. Por ejemplo, se puede aplicar un patrón en relieve,
impreso, prensado o de otra forma a una superficie exterior 26 de la
lámina 20 (si se utiliza sin capas adicionales) o a las superficies
exteriores de cualquier capa (p. ej., capas 30 ó 34) que pueda
haberse aplicado a la lámina 20.
Como muestra la Fig. 4, se puede proporcionar
una capa absorbente 32 entre la capa de respaldo 30 y el material
en forma de lámina 20. La capa absorbente puede estar conformada a
partir de cualquier material o materiales adecuados para absorber
y/o contener los fluidos de interés. Por ejemplo, se podrían
utilizar fibras naturales y/o sintéticas, espumas absorbentes,
materiales gelificantes absorbentes, hidrogeles, pelusa de papel y
otras materiales. Debido a que dicha capa absorbente 32 adicional
puede absorber y secuestrar los fluidos del material en forma de
lámina 20, se puede hacer que la lámina 20 sea menos absorbente y
más resistente a los cortes y a la trituración aumentando el
porcentaje en peso de partículas 24 de la lámina. Además, los jugos
producidos por el artículo colocado sobre la capa superior 34
pueden ser atraídos por la capa absorbente 32, separándose así el
artículo de los jugos.
Asimismo, los materiales en forma de láminas 20
tales como los de la Fig. 1 se pueden estratificar, unir o adherir
de otro modo a materiales en forma de lámina 20 similares. Tal
configuración de laminar dos materiales en forma de lámina 20' y
20'' para conformar un lámina 21 de capas múltiples se muestra en la
Fig. 5. La lámina de capas 21 resultante puede tener mayor
resistencia a los cortes en comparación con los materiales en forma
de lámina 20' y 20'' por sí mismos. En esta realización, las
partículas 24 resistentes a los cortes de la lámina 20' están
distribuidas de forma menos densa que las partículas 24 resistentes
a los cortes de la lámina 20''. Así, la lámina inferior 20' puede
proporcionar más absorbencia que la lámina superior 20'' y la lámina
superior 20'' puede proporcionar más resistencia a los cortes y
resistencia a la trituración que la lámina inferior 20'.
La Fig. 6 ilustra otra realización de la lámina
de capas 21, en donde el material en forma de lámina 20 se combina
con una capa absorbente 32. La capa absorbente 32 puede comprender
cualquier material absorbente adecuado, tal como los materiales
absorbentes mencionados anteriormente, por ejemplo. Al proporcionar
la capa absorbente 32 junto con el material en forma de lámina 20,
la resistencia a los cortes y resistencia a la trituración del
material en forma de lámina 20 se puede aumentar aumentando el
porcentaje en peso de las partículas 24 de la lámina. Por ejemplo,
las partículas 24 pueden comprender material de tipo polímero o de
tipo polímero compuesto y se pueden proporcionar en una cantidad de
aproximadamente 50 por ciento en peso del material en forma de
lámina 20. El sacrificio resultante en cuanto a la absorbencia del
material en forma de lámina 20 se compensa significativamente
mediante la adición de la capa absorbente 32. En particular, se
puede utilizar la capa absorbente 32 para apartar los fluidos de la
superficie 26 del material en forma de lámina 20 sobre el que se
hayan colocado los artículos alimenticios para su corte. Por tanto,
la estructura de lámina de capas múltiples 21 puede presentar alta
resistencia a los cortes y alta
absorbencia.
absorbencia.
La Fig. 7 ilustra otra realización de una
estructura de múltiples capas 21 que utiliza un material en forma
de lámina 20 elaborado según la presente invención. En esta
realización ilustrativa, la capa de respaldo 31 resistente a los
cortes está estratificada, unida, revestida o aplicada de otro modo
al material en forma de lámina 20 para conformar la estructura 21.
La capa de respaldo 31 puede comprender un material resistente a
los cortes, tal como un material polimérico. Debido a que el
material en forma de lámina 20 se combina con la capa 31 resistente
a los cortes, el porcentaje en peso de las partículas de polímero 24
del material en forma de lámina 20 se puede reducir para así
aumentar la absorbencia del material en forma de lámina 20. Por
ejemplo, se pueden proporcionar partículas de polímero 24 en una
cantidad de aproximadamente 10 por ciento en peso de la estructura
de lámina 20. La reducción resultante en cuanto a la resistencia a
los cortes del material en forma de lámina 20 se compensa
significativamente mediante la capa de respaldo 31 resistente a los
cortes. Además de ser resistente a los cortes, la capa de respaldo
31 es también preferiblemente resistente al deslizamiento e
impermeable a los fluidos.
La Fig. 8 ilustra una realización de un material
en forma de lámina 20, donde las partículas 24 resistentes a los
cortes se proporcionan en una pluralidad de densidades. En
particular, se proporcionan partículas 24' de menor tamaño y menos
densas además de partículas 24'' más grandes y más densas. El peso
total de la combinación de estas partículas 24' y 24'' es
preferiblemente de aproximadamente 10 por ciento a aproximadamente
50 por ciento del peso total del material en forma de lámina 20.
Debido a que las partículas 24'' son más densas que el sustrato 22,
tienden a gravitar hacia la primera superficie 28 del material en
forma de lámina 20 durante la formación del mismo. Asimismo, debido
que las partículas 24' son menos densas que el sustrato 22, tienden
a conformarse cerca de la segunda superficie 26 del material en
forma de lámina 20 durante la formación del mismo. Por tanto, el
material en forma de lámina 20 puede presentar una tasa de
absorbencia mayor cuando el fluido se proporciona en la segunda
superficie 26 que cuando el fluido se proporciona en la primera
superficie 28. Sin embargo, la primera superficie 28 puede
presentar una mayor resistencia a los cortes que la superficie 26.
Así, la primera superficie 28 se puede utilizar para preparar
artículos alimenticios, mientras que la segunda superficie 26 se
puede colocar sobre una superficie de apoyo, tal como una encimera
de cocina.
En la Fig. 11 se ilustra otra variación de dicha
realización. En esta realización, las partículas están distribuidas
en un gradiente a través del espesor t de la lámina 20.
Existen más partículas 24 colocadas cerca de la superficie 28 que
cerca de la superficie 26. Esto se puede conseguir mediante diversas
formas en el proceso de formación, tales como, por ejemplo,
utilizando partículas 24 que sean más densas que el absorbente 22.
Así, la absorbencia y la resistencia a los cortes varía a través del
espesor t de la lámina 20.
Las Figs. 9 y 10 ilustran equipos y procesos
ilustrativos para producir la lámina 20 según los principios de la
presente invención. En el ejemplo de la Fig. 9, se fabrica un
material en forma de lámina 20 no densificado utilizando equipos 51
para elaborar papel y, posteriormente, se lleva a cabo un proceso de
densificación para encerrar mejor las partículas de polímero en el
material en forma de lámina y producir un material en forma de
lámina 20' densificado que tiene mayor resistencia a los cortes y a
la trituración. En particular, en la Fig. 9, se suministran fibras
de celulosa en solución a partir de una caja 50 y se suministran
partículas de polímero en solución a partir de una caja 52. Los
materiales recorren rampas 54 y 56 y una cámara de mezclado 58
donde los materiales se combinan con agua para formar una dispersión
acuosa. La cámara de mezclado 58 incluye un agitador 60 que
facilita el proceso de mezclado.
La suspensión acuosa se alimenta después desde
la cámara de mezclado y a través de un recipiente distribuidor 62
desde el que se alimenta a una banda transportadora 64 o tamiz donde
forma una lámina 20 húmeda. Las partículas de polímero son lo
suficientemente grandes para que se impida que caigan a través de la
banda transportadora 64. Sin embargo, el agua de la lámina puede
caer a través de la banda transportadora 64 y comienza a secar. Se
puede conseguir un secado adicional alimentando la lámina a través
de rodillos de prensado 66 que eliminan mecánicamente el agua de la
lámina o a través de un vacío que succiona el agua de la lámina. La
lámina 20 se puede apoyar sobre un fieltro de lana cuando se mueve
a través de los rodillos de prensado 66. A continuación, los
rodillos secadores 68 pueden aplicar calor a la lámina 20 sin
densificar para conseguir un mayor secado por evaporación. En el
proceso de densificación posterior, se prefiere que los rodillos 70
apliquen calor y/o presión adicional para hacer que las partículas
de polímero fluyan y se encierren así aún más en la lámina. Por
ejemplo, los rodillos 70 podrían comprender una serie de rodillos,
tales como una pila de calandras, para encerrar las partículas en
la lámina. Como se ha descrito anteriormente en la Fig. 14, también
se podría utilizar una prensa de banda en caliente para el proceso
de densificación. La lámina 20' seca y densificada resultante se
puede enrollar, a continuación, en una bobina 72.
La Fig. 10 ilustra equipos de deposición por
aire que también se pueden utilizar para producir la lámina 20
según los principios de la presente invención. En este ejemplo, las
fibras de celulosa y las partículas de polímero se proporcionan a
través de una tolva 82 desde donde se llevan a través de una rampa
84 a un tambor de deposición por aire 86. En el tambor 86, las
fibras de celulosa y las partículas de polímero se mezclan y
combinan completamente. La mezcla se alimenta después a través de
una cámara de distribución por aire 88 y se conforma sobre una
cinta 80. En un proceso posterior, se pueden utilizar rodillos 70
para aplicar calor y/o presión a la lámina 20 conformada para
permitir que las partículas de polímero fluyan y se encierren en la
lámina. A continuación, se puede utilizar una bobina 72 para
enrollar el material en forma de lámina 20.
La Fig. 12 ilustra otra lámina de capas 21
alternativa elaborada según los principios de la presente invención.
En esta realización, la lámina de capas 21 comprende una capa
superior 36, una capa inferior 37 y un material en forma de lámina
20 absorbente y resistente a los cortes. Como se ha descrito
anteriormente, el material en forma de lámina 20 incluye un
sustrato absorbente 22 y partículas poliméricas 24 resistentes a los
cortes. El sustrato 22 y las partículas 24 pueden estar elaborados
a partir de uno o más de los materiales ilustrativos descritos
anteriormente. Por ejemplo, el sustrato 22 comprende preferiblemente
material celulósico y las partículas 24 comprenden preferiblemente
material polimérico. Además, como se ha indicado anteriormente, las
partículas tienen un tamaño promedio de al menos aproximadamente
100 micrómetros y el sustrato absorbente 22 está prácticamente
exento de cualquier carga inorgánica y se suministra en una cantidad
de al menos 50 por ciento en peso de la lámina 20. El peso por
unidad de superficie de la lámina 20 es preferiblemente al 1,59 Pa
(163 g/m^{2} [100 libras por 3.000 pies^{2}]) y, más
preferiblemente, aproximadamente 3,98 Pa (406 g/m^{2} [250 libras
por 3.000 pies^{2}]).
La capa superior 36 y la capa inferior 37 están
preferiblemente exentas de partículas poliméricas y pueden estar
elaboradas a partir de cualquier material capaz de cubrir
prácticamente las superficies 26 y 28 de la lámina 20 para evitar
así que las partículas 24 se liberen de la lámina 20 durante la
fabricación. Por ejemplo, la capa superior 36 y la capa inferior 37
pueden estar hechas de papel, cartón, materiales de tipo papel o
materiales no tejidos. Se ha comprobado que cuando las partículas 24
se separan o liberan durante la fabricación de una lámina 20, se
pueden adherir o fundir sobre diversas partes de los equipos de
fabricación. Por tanto, es deseable proporcionar uno o más
componentes que ayuden a retener las partículas 24. La estructura
laminar 21 de la Fig. 12 es una configuración preferida para
retener las partículas 24 dentro de la lámina 20. Se pueden
utilizar otros métodos y/o componentes además, o como alternativa,
del uso de las capas 36 y 37. Por ejemplo, además de proporcionar
las capas 36 y 37, o como alternativa, se podría incluir un agente o
coadyuvante de retención dentro de la lámina 20 para facilitar aún
más que las partículas 24 se encierren dentro de la lámina 20.
Además de ser útiles para la función de retención durante la
fabricación de la lámina 20, las capas 36 y 37 podrían mejorar
otras propiedades de la lámina, tales como el aspecto y las
propiedades de rendimiento, por ejemplo, una vez fabricada la
lámina.
Las capas 36 y 37 se unen o estratifican al
material en forma de lámina 20, se extruyen o termoconforman sobre
la lámina 20 o se imprimen, pulverizan, adhieren, recubren, prensan
o aplican de otro modo sobre la lámina 20. Además, cada una de las
capas 36 y 37 puede comprender una capa integral de material o una
estructura estratificada que tiene múltiples capas de la misma o de
diferente composición.
La Fig. 13 ilustra un método potencial para
fabricar la estructura laminar 21 de la Fig. 12 utilizando equipos
51 convencionales para la fabricación de papel, tales como equipos
que fabrican papel o cartón, por ejemplo. En este ejemplo, se
administra de forma continua fibras de celulosa en solución a través
de un recipiente distribuidor 162 al tamiz o malla de tela metálica
64 para conformar la capa inferior 37. A continuación, según avanza
la capa 37 por la tela metálica 64, se administra de forma continua
una suspensión acuosa de partículas de celulosa y polímero a través
del recipiente distribuidor 164 sobre la parte superior de la capa
37 para conformar la capa 20. Finalmente, según avanzan las capas 37
y 20 a lo largo de la malla metálica 64, se administran fibras de
celulosa en solución de forma continua sobre la parte superior de la
capa 20 para conformar la capa superior 36. La estructura laminar
21 no densificada se puede hacer pasar por uno o más rodillos de
secado 58 para completar el secado de la
estructura.
estructura.
En un proceso de densificación posterior, las
tres capas 36, 20 y 37 que componen la estructura 21 se pueden
unir, prensar o estratificar entre sí para formar una estructura
laminar 21' densificada. Por ejemplo, se puede proporcionar una
pluralidad de rodillos calientes 66 y 66', tal como se utilizan en
una pila de calandras. La estructura 21 se puede prensar y calentar
entre los rodillos 66 y 66' para hacer que las partículas de
polímero se encierren en la estructura y para formar la estructura
21' densificada que se puede después recoger en una bobina 72.
Preferiblemente, cada una de las capas superior
e inferior 36 y 37 es significativamente más fina que la lámina 20
y tiene un peso por unidad de superficie significativamente menor
que la lámina 20. Por ejemplo, cada una de las capas 36 y 37 se
puede proporcionar con un peso por unidad de superficie de
aproximadamente 0,56 Pa (57 g/m^{2} [35 libras por 3.000
pies^{2}])y la lámina 20 se puede proporcionar con un peso por
unidad de superficie de aproximadamente 3,98 Pa (406 g/m^{2} [250
libras por 3.000 pies^{2}]). Preferiblemente, cada una de las
capas 36 y 37 aporta de aproximadamente 10 a 25 por ciento del peso
por unidad de superficie de la estructura laminar resultante,
aportando la capa del medio de aproximadamente 50 a 80 por ciento
del peso por unidad de superficie.
Como alternativa al uso de las capas 37 y 36
para retener las partículas 24 dentro de la lámina 20, se puede
elegir que el equipo de fabricación se acomode a las partículas que
pueden adherirse al equipo. Por ejemplo, el equipo puede estar
provisto de cuchillas, tales como cuchillas limpiadoras, que raspen
periódicamente el material de los rodillos o de otros componentes.
Además, los componentes tales como los rodillos secadores, por
ejemplo, pueden estar recubiertos con un acabado antiadherente tal
como Teflon, por ejemplo, para evitar la acumulación de material.
Como otra alternativa, el equipo puede utilizar dispositivos de
flotación por aire para evitar que la lámina 20 entre en contacto
con los componentes. El procesado del material en forma de lámina
20 con menos calor también puede evitar que las partículas de
polímero 24 se fundan o adhieran al equipo.
Los materiales en forma de lámina elaborados
según la presente invención se ilustrarán de forma adicional
mediante los siguientes ejemplos. En cada ejemplo, el tipo, tamaño y
cantidad de partículas de polímero indicados se mezcla con el tipo
y la cantidad de materiales de celulosa indicados. La mezcla se
combina suficientemente con agua para proporcionar una distribución
aleatoria y básicamente extensa de las partículas y las fibras de
papel. La dispersión acuosa se aplica a un tamiz de tela metálica
para permitir que el agua escurra a través del mismo dejando una
placa húmeda de papel y partículas de polímero en la parte superior
del tamiz. A continuación, se seca la placa para eliminar la
humedad restante. Una vez secadas, las fibras de celulosa se unen
entre sí, como se conoce en la técnica. La lámina no densificada
resultante se somete a continuación a la temperatura y presión
indicadas en una prensa de placa caliente durante el tiempo indicado
para que el polímero pueda fluir ligeramente y se una con mayor
seguridad al sustrato de celulosa y para densificar la estructura
para conseguir mayor resistencia a los cortes y a la
trituración.
trituración.
Además de la pelusa de SSK que se muestra en los
ejemplos, se podrían utilizar otros materiales de papel adecuados,
incluyendo pelusa de NSK, eucalipto, pasta
químico-termo-mecánica (CTMP) y
pasta termo-mecánica (TMP), por ejemplo. Asimismo,
se puede añadir una o más capas a la estructura en forma de lámina
para mejorar su rendimiento o proporcionar otras propiedades. Por
ejemplo, se puede aplicar una capa de respaldo al material en forma
de lámina para que resista el escape de fluido y proporcione una
superficie resistente al deslizamiento. Se pueden añadir tintes al
papel, al polímero o a la mezcla de los mismos para hacer que la
lámina resultante tenga un aspecto más atractivo. Por ejemplo, el
teñido del papel o del polímero puede producir un aspecto marmóreo.
También se pueden utilizar aditivos para mejorar la dispersión de
las partículas de polímero a través del papel. Por ejemplo, se
podría añadir tensioactivo, coadyuvantes de la retención,
coadyuvantes del drenaje, agentes para controlar las acumulaciones
y similares. Como se ha indicado anteriormente, también podría
añadirse a la mezcla otros aditivos, tales como sustancias
antibacterianas y desodorantes, por ejemplo. Sin embargo,
preferiblemente se evita el uso de fibra y partículas de carga
sueltas tales como partículas inorgánicas, por ejemplo, puesto que
tales cargas podrían triturarse durante el uso de la lámina y entrar
en contacto con el alimento que se esté preparando y limitar la
absorbencia. No obstante, el uso de cargas en las partículas de
polímero por sí no debería presentar este problema. Además de la
producción a mano, se podría utilizar una prensa de banda continua
para densificar el material en forma de lámina.
Asimismo, la lámina acabada puede recibir tipos
de tratamiento adicionales después de ser conformada. Por ejemplo,
la lámina podría llevar un diseño en relieve o impreso para hacer
que la lámina sea más atractiva visualmente. Además, la lámina se
puede combinar con materiales adicionales para mejorar su
resistencia a la trituración, si se desea, y cortar al tamaño y
forma deseados.
Ejemplos
adicionales
Las siguientes muestras numeradas describen
material en forma de láminas ilustrativo. En particular, las
muestras 1-3 y 5-6 describen
material absorbente en forma de láminas de la invención que tiene
partículas resistentes a los cortes. Todos los ejemplos utilizan
0,75% en peso de papel seco de Kymene 557LX, un agente de
resistencia en húmedo fabricado por Hercules, Inc.
\newpage
Muestra
1
Se desfibrila papel kraft de madera de coníferas
del sur (SSK) y madera seca de eucalipto (Euc) en agua para
producir una suspensión acuosa. La fibra de papel se mezcla en una
proporción de aproximadamente 75% de SSK por 25% de Euc. Se añade a
la suspensión acuosa partículas de PETG 6763 (de Eastman Chemical)
trituradas criogénicamente en un molino pulverizador hasta un
tamaño de partículas promedio de aproximadamente 300 micrómetros.
Las partículas se añaden a aproximadamente 30% en peso de la masa
total (papel+partículas). La mezcla se hace pasar por una máquina
de papel para producir cartón corrugado de tipo Fourdrinier para
producir rollos de papel sin densificar con un peso por unidad de
superficie de aproximadamente 5,09 Pa (520 g/m^{2} [320
libras/3.000 pies^{2}]). El papel se corta seguidamente en
láminas y se somete a un proceso de densificación para mejorar la
resistencia a los cortes y la resistencia a la trituración del
papel base. Durante este proceso de densificación, las láminas se
prensan en una prensa de placa caliente a 193ºC(380ºF) y 3,03
MPa (440 psi) durante 25 segundos.
Muestra
2
Se desfibrila leña seca de SSK en agua para
producir una suspensión acuosa A. Se desfibrila leña seca de SSK y
eucalipto en agua para producir una suspensión acuosa B. La fibra de
papel de la suspensión acuosa B se mezcla en una proporción de
aproximadamente 75% de SSK por 25% Euc. Se añade a la suspensión
acuosa B partículas de PETG 6763 (de Eastman Chemical) trituradas
criogénicamente en un molino pulverizador hasta un tamaño de
partículas promedio de aproximadamente 300 micrómetros. El material
en forma de partículas se añade a la suspensión acuosa B a
aproximadamente 38% en peso de la masa total (papel+partículas). Se
produce un producto de tres capas con la capa superior y la capa
inferior elaboradas a partir de la suspensión acuosa A y la capa del
medio elaborada a partir de la suspensión acuosa B cargada con
partículas. Se producen rollos de papel de tres capas sin
densificar con un peso por unidad de superficie total de
aproximadamente 5,09 Pa (520 g/m^{2} [320 libras/3.000
pies^{2}]), donde cada una de las capas superior e inferior tienen
un peso por unidad de superficie de aproximadamente 0,56 Pa (57
g/m^{2} [35 libras/3.000 pies^{2}]). La concentración de
polímero total de la lámina es de aproximadamente 30% (en peso). El
papel se corta seguidamente en láminas y se somete a un proceso de
densificación para mejorar la resistencia a los cortes y la
resistencia a la trituración del papel base, en donde las láminas
se prensan en una prensa de placa caliente a 193ºC(380ºF) y
3,03 MPa (440 psi) durante 25 segundos.
Muestra
3
Se desfibrila SSK y madera seca de eucalipto en
agua para producir una suspensión acuosa. La fibra de papel se
mezcla en una proporción de aproximadamente 75% SSK por 25% de Euc.
Se añade a la suspensión acuosa partículas de PETG 6763 (de Eastman
Chemical) trituradas criogénicamente en un molino pulverizador hasta
un tamaño de partículas promedio de aproximadamente 220
micrómetros. El material en forma de partículas se añade a
aproximadamente 30% en peso de la masa total (papel+partículas). La
mezcla se hace pasar entonces por una máquina de papel para
producir cartón corrugado de tipo Fourdrinier para producir rollos
de papel sin densificar con un peso por unidad de superficie de
aproximadamente 5,09 Pa (520 g/m^{2} [320 libras/3.000
pies^{2}]). Durante un proceso posterior de densificación, las
láminas se prensan en una prensa de placa caliente a aproximadamente
193ºC(380ºF) y 3,03 MPa (440 psi) durante aproximadamente 25
segundos.
Muestra 4: (muestra de
control)
Se desfibrila papel kraft de madera coníferas
del sur (SSK) y madera seca de eucalipto en agua para producir una
suspensión acuosa. La fibra de papel se mezcla en una proporción de
aproximadamente 75% de SSK por 25% de Euc. La mezcla se hace pasar
por una máquina de papel para producir cartón corrugado de tipo
Fourdrinier para producir rollos de papel sin densificar con un
peso por unidad de superficie de aproximadamente 5,09 Pa (520
g/m^{2} [320 libras/3.000 pies^{2}]). El papel se corta
seguidamente en láminas y se somete a un proceso de densificación,
en donde las láminas se prensan en una prensa de placa caliente a
193ºC(380ºF) y 3,03 MPa (440 psi) durante aproximadamente 25
segundos.
Muestra
5
Se desfibrila papel kraft de madera de coníferas
del sur (SSK) y madera seca de eucalipto en agua para producir una
suspensión acuosa. La fibra de papel se mezcla en una proporción de
aproximadamente 75% de SSK por 25% de Euc. Se añade a la suspensión
acuosa partículas de PETG 6763 (de Eastman Chemical) trituradas
criogénicamente en un molino pulverizador hasta un tamaño de
partículas promedio de aproximadamente 300 micrómetros. El material
en forma de partículas se añade a aproximadamente 30% en peso de la
masa total (papel+partículas). La mezcla se hace pasar por una
máquina de papel para producir cartón corrugado de tipo Fourdrinier
para producir rollos de papel sin densificar con un peso por unidad
de superficie de 3,19 Pa (325 g/m^{2} [200 libras/3.000
pies^{2}]). El papel se corta seguidamente en láminas y se somete
a un proceso de densificación para mejorar la resistencia a los
cortes y la resistencia a la trituración del papel base. Las láminas
se prensan en una prensa de placa caliente a 193ºC(380ºF) y
3,03 MPa (440 psi) durante 25 segundos.
\newpage
Muestra
6
Se desfibrila SSK y madera seca de eucalipto en
agua para producir una suspensión acuosa. La fibra de papel se
mezcla en una proporción de aproximadamente 75% de SSK por 25% de
Euc. Se añade a la suspensión acuosa partículas de PETG 6763 (de
Eastman Chemical) trituradas criogénicamente en un molino
pulverizador hasta un tamaño de partículas promedio de
aproximadamente 200 micrómetros. El material en forma de partículas
se añade a aproximadamente 30% en peso de la masa total
(papel+partículas). La mezcla se hace pasar por una máquina de
papel para producir cartón corrugado de tipo Fourdrinier para
producir rollos de papel con un peso por unidad de superficie de
aproximadamente 2,63 Pa (0,027 g/cm^{2} [165 libras/3.000
pies^{2}]). El papel sin densificar se corta seguidamente en
láminas y se somete a un proceso de densificación para mejorar la
resistencia a los cortes y la resistencia a la trituración del papel
base. Las láminas se prensan en una prensa de placa caliente a
aproximadamente 193ºC(380ºF) y 0,01 MPa (220 psi) durante
aproximadamente 25 segundos.
\vskip1.000000\baselineskip
Los siguientes métodos de ensayo se utilizan
para caracterizar las muestras 1-6:
\vskip1.000000\baselineskip
- 1)
- A 232,26 cm^{2} (36 pulgadas^{2} [6 pulgadas por 6 pulgadas]) La muestra se pesa y se coloca directamente bajo un Buret.
- 2)
- Se administran 10 cc de agua destilada al Buret sobre la muestra.
- 3)
- Se deja que se absorba el agua durante 30 segundos. (Si todo el agua es absorbida antes de 30 segundos, se registra el tiempo de absorción para cálculos posteriores).
- 4)
- Tras 30 segundos, se golpea 10 veces el lateral de la muestra, para eliminar el agua no absorbida.
- 5)
- Se pesa la muestra y se registra el peso.
- 6)
- Se calcula la tasa de absorbencia como (peso final - peso inicial)/tiempo. Las unidades son \frac{g_{agua}}{s}.
- 7)
- Se calcula la tasa de absorbencia neta como ((peso final - peso inicial)/tiempo)/área de la muestra. Las unidades son \frac{g_{agua}}{s\cdot cm^{2}}.
- 8)
- Se ensayan las muestras 3-5 del mismo modo.
- 9)
- Se anota el promedio de los valores de las muestras.
\vskip1.000000\baselineskip
- 1)
- Se pesa una muestra de 103,22 cm^{2} (16 pulgadas^{2} [4 pulgadas por 4 pulgadas]) y se coloca en un recipiente de agua destilada, completamente sumergida.
- 2)
- La muestra permanece completamente sumergida durante 120 segundos.
- 3)
- Después de 120 segundos, se retira la muestra del agua y se deja secar por goteo durante 30 segundos.
- 4)
- Transcurridos los 30 segundos de secado por goteo, la muestra se sacude 1 vez para eliminar el agua residual.
- 5)
- Se pesa la muestra y se registra el peso.
- 6)
- Se calcula la capacidad como (peso final - peso inicial)/área de la muestra. Las unidades son \frac{g_{agua}}{cm^{2}}
- 7)
- Se ensayan las muestras 3-5 del mismo modo.
- 8)
- Se anota el promedio de los valores de las muestras.
\newpage
- 1)
- Se calcula la eficacia absorbente como:
Eficacia =
\frac{Tasa \ de \ capacidad}{espesor}
\text{*}10^{4}
El mejor aparato descrito aplica una fuerza
conocida en la dirección Z (vertical) sobre una cuchilla para medir
la resistencia a los cortes de una muestra. Se coloca una cuchilla
en el contenedor de cuchillas. Las cuchillas utilizadas en todos
los ensayos son Poultry Blades código núm. 88-0337
de Personna. La muestra de ensayo se monta sobre la plataforma de
muestras. A continuación, se pone en contacto la cuchilla con la
muestra. Se aplica una carga conocida a la cuchilla en dirección
vertical. La plataforma de muestras se mueve a una velocidad de
20,3 cm/s (8 pulgadas por segundo) durante 10,2 cm (4 pulgadas) bajo
el peso de la cuchilla que crea un corte. Se hacen cortes
consecutivos con cargas crecientes hasta que la cuchilla corta
completamente la muestra. Se registra la fuerza del cuchillo
requerida para penetrar completamente la muestra. Se calcula la
resistencia al corte como la fuerza de corte/espesor de la muestra.
Se repite el ensayo en las muestras 3-5 por
separado y se anotan los valores promedio.
Los siguientes métodos de ensayo de pérdida por
abrasión están adaptados de la normativa TAPPI
T476om-97 y se utilizan para caracterizar la
resistencia a la trituración de las muestras 1-6
descritas anteriormente.
- 1.
- Se corta una muestra de 25,8 cm^{2} x 25,8 cm^{2} (4 pulgadas x 4 pulgadas cuadradas) con un orificio de 0,64 cm (¼ pulgadas) en el centro.
- 2.
- Se montan las ruedas de abrasión TABER® con número de catálogo H-18 en el comprobador de abrasión TABER®. Se montan pesas de 1.000 g en los brazos paralelos del comprobador TABER®.
- 3.
- Se pesa la muestra con tres posiciones decimales.
- 4.
- Se monta la muestra sobre el contenedor de muestras del comprobador TABER®. Se hace descender los brazos y se arranca la plataforma giratoria. Se permiten 100 revoluciones a una velocidad de aproximadamente 7,3-7,9 rad/s (70-75 RPM).
- 5.
- Se retira la muestra. Se golpea el lado de la muestra para eliminar las fibras sueltas de la superficie. Se pesa la muestra con tres posiciones decimales.
- 6.
- Se calcula la pérdida por abrasión neta como (peso inicial - peso final). Las unidades son mgpérdida de material/100 revoluciones.
- 7.
- Se realiza el ensayo en las muestras tres - cinco del mismo modo.
- 8.
- Se anota el promedio de los valores de las muestras.
- 1.
- Se corta una muestra de 25,8 cm^{2} x 25,8 cm^{2} (4 pulgadas x 4 pulgadas cuadradas) con un orificio de 0,64 cm (¼ pulgadas) en el centro.
- 2.
- Se montan las ruedas de abrasión TABER® con número de catálogo H-18 en el comprobador de abrasión TABER®. Se montan pesas de 1.000 g en los brazos paralelos del comprobador Taber.
- 3.
- Se pesa la muestra con tres posiciones decimales.
- 4.
- Se remoja la muestra en agua destilada durante treinta segundos.
- 5.
- Transcurridos 30 segundos, se retira la muestra del agua y se golpea diez veces en un lado para eliminar el agua no absorbida.
- 6.
- Se monta la muestra en el comprobador TABER®. Se hace descender los brazos y se arranca la plataforma giratoria. Se permiten 100 revoluciones.
\newpage
- 7.
- Se retira la muestra. Se coloca la muestra en un horno a 60ºC(140ºF) para que seque durante la noche. Se retiran las muestras al día siguiente y se dejan acondicionar al entorno original durante al menos cuatro horas.
- 8.
- Se pesa la muestra acondicionada con tres posiciones decimales.
- 9.
- Se calcula la unidad de abrasión neta como (peso inicial - peso final). Las unidades son mg_{pérdida \ de \ material}/100 revoluciones.
- 10.
- Se realiza el ensayo con las muestras tres - cinco del mismo modo.
- 11.
- Se anota el promedio de los valores de las muestras.
Los materiales en forma de lámina que tiene
partículas resistentes a los cortes y han sido elaborados según la
presente invención presentan alta absorbencia, alta resistencia a
los cortes y baja pérdida por abrasión. La eficacia absorbente,
resistencia al corte y pérdida por abrasión de las muestras
1-6 se indica en la tabla de la Fig. 15. Como
ilustra la Fig. 15, los materiales en forma de lámina elaborados
según los principios de la presente invención presentan
preferiblemente una eficacia absorbente de al menos aproximadamente
0,2 y una resistencia al corte de al menos aproximadamente 30
kgf/cm. Se prefiere que los materiales en forma de lámina de la
invención presenten una eficacia absorbente de al menos
aproximadamente 0,2 y que la superficie de corte de los materiales
en forma de lámina presenten una pérdida por abrasión en húmedo de
menos de aproximadamente 400 mg por 100 revoluciones y, más
preferiblemente, menos de aproximadamente 300 mg por 100
revoluciones. También se prefiere que los materiales en forma de
lámina de la presente invención presenten una eficacia absorbente
de al menos aproximadamente 0,2, una resistencia al corte de al
menos aproximadamente 30 kgf/cm y una pérdida por abrasión en
húmedo de menos de aproximadamente 400 mg/100 revoluciones. Aún más
preferiblemente, los materiales en forma de lámina de la presente
invención presentan una eficacia absorbente de al menos 1,0, una
resistencia al corte de al menos 40 kgf/cm y una pérdida por
abrasión en húmedo de menos de aproximadamente 400 mg por 100
revoluciones. La superficie de corte de dicho material también
presenta preferiblemente una pérdida por abrasión en seco de menos
de aproximadamente 300 mg por 100 revoluciones y, más
preferiblemente, menos de aproximadamente 200 mg por 100
revoluciones.
Como también muestran los ejemplos de la Fig.
15, se prefiere que el material absorbente de la lámina se
proporcione en cantidades de al menos 50 por ciento en peso con el
fin de proporcionar buena absorbencia y que las partículas
resistentes a los cortes se proporcionen en una cantidad de
aproximadamente 10 por ciento a aproximadamente 50 por ciento en
peso de la lámina. El material en forma de lámina tiene además
preferiblemente un peso por unidad de superficie relativamente
alto. Por ejemplo, se prefieren pesos de al menos 1,58 Pa (0.016
g/cm^{2} [100 libras por 3.000 pies^{2}]) para proporcionar una
resistencia a los cortes y absorbencia adecuadas. Más
preferiblemente, el peso por unidad de superficie del material en
forma de lámina es de al menos 2,63 Pa (0.027 g/cm^{2} [165
libras por 3.000 pies^{2}]) y, con máxima preferencia, el peso por
unidad de superficie del material en forma de lámina es de al menos
4,79 Pa (0.049 g/cm^{2} [300 libras por 3.000 pies^{2}]).
Asimismo, el material en forma de lámina tiene preferiblemente un
espesor t de aproximadamente 0,25 mm (250 micrómetros [0,01
pulgadas]) a aproximadamente 1,27 mm (1.250 micrómetros [0,05
pulgadas]) para proporcionar una resistencia a los cortes y
absorbencia adecuadas. Las partículas del material en forma de
láminas de la invención comprenden preferiblemente un material
polimérico y tienen preferiblemente un tamaño promedio de al menos
aproximadamente 100 micrómetros y, con máxima preferencia, de 200
micrómetros a 500 micrómetros.
Los ejemplos y descripciones precedentes de las
realizaciones preferidas de la invención se han presentado a título
ilustrativo y descriptivo únicamente. No tienen la intención de ser
exhaustivos o de limitar la invención a las formas concretas
descritas, sino que se pueden realizar, y se contemplan,
modificaciones y variaciones a la luz de lo indicado anteriormente.
Aunque se hayan descrito diversas realizaciones, sistemas,
configuraciones, métodos y aplicaciones potenciales preferidos y
alternativos, se debe entender que se podrían utilizar muchas
variaciones y alternativas sin apartarse por ello del ámbito de la
invención.
Así, se debe entender que las realizaciones y
ejemplos han sido elegidos y descritos para ilustrar mejor los
principios de la invención y sus aplicaciones prácticas para
permitir a cualquier experto en la técnica utilizar mejor la
invención en diversas realizaciones y con diversas modificaciones,
según sea preciso para los usos particulares que se contemplen. Por
tanto, está previsto que dichas modificaciones entran en el alcance
de la presente invención, según se define en las siguientes
reivindicaciones.
Claims (24)
1. Un material en forma de lámina resistente a
los cortes, resistente a la trituración y absorbente,
caracterizado porque comprende:
- un sustrato absorbente que tiene al menos 50 por ciento en peso de un material absorbente; y
- una pluralidad de partículas resistentes a los cortes no fibrosas en contacto con el sustrato absorbente, en donde las partículas tienen un tamaño promedio de al menos aproximadamente 100 micrómetros y en donde el sustrato absorbente está prácticamente exento de carga libre inorgánica en forma de partículas.
2. Un material en forma de lámina resistente a
los cortes, resistente a la trituración y absorbente, que
básicamente consiste en:
- al menos 50 por ciento en peso de un material absorbente; y
- una pluralidad de partículas resistentes a los cortes no fibrosas distribuidas a través del material absorbente, en donde las partículas tienen un tamaño promedio de al menos aproximadamente 100 micrómetros.
3. Un material en forma de lámina absorbente,
resistente a los cortes y resistente a la trituración según se
indica en las reivindicaciones 1 ó 2, que comprende:
- un sustrato absorbente; y
- partículas resistentes a los cortes dispersadas a través del sustrato absorbente, en donde la lámina presenta una resistencia a los cortes de al menos 30 kgf/cm, una eficacia absorbente de al menos 0,2 y una pérdida por abrasión en húmedo de menos de aproximadamente 400 mg por 100 revoluciones.
4. El material en forma de lámina según las
reivindicaciones 1-3, en el que las partículas se
proporcionan en una cantidad de hasta aproximadamente 50 por ciento
en peso del material en forma de lámina.
5. El material en forma de lámina según las
reivindicaciones 1-4, en el que el material en forma
de lámina tiene un peso por unidad de superficie de al menos 163
g/m^{2} (100 libras por 3.000 pies^{2}).
6. El material en forma de lámina según las
reivindicaciones 1-5, en el que las partículas
resistentes a los cortes comprenden partículas poliméricas que
tienen un tamaño promedio de entre aproximadamente 100 micrómetros
y aproximadamente 1.000 micrómetros.
7. El material en forma de lámina según la
reivindicación 6, en el que las partículas poliméricas comprenden
un material polimérico compuesto que incluye material de carga
inorgánica.
8. El material en forma de lámina según la
reivindicación 7, en el que las partículas comprenden un material
polimérico compuesto que tiene hasta aproximadamente 80 por ciento
de carga inorgánica en peso.
9. El material en forma de lámina según las
reivindicaciones 1-8, en el que el material
absorbente comprende material celulósico.
10. El material en forma de lámina según las
reivindicaciones 1-9, en el que las partículas están
al menos parcialmente unidas al sustrato absorbente.
11. El material en forma de lámina según las
reivindicaciones 1-10, que comprende además:
- una capa de respaldo impermeable a los líquidos unida al sustrato absorbente.
12. El material en forma de lámina según las
reivindicaciones 1-11, en el que las partículas
están distribuidas a través del sustrato absorbente.
13. El material en forma de lámina según la
reivindicación 12, en el que las partículas están distribuidas en
un gradiente a través del espesor del sustrato absorbente.
14. El material en forma de lámina según las
reivindicaciones 1-13, que comprende además:
- una capa superior y una capa inferior proporcionadas en lados opuestos del sustrato absorbente.
15. El material en forma de lámina según la
reivindicación 14, en el que la capa superior y la capa inferior
comprenden materiales de papel.
16. El material en forma de lámina según las
reivindicaciones 14-15, en el que la capa superior y
la capa inferior están prácticamente exentas de partículas
resistentes a los cortes.
17. El material en forma de lámina según las
reivindicaciones 1-16, en el que el material en
forma de lámina está prácticamente exento de fibras de
polímero.
18. El material en forma de lámina según la
reivindicación 3, en el que las partículas resistentes a los cortes
tienen un tamaño promedio de al menos 100 micrómetros.
19. El material en forma de lámina según las
reivindicaciones 3 ó 18, en el que la lámina presenta una pérdida
por abrasión en seco de menos de 300 mg por 100 revoluciones.
20. El material en forma de lámina según las
reivindicaciones 1-7 y 9-20, en el
que el material en forma de lámina está prácticamente exento de
carga libre inorgánica en forma de partículas.
21. Un método para conformar un material en
forma de lámina resistente a los cortes, absorbente y resistente a
la trituración, comprendiendo el método las etapas de:
- conformar una mezcla de fibras absorbentes, partículas poliméricas y agua, en la que las partículas poliméricas tienen un tamaño promedio de al menos aproximadamente 100 micrómetros;
- conformar la mezcla en una lámina; y
- aplicar calor y presión a la lámina para hacer que las partículas poliméricas se unan al menos parcialmente a las fibras celulósicas.
22. El método según la reivindicación 21, en el
que las partículas se proporcionan en una cantidad de hasta
aproximadamente 50 por ciento en peso y en el que las fibras
absorbentes se proporcionan en una cantidad de al menos 50 por
ciento en peso.
23. El método según las reivindicaciones 21 ó
22, en el que la lámina se conforma con un espesor de entre
aproximadamente 0,254 mm y aproximadamente 1,27 mm (aproximadamente
0,01 pulgadas y aproximadamente 0,05 pulgadas).
24. El método según las reivindicaciones 21 a
23, que comprende además:
- aplicar una capa fina de recubrimiento a al menos un lado de la lámina, en donde la capa fina de recubrimiento está prácticamente exenta de partículas de polímero y tiene un peso por unidad de superficie de menos de aproximadamente 163 g/m^{2} (100 libras por 3.000 pies^{2}).
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