ES2928562T3 - Sustrato de limpieza no tejido - Google Patents

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ES
Spain
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cleaning
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ES17701965T
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English (en)
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Jacek K Dutkiewicz
Brian Fong
Arinne Lyman
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Georgia Pacific Mt Holly LLC
Original Assignee
Georgia Pacific Mt Holly LLC
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Abstract

El objeto de la presente descripción se refiere a materiales no tejidos y su uso en artículos de limpieza. Más particularmente, los materiales no tejidos son estructuras en capas, que pueden incluir un aditivo pegajoso. Los materiales no tejidos pueden usarse para atraer y recoger partículas y pueden tener una eficiencia de limpieza mejorada. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sustrato de limpieza no tejido
2. Campo de la invención
La materia objeto divulgada en el presente documento se refiere a nuevos materiales no tejidos y su uso en artículos de limpieza. Más particularmente, la materia objeto divulgada en el presente documento se refiere a estructuras en capas que contienen un aditivo adherente.
3. Antecedentes de la invención
Los materiales no tejidos son importantes en una amplia gama de artículos de limpieza, incluyendo toallitas, paños y hojas de limpieza. Los materiales no tejidos elaborados a partir de fibras sintéticas y de celulosa son adecuados para las aplicaciones de limpieza debido a que estos pueden ser una alternativa desechable y rentable de un único uso para los paños y las esponjas de tejido. Las toallitas de limpieza elaboradas a partir de materiales no tejidos se usan en una amplia gama de aplicaciones, incluyendo aplicaciones domésticas, del cuidado personal e industriales. Con fines de limpieza, puede resultar deseable tener un material no tejido duradero que no se desintegre con el uso. Adicionalmente, los materiales no tejidos son flexibles y se pueden adaptar a la superficie que se limpia. En determinadas aplicaciones, un material no tejido se puede fijar a una herramienta, tal como una fregona o una bayeta, para aumentar su alcance y versatilidad para la limpieza.
Para su uso en artículos de limpieza, puede resultar ventajoso tener un material no tejido que pueda atraer y recoger partículas, tales como mugre, migas y polvo fino. Aunque las toallitas secas pueden tener propiedades electrostáticas para ayudar a atraer y recoger tales partículas, puede resultar deseable tratar los materiales no tejidos para mejorar estas capacidades. Por ejemplo, el material no tejido se puede tratar con una solución de limpieza o un adhesivo para recoger y retener partículas. Sin embargo, la solución o el adhesivo se pueden transferir del material no tejido a la superficie que se está limpiando y dejar atrás un residuo. Esto puede causar daños a la superficie o ser molesto para los consumidores. Además, el material no tejido únicamente puede recoger una parte de las partículas sobre la superficie, lo que necesita el uso de múltiples toallitas para limpiar completamente una superficie.
El documento WO 2007/084953 divulga una trampa para alérgenos. La trampa para alérgenos incluye un sustrato tejido o no tejido que tiene al menos un estrato. La trampa se impregna con o se trata de otro modo con un adhesivo adherente mediante el que pueden quedar atrapados los alérgenos. Un ejemplo de un alérgeno es un ácaro del polvo fino. El adhesivo adherente, a su vez, se puede tratar con un acaricida o carbón activo.
El documento EP 1350869 divulga una fibra de aglutinante que contiene un polietileno catalizado por metaloceno (mPE, por sus siglas en inglés) y un promotor de la adhesión. También se divulga una banda que comprende la fibra de aglutinante y el absorbente. Además, se divulga una fibra de aglutinante que contiene poliolefina, un promotor de la adhesión y un agente de potenciación. La poliolefina puede ser polipropileno, polietileno de densidad alta, polietileno de densidad media, polietileno de densidad baja, polietileno lineal de densidad baja o polietileno de densidad ultrabaja, fabricados con catalizadores Ziegler-Natta o de metaloceno. También se contempla una banda que comprende esta fibra de aglutinante y absorbente. El promotor de la adhesión puede ser poliolefinas injertadas con anhídrido maleico, o copolímeros de etileno-acrílico o una combinación de estos. El agente de potenciación puede ser uno o más de dióxido de titanio, talco, sílice, alumbre (sulfato de aluminio), carbonato de calcio y óxido de magnesio.
El documento WO 2014/145804 divulga un material no tejido multicapa que incluye dos, tres o cuatro capas. La estructura multicapa puede incluir una primera capa que comprende filamentos continuos y una segunda capa que comprende fibras unidas. Los filamentos continuos pueden ser filamentos sintéticos. Las fibras pueden ser fibras celulósicas, fibras no celulósicas o combinaciones de las mismas. Determinadas capas también pueden contener un material aglutinante.
Sigue existiendo la necesidad de un material no tejido duradero para la limpieza y recogida de partículas de una superficie. La materia objeto divulgada aborda estas necesidades.
4. Sumario
La materia objeto divulgada en el presente documento proporciona un material no tejido multicapa que comprende al menos dos capas, al menos tres capas, al menos cuatro capas o al menos cinco capas, donde cada una de las capas tiene una construcción en capas específica. En determinadas realizaciones, el material no tejido se puede tratar con un aditivo adherente.
En determinadas realizaciones, la materia objeto divulgada proporciona un material no tejido multicapa que tiene una primera capa externa que contiene fibras sintéticas y un aditivo adherente y una segunda capa externa que comprende fibras de celulosa y/o fibras sintéticas. Cuando se usa para limpiar una superficie, el material no tejido tiene una eficacia de limpieza de al menos aproximadamente el 20 %.
En determinadas realizaciones, el material no tejido puede tener una eficacia de limpieza de al menos aproximadamente el 35 % o al menos aproximadamente el 50 %. En determinadas realizaciones, el material no tejido puede tener una eficacia de limpieza de al menos el 60 % con respecto a las partículas que tienen un tamaño de partícula promedio de aproximadamente 0,4 mm a aproximadamente 1,0 mm o de aproximadamente 0,5 mm a aproximadamente 0,6 mm. En determinadas realizaciones, el material no tejido puede tener una adherencia de al menos aproximadamente 65 g, al menos aproximadamente 120 g o al menos aproximadamente 790 g. En determinadas realizaciones, el material no tejido puede tener una carga máxima de al menos aproximadamente 0,68 N (0,15 lbf), al menos aproximadamente 1,11 N (0,25 lbf) o al menos aproximadamente 7,78 N (1,75 lbf).
En realizaciones particulares, las fibras sintéticas de la primera capa externa son fibras bicomponentes. La segunda capa externa puede incluir fibras sintéticas. El aditivo adherente puede ser un adhesivo sensible a la presión. El aditivo adherente puede estar presente sobre al menos una parte de una superficie externa de la primera capa externa. En determinadas realizaciones, el aditivo adherente puede estar presente en una cantidad de aproximadamente 0,5 g/m2 a aproximadamente 10 g/m2, o de aproximadamente 7 g/m2 a aproximadamente 8 g/m2 o de aproximadamente 0,5 g/m2 a aproximadamente 1,5 g/m2. En determinadas realizaciones, la primera capa externa y/o la segunda capa externa pueden incluir un aglutinante. La primera capa externa puede incluir tanto fibras bicomponentes como fibras de celulosa. La segunda capa externa puede incluir tanto fibras de celulosa como fibras sintéticas.
En realizaciones particulares, el material no tejido multicapa puede tener, además, una capa intermedia que contiene fibras bicomponentes. En determinadas realizaciones, el material no tejido multicapa se puede usar en una toallita de limpieza o en un cabezal de fregona.
En determinadas realizaciones, la materia objeto divulgada proporciona un material no tejido multicapa que tiene una capa externa que contiene fibras sintéticas y un aditivo adherente y un núcleo absorbente, que, cuando se usa para limpiar una superficie, el material no tejido tiene una eficacia de limpieza de al menos aproximadamente el 20 %. El núcleo absorbente puede incluir una primera capa que contiene fibras de celulosa, una segunda capa que contiene SAP, una tercera capa que contiene fibras de celulosa, una cuarta capa que contiene SAP y una quinta capa que contiene fibras de celulosa.
En determinadas realizaciones, el material no tejido puede tener una eficacia de limpieza de al menos aproximadamente el 35 % o al menos aproximadamente el 50 %. En determinadas realizaciones, el material no tejido puede tener una eficacia de limpieza de al menos el 60 % con respecto a las partículas que tienen un tamaño de partícula promedio de aproximadamente 0,4 mm a aproximadamente 1,0 mm o de aproximadamente 0,5 mm a aproximadamente 0,6 mm. En determinadas realizaciones, el material no tejido puede tener una adherencia de al menos aproximadamente 65 g o al menos aproximadamente 790 g. En determinadas realizaciones, el material no tejido puede tener una carga máxima de al menos aproximadamente 0,68 N (0,15 lbf) o al menos aproximadamente 7,78 N (1,75 lbf).
En determinadas realizaciones, el aditivo adherente puede ser un adhesivo sensible a la presión. El aditivo adherente puede estar presente sobre al menos una parte de una superficie externa de la primera capa externa. En determinadas realizaciones, el aditivo adherente puede estar presente en una cantidad de aproximadamente 0,5 g/m2 a aproximadamente 10 g/m2, o de aproximadamente 7 g/m2 a aproximadamente 8 g/m2 o de aproximadamente 0,5 g/m2 a aproximadamente 1,5 g/m2.
En determinadas realizaciones, el material no tejido multicapa se puede usar en una toallita de limpieza o en un cabezal de fregona.
5. Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 proporciona una ilustración de la eficacia de limpieza (%) de los materiales no tejidos del Ejemplo 1 cuando se someten a ensayo sobre una superficie de madera dura. Los materiales no tejidos fueron un material de 30 g/m2 con y sin un aditivo adherente y un material de 50 g/m2 con y sin un aditivo adherente. La eficacia de limpieza se sometió a ensayo usando tres formulaciones de ensuciamiento diferentes y se denomina "Eficacia de recogida (%)" en la Figura 1. Las eficacias de limpieza de dos productos disponibles en el mercado (Swiffer y 3M) se proporcionan en la Figura 1 con fines de comparación.
La Figura 2 proporciona una ilustración de la eficacia de limpieza de los materiales no tejidos del Ejemplo 1 cuando se someten a ensayo sobre una superficie de vinilo. Los materiales no tejidos fueron un material de 30 g/m2 con y sin un aditivo adherente y un material de 50 g/m2 con y sin un aditivo adherente. La eficacia de limpieza se sometió a ensayo usando tres formulaciones de ensuciamiento diferentes y se denomina "Eficacia de recogida (%)" en la Figura 2. Las eficacias de limpieza de dos productos disponibles en el mercado (Swiffer y 3M) se proporcionan en la Figura 2 con fines de comparación.
La Figura 3 proporciona una ilustración de la eficacia de limpieza de los materiales no tejidos del Ejemplo 1 cuando se someten a ensayo sobre una superficie de cerámica. Los materiales no tejidos fueron un material de 30 g/m2 con y sin un aditivo adherente y un material de 50 g/m2 con y sin un aditivo adherente. La eficacia de limpieza se sometió a ensayo usando tres formulaciones de ensuciamiento diferentes y se denomina "Eficacia de recogida (%)" en la Figura 3. Las eficacias de limpieza de dos productos disponibles en el mercado (Swiffer y 3M) se proporcionan en la Figura 3 con fines de comparación.
Las Figuras 4A-4D proporcionan una ilustración de la eficacia de limpieza de los materiales no tejidos del Ejemplo 2 cuando se someten a ensayo sobre una superficie de madera dura. Cada una de las Figuras 4A-4D representa una formulación de ensuciamiento diferente. Las formulaciones de ensuciamiento se separaron por tamaño de partícula y se sometió a ensayo la eficacia de limpieza para cada tamaño de partícula. La eficacia de limpieza de un producto disponible en el mercado (Swiffer) se proporciona en las Figuras 4A-4D con fines de comparación.
Las Figuras 5A-5D proporcionan una ilustración de la eficacia de limpieza de los materiales no tejidos del Ejemplo 2 cuando se someten a ensayo sobre una superficie de vinilo. Cada una de las Figuras 5A-5d representa una formulación de ensuciamiento diferente. Las formulaciones de ensuciamiento se separaron por tamaño de partícula y se sometió a ensayo la eficacia de limpieza para cada tamaño de partícula. La eficacia de limpieza de un producto disponible en el mercado (Swiffer) se proporciona en las Figuras 5A-5D con fines de comparación.
Las Figuras 6A-6D proporcionan una ilustración de la eficacia de limpieza de los materiales no tejidos del Ejemplo 2 cuando se someten a ensayo sobre una superficie de cerámica. Cada una de las Figuras 6A-6D representa una formulación de ensuciamiento diferente. Las formulaciones de ensuciamiento se separaron por tamaño de partícula y se sometió a ensayo la eficacia de limpieza para cada tamaño de partícula. La eficacia de limpieza de un producto disponible en el mercado (Swiffer) se proporciona en las Figuras 6A-6D con fines de comparación.
Las Figuras 7A-7B proporcionan la eficacia de limpieza del material no tejido del Ejemplo 3 (es decir, la Muestra 3) y los productos disponibles en el mercado del Ejemplo 3, cuando se usan para limpiar diversos tipos de suciedad. La Figura 7A compara las eficacias de limpieza de la Muestra 3 y un producto Swiffer disponible en el mercado. La Figura 7B compara las eficacias de limpieza de la Muestra 3 y un producto Great Value disponible en el mercado.
La Figura 8 compara las eficacias de limpieza de la Muestra 3 y los productos Swiffer y Great Value disponibles en el mercado para tres tipos de suciedad: café, arena para gatos, harina y sal.
La Figura 9 proporciona distribuciones de tamaño de partícula para azúcar, sal, arena, Cheerios triturados y arena para gatos.
Las Figuras 10A-10B ilustran la eficacia de limpieza en comparación con el tamaño de partícula promedio para varios tipos de suciedad. La Figura 10A proporciona la eficacia de limpieza del material no tejido del Ejemplo 3 (es decir, la Muestra 3) para tipos de suciedad que tienen diversos tamaños de partícula. La Figura 10B proporciona la eficacia de limpieza de un producto Swiffer disponible en el mercado para tipos de suciedad que tienen diversos tamaños de partícula.
6. Descripción detallada
La materia objeto divulgada en el presente documento proporciona un material no tejido multicapa con un aditivo adherente que tiene al menos dos capas y métodos para la elaboración de tales materiales. Estos y otros aspectos de la materia objeto divulgada se analizan más en la descripción detallada y los ejemplos.
Definiciones
Los términos y las expresiones usadas en la presente memoria descriptiva, generalmente, tienen sus significados habituales en la técnica, dentro del contexto de esta materia objeto y en el contexto específico donde se usa cada término y expresión. A continuación, se definen determinados términos y expresiones para proporcionar una guía adicional para la descripción de las composiciones y los métodos de la materia objeto divulgada y cómo elaborarlos y usarlos.
Tal como se usa en el presente documento, un "no tejido" se refiere a una clase de material, que incluye, pero sin limitación, productos textiles o plásticos. Los no tejidos son estructuras en lámina o banda elaboradas de fibra, filamentos, plástico fundido o películas de plástico unidas entre sí de manera mecánica, térmica o química. Un no tejido es un tejido elaborado directamente a partir de una banda de fibra, sin la preparación de hilos necesaria para el tejido o tricotado. En un no tejido, el ensamblaje de las fibras se mantiene unido mediante uno o más de los siguientes: (1) mediante entrelazado mecánico en una banda o manta aleatoria; (2) mediante fusión de las fibras, tal como en el caso de las fibras termoplásticas; o (3) mediante la unión con un medio de cementación, tal como una resina natural o sintética.
Tal como se usa en el presente documento, la expresión "aditivo adherente" significa un aditivo que tiene una cualidad adherente, pegajosa o adhesiva residual. Los aditivos adherentes de la materia objeto divulgada en el presente documento permanecen adherentes con el paso del tiempo. En determinadas realizaciones, el aditivo adherente puede ser un material que sea permanentemente adherente a temperatura ambiente. Los ejemplos no limitantes de aditivos adherentes incluyen adhesivos, adherentes, pinturas, tintas y cualquier otra sustancia que retenga una cualidad adherente en su forma en seco. Los ejemplos no limitantes adicionales de aditivos adherentes se describen en la publicación de patente estadounidense n.° 2010/0095846, cuya divulgación se incorpora en el presente documento a modo de referencia en su totalidad.
Tal como se usa en el presente documento, la expresión "porcentaje en peso" se entiende que se refiere a o bien (i) la cantidad en peso de un constituyente/componente en el material como porcentaje del peso de una capa del material; o (ii) la cantidad en peso de un constituyente/componente en el material como porcentaje del peso del producto o material no tejido final.
El término "gramaje", tal como se usa en el presente documento, se refiere a la cantidad en peso de un compuesto sobre un área dada. Los ejemplos de las unidades de medida incluyen gramos por metro cuadrado, tal como se identifica mediante el acrónimo "g/m2".
Tal como se usa en el presente documento, la expresión "eficacia de limpieza" se refiere al porcentaje de un ensuciamiento retirado mediante un material, en comparación con la cantidad original de ensuciamiento presente. Por ejemplo, la eficacia de limpieza se puede calcular mediante la determinación del porcentaje de una cantidad conocida de ensuciamiento que se recoge mediante un material tras la limpieza del ensuciamiento usando el material.
Tal como se usa en el presente documento, la expresión "tamaño de partícula" o "tamaño de partícula promedio" se refiere al tamaño de las partículas, por ejemplo, en una formulación de ensuciamiento. El tamaño de partícula se puede basar en el diámetro de las partículas.
Tal como se usa en la memoria descriptiva y en las reivindicaciones adjuntas, las formas en singular "un", "una", "el" y "la" incluyen referencias en plural, salvo que el contexto dicte claramente otra cosa. Por tanto, por ejemplo, la referencia a "un compuesto" incluye mezclas de compuestos.
El término "aproximadamente" o la expresión "de manera aproximada" significa en un intervalo de error aceptable para el valor particular, tal como se determina por parte de un experto habitual en la materia, que dependerá en parte de cómo se mida o determine el valor, es decir, de las limitaciones del sistema de medición. Por ejemplo, el término "aproximadamente" puede significar en 3 o más de 3 desviaciones típicas, según la práctica en la técnica. Como alternativa, el término "aproximadamente" puede significar un intervalo de hasta el 20 %, preferentemente hasta el 10%, más preferentemente hasta el 5 % y más preferentemente todavía hasta el 1 % de un valor dado. Como alternativa, particularmente con respecto a los sistemas o procesos, el término puede significar en un orden de magnitud, preferentemente en 5 veces y más preferentemente en 2 veces, de un valor.
Fibras
El material no tejido de la materia objeto divulgada en el presente documento comprende uno o más tipos de fibras. Por ejemplo, las fibras pueden ser naturales, sintéticas o una mezcla de las mismas. En determinadas realizaciones, el material no tejido puede contener dos o más capas, donde cada capa contiene un contenido fibroso específico, que puede incluir una o más fibras sintéticas, fibras basadas en celulosa o una mezcla de las mismas.
Fibras sintéticas
En determinadas realizaciones, el material no tejido puede incluir una o más capas sintéticas. Cualquier fibra sintética conocida en la técnica se puede usar en una capa sintética. En una realización, las fibras sintéticas comprenden fibras bicomponentes y/o monocomponentes. Las fibras bicomponentes que tienen un núcleo y una cubierta se conocen en la técnica. Se usan muchas variedades en la fabricación de materiales no tejidos, particularmente aquellos producidos para su uso en técnicas de deposición por chorro de aire (airlaid). Se divulgan diversas fibras bicomponentes adecuadas para su uso en la materia objeto divulgada en el presente documento en las patentes estadounidenses n.° 5.372.885 y 5.456.982, cuyo contenido se incorpora en el presente documento a modo de referencia en su totalidad. Los ejemplos de fabricantes de fibras bicomponentes incluyen, pero sin limitación, Trevira (Bobingen, Alemania), Fiber Innovation Technologies (Johnson City, TN) y ES Fiber Visions (Atenas, GA).
Las fibras bicomponentes pueden incorporar una diversidad de polímeros como sus componentes de núcleo y cubierta. Las fibras bicomponentes que tienen una cubierta de PE (polietileno) o PE modificado normalmente tienen un núcleo de PET (tereftalato de polietileno) o PP (polipropileno). En una realización, las fibras bicomponentes tienen un núcleo elaborado de polipropileno y una cubierta elaborada de polietileno.
El denier de la fibra bicomponente varía preferentemente de aproximadamente 1,0 dpf a aproximadamente 4,0 dpf y más preferentemente de aproximadamente 1,5 dpf a aproximadamente 2,5 dpf. La longitud de la fibra bicomponente puede ser de aproximadamente 3 mm a aproximadamente 36 mm, preferentemente de aproximadamente 3 mm a aproximadamente 12 mm, más preferentemente de aproximadamente 3 mm a aproximadamente 10 mm. En realizaciones particulares, la longitud de la fibra bicomponente es de aproximadamente 2 mm a aproximadamente 8 mm o de aproximadamente 4 mm o de aproximadamente 6 mm.
Las fibras bicomponentes normalmente se fabrican en el mercado mediante hilado en estado fundido. En este procedimiento, cada polímero fundido se extruye a través de un troquel, por ejemplo, una hilera, con la posterior extracción del polímero fundido para alejarlo de la cara de la hilera. A esto le sigue la solidificación del polímero mediante transferencia por calor a un medio de fluido circundante, por ejemplo, aire enfriado, y la toma del filamento ahora sólido. Los ejemplos no limitantes de las etapas adicionales después del hilado en estado fundido también pueden incluir estirado en caliente o en frío, tratamiento térmico, engaste y corte. Este proceso de fabricación global, generalmente, se lleva a cabo como un proceso de dos etapas discontinuo que, en primer lugar, implica el hilado de los filamentos y su recogida en una estopa que comprende numerosos filamentos. Durante la etapa de hilado, cuando el polímero fundido se aparta de la cara de la hilera, se puede producir algún estirado del filamento, que también se puede denominar alargamiento. A esto le sigue una segunda etapa donde las fibras hiladas se estiran o extienden para aumentar el alineamiento molecular y la cristalinidad y para dar una resistencia potenciada y otras propiedades físicas a los filamentos individuales. Las etapas posteriores pueden incluir, pero sin limitación, fijación por calor, engaste y corte del filamento en fibras. La etapa de estirado o extensión puede implicar el estirado del núcleo de la fibra bicomponente, la cubierta de la fibra bicomponente o tanto el núcleo como la cubierta de la fibra bicomponente, dependiendo de los materiales de los que están comprendidos el núcleo y la cubierta, así como las condiciones empleadas durante el proceso de estirado o extensión.
Las fibras bicomponentes también se pueden formar en un proceso continuo donde el hilado y el estirado se realizan en un proceso continuo. Durante el proceso de fabricación de fibras, resulta deseable añadir diversos materiales a la fibra después de la etapa de hilado en estado fundido en diversas etapas posteriores en el proceso. Estos materiales se pueden denominar "acabados" y pueden comprender agentes activos, tales como, pero sin limitación, lubricantes y agentes antiestáticos. El acabado normalmente se suministra a través de una solución emulsión de base acuosa. Los acabados pueden proporcionar propiedades deseables para tanto la fabricación de la fibra bicomponente como para el uso de la fibra, por ejemplo, en un proceso de deposición por chorro de aire o de deposición en húmedo.
Otros numerosos procesos están implicados antes, durante y después de las etapas de hilado y estirado y se divulgan en las patentes estadounidenses n.° 4.950.541, 5.082.899, 5.126.199, 5.372.885, 5.456.982, 5.705.565, 2.861.319, 2.931.091, 2.989.798, 3.038.235, 3.081.490, 3.117.362, 3.121.254, 3.188.689, 3.237.245, 3.249.669, 3.457.342, 3.466.703, 3.469.279, 3.500.498, 3.585.685, 3.163.170, 3.692.423, 3.716.317, 3.778.208, 3.787.162, 3.814.561, 3.963.406, 3.992.499, 4.052.146, 4.251.200, 4.350.006, 4.370.114, 4.406.850, 4.445.833, 4.717.325, 4.743.189, 5.162.074, 5.256.050, 5.505.889, 5.582.913 y 6.670.035, cuyo contenido se incorpora en el presente documento a modo de referencia en su totalidad.
La materia objeto divulgada en el presente documento también puede incluir, pero sin limitación, artículos que contienen fibras bicomponentes que se estiran parcialmente con distintos grados de estirado o extensión, fibras bicomponentes altamente estiradas y mezclas de las mismas. Estas pueden incluir, pero sin limitación, una fibra bicomponente con núcleo de poliéster altamente estirado con una diversidad de materiales de cubierta, incluyendo específicamente una cubierta de polietileno, tal como Trevira T255 (Bobingen, Alemania), o una fibra bicomponente con núcleo de polipropileno altamente estirado con una diversidad de materiales de cubierta, incluyendo específicamente una cubierta de polietileno, tal como ES FiberVisions AL-Adhesion-C (Varde, Dinamarca). Adicionalmente, se puede usar la fibra bicomponente Trevira T265 (Bobingen, Alemania), que tiene un núcleo parcialmente estirado, con un núcleo elaborado de tereftalato de polibutileno (PBT) y una cubierta elaborada de polietileno. El uso de fibras bicomponentes tanto parcialmente estiradas como altamente estiradas en la misma estructura se puede aprovechar para cumplir con propiedades físicas y de rendimiento específicas basándose en cómo se incorporen en la estructura.
Las fibras bicomponentes de la materia objeto divulgada en el presente documento están limitadas en el ámbito a cualquier polímero específico para o bien el núcleo o la cubierta, ya que cualquier fibra bicomponente con núcleo parcialmente estirado puede proporcionar un rendimiento potenciado de acuerdo con el alargamiento y la resistencia. El grado al que se estiran las fibras bicomponentes parcialmente estiradas no está limitado en el ámbito, ya que diferentes grados de estirado producirán diferentes potenciaciones en el rendimiento. El ámbito de las fibras bicomponentes parcialmente estiradas abarca fibras con diversas configuraciones de núcleo-cubierta, incluyendo, pero sin limitación, concéntrica, excéntrica, una junto a la otra, de tipo islas en un mar, segmentos circulares y otras variaciones. Los porcentajes en peso relativos de los componentes de núcleo y cubierta de la fibra total se pueden variar. Además, el ámbito de esta materia objeto cubre el uso de homopolímeros parcialmente estirados, tales como poliéster, polipropileno, nilón y otros polímeros que se pueden hilar en estado fundido. El ámbito de esta materia objeto también cubre fibras multicomponentes que pueden tener más de dos polímeros como parte de la estructura de la fibra.
En realizaciones particulares, las fibras bicomponentes en una capa particular comprenden de aproximadamente el 10 a aproximadamente el 100 por ciento en peso de la capa. En realizaciones alternativas, la capa bicomponente contiene de aproximadamente 10 g/m2 a aproximadamente 50 g/m2 de fibras bicomponentes, o de aproximadamente 20 g/m2 a aproximadamente 50 g/m2 de fibras bicomponentes o de aproximadamente 30 g/m2 a aproximadamente 40 g/m2 de fibras bicomponentes.
En realizaciones particulares, las fibras bicomponentes son fibras bicomponentes cortadas de bajo dtex en el intervalo de aproximadamente 0,5 dtex a aproximadamente 20 dtex. En determinadas realizaciones, el valor de dtex es 5,7 dtex. En otras determinadas realizaciones, el valor de dtex es 1,7 dtex.
Otras fibras sintéticas adecuadas para su uso en diversas realizaciones como fibras o como fibras de aglutinantes bicomponentes incluyen, pero sin limitación, fibras elaboradas a partir de diversos polímeros, incluyendo, a modo de ejemplo y sin limitación, acrílicos, poliamidas (incluyendo, pero sin limitación, Nilón 6, Nilón 6/6, Nilón 12, ácido poliaspártico y ácido poliglutámico), poliaminas, poliimidas, poliacrílicos (incluyendo, pero sin limitación, poliacrilamida, poliacrilonitrilo, ésteres de ácido metacrílico y ácido acrílico), policarbonatos (incluyendo, pero sin limitación, carbonato de polibisfenol A y carbonato de polipropileno), polidienos (incluyendo, pero sin limitación, polibutadieno, poliisopreno y polinorborneno), poliepóxidos, poliésteres (incluyendo, pero sin limitación, tereftalato de polietileno, tereftalato de polibutileno, tereftalato de politrimetileno, policaprolactona, poliglicólido, polilactida, polihidroxibutirato, polihidroxivalerato, adipato de polietileno, adipato de polibutileno y succinato de polipropileno), poliéteres (incluyendo, pero sin limitación, polietilen glicol (óxido de polietileno), polibutilen glicol, óxido de polipropileno, polioximetileno (paraformaldehído), éter de politetrametileno (politetrahidrofurano) y poliepiclorhidrina), polifluorocarburos, polímeros de formaldehído (incluyendo, pero sin limitación, urea-formaldehído, melanina-formaldehído y fenol formaldehído), polímeros naturales (incluyendo, pero sin limitación, celulosas, quitosanos, ligninas y ceras), poliolefinas (incluyendo, pero sin limitación, polietileno, polipropileno, polibutileno, polibuteno y poliocteno), polifenilenos (incluyendo, pero sin limitación, óxido de polifenileno, sulfuro de polifenileno y éter sulfona de polifenileno), polímeros que contienen silicio (incluyendo, pero sin limitación, polidimetil siloxano y policarbometil silano), poliuretanos, polivinilos (incluyendo, pero sin limitación, polivinil butiral, alcohol polivinílico, ésteres y éteres de alcohol polivinílico, acetato de polivinilo, poliestireno, polimetilestireno, cloruro de polivinilo, polivinilpirrolidona, polimetil vinil éter, polietil vinil éter y polivinil metil cetona), poliacetales, poliarilatos y copolímeros (incluyendo, pero sin limitación, copolímero de polietileno y acetato de vinilo, copolímero de polietileno y ácido acrílico, copolímero de tereftalato de polibutileno y tereftalato de polietileno y bloque de polilaurilactama-politetrahidrofurano) y polímeros basados en succinato de polibutileno y ácido poliláctico.
En realizaciones particulares, las fibras de polipropileno se usan en una capa de fibra sintética. En realizaciones específicas, las fibras de polipropileno unidas por hilado se usan en una capa de fibra sintética. En determinadas realizaciones, la capa de fibra sintética contiene de aproximadamente 5 g/m2 a aproximadamente 20 g/m2 de fibras sintéticas, o de aproximadamente 5 g/m2a aproximadamente 15 g/m2 de fibras sintéticas o de aproximadamente 8 g/m2 a aproximadamente 12 g/m2 de fibras sintéticas. En realizaciones particulares, la capa de fibra sintética contiene de aproximadamente 8 g/m2 a aproximadamente 12 g/m2 de fibras sintéticas.
Fibras de celulosa
Además del uso de las fibras sintéticas, la materia objeto divulgada en el presente documento también contempla el uso de las fibras basadas en celulosa, ya sea solas o en combinación con las fibras sintéticas. En determinadas realizaciones, el material no tejido puede incluir una o más capas celulósicas. Cualquier fibra de celulosa conocida en la técnica, incluyendo las fibras de celulosa de cualquier origen natural, tales como aquellas derivadas de pasta de madera o celulosa regenerada, se puede usar en una capa celulósica. En realizaciones determinadas, las fibras de celulosa incluyen, pero sin limitación, fibras digeridas, tales como kraft, kraft prehidrolizada, soda, sulfito, fibras tratadas quimicotérmicas mecánicas y termomecánicas, derivadas de madera blanda, de madera dura o línteres de algodón. En otras realizaciones, las fibras de celulosa incluyen, pero sin limitación, fibras digeridas kraft, incluyendo fibras digeridas kraft prehidrolizadas. Los ejemplos no limitantes de fibras celulósicas adecuadas para su uso en esta materia objeto son las fibras de celulosa derivadas de maderas blandas, tales como pinos, abetos y píceas. Otras fibras de celulosa adecuadas incluyen, pero sin limitación, aquellas derivadas de esparto, bagazo, lana jarrosa, lino, cáñamo, kenaf y otras fuentes de fibras lignáceas y celulósicas. Las fibras de celulosa adecuadas incluyen, pero sin limitación, fibras de pino del sur kraft blanqueadas comercializadas con la marca registrada FOLEY FLUFFS® (Buckeye Technologies Inc., Memphis, Tenn.). Adicionalmente, las fibras comercializadas con la marca registrada CELLu TISSUE® (por ejemplo, calidad 3024) (Clearwater Paper Corporation, Spokane, Wash.) se utilizan en determinados aspectos de la materia objeto divulgada.
Los materiales no tejidos de la materia objeto divulgada también pueden incluir, pero sin limitación, una pasta de pelusa brillante disponible en el mercado, incluyendo, pero sin limitación, pasta de pelusa de madera blanda del sur (tal como FOLEY FLUFFS® tratada), pasta de sulfito de madera blanda del norte (tal como T 730 de Weyerhaeuser) o pasta de madera dura (tal como eucalipto). Aunque se puede hacer referencia a determinadas pastas basándose en una diversidad de factores, se puede usar cualquier pasta de pelusa absorbente o mezclas de la misma. En determinadas realizaciones, se pueden usar celulosa de madera, pasta de línter de algodón y celulosa químicamente modificada, tal como fibras de celulosa entrecruzadas y fibras de celulosa altamente purificadas. Los ejemplos no limitantes de pastas adicionales son FOLEY FLUFFS® FFTAS (también conocida como pasta FFTAS o FFT-AS de Buckeye Technologies) y Weyco CF401.
Otros tipos adecuados de fibra de celulosa incluyen, pero sin limitación, fibras de celulosa químicamente modificadas. En realizaciones particulares, las fibras de celulosa modificadas son fibras de celulosa entrecruzadas. Las patentes estadounidenses n.° 5.492.759; 5,601,921; 6.159.335, cuyo contenido se incorpora en el presente documento a modo de referencia en su totalidad, se refieren a fibras de celulosa tratadas químicamente útiles en la práctica de la presente materia objeto divulgada. En determinadas realizaciones, las fibras de celulosa modificadas comprenden un compuesto de polihidroxi. Los ejemplos no limitantes de compuestos de polihidroxi incluyen glicerol, trimetilolpropano, pentaeritritol, alcohol polivinílico, acetato de polivinilo parcialmente hidrolizado y acetato de polivinilo totalmente hidrolizado. En determinadas realizaciones, la fibra se trata con un compuesto que contiene cationes polivalentes. En una realización, el compuesto que contiene cationes polivalentes está presente en una cantidad de aproximadamente el 0,1 por ciento en peso a aproximadamente el 20 por ciento en peso basándose en el peso en seco de la fibra sin tratar. En realizaciones particulares, el compuesto que contiene cationes polivalentes es una sal de ion de metal polivalente. En determinadas realizaciones, el compuesto que contiene cationes polivalentes se selecciona del grupo que consiste en aluminio, hierro, estaño, sales de los mismos y mezclas de los mismos. Se puede usar cualquier sal de metal polivalente, incluyendo las sales de metales de transición. Los ejemplos no limitantes de metales polivalentes adecuados incluyen berilio, magnesio, calcio, estroncio, bario, titanio, circonio, vanadio, cromo, molibdeno, tungsteno, manganeso, hierro, cobalto, níquel, cobre, zinc, aluminio y estaño. Los iones preferidos incluyen aluminio, hierro y estaño. Los iones de metales preferidos tienen estados de oxidación de 3 o 4. Se puede emplear cualquier sal que contenga el ion de metal polivalente. Los ejemplos no limitantes de sales inorgánicas adecuadas de los metales anteriores incluyen cloruros, nitratos, sulfatos, boratos, bromuros, yoduros, fluoruros, nitruros, percloratos, fosfatos, hidróxidos, sulfuros, carbonatos, bicarbonatos, óxidos, alcóxidos, fenóxidos, fosfitos e hipofosfitos. Los ejemplos no limitantes de sales orgánicas adecuadas de los metales anteriores incluyen formiatos, acetatos, butiratos, hexanoatos, adipatos, citratos, lactatos, oxalatos, propionatos, salicilatos, glicinatos, tartratos, glicolatos, sulfonatos, fosfonatos, glutamatos, octanoatos, benzoatos, gluconatos, maleatos, succinatos y 4,5-dihidroxi-benceno-1,3-disulfonatos. Además de las sales de metal polivalente, se pueden usar otros compuestos, tales como los complejos de las sales anteriores, que incluyen, pero sin limitación, aminas, ácido etilendiaminotetra-acético (EDTA), ácido dietilentriaminopenta-acético (DIPA), ácido nitrilotri-acético (NTA), 2,4-pentanodiona y amoníaco.
En una realización, las fibras de pasta de celulosa son fibras de pasta de celulosa modificadas químicamente que se han reblandecido o plastificado para que sean inherentemente más comprimibles que las fibras de pasta sin modificar. La misma presión aplicada a una banda de pasta plastificada dará como resultado una mayor densidad que cuando se aplica a una banda de pasta sin modificar. Adicionalmente, la banda densificada de las fibras de celulosa plastificadas es intrínsecamente más blanda que una banda de densidad similar de fibra sin modificar del mismo tipo de madera. Las pastas de madera blanda se pueden hacer más comprimibles usando tensioactivos catiónicos como agentes de desunión para alterar las asociaciones entre las fibras. El uso de uno o más agentes de desunión facilita la desintegración de la lámina de pasta en pelusa en el proceso de deposición por chorro de aire. Los ejemplos de agentes de desunión incluyen, pero sin limitación, aquellos divulgados en las patentes estadounidenses n.° 4.432.833, 4.425.186 y 5.776.308, cuyo contenido se incorpora en el presente documento a modo de referencia en su totalidad. Un ejemplo de una pasta de celulosa tratada con agente de desunión es FFLE+. Los plastificantes para celulosa, que se pueden añadir a una suspensión de pasta antes de la formación de láminas de deposición en húmedo, también se pueden usar para reblandecer la pasta, aunque estos actúan mediante un mecanismo diferente a los agentes de desunión. Los agentes plastificantes actúan dentro de la fibra, en la molécula de celulosa, para elaborar regiones amorfas flexibles o blandas. Las fibras resultantes se caracterizan como lacias. Dado que las fibras plastificadas carecen de rigidez, la pasta desmenuzada es más fácil de densificar en comparación con las fibras no tratadas con plastificantes. Los plastificantes incluyen, pero sin limitación, alcoholes polihídricos, tales como glicerol, poliglicol de bajo peso molecular, tal como polietilen glicoles, y compuestos de polihidroxi. Estos y otros plastificantes se describen y ejemplifican en las patentes estadounidenses n.° 4.098.996, 5.547.541 y 4.731.269, cuyo contenido se incorpora en el presente documento a modo de referencia en su totalidad. El amoníaco, la urea y las alquilaminas son también conocidas para plastificar productos de madera, que contienen principalmente celulosa (A. J. Stamm, Forest Products Journal, 5(6):413, 1955, que se incorpora en el presente documento a modo de referencia en su totalidad).
En realizaciones particulares de la materia objeto divulgada, se usa GP4723, una pasta de celulosa totalmente tratada (disponible a través de Georgia-Pacific), en una capa de fibra de celulosa. En realizaciones particulares, la capa de fibra de celulosa contiene de aproximadamente 5 g/m2 a aproximadamente 100 g/m2 de fibras de celulosa, o de aproximadamente 7 g/m2 a aproximadamente 50 g/m2 o de aproximadamente 9 g/m2 a aproximadamente 30 g/m2.
Aditivos
El material no tejido de la materia objeto divulgada en el presente documento puede incluir uno o más aditivos. Por ejemplo, en determinadas realizaciones, el material no tejido puede incluir un aditivo adherente y/o un aglutinante. El material no tejido también puede incluir otros aditivos.
Aditivos adherentes
En determinadas realizaciones, el material no tejido se puede recubrir con un aditivo adherente. Los aditivos adherentes adecuados pueden ser materiales que tengan cualidades adherentes o pegajosas inherentes. Como alternativa, el aditivo adherente puede ser un material que se combina con un adherente adecuado para producir cualidades adherentes. Se describen diversos aditivos adherentes en la publicación de patente estadounidense n.° 2010/0095846, cuya divulgación se incorpora a modo de referencia en su totalidad.
Los aditivos adherentes adecuados incluyen adhesivos. Por ejemplo, y sin limitación, tales adhesivos incluyen adhesivos sensibles a la presión. Los adhesivos sensibles a la presión pueden estar basados en agua. Por ejemplo, tales adhesivos incluyen Cattie 8241E, una emulsión de copolímero acrílico al 60-70 % en peso de alto contenido en sólidos en una solución acuosa.
Otros aditivos adherentes adecuados pueden incluir pinturas o tintas poliméricas. Por ejemplo, determinadas pinturas o tintas poliméricas permanecen adherentes después del secado. Tales pinturas poliméricas incluyen pintura Polytex. Los ejemplos adicionales de pinturas poliméricas adecuadas se describen en la publicación de patente estadounidense n.° 2012/0094091, cuya divulgación se incorpora a modo de referencia en su totalidad.
En determinadas realizaciones, se puede aplicar un aditivo adherente mediante la pulverización, el recubrimiento o la impresión de una o más capas fibrosas del material no tejido. Por ejemplo, la cobertura del aditivo adherente sobre una capa del material no tejido puede ser de aproximadamente el 1 % a aproximadamente el 99 %. En determinadas realizaciones, el aditivo adherente se puede aplicar en cantidades que varían de aproximadamente 1 g/m2 a aproximadamente 15 g/m2, de aproximadamente 3 g/m2 a aproximadamente 12 g/m2 o de aproximadamente 7 g/m2 a aproximadamente 8 g/m2. Se puede aplicar un aditivo adherente a un lado de una capa fibrosa, preferentemente una capa que se orienta al exterior. Como alternativa, se puede aplicar un aditivo adherente a ambos lados de una capa, en cantidades iguales o desproporcionadas.
Aglutinantes
El material no tejido de la materia objeto divulgada en el presente documento puede incluir uno o más aglutinantes. Los aglutinantes adecuados incluyen, pero sin limitación, aglutinantes líquidos y aglutinantes en polvo. Los ejemplos no limitantes de aglutinantes líquidos incluyen emulsiones, soluciones o suspensiones de aglutinantes. Los ejemplos no limitantes de aglutinantes incluyen polvos de polietileno, aglutinantes de copolímero, aglutinantes de acetato de vinilo y etileno, aglutinantes de estireno-butadieno, uretanos, aglutinantes basados en uretano, aglutinantes acrílicos, aglutinantes termoplásticos, aglutinantes basados en polímero natural y mezclas de los mismos.
Los aglutinantes adecuados incluyen, pero sin limitación, copolímeros, copolímeros de acetato de vinilo y etileno ("VAE", por sus siglas en inglés) que pueden tener un estabilizante, tales como Wacker Vinnapas 192, Wacker Vinnapas EF 539, Wacker Vinnapas Ep 907, Wacker Vinnapas EP129, Celanese Duroset E130, Celanese Dur-O-Set Elite 130 25-1813 y Celanese Dur-O-Set TX-849, Celanese 75-524A, mezclas de alcohol polivinílico-acetato de polivinilo, tales como Wacker Vinac 911, homopolímeros de acetato de vinilo, aminas de polivinilo, tales como BASF Luredur, acrílicos, acrilaminas catiónicas, poliacrilaminas, tales como Bercon Berstrength 5040 y Bercon Berstrength 5150, hidroxietil celulosa, almidón, tal como National Starch CATO RTM 232, National Starch CATO RTM 255, National Starch Optibond, National Starch Optipro o National Starch OptiPLUS, goma guar, estireno-butadienos, uretanos, aglutinantes basados en uretano, aglutinantes termoplásticos, aglutinantes acrílicos y carboximetil celulosa, tal como Hercules Aqualon CMC. En determinadas realizaciones, el aglutinante es un aglutinante basado en polímero natural. Los ejemplos no limitantes de aglutinantes basados en polímero natural incluyen polímeros derivados de almidón, celulosa, quitina y otros polisacáridos.
En determinadas realizaciones, el aglutinante es soluble en agua. En una realización, el aglutinante es un copolímero de acetato de vinilo y etileno. Un ejemplo no limitante de tales copolímeros es EP907 (Wacker Chemicals, Múnich, Alemania). Se puede aplicar Vinnapas EP907 a un nivel de sólidos de aproximadamente el 10% incorporando aproximadamente el 0,75 % en peso de Aerosol OT (Cytec Industries, West Paterson, N. J.), que es un tensioactivo aniónico. También se pueden usar otras clases de aglutinantes líquidos, tales como aglutinantes de estireno-butadieno y acrílico.
En determinadas realizaciones, el aglutinante no es soluble en agua. Los ejemplos de estos aglutinantes incluyen, pero sin limitación, Vinnapas 124 y 192 (Wacker), que pueden tener un opacificante y un blanqueador, incluyendo, pero sin limitación, dióxido de titanio, dispersado en la emulsión. Otros aglutinantes incluyen, pero sin limitación, Celanese Emulsions (Bridgewater, N. J.) Elite 22 y Elite 33.
En determinadas realizaciones, el aglutinante es un aglutinante termoplástico. Tales aglutinantes termoplásticos incluyen, pero sin limitación, cualquier polímero termoplástico que se pueda fundir a temperaturas que no dañen ampliamente las fibras celulósicas. Preferentemente, el punto de fusión del material de unión termoplástico será menor de aproximadamente 175 °C. Los ejemplos de materiales termoplásticos adecuados incluyen, pero sin limitación, suspensiones de aglutinantes termoplásticos y polvos termoplásticos. En realizaciones particulares, el material de unión termoplástico puede ser, por ejemplo, polietileno, polipropileno, cloruro de polivinilo y/o cloruro de polivinilideno.
En realizaciones particulares, el aglutinante de acetato de vinilo y etileno no es reticulable. En una realización, el aglutinante de acetato de vinilo y etileno es reticulable. En determinadas realizaciones, el aglutinante es la solución de aglutinante basada en uretano WD4047 suministrada por HB Fuller. En una realización, el aglutinante es la dispersión Michem Prime 4983-45N de copolímero de etileno y ácido acrílico ("EAA", por sus siglas en inglés) suministrada por Michelman. En determinadas realizaciones, el aglutinante es la emulsión Dur-O-Set Elite 22LV del aglutinante de VAE suministrada por Celanese Emulsions (Bridgewater, N. J.). Tal como se ha señalado anteriormente, en realizaciones particulares, el aglutinante es reticulable. También se entiende que los aglutinantes reticulables son bien conocidos como aglutinantes con resistencia en húmedo permanente. Un aglutinante con resistencia en húmedo permanente incluye, pero sin limitación, Kymene® (Hercules Inc., Wilmington, Del.), Parez® (American Cyanamid Company, Wayne, N. J.), Wacker Vinnapas o AF192 (Wacker Chemie AG, Múnich, Alemania) o similares. Diversos agentes con resistencia en húmedo permanente se describen en la patente estadounidense n.° 2.345.543, la patente estadounidense n.° 2.926.116 y la patente estadounidense n.° 2.926.154, cuyas divulgaciones se incorporan a modo de referencia en su totalidad. Otros aglutinantes con resistencia en húmedo permanente incluyen, pero sin limitación, resinas de poliamina-epiclorhidrina, poliamida-epiclorhidrina o poliamida-amina epiclorhidrina, que se denominan colectivamente "resinas de PAE". Los aglutinantes con resistencia en húmedo permanente de ejemplo no limitantes incluyen Kymene 557H o Kymene 557LX (Hercules Inc., Wilmington, Del.) y se han descrito en la patente estadounidense n.° 3.700.623 y la patente estadounidense n.° 3.772.076, que se incorporan en el presente documento en su totalidad a modo de referencia a las mismas.
Como alternativa, en determinadas realizaciones, el aglutinante es un aglutinante con resistencia en húmedo temporal. Los aglutinantes con resistencia en húmedo temporal incluyen, pero sin limitación, Hercobond® (Hercules Inc., Wilmington, Del.), Parez® 750 (American Cyanamid Company, Wayne, N. J.), Parez® 745 (American Cyanamid Company, Wayne, N. J.) o similares. Otros aglutinantes con resistencia en húmedo temporal adecuados incluyen, pero sin limitación, almidón de dialdehído, polietilen imina, goma de manogalactano, glioxal y manogalactano de dialdehído. Otros agentes con resistencia en húmedo temporal adecuados se describen en la patente estadounidense n.° 3.556.932, la patente estadounidense n.° 5.466.337, la patente estadounidense n.° 3.556.933, la patente estadounidense n.° 4.605.702, la patente estadounidense n.° 4.603.176, la patente estadounidense n.° 5.935.383 y la patente estadounidense n.° 6.017.417, cuyo contenido se incorpora en el presente documento en su totalidad a modo de referencia a las mismas.
En determinadas realizaciones, los aglutinantes se aplican como emulsiones en cantidades que varían de aproximadamente 1 g/m2 a aproximadamente 4 g/m2, o de aproximadamente 1 g/m2 a aproximadamente 2 g/m2 o de aproximadamente 2 g/m2 a aproximadamente 3 g/m2. Se puede aplicar un aglutinante a un lado de una capa fibrosa, preferentemente una capa que se orienta al exterior. Como alternativa, se puede aplicar un aglutinante a ambos lados de una capa, en cantidades iguales o desproporcionadas.
Otros aditivos
Los materiales no tejidos de la materia objeto divulgada en el presente documento también pueden contener otros aditivos. Por ejemplo, cuando el material no tejido incluye un núcleo absorbente, una o más capas pueden contener polímero superabsorbente (SAP, por sus siglas en inglés). Los tipos de polímeros superabsorbentes que se pueden usar en la materia objeto divulgada incluyen, pero sin limitación, SAP en su forma en partículas, tal como polvos, gránulos irregulares, partículas esféricas, fibras cortadas y otras partículas alargadas. Las patentes estadounidenses n.° 5.147.343; 5,378,528; 5,795,439; 5,807,916; 5.849.211 y 6.403.857, que se incorporan en el presente documento a modo de referencia en sus totalidades, describen diversos polímeros superabsorbentes y métodos de elaboración de los polímeros superabsorbentes. Un ejemplo de un sistema de formación de polímero superabsorbente son los copolímeros acrílicos reticulados de sales de metal de ácido acrílico y acrilamida u otros monómeros, tales como ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico. Muchos polímeros superabsorbentes granulares convencionales se basan en ácido poli(acrílico) que se ha reticulado durante la polimerización con cualquiera de varios agentes de reticulación de comonómeros multifuncionales bien conocidos en la técnica. Los ejemplos de agentes de reticulación multifuncionales se exponen en las patentes estadounidenses n.° 2.929.154; 3,224,986; 3,332,909; 4.076.673, que se incorporan en el presente documento a modo de referencia en sus totalidades. Por ejemplo, se pueden usar polielectrolitos carboxilados reticulados para formar polímeros superabsorbentes. Se sabe que otros polímeros de polielectrolitos solubles en agua son útiles para la preparación de productos superabsorbentes mediante reticulación, incluyendo estos polímeros: almidón de carboximetilo, carboximetil celulosa, sales de quitosano, sales de gelatina, etc. Sin embargo, estos no se usan comúnmente a escala comercial para potenciar la absorbencia de artículos absorbentes desechables debido principalmente a su mayor coste. Los gránulos de polímero superabsorbente útiles en la práctica de la presente materia objeto están disponibles en el mercado a través de varios fabricantes, tales como BASF, Dow Chemical (Midland, Mich.), Stockhausen (Greensboro, N.C.), Chemdal (Arlington Heights, 111.) y Evonik (Essen, Alemania). Los ejemplos no limitantes de SAP incluyen un polvo basado en ácido acrílico reticulado en superficie, tal como Stockhausen 9350 o SX70, BASF HySorb FEM 33N o Evonik Favor SXM 7900.
En determinadas realizaciones, el SAP se puede usar en una capa en cantidades que varían de aproximadamente el 5 % a aproximadamente el 50 % basándose en el peso total de la estructura. En determinadas realizaciones, la cantidad de SAP en una capa puede variar de aproximadamente 10 g/m2 a aproximadamente 50 g/m2, o de aproximadamente 12 g/m2 a aproximadamente 40 g/m2 o de aproximadamente 15 g/m2 a aproximadamente 25 g/m2.
Materiales no tejidos
La materia objeto divulgada en el presente documento proporciona materiales no tejidos. En determinadas realizaciones, un material no tejido contiene al menos dos capas, en donde cada capa comprende un contenido fibroso específico. En realizaciones específicas, el material no tejido contiene al menos dos capas de fibras sintéticas. En otras realizaciones, el material no tejido contiene una capa de fibra sintética y una capa de fibra de celulosa. En determinadas realizaciones, una capa de fibra sintética puede incluir fibras bicomponentes.
En determinadas realizaciones, el material no tejido tiene al menos dos capas, en donde cada capa comprende un contenido fibroso específico. En realizaciones específicas, la primera capa comprende fibras bicomponentes. Una segunda capa dispuesta adyacente a la primera capa comprende fibras sintéticas. En realizaciones particulares, la primera capa puede incluir, además, fibras de celulosa, además de fibras bicomponentes. Por ejemplo, la primera capa puede incluir pelusa de celulosa. En realizaciones alternativas, la segunda capa puede contener fibras de celulosa en lugar de fibras sintéticas. En determinadas realizaciones, la segunda capa puede incluir, además, fibras bicomponentes, además de fibras de celulosa. En determinadas realizaciones, la segunda capa se recubre con aglutinante sobre su superficie externa.
En determinadas realizaciones, la primera capa contiene de aproximadamente 10 g/m2 a aproximadamente 50 g/m2 de fibras bicomponentes. En realizaciones particulares, las fibras bicomponentes tienen una configuración de núcleo y cubierta excéntrica. Las fibras bicomponentes pueden tener una cubierta de polietileno y un núcleo de polipropileno. En realizaciones particulares, la primera capa incluye, además, de aproximadamente 5 g/m2 a aproximadamente 50 g/m2 de fibras de celulosa. En determinadas realizaciones, la segunda capa contiene de aproximadamente 5 g/m2 a aproximadamente 15 g/m2 o de aproximadamente 8 g/m2 a aproximadamente 12 g/m2 de fibras sintéticas. En realizaciones particulares, las fibras sintéticas pueden incluir polipropileno. Como alternativa, la segunda capa puede contener de aproximadamente 10 g/m2 a aproximadamente 100 g/m2 de fibras de celulosa. Las fibras de celulosa pueden ser pelusa de celulosa. En realizaciones particulares, la segunda capa puede contener de aproximadamente 5 g/m2 a aproximadamente 50 g/m2 de fibras bicomponentes.
En otra realización, el material no tejido tiene al menos tres capas, en donde cada capa tiene un contenido fibroso específico. En realizaciones específicas, la primera capa comprende fibras sintéticas. En realizaciones particulares, las fibras sintéticas son fibras bicomponentes. Una segunda capa dispuesta adyacente a la primera capa comprende fibras bicomponentes. Una tercera capa dispuesta adyacente a la segunda capa comprende fibras sintéticas. En realizaciones alternativas, la tercera capa comprende fibras de celulosa. En realizaciones particulares, la tercera capa puede incluir, además, fibras bicomponentes, además de fibras de celulosa. En determinadas realizaciones, la tercera capa se recubre con aglutinante sobre su superficie externa.
En determinadas realizaciones, la primera capa contiene de aproximadamente 10 g/m2 a aproximadamente 50 g/m2 de fibras bicomponentes. En realizaciones particulares, las fibras bicomponentes tienen una configuración de núcleo y cubierta excéntrica. Las fibras bicomponentes pueden tener una cubierta de polietileno y un núcleo de polipropileno. En determinadas realizaciones, la segunda capa contiene de aproximadamente 4 g/m2 a aproximadamente 20 g/m2 de fibras bicomponentes. En determinadas realizaciones, la tercera capa contiene de aproximadamente 5 g/m2 a aproximadamente 15 g/m2 o de aproximadamente 8 g/m2 a aproximadamente 12 g/m2 de fibras sintéticas. Las fibras sintéticas pueden incluir polipropileno. Como alternativa, la tercera capa puede contener de aproximadamente 10 g/m2 a aproximadamente 100 g/m2 de fibras de celulosa. Las fibras de celulosa pueden ser pelusa de celulosa. En realizaciones particulares, la tercera capa puede contener de aproximadamente 5 g/m2 a aproximadamente 50 g/m2 de fibras bicomponentes.
Núcleos absorbentes
En determinadas realizaciones, el material no tejido puede incluir un núcleo absorbente. La inclusión de un núcleo absorbente puede aumentar la absorbencia global del material no tejido. Por ejemplo, un material no tejido que tenga un núcleo absorbente puede ser adecuado para la limpieza de superficies húmedas o ensuciamientos líquidos. En determinadas realizaciones, el núcleo absorbente puede tener al menos cinco capas, en donde cada capa tiene un contenido fibroso específico. En determinadas realizaciones, la primera capa contiene fibras de celulosa, la segunda capa contiene SAP, la tercera capa contiene fibras de celulosa, la cuarta capa contiene SAP y la quinta capa contiene fibras de celulosa. En determinadas realizaciones, una o más de la primera capa, tercera capa y/o quinta capa pueden incluir, además, fibras bicomponentes. En determinadas realizaciones, el material no tejido puede incluir, además, al menos una capa adicional adyacente al núcleo absorbente. En realizaciones particulares, la capa adicional contiene fibras sintéticas. En determinadas realizaciones, la capa adicional puede incluir fibras bicomponentes.
En realizaciones particulares, la primera capa contiene de aproximadamente 10 g/m2 a aproximadamente 50 g/m2 de fibras de celulosa. En determinadas realizaciones, la segunda capa contiene de aproximadamente 10 g/m2 a aproximadamente 50 g/m2 de partículas de SAP. En determinadas realizaciones, la tercera capa contiene de aproximadamente 10 g/m2 a aproximadamente 50 g/m2 de fibras de celulosa. En determinadas realizaciones, la cuarta capa contiene de aproximadamente 10 g/m2 a aproximadamente 50 g/m2 de partículas de SAP. En determinadas realizaciones, la quinta capa contiene de aproximadamente 10 g/m2 a aproximadamente 50 g/m2 de fibras de celulosa. En realizaciones particulares, una capa adicional comprende de aproximadamente 10 g/m2 a aproximadamente 50 g/m2 de fibras sintéticas. En realizaciones particulares, las fibras sintéticas son fibras bicomponentes que tienen una configuración de núcleo y cubierta excéntrica. Las fibras bicomponentes pueden tener una cubierta de polietileno y un núcleo de polipropileno.
Características de los materiales no tejidos
En determinadas realizaciones, una o más capas se tratan con un aditivo adherente. Por ejemplo, las superficies externas de una o más capas se pueden tratar con el aditivo adherente. En determinadas realizaciones, el aditivo adherente se aplica a una capa de fibra sintética, por ejemplo, una capa de fibra bicomponente. En determinadas realizaciones, la cobertura del aditivo adherente sobre una capa puede ser de aproximadamente el 1 % a aproximadamente el 99 %. En realizaciones particulares, al menos una parte de una superficie externa se trata con un aditivo adherente en una cantidad que varía de aproximadamente 0,5 g/m2 a aproximadamente 20 g/m2, de aproximadamente 1 g/m2 a aproximadamente 15 g/m2, de aproximadamente 3 g/m2 a aproximadamente 12 g/m2 o de aproximadamente 7 g/m2 a aproximadamente 8 g/m2. En realizaciones particulares, al menos una parte de una superficie externa se trata con un aditivo adherente en una cantidad que varía de aproximadamente 0,5 g/m2 a aproximadamente 1,5 g/m2.
En determinadas realizaciones, una o más capas se unen sobre al menos una parte de al menos una de sus superficies externas con aglutinante. No resulta necesario que el aglutinante se una químicamente a una parte de la capa, aunque se prefiere que el aglutinante permanezca asociado en estrecha proximidad con la capa, mediante recubrimiento, adherencia, precipitación o cualquier otro mecanismo, de tal manera que no se desprenda de la capa durante el manejo normal de la capa. Por conveniencia, la asociación entre la capa y el aglutinante que se ha analizado anteriormente se puede denominar unión y se puede decir que el compuesto se une a la capa. En determinadas realizaciones de la materia objeto divulgada en el presente documento, al menos una parte de al menos una capa externa se recubre con aglutinante. En realizaciones particulares de la materia objeto divulgada, al menos una parte de una capa externa se recubre con aglutinante en una cantidad que varía de aproximadamente 1 g/m2 a aproximadamente 4 g/m2, o de aproximadamente 1 g/m2 a aproximadamente 2 g/m2 o de aproximadamente 2 g/m2 a aproximadamente 3 g/m2.
En determinadas realizaciones del material no tejido, el intervalo del gramaje en una primera capa es de aproximadamente 5 g/m2 a aproximadamente 100 g/m2 o de aproximadamente 10 g/m2 a aproximadamente 50 g/m2. El intervalo del gramaje en una segunda capa es de aproximadamente 5 g/m2 a aproximadamente 100 g/m2, o de aproximadamente 5 g/m2 a aproximadamente 50 g/m2, o de aproximadamente 5 g/m2 a aproximadamente 15 g/m2 o de aproximadamente 8 g/m2 a aproximadamente 12 g/m2. Si están presentes capas adicionales, el gramaje de cada una varía de aproximadamente 5 g/m2 a aproximadamente 100 g/m2, o de aproximadamente 10 g/m2 a aproximadamente 50 g/m2 o de aproximadamente 4 g/m2 a aproximadamente 20 g/m2.
En determinadas realizaciones del material no tejido, el intervalo de gramaje de la estructura global es de aproximadamente 5 g/m2 a aproximadamente 600 g/m2, o de aproximadamente 5 g/m2 a aproximadamente 300 g/m2, o de aproximadamente 5 g/m2 a aproximadamente 250 g/m2, o de aproximadamente 10 g/m2 a aproximadamente 250 g/m2, o de aproximadamente 20 g/m2 a aproximadamente 200 g/m2, o de aproximadamente 30 g/m2 a aproximadamente 200 g/m2 o de aproximadamente 40 g/m2 a aproximadamente 200 g/m2.
El calibre del material no tejido se refiere al calibre de todo el material. En determinadas realizaciones, el calibre del material varía de aproximadamente 0,5 mm a aproximadamente 8,0 mm, o de aproximadamente 0,5 mm a aproximadamente 4,0 mm, o de aproximadamente 0,5 mm a aproximadamente 3,0 mm, o de aproximadamente 0,5 mm a aproximadamente 2,0 mm o de aproximadamente 0,7 mm a aproximadamente 1,5 mm.
La materia objeto divulgada en el presente documento proporciona materiales no tejidos mejorados con muchas ventajas con respecto a diversos materiales disponibles en el mercado. Por ejemplo, los materiales no tejidos se pueden tratar con un aditivo adherente y usarse sobre una superficie sin dejar residuos. Adicionalmente, los materiales no tejidos pueden tener un rendimiento de limpieza mejorado. Por ejemplo, los materiales no tejidos son adecuados para la atracción y recogida de partículas. En determinadas realizaciones, la eficacia de limpieza de los materiales no tejidos se puede analizar mediante la determinación del porcentaje de un ensuciamiento que se limpia usando los materiales no tejidos. En determinadas realizaciones, los materiales no tejidos pueden tener una eficacia de limpieza que es mayor del 10 %, mayor del 20 %, mayor del 30 %, mayor del 40 %, mayor del 50 %, mayor del 55 %, mayor del 60 %, mayor del 65 %, mayor del 70 % o mayor del 75 %. En determinadas realizaciones, la eficacia de limpieza de los materiales no tejidos puede ser mayor que la de un producto disponible en el mercado.
En determinadas realizaciones, la eficacia de limpieza de los materiales no tejidos puede ser mayor para las partículas que tienen un tamaño particular. Por ejemplo, en determinadas realizaciones, los materiales no tejidos pueden tener una eficacia de limpieza que es mayor del 40 %, mayor del 50 %, mayor del 55 %, mayor del 60 %, mayor del 65 %, mayor del 70 % o mayor del 75 % para las partículas que tienen un tamaño de partícula promedio de aproximadamente 0,35 a aproximadamente 1,0 mm, o de aproximadamente 0,4 mm a aproximadamente 0,8 mm, o de aproximadamente 0,45 mm a aproximadamente 0,7 mm o aproximadamente 0,5 mm a aproximadamente 0,6 mm.
En determinadas realizaciones, los materiales no tejidos pueden tener una determinada adherencia. Por ejemplo, y sin limitación, los materiales no tejidos pueden tener una adherencia, es decir, la cantidad de fuerza necesaria para separar una parte adherente del material no tejido de una superficie, de al menos aproximadamente 65 g, al menos aproximadamente 60 g, al menos aproximadamente 100 g, al menos aproximadamente 120 g, al menos aproximadamente 300 g, al menos aproximadamente 500 g, al menos aproximadamente 700 g, al menos aproximadamente 740 g o al menos aproximadamente 790 g. Para ejemplos adicionales y sin limitación, los materiales no tejidos pueden tener una carga máxima, es decir, la carga máxima que se puede soportar entre una parte adherente del material no tejido y una superficie, de al menos aproximadamente 0,68 N (0,15 lbf), al menos aproximadamente 0,77 N (0,17 lbf), al menos aproximadamente 1,11 N (0,25 lbf), al menos aproximadamente 1,20 N (0,27 lbf), al menos aproximadamente 2,22 N (0,5 lbf), al menos aproximadamente 4,45 N (1,0 lbf), al menos aproximadamente 6,23 N (1,4 lbf), al menos aproximadamente 7,12 N (1,6 lbf) o al menos aproximadamente 7,78 N (1,75 lbf).
Métodos de elaboración del material
Se puede usar una diversidad de procesos para ensamblar los materiales usados en la práctica de la presente materia objeto divulgada para producir los materiales, incluyendo, pero sin limitación, procesos de formación en seco tradicionales, tales como la deposición por chorro de aire y el cardado, u otras tecnologías de formación, tales como el entrelazado por chorro de agua o el entrelazado por chorro de aire. Preferentemente, los materiales se pueden preparar mediante procesos de deposición por chorro de aire. Los procesos de deposición por chorro de aire incluyen, pero sin limitación, el uso de uno o más cabezales formadores para depositar las materias primas de composiciones diferentes en orden seleccionado en el proceso de fabricación para producir un producto con distintos estratos. Esto permite una gran versatilidad en la diversidad de productos que se pueden producir. En una realización, el material se prepara como una banda de deposición por chorro de aire continua. La banda de deposición por chorro de aire normalmente se prepara mediante la desintegración o la desfibración de una lámina o láminas de pasta de celulosa, normalmente mediante molinos de martillo, para proporcionar fibras individualizadas. En lugar de una lámina de pasta de fibra virgen, los molinos de martillo u otros desintegradores se pueden alimentar con recortes de borde de la deposición por chorro de aire reciclados y material transitorio que no pertenece a la memoria descriptiva producidos durante los cambios de calidad y otros desechos de la producción de deposición por chorro de aire. La posibilidad de reciclar, de este modo, los desechos de producción contribuirá a una economía mejorada del proceso global. Las fibras individualizadas de cualquier fuente, vírgenes o recicladas, a continuación, se transportan por aire a los cabezales formadores sobre la máquina formadora de bandas de deposición por chorro de aire. Varios fabricantes elaboran máquinas formadoras de bandas de deposición por chorro de aire adecuadas para su uso en la materia objeto divulgada, incluyendo Dan-Web Forming de Aarhus, Dinamarca, M&J Fibretech A/S de Horsens, Dinamarca, Rando Machine Corporation, Macedon, N.Y, que se describe en la patente estadounidense n.° 3.972.092, cuya divulgación se incorpora en el presente documento a modo de referencia en su totalidad, Margasa Textile Machinery de Cerdanyola del Vallés, España, y DOA International de Wels, Austria. Aunque estas numerosas máquinas formadoras difieren en cómo se abre la fibra y se transporta por aire al alambre formador, todas son capaces de producir las bandas de la materia objeto divulgada en el presente documento. Los cabezales formadores de Dan-Web incluyen tambores perforados rotativos o agitados, que sirven para mantener la separación de fibras hasta que las fibras se extraen mediante vacío sobre una cinta transportadora formadora porosa o un alambre formador. En la máquina de M&J, el cabezal formador es básicamente un agitador rotatorio por encima de una pantalla. El agitador rotatorio puede comprender una serie o una agrupación de hélices rotativas o aspas de ventilador. Otras fibras, tales como una fibra termoplástica sintética, se abren, se pesan y se mezclan en un sistema de dosificación de fibras, tal como un alimentador de productos textiles suministrado por Laroche S. A. de Cours-La Ville, Francia. A partir del alimentador de productos textiles, las fibras se transportan por aire a los cabezales formadores de la máquina de deposición por chorro de aire donde estas se mezclan adicionalmente con las fibras de pasta de celulosa desmenuzadas desde los molinos de martillo y se depositan sobre el alambre formador de movimiento continuo. Cuando se desean capas definidas, se pueden usar cabezales formadores separados para cada tipo de fibra. Como alternativa o adicionalmente, se pueden prefabricar una o más capas antes de combinarse con las capas adicionales, si las hubiera.
La banda de deposición por chorro de aire se transfiere del alambre formador a una calandria u otra fase de densificación para densificar la banda, si es necesario, para aumentar su resistencia y espesor de banda de control. En una realización, a continuación, las fibras de la banda se unen mediante su paso a través de un horno fijado a una temperatura lo suficientemente alta como para fusionar los materiales termoplásticos incluidos u otros aglutinantes. En una realización adicional, la unión secundaria a partir del secado o curado de una pulverización de látex o aplicación de espuma se produce en el mismo horno. El horno puede ser un horno de chorro de aire convencional, se puede operar como un horno de convección o puede alcanzar el calentamiento necesario mediante irradiación infrarroja o incluso microondas. En realizaciones particulares, la banda de deposición por chorro de aire se puede tratar con aditivos adicionales, tales como un aditivo adherente o un aglutinante, antes o después del curado por calor. Los aditivos se pueden aplicar mediante pulverización, recubrimiento o impresión sobre la banda de deposición por chorro de aire.
Aplicaciones y usos finales
Los materiales no tejidos de la materia objeto divulgada se pueden usar para una diversidad de aplicaciones conocidas en la técnica. Por ejemplo, los materiales no tejidos se pueden usar ya sea solos o como componente en una diversidad de productos para el consumidor, incluyendo productos de limpieza. En determinados aspectos, los materiales no tejidos se pueden usar como toallitas, láminas, toallas y similares. A modo de ejemplo, los materiales no tejidos se pueden usar como toallitas desechables para aplicaciones de limpieza, incluyendo aplicaciones de limpieza doméstica, personal e industrial. Adicionalmente, los materiales no tejidos se pueden fijar a una herramienta de limpieza (por ejemplo, una de mano), tal como una fregona o una bayeta, para aplicaciones de limpieza.
7. Ejemplos
Los siguientes ejemplos son simplemente ilustrativos de la materia objeto divulgada en el presente documento y estos no se deben considerar de ningún modo limitantes del ámbito de la materia objeto.
EJEMPLO 1: eficacia de limpieza de los materiales no tejidos sobre diversas superficies
El presente Ejemplo proporciona la eficacia de limpieza de materiales no tejidos de dos capas con y sin un aditivo adherente sobre diversos tipos de superficies.
La capa superior del material no tejido de dos capas comprendía fibras bicomponentes excéntricas que tenían un núcleo de polipropileno y una cubierta de polietileno. La capa inferior comprendía un producto unido por hilado de polipropileno sin tratar de 12 g/m2 (código de rejilla = MOR-B0137) de Polymer Group Inc. Se prepararon dos tipos del material no tejido que tenían un gramaje global de 30 g/m2 y 50 g/m2. Adicionalmente, algunas muestras de cada material no tejido de gramaje se trataron con un aditivo adherente sobre la superficie externa de la capa superior. El aditivo adherente era una emulsión de polímero basada en agua de Cattie Adhesives (contenido de sólidos al 55 %, 500 cps y viscosidad pulverizable). La cantidad diana de aditivo adherente fue de aproximadamente 7 g/m2 a aproximadamente 8 g/m2.
Se prepararon tres formulaciones de ensuciamiento diferentes. Se diseñó una primera formulación de ensuciamiento (Ensuciamiento 1) que imitaba los desechos domésticos e incluía mugre y cabello. Se diseñó una segunda formulación de ensuciamiento (Ensuciamiento 2) que imitaba los materiales en partículas finas e incluía harina. Se diseñó una tercera formulación de ensuciamiento (Ensuciamiento 3) que tenía una mezcla de partículas de mayor tamaño. La Tabla 1 proporciona detalles sobre cada formulación de ensuciamiento.
Tabla 1. Formulaciones de ensuciamiento
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Los ensuciamientos se pesaron y se esparcieron uniformemente sobre tres superficies de suelo diferentes de 0,91 m (3 pies) x 0,91 m (3 pies) (madera dura, vinilo y cerámica) debajo de un bastidor de ensayo que sostenía un cabezal de fregona Swiffer, de tal manera que el cabezal de fregona Swiffer se suspendía sobre la superficie de suelo y se podía mover a través de la superficie de suelo con el accionamiento. El bastidor de ensayo se programó para empujar el cabezal de fregona en una configuración fijada con una fuerza y velocidad aplicadas constantes. La configuración fijada se diseñó para cubrir toda la superficie de suelo de 0,91 m (3 pies) x 0,91 m (3 pies) mediante el movimiento en un patrón de tipo serpiente hacia adelante y hacia atrás. Por consistencia, el bastidor de ensayo se usó para medir la eficacia de limpieza para cada muestra cuando se usó en el mismo patrón y con la misma fuerza y velocidad, para limpiar un ensuciamiento.
Cada uno de los materiales no tejidos (es decir, 30 g/m2 y 50 g/m2 y con y sin aditivo adherente) se cargó sobre el cabezal de fregona Swiffer y se usó para limpiar cada una de las formulaciones de ensuciamiento de una superficie de madera dura. Adicionalmente, se sometieron a ensayo dos materiales disponibles en el mercado (Swiffer y 3M Easy Trap Duster) para cada formulación de ensuciamiento sobre la superficie de madera dura. Cada uno de los materiales no tejidos y los materiales disponibles en el mercado se sometieron a ensayo para tres pruebas. La eficacia de limpieza se cuantificó mediante el cálculo del porcentaje de ensuciamiento retirado mediante los diversos materiales. En particular, la eficacia de limpieza se calculó mediante el pesaje, en primer lugar, de la cantidad de ensuciamiento aplicado, así como los diversos materiales previos a la limpieza. Después de la limpieza, los materiales se volvieron a pesar y se restó el peso original para calcular la cantidad de ensuciamiento recogido mediante los materiales. La eficacia de limpieza es el porcentaje de ensuciamiento recogido o retirado en comparación con la cantidad original de ensuciamiento aplicado. La Tabla 2 proporciona la eficacia de limpieza promedio (Prom.) y la desviación típica (DT) para cada material con respecto a cada formulación de ensuciamiento.
Tabla 2. Eficacia de limpieza sobre una superficie de madera dura
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La Figura 1 proporciona una ilustración de la eficacia de limpieza promedio para cada uno de los materiales sobre la superficie de madera dura. Tal como se muestra en la Tabla 2 y la Figura 1, los materiales no tejidos con el aditivo adherente superaron a los materiales no tejidos sin el aditivo adherente en todas las formulaciones de ensuciamiento. Los materiales no tejidos con el aditivo adherente tenían una eficacia de limpieza mejorada en comparación con los materiales disponibles en el mercado. Adicionalmente, los materiales no tejidos sin el aditivo adherente tenían una eficacia de limpieza mejorada en comparación con los materiales disponibles en el mercado cuando se usaron para limpiar el Ensuciamiento 2.
De manera similar, cada uno de los materiales no tejidos se usó para limpiar cada formulación de ensuciamiento de una superficie de vinilo. Los materiales Swiffer y 3M también se sometieron a ensayo mediante la limpieza de cada formulación de ensuciamiento de la superficie de vinilo. Cada uno de los materiales no tejidos y los materiales disponibles en el mercado se sometieron a ensayo para tres pruebas. La Tabla 3 proporciona la eficacia de limpieza promedio y la desviación típica para cada material con respecto a cada formulación de ensuciamiento.
Tabla 3. Eficacia de lim ieza sobre una su erficie de vinilo
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La Figura 2 proporciona una ilustración de la eficacia de limpieza promedio para cada uno de los materiales sobre la superficie de vinilo. Al igual que con la superficie de madera dura, los materiales no tejidos con el aditivo adherente superaron a los materiales no tejidos sin el aditivo adherente en todas las formulaciones de ensuciamiento. Los materiales no tejidos con el aditivo adherente tenían una eficacia de limpieza mejorada en comparación con los materiales disponibles en el mercado en todas las formulaciones de ensuciamiento. Adicionalmente, el material no tejido de 50 g/m2 sin el aditivo adherente tenía una eficacia de limpieza mejorada en comparación con los materiales disponibles en el mercado cuando se usó para limpiar el Ensuciamiento 2.
Además, cada uno de los materiales no tejidos se usó para limpiar cada formulación de ensuciamiento de una superficie de cerámica. Los materiales Swiffer y 3M también se sometieron a ensayo mediante la limpieza de cada formulación de ensuciamiento de la superficie de cerámica. Cada uno de los materiales no tejidos y los materiales disponibles en el mercado se sometieron a ensayo para tres pruebas. La Tabla 4 proporciona la eficacia de limpieza promedio y la desviación típica para cada material con respecto a cada formulación de ensuciamiento.
Tabla 4. Eficacia de limpieza sobre una superficie de cerámica
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La Figura 3 proporciona una ilustración de la eficacia de limpieza promedio para cada uno de los materiales sobre la superficie de cerámica. Al igual que con las superficies de madera dura y vinilo, los materiales no tejidos con el aditivo adherente superaron a los materiales no tejidos sin el aditivo adherente en todas las formulaciones de ensuciamiento. Los materiales no tejidos con el aditivo adherente tenían una eficacia de limpieza mejorada en comparación con los materiales disponibles en el mercado cuando se usaron para limpiar el Ensuciamiento 1. Además, en comparación con el producto Swiffer, tanto los materiales no tejidos de 30 g/m2 como los de 50 g/m2 con el aditivo adherente tenían una eficacia de limpieza mejorada cuando se usaron para limpiar el Ensuciamiento 1. En comparación con el producto 3M, el material no tejido de 30 g/m2 con el aditivo adherente tenía una eficacia de limpieza mejorada cuando se usó para limpiar el Ensuciamiento 3.
Estos datos muestran que los materiales no tejidos de la materia objeto divulgada en el presente documento pueden ser más eficaces para fines de limpieza que determinados materiales disponibles en el mercado. Además, la adición de un aditivo adherente puede aumentar significativamente la eficacia de limpieza de un material no tejido. Particularmente, la aplicación de un aditivo adherente a una capa bicomponente externa de un material no tejido puede mejorar su rendimiento de limpieza.
EJEMPLO 2: eficacia de limpieza de los materiales no tejidos con respecto a los tamaños de partícula
El presente Ejemplo proporciona la eficacia de limpieza de un material no tejido experimental. La capa superior del material no tejido comprendía fibras bicomponentes excéntricas que tenían un núcleo de polipropileno y una cubierta de polietileno. La capa inferior comprendía un producto unido por hilado de polipropileno sin tratar de 12 g/m2 (código de rejilla = MOR-B0137) de Polymer Group Inc. El material no tejido tenía un gramaje global de 50 g/m2. La superficie externa de la capa superior se trató con un aditivo adherente. El aditivo adherente era una emulsión de polímero basada en agua de Cattie Adhesives (contenido de sólidos al 55 %, 500 cps y viscosidad pulverizable). La cantidad diana de aditivo adherente fue de aproximadamente 7 g/m2 a aproximadamente 8 g/m2.
Se prepararon cuatro formulaciones de ensuciamiento (Cheerios, comida de gatos, pan rallado y arena para gatos) mediante la trituración y el tamizado de las formulaciones en tamaños de partícula específicos. Cada una de las formulaciones de ensuciamiento se separó en grupos por tamaño de partícula (basándose en el diámetro). Los grupos de tamaño de partícula fueron: (1) mayor de 6,3 mm (">6,3 mm"); (2) de 3,15 mm a 6,3 mm ("3,15-6,3 mm"); (3) de 1,6 mm a 3,15 mm ("1,6-3,15 mm"); y (4) menor de 1,6 mm ("<1,6 mm"). Cada grupo de tamaño de partícula se aplicó a tres superficies diferentes (madera dura, vinilo y cerámica) y se limpió usando el material no tejido, tal como se describe en el Ejemplo 1. Cada material no tejido se pesó antes de cargarlo en el cabezal de fregona y después de la limpieza para determinar el peso del ensuciamiento retirado. Por comparación, cada grupo de tamaño de partícula también se limpió usando un material disponible en el mercado (Swiffer). Se realizaron tres pruebas para cada grupo de tamaño de partícula.
La eficacia de limpieza se cuantificó mediante el cálculo del porcentaje de ensuciamiento retirado mediante los diversos materiales. En las Tablas y Figuras siguientes, el término "adherente" se refiere al material no tejido de este Ejemplo. La Tabla 5 proporciona la eficacia de limpieza promedio y la desviación típica del material no tejido y el material Swiffer con respecto a cada formulación de ensuciamiento sobre una superficie de madera dura.
Tabla 5. Eficacia de lim ieza sobre una su erficie de madera dura
Figure imgf000016_0002
continuación
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Las Figuras 4A-4D proporcionan una ilustración de la eficacia de limpieza promedio ("efectividad de recogida") de cada material para cada grupo de tamaño de partícula. Para la mayoría de los ensuciamientos, el material no tejido mostró una eficacia de limpieza mejorada en comparación con el material Swiffer. Particularmente, el material no tejido tuvo una eficacia de limpieza significativamente mayor para tamaños de partícula pequeños (por ejemplo, 1,6-3,15 mm y <1,6 mm).
La Tabla 6 proporciona la eficacia de limpieza promedio y la desviación típica del material no tejido y el material Swiffer con respecto a cada formulación sobre una superficie de vinilo.
Tabla 6. Eficacia de lim ieza sobre una su erficie de vinilo
Figure imgf000017_0002
Las Figuras 5A-5D proporcionan una ilustración de la eficacia de limpieza promedio ("efectividad de recogida") de cada material sobre una superficie de vinilo para cada grupo de tamaño de partícula. Al igual que con la superficie de madera dura, el material no tejido mostró una eficacia de limpieza mejorada en comparación con el material Swiffer. El material no tejido tenía una eficacia de limpieza significativamente mayor en todos los tamaños de partícula, particularmente con respecto a las formulaciones de comida de gatos, pan rallado y arena para gatos.
La Tabla 7 proporciona la eficacia de limpieza promedio y la desviación típica del material no tejido y el material Swiffer con respecto a cada formulación sobre una superficie de cerámica.
Tabla 7. Eficacia de limpieza sobre una superficie de cerámica
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Las Figuras 6A-6D proporcionan una ilustración de la eficacia de limpieza promedio ("efectividad de recogida") de cada material sobre una superficie de cerámica para cada grupo de tamaño de partícula. El material no tejido tuvo una eficacia de limpieza significativamente mayor en comparación con el material Swiffer con respecto a la arena para gatos. La arena para gatos contenía solo partículas pequeñas (por ejemplo, 1,6-3,15 mm y <1,6 mm), lo que sugiere que el material no tejido tenía un rendimiento de limpieza mejorado con respecto a las partículas finas.
Estos datos muestran que los materiales no tejidos de la materia objeto divulgada en el presente documento tienen una eficacia de limpieza mejorada con respecto a determinados materiales disponibles en el mercado. Particularmente, el tratamiento de una capa externa de un material no tejido con un aditivo adherente puede proporcionar un rendimiento de limpieza mejorado.
EJEMPLO 3: eficacia de limpieza de los materiales no tejidos con respecto al tipo de suciedad
El presente Ejemplo proporciona la eficacia de limpieza de materiales no tejidos en la limpieza de ensuciamientos que comprenden diversos tipos de suciedad.
Una primera muestra (Muestra 3) era un material no tejido de dos capas que tenía un gramaje global de 50 g/m2 La capa superior del material no tejido de dos capas comprendía fibras bicomponentes excéntricas que tenían un núcleo de polipropileno y una cubierta de polietileno. La capa inferior comprendía un producto unido por hilado de polipropileno sin tratar de 12 g/m2 (código de rejilla = MOR-B0137) de Polymer Group Inc. El material no tejido se trató con un aditivo adherente sobre la superficie externa de la capa superior. El aditivo adherente era una emulsión de polímero basada en agua de Cattie Adhesives (contenido de sólidos al 55 %, 500 cps y viscosidad pulverizable). La cantidad diana de aditivo adherente era de aproximadamente 1 g/m2, es decir, de aproximadamente 0,8 g/m2 a aproximadamente 1,3 g/m2. Con fines comparativos, el material no tejido de dos capas (Muestra 3) se comparó con los productos Swiffer y Great Value disponibles en el mercado.
Se prepararon ocho formulaciones de ensuciamiento diferentes, conteniendo cada una un solo tipo de suciedad. Los tipos de suciedad fueron: café, Cheerios triturados, arena para gatos, sal, arena, azúcar y harina, que se sometieron a ensayo dos veces en dos días diferentes. Las fuentes de cada tipo de suciedad se enumeran en la Tabla 8, a continuación. Los ensuciamientos se pesaron y esparcieron uniformemente sobre superficies de suelo de vinilo de 0,91 m (3 pies) x 0,91 m (3 pies) debajo de un bastidor de ensayo que sostenía un cabezal de fregona Swiffer. El bastidor de ensayo se programó para empujar el cabezal de fregona en una configuración fijada con una fuerza y velocidad aplicadas constantes, tal como se describe en el Ejemplo 1.
Tabla 8. Ti os de suciedad
Figure imgf000018_0002
continuación
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La Muestra 3 y el producto Swiffer se cargaron en el cabezal de fregona Swiffer y se usaron para limpiar cada una de las formulaciones de ensuciamiento de la superficie de vinilo. Cada uno de los materiales no tejidos y los materiales disponibles en el mercado se sometieron a ensayo para tres pruebas con cada formulación de ensuciamiento, con la excepción de que el producto Swiffer solo se sometió a ensayo con harina (Ensuciamiento 2 de harina) para una prueba. Adicionalmente, el producto Great Value solo se sometió a ensayo con harina (Ensuciamiento 2 de harina), sal, arena para gatos y café. La eficacia de limpieza se cuantificó mediante el cálculo del porcentaje de ensuciamiento retirado mediante los diversos materiales. En particular, la eficacia de limpieza se calculó mediante el pesaje, en primer lugar, de la cantidad de ensuciamiento aplicado, así como los diversos materiales previos a la limpieza. Después de la limpieza, los materiales se volvieron a pesar y se restó el peso original para calcular la cantidad de ensuciamiento recogido mediante los materiales. La eficacia de limpieza es el porcentaje de ensuciamiento recogido o retirado en comparación con la cantidad original de ensuciamiento aplicado. La Tabla 9 proporciona la eficacia de limpieza promedio (Prom.) y la desviación típica (DT) para cada material con respecto a cada formulación de ensuciamiento.
Tabla 9. Eficacia de limpieza %
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La Figura 7A muestra la eficacia de limpieza promedio de la Muestra 3 en comparación con el producto Swiffer en cada uno de los tipos de suciedad y la Figura 7B muestra la eficacia de limpieza promedio de la Muestra 3 en comparación con el producto Great Value en cada uno de los tipos de suciedad sometidos a ensayo para el producto Great Value. Para una ilustración adicional, la Figura 8 proporciona un gráfico de barras de las eficacias de limpieza de la Muestra 3, el producto Swiffer y el producto Great Value para los cuatro tipos de suciedad sometidos a ensayo con cada producto: arena para gatos, café, harina y sal.
Estos datos muestran que la Muestra 3 tuvo una eficacia de limpieza que fue al menos tan buena como la de los productos Swiffer y Great Value para cada tipo de suciedad. Por ejemplo, en comparación con el producto Swiffer, la Muestra 3 tuvo de manera aproximada la misma eficacia de limpieza para la harina, el café y los Cheerios. En comparación con el producto Great Value, la Muestra 3 tuvo de manera aproximada la misma eficacia de limpieza para la harina y el café.
Sin embargo, para varios de los tipos de suciedad, la Muestra 3 había mejorado significativamente la eficacia de limpieza en comparación con los productos Swiffer y Great Value. Por ejemplo, en comparación con el producto Swiffer, la Muestra 3 tuvo el doble (2x) de eficacia de limpieza para la sal, el azúcar y la arena. En comparación con el producto Great Value, la Muestra 3 tuvo siete veces (7x) la eficacia de limpieza para la sal. La Muestra 3 funcionó mucho mejor que los productos Swiffer y Great Value para la arena para gatos. La Muestra 3 tuvo cuatro veces (4x) la eficacia de limpieza del producto Swiffer y doce veces (12x) la eficacia de limpieza del producto Great Value cuando se usó para limpiar arena para gatos.
Para analizar adicionalmente la relación entre el tipo de suciedad y la eficacia de limpieza, se determinaron las distribuciones de tamaño de partícula para varios tipos de suciedad y se proporcionan en la Figura 9 para azúcar, sal, arena, Cheerios triturados y arena para gatos. Los tamaños de partícula promedio para estos tipos de suciedad variaron de aproximadamente 0,38 mm (para azúcar) a aproximadamente 1 mm (para Cheerios triturados). Las Figuras 10A-10B proporcionan las eficacias de limpieza en comparación con el tamaño de partícula para cada uno de la Muestra 3 y el producto Swiffer, respectivamente. Tal como se muestra en las Figuras 10A-10B, la eficacia de limpieza estuvo generalmente relacionada con el tamaño de partícula. Por ejemplo, la Muestra 3 tuvo la mejor eficacia de limpieza para partículas de tamaño medio que tenían un tamaño de partícula promedio de aproximadamente 0,5 mm (véase la Figura 10A, sal) en comparación con las partículas de otros tamaños sometidas a ensayo. Sin embargo, el producto Swiffer generalmente tuvo una peor eficacia de limpieza en todos los tamaños de partícula y no tuvo una eficacia de limpieza de pico para partículas de tamaño medio que tenían un tamaño de partícula promedio de aproximadamente 0,5 mm, en comparación con las partículas de menor tamaño (véase la Figura 10B, azúcar y sal).
Como tales, estos datos indican que los materiales no tejidos de acuerdo con la materia objeto divulgada en el presente documento pueden tener una eficacia de limpieza mejorada en comparación con las alternativas disponibles en el mercado. Por ejemplo, los materiales no tejidos divulgados en el presente documento pueden tener una eficacia de limpieza particularmente mejorada para determinados tamaños de partícula y tipos de suciedad.
EJEMPLO 4: ensayos de adherencia de los materiales no tejidos
El presente Ejemplo mide la adherencia de los materiales no tejidos preparados de conformidad con la materia objeto divulgada en el presente documento.
Se prepararon cuatro muestras de materiales no tejidos (Muestras 4A-4D). Las Muestras 4B-4D se trataron con un aditivo adherente sobre la superficie externa de su capa superior. Para la Muestra 4B, la cantidad diana de aditivo adherente era de aproximadamente 1 g/m2 Para las Muestras 4C y 4D, la cantidad diana de aditivo adherente era de aproximadamente 6 g/m2. La Muestra 4C se preparó a partir de un material no tejido de 6,25 g/m2, mientras que la Muestra 4D se preparó a partir de un material no tejido de 6,77 g/m2. La Muestra 4A no se trató con un aditivo adherente.
Para medir la adherencia de las Muestras 4A-4D, las muestras se pegaron con cinta a una plataforma superior de 2,54 cm (2 pulgadas) x 2,54 cm (2 pulgadas) sobre un bastidor extensible. Las muestras se bajaron para colocarlas adyacentes a una plataforma inferior, hasta que la presión entre las plataformas alcanzó 2,93 kPa (0,425 psi). Posteriormente, se elevó la plataforma y se midió la carga entre las plataformas superior e inferior. La Tabla 10, a continuación, proporciona la carga máxima promedio y la adherencia para cuatro pruebas de cada muestra. La carga máxima es la carga de pico entre las plataformas superior e inferior, mientras que la adherencia es la fuerza necesaria para separar las dos plataformas.
T l 1 . r m xim r m i h r n i l M r 4A-4D
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Tal como se ilustra en la Tabla 10, los materiales no tejidos que incluían un aditivo adherente (Muestras 4B-4D) tenían una carga máxima y una adherencia significativamente mayores en comparación con aquellos que no tenían un aditivo adherente. Adicionalmente, las muestras con mayores cantidades de aditivo adherente (Muestras 4C y 4C) tienen la mayor carga máxima y adherencia.
Para investigar adicionalmente la adherencia de los materiales no tejidos divulgados en el presente documento, se prepararon tres muestras adicionales de materiales no tejidos (Muestras 4E-4G). Las Muestras 4E y 4F se prepararon en dos convertidores diferentes, pero cada uno contenía la misma cantidad de aditivo adherente. La Muestra 4G se preparó en el mismo convertidor que la Muestra 4F, pero no contenía ningún aditivo adherente. La adherencia se sometió a ensayo de acuerdo con los métodos descritos anteriormente. La Tabla 11, a continuación, proporciona la carga máxima y la adherencia para cuatro pruebas de cada muestra.
T l 11. r m xim r m i h r n i l M r 4E-4
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Tal como se ilustra en la Tabla 11, independientemente del convertidor usado, los materiales no tejidos que incluían un aditivo adherente (Muestras 4E y 4F) tenían una adherencia significativamente mayor, tal como se mide mediante la carga máxima y la adherencia, en comparación con la Muestra 4G sin un aditivo adherente. Sin embargo, el proceso de conversión afectó a la adherencia, ya que la Muestra 4F tenía menos adherencia que la Muestra 4E.
Estos datos ilustran que se puede usar un aditivo adherente para conferir adherencia a los materiales no tejidos divulgados en el presente documento. Cuando se tratan con el aditivo adherente, los materiales no tejidos se pueden usar para recoger y sostener cargas altas y resultarían adecuados para la recogida y el atrapamiento de suciedades, tal como se ha descrito anteriormente.

Claims (16)

REIVINDICACIONES
1. Un material no tejido multicapa, que comprende:
una primera capa externa que comprende fibras sintéticas y un aditivo adherente; y
una segunda capa externa que comprende fibras de celulosa y/o fibras sintéticas,
en donde, cuando se usa para limpiar una superficie, el material no tejido tiene una eficacia de limpieza de al menos aproximadamente el 20 %; y
en donde el material no tejido tiene una adherencia de al menos aproximadamente 65 g.
2. Un material no tejido multicapa, que comprende:
una capa externa que comprende fibras sintéticas y un aditivo adherente; y
un núcleo absorbente,
en donde, cuando se usa para limpiar una superficie, el material no tejido tiene una eficacia de limpieza de al menos aproximadamente el 20 %; y
en donde el material no tejido tiene una adherencia de al menos aproximadamente 65 g.
3. El material no tejido multicapa de la reivindicación 2, en donde el núcleo absorbente comprende:
una primera capa que comprende fibras de celulosa;
una segunda capa, adyacente a la primera capa, que comprende SAP;
una tercera capa, adyacente a la segunda capa, que comprende fibras de celulosa;
una cuarta capa, adyacente a la tercera capa, que comprende SAP; y
una quinta capa, adyacente a la cuarta capa, que comprende fibras de celulosa.
4. El material no tejido multicapa de la reivindicación 1 o de la reivindicación 2, en donde el material no tejido tiene una eficacia de limpieza de al menos aproximadamente el 35 % o de al menos aproximadamente el 50 %.
5. El material no tejido multicapa de la reivindicación 1 o de la reivindicación 2, en donde el material no tejido tiene una eficacia de limpieza de al menos el 60 % con respecto a las partículas que tienen un tamaño de partícula promedio de aproximadamente 0,4 mm a aproximadamente 1,0 mm y, opcional o preferentemente, en donde el material no tejido tiene una eficacia de limpieza de al menos el 60 % con respecto a las partículas que tienen un tamaño de partícula promedio de aproximadamente 0,5 mm a aproximadamente 0,6 mm.
6. El material no tejido multicapa de la reivindicación 1 o de la reivindicación 2, en donde el material no tejido tiene una adherencia de:
(i) al menos aproximadamente 120 g; o
(ii) al menos aproximadamente 790 g.
7. El material no tejido multicapa de la reivindicación 1 o de la reivindicación 2, en donde el material no tejido tiene una carga máxima de
(i) al menos aproximadamente 0,68 N (0,15 lbf); o
(ii) al menos aproximadamente 1,11 N (0,25 lbf);
(iii) al menos aproximadamente 7,78 N (1,75 lbf).
8. El material no tejido multicapa de la reivindicación 1, en donde las fibras sintéticas de la primera capa externa son fibras bicomponentes.
9. El material no tejido multicapa de la reivindicación 1, en donde la segunda capa externa comprende fibras sintéticas.
10. El material no tejido multicapa de la reivindicación 1 o de la reivindicación 2, en donde el aditivo adherente está presente sobre al menos una parte de una superficie externa de la primera capa externa; o
en donde el aditivo adherente es un adhesivo sensible a la presión.
11. El material no tejido multicapa de la reivindicación 1 o de la reivindicación 2, en donde el aditivo adherente está presente en una cantidad de:
(i) de aproximadamente 0,5 g/m2 a aproximadamente 10 g/m2; o
(ii) de aproximadamente 7 g/m2 a aproximadamente 8 g/m2; o
(iii) de aproximadamente 0,5 g/m2 a aproximadamente 1,5 g/m2.
12. El material no tejido multicapa de la reivindicación 1, en donde al menos una de la primera capa externa y la segunda capa externa comprende aglutinante.
13. El material no tejido multicapa de la reivindicación 1, en donde la primera capa externa comprende fibras bicomponentes y fibras de celulosa; o
en donde la segunda capa externa comprende fibras de celulosa y fibras sintéticas.
14. El material no tejido multicapa de la reivindicación 1, que comprende, además, una capa intermedia que comprende fibras bicomponentes.
15. Una toallita de limpieza, que comprende el material no tejido multicapa de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.
16. Un cabezal de fregona, que comprende el material no tejido multicapa de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15.
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