MXPA02000508A - Metodos para hacer composiciones de modificaldor dispersado/polimero. - Google Patents

Abstract

Se proporcionan metodos para hacer composiciones de modificador dispersado/resina de polimero. Las composiciones de modificador dispersado/resina de polimero tienen procesabilidad de derretido mejorada y propiedades y pueden ser usadas para las peliculas procesadas termicamente, fibras y articulos que tienen propiedades mejoradas. En una incorporacion, las composiciones de modificador dispersado/resina de polimero son ademas injertadas con uno o mas polimeros, los cuales se injertan en la resina de polimero y/o el modificador dispersado. En una incorporacion adicional, la resina de polimero es un polimero soluble en agua o dispersable en agua, tal como oxido de polietileno; el modificador es un polimero estireno butadieno, un polimero de acrilonitrilo-butadieno- estireno carboxilatado, o una combinacion de los mismos; y el mon6mero injertado es poli(etilen glicol)-etil eter metacrilato, poli(etilen glicol) etil eter acrilato, 2-hidroxietil metacrilato (HEMA), poli (etilen glicol) metacrilato (PEG-MA), o mezclas de los mismos. Las composiciones de modificador dispersado/6xido de polietileno tienen propiedades mejoradas comparadas con las composiciones de oxido de polietileno no modificado, y las composiciones de oxido de polietileno modificado.

Description

MÉTODOS PARA HACER COMPOSICIONES DE MODIFICADOR DISPERSADO/POLÍMERO CAMPO DE LA INVENCIÓN 5 La presente invención está dirigida a composiciones modificadoras dispersadas/resina de polímero y métodos para producir las composiciones modificadoras dispersadas/resina de polímero. Particularmente, la presente 10 invención está dirigida a composiciones mejoradas modificadoras y dispersadas/óxido de polietileno, a los métodos para mejorar la procesabilidad de fusión de las composiciones de modificador dispersado/óxido de polietileno, y artículos termoformables formados de las composiciones modificadoras dispersadas/óxido 15 de polietileno.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los productos para el cuidado personal desechables 20 tales como los forros para bragas, los pañales, los tapones etc., son de una gran conveniencia. Tales productos proporcionan el beneficio de un uso sanitario de una vez y son convenientes debido a que son rápidos y fáciles de ser usados. Sin embargo, la disposición de tales productos es una 25 preocupación debido al espacio de terrenos de relleno limitado. La incineración de tales productos no es deseable debido a las ==a^=^ajgsi?^í! preocupaciones en aumento acerca de la calidad del aire y de los costos y dificultades asociadas con separar tales productos de otros artículos no incinerables desechados. Consecuentemente, hay una necesidad de productos desechables los cuales pueden ser rápida y convenientemente desechados sin depositarlos en terrenos o a través de incineración.

Se ha propuesto el desechar tales productos en los sistemas de drenaje municipales y privados. Idealmente, tales productos serían desechables y degradables en sistemas de drenaje convencionales. Los productos adecuados para desecharse en los sistemas de drenaje y que puedan ser drenados en los retretes convencionales se llaman "desechables con descarga de agua" . La disposición mediante el desecho con descarga de agua proporciona el beneficio adicional de proporcionar unos medios simples, convenientes y sanitarios de disposición. Los productos para el cuidado personal deben tener una resistencia suficiente bajo las condiciones ambientales en las cuales éstos van a ser usados y ser capaces de soportar las condiciones de humedad y de temperatura elevadas encontradas durante el uso y en el almacenamiento pero que no obstante pierdan su integridad al contacto con el agua en el retrete. Por tanto, un material desintegrable en el agua que tiene integridad mecánica cuando está seco es deseable.

Debido a la interacción única con el agua y los fluidos del cuerpo, el óxido de polietileno (de aquí en adelante PEO) se ha considerado como un material componente para las películas desintegrables en agua, las fibras y los productos desechables como se describe en las solicitudes de patentes de los Estados Unidos de América serie Nos. 09/001,831; 09/001,408; 09/001,525; y 09/219,198; y en la patente de los Estados Unidos de América No. 6,117,947; todas las cuales han sido cedidas a Kimberly-Clark orldwide, Inc. El óxido de polietileno, 10 (CH2CH., es un polímero soluble en agua comercialmente disponible que puede ser producido de la polimerización de 15 abertura de anillo del óxido de etileno, 0 / \ CH2-CH2 20 Debido a sus propiedades solubles en agua, el óxido de polietileno es deseable para las aplicaciones desechables con descarga de agua. Sin embargo, hay un dilema en el procesamiento con fusión del óxido de polietileno. Las 25 resinas de óxido de polietileno de peso molecular bajo tienen propiedades de fusión adecuadas para un procesamiento de fusión MWlmprM«t?lffl- *, -.- *.*,..—** ^_ —A - - - - .. ... . .i^jaihMMri limitado, pero tienen propiedades de estado sólido limitadas cuando se procesan con fusión en artículos estructurales tales como películas.

Un ejemplo de una resina de óxido de polietileno de peso molecular bajo es el óxido de polietileno POLYOX® WSR N-80, la cual está comercialmente disponible de Union Carbide. El óxido de polietileno POLYOX® WSR N-80 tiene un peso molecular aproximado de 200,000 gramos por mol como se determinó mediante mediciones reológicas. Como se usó aquí, las "composiciones de óxido de polietileno de peso molecular bajo" son definidas como composiciones de óxido de polietileno con un peso molecular aproximado de menos que e incluyendo alrededor de 300,000 gramos por mol .

En la industria de los productos para el cuidado personal, las películas de calibre delgado desechables con descarga de agua y las fibras hiladas con fusión son deseables para la viabilidad comercial y la facilidad de desecho. La resistencia de fundido bajo y la elasticidad de fundido bajo del óxido de polietileno de peso molecular bajo evitan que el óxido de polietileno de peso molecular bajo sea jalado o en películas teniendo un grosor de menos de alrededor de 1.0 milésimas de pulgada. Se han intentado esfuerzos para mejorar la procesabilidad del óxido de polietileno mediante el mezclar el óxido de polietileno con un segundo polímero, por ejemplo, un "*-- *"*"-' *" * polímero elastomérico tal como el copolímero de acetato de vinilo-etileno, para producir una película encogible con agua. Véase, por ejemplo, la patente de los Estados Unidos de América No. 5,641,562 cedida a Kimberly-Clark Worldwide, Inc. La composición de copolímero de acetato de vinilo-etileno/óxido de polietileno es capaz de ser procesada en películas de alrededor de 1.2 milésimas de pulgada de grosor. Sin embargo, la composición y la película resultante no son solubles en agua, especialmente a altos niveles de copolímero de acetato de vinilo-etileno, por ejemplo de alrededor de 30% por peso.

En forma más importante, las películas delgadas hechas de óxido de polietileno de peso molecular bajo son muy débiles y quebradizas para ser útiles para las aplicaciones para el cuidado personal. Las películas de óxido de polietileno de peso molecular bajo tienen una resistencia a la tensión baja, una baja ductibilidad y son muy quebradizas para el uso comercial. Además, las películas producidas de óxido de polietileno de peso molecular bajo se hacen quebradizas durante el almacenamiento a las condiciones ambientales. Tales películas se rompen y no son adecuadas para aplicaciones comerciales .

Las resinas de óxido de polietileno de peso molecular superior producen películas con propiedades mecánicas mejoradas en comparación a las películas producidas de las resinas de óxido de polietileno de peso molecular bajo. Un ejemplo de un óxido de polietileno de peso molecular alto es el óxido de polietileno POLYOX® WSR 12K, el cual está comercialmente disponible de Union Carbide. El óxido de polietileno POLYOX® WSR 12K tiene un peso molecular aproximado reportado de 1,000,000 gramos por mol como se determinó mediante mediciones reológicas. Como se usó aquí, los óxidos de polietileno de peso molecular alto son definidos como óxidos de polietileno de peso molecular aproximado de más de e incluyendo alrededor de 400,000 gramos por mol.

Sin embargo, los óxidos de polietileno de peso molecular superior tienen una procesabilidad pobre debido a sus altas viscosidades de derretido y a sus jalados de derretido pobres. La presión de fusión y la temperatura de fusión durante el procesamiento de fusión son elevadas significativamente durante la extrusión del fundido de los óxidos de polietileno de alto peso molecular. Durante la extrusión de los óxidos de polietileno de alto peso molecular, se observa una fractura de fusión severa. Solo las hojas muy gruesas pueden hacerse de óxidos de polietileno de peso molecular superior. Los óxidos de polietileno de peso molecular superior no pueden ser procesados térmicamente en películas de menos de alrededor de 3-4 milésimas de pulgada o de grosor. Los óxidos de polietileno de peso molecular superior sufren de una degradación de fusión severa durante la extrusión y el proceso de fusión. Esto resulta en un rompimiento de las moléculas de óxido de polietileno y en la formación de burbujas en el extruido, así como en vapores irritantes de la degradación del óxido de polietileno. Las deficiencias inherentes de los óxidos de polietileno de peso molecular superior hacen imposible el utilizar óxidos de polietileno de peso molecular superior en las aplicaciones de película. Aún con la adición de los niveles altos de plastificador a los óxidos de polietileno de peso molecular superior no se mejoran los procesamientos de fusión en forma suficiente para permitir la producción de películas delgadas sin una fractura de fusión y sin que ocurra un rompimiento de película. Además, el uso del plastificante en la película provoca problemas latentes debido a la emigración del plastificante a la superficie de película. Por tanto, las resinas de óxido de polietileno actualmente disponibles no son prácticas para el procesamiento de fusión en películas delgadas para aplicaciones para el cuidado personal.

La solicitud de patente de los Estados Unidos de América serie No. 09/1113,448 describe una mezcla que comprende óxido de polietileno y látex la cual tiene propiedades físicas mejoradas tal como un módulo reducido y un alargamiento incrementado. La mezcla crea una nueva estructura física. Pero el óxido de polietileno fue modificado por una reacción química y por tanto el óxido de polietileno aún retiene sus propias propiedades físicas. Sin embargo, lo que se necesita es un -- - ---*•"•*•*--óxido de polietileno modificado químicamente y una estructura de elastómero modificada con una procesabilidad de fusión mejorada para hacer películas delgadas de fibras y propiedades físicas y mecánicas mejoradas.

Lo que se requiere en el arte es una composición de óxido de polietileno que supere las dificultades del procesamiento de fusión y proporcione un producto comercialmente factible para usarse en las aplicaciones para el cuidado personal desechables con descarga de agua.

SÍNTESIS DE LA INVENCIÓN La presente invención está dirigida a composiciones que tienen características de procesabilidad de fusión mejoradas y mecánicas mejoradas, tal como la ductilidad mejorada, la firmeza y la resistencia al rasgado. Las composiciones de la presente invención comprenden un componente de resina de polímero, un componente modificador dispersado derivado de una emulsión y un monómero injertado sobre uno o ambos de los componentes de resina de polímero y del componente de modificador. En una incorporación, la resina de polímero comprende óxido de polietileno. La presente invención está además dirigida a composiciones modificadoras dispersadas/de resina de polímero injertadas que tienen procesabilidad mejorada y a los métodos para producir las mismas. Particularmente, la -' --• "*- " -* « -presente invención está dirigida a composiciones de mezcla de polímero hechas mediante un proceso de extrusión con fusión las cuales contienen óxido de polietileno y un modificador dispersado, las cuales pueden además ser modificadas químicamente mediante el injertar uno o más monómeros de vinilo al óxido de polietileno y/o al modificador dispersado durante un proceso de extrusión reactivo.

La presente invención también está dirigida a películas, fibras y otros artículos termoformables hechos de composiciones procesables con fusión. Más particularmente, la presente invención se refiere a las composiciones que comprenden óxido de polietileno/composiciones modificadoras y a métodos para modificar las composiciones modificadoras/óxido de polietileno para mejorar su procesabilidad con fusión mediante el injertar monómeros de vinilo polar, tal como poli (etilen glicol) metacrilatos de diferentes pesos moleculares, o 2-hidroxietil metacrilato, sobre uno o ambos de los componentes de óxido de polietileno y de modificador de la composición. El paso de injerto es logrado mediante el mezclado con fusión de un óxido de polietileno, un modificador, un monómero (s) de vinilo polar y un iniciador, y aplicar calor y un corte intenso. En una incorporación, el método de modificación es un proceso de extrusión-reactivo. Las composiciones de óxido de polietileno modificadas de acuerdo con la presente invención tienen una procesabilidad de fusión mejorada y pueden ser procesadas térmicamente en películas, fibras, y otros artículos los cuales tienen propiedades físicas y mecánicas mejoradas sobre las películas, fibras y artículos procesados similarmente de composiciones de óxido de polietileno no modificadas y composiciones de óxido de polietileno injertadas. Éstas y otras características y ventajas de la presente invención se harán evidentes después de una revisión de la siguiente descripción detallada de las incorporaciones descritas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 describe una imagen tomada con un microscopio de exploración electrónica que muestra la morfología de fase de una película producida de un 3.6% por peso de una composición de elastómero SB1168/óxido de polietileno injertada con 2 -hidroxietil metacrilato.

La figura 2 es una imagen tomada con un microscopio de exploración electrónica que muestra la morfología de fase de una película producida de un 3.6 por peso de una composición de elastómero 1581 HYCAR®/óxido de polietileno injertada con 2 -hidroxietil metacrilato.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIPON La presente invención está dirigida a las composiciones que tienen procesabilidad de fusión mejorada y a productos hechos de los mismos, en donde los productos poseen características mecánicas mejoradas, tal como la ductilidad mejorada, la firmeza y la resistencia al rasgado. Las composiciones procesables con fusión contienen por lo menos una resina de polímero y por lo menos un modificador dispersado en la resina de polímero soluble en agua, y por lo menos un monómero injertado sobre la resina o resinas de polímero y/o el modificador o modificadores. Deseablemente, la composición contiene óxido de polietileno como la resina de polímero, elastómero como el modificador, y uno o más monómeros polares injertados. La presente invención está además dirigida a un método para injertar uno o más monómeros en uno o ambos de la resina de polímero y del modificador durante el paso de procesamiento con fusión, aquí mencionado como un "paso de extrusión reactivo" o un "proceso de extrusión reactivo" . El extruido resultante es una "composición modificadora/de res a de polímero injertada". Como se usó aquí, el término "modificador/resina de polímero injertada" o "composición modificadora/de resina de polímero injertado" se refiere a una composición que contiene un componente de resina de polímero y un componente modificador en donde uno o ambos componentes son injertados con uno o más monómeros. La composición de modificador/resina de polímero injertado puede entonces ser ^MHgMÍ solidificada en pelotillas sólidas para un procesamiento térmico superior en artículos útiles, tales como películas y fibras, las cuales a su vez son útiles como componentes en los productos para el cuidado personal. Alternativamente, la composición de modificador/resina de polímero injertado puede ser extruida directamente en las películas o fibras.

La modificación mediante las reacciones de injerto crea una nueva estructura química por ejemplo, un copolímero injertado con una procesabilidad de fusión mejorada sorprendente y resistencias de fusión no poseídas por las composiciones no injertadas. La nueva estructura química es deseable debido a que ésta puede hacerse en películas muy delgadas las cuales son más delgadas que las que pueden ser logradas usando composiciones actualmente conocidas.

Las composiciones de la presente invención comprenden por lo menos una resina de polímero. Deseablemente, la resina de polímero es una resina de polímero soluble en agua. Más deseablemente, la resina de polímero es óxido de polietileno (PEO) . Las resinas de óxido de polietileno adecuadas para usarse en la presente invención incluyen pero no se limitan a las resinas de óxido de polietileno que tienen un peso molecular promedio variando de desde alrededor de 300,000 gramos por mol a (suministradas por Union Carbide como POLYOX® WSR N-750) a alrededor de 8,000,000 gramos por mol (polímero 309 POLIOX® UCARFLOC®) todos los pesos moleculares fueron pesos moleculares aproximados como se determinó por mediciones reológicas, los pesos moleculares y los datos fueron proporcionados por el proveedor Union Carbide. Esto incluye todas las resinas de óxido de polietileno designadas como WSR N-750, WSR N-3000, WSR-3333, WSR-205, WSR-N-12K, WSR-N-60K, WSR-301, Coagulante WSR, WSR-303, así como otras clases en el rango de peso molecular arriba mencionado, todas las cuales están disponibles de Union Carbide de Danbury, Connecticut. Ambos el polvo de óxido de polietileno y las pelotillas de óxido de polietileno pueden ser usadas en la presente invención ya que la forma física del óxido de polietileno no afecta significativamente su comportamiento durante el procesamiento de fusión.

Otras resinas de polímero pueden ser usadas en lugar de o en combinación con el óxido de polietileno. Los ejemplos de tales resinas de polímero incluyen, pero no se limitan a hidroxipropilcelulosa, alcohol polivinílico, polietiloxazolina, polivinil pirrolidona, polivinil piridina, almidón gelatinizado, copolímeros de nilón, ácido poliacrílico, poliacrilamida, poliésteres y mezclas de los mismos.

La cantidad de resina de polímero en las composiciones de la presente invención puede variar dependiendo de las propiedades deseadas de la composición resultante.

Deseablemente, la cantidad de resina de polímero en las composiciones de la presente invención es de desde alrededor de 10 a alrededor de 95% por peso de la composición, basado sobre el peso total de la composición. Más deseablemente, la cantidad de resina de polímero en las composiciones de la presente invención es de desde alrededor de 45 a alrededor de 90% por peso de la composición, basado sobre el peso total de la composición. Aún más deseablemente, la cantidad de resina de polímero en las composiciones de la presente invención es de desde alrededor de 50 a alrededor de 85% por peso de la composición, basado sobre el peso total de la composición.

Las composiciones sólidas de la presente invención además comprenden por lo menos un modificador dispersado a través de la resina de polímero. Como se usó aquí, el término "modificador" es usado para describir partículas orgánicas o inorgánicas discretas, las cuales contribuyen a cambiar una o más propiedades de la resina de polímero cuando se dispersan a través de la resina de polímero. Los modificadores adecuados para usarse en las composiciones de la presente invención incluyen, pero no se limitan a los polímeros orgánicos, a las partículas inorgánicas, a las emulsiones o dispersiones que contienen las partículas orgánicas y/o inorgánicas y a las combinaciones de los mismos. Mediante el seleccionar un modificador particular, uno puede variar una o más propiedades de la composición resultante tal como la suavidad, la ductilidad, la firmeza y la resistencia al rasgado.

Los modificadores deseados son elastómeros o elastómeros termoplásticos. Los modificadores preferidos son elastómeros.

Los modificadores de polímero elastoméricos orgánicos adecuados para usarse en las composiciones sólidas de la presente invención incluyen, pero no se limitan a polímeros de estireno butadieno, polímeros de estireno butadieno carboxilatados, polímeros acrílicos, polímeros acrílicos de estireno, polivinil acetatos, polímeros de acrilonitrilo-butadieno-estireno, polímeros de alquilonitrilo, polímeros de acrilonitrilo-butadieno, polímeros de acrilonitrilo-butadieno carboxilatados, y combinaciones de los mismos. En una incorporación deseada de la presente invención, el modificador de la composición de la presente invención comprende polímero de butadieno estireno, disponible de BF GOODRICH® Company (de Breckville, Ohio) en la forma de un látex, GOOD-RITE® 1168, y teniendo un contenido de sólidos total de 52% por peso, en una incorporación deseada adicional de la presente invención, el modificador en la composición de la presente invención comprende un polímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno carboxilatado, también disponible de BF GOODRICH® Company en la forma de un látex, HYCAR® 1581, y teniendo un contenido de sólido total de 46% por peso.

Los modificadores inorgánicos adecuados para usarse en las composiciones de la presente invención incluyen, ¿___¿__^_^Í__^^_ ___ pero no se limitan a dispersiones de gel de sílice estabilizada, dispersiones de sílice esférica nanoescala, dispersiones de arcilla hinchable y combinaciones de los mismos. 5 La cantidad del modificador en la composición de la presente invención puede variar basándose sobre la resina de polímero, el modificador particular escogido, y las cantidades deseadas de la composición resultante. Deseablemente, la cantidad de modificador en la composición de la presente 10 invención es de desde alrededor de 5 a alrededor de 90% por peso de la composición, basado sobre el peso total de la composición. Más deseablemente, la cantidad de modificador en la composición de la presente invención es de desde alrededor de 10 a alrededor de 55% por peso de la composición, basado sobre el peso total de 15 la composición. Aún más deseablemente, la cantidad de modificador en la composición de la presente invención es de desde alrededor de 15 a alrededor de 50% por peso de la composición, basado sobre el peso total de la composición. 20 Dos otros parámetros los cuales afectan las propiedades de las composiciones de la presente invención son el diámetro de las partículas modificadoras individuales (tamaño de partícula) y la composición y la distancia entre las partículas modificadoras (distancia entre partículas) dentro de la 25 composición. Estos dos parámetros son interdependientes. Su relación puede ser definida por la siguiente relación: m-O-i-W- ttßSUißUSlL?tjk?t ¿ ?.k, u^ . ». , — - , . - -. ,.,_ . .t»*..* .» i imrrniirir"" - A=D((p/6Vp)13-l) en donde A es la distancia entre partículas de las partículas de modificador dentro de la composición, D es el tamaño de partícula promedio de las partículas modificadoras en la composición, y Vp es la fracción de volumen de partícula en la composición, por ejemplo, la concentración de partículas modificadoras. Para la presente invención, las partículas modificadoras deseablemente tienen un tamaño de partícula promedio, D, de desde alrededor de 10 nanómetros a alrededor de 10 mieras, más deseablemente de desde alrededor de 50 nanómetros a alrededor de 10 mieras, y aún más deseablemente de desde alrededor de 100 nanómetros a alrededor de 5 mieras. Además, la fracción de volumen de partícula, Vp, en la composición es deseablemente de desde alrededor de 0.05 a alrededor de 0.50, más deseablemente de desde alrededor de 0.10 a alrededor de 0.40 y aún más deseablemente de desde alrededor de 0.15 a alrededor de 0.30.

Como se discutió arriba, el modificador puede estar en la forma de una dispersión o emulsión cuando se combina con la resina de polímero. En ésta incorporación de la presente invención, el contenido de agua de la dispersión o emulsión es un factor, el cual afecta el procesamiento de la composición modificadora/resina de polímero, y las propiedades del extruido resultante, tal como una película. El óxido de polietileno y otros polímeros solubles en agua son capaces de formar complejos unidos con hidrógeno con agua. Esta unión de agua no exhibe transiciones de fase. En otras palabras, el agua unida no se congela o hierve. Sin embargo, la cantidad de agua la cual puede ser unida en tales complejos está limitada en el óxido de polietileno por el número de átomos de oxígeno éter en la cadena de polímero. El agua adicional permanecerá en la composición como agua libre. El agua libre exhibe transiciones de fase, significando que ésta puede congelarse y hervir. Estas transiciones de fase pueden resultar en fracturas microscópicas las cuales debilitan la composición, resultando en películas las cuales son más quebradizas y poseen una resistencia a la tensión más baja. Consecuentemente, es deseable en la presente invención el minimizar la cantidad de agua libre en la composición sólida de modificador/polímero extruida.

Aún cuando es deseable el minimizar la cantidad de agua libre en la composición sólida modificadora/polímero extruido, puede ser deseado el optimizar la cantidad de agua "unida" en la composición modificadora/polímero extruida de la presente invención. Se ha descubierto que el agua "unida" actúa como un plastificador para la composición sólida de modificador/polímero. A fin de obtener los niveles deseados de agua libre y unida en las composiciones sólidas de m.tim_J ?m ?.* ¿»-^_ . - -*j..,,.». . .-?_ . _ , .,. . , , . . . . ,±..,... .. ... ,d&ti kíisSá?¡ modificador/polímero extruidas de la presente invención, el contenido de agua de la dispersión o de la emulsión es deseablemente de menos de alrededor de 60% por peso, más deseablemente de menos de 50% por peso, y aún más deseablemente de menos de 40% por peso. Las composiciones sólidas de modificador/polímero extruidas resultantes de la presente invención deseablemente tendrán una cantidad de agua, de ambas agua libre y unida, de menos de alrededor de 30% por peso, más deseablemente de menos de alrededor de 20% por peso y aún más deseablemente de menos de alrededor de 15% por peso de agua, con esencialmente toda el agua siendo agua unida.

Las composiciones de la presente invención también contienen por lo menos un monómero injertado. Una variedad de monómeros puede ser usada en las composiciones de la presente invención. Como se usó aquí, el término "monómero (S) " incluye los monómeros, oligómeros, polímeros, mezclas de monómeros, oligómeros y/o polímeros, y cualesquier otras especies químicas reactivas las cuales sean capaces de una unión covalente con la resina de polímero y/o el componente modificador.

Deseablemente, por lo menos un monómero comprende uno o más monómeros etilénicamente insaturados que contienen por lo menos un grupo funcional polar, tal como un grupo de hidroxilo, un grupo de carboxilo, un grupo amino, un grupo carbonilo, un grupo halo, un grupo tiol, un grupo sulfónico, y un grupo de sulfonato. Los monómeros etilénicamente insaturados adecuados incluyen, pero no se limitan a acrilatos; metacrilatos; 2-hidroxietil metacrilato (de aquí en adelante HEMA) ; poli (etilen glicol) metacrilatos (de aquí en adelante PEG-MA) incluyendo poli (etilen glicol) etil éter metacrilato, poli (etilen glicol) acrilatos, poli (etilen glicol) etil éter acrilato, poli (etilen glicol) metacrilatos con grupos de hidroxilo terminales; ácido acrílico; anhídrido maleico; ácido itacónico; acrilato sódico; 3 -hidroxipropil metacrilato; acrilamida; glicidil metacrilato; 2 -bromoetil acrilato; carboxietil acrilato; ácido metacrílico; 2-cloroacrilonitrilo; 4-clorofenil acrilato; 2-cianoetil acrilato; glicidil acrilato; 4-nitrofenil acrilato; pentabromofenil acrilato; poli (propilen glicol) metacrilato; poli (propilen glicol) acrilato; 2-propeno-1-ácido sulfónico y su sal sódica; 2-sulfoetil metacrilato; 3-sulfopropil metacrilato; y 3 -sulfopropil acrilato. En una incorporación deseada de la presente invención el monómero comprende poli (etilen glicol) etil éter metacrilato o poli (etilen glicol) etil éter acrilato.

En una incorporación adicional deseada de la presente invención el monómero comprende 2 -hidroxietil metacrilato (HEMA) . En aún otra incorporación deseada de la presente invención el monómero comprende poli (etilen glicol) metacrilato (PEG-MA) .

Deseablemente, la cantidad de monómero injertado en relación a la cantidad de resina de polímero y modificador puede ser de desde alrededor de 0.1 a alrededor de 40% por peso de monómero basado sobre el peso total de la resina de polímero 3_.„ *~k y del modificador. Más deseablemente, la cantidad de monómero injertado en relación a la cantidad de resina de polímero y del modificador puede ser de desde alrededor de 2 a alrededor de 30% por peso de monómero basada sobre el peso total de la resina de polímero y del modificador. Aún más deseablemente, la cantidad de monómero injertada en relación a la cantidad de resina de polímero y del modificador puede ser de desde alrededor de 5 a alrededor de 25% por peso de monómero basada sobre el peso total de la resina de polímero y del modificador.

Las composiciones de la presente invención pueden opcionalmente contener varios aditivos incluyendo, pero no limitándose a plastificantes, auxiliares de procesamiento, o modificadores de reología, antioxidantes, estabilizadores de luz ultravioleta, pigmentos, colorantes, aditivos de resbalado, agentes antibloque, y combinaciones de los mismos. Los aditivos típicos incluyen, pero no se limitan a plastificantes, tal como plastificantes TWEEN® 20 (ICI Surfactants) ; antioxidantes, tal como IRGANOX® 1076, IRGANOX® 5057 e IRGANOX® 1135 (Ciba Specialty Chemicals Holding Inc., de Basle, Suiza), estabilizadores de proceso tal como IRGAFOS® 168 (Ciba Specialty Chemicals Holding Inc.); y combinaciones de los mismos.

En general, la cantidad de aditivos en las composiciones sólidas de la presente invención puede variar de desde alrededor de 0.1 a alrededor de 30% por peso de la composición. Deseablemente, la cantidad de aditivos en las composiciones de la presente invención es de desde alrededor de 1 a alrededor de 10% por peso de la composición. Más deseablemente, la cantidad de aditivos en las composiciones de la presente invención es de desde alrededor de 3 a alrededor de 6% por peso de la composición.

En una incorporación de la presente invención, la composición de modificador/resina de polímero injertada comprende óxido de polietileno, un modificador de elastómero, y 2 -hidroxietil metacrilato como el monómero injertado. En una incorporación adicional de la presente invención, la composición de modificador/resina de polímero injertado comprende óxido de polietileno, un modificador de elastómero, y ácido acrílico como el monómero injertado. En aún otra incorporación adicional de la presente invención, la composición de modificador/resina de polímero injertado comprende óxido de polietileno, un modificador de elastómero, y poli (etilen glicol) metacrilato como el monómero injertado. Un poli (etilen glicol) metacrilato deseado es un poli (etilen glicol) etil éter metacrilato que tiene un peso molecular promedio de número de aproximadamente 246 gramos por mol. El poli (etilen glicol) metacrilato que tiene un peso molecular promedio de número superior o más bajo de 246 gramos por mol también es adecuado para la presente invención. Deseablemente, el peso molecular promedio de número del poli (etilen glicol) metacrilato es de hasta alrededor de 50,000 gramos por mol. Sin embargo, los pesos moleculares más bajos son deseados para tasas de reacción de injerto más rápidas. El rango deseado del peso molecular del poli (etilen glicol) metacrilato es de desde alrededor de 246 a alrededor de 5,000 gramos por mol, más deseablemente de desde alrededor de 246 a alrededor de 2,000 gramos por mol.

Las composiciones sólidas de la presente pueden ser producidas mediante el mezclado de por lo menos de una resina de polímero con por lo menos un modificador y, opcionalmente, el injerto el injerto de por lo menos un monómero sobre los componentes de la mezcla durante el proceso de extrusión reactivo. Aún cuando varias modificaciones y ejemplos de los procesos están descritos abajo, empleando el óxido de polietileno como la resina de polímero, un elastómero como el modificador y el 2 -hidroxietil metacrilato como el monómero, el proceso de la presente invención puede ser llevado a cabo en una manera análoga empleando cualesquier resina de polímero dispersable en agua o soluble en agua, cualesquier modificador como se definió aquí, y cualesquier monómero adecuado .

La resina de polímero puede ser mezclada con el modificador por cualesquier medios, por ejemplo, con un Brabender Plasticorder, un molino de rodillo, o una mezcladora de cinta. Ventajosamente, la resina de polímero, en la forma de pelotillas sólidas o polvo, es mezclada con el modificador en la forma de una emulsión, usando técnicas de agitación convencionales o una mezcladora de cinta. Un método deseable para mezclar el polvo de resina de polímero con el modificador es con una pistola de rociado de presión de aire alta, aplicando el modificador en la forma de una emulsión sobre el polvo de resina de polímero, mientras que el polvo de resina de polímero es mezclado en una mezcladora de cinta.

Una variedad de recipientes de reacción puede ser útil en la práctica de la presente invención. El procesamiento de la composición de modificador/resina de polímero puede llevarse a cabo en cualesquier recipiente siempre que se logre el mezclado necesario de la resina de polímero y del modificador y del monómero opcional y se proporcione suficiente energía térmica para efectuar el injerto del monómero, cuando está presente, con la resina de polímero y/o el modificador. Tales recipientes incluyen, pero no se limitan a cualesquier dispositivo de mezclado adecuado, tal como los extrusores Haake, Bradender Plasticorders, los extrusores de tornillo único o múltiples o cualesquier otros dispositivos de mezclado mecánico, los cuales pueden ser usados para mezclar, combinar, procesar, o fabricar polímeros. En una incorporación de la presente invención, el dispositivo de reacción es un extrusor de tornillo gemelo contragiratorio, tal como un extrusor Haake disponible de Haake de 53 West Century Road, Paramus, New Jersey 07652, o un extrusor de tornillo gemelo cogiratorio tal como un extrusor de combinación de tornillo gemelo ZSK-30 fabricado por Werner & Pfleiderer Corporation de Ramsey, New Jersey. Deberá notarse que una variedad de extrusores pueden ser usados para producir las composiciones de la presente invención siempre que ocurran el mezclado y el calentamiento.

En una incorporación de la presente invención, el proceso de extrusión reactivo es llevado a cabo en un extrusor ZSK-30. El extrusor ZSK-30 permite un suministro múltiple, tiene lumbreras de ventilación y es capaz de producir una composición modificadora/de resina de polímero injertada a una tasa de hasta alrededor de 50 libras por hora. Si es deseada una tasa superior de producción de composición de modificador/resina de polímero injertado modificada, puede usarse un extrusor de tornillo gemelo de escala comercial. El extrusor ZSK-30 tiene un par de tornillos cogiratorios arreglados en paralelo con una distancia de centro a centro entre los ejes de los dos tornillos de 26.2 milímetros. Los diámetros de tornillo nominales son de 30 milímetros. Los diámetros exteriores actuales de los tornillos son de 30 milímetros y los diámetros de tornillo interiores son de 21.3 milímetros. La profundidad de rosca es de 4.7 milímetros. La longitud de los tornillos es de 1,328 milímetros y la longitud de sección de procesamiento total es de 1,338 milímetros. jt^^^^^^^^^^^^^ El extrusor ZSK-30 tiene 14 barriles de procesamiento, los cuales están numerados consecutivamente de 1 a 14 desde el barril de suministro a la matriz para los propósitos de ésta descripción. El primer barril, el barril número 1, recibe la mezcla de modificador/resina de polímero y es deseablemente enfriado con agua. Los otros trece barriles son calentados. Un monómero tal como 2 -hidroxietil metacrilato es deseablemente inyectado en el barril número 5 y un iniciador es deseablemente inyectado en el barril número 6. Ambos el monómero y el iniciador pueden ser inyectados a través de un inyector de boquilla presurizado, también fabricado por Werner & Pfleiderer. El orden en el cual son agregados la mezcla de modificador/resina de polímero, el monómero y el iniciador, no es crítico y el iniciador y el monómero pueden ser agregados al mismo tiempo o en orden inverso. Sin embargo, el orden usado en los ejemplos abajo es el orden deseado. La matriz usada para extruir los hilos de modificador/resina de polímero injertado tiene cuatro aberturas de 3 milímetros de diámetro, las cuales están separadas por 7 milímetros. Los hilos de modificador/resina de polímero injertado son extruidos sobre una banda enfriada con aire y pueden ser peletizados en partículas sólidas de forma cilindrica. Los hilos de fundido de modificador/resina de polímero injertado extruido son enfriados por aire sobre una banda transportadora enfriada con ventilador a aproximadamente 20 pies de longitud.

En una incorporación adicional de la presente invención, un extrusor Haake es usado como el dispositivo de reacción. El extrusor Haake es un extrusor de tornillo gemelo contragiratorio que contiene un par de tornillos cónicos contragiratorios hechos a la medida. El extrusor Haake tiene una longitud de 300 milímetros. Cada tornillo cónico tiene un diámetro de 30 milímetros en la lumbrera de suministro y un diámetro de 20 milímetros en la matriz. El monómero y el iniciador son agregados en la garganta de suministro del extrusor Haake contemporáneamente con la mezcla de modificador/resina de polímero.

El extrusor Haake comprende seis secciones como sigue: La Sección 1 comprende una sección de bombeo delantero de doble vuelo que tiene una inclinación de tornillo grande y un ángulo de hélice alto; la Sección 2 comprende una sección de bombeo delantero de doble vuelo que tiene una inclinación de tornillo más pequeña que la sección 1; la Sección 3 comprende una sección de bombeo delantero de doble vuelo que tiene una inclinación de tornillo más pequeña que la sección 2; la Sección 4 comprende una sección de bombeo de reversa de doble vuelo y con muescas en donde un vuelo completo está con muescas; la Sección 5 comprende una sección de bombeo delantero con muescas y de doble vuelo que contiene dos vuelos completos; y la Sección 6 comprende una sección de bombeo delantero de doble vuelo que tiene una inclinación de tornillo intermedia a aquella la de la sección 1 y de la sección 2.

Una variedad de iniciadores pueden ser útiles en le proceso de extrusión reactivo de la presente invención. Cuando el injerto es logrado por la aplicación de calor, como en un proceso de extrusión reactivo, es deseable que el iniciador genere radicales libres a través de la aplicación de calor. Tales iniciadores son generalmente mencionados como iniciadores térmicos. Para que el iniciador funcione como una fuente útil de radicales libres para el injerto, el iniciador es estable a las condiciones ambientales o refrigeradas y genera radicales libres a las temperaturas de reacción-extrusión.

Los iniciadores adecuados para usarse en la presente invención incluyen pero no se limitan a compuestos que contienen una unión 0-0, S-S o N=N. Los compuestos que contienen uniones 0-0, peróxidos, son usados comúnmente como iniciadores para la polimerización. Tales iniciadores de peróxido usados comúnmente incluyen, pero no se limitan a peróxidos de alquilo, dialquilo, diarilo y arialquilo, tal como peróxido de cumilo, T-butil peróxido, di-t-butil peróxido , peróxido de dicumilo, peróxido de cumil -butilo, 1 , 1-di-t-butil peroxi-3 , 5, 5-trimetilciclohexano, 2 , 5-dimetilo-2 , 5-di (t-butilperoxi) hexano, 2 , 5-dimetilo-2, 5-bis (t-butil peroxi) hexine-3 y bis (a-t-butilo peroxiisopropilbenceno) ; peróxidos de acilo, tal como peróxidos de acetilo y peróxidos de benzoilo; hidroperóxidos tales como hidroperóxido de cumilo, hidroperóxido de t-butilo, hidroperóxido de p-metano, hidroperóxido de pinano e hidroperóxido de eumeno; perésteres o peroxiésteres tales como t-butil peroxipivalato, t-butil peroctoato, t-butil perbenzoato, 5 2, 5-dimetilhexilo-2, 5-di (perbenzoato) y t-butilo di (pereftalato) ; peróxidos de alquil sulfonilo; peroximonocarbonatos de dialquilo; peroxidicarbonatos de dialquilo; diperoxi cetales; peróxidos de cetona tal como peróxido de ciciohexanona y peróxido de metil etil cetona. 10 Adicionalmente, los compuestos azo, tal como 2,2'- azobisisobutironitrilo abreviado como AIBN, 2 , 2 ' -azobis (2 , 4- dimetilpentanenitrilo) y 1, 1 ' -azobis (ciclohexanecarbonitrilo) pueden ser usados como el iniciador. 15 La presente invención se ha demostrado en los siguientes ejemplos por el uso de un iniciador de peróxido orgánico líquido disponible de Elf Atochem North America, Inc., de Philadelphia, Pennsylvania, vendido bajo la designación de comercio LUPERSOL® 101. El LUPERSOL® 101 es un iniciador de 20 radical libre y comprende 2 , 5-dimetilo-2 , 5-di (t-butilperoxi) hexano. Otros iniciadores y otras clases de iniciadores de LUPERSOL® pueden también ser usados, tal como el LUPERSOL® 130.

La cantidad de iniciador indicada en el proceso de 25 extrusión reactivo puede variar dependiendo del número de factores incluyendo, pero no limitándose a los componentes de _-t mmáiU ¡ ß? ?M ?-*.H *.¿. mezcla, al monómero y la temperatura de reacción. Típicamente, la cantidad de iniciador alimentado adentro de la mezcla reactiva dependerá de la cantidad de monómero en la mezcla reactiva. Deseablemente la proporción por peso de la cantidad de iniciador a la cantidad de monómero es de menos de alrededor r de 0.2 y más deseablemente de menos de alrededor de 0.1.

En el proceso de extrusión reactivo de la presente invención, la temperatura de cada zona (o sección) dentro del aparato de reacción y el perfil de temperatura de zona a zona (por ejemplo las tres zonas de calentamiento del extrusor Haake) pueden variar dependiendo del número de factores incluyendo pero no limitándose a los componentes de mezcla, al monómero, al iniciador y a las tasas de suministro de los componentes. Típicamente, la temperatura de cada zona (o sección) dentro del aparato de reacción es de desde alrededor de 70° C a alrededor de 220° C. Deseablemente, la temperatura de cada zona (o sección) dentro del aparato de reacción es de desde alrededor de 90° C a alrededor de 200° C. Más deseablemente, la temperatura de cada zona (o sección) dentro del aparato de reacción es de desde alrededor de 100° C a alrededor de 190° C. Además, el perfil de temperatura de zona a zona dentro del aparato de reacción es típicamente de desde una temperatura más baja de alrededor de 70° C a una temperatura superior de desde alrededor de 220° C. Más deseablemente, el perfil de temperatura de zona a zona dentro del aparato de reacción es de desde una *??.? *.AA. k. ?.~? . * *.~~ .- -,.. ^ ... u , ¡^^^^ ¡¿^t, , - , - -o - * I f Jaf>*J-temperatura más baja de alrededor de 90° C a una temperatura superior de alrededor de 220° C. Más deseablemente, el perfil de temperatura de zona a zona dentro del aparato de reacción es de desde una temperatura más baja de alrededor de 100° C a una temperatura superior de alrededor de 200° C.

Los productos de modificador/resina de polímero formados por el proceso de extrusión de la presente invención poseen propiedades de procesamiento de fusión mejorados en comparación a los productos extruidos hechos de la resina de polímero sola. Además, los productos de modificador/resina de polímero injertados formados por el proceso de extrusión reactivo de la presente invención posee aún propiedades de procesamiento de fusión mejoradas en comparación con los productos extruidos hechos de la resina de polímero sola, la resina de polímero mezclada con el modificador y el polímero injertado mezclado con un modificador no injertado. Como se usó aquí a través de la presente descripción, el término "injertado" se refiere a un copolímero producido por la combinación de dos o más cadenas de componentes constitucionalmente o configuracionalmente diferentes, uno de los cuales sirve como una cadena principal de columna, y por lo menos uno de los cuales está unido en algunos puntos a lo largo de la columna y constituye una cadena lateral . Como se usó aquí el término "injertar" significa la formación de un polímero por la unión de las cadenas o especies naturales en ^^^&^^^^^^^^ algunos puntos a lo largo de la columna de un polímero padre. (Véase Sperling, L.H., Introducción a la Ciencia del Polímero Físico 1986 páginas 44-47, la cual se incorpora aquí por referencia en su totalidad) . En la presente invención se cree que las propiedades mejoradas del extruido resultante se deben a la formación de cadenas "laterales" de polímero interconectante, formadas por uno o más monómeros los cuales interconectan las cadenas de "columna" de polímero del componente de resina de polímero a las partes de componente modificador, así como a otras cadenas de "columna" de polímero del componente de resina de polímero. Estas cadenas laterales tienen una unión de hidrógeno y/u otras interacciones polares unas con otras para mejorar las propiedades de la composición resultante. El extruido resultante puede ser peletizado y además procesado en una variedad de productos termoformables .

En adición a mejorar las propiedades de procesamiento de fusión, los productos de modificador/resina de polímero formados por el proceso de extrusión de la presente invención también mantienen su grado de solubilidad en agua y/o dispersabilidad en agua si hay alguno. Cuando la resina de polímero es un polímero soluble en agua o dispersable en agua, tal como óxido de polietileno, el extruido de modificador/reina de polímero resultante formado por el proceso de extrusión de la presente invención mantiene la solubilidad y/o dispersabilidad en agua del polímero soluble en agua o dispersable en agua de la composición.

La presente invención está además dirigida a artículos hechos de las composiciones arriba descritas. Las composiciones de la presente invención pueden ser conformadas en una variedad de productos que tienen propiedades mecánicas mejoradas. En una incorporación de la presente invención, el proceso descrito aquí produce una composición de modificador/óxido de polietileno injertada, la cual puede ser además procesada en partículas útiles teniendo propiedades mecánicas mejoradas en comparación a los productos hechos de óxido de polietileno no modificado, de óxido de polietileno injertado, de modificador/óxido de polietileno o de mezcla de modificador no injertado/óxido de polietileno injertado. En esta incorporación, se cree que el monómero tal como el 2-hidroxietil metacrilato es injertado a ambos el óxido de polietileno y el modificador, tal como un elastómero, lo cual resulta en interacciones mayores entre los componentes de la composición. Estas interacciones crean artículos que son más firmes pero también más suaves al tacto.

En una incorporación de la presente invención, las composiciones sólidas de modificador/resina de polímero son formadas en películas con propiedades mejoradas. Las películas mejoradas pueden ser procesadas con fusión, usando métodos convencionales, de las composiciones de modificador/resina de polímero producidas de acuerdo con la presente invención. Las películas de la presente invención tienen propiedades mecánicas mejoradas tal como la ductilidad, la firmeza y la resistencia al rasgado, así como propiedades físicas deseables tales como un grosor de película relativamente delgada. El grosor de película deseado puede variar dependiendo del uso final de la película resultante de las propiedades deseadas de la película resultante. Las películas hechas de la composición de modificador/resina de polímero y que tienen grosores de película mayores de alrededor de 1.0 milésimas de pulgada están dentro del alcance de la presente invención. Si embargo, en muchas aplicaciones tales como artículos desechables con descarga de agua, puede ser deseable el usar películas que tengan un grosor de película de menos de alrededor de 5.0 milésimas de pulgada. En una incorporación de la presente invención, las películas hechas de la composición de modificador/resina de polímero tienen un grosor de película de menos de alrededor de 1.0 milésimas de pulgada. Deseablemente, el grosor de película es de menos de alrededor de 0.95 milésimas de pulgada. Más deseablemente, el grosor de película es de menos de alrededor de 0.90 milésimas de pulgada. Aún más deseablemente, el grosor de película es de menos de alrededor de 0.80 milésimas de pulgada.

Las películas de la presente invención exhiben una combinación mejorada de propiedades mecánicas tales como M módulos reducidos, flexibilidad incrementada, suavidad, ductilidad, alargamiento al rompimiento, resistencia a la tensión y resistencia al rasgado; y niveles deseados de capacidad para respirar. Estas mejoras en el comportamiento de tensión son un resultado de la morfología única de la mezcla.

Las propiedades de tensión incluyen el módulo de tensión Young, el esfuerzo de tracción al rompimiento, la deformación de la energía al rompimiento y el alargamiento (% tensión) al rompimiento. Las propiedades de tensión pueden ser medidas, por ejemplo, con un probador de tensión Sintech (SINTECH 1/D) usando el software Testworks 3.03 (de MTS Systems Company, de Cary, Carolina del Norte) . Las películas de la presente invención fueron evaluadas en ambas la dirección de la máquina (MD) y la dirección transversal (TD) . La dirección de la máquina es la dirección a lo largo de la cual la película es movida durante la fabricación o procesamiento. La dirección transversal yace perpendicular a la dirección de la máquina y generalmente a lo largo del plano de la película.

Típicamente, las películas se hacen de composiciones de modificador/resina de polímero de la presente invención y exhiben una disminución en el módulo especialmente a una carga de elastómero (modificador) de 25% por peso o más. Este módulo disminuido resulta en una flexibilidad incrementada y suavidad.

Las películas que comprenden las composiciones modificadores/de resina de polímero de la presente invención también exhiben un alargamiento al rompimiento incrementado y 5 también generalmente exhiben una resistencia a la tensión incrementada en comparación a las películas hechas de óxido de polietileno convencionales. El aumento de estas propiedades contribuye al aumento significante en la energía específica requerida para romper las películas en comparación con la 10 requerida para romper las películas formadas del óxido de polietileno conjvencional .

En un estado seco, las películas hechas de las composiciones de resina de polímero/modificador de la presente 15 invención pueden tener una resistencia a la tensión en la dirección de la máquina (MD) de entre aproximadamente 3 megapascales (MPa) y de aproximadamente 150 megapascales. Deseablemente, la resistencia a la tensión de la película en la dirección de la máquina es de aproximadamente de 8 megapascales 20 y de aproximadamente de 100 megapascales, con un funcionamiento y procesamiento mejorados durante las operaciones de fabricación subsecuentes logradas a resistencias a la tensión de aproximadamente de 50 megapascales o menos. La resistencia a la tensión en seco de la película en la dirección transversal 25 (TD) es deseablemente de entre aproximadamente 3 megapascales y aproximadamente 150 megapascales, más deseablemente entre il?a?lia«Mlt IÍMÍÍÉáBlMMjA?^jt.jii^A.«-at..*^t.. -aproximadamente 6 megapascales y aproximadamente 100 megapascales, y aún más deseablemente de no más de 50 megapascales .

El por ciento de alargamiento al rompimiento de las películas de la presente invención puede ser determinado usando la siguiente fórmula: 100 (LJ-L /L, en donde (Lf es la longitud final de una muestra de película al rompimiento y Lx es la longitud inicial de la muestra de película antes del alargamiento. Las películas de la presente invención pueden tener un alargamiento al rompimiento en la dirección de la máquina de entre alrededor de 30% y alrededor de 1500%, deseablemente entre alrededor de 80% y alrededor de 1000%, más deseablemente entre alrededor de 150% y alrededor de 1000%. Las películas pueden exhibir un alargamiento al rompimiento en la dirección transversal de entre alrededor de 30% y alrededor de 1500%, deseablemente entre alrededor de 50% y alrededor de 1000%, y más deseablemente de entre alrededor de 100% y alrededor de 1000%.

La capacidad para respirar de las películas de la presente invención puede ser determinada mediante el medir la tasa de transmisión de vapor de agua (WVTR) . La tasa de transmisión de vapor de agua para las películas puede ser calculada usando el Método E96-80 Estándar ASTM como se describió en el Ejemplo 11. Las películas que comprenden las composiciones de modificador/resina de polímero de la presente invención también exhiben una capacidad para respirar mejorada sobre las películas hechas de polímeros insolubles en agua convencionales. La capacidad para respirar es una propiedad importante en los productos para el cuidado personal hechos de películas debido a que permiten al producto el secarse durante el uso, reduciendo la humedad en contra de la piel. Por tanto, la capacidad para respirar incrementada de la película reduce el rompimiento de la piel, la rojez, la irritación y la infección asociadas con la humedad retenida.

Las películas convencionales hechas de polímeros insolubles en agua tienen tasas de transmisión de vapor de agua muy bajas y por tanto una capacidad para respirar disminuida. Este problema se supera en el arte previo por la adición de rellenadores seguido por el estiramiento de la película para producir poros que proporcionan capacidad para respirar al producto final. Un tipo de rellenador el cual es usado en el carbonato de calcio del arte previo. La capacidad para respirar general de tales productos es medida por la tasa de transmisión de vapor de agua que varía ampliamente de desde alrededor de 500 g/m2/24 horas/milésima de pulgada (gramos por metro cuadrado por 24 horas por 0.001 pulgadas de grosor de película) a alrededor de 5000 gramos por metro cuadrado por 24 horas por milésima de pulgada, dependiendo del rellenador empleado, la cantidad de rellenador empleado y la cantidad por la cual la película es estirada. En general, las películas de la presente invención proporcionan tasas de transmisión de vapor de agua incrementadas de desde alrededor de 300 gramos por metro cuadrado por 24 horas por milésima de pulgada a alrededor de 20,000 gramos por metro cuadrado por 24 horas por milésima de pulgada deseablemente de desde alrededor de 800 gramos por metro cuadrado por 24 horas por milésima de pulgada a alrededor de 7,000 gramos por metro cuadrado por 24 horas por milésima de pulgada. Más deseablemente, las películas de la presente invención exhiben tasas de transmisión de vapor de agua de desde alrededor de 1700 gramos por metro cuadrado por 24 horas por milésima de pulgada a alrededor de 2500 gramos por metro cuadrado por 24 horas por milésima de pulgada y sin la formación de poros.

Las propiedades superiores de las películas de la presente invención hacen a las películas muy adecuadas para usarse en productos para el cuidado personal y médico desechable y disponibles con descarga de agua. Tales productos incluyen, pero no se limitan a cubiertas, toallas, drapeados, sobreenvolturas, batas, cubiertas para la cabeza, máscaras para la cara, cubiertas para zapato, envolturas CSR, esponjas, vendajes, cintas, ropa interior, pañales, forros, paños para lavar, hojas, cubiertas para almohada, servilletas, cubiertas exteriores de tipo de tela, tapones femeninos, almohadillas y forros para bragas, películas para separador y cualesquier materiales tejidos, no tejidos y de otra manera formados. Estos materiales pueden ser empleados en la industria médica, tanto en hospitales e instalaciones de paciente externo y en el ambiente doméstico.

Para la producción de tales productos, las películas de la presente invención pueden ser sometidas a una pluralidad seleccionada de operaciones de estiramiento, tal como estiramiento uniaxial o biaxial. Las operaciones de estiramiento pueden proporcionar la película con una suavidad incrementada, propiedades de tacto mejoradas, capacidad para respirar incrementada y un grosor reducido. La película también puede ser tratada posteriormente para mejorar las propiedades de película mediante el templado de la película a temperaturas elevadas; mediante el rociado de la película con un fluido de superficie activa para impartir propiedades repelentes a la humedad o al agua, a la película, o mediante el modificar el estado físico de la película con radiación ultravioleta, un tratamiento ultrasónico o un tratamiento de radiación de energía alta. Además, e tratamiento posterior de la película puede incorporar una combinación seleccionada de dos o más de las técnicas anteriores. irf-fc** -i .*..<. .- _ A.*» í A k .

Adicionalmente, las películas de la presente invención pueden ser coextruidas o recubiertas con una capa de barrera delgada tal como una resina para proporcionar una capa de barrera al agua o a la humedad. La capa de barrera puede constituir alrededor de 3 a 20% del calibre global de la película. Los ejemplos de las resinas que pueden ser utilizadas para tales capas de barrera incluyen pero no se limitan a policaprolactona, copolímeros de ácido acrílico etileno, succinato de polibutileno, tal como resinas BIONOLLE® y KRATON®.

Para las aplicaciones en los productos para el cuidado personal, las películas de la presente invención pueden ser grabadas o de otra manera proporcionadas con un terminado mate para exhibir una apariencia más estéticamente placentera. Las películas también pueden ser opcionalmente laminadas con una tela no tejida. Los ejemplos de las fibras adecuadas par ala tela no tejida incluyen pero no se limitan a fibras orgánicas, tal como fibras celulósicas y fibras sintéticas hechas de polímeros termoplásticos tales como poliéster, poliamida y polipropileno. La tela no tejida puede ser recubierta o tratada opcionalmente para impartir el nivel deseado de líquido y/o impermeabilidad al vapor/el agua.

La presente invención está además dirigida a fibras jaladas de las composiciones sólidas de modificador/resina de polímero descritas aquí. Las composiciones de resina de polímero/modificador son jaladas en fibras usando métodos convencionales incluyendo pero no limitándose a los procesos de hilado con fusión. Las fibras producidas de acuerdo con la presente invención tienen propiedades mejoradas como se discutió arriba y son útiles en un número de aplicaciones, particularmente para aplicaciones de desecho con descarga de agua .

La presente invención además está dirigida a una variedad de artículos como se describió arriba los cuales contienen uno o más componentes termoformables formados de las composiciones de resina de polímero/modificador descritas arriba.

En una incorporación deseada de la presente invención, las películas, fibras y artículos producidos usando las composiciones de resina de polímero/modificador de la presente invención tienen una ductilidad mejorada, firmeza y resistencia al rasgado durante el uso, pero son dispersables en agua y/o desechables con descarga de agua. Deberá notarse que las películas, fibras y artículos dentro del alcance de la presente invención también incluyen artículos que contienen las composiciones de resina de polímero/modificador de la presente invención en combinación con uno o más polímeros convencionales. Por ejemplo, en una incorporación de la kk—dl ¡?tti. * ll . .. , ,..¿*kki**¡?m~^ presente invención, un artículo termoformable comprende una fase continua de un polímero soluble en agua o dispersable en agua, tal como óxido de polietileno y una fase dispersada de una composición de modificador/resina de polímero de la presente invención.

La presente invención está además ilustrada por los siguientes ejemplos los cuales no pueden ser construidos en ninguna manera como limitaciones impuestas sobre el alcance de la misma. Por el contrario, se deberá entender que deben acudirse a varias otras incorporaciones, modificaciones y equivalentes de la misma las cuales después de la lectura de la descripción dada aquí pueden sugerirse a sí mismas para aquellos expertos en el arte sin departir del espíritu de la presente invención y/o de alcance de las reivindicaciones anexas .

EJEMPLOS EJEMPLO 1 Método para Producir una Composición de Óxido de Polietileno Injertado/Modificador Mediante un Proceso de Extrusión Reactivo Usando un Extrusor Haake Se alimentó una composición que contiene óxido de polietileno a un extrusor de tornillo gemelo Haake (disponible de Haake de 53 West Century Road, Paramus, New Jersey 07652) a 4.0 libras por hora. La composición conteniendo óxido de polietileno fue de 52.5% por peso de óxido de polietileno (POLYOX® WSRN-750) , 25% de látex SB (látex de estireno-butadieno carboxilatado, disponible de GOOD-RITE® 1168, conteniendo 52% por peso de sólidos) , 22% por peso de plastificante (TWEEN® 20) y 0.5% por peso de antioxidante (IRGANOX® 1076) .

El extrusor tiene 4 zonas de temperatura. La temperatura de la zona de suministro fue enfriada con agua, la temperatura de la primera zona se puso a 155°C, la temperatura de las zonas 2 y 3 fueron puestas ambas a 175°C y la temperatura del disco se puso a 125°C. Además de los componentes mencionados arriba, el monómero de 2 -hidroxietil metacrilato y el 2 , 5-dimetilo-2 , 5-di (t-butilperoxi) hexano, un iniciador suministrado por Elf Atochem de 2000 Market Street, de Philadelphia, Pennsylvania 19103-3222 bajo la marca de LUPERSOL® 101 fueron agregados contemporáneamente a la garganta de suministro del extrusor. La tasa de suministro del monómero de 2 -hidroxietil metacrilato fue de 0.144 libras por hora y la tasa de suministro del iniciador fue de 0.013 libras por hora. La velocidad del tornillo del extrusor fue de 120 revoluciones por minuto.

La composición de elastómero injertado/óxido de polietileno injertado resultante formada extruyó hilos de fusión los cuales fueron enfriados en aire usando una banda de transportador enfriada con ventilador. Los hilos solidificados fueron entonces peletizados en un peletizador Conair.

La presión de fusión (libras por pulgada cuadrada) y la torsión (m.g) en contra del tiempo fue vigilada para el proceso de extrusión reactivo del Ejemplo 1. El monómero y el iniciador fueron inyectados en el sistema comenzando a t = 48 minutos. Después de la adición del monómero y del iniciador, se observó un aumento y estabilización en la presión de fusión. Antes de que comenzara la reacción de injerto, la presión de fusión promedio estuvo abajo de 50 libras por pulgada cuadrada; después del injerto, la presión de fusión promedio aumentó a 175 libras por pulgada cuadrada y se estabilizó. Los valores de fuerza de torsión también fueron estabilizados siguiendo la reacción de injerto.

Después de que el monómero y el peróxido fueron agregados, la fuerza de torsión fluctuó salvajemente, desde tan alto como 2400 m.g a tan bajo como 170 m.g. Sin embargo, mientras que el injerto estaba ocurriendo, la fuerza torsional permaneció en un rango estrecho de entre 1500 y 2000 m.g (véase la figura 1) .

Además de la estabilización del proceso, la pegajosidad de los hilos fundidos extruidos se redujo después de la reacción de injerto. Los hilos fundidos de la composición que contiene óxido de polietileno antes del injerto fueron pegajosos y difíciles de enfriar. Al final de la banda de enfriamiento con aire, los hilos estuvieron aún demasiado calientes al tacto y tuvieron una tendencia a pegarse sobre la banda. Una vez que el monómero y el iniciador fueron inyectados y reaccionados con la composición que contiene óxido de polietileno durante el proceso de extrusión reactivo, los hilos se hicieron mucho menos pegajosos. Al final de la banda de enfriamiento, los hilos estaban tibios pero fueron capaces de ser manejados; los hilos de composición que contiene óxido de polietileno injertado se liberaron fácilmente de la banda enfriadora.

Se cree que la adición del elastómero a la fórmula de óxido de polietileno además reduce la tasa de cristalización del polímero de óxido de polietileno de enfriamiento lento. Cuando la mezcla de elastómero/óxido de polietileno es injertada, el peso molecular de la composición es reducido. La reducción en el peso molecular permite la cristalización del polímero para que ocurra mucho más rápidamente. Esto resulta en un procesamiento mejorado. Por ejemplo, una composición de óxido de polietileno no modificada es extremadamente difícil de peletizar y/o de procesar en una película u otros artículos útiles. Sin embargo, la mezcla de elastómero injertado/óxido de polietileno injertado de la presente invención es fácilmente peletizada y puede fraguarse tat-ta i, J. en películas delgadas como se discutió arriba.

EJEMPLO 2 Método para Producir una Composición de Modificador/Óxido de Polietileno Injertada por un Proceso de Extrusión Reactivo Usando un Extrusor Werner & Pfleiderer Se suministró una composición que contiene óxido de polietileno a un extrusor de tornillo gemelo de 30 milímetros, fabricado por Werner & Pfleiderer Corporation, de Ramsey, New Jersey) Haake (disponible de Haake de 53 West Century Road, Paramus, New Jersey 07652) a 25.0 libras por hora. La composición que contiene óxido de polietileno fue de 71.0% por peso de óxido de polietileno (POLYOX® WSRN-205, peso molecular: 600,000 gramos por mol basado sobre las mediciones reológicas por datos suministrados por Union Carbide), 23.5% de látex SB (disponible de GOOD-RITE® 1168 de BFGoodrich Company, de Brecksville, Ohio), 5.0% por peso de plastificante (TWEEN® 20) y 0.5% por peso de antioxidante (IRGANOX® 1076) .

El extrusor tuvo una longitud de procesamiento total de 1328 milímetros, 14 secciones de barril y 7 zonas de calentamiento. El barril No 1 fue enfriado con agua. Los elementos de calentamiento para los barriles 2, 3 y 4 fueron agrupados como la Zona 1; los elementos de calentamiento para los barriles 5 y 6 fueron acoplados como Zona 2; los elementos É^t^^?^^^á^^^^^^^ de calentamiento para los barriles 7 y 8 fueron acoplados como Zona 3; los elementos de calentamiento para los barriles 9 y 10 fueron acoplados como Zona 4; los elementos de calentamiento para los barriles 11 y 12 fueron acoplados como Zona 5; los elementos de calentamiento para los barriles 13 y 14 fueron acoplados como Zona 6; y la matriz fue la Zona 7. La temperatura de la Zona 1 fue puesta a 170°C y las temperaturas de las Zonas 2-7 fueron puestas a 180°C.

La composición fue suministrada al extrusor en la garganta de suministro del extrusor. La velocidad del tornillo del extrusor fue de 300 revoluciones por minuto. No fue agregado un monómero iniciador al sistema. Durante el proceso de extrusión, fueron registradas las condiciones de procesamiento. La temperatura de fundido fue de 205°C, la presión de fusión fue de 450 libras por pulgada cuadrada y la fuerza torsional fue de 51%.

Los hilos fundidos extruidos fueron enfriados en aire usando una banda transportadora enfriada con ventilador. Los hilos solidificados fueron entonces peletizados sobre un peletizador Conair.

EJEMPLO 3 Método para Producir una Composición de LATEX/Oxido de Polietileno Injertado Mediante un Proceso de Extrusión Reactivo Usando un Extrusor Werner & Pfleiderer.

Fue extruida una composición de modificador/óxido de polietileno injertado usando el extrusor Warner & Pfleiderer como en el Ejemplo 2. La composición de látex/óxido de polietileno fue idéntica a la composición como se usó en el Ejemplo 2, excepto por un monómero polar y un iniciador que fueron agregados durante el proceso de extrusión reactivo. El monómero polar, el 2 -hidroxietil metacrilato, fue agregado a la composición de óxido de polietileno/látex fundida a través de un orificio de inyección sobre el barril 5 a una tasa de suministro de 0.375 libras/hora. El iniciador, LUPERSON®101, fue agregado a la composición de polímero fundida a través de un orificio de inyección sobre el barril 6 a una tasa de suministro de 0.038 libras/hora. Ambos químicos fueron inyectados a través de los inyectores de boquilla presurizados .

Durante el proceso de extrusión reactivo, se registraron las condiciones de procesamiento. La temperatura de fusión fue de 206°C, la presión de fusión fue de 315 libras por pulgada cuadrada, y la fuerza torsional fue de 50%. Una disminución en la presión de fusión fue observada en comparación con el Ejemplo 2.

Los hilos fundidos extruidos fueron enfriados en aire usando una banda de transportador enfriada por ventilador.

Los hilos solidificados fueron entonces peletizados sobre un peletizador Conair.

EJEMPLO 4 Método para Producir una Composición de Óxido de Polietileno Injertado/Modificador Mediante un Proceso de Extrusión Reactivo Usando un Extrusor Werner & Pfleiderer.

Se preparó y se extruyó una composición de Látex/óxido de polietileno injertado como en el Ejemplo 3, excepto porque la tasa de suministro del monómero de 2-hidroxietil metacrilato fue de 0.75 libras por hora y la tasa de suministro del iniciador de LUPERSOL®101 fue de 0.075 libras por hora.

Durante el proceso de extrusión reactivo, se registraron las condiciones de procesamiento. La temperatura de fusión fue de 205°C, la presión de fusión fue de 297 libras por pulgada cuadrada, y la fuerza torsional fue de 52%.

Los hilos fundidos y extruidos fueron enfriados en aire usando una banda transportadora enfriada por ventilador. Los hilos solidificados fueron entonces peletizados sobre un peletizador Conair.

EJEMPLO 5 Método para Producir una Composición de Modificador /óxido de Polietileno por Medio de un Proceso de Extrusión Usando un Extrusor Werner & Pfleiderer. 5 Se preparó una composición de óxido de polietileno/látex como en el Ejemplo 2 excepto porque el POLYOX® WSR N-750 (peso molecular: 600,000 g/mol basados sobre las mediciones reológicas por datos suministrados por Union Carbide) fue usado en lugar del POLYOX® WSR-205. Ningún monómero o 10 iniciador fue agregado al sistema.

Durante el proceso de extrusión reactivo, se registraron las condiciones de procesamiento. La temperatura de fusión fue de 206°C, la presión de derretido fue de 440 libras 15 por pulgada cuadrada y la fuerza torsional fue de 42%.

Los hilos de fusión extruidos fueron enfriados en aire usando una banda transportadora enfriada con ventilador. Los hilos solidificados fueron entonces peletizados sobre un 20 peletizador Conair.

EJEMPLO 6 Método para Producir una Composición de Modificador /óxido de Polietileno Injertado Mediante un Proceso de Extrusión Reactivo 25 Losando un Extrusor Werner & Pfleiderer. m lill?i liftllBÉiiir nuil t . *- k - > • •- -- - -- - ^^ =A^A* „_j. _^. ^^ „ _ « _- .. _ - **- --**•» Fue extruida una composición de Látex/Oxido de Polietileno Injertado usando el extrusor Werner & Pfleiderer como en el Ejemplo 5. La composición de óxido de polietileno/látex fue idéntica a la composición que se usó en el Ejemplo 5 excepto por un monómero polar y un iniciador que fueron agregados durante el proceso de extrusión reactivo. El monómero polar, 2-hidroxietil metacrilato, fue agregado a la composición de Látex/óxido de polietileno fundida a través de un orificio de inyección sobre un barril 5 a una tasa de velocidad de 0.375 libras por hora. El iniciador, LUPERSOL® 101, fue agregado a la composición de polímero fundida a través de un orificio de inyección sobre el barril 6 a una tasa de suministro de 0.038 libras por hora. Ambos químicos fueron inyectados a través de los inyectores de boquilla presurizados .

Durante el proceso de extrusión reactivo, fueron registradas las condiciones de procesamiento. La temperatura de fusión fue de 205°C, la presión de fusión fue de 216 libras por pulgada cuadrada y la fuerza torsional fue de 46%.

Los hilos fundidos extruidos fueron enfriados en aire usando una banda transportadora enfriada con ventilador. Los hilos solidificados fueron entonces peletizados sobre un peletizador Conair.

EJEMPLO 7 Método para Producir una Composición Modificadora/óxido de Polietileno Injertado mediante un Proceso de Extrusión Reactivo Usando un Extrusor Werner & Pfleiderer.

Fue extruida una composición de Látex/óxido de Polietileno injertado como en el Ejemplo 6, excepto porque la tasa de suministro del monómero de 2 -hidroxietil metacrilato fue de 0.75 libras por hora y la tasa de suministro del iniciador LUPERSON® 101 fue de 0.079 libras por hora.

Durante el proceso de extrusión reactivo, las condiciones de procesamiento fueron registradas. La temperatura de fusión fue de 204°C, la presión de fusión fue de 222 libras por pulgada cuadrada, y la fuerza torsional fue de 45%.

Los hilos fundidos y extruidos fueron enfriados en aire usando una banda transportadora enfriada con ventilador. Los hilos solidificados fueron entonces peletizados sobre un peletizador Conair.

EJEMPLO 8 Método para Producir una Composición de Modificador /óxido de Polietileno por medio de un Proceso de Extrusión Usando un Extrusor Werner & Pfleiderer Se preparó una composición de Látex/óxido de Polietileno como en el Ejemplo 5 excepto porque fueron usados un proceso estabilizador, 0.25% por peso de IRGAFOS® 168, y dos antioxidantes, 0.15% por peso de IRGANOX® 5057 y 0.1 por ciento por peso de IRGANOX® 1135 (todos los cuales están disponibles de Ciba Specialty Chemicals Corporation, de Tarrytown, Nueva York) , en lugar del antioxidante IRGANOX® 1076. Ningún monómero o iniciador fue agregado al sistema.

Durante el proceso de extrusión reactivo, fueron registradas las condiciones de procesamiento. La temperatura de fusión fue de 212 °C, la presión de fusión fue de 550 libras por pulgada cuadrada y la fuerza torsional fue de 56%.

Los hilos fundidos y extruidss fueron enfriados en aire usando una banda transportadora enfriada con ventilador. Los hilos solidificados fueron entonces peletizados sobre un peletizador Conair.

EJEMPLO 9 Método para Producir una Composición Modificadora/óxido de Polietileno Injertada Mediante un Proceso de Extrusión Reactivo Usando un Extrusor Werner & Pfleiderer.

Se extruyó una composición de látex/óxido de polietileno injertada como en el Ejemplo 8. La composición de oxido de polietileno/látex fue idéntica a la composición como se usó en el Ejemplo 8, excepto porque fueron agregados un monómero polar y un iniciador durante el proceso de extrusión reactivo. 5 El monómero polar, 2 -hidroxietil metacrilato, fue agregado a la composición de óxido de polietileno/látex fundida a través de un orificio de inyección sobre el barril 5 a una tasa de suministro de 0.375 libras por hora. El iniciador, LUPERSOL® 101 fue agregado a la composición de polímero fundida a través de un 10 orificio de inyección sobre el barril 6 a una tasa de suministro de 0.038 libras por hora. Ambos químicos fueron inyectados a través de los inyectores de boquilla presurizados .

Durante el proceso de extrusión reactivo, las 15 condiciones de procesamiento fueron registradas. La temperatura de fusión fue de 208°C, la presión de fundido fue de 344 libras por pulgada cuadrada y la fuerza torsional fue de 51%.

Los hilos fundidos y extruidos fueron enfriados en 20 aire usando una banda de transportador enfriada con ventilador. Los hilos solidificados fueron entonces peletizados sobre un peletizador Conair.

EJEMPLO 10 25 Método para Producir una Composición de Oxido de iliiilliiiilMiii ^^^^ Polietileno /Modificador Injertado Mediante un Proceso de Extrusión Reactivo usando un Extrusor Werner & Pfleiderer.

Fue extruida una composición de óxido de 5 polietileno injertado/látex como en el Ejemplo 9, excepto porque la tasa de suministro del monómero de 2 -hidroxietil metacrilato fue de 0.75 libras por hora y la tasa de suministro del iniciador LUPERSOL® 101 fue de 0.075 libras por hora. 10 Durante el proceso de Extrusión reactivo, se registraron las condiciones de procesamiento. La temperatura de fusión fue de 207°C, la presión de fusión fue de 291 libras por pulgada cuadrada y la fuerza torsional fue de 42%. 15 Los hilos fundidos y extruidos fueron enfriados en aire usando una banda transportadora enfriada con ventilador. Los hilos solidificados fueron entonces peletizados sobre un peletizador Conair. 20 EJEMPLO 11 Método para Producir una Composición de Oxido de Polietileno /Modificador Mediante un Proceso de Extrusión Usando un Extrusor Werner & Pfleiderer. 25 Se preparó una composición de óxido de polietileno/látex como en el Ejemplo 5, excepto porque el látex de acrilonitrilo butadieno carboxilatado (HYCAR® 1581, contenido de sólidos totales-46% por peso) fue usado en lugar de SB1168. Ningún monómero o iniciador fue agregado al sistema.

Durante el proceso de extrusión reactivo, las condiciones de procesamiento fueron registradas. La temperatura de fusión fue de 211°C, la presión de derretido fue de 730 libras por pulgada cuadrada, y la fuerza torsional fue de 46%.

Los hilos fundidos y extruidos fueron enfriados en aire usando una banda de transportador enfriada con ventilador. Los hilos solidificados fueron entonces peletizados sobre un peletizador Conair.

EJEMPLO 12 Método para Producir una Composición de Modificador /óxido de Polietileno Injertado Mediante un Proceso de Extrusión Reactivo Usando un Extrusor Werner & Pfleiderer.

Fue extruida una composición de látex/óxido de polietileno injertado como en la composición usada en ele Ejemplo 11, excepto porque fueron agregados un monómero y un iniciador durante el proceso de extrusión reactivo. El monómero polar, 2-hidroxietil metacrilato, fue agregado a la composición de óxido de polietileno/látex fundida a través de un orificio de inyección sobre el barril 5 a una tasa de suministro de 0.375 «-i. i libras por hora. El iniciador, LUPERSOL® 101, fue agregado a la composición de polímero fundida a través de un orificio de inyección sobre el barril 6 a una tasa de suministro de 0.038 libras por hora. Ambos químicos fueron inyectados a través de los inyectores de boquilla presurizados .

Durante el proceso de extrusión reactivo, se registraron las condiciones de procesamiento. La temperatura de fusión fue de 212 °C, la presión de fusión fue de 467 libras por pulgada cuadrada y la fuerza torsional fue de 51%.

Los hilos fundidos y extruidos fueron enfriados en aire usando una banda transportadora enfriada con ventilador. Los hilos solidificados fueron entonces peletizados sobre un peletizador Conair.

EJEMPLO 13 Método para Producir una Composición de Modificador /óxido de Polietileno Injertado Mediante un Proceso de Extrusión Reactivo Usando un Extrusor Werner & Pfleiderer Fue extruida una composición de látex/óxido de polietileno injertado como en el Ejemplo 2 excepto porque la tasa de suministro del monómero de 2 -hidroxietil metacrilato fue de 0.75 libras/hora y la tasa de suministro del iniciador LUPERSOL® 101 fue de 0.075 libras/hora.

Durante el proceso de extrusión reactivo, se registraron las condiciones de procesamiento. La temperatura de fusión fue de 204°C, la presión de fundido fue de 242 libras por pulgada cuadrada y la fuerza torsional fue de 50%.

Los hilos fundidos y extruidos fueron enfriados en aire usando una banda de transportador enfriada con ventilador. Los hilos solidificados fueron entonces peletizados sobre un peletizador Conair.

EJEMPLOS 2-13 .Resumen de Composiciones y Condiciones de Proceso; Preparación de Películas de Composiciones de óxido de polietileno Un resumen de las composiciones que contienen óxido de polietileno de los Ejemplos 2-13 se da abajo en la Tabla 1.

Tabla 1. Composiciones de óxido de Polietileno Un resumen de las condiciones de proceso para Ejemplos 2-13 se da abajo en la Tabla 2.

Tabla 2 Condiciones de Proceso Además de los parámetros de proceso medidos durante los procesos de extrusión de los Ejemplos 2-13, se hicieron las siguientes observaciones. La fractura de fusión, acumulación de matriz, liberación de vapor excesivo, e hilos teniendo una textura relativamente áspera fueron observados durante la extrusión de cada una de las resinas de los Ejemplos 2, 5, 8 y 11. Las presiones de fusión para los ejemplos variaron de desde 450 libras por pulgada cuadrada a 730 libras por pulgada cuadrada. En contraste, la presión de fusión para las composiciones de óxido de polietileno injertado variaron de desde 200-470 libras por pulgada cuadrada. Además, las composiciones de óxido de polietileno injertado formadas mediante extrusión reactiva produjeron hilos extruidos lisos sin fractura de matriz o una liberación de vapor excesiva. El procesamiento de fusión de las composiciones de óxido de polietileno injertado fue muy mejorado en comparación a las composiciones de óxido de polietileno no modificado de los Ejemplos 2, 5, 8 y 11.

Las pelotillas de resina obtenidas en los Ejemplos 2-13 fueron convertidas en películas sobre el extrusor Haake descrito en el Ejemplo 1. El extrusor fue dotado con una matriz de película de 4 pulgadas, la cual se puso a una temperatura de 170°C. La velocidad de tornillo varió de desde 15 a 50 revoluciones por minuto para lograr el grosor de película deseado. Las muestras de película fueron recolectadas para cada ejemplo y se evaluaron para las propiedades de tensión. En la Tabla 3 dada abajo se da un resumen de los resultados.

EJEMPLO 14 Método para Producir una Película de una Composición de Modificador /Óxido de Polietileno Injertado Se prepara una composición de látex/óxido de polietileno injertado como en el Ejemplo 12, excepto porque el estabilizador de proceso, 0.25% por peso de IRGAFOR® 168, y dos antioxidantes, 0.15% por peso de IRGANOX® 5057 y 0.1% por peso de IRGANOX®1135 (todos los cuales están disponibles de Ciba Specialty Chemicals Corporation de Tarrytown, New York) , fueron usados en lugar del antioxidante IRGANOX®1076. La composición de óxido de polietileno fue suministrada al extrusor en la garganta de suministro de extrusor a una tasa de suministro de 15 libras por hora. La velocidad del tornillo del extrusor fue de 300 revoluciones por minuto.

Fue agregado un monómero polar, 2-hidroxietil metacrilato, a la composición de látex/óxido de polietileno fundida a través de un orificio de inyección en el barril 5 a una tasa de suministro de 0.23 libras/hora. El iniciador, LUPERSON®101, fue agregado a la composición de polímero fundida a través de un orificio de inyección en el barril 6 a una tasa de suministro de 0.02 libras por hora. Ambos químicos fueron inyectados a través de inyectores de boquilla presurizados .

Los hilos fundidos y extruidos fueron enfriados en aire usando una banda de transportador enfriada con ventilador. Los hilos solidificados fueron entonces peletizados sobre un peletizador Conair.

Después, las pelotillas fueron convertidas en películas en Huntsman Packaging en Chippewa Falls, Wl . Las películas fueron convertidas mediante un proceso de fraguado plano a aproximadamente 100 libras por hora. El grosor de película fue de 0.50 milésimas de pulgada.

EJEMPLO 15 Método de Producción de una Película de Composición de Modificador /Óxido de Polietileno Injertado Se formó una película usando la composición de látex/óxido de polietileno injertado y el procedimiento con el Ejemplo 14. El grosor de película resultante fue de 0.80 milésimas de pulgada.

EJEMPLO COMPARATIVO 16 Método de Producción de una Película de una Composición de Óxido de Polietileno Injertado Fue preparada una película comprendiendo óxido de polietileno injertado con 2 -hidroxietil metacrilato para propósitos de comparación. La composición de la película fue de POLYOX®WSR-205 extruido reactivamente con 1.5% por peso de 2-hidroxietil metacrilato y 0.15% por peso de iniciador LUPERSOL®101. El óxido de polietileno fue combinado sobre un extrusor ZSK-30. El óxido de polietileno fue suministrado al extrusor en la garganta de suministro del extrusor a una tasa de suministro de 20 libras por hora. El 2 -hidroxietil metacrilato y el iniciador fueron suministrados al extrusor en la garganta de suministro al extrusor a tasas de suministro de 0.3 libras por hora y 0.003 libras por hora respectivamente. La velocidad del tornillo del extrusor fue de 300 revoluciones por minuto.

Los hilos fundidos y extruidos fueron enfriados en aire usando una banda de transportador enfriada con ventilador.

Los hilos solidificados fueron entonces peletizados sobre un peletizador Conair.

Después, las pelotillas fueron convertidas en películas en Huntsman Packaging en Chippewa Falls, Wl . Las películas fueron convertidas por medio de un proceso de fraguado plano a aproximadamente 100 libras por hora. El grosor de película fue de 0.75 milésimas de pulgada.

Las propiedades de la muestra de película resultante fueron representativas de películas fraguadas de óxido de polietileno injertado, las cuales carecen de un modificador como un componente. Se esperó que las películas hechas de diferentes clases de óxido de polietileno se comportaran en una forma similar.

EJEMPLO COMPARATIVO 17 Método para Producir una Película de una Composición de Óxido de Polietileno no Modificada Fue preparada una película que comprende un óxido de polietileno no modificado para propósitos de comparación. La composición de película fue un polvo Polyox®WSR N-80 no modificado, extruido en un extrusor Haake dotado con una matriz de película de 4 pulgadas. El polvo WSR N-80 fue usado debido a que este fue la única clase de óxido de polietileno que fue capaz de ser fraguada en una película sin modificación. La resina de óxido de polietileno fue suministrada en el extrusor gemelo en la garganta de suministro del extrusor a una tasa de suministro de 20 libras por hora. La velocidad del tornillo del extrusor fue de 300 revoluciones por minuto.

Los hilos fundidos y extruidos fueron enfriados en aire usando una banda de transportador enfriada con ventilador. Los hilos solidificados fueron entonces peletizados sobre un peletizador Conair.

Entonces, las pelotillas fueron convertidas en películas en Huntsman Packaging en Chippewa Falls, Wl . Las películas fueron convertidas mediante un proceso de fraguado-plano a aproximadamente 100 libras por hora. Sin embargo, debido a la baja resistencia de fusión del óxido de polietileno no modificado, la película de WSR N-80 no modificada fraguada tuvo un grosor mínimo de por lo menos de 3.5 milésimas de pulgada .

EJEMPLOS 2-17 Resumen de Propiedades de Películas Formadas de Composiciones de Oxido de Polietileno .

Un resumen de las propiedades de tensión se da abajo en la Tabla 3 para las películas producidas de las composiciones que contienen óxido de polietileno de los Ejemplos 2-17.

Las propiedades de tensión de las películas resultantes fueron evaluadas de acuerdo al método de prueba ASTM D638-91 sobre un probador de tensión Sintech l/D. La longitud de medición fue puesta a 18 milímetros, y la velocidad de cruceta fue de 5 pulgadas por minuto. La Tabla 3 muestra las propiedades de tensión en la dirección de la máquina de las películas preparadas en los Ejemplos 2-17.

Tabla 3. Propiedades de Tensión de Películas Producidas de composiciones que contienen óxido de polietileno de los Ejemplos 2-17.

Se notaron varias corrientes al ser incrementado el nivel de injerto. Para cada juego de muestras (por ejemplo 5 cada grupo de ejemplos con la misma resina de base) al ser aumentado el nivel de 2-hidroxietil metacrilato, la tensión al rompimiento de la película resultante fue incrementada. La energía de tensión al rompimiento y el por ciento de tensión al rompimiento también se aumentaron al aumentarse el nivel de 10 injerto. La única propiedad probada, la cual no siguió una corriente clara fue el módulo. Para los Ejemplos 2-10, el módulo cambió muy poco con el injerto. Sin embargo, en los Ejemplos 11-13 hubo un aumento claro en el módulo de película al ser elevado el nivel de HEMA. En general, las películas 15 conteniendo el látex/óxido de polietileno injertado tuvieron una ductilidad mejorada y un quebrado disminuido en comparación a las películas conteniendo solo óxido de polietileno injertado. Las películas de látex/óxido de polietileno injertado también tuvieron una resistencia y alargamiento mejorados en comparación 20 a las películas de óxido de polietileno no modificadas.

EJEMPLOS 2-17 Síntesis de Propiedades de Resistencia al Rasgado de Películas Formadas de Composiciones de Óxido de Polietileno Se da abajo un resumen de las propiedades de resistencia al rasgado en la Tabla 4 para las películas producidas de las composiciones que contienen óxido de polietileno de los Ejemplos 14-17.

La resistencia al rasgado de las películas producidas en los Ejemplos 14-17 fue evaluada de acuerdo al método de prueba ASTM D 1938-94 sobre un probador de tensión Sintech l/D. La separación de agarre inicial fue de 2 pulgadas, y la velocidad de cruceta fue de 10 pulgadas por minuto. Una muestra de tipo de rasgado único en la forma de una tira teniendo una longitud de 3 pulgadas, un ancho de una pulgada y una hendidura longitudinal teniendo una longitud de 2 pulgadas fue usada. El área de trabajo de la muestra fue de 1 pulgada cuadrada; este número multiplicado por el grosor de película da el volumen de trabajo de la muestra. El propósito de la prueba de resistencia al rasgado fue para determinar la fuerza necesaria para propagar un rasgado en la película por un método de rasgado único.

Los siguientes datos son registrados para cada película probada: Carga Máxima : fuerza máxima experimentada por la muestra de película, normalizada a grosor y ancho de muestra; Energía Total : área bajo la curva de carga en contra de extensión, normalizada al volumen de muestra; Energía a carga pico : área bajo la carga en contra de la curva de extensión desde el inicio de la prueba al punto en el cual ocurrió la carga máxima, normalizado a un volumen de muestra; y Falla mediante el rasgado: si es sí, la muestra de película se rasgó en la dirección de la hendidura, y si es no, no ocurrió una falla de tensión antes de que ocurriera el rasgado .

Los datos de resistencia al rasgado en la dirección de la máquina de las películas producidas en los Ejemplos 14-17 se da abajo en la Tabla 4.

Tabla 4. Propiedades de Resistencia al rasgado de las películas producidas de composiciones que contienen óxido de polietileno de los Ejemplos 14-17.

Los Ejemplos 14 y 15, los cuales contuvieron el Látex/óxido de polietileno injertado tuvieron una resistencia al rasgado mucho más superior que los Ejemplos 16 y 17 los cuales contuvieron el óxido de polietileno injertado y el óxido de polietileno no modificado respectivamente. La energía total para los ejemplos que contienen látex varió de desde 42-58 J/cm3 mientras que el óxido de polietileno injertado de ejemplo fue solo de 6 J/cm3, casi un orden completo de magnitud inferior. La película de óxido de polietileno no modificada virtualmente no tuvo resistencia al rasgado; su carga máxima fue de menos de 3 g/mm2 y su energía total fue de 0.4 J/cm3. También se observó que ambas la película de óxido de polietileno injertada y la película de óxido de polietileno no modificado se rasgaron en la dirección de la fuerza aplicada. Las películas de látex/óxido de polietileno injertado experimentaron falla de tensión antes del rasgado. La dispersión de látex proporcionó un mecanismo para la hendidura y la redistribución de tensión en la punta de hendidura para permitir la falla de tensión. La dispersión de látex está mostrada en la siguiente sección de morfología de fase.

EJEMPLO 18 Morfología de Fase de Películas Formadas de Composiciones de Oxido de Polietileno La morfología de fase de las películas de látex/óxido de polietileno injertado fue estudiada mediante microscopía de exploración electrónica (SEM) . Las figuras 1 y 2 mostraron vistas en sección transversal de películas producidas en los Ejemplos 13 y 12, respectivamente. Ambas películas contuvieron la misma cantidad de plastificante y antioxidantes y fueron injertadas con la misma cantidad de 2 -hidroxietil metacrilato. El Ejemplo 3 contuvo el látex SB1168 mientras que el Ejemplo 12 contuvo el látex Hycar®1581. Las figuras mostraron que fue obtenida una dispersión de partículas más finas con el látex Hycar®1581 que con el látex SB1168. Esta dispersión más fina llevó a una resistencia mejorada, firmeza y ductilidad en las películas de látex/óxido de polietileno injertado resultantes.

Aún cuando la descripción se ha llevado a cabo en detalle con respecto a las incorporaciones específicas de la misma, se apreciará que los expertos en el arte, al lograr un "£^^^^¿^^ entendimiento de lo anterior, pueden fácilmente concebir alteraciones, variaciones y equivalentes de estas incorporaciones. Por tanto, el alcance de la presente invención debe establecerse como aquél de las reivindicaciones anexas y de 5 cualesquier equivalentes de las mismas. tnrrftir~-"-*"*"•"• - --«--» ' > *a . a^

Claims (23)

R E I V I N D I C A C I O N E S

1. Un método para hacer una composición sólida, en donde dicho método comprende: combinar (a) un polímero soluble en agua o dispersable en agua y (b) partículas de modificador para formar una mezcla; y extruir la mezcla a través de un extrusor que tiene una longitud y una o más lumbreras de inyección a lo largo de la longitud del extrusor; y inyectar uno o más monómeros y el iniciador térmico a través de una o más de las lumbreras de inyección adentro de la mezcla bajo condiciones suficientes para injertar el uno o más monómeros sobre por lo menos uno de (a) y (b) .

2. El método tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque el polímero soluble en agua o dispersable en agua comprende óxido de polietileno, hidroxipropil celulosa, alcohol polivinílico, polietiloxazolina, polivinil pirrolidona, polivinil piridino, almidón gelatinizado, copolímeros de nilón, ácido poliacrílico, poliésteres o mezclas de los mismos. la-..,, a ?-t >»J^ .

3. El método tal y como se reivindica en la cláusula 2, caracterizado porque el polímero soluble en agua o dispersable en agua comprende óxido de polietileno.

4. El método tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque las partículas de modificador son modificadores de elastómero.

5. El método tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque las partículas de modificador comprenden partículas orgánicas, partículas inorgánicas, o una mezcla de las mismas.

6. El método tal y como se reivindica en la cláusula 5, caracterizado porque las partículas elastoméricas orgánicas comprenden un polímero de estireno butadieno, un polímero de estireno butadieno etoxilatado, un polímero acrílico, un polímero acrílico estireno, un acetato de polivinilo, un polímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno, un polímero de acrilonitrilo, un polímero de acrilonitrilo-butadieno, un polímero de acrilonitrilo-butadieno carboxilatado o una combinación de los mismos.

7. El método tal y como se reivindica en la cláusula 6, caracterizado porque las partículas orgánicas comprenden un polímero de butadieno y estireno, un polímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno carboxilatado o una combinación de los mismos.

8. El método tal y como se reivindica en la cláusula 5, caracterizado porque las partículas inorgánicas comprenden partículas de sílice.

9. El método tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque uno o más monómeros comprenden acrilatos; metacrilatos; 2 -hidroxietil metacrilato (HEMA) ; poli (etilen glicol) metacrilatos (PEG-MA); poli (etilen glicol) etil éter metacrilato; poli (etilen glicol) acrilatos; poli (etilen glicol) etil éter acrilato; poli (etilen glicol) metacrilatos con grupos de hidroxilo terminales; ácido acrílico, anhídrido maleico; ácido itacónico; acrilato de sodio; 3 -hidroxipropil metacrilato; acrilamida; glicidil metacrilato; 2-bromoetil acrilato; carboxietil acrilato; ácido metacrílico; 2-cloroacrilonitrilo; 4-clorofenil acrilato; 2-cianoetil acrilato; glicidil acrilato; 4-nitrofenil acrilato; pentabromofenil acrilato; poli (propilen glicol) metacrilato; poli (propilen glicol) acrilato; 2 -propeno- 1 -ácido sulfónico y su sal de sodio, sulfo etil metacrilato; 3-sulfopropil metacrilato; 3-sulfopropil acrilato; o una mezcla de los mismos . i S

10. El método tal y como se reivindica en la cláusula 9, caracterizado porque uno o más monómeros comprende poli (etilen glicol) etil éter metacrilato; poli (etilen glicol) etil éter acrilato; 2-hidroxietil metacrilato (HEMA); o poli (etilen glicol) metacrilato (PEG-MA)

11. El método tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque las partículas de modificador comprenden desde alrededor de 3% por peso a alrededor de 30% por peso basado sobre el peso del polímero soluble en agua o dispersable en agua.

12. El método tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque las partículas de modificador tienen un tamaño de partícula promedio de desde alrededor de 10 nanómetros a alrededor de 20 micrones.

13. El método tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque las partículas de modificador son dispersadas en una emulsión o dispersión antes del paso de combinación.

14. El método tal y como se reivindica en la cláusula 13, caracterizado porque la emulsión o dispersión es combinada con el polímero soluble en agua o dispersable en agua mediante un paso de rociado o recubrimiento. ^¡¿^^¿^¿¿¿^¿^^k_ "•- ~ •»—**

15. El método tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque la resina de polímero comprende de desde alrededor de 10% por peso a alrededor de 95% por peso basada sobre el peso total de la mezcla.

16. El método tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque la resina de polímero comprende de desde alrededor de 45% por peso a alrededor de 90% por peso basada sobre el peso total de la mezcla.

17. El método tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque la resina de polímero comprende de desde alrededor de 50% por peso a alrededor de 85% por peso basada sobre el peso total de la mezcla.

18. El método tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque la composición además comprende agua unida .

19. Un método para hacer una composición, en donde dicho método comprende : formar una emulsión o dispersión de partículas de modificador en un medio líquido; H??.?.* .* JU*—.^ combinar (a) un polímero soluble en agua o dispersable en agua y (b) la emulsión o dispersión para formar una mezcla; y extruir la mezcla a través de un extrusor que tiene una longitud y una o más lumbreras de inyección a lo largo de la longitud del extrusor; y inyectar uno o más monómeros y un iniciador térmico a través de una o más de las lumbreras de inyección adentro de la mezcla bajo condiciones suficientes para injertar el uno o más monómeros sobre por lo menos uno de (i) el polímero soluble en agua o dispersable en agua y (ii) las partículas modificadoras.

20. El método tal y como se reivindica en la cláusula 19, caracterizado porque el medio líquido es agua.

21. El método tal y como se reivindica en la cláusula 19 caracterizado porque la emulsión o dispersión es combinada con el polímero soluble en agua o dispersable en agua por el paso de rociado o recubrimiento.

22. El método tal y como se reivindica en la cláusula 19, caracterizado porque la composición además comprende agua unida.

23. El método tal y como se reivindica en la cláusula 19, caracterizado porque el polímero soluble en agua o dispersable en agua comprende óxido de polietileno; las partículas de modificador comprenden polímero de estireno-butadieno, un polímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno carboxilatado o una combinación de los mismos; y uno o más monómeros comprenden poli (etilen glicol) etil éter metacrilato, poli (etilen glicol) etil éter acrilato, 2-hidroxietil metacrilato (HEMA), poli (etilen glicol) metacrilato (PEG-MA), o una mezcla de los mismos. R E S U M E N Se proporcionan métodos para hacer composiciones de modificador dispersado/resina de polímero. Las composiciones de modificador dispersado/resina de polímero , tienen procesabilidad de derretido mejorada y propiedades y pueden ser usadas para las películas procesadas térmicamente, fibras y artículos que tienen propiedades mejoradas. En una incorporación, las composiciones de modificador dispersado/resina de polímero son además injertadas con uno o más polímeros, los cuales se injertan en la resina de polímero y/o el modificador dispersado. En una incorporación adicional, la resina de polímero es un polímero soluble en agua o dispersable en agua, tal como óxido de polietileno; el modificador es un polímero estireno butadieno, un polímero de acrilonitrilo-butadieno-estireno carboxilatado, o una combinación de los mismos; y el monómero injertado es poli (etilen glicol) etil éter metacrilato, poli (etilen glicol) etil éter acrilato, 2 -hidroxietil metacrilato (HEMA) , poli (etilen glicol) metacrilato (PEG-MA), o mezclas de los mismos. Las composiciones de modificador dispersado/óxido de polietileno tienen propiedades mejoradas comparadas con las composiciones de óxido de polietileno no modificado, y las composiciones de óxido de polietileno modificado. >