ES2333315T3

ES2333315T3 - Tejidos con barrera a liquidos extremadamente elevada.

Info

Publication number: ES2333315T3
Application number: ES03754729T
Authority: ES
Inventors: Michael Allen Bryner
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 2002-09-17
Filing date: 2003-09-17
Publication date: 2010-02-19
Anticipated expiration: 2023-09-17
Also published as: DE60329922D1; US8658548B2; US20090298373A1; EP1540062B1; CN1681988B; AU2003272542A1; KR20050057330A; KR101049667B1; US20110177741A1; WO2004027140A1; CN1681988A; CA2499065A1; US20040116028A1; CA2499065C; JP4336651B2; EP1540062A1; JP2005539157A

Abstract

Un tejido no tejido que al menos comprende una tela soporte de fibras, y una tela barrera hidrófoba con un peso base de 5 g/m 2 a 51,1g/m 2 y fibras que tienen diámetros de menos que 1,0 micrómetro, teniendo dicho tejido no tejido una hidrocarga de al menos 145 cm y una permeabilidad Frazier de al menos 0,3 m 3 /m 2 -min.

Description

Tejidos con barrera a líquidos extremadamente elevada.

Esta invención se refiere a estructuras fibrosas no tejidas y más particularmente a tejidos respirables y estructuras en láminas formadas por fibras que se mantienen juntas sin tejer o tricotar.

Las estructuras fibrosas no tejidas han existido durante muchos años y hoy hay varias tecnologías de materiales no tejidos diferentes en uso comercial. Para ilustrar la amplitud de las tecnologías de materiales no tejidos, el papel es probablemente una de las estructuras fibrosas no tejidas desarrolladas más precozmente. Las tecnologías de materiales no tejidos continúan siendo desarrolladas por los que buscan nuevas aplicaciones y ventajas competitivas. Una amplia área de mercado que ha probado ser muy deseable debido a su gran volumen y ganancias es el mercado de indumentarias protectoras. Este mercado comprende la protección contra los productos químicos peligrosos tal como en la limpieza de los derrames de productos químicos, contra líquidos tales como la sangre en el campo médico y contra los materiales secos en partículas u otros peligros tales como la eliminación de pinturas y asbestos.

Se sabe que para que una prenda sea confortable, tiene que acomodarse a la necesidad fisiológica del cuerpo de regulación térmica. En ambientes cálidos, la energía térmica tiene que expulsarse del cuerpo. Esto se hace principalmente mediante una combinación de conducción térmica directa del calor desde el cuerpo a la superficie de la piel a través de capas de aire y de tejido, convección de calor hacia afuera del cuerpo mediante el aire que fluye, y mediante los efectos refrigerantes de la evaporación del sudor desde la superficie de la piel. Las ropas que inhiben apreciablemente la transferencia de calor pueden provocar la acumulación de calor y de humedad y esto puede dar lugar a malestar debido a sensaciones de calor, pegajosidad, viscosidad y/o sudor. En el caso extremo, por ejemplo cuando la ropa protectora impide una adecuada regulación térmica durante la actividad en un ambiente cálido y húmedo, tales limitaciones de la ropa no sólo conducen a malestar, sino que también pueden dar lugar a un estrés térmico que amenace la vida. Por esta razón, frecuentemente, las limitaciones de la ropa imponen limitaciones en la actividad para evitar las consecuencias del estrés térmico.

Los estudios han mostrado que las prendas más confortables con las menores restricciones sobre la actividad física en ambientes cálidos y húmedos, son las más capaces de respirar a través de mecanismos de intercambio de aire con el ambiente. (Bernard, T. E., N. W. Gonzales, N. L. Carroll, M. A. Bryner y J. P. Zeigler. "Sustained work rate for five clothing ensembles and the relationship to air permeability and moisture vapor transmission rate". American Industrial Hygiene Conference, Toronto, June 1999; N. W. Gonzales, "Maximum Sustainable Work for Five Protective Clothing Ensembles and the Effects of Moisture Vapor Transmission Rates y Air Permeability" Master's Thesis, College of Public Health, University of South Florida, December 1998).

La actividad física tensa los tejidos y las prendas. Si un tejido tiene una resistencia bastante baja al flujo de aire, esto, a su vez, produce una acción de bombeo que empuja y tira del aire y así sucesivamente a través del tejido. Mediante este mecanismo, el intercambio de aire cargado de calor y de humedad dentro de la prenda con aire ambiente proporciona un efecto refrigerante significativo. Ensayos de prendas protectoras hechas del mismo corte pero con resistencias al flujo de aire ampliamente diferentes en condiciones calurosas húmedas (32ºC, 60% RH), han mostrado que las prendas fabricadas de tejidos con la menor resistencia al flujo de aire permiten repetidamente a los sujetos conseguir mayores niveles de actividad sin incurrir en estrés térmico. Por el contrario, las prendas fabricadas de tejidos con la mayor resistencia al flujo de aire limitaban la actividad física de los mismos sujetos a los menores niveles para evitar el estrés térmico. Las prendas fabricadas de tejidos que tenían una resistencia al flujo de aire intermedia permitían que los sujetos consiguieran niveles intermedios de actividad sin estrés térmico. Los niveles de actividad intermedios se correlacionaron muy bien con la resistencia al flujo de aire del tejido.

Claramente, en condiciones en las que el cuerpo tiene que transferir calor y humedad para mantener el confort o evi-
tar el estrés térmico, es deseable que las prendas se fabriquen con tejidos que tengan una baja resistencia al flujo

\hbox{de aire.}

La ropa proporciona protección contra los peligros del entorno. El grado de protección que la ropa imparte depende de la efectividad de las características barrera de la ropa. Cuando la función de la barrera es impedir que los materiales en partículas o los fluidos del ambiente penetren en una prenda para que no alcancen al portador, la barrera se correlaciona fácilmente con el tamaño de poro del tejido. En general, las barreras más efectivas tienen el tamaño de poro más pequeño.

Desafortunadamente, un tamaño de poro más pequeño también da lugar en general a una mayor resistencia al flujo de aire. En los estudios citados anteriormente, las prendas con las propiedades barrera más altas tienen la permeabilidad al flujo de aire más baja y viceversa. Por lo tanto, la capacidad para proporcionar una protección barrera efectiva vistiendo y la capacidad para proporcionar una baja resistencia al flujo de aire, es decir, una alta permeabilidad al flujo de aire, en la misma prenda están inversamente relacionadas.

La carga hidrostática o "hidrocarga" (AATCC TM 127-194) es una medida conveniente de la capacidad de un tejido para impedir la penetración de agua. Es presentada como la presión, en centímetros de columna de agua (cmwc), requerida para forzar el agua líquida a través de un tejido hidrófobo. Se sabe que la hidrocarga depende inversamente del tamaño de poro. Un menor tamaño de poro produce una mayor hidrocarga y un mayor tamaño de poro produce una menor hidrocarga.

La permeabilidad de un tejido al flujo de aire se mide normalmente usando la medida de Frazier (ASTM D737). En esta medida, se aplica una diferencia de presión de 124,5 N/m^{2} a una muestra de tejido convenientemente sujeta y el caudal de aire resultante se mide como la permeabilidad Frazier o más simplemente como "Frazier". En la presente memoria, la permeabilidad Frazier se da en unidades de m^{3}/m^{2}-min. Una Frazier alta corresponde a una alta permeabilidad al flujo de aire y una baja resistencia al flujo de aire mientras que una Frazier baja corresponde a una baja permeabilidad al flujo de aire y una alta resistencia al flujo de aire.

Las películas microporosas han sido usadas en materiales barrera para conseguir propiedades barrera a líquidos con carga hidrostática extremadamente alta, pero a expensas de la capacidad de respirar, tal que sus permeabilidades Frazier son inaceptablemente bajas, haciendo que los tejidos que contienen tales películas sean incómodos para el portador.

Actualmente, la mayor parte de las fibras hiladas en estado fundido tienen diámetros del orden de varias decenas de micrómetros, mientras que se sabe que las fibras formadas por extrusión por soplado en estado fundido tienen diámetros de fibra del orden de aproximadamente 1 a 10 micrómetros. Recientemente, muchos investigadores han realizado esfuerzos para disminuir los tamaños de las fibras con el fin de obtener diferentes beneficios cuando se comparan con fibras convencionales.

Se han hecho avances para proporcionar al mismo tejido tanto propiedades de hidrocarga alta como propiedades de Frazier alta. Por ejemplo, la patente de EE.UU. nº 5.885.909 describe estructuras fibrosas no tejidas de bajo denier o sub-denier las cuales demuestran una inusual combinación de alta permeabilidad Frazier y altas propiedades barrera a líquidos con alta carga hidrostática.

Más recientemente, los esfuerzos se han centrado alrededor de obtener diámetros de fibra en el intervalo de las "nanofibras", es decir con diámetros del orden de menos que aproximadamente 0,5 micrómetros (500 nm). Sin embargo, la producción de tales fibras pequeñas ha presentado muchos problemas que incluyen una baja productividad, pobre eficiencia en el hilado y dificultades en la recogida de la fibra.

Convencionalmente, las nanofibras han sido producidas mediante la técnica del electrohilado, que se describe en "Electrostatic Spinning of Acrylic Microfibers", P.K. Baumgarten, Journal of Colloid and Interface Science, Vol. 36, nº 1, Mayo, 1971. Según el procedimiento de electrohilado, se aplica un potencial eléctrico a una gota de un polímero en disolución que cuelga de un tubo metálico, por ejemplo una aguja de jeringa, lo cual da lugar al alargamiento de la gota de la disolución para formar fibras muy finas las cuales se dirigen a un colector conectado a tierra. Se ha informado de fibras con diámetros en el intervalo de 0,05 a 1,1 micrómetros (50 a 1100 nm). Un ejemplo de un aparato de electrohilado adecuado para formar tejidos que contienen nanofibras de la presente invención se describe en la patente de EE.UU. nº 4.127.706.

La vasta mayoría de las investigaciones en la producción de nanofibras de las que se ha informado en la bibliografía de la técnica anterior han sido esencialmente dirigidas a la formación de nanofibras de polímeros hidrófilos, tales como poliamidas, poliuretanos y similares. Aunque algunos investigadores han sugerido que podrían producirse nanofibras a partir de polímeros hidrófobos, en la bibliografía se describen pocos ejemplos reales de tales nanofibras hidrófobas. La patente estadounidense nº 4.127.706 describe la producción de una lámina fibrosa porosa de un fluoropolímero, sugiriendo la producción de fibras de PTFE con diámetros en el intervalo de 0,1 a 10 micrómetros, pero ejemplificando sólo fibras con diámetros de 0,5 micrómetros y superiores. Véase también el documento WO 02/20135 que ejemplifica nanofibras de polímeros hidrófilos y que menciona brevemente más polímeros hidrófobos.

Sumario de la invención

Una realización de la invención es un tejido no tejido que al menos comprende una tela soporte de fibras, y una tela barrera hidrófoba con un peso base de 5 g/m^{2} a 51,1 g/m^{2} y fibras que tienen diámetros de menos que 1,0 micrómetro, teniendo dicho tejido no tejido una hidrocarga de al menos 145 cm y una permeabilidad Frazier de al menos
0,3 m^{3}/m^{2}-min.

Otra realización de la invención es un tejido no tejido como se definió anteriormente y que tiene una relación entre el peso base de la tela barrera, y la hidrocarga del tejido y la permeabilidad Frazier descrita mediante la fórmula:

100

en la que \rho_{f}, es la densidad de las fibras barrera, kg/m^{3}, c es la fracción en volumen de sólidos de la tela barrera, k(c) = 3,58\cdotc^{2} - 1,32\cdotc + 1,77, Frazier está en unidades de m^{3}/m^{2}-min, y la hidrocarga está en unidades de centímetros de columna de agua.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una representación gráfica log/log de las propiedades barrera de varios tejidos de la técnica anterior.

La figura 2 es una reproducción de la figura 1 con una representación gráfica de la línea de la ecuación 10 sobre la misma.

La figura 3 es una reproducción de la figura 1 con una representación gráfica de los datos de la ecuación 14 en la que el peso base se mantiene como una constante y el tamaño de fibra se reduce.

La figura 4 es una representación gráfica del peso base vs. la barrera a los líquidos a permeabilidad al aire (Frazier) constante.

La figura 5 es una reproducción de la figura 3 con una representación gráfica de los datos de la ecuación 14 en la que la permeabilidad al aire (Frazier) se mantiene como una constante y el tamaño de la fibra se reduce.

La figura 6 es una ilustración de la estructura de los tejidos no tejidos de la presente invención que presenta una barrera al avance de una superficie líquida.

La figura 7 es un presentación gráfica que ilustra la relación de la ecuación 16 en la que la hidrocarga conseguible como una fracción de la hidrocarga potencial depende de D_{fs}/D_{fL} y GPD x Bwt.

Descripción detallada de la invención

A menos que se especifique lo contrario, en la presente memoria se pretende que las referencias a los diámetros de fibra indiquen el diámetro de fibra promedio en número de las fibras.

La figura 1 ilustra la relación inversa entre la permeabilidad al aire y la hidrocarga para tres series de datos. La primera serie se toma de la patente de EE.UU. nº 5.585.909, la segunda presenta los datos medidos con muestras de tejido no tejido fabricado por extrusión por soplado de la masa fundida, la tercera presenta los datos medidos con tres muestras de productos comerciales no tejidos: traje quirúrgico no reforzado K-C Ultra®, disponible en Kimberly Clark Health Care, Roswell, GA; traje quirúrgico no reforzado Trimax® y traje quirúrgico no reforzado DuPont Sontara® Optima®, ambos disponibles en Allegiance Health Care, Mc Gaw Park, IL.

Es de destacar en la figura 1 que los productos comerciales no tejidos tienen permeabilidades al aire en el intervalo de los tejidos tejidos. A modo de referencia, un tejido de poliéster estrechamente tejido (peso base 95 g/m^{2}) usado en el ensayo descrito anteriormente tiene un valor Frazier de aproximadamente 0,5 m^{3}/m^{2}-min, mientras que la norma ASTM D737- 96 lista los valores Frazier para un muestreo de varios tejidos tejidos en el intervalo de 2,5 a
66 m^{3}/m^{2}-min.

La figura 1 muestra que los tejidos barrera no tejidos tienen una hidrocarga típicamente menor que aproximadamente 100 centímetros de columna de agua. La diferencia de presión forzante, \DeltaP, a lo largo del tejido puede relacionarse con el radio capilar equivalente, R, del poro de mayor tamaño que el agua penetrará usando la ecuación de Washburn:

1

Aquí, \sigma es la tensión superficial del agua (0,072 N/m) y \theta es el ángulo de mojado, es decir, el ángulo de intersección de la superficie del fluido con la superficie del sólido. Para \DeltaP en unidades de centímetros de columna de agua y R en micrómetros y suponiendo una superficie idealmente no mojada (\theta = 180º),

2

A partir de la cual se concluye que en la figura 1 una hidrocarga menor que aproximadamente 100 cmwc corresponde a los poros más grandes de radio, R \geq 15 micrómetros.

La relación de Washburn muestra que para crear mejores barreras a los líquidos que puedan soportar mayores presiones de fluido, tiene que reducirse el tamaño de poro de tejido. Un tejido con una mejor barrera a los líquidos sería beneficioso en muchas aplicaciones que incluyen las indumentarias protectoras. Por ejemplo, en respuesta a la preocupación acerca de la contaminación con patógenos existentes en la sangre, la norma ASTM F1670 especifica que un tejido aceptable tiene que impedir la penetración de sangre sintética (\sigma = 0,042 N/m versus 0,072 N/m para el agua) a una presión de 13800 N/m^{2} (141 cmwc). A partir de la ecuación 1, para un tejido que pase este ensayo (ángulo de mojado \theta = 180º), el radio máximo de poro del tejido tiene que ser menor que aproximadamente 6 micrómetros.

Las películas microporosas con radios de poros típicamente menores que 1 micrómetro satisfacen este criterio. Tales películas pueden ser barreras efectivas contra los líquidos, pero también son muy impermeables al flujo de aire. Las permeabilidades al aire típicas de las películas microporosas, por ejemplo, en el intervalo de Frazier < 0,008 m^{3}/m^{2}-min, son demasiado bajas para proporcionar un intercambio eficaz de aire en una prenda protectora. Esto conduce con frecuencia a la acumulación de calor y a malestar. En el caso extremo, puede incluso perjudicar o limitar la eficacia en el trabajo.

Los medios porosos fibrosos son intrínsecamente más permeables que las películas microporosas y una buena elección para tejidos protectores, pero la relación de la figura 1 muestra, en general, que un aumento significativo de la función barrera resultante de un reducido tamaño de poro también reducirá significativamente la permeabilidad al aire.

Para entender los requisitos de un tejido fibroso no tejido para tener tanto una alta barrera contra los líquidos como una alta permeabilidad al aire, es útil construir un modelo analítico de la estructura del tejido. La hidrocarga, como una medida de la barrera contra los líquidos, se relaciona con el tamaño de poro como se trató anteriormente, y el tamaño de poro se determina mediante las características estructurales del tejido, incluyendo el tamaño de la fibra y la fracción de huecos. La permeabilidad al aire del tejido también se determina mediante características estructurales fundamentales, que incluyen el tamaño de la fibra, la fracción de huecos y el peso base.

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Tamaño de poro

El tamaño del espacio del poro entre fibras en una tela de fibras al azar es proporcional al diámetro de las fibras, D_{f}, como un determinante del número de fibras que pueden ocupar un espacio. Es inversamente proporcional a la fracción en volumen de sólidos, c, la cual es la relación de volumen de la tela ocupado por fibras al volumen total de la tela (es decir, (1 - fracción de huecos)). Para filtros de fibras metálicas, Goeminne et al, ("The Geometrical and Filtration Characteristics of Metal Fiber Filters - A Comparative Study", Filtration and Separation, Vol. 11, nº 4, pp 350-355 (1974)) informan que el diámetro máximo de poro, Dp, es descrito mediante:

3

Un análisis independiente de la estructura estocástica de telas fibrosas ideales al azar para este trabajo da:

4

La ecuación 4 predice un tamaño de poro máximo mayor que la ecuación 3. La combinación de la ecuación 4 con la ecuación 2 proporciona una estimación conservadora de la hidrocarga de una tela al azar en términos del tamaño de fibra y de la fracción de sólidos como:

5

La ecuación 5 se usa para los resultados que siguen.

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Permeabilidad al aire

Davies ha presentado una cuidadosa y bien atestiguada correlación de caudal, pérdida de carga, tamaño de fibra y fracción de sólidos sobre almohadillas fabricadas con una amplia variedad de materiales fibrosos. (Davies, C.N., "The Separation of Airborne Dust and Particles", The Institution of Mechanical Engineers Proceedings (B), Nos. 1-12, Vol 1B, p 185, 1952-53). En términos de las definiciones anteriores esta correlación da un caudal volumétrico, Q, por unidad de área de flujo, A, como:

6

en la que,

7

Aquí \DeltaP es la pérdida de carga a través de la almohadilla fibrosa de espesor, h, y \eta es la viscosidad del fluido que fluye. La correlación de Davies es válida para 0,006 < c < 0,3 cuando el flujo alrededor de las fibras en el medio es laminar.

El espesor del medio fibroso está relacionado con el peso base (Bwt) de medio, la densidad de la fibra, \rho_{f}, y la fracción de sólidos como sigue:

8

Combinando las ecuaciones 6 y 8 da:

9

Tomando la hidrocarga como la presión forzante, \DeltaP, de la ecuación 5, la relación entre hidrocarga y tamaño de la fibra de la ecuación 5 puede combinarse con la relación anterior entre Q/A y tamaño de la fibra para dar

10

Si la diferencia de presión forzante del flujo, \DeltaP, de la ecuación 10 se fija igual a 124,5 N/m^{2}, y se usan unidades consistentes, Q/A se calcula directamente como Frazier en unidades de metros cúbicos por metro cuadrado por minuto (m^{3}/m^{2}-min). La figura 2 muestra que para tejidos típicos de polipropileno, Bwt = 34 gramos/m^{2}, c = 0,1, y \rho_{f} = 920 kg/m^{3}, el modelo de la ecuación 10 ajusta razonablemente los datos de la figura 1 justificando la tendencia general.

Dos efectos refinantes tienen que tenerse en cuenta. En primer lugar, la unión térmica (la cual es casi siempre necesaria en la producción de tejidos no tejidos) en los puntos de unión, los cuales comprenden una fracción de área unida, f_{ba}, reducirá Q/A por el factor (1- f_{ba}), por tanto,

11

En segundo lugar, se sabe que para los tejidos con tamaños de la fibra menores que aproximadamente 5 micrómetros, el flujo de aire "se desliza" después de las fibras sin encontrar los efectos del retardo viscoso. El efecto de deslizamiento aumenta conforme el tamaño de la fibra disminuye. The efecto es aumentar el flujo a una pérdida de carga dada respecto al predicho por la ecuación 10. Chmielewski y Goren ("Aerosol Filtration With Slip Flow", Environmental Science and Technology, Vol. 6, nº 13, p 1101, 1972) han presentado un factor de corrección para el caso de flujo deslizante a través de tejidos fibrosos. El factor de corrección, definido en la presente memoria como S(c, N_{kn}) varía con la fracción en volumen de sólidos, c, y con el número de Knudsen, N_{kn}, definido como

12

en la que \lambda es el recorrido libre medio para colisiones entre moléculas de aire. En la presente memoria, \lambda se toma como 0,065 micrómetros. Para este trabajo, la presentación gráfica de Chmielewski y Goren se ajustó muy bien empíricamente con la función

13

La corrección por deslizamiento se incorpora en el modelo de flujo el cual entonces se transforma en:

14

Como antes, si la pérdida de carga forzante a través del tejido, \DeltaP, es 124.5 N/m^{2} (12,7mm de columna de agua), y \eta es la viscosidad del aire a temperatura ambiente, y si se usan unidades consistentes, entonces Q/A es la permeabilidad Frazier, denotada en la presente memoria en unidades de m^{3}/m^{2}-min.

El presente inventor ha determinado que el modelo para la hidrocarga, ecuación 5, y el modelo para el flujo, ecuación 14, pueden usarse conjuntamente para definir los requisitos de tejidos barrera a líquidos funcionalmente superiores. Si el tejido es un tejido de múltiples capas, el modelo puede usarse para cada capa para determinar las propiedades de cada una, entonces las propiedades individuales de las capas pueden combinarse para determinar las propiedades de la lámina compuesta. Por ejemplo, en un tejido estratificado, la hidrocarga se toma como la hidrocarga máxima de cualquier capa del tejido. La permeabilidad al aire se obtiene a partir de la relación:

15

Modelos

Modelo 1

Peso base constante conforme el tamaño de la fibra se disminuye para aumentar la barrera a los líquidos

Para el caso de un tejido de polipropileno en el que Bwt = 33,9 g/m^{2}, f_{ba} = 0, c = 0,1, y \rho_{f} = 920 kg/m^{3}, el modelo da los resultados de la tabla 1 y la figura 3.

TABLA 1

16

Los resultados del modelo 1 ilustran la disminución perjudicial de la permeabilidad del tejido cuando se aumenta la barrera a los líquidos disminuyendo el tamaño de la fibra solo, sin una disminución del peso base.

Modelo 2

Permeabilidad al aire (Frazier) constante conforme el tamaño de fibra se disminuye para aumentar la barrera a los líquidos

Para el caso de un tejido de polipropileno en el que Frazier = 10 m^{3}/m^{2}-min, f_{ba} = 0, c = 0,1, y \rho_{f} = 920 kg/m^{3}, el modelo da los resultados de la tabla 2 y la figuras 4 y 5.

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TABLA 2

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A partir de las figuras 4 y 5, se ve claramente que el peso base de la capa barrera tiene que disminuirse drásticamente para mantener la permeabilidad al aire cuando se aumenta la barrera a los líquidos en términos de hidrocarga.

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Problema de barrera alta y tela barrera fina

En el caso extremo de alta permeabilidad o alta barrera a los líquidos o ambas, la resistencia mecánica de la capa barrera puede plantear un límite práctico al valor barrera conseguido. La figura 6 muestra una interfase líquida que avanza frente a una capa barrera fibrosa. La capa barrera consiste en una capa de fibras pequeñas con poros característicamente pequeños soportados por una capa de fibras grandes con poros característicamente mayores. La presión requerida para forzar un fluido no humectante a través de los poros pequeños de la capa barrera es dada por la ecuación 5. Esta fuerza de presión está distribuida a través de todas las fibras pequeñas de la capa barrera. Por tanto, la carga de una fibra pequeña representativa, por ejemplo, fibra AB, se obtiene fácilmente como una fuerza por unidad de longitud. La extensión sobre la cual la fibra pequeña tiene que llevar la carga de presión se determina mediante el tamaño de poro de la capa soporte que se da mediante la ecuación 4. Si la extensión es demasiado grande, la tensión en las fibras pequeñas puede exceder a la resistencia de las fibras provocando que se rompan.

En este caso, la hidrocarga está limitada mediante una relación entre la resistencia de la fibra barrera y el peso base de la capa de fibra barrera, el cual determina la resistencia de la capa barrera, y el tamaño de poro de la capa soporte el cual determina la carga de fuerza sobre las fibras barrera. Puede desarrollarse una relación entre la máxima carga de fuerza que una fibra barrera puede sustentar justo antes de romperse y la carga de fuerza que la fibra barrera habría de sustentar para conseguir la máxima hidrocarga. Si se supone que la geometría de las fibras y la carga de fibras de la capa barrera son equivalentes microscópicos a la carga uniforme de un cable macroscópico ensarzado entre dos soportes y si se supone que una fibra barrera pequeña se desvía una distancia equivalente a un diámetro de una fibra grande de la capa soporte antes de romperse, el análisis de esta relación como un problema de un cable da:

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(Higdon, A., Stiles, W.B., Engineering Mechanics Statics and Dynamics, Vector Edition, Prentice-Hall, 1962).

En la presente memoria, la hidrocarga_{act} es la hidrocarga realmente conseguida. Hidrocarga_{max} es la máxima hidrocarga que la capa barrera puede conseguir, dada por la ecuación 5. D_{fS} y D_{fL} son los diámetros de las fibras pequeñas de la capa barrera y las fibras grandes soporte respectivamente. GPD es la resistencia a la tracción de las fibras de la capa barrera en gramos por denier. Bwt es el peso base de la capa barrera. La fracción en volumen de sólidos es c.

Modelo 3

Ilustración del problema de baja resistencia de la capa barrera cuando se reduce el peso base de la capa barrera para mantener la permeabilidad al aire

Si la capa barrera del modelo 2 que consiste en fibras de polipropileno (\rho_{f} = 920 kg/m^{3}) de diámetro D_{fs} = 0,6 micrómetros (Frazier = 10 m^{3}/m^{2}-min, c = 0,1, GPD = 1 gramo por denier, y Bwt = 1 g/m^{2}) se estratifica sobre una capa soporte con fibras de diámetro D_{fL} = 12 micrómetros, entonces la ecuación 16 da:

19

La máxima hidrocarga potencial de la capa barrera que se obtiene a partir de la ecuación 5 es 415 cmwc, pero a un peso base de 1g/m^{2}, la capa es bastante fuerte para soportar sólo aproximadamente la mitad de la presión antes de colapsarse. La máxima hidrocarga podría conseguirse doblando el peso base de la capa barrera, pero doblar el peso base reduciría la permeabilidad al aire del tejido compuesto a la mitad. También habría una penalización económica por el mayor peso base.

Una solución alternativa es reducir el tamaño de poro de la capa soporte reduciendo el tamaño de fibra de la capa soporte. Por la figura 7, la curva hidrocarga_{act}/hidrocarga_{max} para GPD x Bwt = 1, alcanza la unidad cuando la relación D_{fs}/D_{fL} = 0,075. Por tanto, puede conseguirse la máxima hidrocarga posible si el diámetro de las fibras de la capa soporte se reduce a aproximadamente 8 micrómetros. Si el peso base de tal capa soporte es menor que aproximadamente 9 gramos/m^{2}, por la ecuación 7, la permeabilidad Frazier al aire, es aún aproximadamente
10 m^{3}/m^{2}-min.

Las relaciones de los modelos presentados en la presente memoria permiten el diseño racional de tejidos para varias proporciones de propiedades barrera y permeabilidad al aire. Claramente, la física subyacente sólo permite que existan ciertas proporciones. Una vez que se especifica una proporción realizable, pueden hacerse elecciones acerca de cómo crear una proporción dada.

Por ejemplo, puesto que la permeabilidad depende del cuadrado del diámetro de las fibras, podría preferirse como un medio de lograr la permeabilidad más alta, escoger el tamaño de la fibra más grande consistente con lograr un valor barrera deseado. La hidrocarga puede aumentarse mediante el calandrado del tejido para aumentar la fracción de sólidos (ecuación 5). La dependencia de la hidrocarga y Frazier de las fracciones de sólidos es tal que el calandrado de la capa barrera para aumentar la fracción de sólidos aumentará el valor barrera más de lo que disminuirá Frazier. Si se selecciona un tamaño de fibra más pequeño para la capa barrera como el producto base, el peso base puede ajustarse dentro de unos límites para conseguir la permeabilidad al aire deseada. Pueden evaluarse otros compromisos basados en la economía y la factibilidad del procesado del tejido.

El modelo presentado está basado en la geometría de una tela de fibras al azar fabricada de fibras continuas, rectas y rígidas, de las cuales es un buen ejemplo una estera de fibra vidrio. Esta es quizás la geometría de tela más simple, más abierta e ideal. Ciertamente, en la práctica existen muchas desviaciones de este ideal. Una desviación común es debida a una deposición de fibras no aleatoria asociada con la formación de gajos o aglutinamiento de fibras. Como trató Davies (citado anteriormente), la estructura resultante actúa como si estuviera hecha de fibras de un tamaño de fibra efectivo algo mayor que el tamaño de fibra real.

Los cambios en las propiedades de las fibras que afecten a cómo se empaquetan las fibras en tres dimensiones, tales como la forma, rigidez y rizamiento de las fibras, darán lugar a desviaciones estructurales de la ideal. También pueden variar las características de mojado de las fibras por los fluidos, reflejadas en la tensión superficial, \sigma, y el ángulo de mojado, \theta. En la mayoría de los casos, esto reduciría la hidrocarga máxima conseguible por las ecuaciones 4 y 5. Por tanto, pueden existir otras proporciones específicas de propiedades y éstas están implícitas en la difusión de los datos in las figuras 1 y 2 y en los datos puestos de manifiesto más adelante en las tablas 4 y 5. En principio, el modelo puede refinarse para casos específicos. No obstante, el análisis de la estructura ideal sirve también ensayo de referencia y una guía.

La presente invención es un tejido no tejido que comprende una tela soporte y una tela barrera, que tiene una hidrocarga de al menos aproximadamente 145 cm y una permeabilidad Frazier de al menos aproximadamente 0,3 m^{3}/m^{2}-min. La lámina barrera no tejida puede ser hidrófoba, derivándose dicha hidrofobia del revestimiento de una lámina hidrófila con un material de revestimiento hidrófobo, tal como un material de revestimiento basado en fluorocarbonos o en una silicona, o conformando la lámina a partir de polímeros o copolímeros hidrófobos, tales como poliolefinas, incluyendo, pero no limitándose a, las que tienen unidades repetitivas derivadas de etileno, propileno, butenos, hexenos, octenos, estirenos, 4-metilpenteno-1 y combinaciones de los mismos, y polímeros o copolímeros parcialmente fluorados o perfluorados, incluyendo, pero no limitándose a, etileno/tetrafluoroetileno (E/TFE), etileno/clorotrifluoroetileno, poli(fluoruro de vinilideno) (PVDF), etileno/propileno fluorado (FEP), un copolímero de tetrafluoroetileno y un perfluoro(alquil vinil éter) (PFA), y similares.

El diámetro de las fibras de la tela barrera es usualmente menor que aproximadamente 2 micrómetros, más usualmente menor que aproximadamente 1 micrómetro y puede incluso estar en el intervalo de las "nanofibras", teniendo diámetros de menos que aproximadamente 0,5 micrómetros, en las que el diámetro es el tamaño de la fibra promedio en número.

Las fibras de las telas soporte de las telas barrera son usualmente menos que 20 veces, más usualmente menos que 15 veces y mucho más usualmente menos que 10 veces el diámetro de las correspondientes fibras de la tela barrera. Por ejemplo, las fibras de la tela soporte pueden tener diámetros mayores que aproximadamente 13 micrómetros, los cuales aproximadamente corresponden al diámetro de las fibras convencionales, aproximadamente 12 micrómetros o menos, el cual aproximadamente corresponde al diámetro de fibras unidas por hilatura de tamaño micro-denier, o aproximadamente 5 micrómetros o menos, el cual aproximadamente corresponde al diámetro de fibras fabricadas por soplado en estado fundido.

La tela soporte puede ser cualquier tejido que esté configurado para proporcionar un soporte adecuado a la tela de fibras muy finas. Entre las telas soporte adecuadas están las telas convencionales unidas por hilatura y sopladas en estado fundido, telas micro-denier unidas por hilatura tal como se describe en la patente de EE.UU. nº 5.885.909, y varias combinaciones de tales diferentes telas no tejidas convencionales con una o más de las telas de fibras muy finas.

También es posible proporcionar una lámina no tejida hidrófoba que contenga nanofibras según la presente invención depositando una tela no tejida de nanofibras convencionales de polímeros hidrófilos sobre una tela colectora/soporte y revestir las nanofibras de la tela con un material de revestimiento hidrófobo, tal como un material de revestimiento tipo fluorocarbono. Cuando el material de revestimiento se aplica en una capa extremadamente fina, sólo se provoca un pequeño, si algún, cambio en las propiedades de permeabilidad al aire de la tela subyacente, por ejemplo como se describe en el documento WO 2004/002848.

Con el fin de minimizar la resistencia al flujo de aire y maximizar la flexibilidad de los tejidos no tejidos de la invención, el peso base de la capa soporte puede ser menos que 17 g/m^{2}, o menos que 14 g/m^{2}, o menos que 11 g/m^{2}, o menos que 7 g/m^{2}, o menos que 3 g/m^{2}, o incluso menos que 1 g/m^{2}.

Los tejidos no tejidos de la presente invención tienen hidrocargas de al menos aproximadamente 145 cmwc y Fraziers de al menos aproximadamente 0,3 m^{3}/m^{2}-min, o al menos aproximadamente 1 m^{3}/m^{2}-min, o al menos aproximadamente 3 m^{3}/m^{2}-min, o al menos aproximadamente 5 m^{3}/m^{2}-min, o incluso al menos aproximadamente
10 m^{3}/m^{2}-min. Las hidrocargas de los tejidos de la invención pueden ser mayores o iguales que 150 cmwc, mayores o iguales que 200 cmwc, mayores o iguales que 300 cmwc, o incluso mayores o iguales que 400 cmwc.

Los tejidos no tejidos de la presente invención tienen un tamaño máximo de poro entre fibras, medido por el punto de burbuja (ASTM E128), de menos que aproximadamente 23 micrómetros, o menos que aproximadamente 20 micrómetros, o menos que aproximadamente 15 micrómetros, o incluso menos que aproximadamente 12 micrómetros.

Ejemplos

Se fabricaron muestras de tejidos disolviendo varios polímeros en disolventes adecuados los cuales se alimentaron entonces a un aparato de electrohilado, tal como el descrito en la patente de EE.UU. nº 4.127.706. Las fibras finas formadas se depositaron sobre una capa soporte de tejido obtenida por soplado en estado fundido para formar una capa barrera de las fibras finas, y se impartió resistencia mecánica a las muestras emparedando las capas fibra fina/soplada en estado fundido entre capas de fibras de poliéster unidas por hilado, para formar un estratificado de cuatro capas de configuración tipo capas de fibras unidas por hilado/sopladas en estado fundido/fibras finas/unidas por hilado.

Las fibras finas se hilaron a partir de dos polímeros hidrófobos diferentes: Kraton^{TM} D1134x, un copolímero estireno-butadieno (densidad = 0,94), disponible en Kraton^{TM} Polymers de Houston, Tejas; y Kynar^{TM} 761, un polímero de poli(fluoruro de vinilideno) (densidad = 1,76), disponible en Atofina Chemicals, Inc. de Filadelfia, Pensilvania. Las fibras finas Kraton^{TM} se hilaron a partir de disoluciones de polímero al 9% en peso en un disolvente mixto de tetrahidrofurano/dimetilacetamida (THF/DMAC) 88/12% en peso y las fibras finas Kynar^{TM} se hilaron a partir de disoluciones de polímero al 14-15% en peso en acetona.

Para bombear la disolución a través de una jeringa estándar con una aguja roma calibre 27 se usó una bomba de jeringa Sage^{TM} modelo 362 de Orion. Se suministró un alto voltaje a la aguja insertando la aguja por medio de una tira aislada de lámina de aluminio conectada a una fuente de alimentación de alto voltaje negativo Spellman SL300. Para asegurar el funcionamiento fiable de la bomba de jeringa en un ambiente de alto voltaje fue necesario aislar la bomba eléctricamente y luego conectar a tierra el conductor de referencia de la fuente de alimentación, la carcasa metálica y el mecanismo soporte de la bomba de jeringa.

La diana de deposición fue un disco de bronce de 89 mm de diámetro por 64 mm de espesor con un borde completamente redondeado. El disco se montó sobre un soporte eléctricamente aislado hecho de, por ejemplo, Lexan®, tal que estaba suspendido a aproximadamente 4 mm delante del soporte y conectado a tierra vía un tornillo a través del soporte. La cubierta unida por hilado (poliéster Remay 18 g/m^{2}) cubrió la cara del disco y el soporte para evitar que las fibras se acumularan en el lado trasero del disco. Se separó por corte de la cubierta un círculo de 76 mm de diámetro encima de la cara del disco para exponer el área diana. En el área diana se montó una porción circular de sustrato fabricado por soplado en estado fundido. Para el hilado de fibras Kraton^{TM}, se ayudó a la deposición uniforme de fibras aislando el área diana con una película de polímero.

En uno de los casos en los que se usó fibras Kynar^{TM} (ejemplo 12), se fabricó un tejido de 15 x 15 cm depositando fibras directamente sobre un cilindro de acero inoxidable de 48 mm de diámetro por 148 mm de longitud. La capa formada por soplado en estado fundido se envolvió alrededor del cilindro y las dos capas se cortaron y separaron por pelado para formar el núcleo del estratificado.

Las propiedades de los tejidos se midieron en áreas circulares de 25 mm de diámetro de cada tejido.

La permeabilidad al aire y el punto de burbuja se midieron en un equipo Porous Media, Inc. Capillary Flow Porometer, según los principios de las normas ASTM F778 y ASTM F316-03, respectivamente, y se dan como la permeabilidad Frazier en unidades de m^{3}/m^{2}-min y el tamaño de poro en micrómetros, respectivamente.

Las medidas de hidrocarga se realizaron en un aparato Aspull Mk III Hydrostatic Head por el método AATC TM 127, modificado usando placas de aluminio y una junta tórica para sujetar las muestras pequeñas de tejido. La hidrocarga se registró a la primera penetración de agua y se da en centímetros de columna de agua (cmwc).

La carga de fibras finas se midió gravimétricamente mediante la diferencia de masa de la muestra antes y después de la deposición de las fibra finas, y se da como una media respecto al área superficial de la muestra (gramos totales de fibras finas depositados/área de la muestra).

Ejemplos testigo

Se fabricaron tres ejemplos testigo de construcción de capas de fibras tipo unidas por hilado/sopladas en estado fundido/unidas por hilado, en la que las capas de fibras unidas por hilado fueron de poliéster 18 g/m^{2} (poli(tereftalato de etilenglicol)) y las capas de fibras obtenidas por soplado en estado fundido fueron bicomponentes de 18 g/m^{2} de fibras de poliéster al 65% en peso/polietileno al 35% en peso según la descripción del documento WO 01/09425 A1. Los tejidos testigo se prepararon de la misma manera que los tejidos de los ejemplos, excepto que no se depositó ninguna capa de fibras.

TABLA 3

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Se llevaron a cabo varias pruebas de electrohilado con el fin de determinar la combinación más eficaz de polímero, disolventes y concentraciones, así como las técnicas de manipulación y deposición uniforme, para fabricar las capas barrera de fibras finas de la presente invención. Los datos de la mejor combinación de parámetros de electrohilado técnicas de recogida se ponen de manifiesto más adelante.

Ejemplos 1-9

Se disolvió copolímero Kraton^{TM} D1133x en un disolvente mixto de tetrahidrofurano 88% en peso/dimetilaceta-
mida 12% en peso a una concentración de polímero de 9% en peso, y se electrohiló a -18 KV a un caudal de 0,5 mL/h. Se depositaron fibras finas sobre muestras del tejido bicomponente de 18 g/m^{2} obtenido por soplado en estado fundido descrito en los ejemplos testigo a una distancia de recogida de aproximadamente 22 cm. La capa de fibras finas se cubrió entonces con una capa de poliéster unido por hilado, separada de la muestra diana. La capa de tejido soplado en estado fundido también se cubrió con una capa de poliéster unido por hilado y las cuatro capas se consolidaron en un material estratificado. Se midieron las propiedades barrera de los ejemplos y se dan más adelante en la tabla 4.

Las fibras finas recogidas se midieron por microscopía de barrido de electrones y se encontró que tenían diámetros en un intervalo general de entre aproximadamente 0,1 a 1,8 micrómetros, creyéndose que los diámetros medios de fibra eran menores que aproximadamente 1 micrómetro.

TABLA 4

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En algunos casos, se observó que las fibras finas se encogían y rompían tras el secado. Aunque las razones de las inconsistencias de los datos no son completamente entendidas, se cree que la humedad relativa del aire durante la formación y recogida de las muestras afecta drásticamente al proceso de hilado y finalmente a las propiedades barrera del sistema estireno-butadieno/THF/DMAC, lo cual hace difícil obtener una deposición uniforme de las fibras a través de la superficie de las telas de recogida y obtener propiedades barrera uniformes.

Ejemplos 10-19

El polímero Kynar^{TM} se disolvió en disolvente acetona a una concentración de polímero de 15% en peso, y se electrohiló a -20 KV a un caudal de 5 mL/h. Se depositaron fibras finas sobre muestras del tejido bicomponente de 18 g/m^{2} obtenido por soplado en estado fundido descrito en los ejemplos testigo a unas distancias de recogida de aproximadamente 22 -30 cm. La capa de fibras finas se cubrió entonces con una capa de poliéster unido por hilado, separada de la muestra diana. La capa de tejido soplado en estado fundido también se cubrió con una capa de poliéster unido por hilado y las cuatro capas se consolidaron en un material estratificado. Se midieron las propiedades barrera de los ejemplos y se dan más adelante en la tabla 5.

Las fibras finas recogidas se midieron por microscopía de barrido de electrones y se encontró que tenían diámetros en un intervalo general de entre aproximadamente 0,14 a 2,8 micrómetros, creyéndose que los diámetros medios de fibra eran menores que aproximadamente 1 micrómetro.

TABLA 5

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El ejemplo 13 fue una porción de la muestra de tejido del ejemplo 12 la cual se calandró usando un rodillo metálico sobre una placa metálica con una presión lineal que se estimó que era aproximadamente 2-4 kg/cm.

En conjunto, los tejidos barrera que contenían las fibras finas Kynar^{TM} exhibieron mayores valores de hidrocarga que los de las muestras testigo o los ejemplos 1-9. Se cree que la naturaleza más hidrófoba del polímero poli(fluoruro de vinilideno) de los ejemplos 10-19, en relación polímero estireno-butadieno de los ejemplos 1-9, es una de las razones principales de los valores mejorados de hidrocarga. Sin embargo, los expertos en la técnica reconocerán que la hidrocarga de los tejidos de polímeros estireno-butadieno de los ejemplos 1-9 podría aumentarse mediante tratamiento con un acabado químico repelente del agua, tal como un acabado con un compuesto fluoroquímico, sin apreciable perjuicio de la permeabilidad Frazier de los tejidos.

Además, es importante destacar que en casi todos los casos, las medidas de hidrocarga de los tejidos ejemplo que contienen fibras de la presente invención superan a los de los ejemplos testigo, los cuales son esencialmente de una construcción de tejido tipo capas unidas por hilado/sopladas en estado fundido/unidas por hilado. Esto demuestra que la presencia de una capa de fibras finas, especialmente cuando las fibras finas comprenden fibras de menos que aproximadamente 2 micrómetros de diámetro, o incluso menos que aproximadamente 1 micrómetro de diámetro, pueden intensificar muchísimo las propiedades barrera a los líquidos de un tejido.

Las configuraciones de tejidos estratificados, capa barrera de fibras finas/capa soporte de fibras unidas por hilado (FF/SB) y capa soporte de fibras unidas por hilado/capa barrera de fibras finas/capa soporte de fibras unidas por hilado (SB/FF/SB) son configuraciones viables para conseguir una mayor barrera con una permeabilidad al aire por debajo de aproximadamente Frazier = 1 m^{3}/m^{2}-min. El tamaño del diámetro típico de las fibras unidas por hilado es 10 micrómetros y superior.

Las capas soporte adecuadas tienen que tener tamaños de poros ajustados a la resistencia mecánica de la capa barrera. Cuanto más débil es la capa barrera, más pequeño tiene que ser el tamaño de poro de la capa soporte para ser un soporte adecuado. A su vez, los tamaños de poro más pequeños requieren tamaños más pequeños del diámetro de las fibras. Por tanto, cuando se reduce el peso base de la capa barrera para facilitar una alta permeabilidad al aire, las capas soporte adecuadas tienen que tener tamaños del diámetro de las fibras más pequeños que los tamaños típicos de las fibras unidas por hilado.

Tales fibras más pequeñas podrían ser fibras micro-denier unidas por hilado (mSB), como se trató en la patente de EE.UU. nº 5.885.909, por ejemplo, 6 < D_{f} < 10 micrómetros, las cuales son bastante fuertes para cumplir los requisitos de resistencia mecánica del tejido en su conjunto. Los soportes micro-denier unidos por hilado darían lugar a dos configuraciones de tejido: FF/mSB y mSB/FF/mSB.

Pueden fabricarse capas soporte no autosoportables con diámetros de fibra en el intervalo de 1 < D_{f} < 10 micrómetros mediante el procedimiento de extrusión por soplado en estado fundido. Típicamente, estas fibras no son fuertes (0,3 < GPD < 0,6). Se usan para proporcionar propiedades barrera con una capa soporte de fibras unidas por hilado para proporcionar resistencia. Si las fibras extruidas por soplado en estado fundido se usan para soportar la capa barrera de fibras finas, la capa de fibras extruidas por soplado en estado fundido aún requiere una capa soporte para mantener en todo el tejido la resistencia mecánica. Una capa de fibras unidas por hilado se adecua bien para ser la capa soporte.

Esto da lugar a configuraciones de tejidos estratificados: FF/MB/SB, SB/MB/FF/MB/SB, FF/MB/mSB y mSB/
MB/FF/MB/mSB.

Pueden existir combinaciones asimétricas de estos tipos de capas, por ejemplo, SB/FF/MB/SB, las cuales podrían tener una eficacia barrera asimétrica, lo cual podría proporcionar una función inusual pero útil a los tejidos de tales construcciones. Por ejemplo, si el líquido está del lado SB/FF, la barrera será alta e igual a la máxima capacidad barrera de la capa F. Si el líquido está del lado SB/MB, la capa de fibras unidas por hilado no proporcionará un soporte adecuado a la capa FF la cual se romperá a una hidrocarga algo menor que la capacidad de la capa FF.

Claims

1. Un tejido no tejido que al menos comprende una tela soporte de fibras, y una tela barrera hidrófoba con un peso base de 5 g/m^{2} a 51,1g/m^{2} y fibras que tienen diámetros de menos que 1,0 micrómetro, teniendo dicho tejido no tejido una hidrocarga de al menos 145 cm y una permeabilidad Frazier de al menos 0,3 m^{3}/m^{2}-min.

2. El tejido no tejido según la reivindicación 1, en el que dichas fibras de la tela barrera tiene diámetros de menos que 0,5 micrómetros.

3. El tejido no tejido según la reivindicación 1, en el que dicha tela barrera comprende nanofibras de un polímero o copolímero hidrófobo.

4. El tejido no tejido según la reivindicación 3, en el que dicho polímero o copolímero hidrófobo es una poliolefina, un polímero parcialmente fluorado o un polímero perfluorado.

5. El tejido no tejido según la reivindicación 4, en el que dicho polímero o copolímero hidrófobo tiene unidades repetitivas de etileno, propileno, butenos, hexenos, octenos, estirenos, 4-metil-1-penteno y combinaciones de los mismos.

6. El tejido no tejido según la reivindicación 1, en el que dicha tela barrera se vuelve hidrófoba por revestimiento con un revestimiento hidrófobo.

7. El tejido no tejido según la reivindicación 6, en el que dicho revestimiento hidrófobo es un material de revestimiento fluorocarbonado.

8. El tejido no tejido según la reivindicación 1, en el que la tela barrera tiene un tamaño de poro máximo entre fibras de no más que 23 micrómetros.

9. El tejido no tejido según la reivindicación 1, en el que la tela barrera tiene una fracción de sólidos de no menos que 0,03.

10. El tejido no tejido barrera según la reivindicación 1, que tiene una relación entre el peso base de la tela barrera, y la hidrocarga del tejido y la permeabilidad Frazier descrita mediante fórmula:

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en la que P_{f} es la densidad de las fibras barrera en kg/m^{3}, c es la fracción en volumen de sólidos de la tela barrera,

k(c) = 3,58 \cdot c^{2} - 1,32 \cdot c + 1.77,

Frazier está en unidades de m^{3}/m^{2}-min, y la hidrocarga está en unidades de centímetros de columna de agua.

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11. Un tejido no tejido según la reivindicación1, que comprende una estructura de FF/mSB, en la que FF es una tela barrera.

12. Un tejido no tejido según la reivindicación 1, que comprende una estructura de FF/SB, en la que FF es una tela barrera.

13. Un tejido no tejido según la reivindicación 1, que comprende una estructura de mSB/FF/mSB, en la que FF es una tela barrera.

14. Un tejido no tejido según la reivindicación 1, que comprende una estructura de FF/MB/SB, en la que FF es una tela barrera.

15. Un tejido no tejido según la reivindicación 1, que comprende una estructura de SB/MB/FF/MB/SB, en la que FF es una tela barrera.

16. Un tejido no tejido según la reivindicación 1, que comprende una estructura de FF/MB/mSB, en la que FF es una tela barrera.

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17. Un tejido no tejido según la reivindicación 1, que comprende una estructura de mSB/MB/FF/MB/mSB, en la que FF es una tela barrera.

18. Un tejido no tejido según la reivindicación 1, que comprende una estructura de SB/MB/FF/SB, en la que FF es una tela barrera.

19. Un tejido no tejido según la reivindicación 1, en el que dicha tela soporte comprende fibras que tienen diámetros menores que 20 veces los diámetros de fibra de la tela barrera.