ES2345860T3 - Composicion transpirable y metodo para la misma. - Google Patents
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Abstract
Un material compuesto transpirable que tiene una carga hidrostática de acuerdo con IST 80.4-92 de al menos 10,16 cm (4 pulgadas) que comprende al menos una capa de banda fibrosa no tejida, teniendo dicha capa de banda no tejida al menos un recubrimiento de película termoplástica transpirable, en donde la transpirabilidad es proporcionada por una pluralidad de deformaciones semejantes a puntos del recubrimiento de la película.
Description
Composición transpirable y método para la
misma.
Esta invención se refiere a materiales
compuestos transpirables que comprenden capas de película y capas de
tela fibrosa no tejida, y a la fabricación de tales materiales
compuestos.
Las materiales compuestos transpirables de
películas y telas termoplásticas son bien conocidas y se utilizan
en muchas aplicaciones, que incluyen cubiertas de construcciones,
prendas desechables y productos sanitarios. Las materiales
compuestos de estos tipos se caracterizan generalmente por
transpirabilidad y propiedades de barrera frente a los líquidos que
varían dependiendo de la porosidad de las capas de película y la
resistencia que varía con la naturaleza de las capas de tela. Para
aplicaciones que requieren coste bajo y peso ligero, las materiales
compuestos se han proporcionado en forma de estratificados de una o
más capas de banda no tejida, o banda, de filamentos termoplásticos
y una o más capas de película transpirable termoplástica. Ejemplos
de materiales compuestos en dicha forma y diversas utilidades para
las mismas se consignan en WO 98/05502 y en las patentes de los
Estados Unidos cedidas al mismo cesionario U.S. 5173356, U.S.
5208098; U.S. 5169712, U.S. 5176953 y U.S. 5236963. Un ejemplo de
una composición duradera resistente, y de gran peso es Housewrap,
vendido anteriormente bajo la marca comercial Amowrap® por Amoco
Foam Products Company, en forma de un estratificado de una tela
tejida y una película permeable
perforada.
perforada.
Las materiales compuestos de películas porosas
con peso de base uniforme, telas no tejidas de filamentos continuos
y la unión de las mismas por medios tales como calandrado,
embutición por puntos y agujeteado son conocidas por el documento
U.S. 5173356, cedido al mismo cesionario. U.S. 5169712, cedido
también al mismo cesionario, describe materiales compuestos de
diversos materiales, con inclusión de telas tejidas, telas no
tejidas tales como materiales no tejidos de peso ligero unidos por
hilado y otros materiales no tejidos ligeros de filamentos
continuos, telas sopladas en fusión y materiales no tejidos de
fibras en mechón, con películas microporosas en las cuales la
microporosidad es resultado de la inclusión de polipropileno de peso
molecular bajo, una carga inorgánica o un agente de nucleación de
beta-esferulitos en una composición de resina
formadora de película que comprende polipropileno y copolímero
etileno-propileno. Se describen diversas técnicas de
unión para las capas en los materiales compuestos y utilidad de las
mismas en diversas aplicaciones, tales como componentes de pañales
desechables, Housewrap, paños de protección, revestimientos y
cubiertas protectoras de automóviles.
Materiales compuestos de películas elásticas y
telas no tejidas se describen en U.S. 5422172. Las materiales
compuestos se preparan por extrusión o revestimiento de una
composición de resina elástica formadora de película sobre una
banda no tejida y estirado uniforme del resultado a través del
estratificado y en todo su espesor. El estirado de la película
estratificada y las capas de tela rompe la unión de los filamentos
de la tela de tal modo que en el momento de la liberación de la
fuerza de estirado el material compuesto asume un estado no
estirado con una multitud de filamentos que se extienden, según se
informa, hacia fuera desde una superficie del material compuesto
para formar una superficie esponjosa. Utilidades descritas para las
materiales compuestos son aquéllas en las cuales son deseables
elasticidad, absorbencia y suavidad; ejemplos citados incluyen
prendas de vestir, batas quirúrgicas, sábanas, apósitos, productos
sanitarios, pañales para bebés, pantalones de deportes para niños,
y compresas menstruales. Estratificados típicos de acuerdo con esta
patente incluyen una capa impermeable de película elástica. Debe
indicarse también que se pueden conseguir diversos grados de
permeabilidad al aire o al vapor proporcionando microporos
mecánicos a las películas; sin embargo, no se da descripción o
ejemplo alguno de este concepto.
U.S. 4777073 y 4929303 describen estratificados
de telas y películas transpirables en las cuales la porosidad de la
capa de película se consigue por estirado de una película cargada
con partículas sometida a embutición previa en estado de fusión a
fin de formar regiones más finas y más gruesas de la película. El
estirado de la película da como resultado regiones de mayor y menor
porosidad.
La Solicitud de Patente Internacional WO
97/29909 describe un método para fabricar estratificados
microporosos semejantes a telas de hojas fibrosas no tejidas y
películas termoplásticas. Se dice que los estratificados tienen
propiedades de barrera frente a los líquidos. Como se expone en esta
solicitud, los estratificados se fabrican por laminación, por
extrusión o adhesión, de una banda fibrosa no tejida y una película
termoplástico microporosa y conformable que contiene agentes
formadores de microporos y activación posterior de los formadores
de poros por estirado progresivo. Una dificultad de este método es
que la superficie semejante a tela del estratificado se consigue a
veces a expensas de una unión satisfactoria entre la capa formadora
de película y las capas de banda fibrosa. Adicionalmente, las
técnicas de estirado utilizadas de acuerdo con esta publicación son
muy complejas y están basadas en equipo caro y muy
especializado.
DE 298 05 622 U1 describe un material compuesto
a partir de bandas tejidas y una película porosa para uso en el
revestimiento de techos. El uso de telas tejidas constituidas por
bandas proporciona la resistencia necesaria para el uso
propuesto.
Persiste la necesidad de estratificados
transpirables mejorados y métodos para la fabricación de los mismos.
Más específicamente, algunas de las estructuras de las patentes y
publicaciones arriba expuestas adolecen de texturas de superficie
áspera debido a la aspereza inherente de los plásticos de los cuales
están hechas típicamente las telas no tejidas de coste bajo. Las
técnicas de unión térmica o adhesiva utilizadas para estratificar
películas y telas, tales como la unión con cilindros de calandrado
lisos, pueden dar como resultado materiales compuestos con rigidez
indeseable. La unión térmica de películas microporosas a sustratos
puede perturbar también o destruir la porosidad de las películas.
Ello puede conducir también a la formación de picaduras en las
películas, dando como resultado pérdidas de resistencia, propiedades
de barrera frente a los líquidos y otras características. En otros
métodos, la transpirabilidad se consigue a menudo a expensas de las
propiedades de barrera frente a los líquidos. El desarrollo de
porosidad en las películas por estirado después de la
estratificación de las películas y bandas no tejidas, por otra
parte, puede conducir a una unión ineficaz entre las capas y
superficies o texturas superficiales no uniformes. Tales técnicas
pueden ser también complicadas y costosas debido a la necesidad de
equipo altamente especializado.
Esta invención proporciona materiales compuestos
transpirables de película termoplástica transpirable y capas de
banda no tejida fibrosas que exhiben una adhesión satisfactoria
entre la película y las capas de tela, transpirabilidad y
propiedades de barrera frente a los líquidos. La invención
proporciona también un proceso para fabricación de estratificados
transpirables de película transpirable y capas de banda fibrosas no
tejidas que tienen una combinación de propiedades deseable.
En una realización, se proporciona un material
compuesto transpirable que tiene una carga hidrostática de acuerdo
con IST 80.4-92 de al menos aproximadamente 10,16 cm
(4 pulgadas) que comprende al menos una capa de película
transpirable que comprende una composición de resina termoplástica
estratificada a al menos una capa de una banda no tejida que
comprende filamentos de una resina termoplástica, en donde la
transpirabilidad de la capa de película es proporcionada por una
pluralidad de deformaciones semejantes a puntos discontinuas de la
capa de película. Los estratificados preferidos de acuerdo con esta
realización de la invención tienen una tasa de transmisión del
vapor de agua de acuerdo con ASTM E-96, Método E
("MVTR") de al menos aproximadamente 500 g/m^{2}/día.
En otra realización, la invención proporciona un
proceso para fabricación de materiales compuestos transpirables de
películas y bandas fibrosas no tejidas que comprende aplicar a una
tela fibrosa no tejida que comprende filamentos termoplásticos un
revestimiento de composición de resina termoplástica fundida,
formadora de película capaz de desarrollar transpirabilidad,
enfriar la resina fundida para formar una banda recubierta y aplicar
calor y presión a la banda recubierta en una pluralidad de puntos
sobre una superficie de la misma para impartir transpirabilidad a
la banda recubierta al tiempo que se mantienen sustancialmente las
propiedades de barrera frente a los líquidos de la misma.
Se proporciona también un proceso para
fabricación de materiales compuestos transpirables de películas y
bandas fibrosas no tejidas que comprenden poner en contacto una
banda fibrosa no tejida que comprende filamentos termoplásticos con
una película que comprende una composición de resina termoplástica
capaz de desarrollar transpirabilidad y aplicar calor y presión a
la película en contacto con la banda en una pluralidad de puntos
para unir la banda y la película y desarrollar la transpirabilidad
de la película en dichos puntos.
Los materiales compuestos de acuerdo con esta
invención son estructuras textiles o semejantes a textiles en la
forma de estratificados que comprenden capas de banda no tejidas y
capas de película que tienen una combinación deseable de
transpirabilidad y propiedades de barrera frente a los líquidos. Las
mismas tienen utilidad en una extensa gama de aplicaciones tanto
para telas duraderas como para telas desechables. Ejemplos incluyen
batas desechables y monos para trabajadores de hospitales e
industrias, componentes de pañales, productos sanitarios y ropas de
cama desechables tales como sábanas y fundas de almohada para
hospitales y otros usos médicos. Las materiales compuestos pueden
exhibir también una textura suave, semejante a un paño en una o
ambas superficies de las mismas debido a la banda no tejida,
promoviendo con ello la utilidad de las materiales compuestos en
aplicaciones para las cuales no han encontrado uso hasta ahora las
materiales compuestos de tela de película no tejida debido a su
coste y su estética, con inclusión de su textura áspera o rígida. Un
ejemplo de tales aplicaciones son componentes de productos
sanitarios tales como hojas de respaldo para pañales desechables, y
productos de incontinencia. Adicionalmente, los estratificados
pueden fabricarse por un proceso fácil muy adecuado para
operaciones en línea, consiguiéndose la unión de las capas de
película y banda no tejidas y el desarrollo de la transpirabilidad
de la capa de película sin sacrificio de la transpirabilidad o las
propiedades de barrera y sin necesidad de formación separada de una
película transpirable o equipo de estirado exótico para desarrollar
la transpirabilidad después de la estratificación.
Las materiales compuestos comprenden un
estratificado tela no tejida-película transpirable.
En una realización, los estratificados película
transpirable-banda fibrosa son materiales
transpirables con carga hidrostática de al menos aproximadamente
10,16 cm (4 pulgadas) en donde la transpirabilidad de la capa de
película es proporcionada por una pluralidad de deformaciones
semejantes a puntos de la capa de película.
Como se utiliza en esta memoria, la expresión
"pluralidad de deformaciones semejantes a puntos" significa un
número de pequeñas depresiones o áreas comprendidas que penetran en
la profundidad de la capa de película pero no perforan o forman
orificios en la capa. El término "semejantes a puntos" se
utiliza para indicar que las deformaciones son esencialmente
discretas unas de otras o están dispuestas de modo esencialmente
discontinuo a lo largo de una superficie de la capa. El término
"semejante a puntos" no pretende, sin embargo, implicar
limitaciones en cuanto a forma, tamaño o patrón.
Las deformaciones en la capa de película en
cualquier material compuesto dado de acuerdo con la invención
pueden ser del mismo o diferentes tamaños y formas y estar
dispuestas regularmente, irregularmente, o de ambos modos en toda
la superficie de la película. La forma de las deformaciones
semejantes a puntos dependerá de los medios utilizados para crear
las deformaciones pero, desde el punto de vista de las propiedades
del material compuesto, no es crítica. Por ejemplo, las
deformaciones pueden tener, o aproximarse a, forma circular,
elíptica, semicircular, triangular, rectangular, adiamantada,
hexagonal, de estrella, otras formas de paralelogramo y
poligonales, así como formas irregulares. Las deformaciones pueden
estar dispuestas en un patrón regular o irregular o incluso puede
no existir patrón alguno. El tamaño de las deformaciones y la
proporción de la superficie del material compuesto ocupada por las
deformaciones pueden afectar al grado de transpirabilidad del
material compuesto y, en un material compuesto dado, pueden
ajustarse para proporcionar niveles variables de transpirabilidad.
Como un ejemplo específico, MVTRs en el intervalo de aproximadamente
1000 a aproximadamente 1500 g/m^{2}/día son típicas de materiales
compuestos que tienen deformaciones semejantes a puntos todas ellas
prácticamente del mismo tamaño y forma, que ocupan un total de
aproximadamente 16% de la superficie del material compuesto y están
presentes en un patrón regular en dicha superficie con una densidad
de 196 puntos por pulgada cuadrada. El área calculada de dichos
puntos, basada en su densidad y porcentaje de superficie cubierta
por las mismas, es aproximadamente 0,052 cm^{2} (0,008 pulgadas
cuadradas) por punto. En general, densidades de puntos de
aproximadamente 15,5 a aproximadamente 77,5 puntos por cm^{2} (100
aproximadamente 500 puntos por pulgada cuadrada), y de modo
preferible aproximadamente 21,7 a aproximadamente 62,0 puntos por
cm^{2} (140 a aproximadamente 400 puntos por pulgada cuadrada),
dispuestos a lo largo de aproximadamente 8 a aproximadamente 40%, y
con preferencia aproximadamente 10 a aproximadamente 30%, de la
superficie proporcionan MVTRs de al menos aproximadamente 500
g/m^{2}/día y cargas hidrostáticas de al menos aproximadamente
10,16 cm (4 pulgadas) de agua. Las combinaciones de densidad de
puntos y porcentaje de superficie ocupada por las deformaciones
para conseguir otros intervalos de MVTR pueden ser determinadas por
las personas expertas en la técnica por experimentación guiada por
la doctrina de esta descripción y los ejemplos aquí proporcionados.
El ajuste de la configuración de las deformaciones y/o la proporción
de la superficie del material compuesto ocupada por las
deformaciones puede realizarse por cualquier medio adecuado, con
inclusión tanto de variaciones del equipo y del proceso tales como
pasos múltiples del material compuesto a lo largo del equipo
utilizado para efectuar la deformación de la superficie del
material compuesto.
La transpirabilidad de los estratificados de
acuerdo con esta realización de la invención se indica por la MVTR.
Composiciones preferidas tienen MVTRs de al menos aproximadamente
500 g/m^{2}/día. La carga hidrostática de tales materiales
compuestos es al menos 10,16 cm (4 pulgadas) de agua. Las MVTRs
preferidas están comprendidas entre aproximadamente 1000 y
aproximadamente 8000 g/m^{2}/día y la carga hidrostática es con
preferencia al menos aproximadamente 17,78 cm (7 pulgadas). Dada la
doctrina de la técnica anterior con respecto a la formación de
picaduras debida a la unión por puntos de películas porosas
preformadas a bandas fibrosas y la necesidad de estirado a lo largo
o a lo ancho para desarrollar la porosidad, era inesperado conseguir
una combinación de este tipo de transpirabilidad y propiedades de
barrera frente a los líquidos en los estratificados de acuerdo con
este aspecto de la invención. Si bien puede realizarse el estirado a
lo largo o a lo ancho de los estratificados transpirables de la
invención para aumentar la transpirabilidad, las materiales
compuestos preferidas son aquéllas en las cuales la
transpirabilidad está proporcionada por la pluralidad de
deformaciones en la profundidad de la capa de película sin o con
sólo un estirado insignificante, v.g., menor que aproximadamente
5%, a lo largo o a lo ancho.
Otra característica deseable de las materiales
compuestos es que los filamentos de la banda no tejida pueden
proporcionar una textura deseable, semejante a paño en al menos una
superficie de los estratificados. Se consigue una textura suave y
apelusada a pesar de la unión térmica de la película y las capas no
tejidas de las materiales compuestos. Las fotografías tomadas al
microscopio electrónico de barrido de las materiales compuestos
exhiben una adhesión sustancial de los filamentos de la banda no
tejida a la película en una interfaz entre las capas, pero también
una presencia sustancial de segmentos o filamentos no adheridos. En
combinación, las propiedades de barrera frente a los fluidos,
permeabilidad a los vapores y textura semejante a paño de estas
materiales compuestos hacen que las mismas sean muy adecuadas para
aplicaciones de prendas y pañales.
Los estratificados con textura semejante a paño
de acuerdo con esta realización de la invención son particularmente
adecuados para aplicaciones de hoja de respaldo de pañales.
Composiciones preferidas para dicho uso comprenden una capa de
película transpirable estratificada a una capa de banda no tejida y
tienen MVTR de aproximadamente 1000 a aproximadamente 2500
g/m^{2}/día, pesos de base de aproximadamente 10 a aproximadamente
70 g/m^{2} y carga hidrostática de acuerdo con IST
80.4-92 de al menos aproximadamente 17,68 cm (7
pulgadas) de agua. Tales materiales compuestos tienen
aproximadamente 10 a aproximadamente 30% de su superficie ocupada
por deformaciones semejantes a puntos y aproximadamente 15,5 a
aproximadamente 62,0 deformaciones por cm^{2} (100 a
aproximadamente 400 deformaciones por pulgada cuadrada). El espesor
de la capa de película de tales materiales compuestos para hojas de
respaldo de pañales está comprendido preferiblemente entre
aproximadamente 10 y aproximadamente 55 micrómetros dado que las
áreas más delgadas son difíciles de producir sin formación de
orificios, lagunas y áreas de espesor no uniforme en tanto que las
películas más gruesas imparten peso y rigidez indeseables. El
espesor de la capa de banda no tejida tal como está presente en
tales materiales compuestos, varía preferiblemente desde
aproximadamente 70 a aproximadamente 700 micrómetros, debido a que
las capas más delgadas no proporcionan estructura apelusada o
suavidad adecuadas a las materiales compuestos, en tanto que las
capas más gruesas aumentan el coste con poco o ningún beneficio
adicional y no pueden unirse tampoco tan fácilmente a la capa de
película como las capas más delgadas. El denier de los filamentos de
la capa de tela no tejida de las materiales compuestos para esta
aplicación está comprendido con preferencia entre aproximadamente 1
y aproximadamente 20 g/9.000 m. En combinación, las propiedades de
tales materiales compuestos imparten aptitud para impedir el paso
de los líquidos, en tanto que permiten el paso del vapor de agua
para transpirabilidad y comodidad en las condiciones de uso normal.
Adicionalmente, la superficie suave y semejante a paño de las
materiales compuestos tiene un aspecto y textura muy similares a
los de los pañales convencionales de tela, proporcionando con ello
un atractivo estético mayor, con inclusión de una superficie menos
brillante que en los pañales desechables convencionales que tienen
una hoja de respaldo de película de plástico monolítica.
En los estratificados de la invención, las
materiales compuestos preferidas de la película y las capas de
banda no tejidas comprenden materiales compuestos de resina
poliolefínica, tales como polietilenos, con inclusión de
polietileno de baja densidad, polietileno de alta densidad,
polietileno lineal de baja densidad y los determinados polietilenos
metaloceno, polipropileno y copolímeros de etileno y propileno.
Otras materiales compuestos de resina adecuadas para la capa de
película comprenden resinas termoplásticas susceptibles de ser
proporcionadas en la forma de película y desarrollar
transpirabilidad, por ejemplo como resultado de la inclusión en
ellas de partículas finamente divididas u otros polímeros u otros
aditivos que promueven el desarrollo de transpirabilidad en la
deformación de las películas que contienen dichos aditivos. Ejemplos
de otras resinas formadoras de película adecuadas incluyen
etileno-acetato de vinilo, acrilato de metilo y
copolímeros etileno-ácido acrílico.
Los aditivos utilizados en las resinas
formadoras de película para promover el desarrollo de
transpirabilidad incluyen diversas partículas inorgánicas y
orgánicas finamente divididas, otras resinas polímeras y materiales
capaces de promover desviaciones en la estructura de los cristalitos
o propiedades dentro de la resina formadora de película. Un aditivo
preferido, debido a su coste, disponibilidad y efectividad, es el
carbonato de calcio. Otros materiales constituidos por partículas
adecuados incluyen talco, sílice, arcilla, caolín, alúmina,
hidróxido de aluminio, magnesio, hidróxido de magnesio, sulfato de
calcio, sulfito de calcio, sulfato de bario, silicato de aluminio,
silicato de calcio, silicato de sodio, silicato de potasio,
carbonato de magnesio, óxido de calcio, dióxido de titanio, mica,
escamas de vidrio, zeolitas, tierra de diatomeas, perlita,
vermiculita, microbalones de vidrio, cenizas volantes y perlas de
vidrio. Resinas polímeras que son adecuadas incluyen resinas
fenólicas y otras resinas que son incompatibles con la resina
formadora de película en el sentido de que las mismas son capaces
de retener o retener sustancialmente su forma de partícula finamente
dividida a lo largo de la transformación en fusión de la
composición de resina formadora de película en película. Ejemplos de
agentes modificadores de los cristalitos incluyen la forma
cristalina gamma de un colorante de quinacridona tal como tinte
rojo de quinacridona, la sal disódica del ácido ortoftálico, la sal
de aluminio de ácido
6-quinizarin-sulfónico, ácido
tereftálico y ácido isoftálico. Generalmente, tales materiales
particulados o aditivos tienen tamaños medios de partícula de
aproximadamente 0,1 a aproximadamente 10 micrómetros y están
presentes a niveles de aproximadamente 40 a aproximadamente 200
partes en peso por 100 partes en peso de resina formadora de
película.
Estos aditivos se describen generalmente como
promotores del desarrollo de una estructura de poros o red de poros
interconectados, siendo el tamaño de poro suficientemente pequeño,
y/o proporcionándose el camino a través de la película por poros lo
suficientemente tortuosos para que las películas permitan el paso de
los gases pero no de los líquidos a las temperaturas y presiones
encontradas en el uso normal de las películas. Una extensa gama de
materiales compuestos de resina y aditivos para impartir
transpirabilidad o porosidad son conocidos por los expertos en la
técnica de las películas de plástico como puede verse en U.S.
4.350.655; 4.777.073; 4.929.303; 4.879.078; 4.923.703; 4.626.252;
4.794.128; 4.822.350; 4.124.563; 4.472.328;4.704.238; 5.073.316;
4.699.733; 4.705.812; 4.705.813; 4.814.124;
4.921.653; 4.793.956; 4.613.463; 4.767.580; 4.791.144; 5.445.862; y 4.824.499. que se incorporan en esta memoria por referencia.
4.921.653; 4.793.956; 4.613.463; 4.767.580; 4.791.144; 5.445.862; y 4.824.499. que se incorporan en esta memoria por referencia.
Para la capa de banda no tejida fibrosa, es
adecuada cualquier resina termoplástica susceptible de conformación
en filamentos, por ejemplo por hilado en fusión, técnicas de unión
por hilado, soplado en fusión e hilado centrífugo, y de unirse a la
resina formadora de película. Como se ha indicado arriba, se
prefieren las resinas poliolefínicas. Otras resinas adecuadas
incluyen poliésteres, seda artificial, acrílicos, poliamidas y
resinas termoplásticas elastómeras tales como copolímeros
estireno-etileno-butileno y
copoliéster-éteres. La composición de la película y las capas de
tela pueden ser iguales o diferentes con tal que pueda conseguirse
una unión adecuada de las capas en una interfaz entre ellas.
Estratificados particularmente preferidos son
aquéllos en los cuales una capa de película que comprende una
composición de resina de polietileno se estratifica a una capa de
band no tejida en la cual los filamentos comprenden una composición
de resina de polietileno o polipropileno. Muy preferiblemente, la
composición de resina de polietileno de la capa de película incluye
aproximadamente 50 a aproximadamente 150 partes en peso de
partículas minerales finamente divididas por 100 partes de
polietileno en peso. Los polietilenos lineales de baja densidad,
los polietilenos de densidad ultra-baja, los
denominados polietilenos metaloceno y mezclas de los mismos son
resinas muy preferidas para la capa de película, en tanto que el
carbonato de calcio es muy preferido como el material mineral
particulado. El tamaño medio de partícula de los materiales
particulados está comprendido por regla general entre
aproximadamente 0,1 y aproximadamente 10 micrómetros, prefiriéndose
un tamaño aproximado de 0,5 a aproximadamente 3 micrómetros.
Otras características de los estratificados de
la invención se determinarán basándose en gran parte en los
requisitos de su uso final. Generalmente, pesos de base de
aproximadamente 10 a aproximadamente 300 g/m^{2} son muy
adecuados para una extensa gama de aplicaciones, aunque se
contemplan también pesos que quedan fuera de dicho intervalo
dependiendo de los requerimientos de uso final. Los pesos de base
que se prefieren para prendas desechables y aplicaciones sanitarias
están comprendidos entre aproximadamente 10 y aproximadamente 80
g/m^{2}. Los espesores de capa dentro de los estratificados pueden
variarse también a lo largo de un intervalo amplio para adaptar las
propiedades de los estratificados a los usos propuestos. Los
espesores de las capas de tela no tejida varían desde
aproximadamente 70 a aproximadamente 700 micrómetros a fin de
conseguir una textura apelusada semejante a un paño en la
superficie formada por la capa de tela con unión satisfactoria
entre la banda no tejida y las capas de película de los
estratificados. Los filamentos de las bandas no tejidas que tienen
deniers del orden de aproximadamente 1 a aproximadamente 10 g/9.000
m proporcionan una textura fina y suave, mientras que los
filamentos de denier más alto, por ejemplo del orden de
aproximadamente 20 g/9.000m o mayores, proporcionan una superficie
áspera. Los espesores de la capa de película están comprendidos con
preferencia entre aproximadamente 10 y aproximadamente 50
micrómetros debido a que los espesores mayores pueden conducir a
estratificados que tienen una rigidez indeseable, en tanto que las
capas más delgadas son más propensas a la formación de picaduras y,
de acuerdo con ello, propiedades deficientes de barrera frente a
los líquidos.
Los estratificados de la invención pueden
proporcionarse en diversas configuraciones. Se contemplan
configuraciones multiestratificadas de las telas no tejidas y capas
de película transpirables, opcionalmente con una o más capas de
materiales similares o disimilares, y pueden proporcionar
propiedades beneficiosas e interesantes para diversas aplicaciones.
Por ejemplo, la estratificación o unión de la capa de película a
cambrays o mallas extrudidas puede proporcionar resistencia y
durabilidad adicionales sin sacrificios en la transpirabilidad y
propiedades de barrera frente a los líquidos. Como otro ejemplo,
para aplicaciones que requieren un material transpirable que tenga
una textura semejante a paño en ambas superficies, puede
proporcionarse un material compuesto que comprende al menos una
capa de película transpirable estratificada entre dos capas externas
superficiales de la tela no tejida. Como un ejemplo específico de
un material compuesto de este tipo, un estratificado ligero que
tiene una capa de película transpirable interna estratificada a dos
capas superficiales externas de banda no tejida de filamentos
continuos, tales como una banda de polipropileno o polietileno unida
por hilado o hilada centrífugamente, proporciona un material
compuesto que tiene una combinación de transpirabilidad,
propiedades de barrera frente a los líquidos, comodidad,
resistencia, ligereza y bajo coste que es particularmente adecuada
para prendas protectoras industriales desechables.
Los materiales compuestos de la invención pueden
fabricarse por cualquier método adecuado para conseguir una unión
eficaz de las capas y una deformación localizada de la capa de
película eficaz para desarrollar transpirabilidad, sin fusión u
otra destrucción de la superficie de la capa de tela que forma una
superficie externa del estratificado.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, se
proporciona un método preferido para fabricar estratificados
fibrosos de banda no tejida de película transpirables que puede
conducirse como un proceso en línea sin formación de picaduras
perjudicial para las propiedades de barrera frente a los líquidos,
favoreciendo con ello la velocidad del proceso y una capacidad
alta. El proceso evita también una fusión indeseable de las telas y
favorece una textura superficial satisfactoria de los materiales
compuestos resultantes. Es asimismo ventajoso debido a que no
requieren conformar la tela y los componentes de la película
transpirable de los estratificados en operaciones separadas.
El proceso de acuerdo con esta realización de la
invención comprende aplicar a al menos una superficie de una banda
no tejida fibrosa un recubrimiento de una composición de resina
termoplástica fundida formadora de película capaz de desarrollar
transpirabilidad, enfriar la resina fundida para formar una banda
recubierta que tiene una capa de película unida a una capa de la
banda y aplicar calor y presión a la banda recubierta en una
pluralidad de puntos en al menos una superficie de la misma, siendo
el calor, la presión, la proporción de la superficie del material
compuesto ocupada por las deformaciones semejantes a puntos y la
densidad de deformaciones eficaces para impartir transpirabilidad
al material compuesto al tiempo que mantiene propiedades de barrera
frente a los líquidos. El recubrimiento de la banda no tejida con la
composición de resina formadora de película proporciona una unión
satisfactoria entre las capas de película y de tejido. La
transpirabilidad se proporciona como resultado de la deformación de
la superficie de la película en los puntos en los cuales se aplican
el calor y la presión. Esto se consigue sin formación de picaduras
en la capa de película; de acuerdo con ello, los estratificados
resultantes tienen propiedades satisfactorias de barrera frente a
los líquidos.
Las telas no tejidas adecuadas para uso de
acuerdo con esta realización de la invención incluyen tanto
materiales no tejidos de filamentos continuos, tales como telas
unidas por hilado y telas tejidas centrífugamente, como telas que
comprenden fibras discontinuas o fibras en mechón, tales como bandas
de fibras en mechón cardadas, materiales no tejidos agujeteados,
bandas hidroenmarañadas y análogos. Las bandas sopladas en fusión de
fibras continuas o discontinuas pueden ser también adecuadas,
aunque el uso de los estratificados resultantes no es práctico en
muchas aplicaciones debido a la baja resistencia de las bandas. Una
banda soplada en fusión preferida es la descrita en U.S. 5.609.808.
Bandas fibrosas no tejidas preferidas son telas no tejidas de
filamentos continuos y particularmente aquéllas que tienen
resistencia e integridad suficientes tanto en la dirección de la
máquina como en dirección transversal, y que pueden utilizarse en la
fabricación de los materiales compuestos de la invención sin unión
térmica o adhesiva previa. Un ejemplo de una banda de este tipo es
la tela no tejida de filamentos continuos identificada como RFX®
Fabric disponible de Amoco Fabrics and Fibers Company. Bandas
unidas por hilado ligeramente calandradas o unidas por puntos, RFX®
Fabrics y otras bandas de filamentos continuos hiladas
centrífugamente son también elecciones satisfactorias al igual que
lo son las bandas de fibras en mechón agujeteadas y las bandas de
fibras en mechón unidas térmicamente y cardadas.
Los filamentos de las bandas no tejidas pueden
comprender cualquier material adecuado susceptible de unión con la
resina formadora de película por aplicación con ella en forma de
recubrimiento. Aunque las telas pueden estar compuestas de o
contener fibras naturales, materiales no tejidos preferidos son
aquéllos que comprenden filamentos o fibras sintéticos de una o más
materiales compuestos de resinas termoplásticas. Los filamentos y
fibras poliolefínicos, y particularmente aquéllos que comprenden
polipropileno, un polietileno o un copolímero de etileno y
propileno son particularmente preferidos para muchas aplicaciones
diversas debido a su facilidad de procesamiento, coste bajo,
propiedades hidrófobas, solidez y resistencia a moho, mildíu y
manchas acuosas. Otras resinas termoplásticas adecuadas son
aquéllas que son susceptibles de ser hiladas o procesadas de algún
otro modo en fibras; ejemplos incluyen poliésteres, nailons,
polímeros acrílicos y elastómeros termoplásticos tales como
copolímeros estireno-butadieno, copolímeros
estireno-etileno-butileno y
copoliéster-éteres.
Las telas no tejidas o los filamentos o fibras
de las mismas pueden contener o tener aplicados a ellas diversos
aditivos y modificadores. Dichos materiales incluyen pigmentos y
colorantes, antioxidantes, estabilizadores, agentes
antimicrobianos, aditivos resistentes al manchado, retardantes de la
llama y análogos. Estos materiales y su uso son bien conocidos y
niveles adecuados para aplicaciones particulares pueden ser
determinados por las personas expertas en la técnica o técnicas
relacionadas con dichas aplicaciones.
Otras características y rasgos de las telas no
tejidas utilizadas en el proceso de la invención pueden variar
ampliamente. Conceptualmente, no existe límite alguno sobre la base
de pesos o deniers de los filamentos de las telas, aunque
consideraciones prácticas tales como el tamaño y la configuración
del equipo, la economía del proceso y los requerimientos de uso
final pueden dictar requerimientos o preferencias en uno o más
aspectos. Generalmente, pesos de base de aproximadamente 15 a
aproximadamente 80 g/m^{2} y deniers de filamento de
aproximadamente 1 a aproximadamente 15 g/9.000 m son muy adecuados
para aplicaciones sanitarias y de prendas desechables. Las bandas
más pesadas, tales como aquéllas con pesos de base de
aproximadamente 40 a aproximadamente 150 g/m^{2}, y/o aquéllas
que tienen filamentos más gruesos, tales como aquéllas que tienen
deniers de aproximadamente 5 a aproximadamente 25 g/9.000 m se
prefieren para aplicaciones que tengan requerimientos más exigentes
en términos de resistencia y durabilidad, tales como
impermeabilización de techos.
La composición de resina formadora de película
que se aplica en forma fundida a la tela no tejida de acuerdo con
el proceso de la invención comprende al menos una resina
termoplástica que puede fundirse y conformarse en película y puede
unirse a la tela. La composición formadora de película tiene que ser
también capaz de desarrollar transpirabilidad al deformarse la
misma. Diversas resinas termoplásticas formadoras de película son
bien conocidas; ejemplos útiles en el proceso de la invención
incluyen poliolefinas tales como polipropileno, polietilenos y
copolímeros de etileno y propileno; copolímeros
etileno-acetato de vinilo, copolímeros
etileno-acrilato de metilo y copolímeros
etileno-ácido acrílico. Resinas preferidas son polipropileno,
polietileno de alta densidad, polietilenos lineales de baja
densidad, polietilenos metaloceno y los denominados polietilenos de
densidad ultra-baja.
La composición de resina formadora de película
comprende también uno o más aditivos que promueven o mejoran el
desarrollo de transpirabilidad en la película después de la
deformación. Una extensa gama de tales aditivos es conocida e
incluye materiales particulados inorgánicos y orgánicos, otras
resinas polímeras, y agentes capaces de promover modificaciones de
los cristalitos que pueden aprovecharse para conseguir
transpirabilidad. Descripción y ejemplos adicionales de tales
materiales se han proporciona anteriormente.
Estos aditivos promotores de transpirabilidad se
utilizan en cantidades eficaces para promover el desarrollo de
transpirabilidad en la resina formadora de película cuando se
aplican sobre la banda fibrosa y se someten a calor y presión. Por
regla general, se utilizan aproximadamente 40 a aproximadamente 200
partes en peso del aditivo por cada 100 partes en peso de resina,
siendo preferidos aproximadamente 80 a aproximadamente 120 partes
por cada 100 partes de resina a fin de promover niveles deseables de
transpirabilidad sin complicar la formación de película debida a
niveles altos de aditivos. El tamaño medio de partícula de los
aditivos es por regla general aproximadamente 0,1 a aproximadamente
10 micrómetros, siendo preferidos aproximadamente 0,5 a
aproximadamente 5 micrómetros, también en este caso para facilitar
el desarrollo de transpirabilidad sin complicar la extrusión de la
pelí-
cula.
cula.
Diversas materiales compuestos de resina y de
aditivos para formación de películas transpirables se describen en
las patentes citadas e incorporadas por referencia anteriormente en
esta memoria. La composición de resina formadora de película puede
contener también diversos aditivos, cargas y modificadores. Ejemplos
incluyen pigmentos y colorantes, estabilizadores térmicos,
fotoestabilizadores y estabilizadores a la oxidación y adyuvantes
de procesamiento. Estos materiales y su uso, con inclusión de la
formulación y composición de los mismos con resinas apropiadas y
cantidades de materiales compuestos de aditivos específicas y
combinaciones de las mismas eficaces para diversos propósitos, son
bien conocidos por las personas expertas en las técnicas de
fabricación y conversión de películas.
De acuerdo con el proceso de esta realización de
la invención, la composición de resina formadora de película, que
incluye aditivos promotores de la transpirabilidad, se aplica como
recubrimiento sobre la banda fibrosa con la resina formadora de
película en estado fundido, se enfría la resina para solidificar la
misma y formar una banda recubierta, y la banda recubierta se
somete a calor y presión en una serie de puntos en la superficie de
la misma para proporcionar una pluralidad de deformaciones
semejantes a puntos en la película y desarrollar transpirabilidad.
Preferiblemente, se aplican calor y presión utilizando un cilindro
de embutición grabado para proporcionar una pluralidad de puntos.
Como en la descripción previa de las materiales compuestos de la
invención, el término "punto", como se utiliza en la
descripción del método de la invención, hace referencia a un área
localizada o discreta pero no debe considerarse por lo demás
limitado en cuanto a tamaño o forma.
El recubrimiento de la banda con la composición
de resina formadora de película capaz de desarrollar
transpirabilidad puede realizarse por cualquier medio adecuado para
aplicación de un recubrimiento de resina fundida continuamente
sobre una superficie de la banda. Debe entenderse que el
recubrimiento se aplica continuamente sobre la superficie de la
banda en el sentido de que no existen lagunas, interrupciones o
discontinuidades en el recubrimiento que dejen porciones de la
superficie de la banda sin recubrir. Se prefiere que el
recubrimiento se aplique a la banda de tal manera que el espesor
del recubrimiento sea sustancialmente uniforme. Muy
convenientemente, la aplicación del recubrimiento a la banda se
realiza recubriendo por extrusión una superficie de la banda con la
composición con la resina formadora de película en estado fundido.
Las técnicas de recubrimiento por extrusión son bien conocidas e
implican por regla general fusión y transformación de la composición
de resina a medida que pasa la misma a través de un tambor extrusor
debido a la rotación de un tornillo localizado en el interior del
barril y salida de la composición fundida a través de una hilera.
Las condiciones de extrusión varían dependiendo de la elección de
la composición formadora de película y la viscosidad en fusión de la
misma, pero generalmente incluyen temperaturas de aproximadamente
50 a aproximadamente 170ºC, y con preferencia aproximadamente 100 a
aproximadamente 150ºC, por encima de la temperatura de fusión o
reblandecimiento de la resina termoplástica incluida en la
composición. Por ejemplo, cuando se utilizan resinas de polietileno
de calidad para película cargadas que funden a aproximadamente
125ºC, las temperaturas de extrusión típicas varían desde
aproximadamente 180 a aproximadamente 280ºC.
La composición de resina formadora de película
fundida se aplica en forma de capa por extrusión sobre una
superficie de la banda no tejida. Preferiblemente, la resina fundida
se aplica como recubrimiento sobre la banda en o ligeramente aguas
arriba de un estrechamiento formado por cilindros rotativos. Los
cilindros ejercen una fuerza sobre la banda recubierta a medida que
pasa a través del estrechamiento, favoreciendo con ello la unión
del recubrimiento extrudido a los filamentos de la banda. Las
fuerzas en el estrechamiento de aproximadamente 1,785 a
aproximadamente 21,42 kg/cm (10 a aproximadamente 120 pli) se
emplean preferiblemente para conseguir una unión satisfactoria del
recubrimiento a la banda en la interfaz entre dichas capas sin
deterioro de los filamentos de la banda en la superficie de la
banda o puesta a dicha interfaz. Más preferiblemente, la fuerza en
el estrechamiento está comprendida entre aproximadamente 5,355 y
aproximadamente 16,065 kg/cm (30 a aproximadamente 90 pli). Las
temperaturas de los cilindros pueden variar en caso necesario para
enfriar la resina fundida y solidificar la misma al tiempo que
impiden también la transmisión de calor desde la resina fundida a la
banda en un grado tal que fundan o deterioren de algún otro modo
los filamentos de la banda en la superficie opuesta a la interfaz
banda-recubrimiento. Las velocidades en la línea
variarán dependiendo de la configuración del equipo y las
capacidades y economía del proceso. Generalmente, el proceso de
recubrimiento puede conducirse a velocidades de línea de
aproximadamente 6 a aproximadamente 212 m/min (20 a aprox. 700
pies/min) con resultados satisfactorios.
La tela recubierta resultante se somete luego a
calor y presión de una pluralidad de puntos sobre una superficie de
la misma para el propósito de desarrollar transpirabilidad de la
capa de película. La aplicación de calor y presión a la banda
recubierta en cierto número de puntos en la superficie de la misma
sirve para deformar la capa de película en y cerca de los puntos.
Al deformarse la capa de película, el aditivo promotor de la
transpirabilidad promueve el desarrollo de transpirabilidad de la
película. La aplicación del calor y presión, junto con la densidad
y área de los puntos, se controlan de tal modo que una
transpirabilidad adecuada de la capa de película, y a su vez del
material compuesto, se consigue sin sacrificio de las propiedades de
barrera frente a los líquidos debidas a la formación de los
orificios en la película. Pueden aplicarse calor y presión a la
banda recubierta en una o ambas superficies de la banda y la
superficie recubierta con resultados satisfactorios. Usualmente, la
aplicación de calor y presión a la superficie de la banda tiende a
promover una textura semejante a paño de la superficie de la banda
del estratificado resultante en mayor grado que la aplicación a la
superficie de la película. A igualdad de otros factores, ello puede
proporcionar también materiales compuestos de mayor
transpirabilidad.
Por regla general, las temperaturas y presiones
empleadas durante la aplicación de calor y presión son
suficientemente grandes para causar deformación en el espesor de la
capa de película sin provocar orificios en la misma y sin fusión de
los filamentos de la capa de banda no tejida en o cerca de los
puntos en masas impermeables. Como se apreciará, las temperaturas y
presiones variarán dependiendo de los puntos de fusión de las
resinas de la película y las capas de banda no tejida, los
espesores de las capas y el grado de transpirabilidad deseado en la
estructura estratificada. Preferiblemente, se emplean temperaturas
de aproximadamente 100ºC por debajo del punto de fusión de la
resina formadora de película hasta la temperatura de fusión para
conseguir una deformación adecuada sin formación de picaduras. De
modo más preferible, se utilizan temperaturas de aproximadamente 20
a aproximadamente 50ºC por debajo del punto de fusión. Cuando la
composición de resina formadora de película comprende una mezcla de
resinas que tienen temperaturas de fusión diferentes, las
temperaturas usadas en el paso de deformación están basadas
típicamente en el punto de fusión de la resina primaria de la
composición, v.g., aquélla que constituye la fracción mayor en peso
de la composición formadora de película. Para procesos en línea en
los cuales el recubrimiento de la banda con la composición formadora
de película y la deformación se conducen continuamente, las
temperaturas de deformación preferidas varían desde aproximadamente
70 a aproximadamente 220ºC por debajo de la temperatura de
extrusión de la composición de resina formadora de película. Las
fuerzas en el estrechamiento varían con preferencia desde
aproximadamente 35,7 a aproximadamente 357 kg/cm (200 a
aproximadamente 2.000 pli). El número de puntos por unidad de área y
la proporción de la superficie del material compuesto ocupada por
las deformaciones afectan también al grado de transpirabilidad. Los
estratificados con puntos que ocupan desde aproximadamente 8 a
aproximadamente 40% de su superficie y con aproximadamente 15,5 a
aproximadamente 77,5 puntos por cm^{2} (100 a aproximadamente 500
puntos por pulgada cuadrada) tienen transpirabilidades, como se
indican por MVTRs de al menos aproximadamente 500 g/m^{2}/día, muy
adecuadas para una extensa gama de aplicaciones.
Un método preferido de aplicación y presión en
una pluralidad de puntos en la superficie de la banda recubierta
consiste en hacer pasar la misma a través de un sistema de cilindros
de embutición en el cual al menos un cilindro ha sido grabado o
mecanizado o tratado de otro modo para impartir una pluralidad de
puntos o áreas elevados a la superficie del mismo. Los puntos o
áreas elevados pueden, aunque no necesariamente, estar dispuestos
en un patrón repetitivo en la superficie del cilindro. Los puntos
pueden ser de cualquier forma deseada. Ejemplos se han descrito
anteriormente. Para aplicación de calor y presión a estratificados
en los cuales la capa de banda no tejida está compuesta de
filamentos de polietileno o polipropileno y la banda está recubierta
con una capa de película que comprende un polietileno como la
resina termoplástica, pueden utilizarse temperaturas comprendidas
entre aproximadamente 60 y aproximadamente 104,4ºC (140 a
aproximadamente 220ºF), fuerzas en el estrechamiento de
aproximadamente 53,55 a aproximadamente 267,75 kg/cm (300 a
aproximadamente 1500 pli), y patrones de embutición con puntos que
ocupan aproximadamente 8 a aprox. 40% de la superficie del
estratificado con aproximadamente 15,5 a aproximadamente 77,5
puntos por cm^{2} (100 a aproximadamente 500 puntos por pulgada
cuadrada) con resultados satisfactorios. Pueden utilizarse pasadas
múltiples a través de un sistema de cilindros de embutición o
pasada a través de dos o más sistemas de embutición dispuestos en
serie para variar el grado de transpirabilidad de los
estratificados. Las temperaturas de los cilindros de embutición
pueden ajustarse también para controlar la transpirabilidad,
proporcionando por regla general las temperaturas más altas MVTRs
mayores.
En una realización preferida de la invención, se
utiliza el método arriba descrito para preparar estratificados
transpirables del tipo descrito anteriormente en esta memoria que
tienen una carga hidrostática de al menos aproximadamente 10,16 cm
(4 pulgadas) de agua y en donde la transpirabilidad es impartida por
una pluralidad de deformaciones semejantes a puntos de la capa de
película. Más preferiblemente, una composición de resina de
poliolefina formadora de película que comprende al menos un material
particulado inorgánico finamente dividido, muy preferiblemente
carbonato de calcio, se recubre por extrusión con un espesor de
aproximadamente 15 a aproximadamente 60 micrómetros sobre una banda
no tejida de filamentos poliolefínicos sustancialmente continuos, se
enfría la composición de resina formadora de película para formar
una banda recubierta que tiene una capa de película unida a la
banda, y la banda recubierta se embute por puntos a una temperatura
de aproximadamente 60 a aproximadamente 110'ºC (140 a
aproximadamente 230ºF) y con una fuerza en el estrechamiento de
aproximadamente 124,95 a aproximadamente 267,75 kg/cm (700 a
aproximadamente 1500 pli) tal que aproximadamente 8 a
aproximadamente 40% de la superficie de la banda recubierta está
ocupado por puntos embutidos y los puntos están presentes en una
superficie del estratificado con una densidad de aproximadamente
15,5 a aproximadamente 77,5 puntos por cm^{2} (100 a
aproximadamente 500 puntos por pulgada cuadrada).
De acuerdo con otro aspecto de la invención, se
proporciona un método para fabricar estratificados de banda no
tejida transpirables y de película fibrosa que comprende poner en
contacto una banda fibrosa no tejida que comprende filamentos
termoplásticos con una película que comprende una composición de
resina termoplástica capaz de desarrollar transpirabilidad y
aplicar calor y presión a la película en contacto con la banda en
una pluralidad de puntos para unir la banda y la película en una
pluralidad de puntos y formar una pluralidad de deformaciones
semejantes a puntos de la película. Las materiales compuestos y
configuraciones de la película y los componentes de la banda
utilizados en el método de acuerdo con este aspecto de la invención
se han descrito anteriormente. Las materiales compuestos de resina
termoplástica capaces de desarrollar transpirabilidad se extruden
típicamente para formar la película a temperaturas de
aproximadamente 50 a 120ºC por encima del punto de fusión de la
resina termoplástica de la que se compone la película. Las
temperaturas preferidas para deformar tales películas a fin de
impartir transpirabilidad y conseguir la unión de la película a la
capa de banda están comprendidas entre aproximadamente 30ºC por
debajo y aproximadamente 40ºC por encima del punto de fusión de la
resina formadora de película o, en el caso de mezclas de resina
formadoras de película, el punto de fusión del componente de resina
primario. Más preferiblemente, se utilizan temperaturas de
aproximadamente 20ºC por debajo a aproximadamente 30ºC por encima
de dicho punto de fusión. Para procesos en los cuales se prepara
una película autoestable y se alimenta luego directamente al equipo
para unión con la capa de banda y deformación, las temperaturas
particularmente preferidas para la unión y el paso de deformación
están comprendidas entre aproximadamente 40 y aproximadamente 160ºC
por debajo de la temperatura de extrusión de la película. En otros
aspectos, el proceso de acuerdo con este aspecto de la invención se
lleva a cabo de una manera similar a la arriba descrita con
respecto al sometimiento de una banda recubierta a calor y presión
para proporcionar una pluralidad de deformaciones semejantes a
puntos en la superficie del material compuesto.
La invención se describe adicionalmente en
conexión con los ejemplos que siguen, entendiéndose que los mismos
se dan para propósitos de ilustración y no de limitación. En los
ejemplos, se utilizaron los métodos de test siguientes:
- Tasa de Transmisión del Vapor de Humedad ("MVTR"): ASTM E-96, método E;
- Test de Presión Hidrostática de Resistencia al Agua ("HH"): IST 80.4-92;
- Índice de Fluidez ("MI"): ASTM D1238, condición E (190ºC, peso de 2,16 kg):
- Resistencia a la Tracción: ASTM D5034-95.
\newpage
Se utilizaron los materiales siguientes:
Concentrado de polietileno: Una mezcla madre,
identificada como LCC-708X de A. Schulman, Inc.,
Akron, OH, que contenía una mezcla de dos resinas de polietileno
lineal de baja densidad y 68,3% en peso de polvo de carbonato de
calcio que tenía un tamaño mediano de partícula de 0,7 micrómetros,
identificado como Omyacarb UFT. La mezcla madre tenía un MI de 3,5
g/10 minutos y contenía un polietileno lineal de baja densidad de
2,0 g/10 minutos MI, 0,918 g/cm^{3} y un polietileno lineal de
baja densidad de 20,0 g/10 minutos MI, y densidad de 0,924
g/cm^{3}. El MI de los polietilenos, antes de la adición de
carbonato de calcio, era 8 g/10 minutos.
LLDPE: polietileno lineal de baja densidad que
tenía MI de 1,0 g/10 minutos y densidad de 0,935 g/cm^{3}
identificado como Dowlex® 2038 de The Dow Chemical Company.
ULDPE: una resina poliolefínica plastómera que
tenía MI de 1,0 g/10 minutos y densidad de 0,87 g/cm^{3}
identificada como Affinity EG 8100 de The Dow Chemical Company.
La tela A era una banda no tejida, ligera y
embutida por puntos de filamentos de polipropileno sustancialmente
continuos que tenían un peso medio de base de 20,0 g/m^{2} (0,59
osy), elongación en la dirección de la máquina de 97% y elongación
en la dirección transversal de 188%, con un área unida de 16%, 30
puntos por cm^{2} (196 puntos por pulgada cuadrada) con patrón de
unión en diamante, identificada como RFX® Fabric fabricada por
Amoco Fabrics and Fibers Company.
La Tela B era una banda no tejida de filamentos
continuos de polietileno con un peso medio de base de 32 g/m^{2}
(0,94 osy) embutida por puntos de la misma manera que la tela A y
tenía una elongación en la dirección de la máquina de 118% y
elongación en dirección transversal de 252%, identificada como RFX®
Fabric fabricada por Amoco Fabrics and Fibers Company.
La Tela C era un polietileno RFX® Fabric que era
el mismo que la Tela B excepto que tenía un peso medio de base de
17 g/m^{2} (0,5 osy).
La Tela D era un polipropileno RFX® Fabric que
era el mismo que la Tela A excepto que tenía un peso medio de base
de 22 g/m^{2} (0,66 osy), elongación en la dirección de la máquina
de 62% y elongación en dirección transversal de 166%.
Cada una de las Telas A, B, C y D se fabricó
sustancialmente de acuerdo con el procedimiento de la patente U.S.
5173356 cedida al mismo cesionario.
La Tela E era una banda de fibras en mechón de
polipropileno cardadas y unidas térmicamente, que tenía un peso
medio de base de 20 g/m^{2} (0,59 osy), elongación en la dirección
de la máquina de 44% y elongación en dirección transversal de 78%,
fabricada por Amoco Fabrics and Fibers Company, sucursal de la Amoco
Deutschland GmbH.
Se preparó una mezcla de resinas componiendo 70
partes en peso de concentrado de polietileno, 10 partes en peso de
LLDPE y 20 partes en peso de ULDPE en un extrusor de tornillos
gemelos engranados y que giraban en el mismo sentido, de 34 mm, a
200ºC a una tasa de 28,7 kg/h (50 lb/h). Los cordones de extrudato
se enfriaron rápidamente en agua y se cortaron el pelets de
aproximadamente 3 mm de longitud por 2 mm de diámetro. Los pelets
de resina se secaron en tambor rotativo durante 4 horas a
133-667 Pa (1-5 mm Hg) de vacío a
60ºC. El MI de la resina compuesta era 1,1 g/10 min.
La resina compuesta se extrudió como una
película de 20 \mu (0,8 mils) de espesor, 13 cm (5,25 pulgadas)
de anchura sobre la Tela A que pasaba desde un cilindro de
desenrollado a una combinación de cilindro en
enfriamiento-cilindro de presión a una velocidad de
24 m/min (80 ft/min). La extrusión se condujo utilizando un extrusor
de 2 pulgadas (5,08 cm) de diámetro de un solo tornillo con matriz
de rendija. La temperatura de la resina en el barril del extrusor
era 246ºC. La resina se extrudió sobre la banda inmediatamente aguas
arriba del estrechamiento entre los cilindros de enfriamiento y
presión y la tela recubierta resultante se hizo pasar a través del
estrechamiento entre los cilindros y hasta un cilindro de recogida.
El cilindro de enfriamiento tenía una superficie lisa de acero y se
mantenía a aproximadamente 30ºC con agua circulante. El cilindro de
presión era un cilindro de caucho duro. La fuerza en el
estrechamiento era aproximadamente 9 kg/cm (50 libras por pulgada
lineal ("pli")). El peso medio de base del estratificado
resultante era aproximadamente 80 g/m^{2} (2,3 osy). El mismo
tenía una MVTR media de 52 g/m^{2}/día y una carga hidrostática
mayor que 127 cm (50 pulgadas) de agua.
Una banda recubierta preparada como se ha
descrito arriba se embutió por puntos haciéndola pasar entre un
cilindro de acero liso y un segundo cilindro de acero grabado para
proporcionar 2,48 puntos de unión por cm^{2} (196 puntos de unión
por pulgada cuadrada) y un área unida de 16%, extendiéndose los
puntos de unión hasta una altura de 0,083 cm (0,033 pulgadas) desde
la base del cilindro. Los puntos tenían forma de diamantes alargados
con sus dimensiones más largas orientadas en la dirección de la
máquina, es decir, axialmente con relación a la superficie del
cilindro, y sus dimensiones más cortas en la dirección transversal,
es decir paralelamente al eje del cilindro. Los cilindros se
calentaron a 99ºC (210ºF), la presión en el estrechamiento entre los
cilindros era 254,7 kg/cm (1427 pli) y la velocidad de la línea era
4,6 m/min (15 ft/min). La banda recubierta se hizo pasar a través
del par de cilindros de embutición con la superficie de la banda en
contacto con el cilindro grabado y la superficie de recubrimiento
en contacto con el cilindro liso.
El estratificado resultante tenía una MVTR media
de 1361 g/m^{2}/día, HH de 19,05 cm (7,5 pulgadas) de agua y un
peso de 64 g/m^{2} (1,9 osy). Se cree que el peso de base de esta
muestra era menor que el de la banda recubierta arriba descrita
debido a variaciones en el peso de base entre las diferentes
muestras de la Tela A. La textura del estratificado en la
superficie formada por la tela era suave y semejante a paño.
\vskip1.000000\baselineskip
Se preparó una banda recubierta sustancialmente
como el ejemplo 1, excepto que se utilizó la Tela B, el espesor de
la capa de película extrudida sobre la banda era 21,59 \mum (0,85
mil), la anchura de la muestra era 10,9 cm (4,3 pulgadas), la
temperatura de fusión durante la extrusión era 246ºC y la velocidad
de recogida era 19 m/min (62 ft/min). La banda recubierta
resultante tenía una MVTR media de 44 g/m^{2}/día, una carga
hidrostática de 30,5 pulgadas (77,5 cm) de agua y un peso de 73
g/m^{2} (2,15 osy). Una muestra de la banda recubierta se embutió
por puntos como en el Ejemplo 1 excepto que la fuerza en el
estrechamiento entre los cilindros grabado y liso se aumentó a 1600
pli. El estratificado resultante tenía una MVTR media de 940
g/m^{2}/día, HH de 7,2 pulgadas de agua (18,3 cm) y un peso de 75
g/m^{2} (2,2 osy). La textura de la superficie de la banda del
estratificado era lisa y semejante a paño.
\vskip1.000000\baselineskip
Una resina compuesta como en el Ejemplo 1 se
extrudió en una película que tenía un espesor de aproximadamente
12,7-17,8 \mum (0,5-0,7 mil) y
anchura de 41 cm (16 pulgadas) utilizando un extrusor de 6,35 cm
(2,5 pulgadas) de diámetro con una matriz de película plana de 40,6
cm (16 pulgadas) con la abertura de la matriz ajustada a 0,025 cm
(0,01 pulgadas). El extrusor se hizo operar a una temperatura de la
masa fundida de193ºC (380ºF) y una velocidad de la bomba de
engranajes de 4,3 rpm. La película se extrudió sobre un cilindro de
enfriamiento calentado a 38ºC (100ºF) que operaba a una velocidad
de 12 m/min (40 ft/min) y se hizo pasar a un cilindro de recogida
que operaba también a 12 m/min (40 ft/min). La película resultante
tenía una MVTR media de 48 g/m^{2}/día, lo que indicaba que era
sustancialmente impermeable. El peso medio de base era 25 g/m^{2}
(0,75 osy). La película no se testó en cuanto a HH debido a su
naturaleza sustancialmente impermeable.
Una muestra de la película se estratificó a la
Tela A por embutición puntual sustancialmente como en el Ejemplo 1
excepto que las temperaturas de los cilindros liso y grabado eran
113ºC (235ºF), la fuerza en el estrechamiento entre los cilindros
era 99 kg/cm (555 pli) y la velocidad de línea era 49 m/min (160
ft/min). El estratificado resultante tenía una MVTR media de 1066
g/m^{2}/día, HH de 24,6 cm (9,7 pulgadas) de agua y un peso de 47
g/m^{2} (1,4 osy). La textura del estratificado en la superficie
formada por la tela era lisa y semejante a paño.
\vskip1.000000\baselineskip
Una muestra de la película del Ejemplo 3 se
estratificó a la Tela C por embutición por puntos sustancialmente
como en el Ejemplo 1 excepto que las temperaturas de los cilindros
eran 99ºC (210ºF), la velocidad de la línea era 7,6 m/min (25
ft/min) y la fuerza entre los cilindros era 99 kg/cm (555 pli). El
estratificado resultante tenía una MVTR media de 1319
g/m^{2}/día, HH de 21,3 cm (8,4 pulgadas) de agua y un peso de 39
g/m^{2} (1,2 osy). La textura del estratificado en la superficie
formada por la tela era lisa y semejante a paño.
Se repitió el procedimiento anterior excepto que
la embutición por puntos se condujo con la superficie de
recubrimiento en contacto con el cilindro grabado y la superficie de
la banda en contacto con el cilindro liso. La MVTR media del
resultado era 789 g/m^{2}/día y la HH media era 20 cm (8,0
pulgadas) de agua.
Como se ve por lo que antecede, las MVTRs de las
bandas recubiertas de los Ejemplos 1 y 2, antes de la deformación
por embutición por puntos, y de la película no unida del Ejemplo 3,
estaban comprendidas en el intervalo de 40-50
g/m^{2}/día, indicando que las mismas eran sustancialmente
impermeables. Sin embargo, la deformación de las capas de película
en la totalidad de los ejemplos daba como resultado MVTRs superiores
a 500 g/m^{2}/día, siendo en la mayoría de los ejemplos
aproximadamente 1000-1500 g/m^{2}/día, indicando
con ello una transpirabilidad satisfactoria. Adicionalmente, puede
verse que tales MVTRs se obtenían con una retención de líquido
satisfactoria, como se indica por los valores HH superiores a 17,8
cm (7 pulgadas) de agua. Esta combinación de propiedades en un
estratificado película transpirable embutida por
puntos-banda no tejida era sorprendente teniendo en
cuenta la doctrina de la técnica anterior, según la cual la unión
por puntos de películas porosas a bandas no tejidas tiende a causar
la formación de picaduras en las películas y, como resultado,
propiedades deficientes de barrera frente a los líquidos. Teniendo
en cuenta la doctrina de la técnica anterior concerniente a la
necesidad de estirado o deformación de las películas en su dimensión
longitudinal o transversal para desarrollar la transpirabilidad, la
consecución de las MVTRs de los estratificados en los Ejemplos
1-4 por aplicación de calor y presión a fin de
formar una pluralidad de deformaciones semejantes a puntos era
también inesperada.
La Tela D se recubrió por extrusión con una
película de 25,4 \mum (1 mil) como en el Ejemplo 1. Muestras de
la tela recubierta se embutieron por puntos a 98 kg/cm (550 pli)
utilizando un equipo como en el Ejemplo 1 pero con variaciones en
las temperaturas de los cilindros y número de pasadas a través del
sistema de cilindros de embutición. Las condiciones y MVTRs y HHs
medias de los estratificados resultantes se muestran a
continuación.
Como se ve por la tabla, pueden utilizarse
pasadas múltiples a través de los cilindros de embutición y/o
variaciones en las temperaturas de embutición para conseguir
niveles variables de transpirabilidad y propiedades de barrera
frente a los líquidos. Puede verse también que se pueden alcanzar
niveles comparables de MVTR y HH a temperaturas diferentes variando
el número de pasadas.
La Tela D se recubrió por extrusión con una
película de 25,4 \mum (1 mil) como en el Ejemplo 1. Muestras de
la tela recubierta se embutieron por puntos a 98 kg/cm (550 pli) del
mismo modo de que en el Ejemplo 5 excepto que el cilindro de
embutición era un cilindro grabado con un patrón de tejido de
alambre continuo invertido que tenía 64 puntos de unión por
cm^{2} (412 puntos de unión por pulgada cuadrada), extendiéndose
los puntos hasta una altura de 0,05 cm (0,020 pulgadas) desde la
base del cilindro. Los puntos ocupaban aproximadamente el 37% del
área del material compuesto. Las muestras se embutieron a diversas
temperaturas, como se muestra a continuación. Se muestran también a
continuación las MVTRs y HHs medias de los estratificados
resultantes.
Como se ve en la tabla, las variaciones en la
temperatura de embutición pueden utilizarse para conseguir niveles
variables de transpirabilidad y propiedades de barrera frente a los
líquidos. La textura de la superficie de la banda de los materiales
compuestos resultantes era suave y semejante a paño, aunque menos
que en los ejemplos previos debido a la mayor proporción del área
del material compuesto ocupada por las deformaciones semejantes a
puntos.
Una muestra de Tela E se recubrió por extrusión
con una película de 25,4 \mum (1 mil) como en el Ejemplo 1.
Muestras de la banda recubierta se embutieron por puntos a 148,7
kg/cm (823 pli) utilizando equipo como en el Ejemplo 1 pero con
variaciones en las temperaturas de los cilindros y el número de
pasadas a través del sistema de cilindros de embutición. Las
condiciones y las MVTRs y HHs medias de los estratificados
resultantes se muestran en la Tabla siguiente.
\newpage
Este ejemplo demuestra que pueden obtenerse
materiales compuestos con combinaciones útiles de transpirabilidad
y propiedades de barrera frente a los líquidos utilizando una banda
de fibras en mechón cardadas como el componente de tela o banda del
estratificado. Puede verse también por la tabla que pueden
utilizarse pasadas múltiples a través de los cilindros de
embutición y variaciones en las temperaturas de embutición para
conseguir niveles variables de transpirabilidad y propiedades de
barrera frente a los líquidos, y que pueden conseguirse niveles
comparables de MVTR y HH a diferentes temperaturas variando el
número de pasadas.
La Tela E se recubrió por extrusión con una
película de 25,4 \mum (1 mil) como en el Ejemplo 1. Muestras de
la banda recubierta se embutieron por puntos a 148,7 kg/cm (833 pli)
del mismo modo que en el Ejemplo 6. Las temperaturas de los
cilindros y las MVTRs y HHs medias de los materiales compuestos
resultantes se muestran a continuación.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Como se ve en la tabla, las variaciones en las
temperaturas de embutición daban como resultado niveles variables
de transpirabilidad y propiedades de barrera frente a los
líquidos.
La Tela E se recubrió por extrusión con una
película de 25,4 \mum (1 mil) como en el Ejemplo 1. Muestras de
la tela recubierta se embutieron por puntos a 98 kg/cm (550 pli)
como en el Ejemplo 5 excepto que el cilindro grabado tenía 60
puntos de unión por cm^{2} (388 puntos de unión por pulgada
cuadrada) y 22% de su superficie ocupado por puntos. Los puntos
tenían la forma de diamantes alargados con su dimensión mayor
orientada en la dirección transversal. La altura de los puntos de
unión por encima de la base del cilindro era aproximadamente 0,076
cm (0,030 pulgadas). La temperatura se varió de una operación a otra
y se muestra a continuación junto con las MVTRs y HHs medias de los
estratificados resultantes.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
De nuevo, las variaciones en la temperatura de
embutición daban como resultado cambios en la transpirabilidad y
propiedades de barrera frente a los líquidos de los
estratificados.
Ejemplo Comparativo
1
Una muestra de la película preparada en el
Ejemplo 3 se estiró de una manera similar a la descrita en U.S.
4.116.892. El grado de estirado era tal que la relación de longitud
estirada de la película a longitud sin estirar era 1,25:1 en la
dirección de la máquina y 1,12:1 en la dirección transversal. La
película estirada tenía una MVTR media de 1283 g/m^{2}/día; sin
embargo, los resultados para muestras individuales oscilaban desde
un valor bajo de 288 g/m^{2}/día a un valor alto de 2791
g/m^{2}/día, indicando así que los resultados del estirado eran
sumamente variables. Análogamente, la carga hidrostática de la
película estirada exhibía una variabilidad considerable, variando
desde 19,1 a 33 cm (7,5 a 13 pulgadas) de agua y promediando 28,7
cm (11,3 pulgadas) de agua. El peso medio de la película estirada
era 19 g/m^{2} (0,55 osy).
Ejemplo Comparativo
2
El estratificado del Ejemplo 4 se estiró
aproximadamente 12% en cada una de las direcciones de la máquina y
transversal siguiendo sustancialmente el procedimiento del Ejemplo
Comparativo 1. Se observaron numerosas picaduras en las áreas
embutidas del estratificado resultante. No se testó respecto a MVTR
o HH dado que la presencia de las picaduras indicaba que la HH no
sería aceptable.
Ejemplo Comparativo
3
Una muestra de la película preparada en el
Ejemplo 3 y la Tela A se pasaron a través de los cilindros de
embutición por puntos como en el Ejemplo 3 con los cilindros
calentados a 104ºC (220ºF). La película y las capas de tela de la
estructura resultante se separaron cuando se estiraron
cuidadosamente, demostrando una deficiente adhesión entre las
capas.
Claims (9)
1. Un material compuesto transpirable que tiene
una carga hidrostática de acuerdo con IST 80.4-92 de
al menos 10,16 cm (4 pulgadas) que comprende al menos una capa de
banda fibrosa no tejida, teniendo dicha capa de banda no tejida al
menos un recubrimiento de película termoplástica transpirable, en
donde la transpirabilidad es proporcionada por una pluralidad de
deformaciones semejantes a puntos del recubrimiento de la
película.
2. El material compuesto de la reivindicación 1
que tiene una MVTR de al menos 500 g/m^{2}/día.
3. El material compuesto de la reivindicación 1
ó 2 en donde la capa de banda fibrosa no tejida comprende
filamentos sustancialmente continuos que comprenden al menos una
resina poliolefínica.
4. El material compuesto de la reivindicación 1
ó 2 en donde la capa de banda fibrosa no tejida comprende fibras en
mechón que comprenden al menos una resina poliolefínica.
5. El material compuesto de cualquiera de las
reivindicaciones 1-4 en donde el recubrimiento
termoplástico transpirable comprende al menos una resina de
polietileno o al menos una resina de polipropileno.
6. El material compuesto de cualquiera de las
reivindicaciones 1-5 en donde la capa de banda
fibrosa no tejida forma al menos una superficie del mismo, en donde
la superficie tiene una textura semejante a paño.
7. El material compuesto transpirable de
cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende al menos
una capa de película transpirable y al menos una capa de banda no
tejida, en donde la capa de película transpirable es un
recubrimiento que comprende una resina poliolefínica y un material
particulado finamente dividido capaz de promover transpirabilidad,
la capa de banda no tejida comprende filamentos de al menos una
resina poliolefínica, y la transpirabilidad es proporcionada por
una pluralidad de deformaciones embutidas semejantes a puntos de la
capa de película, ocupando dichos puntos 8 a 40% del área de una
superficie del material compuesto y estando presentes en dicha
superficie con una densidad de 15,5 a 77,5 puntos por cm^{2} (100
a 500 puntos por pulgada cuadrada).
8. Un proceso para fabricar un material
compuesto transpirable que comprende aplicar un recubrimiento de
una composición de resina termoplástica fundida capaz de desarrollar
transpirabilidad a al menos una superficie de una banda fibrosa no
tejida, enfriar la resina fundida para formar una banda recubierta y
aplicar calor y presión a la banda recubierta en una pluralidad de
puntos en una superficie de la banda recubierta, siendo el calor,
la presión y la densidad de los puntos eficaces para impartir
transpirabilidad al tiempo que mantienen propiedades de barrera
frente a los líquidos.
9. Un proceso de acuerdo con la reivindicación
8, en donde el recubrimiento se aplica por
fusión-extrusión.
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|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2345860T3 true ES2345860T3 (es) | 2010-10-04 |
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ID=22171696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES99918725T Expired - Lifetime ES2345860T3 (es) | 1998-04-21 | 1999-04-21 | Composicion transpirable y metodo para la misma. |
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