ES2320159T3 - Peliculas permeables al vapor de agua a base de poliuretano y texiles. - Google Patents

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Abstract

Una película permeable al vapor de agua que comprende 90-99% en peso de poliuretano termoplástico (TPU) y 1-10% en peso de polietileno de alta densidad (HDPE) con una densidad de 0,941-0,970 g/cm 3 .

Description

Películas permeables al vapor de agua a base de poliuretano y textiles.
Antecedentes de la invención Campo de la invención
La invención se refiere a un material polimérico y, en particular, a una película permeable al vapor de agua y a un textil que comprende la misma.
Descripción del estado de la técnica
El poliuretano termoplástico (TPU) es una resina elastomérica blanda con alta resistencia a la tracción, resistencia al desgaste, resistencia a bajas temperaturas y fuerte adherencia. El poliuretano, que también cumple con los requisitos medioambientales debido a su capacidad de descomposición, sin necesidad de utilizar disolvente durante su elaboración, ha sido aplicado ampliamente en textiles y ropas ya confeccionadas. En la elaboración de la película, se puede obtener una película delgada (<20 \mum) y uniforme (15%) empleando un método de película soplada.
Cuando la película de poliuretano se enrolla o se arrastra, puede presentarse fácilmente un bloqueo de la película como consecuencia de la elevada fuerza de fricción superficial de la misma, dando ello como resultado la rotura de la película. Para resolver el problema se emplean métodos de adición convencionales. Sin embargo, la cantidad de aditivo es grande, aumentando ello el coste. Igualmente, durante la fabricación se puede presentar una acumulación en la boquilla debido a la absorción de agua del poliuretano.
De este modo, es deseable poder desarrollar un método de fabricación de película permeable al vapor de agua en donde se eviten el bloqueo de la película y la acumulación en la boquilla.
Los métodos actuales de fabricación de poliuretano permeable al vapor de agua comprenden principalmente la adición de grupos funcionales hidrófilos a la estructura del polímero. Otros métodos accesorios, tales como la adición de polvos absorbentes, la creación de poros, la formación de una estructura reticulante o la adición de compuestos aromáticos, aumentan también la permeabilidad al vapor de agua o la resistencia de la película. Existen muchas patentes relacionadas con poliuretano permeable al vapor de agua que principalmente comprenden el uso de aditivos o la modificación de la película mediante un retro-procesado final. Sin embargo, muy pocas de ellas se refieren a la composición de la película.
La US 6.790.926 describe un poliuretano permeable al vapor de agua y la fabricación y aplicación del mismo. El poliuretano comprende un poliéter-poliol que contiene un alto porcentaje en peso de óxido de etileno (comprendiendo polietilenglicol (PEG) y 4,4-metilenbisfenildiisocianato (MDI)), un extendedor de cadenas de moléculas pequeñas y un diol aralifático. La adición del diol aralifático que contiene la estructura bencénica aumenta la resistencia de la resina y reduce la adherencia entre las películas.
La US 2004/092.696 describe un poliuretano que comprende un compuesto intermedio de poliéter que contiene óxido de etileno (conteniendo dos grupos funcionales hidroxilo terminales) y un extendedor de cadena tal como un diol aralifático. El poliuretano aporta una elevada temperatura de fusión, una alta resistencia a la tracción y propiedades anti-electricidad estática. Esta patente también describe un textil combinado con el poliuretano, con capacidad de alargamiento, alta permeabilidad al vapor de agua, resistencia térmica y capacidad de procesado.
La US 2003/195.293 describe un poliuretano acuoso y permeable al vapor de agua que comprende un poliol que contiene óxido de etileno. Durante la dispersión en agua no se requiere agente emulsionante o neutralizante amínico debido a la formación de las cadenas hidrófilas de óxido de etileno que impiden la contaminación por disolventes o sustancias vaporizadas de moléculas pequeñas. Los materiales usados como vendajes para heridas o los textiles combinados con el mismo también aportan una alta permeabilidad al vapor de agua. Además, la resistencia de la película se mejora por adición de otros materiales poliméricos.
La JP 2000/220.076 describe un poliuretano a base de disolvente que contiene al menos 20% en peso de óxido de etileno. Para evitar una sobre-concentración de óxido de etileno en segmentos blandos, se añade además un extendedor de cadena diólico que contiene óxido de etileno para incrementar el contenido en óxido de etileno en los segmentos duros. De este modo, los grupos permeables al vapor de agua quedan distribuidos uniformemente en el poliuretano, aumentando ello la resistencia de la película.
La DE 4.442.380 describe un poliuretano que comprende uno o más poliéter poliuretanos, uno de los cuales es un polietilenglicol poliuretano permeable al vapor de agua, y otros poliuretanos seleccionados con mira a los requisitos de resistencia. Se definen el contenido en óxido de etileno y la relación de mezcla entre los poliéter poliuretanos. Sin embargo, los poliéster poliuretanos no son adecuados para su uso debido a la menor permeabilidad al vapor de agua.
La DE 4.339.475 describe un poliuretano que tiene 35-60% en peso de óxido de etileno que comprende poliéter-poliol. Para facilitar el revestimiento, se requiere una viscosidad en estad fundido menor de 70. El extendedor de cadena de molécula pequeña comprende éter-diol y éster-diol. Sin embargo, el poliéster-poliol de molécula grande no es utilizado.
La US 5.254.641 describe una película de poliuretano permeable al vapor de agua que comprende un poliuretano conteniendo polietilenglicol (PEG) con una dureza de 75A-92A y 5-20% en peso aproximadamente de poliéter-amida o poliéter-éster. La resistencia de la película se puede mejorar de un modo eficaz por adición del poliéter-amida o poliéter-éster.
La US 5.283.112 describe un poliuretano que comprende un polietilenglicol (PEG) hidrófilo y un polidimetilsiloxano (PDMS) hidrófobo. Durante la fabricación, la separación de fases es más completa debido a la diferente hidrofilicidad de los componentes, dando ello como resultado una película más fuerte. Igualmente, la blandura del poliuretano y su adherencia a sustratos se puede mejorar por adición de PDMS.
La EP 335.276 describe un poliuretano permeable al vapor de agua y que no amarillea, constituido por un diisocianato alifático o ciclo-alifático, un poliéter-poliol que contiene óxido de etileno, y un diol. Se puede obtener poliuretano blando que tiene un módulo físico óptimo, adecuado para utilizarse en el procesado por extrusión.
La GB 2.087.909 describe un poliuretano a base de disolvente. Se mezcla primero un diol de cadena corta con un exceso de diisocianato para formar un pre-polímero. A continuación, se añade al mismo un polietilenglicol (PEG). De este modo, se forma un poliuretano que contiene 25-40% en peso aproximadamente de polietilenglicol. La resistencia de la película se mejora por adición del pre-polímero de segmento duro más largo que comprende el diol y el diisocianato.
En WO 9.000.969, WO 9.000.180 y GB 2.157.703 se describe un poliuretano de dos componentes o de tipo pre-polímero que comprende un poliéter-poliol tal como polietilenglicol (PEG), un extendedor de cadena y un reactivo reticulante. El poliuretano resultante presenta un exceso de NCO y proporciona una baja viscosidad. Además, la resistencia de la película incrementa mediante la formación de una estructura reticulante.
La US 4.452.845 A describe una película permeable al vapor de agua que comprende polietileno (PE) de baja densidad. Se sugiere que la película que comprende LDPE se estira con el fin de producir vacíos dentro del material de la película de manera que el vapor de agua pueda pasar a través de la película.
Breve resumen de la invención
La invención proporciona una película termoplástica permeable al vapor de agua que comprende 90-99% en peso de poliuretano (PU) y 1-10% en peso de polietileno de alta densidad (HDPE). La película comprende una sola capa o capas múltiples.
La invención también proporciona un textil permeable al vapor de agua que comprende un género con dicha película permeable al vapor de agua laminada al mismo por medio de un adhesivo.
En las siguientes modalidades se ofrece una descripción detallada.
Descripción detallada de la invención
La siguiente descripción ofrece el mejor modo contemplado de llevar a cabo la invención. Esta descripción solo es con fines ilustrativos de los principios generales de la invención y no deberá ser considerada en un sentido limitativo. El alcance de la invención viene determinado de la mejor manera por referencia a las reivindicaciones adjuntas.
La invención proporciona una película termoplástica permeable al vapor de agua que comprende 90-99% en peso de poliuretano (PU) y 1-10% en peso de polietileno de alta densidad (HDPE). La película puede estar constituida por una sola capa o por múltiples capas con una estructura co-extruida.
La película termoplástica permeable al vapor de agua puede consistir en una sola capa que comprende 90-99% en peso de poliuretano (PU) y 1-10% en peso de polietileno de alta densidad (HDPE).
La película termoplástica permeable al vapor de agua puede consistir en una doble capa tal como A/B. la capa A puede comprender 90-99% en peso de poliuretano (PU) y 1-10% en peso de polietileno de alta densidad (HDPE). La capa B puede comprender 90-99% en peso de poliuretano (PU), 1-10% en peso de polietileno de alta densidad (HDPE), 1.000-2.000 ppm de agente anti-bloqueante y 500-2.000 ppm de aditivo de deslizamiento migratorio.
La película termoplástica permeable al vapor de agua puede consistir en una triple capa tal como A/B/A. La capa A puede comprender 90-99% en peso de poliuretano (PU) y 1-10% en peso de polietileno de alta densidad (HDPE). La capa B puede comprender poliuretano (PU) y 500-2.000 ppm de aditivo de deslizamiento migratorio.
El poliuretano es poliuretano termoplástico que comprende un segmento duro y un segmento blando. El segmento duro puede comprender poliisocianato aromático tal como 4,4-metilbisfenildiisocianato (MDI) o toluendiisocianato (TDI). El segmento blando puede comprender poliéter-poliol tal como polietilenglicol (PEG), polipropilenglicol (PPG), politetrametilenglicol (PTMG) o 1,4-butanodiol (1,4-BD), o poliéter-poliol tal como poli(adipato de 1,4-butileno) (PBA). En el poliuretano, el segmento duro y el segmento blando tienen una relación de alrededor de 0,5-0,8. Con preferencia, el poliuretano presenta una relación NCO/OH alrededor de 0,9-1,2.
El poliuretano termoplástico puede comprender poliéter-poliol hidrófilo, poliisocianato aromático o poliéster-poliol alifático. En el poliuretano, el poliéter-poliol tiene una relación en peso de alrededor de 20-60%. El poliuretano presenta una relación NCO/OH de alrededor de 0,9-1,2.
El polietileno es polietileno de alta densidad (HDPE) con una densidad de alrededor de 0,941-0,970 g/cm^{3}.
Preferentemente, el polietileno tiene una relación en peso de alrededor de 1-8%, con suma preferencia 2-7% aproximadamente. La película comprende además 500-3.000 ppm de aditivo antibloqueante, con preferencia 1.000-2.000 ppm o 500-2.000 ppm aproximadamente de aditivo de deslizamiento. El aditivo antibloqueante puede comprender sílice, silicato de aluminio, silicato de magnesio, carbonato cálcico, arcilla, esferas de silicona reticulada, partículas esféricas reticuladas de copolímero de polimetacrilato de metilo, o una combinación de los anteriores. El aditivo de deslizamiento puede comprender goma de silicona, cera, polidialilsiloxano o amidas grasas tales como erucamida y oleamida.
La película es no porosa y tiene un grosor de 5-100 \mum aproximadamente, con preferencia 8-50 \mum aproximadamente y con suma preferencia 10-30 \mum aproximadamente, una permeabilidad al vapor de agua que excede de 500 g/m^{2}/día (método de ensayo JIS1099A-2), una recuperación elástica que excede de 75% (método de ensayo DIN53835) y un alargamiento a la rotura que excede de 300% (método de ensayo ASTMD412).
En la invención, se añade polietileno carente de absorción de agua y de una baja fuerza de fricción superficial al poliuretano para impedir el bloqueo de la película y la acumulación en la boquilla durante la fabricación de la película, aumentando así el rendimiento. Además, la permeabilidad al vapor de agua del poliuretano se puede mantener debido a la menor cantidad añadida de polietileno. Igualmente, el aditivo antibloqueante se emplea como lubricante para evitar el bloqueo de la película.
En el posterior procesado de película soplada, la relación de soplado es de alrededor de 1,5-3,0, preferentemente 2,0.
Por otro lado, el método de fabricación de la película permeable al vapor de agua también puede comprender la producción de película colada o el revestimiento por extrusión.
La invención proporciona igualmente un textil que comprende un género con dicha película permeable al vapor de agua laminada sobre el mismo con un adhesivo que exhibe una distribución no continua.
El género puede ser un género tejido, un género de punto o un género no tejido. El textil se puede aplicar ampliamente en ropas, en la industria del automóvil, artículos médicos, artículos deportivos, ropa de cama o en la industria del vidrio.

Claims (17)

1. Una película permeable al vapor de agua que comprende 90-99% en peso de poliuretano termoplástico (TPU) y 1-10% en peso de polietileno de alta densidad (HDPE) con una densidad de 0,941-0,970 g/cm^{3}.
2. Una película permeable al vapor de agua según la reivindicación 1, en donde el poliuretano comprende un segmento duro que incluye poliisocianato aromático y un segmento blando que incluye poliéter-poliol.
3. Una película permeable al vapor de agua según la reivindicación 2, en donde el poliisocianato aromático comprende 4,4-metilenbisfenildiisocianato (MDI) o toluendiisocianato (TDI).
4. Una película permeable al vapor de agua según la reivindicación 2, en donde el poliéter-poliol comprende polietilenglicol (PEG), polipropilenglicol (PPG) o politetrametilenglicol (PTMG).
5. Una película permeable al vapor de agua según la reivindicación 2, en donde el segmento duro y el segmento blando están presentes en una relación de 0,5-0,8.
6. Una película permeable al vapor de agua según la reivindicación 1, en donde el polietileno está presente en una relación en peso de 1-8%.
7. Una película permeable al vapor de agua según la reivindicación 6, en donde el polietileno está presente en una relación en peso de 2-7%.
8. Una película permeable al vapor de agua según la reivindicación 1, que comprende además poliéster-poliol.
9. Una película permeable al vapor de agua según la reivindicación 8, en donde el poliéster-poliol comprende poli(adipato de 1,4-butileno) (PBA).
10. Una película permeable al vapor de agua según la reivindicación 1, que comprende además, un aditivo antibloqueante en una cantidad de 500-3.000 ppm y que comprende sílice, silicato de aluminio, silicato de magnesio, carbonato cálcico, arcilla, esferas de silicona reticulada, partículas esféricas reticuladas de copolímero de polimetacrilato de metilo, o una combinación de los anteriores.
11. Una película permeable al vapor de agua según la reivindicación 1, que comprende además un aditivo de deslizamiento que comprende goma de silicona, cera, polidialilsiloxano, amidas grasas o una combinación de los anteriores.
12. Una película permeable al vapor de agua según la reivindicación 1, en donde la película presenta una recuperación elástica que excede del 75%.
13. Una película permeable al vapor de agua según la reivindicación 1, en donde la película presenta un alargamiento a la rotura que excede del 300%.
14. Un textil permeable al vapor de agua, que comprende un género; y una película permeable al vapor de agua, según la reivindicación 1, laminada sobre el mismo con un adhesivo.
15. Un textil permeable al vapor de agua según la reivindicación 14, en donde el género es un género tejido, un género de punto o un género no tejido.
16. Un textil permeable al vapor de agua según la reivindicación 14, en donde el adhesivo exhibe una distribución no continua.
17. Un textil permeable al vapor de agua según la reivindicación 14, en donde el textil se aplica en ropas, en la industria del automóvil, en artículos médicos, en artículos deportivos, en ropa de cama o en la industria del vidrio.
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