MXPA02005412A - Fibras aglutinantes hidrofilicas. - Google Patents

Fibras aglutinantes hidrofilicas.

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MXPA02005412A
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Daniel Tsai Fu-Jya
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Abstract

Una fibra aglutinante hidrofilica. Estas fibras pueden ser producidas mediante el co-hilado de un material de nucleo de poliolefina con un material de vaina de mezcla de poliester alifatico altamente humedecible. La mezcla de poliester alifatico altamente humedecible comprende una mezcla no reaccionada de un polimero de poliester alifatico seleccionado del grupo que consiste de un polimero de succinato de polibutileno, un polimero de succinato de polibutileno-co-adipato, un polimero de policaprolactona, una mezcla de tales polimeros o un copolimero de tales polimeros o un copolimero de tales polimeros; un acido multicarboxilico; y un agente humedecedor. La fibra aglutinante hidrofilica esencialmente mejora las propiedades biodegradables, pero es facilmente procesada. La fibra aglutinante hidrofilica puede ser usada en un producto absorbente desechable que se intenta para la absorcion de fluidos tales como los fluidos del cuerpo.

Description

**.** 2 — los pañales y los calzoncillos de aprendizaje han reemplazad generalmente a los artículos absorbentes de tela reusables .
Otros productos absorbentes desechables típicos incluyen lo ^ * = productos para el cuidado de la mujer tales como los tapones las toallas sanitarias, los productos para la incontinencia d * *"í los adultos y los productos para el cuidado de la salud tale . • como las cubiertas quirúrgicas o los vendajes para heridas. U producto absorbente desechable típico generalmente comprende un estructura compuesta que incluye una hoja superior, una hoj inferior, y una estructura absorbente entre la hoja superior la hoja inferior. Estos productos usualmente incluyen algú tipo de sistema de sujeción para ajustar el producto sobre e usuario . * Los productos absorbentes desechables so T típicamente sometidos a una o más descargas del líquido, ta como de agua, de orina, de fluidos menstruales o de sangre, durante el uso. Como tales, los materiales de hoja inferior d cubierta exterior de los productos absorbentes desechables s hacen típicamente de materiales insolubles en el líquid impermeables al lí uido, tal como de películas de polipropileno, que e3¿hiben una resistencia suficiente y una capacidad par manejo de manera que el producto absorbente desechable retien su integridad durante el uso por un usuario y no permite e ' r filtrado del líquido que se descarga en el producto.
Aún cuando los pañales para bebé desechable actuales y otros productos absorbentes desechables se ha generalmente aceptado por el público, éstos productos tienen l necesidad de mejoras en áreas específicas. Por ejemplo, mucho productos absorbentes desechables pueden ser difíciles d desechar. Por ejemplo, los intentos para desechar con descarg de agua muchos productos absorbentes desechables en un retret adentro de„ un sistema de drenaje típicamente llevan al bloque de las tuberías que conectan al retrete con el sistema d drenaje o al bloqueo del retrete mismo. En particular, lo materiales de cubierta exteriores típicamente usados en lo "i productos absorbentes desechables generalmente no se desintegra o se dispersan cuando se desechan con descarga de agua en u retrete de manera que el producto absorbente desechable no pued 4 ser desechado en ésta forma. Si los materiales de cubiert exterior se hacen muy delgados a fin de reducir el volume global del producto absorbente desechable como para reducir l posibilidad del bloqueo de un retrete o de una tubería d drenaje, entonces el material de cubierta exterior típicament no tendrá una resistencia suficiente para evitar el rasgado o l rotura al ser sometido el material de^ cubierta exterior a la tensiones del uso normal por un usuario.
Además, el desecho del desperdicio sólido se est convirtiendo en una preocupación en aumento a través del mundo.
Al continuar llenándose los terrenos de relleno, ha habido un demanda incrementada de una reducción de la fuente de materia en los productos desechables, de la incorporación de má componentes reciclables y/o degradables en los producto desechables, y del diseño de productos que puedan ser desechado por medios diferentes a la incorporación en instalaciones d desecho de desperdicio sólido tal como los terrenos de relleno.
Como tales, hay una necesidad de nuevos materiale que puedan ser usados en productos absorbentes desechables qu generalmente retengan su integridad y su resistencia durante e uso, pero que después de tal uso, los ^materiales puedan ser má M eficientemente desechados. Por ejemplo, el producto absorbent desechable puede ser fácil y eficientemente desechado mediant compostacidn. Alternativamente, el producto absorbent desecnable puede ser fácil y eficientemente desechado en u ' " -t 1 sistema de drenaje de líquido en donde el producto absorbent desechable es capaz de ser degradado.
Muchos de los polímeros biodegradable comercíalmente disponibles son materiales de poliéste alifático. Aún cuando las fibras preparadas de poliéstere alifáticos son conocidas, se han encontrado problemas con s uso. En particular, los polímeros de poliéster alifático so conocidos porque tienen una tasa de cristalización relativament lenta en comparación a, por ejemplo, los polímeros d poliolefina, resultando por tanto frecuentemente en una pobr procesabilidad de los polímeros de poliéster alifáticos. L mayoría de los polímeros de poliéster alifáticos también tiene temperaturas de fusión mucho más bajas que las poliolefinas son difíciles de enfriar suficientemente después de procesamiento térmico. Los polímeros de poliéster alifátic son, en general, materiales no humedecibles inherentemente pueden requerir modificaciones para usarse en una aplicació para el cuidado personal. Además, el uso de los aditivos d procesamiento puede retardar la tasa de biodegradación de material original o los aditivos de procesamiento mismos puede no ser biodegradables .
También, aún cuando las fibras de monocomponent degradables son conocidas, se han encontrado problemas con s uso. En particular, las fibras degradables conocida típicamente no tienen buena estabilidad dimensional térmica d manera que las fibras usualmente sufren un encogimiento po calor severo debido al relajamiento de cadena de polímer durante los procesos de tratamiento por calor corriente abaj tal como la laminación o la unión térmica.
Por ejemplo, aún cuando las fibras preparadas d polímero poli (ácido láctico) son conocidas, se han encontrad problemas con su uso. En particular, los polímeros d poli (ácido láctico) son conocidos por tener una tasa d cristalización relativamente lenta en comparación con, po ejemplo, los polímeros de poliolefina, resultando por tant frecuentemente en una procesabilidad pobre de los polímeros d poliéster alifático. Además, los polímeros de poli (ácid láctico) generalmente no tienen una buena estabilida dimensional térmica. Los polímeros de poli (ácido láctico) usualmente sufren un encogimiento por calor severo debido a relajamiento de la cadena de polímero durante los procesos d tratamiento por calor corriente abajo, tal como la unión laminación térmica, a menos que un paso extra tal como e asentamiento por calor se tome. Sin embargo, tal paso d asentamiento por calor generalmente limita el uso de lo procesos de formación de no tejido en el lugar, tal como l unión con hilado y el soplado con fusión, en donde e asentamiento por calor es muy difícil de lograr.
Adicionalmente, cuando se producen no tejidos par aplicaciones para el cuidado personal, hay un número d propiedades físicas deseadas las cuales incrementarán l funcionalidad del tejido final. Para producir un tejid 4 compuesto de fibras cortadas, tal como un tejido cardado colocado por aire, uno de los componentes fibrosos debe ser un fibra aglutinante. Para actuar efectivamente como una fibr aglutinante, las fibras son usualmente deseadas para ser fibra de multicomponentes homogéneas con una diferencia significant por ejemplo por lo menos de 20° C, en la temperatura de fusió entre los componentes de fusión más alta y de fusión más baja.
Estas fibras pueden ser formadas en muchas configuracione diferentes, tal como una de lado por lado o de vaina y núcleo.
La mayoría de los materiales usados en la aplicaciones para el cuidado personal son poliolefinas, la cuales son materiales inherentemente hidrofóbicos . Para hace éstos materiales funcionales, son requeridos los pasos d tratamiento de hilado posterior adicionales, tal como e tratamiento de surfactante . Estos pasos extra agregan costo forman una solución la cual no es frecuentemente suficiente par lograr las propiedades de manejo de fluido óptimas.
Para las aplicaciones para el cuidado personal, una de las propiedades esenciales de las telas no tej idas y d sus fibras componentes, son las características d humedecimiento. Es deseable el prodµcir un material que e altamente hidrofóbico y permanentemente humedecible. Una de la dificultades asociadas con las fibras básicas actuales es l falta de humectabilidad permanente. Las poliolefinas so materiales hidrofóbicos los cuales deben sufrir tratamientos d surfactante para proporcionar humectabilidad. Además de se sólo débilmente hidrofílica después de éste tratamiento, l humectabilidad no es permanente, ya que el surfactante tiende deslavarse durante las descargas consecutivas.
Por tanto, hay una necesidad de una fibr aglutinante la cual proporcione propiedades de humectabilidad de unión excelentes. Adicionalmente, hay una necesidad de un fibra aglutinante que tenga una biodegradabilidad esencialment mejorada mientras que también se proporcionan propiedades d humectábilidad y de aglutinamiento mejoradas.
SÍNTESIS DE LA INVENCIÓN Es por tanto deseado el proporcionar una fibr aglutinante que tenga propiedades de humedecimiento mejoradas.
También se desea el proporcionar una fibr aglutinante que tenga propiedades de unión adecuadas mejoradas. También se desea el proporcionar una fibra aglutinante que teng una biodegradabilidad esencialmente mejorada mientras qu también se proporcionan propiedades de humedecimiento y d aglutinamiento mejoradas.
También se desea el proporcionar un método par hacer una fibra aglutinante que tenga esencialmente un biodegradabilidad mejorada mientras que también se proporciona propiedades de humedecimiento y de aglutinamiento mejoradas.
También se desea el proporcionar un material n tejido que incluye la fibra aglutinante que tiene un biodegradabilidad esencialmente mejorada mientras que también s proporcionan propiedades de humedecimiento y de unión mejoradas.
También se desea el proporcionar un product absorbente desechable que puede ser usado para la absorción d fluidos tal como los fluidos del cuerpo, pero cuyo product absorbente desechable comprende componentes que son fácilment degradables en el ambiente.
Estos desechos son satisfechos por la present invención la cual proporciona una fibra aglutinante la cua tiene una biodegradabilidad esencialmente mejorada mientras qu también se proporciona una humectabilidad mejorada y propiedade de aglutinamiento y no obstante la cual es fácilmente preparad y es fácilmente procesable en estructuras no tejidas finale deseadas .
Un aspecto de la presente invención se refiere una fibra aglutinante de bicomponente que comprende un núcleo d poliolefina con una vaina de mezcla de poliéster alifátic altamente humedecible.
Una incorporación de tal mezcla de poliéste alifático altamente humedecible comprende una mezcla de u polímero de poliéster alifático seleccionado del grupo qu consiste de polímero de succinato de polibutileno, un polímer de polibutileno succinato-co-adipato, un polímero d policaprolactona, una mezcla de tales polímeros, o un copolímer de tales polímeros; un ácido multicarboxílico en donde el ácid muíticarboxílico tiene un total de átomos de carbono que es d menos de alrededor de 30; y un agente humedecedor el cual exhib una proporción de balance hidrofílico-lipofílico que es de entr alrededor de 10 a alrededor de 40, en donde la composició termoplástica exhibe las propiedades deseadas.
En otro aspecto, la presente invención se refier a una estructura no tejida que incluye la fibra aglutinante d bicomponente descrita aquí .
Una incorporación de tal estructura no tejida e una capa útil en un producto absorbente desechable.
En otro aspecto, de la presente invención ésta s refiere a un proceso para preparar la fibra aglutinante d bicomponente descrita aquí .
En otro aspecto, la presente invención se refier a un producto absorbente desechable que incluye la fibra d aglutinante de bicomponente descrita aquí.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención está dirigida a una fibr aglutinante la cual comprende un material de núcleo d poliolefina con un material de vaina circundante que comprend una mezcla de poliéster alifático altamente humedecible. L mezcla de poliéster alifático altamente humedecible es un composición termoplástica. Como se usó aquí, el términ "termoplástico" se quiere que se refiera a un material que s 4-suaviza cuando se expone al calor y esencialmente regresa a s condición original cuando se enfría a la temperatura ambiente.
Se ha descubierto que, mediante el usar una mezcl no reaccionada de los componentes descritos aquí, puede se preparada una fibra aglutinante en donde tal fibra aglutinant es esencialmente biodegradable pero cuya fibra aglutinante e fácilmente procesada en estructuras no tej idas que exhibe propiedades mecánicas fibrosas efectivas.
La fibra aglutinante preferiblemente comprende un fibra de bicomponente que comprende un material de núcleo d poliolefina con un material de vaina de mezcla de poliéste alifático altamente humedecible. La mezcla de poliéste alifático altamente humedecible es preferiblemente un composición termoplástica que comprende un primer componente, u segundo componente y un tercer componente .
El primer componente en la mezcla de poliéste alifático altamente humedecible es un polímero de poliéste alifático seleccionado del grupo que consiste de polímero d succinato de polibutileno, un polímero de succinato d polibutileno-co-adipato, un polímero de policaprolactona, un mezcla de tales polímeros, o un copolímero de tales polímeros.
Un polímero de succinato de polibutileno e generalmente preparado por la polimerización con condensación d un glicol y de un ácido dicarboxílico o un anhídrido ácido de mismo. Un polímero de succinato de polibutileno puede ser y sea un polímero lineal o un polímero ramificado de cadena larga.
Un polímero de succinato de polibutileno ramificado de caden larga es generalmente preparado mediante el usar un component polifuncional adicional seleccionado del grupo que consiste d polioles trifuncionales o tetrafuncionales, ácido oxicarboxílicos, y ácidos carboxílicos polibásicos. Lo polímeros de succinato de polibutileno son conocidos en el art y están descritos, por ejemplo, en la solicitud de patente d Europea 0 569 153 A2 otorgada a Sho a Highpolymer Company, Limited de Tokio, Japón.
Un polímero de succinato de polibutileno-co-adipato es generalmente preparado mediante la polimerización d por lo menos un alquil glicol y más de un ácido multifunciona alifático. Los polímeros de succinato de polibutileno-co-adipato también son muy conocidos en el arte .
Los ejemplos de los polímeros de succinato d polibutileno y de los polímeros de succinato de polibutileno-co adipato que son adecuados para usarse en la presente invenció incluyen una variedad de polímeros de succinato de polibutilen y de polímeros de succinato de polibutileno-co-adipato que está disponibles de Showa Highpolymer Company, Limited de Tokio, Japón, bajo la designación polímero de succinato de polibutilen BI0N0LLEmarca 1020 o polímero de succinato de polibutileno-co adipato BI0N0LLEmarca 3020, los cuales son esencialment polímeros lineales. Estos materiales son conocidos porque so esencialmente biodegradables .
Un polímero de policaprolactona es generalment preparado mediante la polimerización de • -caprolactona. Lo ejemplos de los polímeros de policaprolactona que son adecuado para usarse en la presente invención incluyen una variedad d polímeros de policaprolactona que son disponibles de Unio Carbide Corporation, de Somerset, New Hersey, bajo l designación polímeros de policaprolactona T0NEmarca Polímer P767E y T0NEmarca Polímero P787. Estos materiales son conocido porque son esencialmente biodegradables .
Se desea generalmente que el polímero de poliéste alifático seleccionado del grupo que consiste de polímero d succinato de polibutileno, un polímero de succinato d polibutileno-co-adipato, un polímero de policaprolactona, un mezcla de tales polímeros, o un copolímero de tales polímero esté presente en una mezcla de poliéster alifático altament humedecible en una cantidad efectiva para resultar en que la fibras aglutinantes exhiban las propiedades deseadas. E polímero de poliéster alifático estará presente en la mezcla d poliéster alifático altamente humedecible en una cantidad po peso que es mayor de 0 pero que es de menos de 100%, benéficamente de entre alrededor de 50% por peso a menos de 100 por peso, más benéficamente de entre alrededor de 50% por peso alrededor de 95% por peso, adecuadamente de entre alrededor d 60% por peso a alrededor de 90% por peso, más adecuadamente d entre alrededor de 60% por peso a alrededor de 80% por peso, más adecuadamente de entre alrededor de 70% por peso a alrededo de 75% por peso, en donde todos los por cientos por peso está basados sobre la cantidad de peso total del polímero d poliéster alifático, del ácido muíticarboxílico y del agent humedecedor presente en la mezcla de poliéster alifátic altamente humedecible.
Se desea generalmente que el polímero de poliéste alifático exhiba un peso molecular promedio de peso que e efectivo para la mezcla de poliéster alifático altament humedecible para exhibir la resistencia de fusión deseable, l resistencia mecánica de fibra, y las propiedades de hilado d fibra. En general, si el peso molecular promedio de peso de polímero de poliéster alifático es muy alto, esto representa qu las cadenas de polímero son altamente enredadas lo cual pued resultar en una composición termoplástica que comprende que e polímero de poliéster alifático es difícil de procesar. Inversamente, si el peso molecular promedio de peso de u polímero de poliéster alifático es muy bajo, esto representa qu las cadenas de polímero no están enredadas suficientemente l cual puede resultar en una mezcla de poliéster alifátic altamente humedecible que comprende el polímero de poliéste alifático que exhibe una resistencia a la fusión relativament débil, haciendo muy difícil el procesamiento a alta velocidad. Por tanto, los polímeros de poliéster alifático adecuados par usarse en la presente invención exhiben pesos moleculare promedio de peso que son benéficamente de entre alrededor d 10,000 a alrededor de 2,000,000, más benéficamente de entr alrededor de 50,000 a alrededor de 400,000, y adecuadamente d entre alrededor de 100,000 a alrededor de 300,000. El pes molecular promedio de peso para los polímeros o mezclas d polímeros puede ser determinado por métodos conocidos po aquellos expertos en el arte.
También se desea que el polímero de poliéste alifático exhiba un valor de índice de polidispersidad que e efectivo para la mezcla de poliéster alifático altament humedecible para exhibir una resistencia de fusión deseable, un resistencia mecánica de fibra y propiedades de hilado de fibra. Como se usó aquí, el "índice de polidispersidad" se quiere qu represente el valor obtenido mediante el dividir el pes molecular promedio de peso de un polímero por el peso molecula promedio de número del polímero. El peso molecular promedio d número para los polímeros o las mezclas de polímero puede se determinado por métodos conocidos por aquellos expertos en e arte. En general, si el valor de índice de polidispersidad d un polímero de poliéster alifático es muy alto, una mezcla d poliéster alifático altamente humedecible que comprende e polímero de poliéster alifático puede ser difícil de procesa debido a las propiedades de procesamiento inconsistente causadas por los segmentos de polímero que comprenden polímero de peso molecular bajo que tienen propiedades de resistencia d fusión más bajas durante el hilado. Por tanto, se desea que e polímero de poliéster alifático exhiba un valor de índice d polidispersidad que es benéficamente de entre alrededor de 1 alrededor de 15, más benéficamente de entre alrededor de 1 alrededor de 4, y adecuadamente de entre alrededor de 1 alrededor de 3.
Es generalmente deseable el que el polímero d poliéster alifático sea procesable con fusión. Se desea po tanto que el polímero de poliéster alifático exhiba una tasa d flujo de fusión que es benéficamente de entre alrededor de gramo por 10 minutos a alrededor de 10 gramos por 10 minutos, adecuadamente de entre alrededor de 10 gramo por 10 minutos alrededor de 100 gramos por 10 minutos, y más adecuadamente d entre alrededor de 20 gramo por 10 minutos a alrededor de 4 gramos por 10 minutos. La tasa de flujo de fusión de u material puede ser determinada por ejemplo, de acuerdo al métod de prueba ASTM D1238-E, incorporado en su totalidad aquí po referencia.
En la presente invención se desea que el polímer de poliéster alifático sea esencialmente biodegradable. Como u resultado, el material no tejido que comprende la fibr aglutinante será esencialmente degradable cuando se desecha a ambiente y se expone al aire y/o al agua. Como se usó aquí, "biodegradable" se quiere que represente ese material que s degrada por la acción de los microorganismos que ocurre naturalmente tal como las bacterias, los hongos y las algas. L biodegradabilidad de un material puede ser determinada usando e método de prueba ASTM 5338.92 o el método de prueba ISO C 14855, cada uno incorporado en su totalidad aquí por referencia. En una incorporación particular, la biodegradabilidad de u material puede ser determinada usando un método de prueba AST modificado 5338.92, en donde las cámaras de prueba so mantenidas a una temperatura constante de alrededor de 58° C través de la prueba más bien que el usar un perfil d temperatura incremental .
En la presente invención también se desea que e polímero de poliéster alifático sea esencialmente compostable. Como un resultado, el material no tejido que comprende la fibr aglutinante teniendo el polímero de poliéster alifático ser esencialmente compostable cuando se desecha a un ambiente y s expone al aire y/o al agua. Como se usó aquí "compostable" s quiere que represente que un material es capaz de sufrir un descomposición biológica en un sitio compuesto de manera que e material no es visualmente distinguible y se rompe en dióxido d carbono, agua, compuestos inorgánicos, y biomasa, a una tas consistente con los materiales compostables conocidos.
El segundo componente en la mezcla de poliéste alifático altamente humedecible es un pacido muíticarboxílico. Un ácido muíticarboxílico es cualquier ácido que comprende dos más grupos de ácido carboxílico. En una incorporación de l presente invención, se prefiere que el ácido multicarboxílic sea lineal. Son adecuados para usarse en la presente invenció los ácidos bicarboxílieos, los cuales comprenden dos grupos d ácido carboxílico. Se desea generalmente que el ácid multicarboxílico tenga un número total de carbonos que no se demasiado grande debido a que entonces las cinéticas d cristalización, la velocidad a la cual ocurre la cristalizació de una fibra o de una estructura no tej ida preparada de l mezcla de poliéster alifático altamente humedecible, pueden se más lentas que lo que se desea. Es por tanto deseado el que e ácido multicarboxílico tenga un total de átomos de carbono qu es benéficamente de menos de alrededor de 30, más benéficament de entre alrededor de 4 a alrededor de 30, adecuadamente d entre alrededor de 5 a alrededor de 20, y más adecuadamente d entre alrededor de 6 a alrededor de 10. Los ácido multicarboxílicos adecuados incluyen, pero no se limitan a ácido succínico, al ácido glutárico, al ácido adípico, al ácid pimélico, al ácido subérico, al ácido acelaico, al ácid sebásico, y a mezclas de tales ácidos.
Se desea generalmente que el ácid multicarboxílico esté presente en una mezcla de poliéste alifático altamente humedecible en una cantidad efectiva par resultar en que la composición termoplástica exhiba la propiedades deseadas. El ácido multicarboxílico estará present en la mezcla de poliéster alifático altamente humedecible en un cantidad por peso que es mayor de 0% por peso, benéficamente d entre más de 0% por peso a alrededor de 40% por peso, má benéficamente de entre alrededor de 1% por peso a alrededor d 30% por peso, adecuadamente de entre alrededor de 5% por peso alrededor de 25% por peso, más adecuadamente de entre alrededo de 5% por peso a alrededor de 20% por peso, y más adecuadament de entre alrededor de 5% por peso a alrededor de 15% por peso, en donde todos los por cientos por peso están basados sobre l cantidad de peso total del polímero de poliéster alifático, de ácido multicarboxílico, y del agente humedecedor presente en l composición termoplástica.
Para que sea usada una mezcla de poliéste alifático altamente humedecible en la presente invención y par que sea procesada en un material no tej ido que exhiba la propiedades deseadas en la presente invención, se ha descubiert que se desea generalmente que el ácido multicarboxílic benéficamente exhiba un estado líquido durante el procesamient térmico de la mezcla de poliéster alifático altament humedecible pero que durante el enfriamiento de la mezcla d poliéster alifático altamente humedecible procesada, el ácid multicarboxílico se convierta a un estado sólido o se cristalic antes de que el polímero de poliéster alifático regrese a s estado sólido o se cristalice.
En la mezcla de poliéster alifático altament humedecible, el ácido multicarboxílico se cree que lleva a cab dos funciones importantes pero distintas . Primero cuando l mezcla de poliéster alifático altamente humedecible está en u estado fundido, el ácido multicarboxílico se cree que funcion como un plastificante o lubricante de proceso que facilita e procesamiento de la mezcla de poliéster alifático altament humedecible mientras que se aumenta la flexibilidad y l aspereza de un material no tejido a través de la modificació interna del polímero de poliéster alifático. Aún cuando no s intenta el estar unido por una teoría, se cree que el ácid multicarboxílico reemplaza las uniones de valencia secundari que mantienen juntas a las cadenas de polímero de poliéste alifático con las uniones de valencia de polímero de poliéste alifático-a-ácido multicarboxílico, facilitando por tanto e movimiento de los segmentos de cadena de polímero. Con ést efecto, la fuerza torsional necesaria para dar vuelta a u extrusor es generalmente reducida dramáticamente en comparació con el procesamiento del polímero de poliéster alifático sólo. Además, la temperatura de proceso requerida para hilar la mezcl de poliéster alifático altamente humedecible, en el material n tejido es generalmente reducida dramáticamente, disminuyendo po tanto el riesgo de la degradación térmica del polímero d poliéster alifático mientras que también se reduce la cantidad la tasa de enfriamiento necesarias para el material no tej id preparado. En segundo lugar, cuando el material no tejido est siendo enfriado y solidificado de su estado líquido o fundido, el ácido multicarboxílico se cree que funciona como un agent nucleante. Los polímeros de poliéster alifático son conocido porque tienen una tasa de cristalización muy lenta. Tradicionalmente, hay dos maneras principales para resolver ést asunto. Una es el cambiar el perfil de temperatura d enfriamiento a fin de maximizar las cinéticas de cristalización, mientras que el otro es el de agregar un agente nucleante par aumentar los sitios y degradar la cristalización.
El proceso de enfriamiento de un polímero extruíd a la temperatura ambiente es logrado usualmente mediante e soplar el aire a la temperatura ambiente o subambiente sobre e polímero extruído. Tal proceso puede ser mencionado como d enfriamiento o de super enfriamiento debido a que el cambio e la temperatura es usualmente mayor de 100° C y má frecuentemente mayor de 150° C sobre un cuadro de tiemp relativamente corto (segundo) . Mediante el reducir l viscosidad de fusión de un polímero, tal polímero pued generalmente ser extruído exitosamente a temperaturas más bajas.
Esto reducirá generalmente el cambio de temperatura necesari con el enfriamiento, a preferiblemente menos de 150° C y, e algunos casos, a menos de 100° C. El acomodar éste proces común adicionalmente en el perfil de temperatura de enfriamient ideal necesario para ser el único método de maximización de la cinéticas de cristalización de poliéster alifático en un proces de fabricación real es muy difícil debido al enfriamient extremo necesario dentro de un período de tiempo muy corto. Pueden ser usados los métodos de enfriamiento estándar e combinación con un segundo método de modificación. El segund método tradicional es el de tener un agente nucleante, tal com partículas sólidas, mezcladas con la composición termoplástic para proporcionar sitios para iniciar la cristalización durant el enfriamiento. Sin embargo, tales agentes nucleantes sólido generalmente se aglomeran muy fácilmente en la composició termoplástica lo cual puede resultar en el bloqueo de lo filtros y de los orificios del órgano de hilado durante e hilado. Además, el efecto nucleante de tales agentes nucleante sólidos usualmente llega al máximo a niveles agregados d alrededor de 1% de tales agentes nucleantes sólidos. Ambos d éstos factores generalmente reducen la capacidad o el deseo d agregar a tales porcentajes por peso altos de tañes agente nucleantes sólidos en la composición termoplástica.
En el procesamiento de la mezcla de poliéste alifático altamente humedecible, son embargo, se ha encontrad que el ácido multicarboxílico generalmente existe en un estad líquido durante el proceso de extrusión en donde el ácid multicarboxílico funciona como un plastificante, mientras que e ácido multicarboxílico es aún capaz de solidificar o d cristalizar antes del poliéster alifático durante e enfriamiento, en donde el ácido multicarboxílico funciona com un agente nucleante. Se cree que con el enfriamiento de derretido homogéneo, el ácido multicarboxílico se solidifica cristaliza relativamente en forma más rápida y completament justo al caer debajo de su punto de fusión ya que éste es un molécula relativamente pequeña. Por ejemplo, el ácido adípic tiene una temperatura de fusión de alrededor de 162° C y un temperatura de cristalización de alrededor de 145° C.
El polímero de poliéster alifático siendo un macromolécula, tiene una tasa de cristalización relativament muy lenta lo cual significa que cuando se enfría ést generalmente se solidifica o cristaliza más lentamente y a un temperatura más baja que la de su temperatura de fusión. Durante tal enfriamiento, entonces, el ácido multicarboxílic comienza a cristalizarse antes del polímero de poliéste alifático y generalmente actúa como sitios de nucleación sólido dentro del enfriamiento de la mezcla de poliéster alifátic altamente humedecible.
Otra dificultad principal encontrada en e procesamiento térmico de los polímeros de poliéster alifático e las fibras aglutinantes es la naturaleza pegajosa de su polímeros. Los intentos para jalar las fibras, ya se mecánicamente, o a través de un proceso de jalado por aire, frecuentemente resultan en el agregado de las fibras a una mas sólida. Se conoce generalmente que la adición de un rellenado sólido en la mayoría de los casos actúa para reducir l pegajosidad de un derretido de polímero. Sin embargo, el uso d un rellenador sólido puede ser problemático en una aplicación d no tejido en donde el polímero es extruído a través de u orificio con un diámetro muy pequeño. Esto se debe a que la partículas de rellenador tienden a atascar los orificios de órgano de hilado y de las rejillas de filtro, interrumpiendo po tanto el proceso de hilado de la fibra. En la present invención, en contraste, el ácido multicarboxílico generalment sigue siendo un líquido durante el proceso de extrusión, per entonces se solidifica casi inmediatamente durante el proceso d enfriamiento. Por tanto, el ácido multicarboxílic efectivamente actúa como un rellenador sólido, mejorando l cristalinidad global del sistema y reduciendo la pegajosidad d las fibras y eliminando los problemas tal como el agregado d fib a durante el j alado .
Se desea que el ácido multicarboxílico tenga u nivel más alto de compatibilidad química con el polímero d poliéster alifático que el ácido multicarboxílico con el qu está siendo mezclado. Aún cuando el arte previo generalment demuestra la posibilidad de una mezcla de ácido adípico poliláctido, se descubrió una característica única en ést invención. Una mezcla de ácido adípico-poliláctido pued generalmente sólo ser mezclada con una cantidad relativament pequeña de un agente humedecedor, tal como de menos de alrededo de 2% por peso de un agente humedecedor, y aún entonces, sól con una dificultad extrema. El succinato de polibutileno, e succinato de polibutileno-co-adipato, y la policaprolactona s han encontrado que son muy compatibles con cantidades grandes d ambos un ácido multicarboxílico y un agente humedecedor. L razón para esto se cree que se debe a la estructura química d los polímeros de poliéster alifático. El polímero d poliláctido tiene una estructura química relativament voluminosa, con partes no lineales que sean más grandes que CH2. En otras palabras, cada segmento CH2 está conectado a carbone llevando ya sea un oxígeno u otra cadena lateral. Por tanto, u ácido multicarboxílico, tal como el ácido adípico, pueden n alinearse así mismo cerca de la columna de polímero d poliláctido. En el caso del succinato de polibutileno y de succinato de polibutileno-co-adipato, la columna de polímer tiene las unidades de repetición (CH2)2 y (CH2)4 dentro de s estructura. La policaprolactona tiene la unidad de repetició (CH2)5. Estas partes lineales, abiertas y relativamente larga que no están obstaculizadas por los átomos de oxígeno y la cadenas laterales voluminosas se alinean bien con un ácid multicarboxílico adecuado, tal como el ácido adípico, el cua también tiene una unidad (CH)4, permitiendo por tanto e contacto muy cercano entre el ácido multicarboxílico y la moléculas de polímero de poliéster alifático adecuadas. Est compatibilidad excelente entre el ácido multicarboxílico y e polímero de poliéster alifático en éstos caso especiales se h encontrado que es relativamente fácil el permitir l incorporación de un agente humedecedor, al tercer componente e la presente invención. Tal compatibilidad adecuada e evidenciada por la facilidad de la combinación y la producció de fibra o de no tejido de mezclas que contienen succinato d polibutileno, succinato de polibutileno-co-adipato, policaprolactona, o una mezcla o copolímero de éstos polímero con ácidos multicarboxílicos adecuados y agentes humedecedore adecuados. La procesabilidad de éstas mezclas es excelente, mientras que en el caso del sistema de ácido multicarboxílico-poliláctido, un agente humedecedor puede no ser generalment incorporado fácilmente dentro de la mezcla.
Ya sea separadamente o cuando son mezclado juntos, un polímero de succinato de polibutileno, un polímero d succinato de polibutileno-co-adipato, un polímero d policaprolactona, una mezcla de tales polímeros o un copolímer de tales polímeros son generalmente hidrofóbicos. Dado que e deseado que las fibras aglutinantes preparadas de la mezcla d poliéster alifático altamente humedecible sean generalment hidrofílicas, se ha encontrado que hay una necesidad del uso otro componente en la mezcla de poliéster alifático altament humedecible para lograr las propiedades deseadas. Como tal, l mezcla de poliéster alifático altamente humedecible incluy preferiblemente un agente humedecedor.
Por tanto, el tercer componente en la mezcla d poliéster alifático altamente humedecible es un agent humedecedor para el polímero de succinato de polibutileno, e polímero de succinato de polibutileno-co-adipato, el polímero d policaprolactona, una mezcla de tales polímeros, y/o u copolímero de tales polímeros. Los agentes humedecedore adecuados para usarse en la presente invención generalment comprenden una sección hidrofílica la cual generalmente ser compatible con las sección hidrofílicas del polímero d succinato de polibutileno, un polímero de succinato d polibutileno-co-adipato, un polímero de policaprolactona, un mezcla de tales polímeros, o un copolímero de tales polímeros una sección hidrofóbica la cual generalmente será compatible co la secciones hidrofóbicas de polímero de succinato d polibutileno, un polímero de succinato de polibutileno-co adipato, un polímero de policaprolactona, una mezcla de tale polímeros, o un copolímero de tales polímeros. Estas seccione hidrofílicas e hidrofóbicas del agente humedecedor generalment existen en bloques separados de manera que la estructura d agente humedecedor global puede ser de dibloque o de bloque a azar. Un agente humedecedor con una temperatura de fusió abajo, o sólo ligeramente arriba, de aquella del polímero d poliéster alifático es preferido de manera que durante e proceso de enfriamiento el agente humedecedor permanezca líquid después de que el polímero de poliéster alifático se cristalizado. Esto generalmente hará que el agente humedecedo emigre a la superficie de la estructura fibrosa preparada, mejorando por tanto las características humedecedoras mejorando el procesamiento de la estructura fibrosa. E entonces generalmente deseado que el agente humedecedor sirv como un surfactante en una fibra aglutinante procesada de un mezcla de poliéster alifático altamente humedecible mediante e modificar el ángulo de contacto de agua en aire de la fibr procesada. La parte hidrofóbica del agente humedecedor pued ser, pero no se limita a una poliolefina tal como polietileno polipropileno. La parte hidrofílica del agente humedecedo puede contener óxido de etileno, etoxilatos, glicoles, alcohole o cualquier combinaciones de los mismos. Los ejemplos de lo agentes humedecedores adecuados incluyen los alcohole etoxilatados UNITHOX® 480 y UNITHOX® 75, o los etoxilatos d amida acida UNICIDmarca, todos disponibles de Petrolit Corporation de Tulsa, Oklahoma.
Otros surfactantes adecuados pueden, por ejemplo, incluir uno o más de los siguientes: a. surfactantes compuestos de copolímeros d glicol silicona, tal como copolímeros de glicol silicona D193 D1315, los cuales están disponibles de Dow Corning Corporation, localizado en Midland Michigan. alcoholes etoxilatados tales como alcohole etoxilatados GENAPOL" 24-L-60, GENAPOL11 24-L-92, GENAPOLmarca 24-L-98N, los cuales pueden ser obtenidos d Hoechst Celanese Corporation, de Charlotte, Carolina del Norte. c. surfactantes compuestos de mono-diglicéridos etoxilatados, tal como diglicéridos etoxilatado MAZOLm rc 80 MGK, el cual está disponible de PPG Industries, Inc., de Gurnee, Illinois. d. surfactantes compuestos de etoxilatos d alcohol carboxilatado tal como etoxilatos de alcoho carboxilatado SANDOPANmarca DTC, SANDOPANmarca KST, o SANDOPANmarc DTC-100, los cuales pueden ser obtenidos de Sandoz Chemica Corporation. e. esteres grasos etoxilatados tal como estere grasos etoxilatados TRYLONarca 5906 y TRYLONmarca 5909, los cuale pueden ser obtenidos de Henkel Corporation/Emery Group d Cincinnati, Ohio.
Se desea generalmente que el agente humedecedo exhiba un peso molecular promedio de peso que sea efectivo par la mezcla de poliéster alifático altamente humedecible par exhibir una resistencia de fusión deseable, una resistenci mecánica de fibra y propiedades de hilado de fibra. En general, si el peso molecular promedio de peso del agente humedecedor e muy alto, el agente humedecedor no se mezclará bien con lo otros componentes en la mezcla de poliéster alifático altament humedecible debido a la viscosidad del agente humedecedor qu será tal alta que carece de la movilidad necesaria para l mezcla. Inversamente, si el peso molecular promedio de peso de agente humedecedor es muy bajo, esto representa que el agent humedecedor no se mezclará bien con los otros componentes y qu tendrá tal viscosidad baja que provoca problemas d procesamiento. Por tanto, los agentes humedecedores adecuado para usarse en la presente invención exhiben pesos moleculare promedio de peso que son benéficamente de entre alrededor d 1,000 a alrededor de 100,000, adecuadamente de entre alrededo de 1,000 a alrededor de 50,000, y más adecuadamente de entr alrededor de 1,000 a alrededor de 10,000. El peso molecula promedio de peso de un agente humedecedor puede ser determinad usando métodos conocidos por aquellos expertos en el arte.
Se desea generalmente que el agente humedecedo exhiba una proporción de balance hidrofílico-lipofílico efectiv (proporción HLB) . La proporción de balance hidrofílico lipofílico de un material describe la proporción relativa de l hidrofilia del material. La proporción de balance hidrofílico lipofílico es calculada como el peso molecular promedio de pes de la parte hidrofílica dividida por el peso molecular promedi de peso total del material, cuyo valor es entonces multiplicad por 20. Si el valor de proporción de balance hidrofílico lipofílico es muy bajo, el agente humedecedor generalmente n proporcionará la mejora deseada en la hidrofilia. Inversamente, si el valor de la proporción de balance hidrofílico-lipofílic es muy alto, el agente humedecedor generalmente no se mezclar en la mezcla de poliéster alifático altamente humedecible debid a la incompatibilidad química y a las diferencias e viscosidades con los otros componentes. Por tanto, los agente humedecedores útiles en la presente invención exhiben valores d proporción de balance hidrofílico-lipofílico que so benéficamente de entre alrededor de 10 a alrededor de 40, adecuadamente de entre alrededor de 10 a alrededor de 20 y má adecuadamente de entre alrededor de 10 a alrededor de 16. E valor de la proporción de balance hidrofílico-lipofílico para u agente humedecedor particular es generalmente muy conocido y/ puede ser obtenido de una variedad de referencias técnica conocidas .
También se desea generalmente que la part hidrofóbica del agente humedecedor sea una cadena d hidrocarburo lineal que contenga (CH2)n, en donde n se prefier que sea de 4 o mayor. Este hidrocarburo lineal, part hidrofóbica generalmente altamente compatible con las seccione similares en el succinato de polibutileno, en los polímeros d succinato de polibutileno-co-adipato y de policaprolactona, as como de muchos ácidos multicarboxílieos, tal como el ácid adípico. Mediante el tomar ventaja de éstas similitude estructurales, las partes hidrofóbicas del agente humedecedo se unirán cercanamente al polímero de poliéster alifátic mientras que las partes hidrofílicas se dejarán extenders afuera de la superficie de una fibra aglutinante preparada. L consecuencia general de éste fenómeno es una reducció relativamente grande en el ángulo de contacto de avanc exhibido por el material no tejido preparado. Los ejemplos d los agentes humedecedores adecuados incluyen los alcohole etoxilatados UNITHOX® 480, y UNITHOX® 750, disponibles d Petrolite Corporation de Tusa, Oklahoma. Estos agente humedecedores tienen una longitud de cadena de hidrocarbur lineal promedio de entre 26 y 50 carbonos. Si la part hidrofóbica del agente humedecedor es muy voluminosa, tal com las cadenas laterales voluminosas o anillos de fenilo, ta agente humedecedor generalmente no será bien incorporado en l mezcla de poliéster alifático altamente humedecible. Más bie que tener las partes hidrofóbicas de agente humedecedor siend unidas a las moléculas de polímero de poliéster alifático, co las partes hidrofílicas del agente humedecedor colgando libres, las moléculas completas de las moléculas de agente humedecedo flotarán libremente en la mezcla, atrapándose en dicha mezcla Esto es evidenciado por un ángulo de contacto de avance alto un ángulo de contacto de recesión relativamente baja, indicand que las cadenas hidrofílicas no están en la superficie.
Después de una descarga de líquido, el agente humedecedor pued emigrar a la superficie resultando en un ángulo de contacto d retroceso bajo. Esto es demostrado generalmente a través de uso del surfactante de alquil fenol etoxilatado IGEPALMarca RC 630, obtenido de Rhone-Poulenc, localizada en Cranbury, Nuev Jersey. El alquil fenol etoxilatado IGEPALMarca RC-630, tien un grupo de fenilo voluminoso el cual limite su compatibilida con los polímeros de poliéster alifáticos, como se evidenci por el ángulo de contacto de avance alto y el ángulo d contacto de retroceso bajo de una mezcla de un polímero d poliéster alifático y del alquil fenol etoxilatado IGEPALMa c RC-630.
Se desea generalmente que el agente humedecedo esté presente en la mezcla de poliéster alifático altament humedecible en una cantidad efectiva para resultar en una mezcl de poliéster alifático altamente humedecible que exhibe la propiedades deseadas tal como los valores de ángulo de contact deseables. En general, demasiado del agente humedecedor pued llevar a problemas de procesamiento de la mezcla del poliéste alifático altamente humedecible o a una mezcla de poliéste alifático altamente humedecible final que no exhiba la propiedades deseadas tal como los valores de ángulo de contact de avance y de retroceso deseados . El agente humedecedo benéficamente estará presente en la mezcla de poliéste alifático altamente humedecible en una cantidad por peso que e mayor de 0 a alrededor de 25 por ciento por peso, má benéficamente de entre alrededor de 0.5 por ciento por peso alrededor de 20 por ciento por peso, adecuadamente de entr alrededor de 1 por ciento por peso a alrededor de 20 por cient por peso, y más adecuadamente de entre alrededor de 1 por cient por peso a alrededor de 10 por ciento por peso, en donde todo los por cientos por peso están basados sobre la cantidad de pes total del polímero de succinato de polibutileno, un polímero d succinato de polibutileno-co-adipato, un polímero d policaprolactona, una mezcla de tales polímeros, o un copolímer de tales polímeros; el ácido multicarboxílico y el agent humedecedor presentes en la composición termoplástica.
Aún cuando los componentes principales de l mezcla de poliéster alifático altamente humedecible usados en l presente invención se han descrito en lo anterior, tal mezcla d poliéster alifático altamente humedecible no está limitada éstos y puede incluir otros componentes que no afecte adversamente las propiedades deseadas de la mezcla de poliéste alifático altamente humedecible. Los materiales de ejemplo lo cuales pueden ser usados como componentes adicionales incluirán, sin limitación, los pigmentos, antioxidantes, estabilizadores, surfactantes, ceras, promovedores de flujo, solventes sólidos, plastificantes, agentes nucleantes, partículas y otras mezcla agregadas para mejorar el procesamiento de la composició termoplástica. Si tales componentes adicionales son incluido en una mezcla de poliéster alifático altamente humedecible, s desea generalmente que tales componentes adicionales sean usado en una cantidad que es benéficamente de menos de alrededor de 1 por ciento por peso, más benéficamente de menos de alrededor d 5 por ciento por peso, y adecuadamente de menos de alrededor d 1 por ciento por peso, en donde todos los por cientos por pes están basados sobre la cantidad de peso total del polímero d poliéster alifático seleccionado del grupo que consiste de u polímero de succinato de polibutileno, de un polímero d succinato de polibutileno-co-adipato, de un polímero d policaprolactona, de una mezcla de tales polímeros, o de u copolímero de tales polímeros; un ácido multicarboxílico; y u agente humedecedor presente en la mezcla de poliéster alifátic altamente humedecible.
La mezcla de poliéster alifático altament humedecible usada en la presente invención es generalmente l morfología resultante de una mezcla de polímero de poliéste alifático, del ácido multicarboxílico, del agente humedecedor de los componentes opcionalmente adicionales . Para lograr la propiedades deseadas para la mezcla de poliéster alifátic altamente humedecible usada en la presente invención, se h descubierto que es importante el que el polímero de poliéste alifático, el ácido multicarboxílico, y el agente humedecedo permanezcan esencialmente no reaccionados uno con otro de maner que un copolímero que comprende cada uno del polímero d poliéster alifático, el ácido multicarboxílico y/o el agent humedecedor no es formado. Como tal, cada uno del polímero d poliéster alifático, del ácido multicarboxílico y del agent humedecedor permanecen como componentes distintos de la mezcl de poliéster alifático altamente humedecible.
Cada uno del polímero de poliéster alifático, de ácido multicarboxílico, y del agente humedecedor generalment formarán regiones o dominios separados dentro de una mezcl preparada que forma la mezcla de poliéster alifático altament humedecible. Sin embargo, dependiendo de las cantidade relativas que son usadas de cada uno del polímero de poliéste alifático, del ácido multicarboxílico, y del agente humedecedor, una fase continua esencialmente puede ser formada del polímer que está presente en la mezcla de poliéster alifático altament humedecible en una cantidad relativamente mayor. En contraste, el polímero que está presente en la mezcla de poliéste alifático altamente humedecible en una cantidad relativament menor puede formar una fase esencialmente no continua, forma regiones o dominios separados dentro de la fase continua de polímero más prevalente en donde la fase continua de polímer más prevalente esencialmente abarca el polímero menos prevalent dentro de su estructura. Como se usó aquí, el término "metido" y términos relacionados se intenta que signifiquen que la fas continua de polímero más prevalente esencialmente encierra rodea las regiones o dominios separadas del polímero meno prevalente.
La segunda parte de las fibras aglutinantes d bicomponente de la presente invención comprenden un material d núcleo de poliolefina. El uso del material de núcleo d poliolefina ofrece un número de ventajas para producir fibra aglutinantes. Primero, las temperaturas de fusión relativament altas de la mayoría de las poliolefinas, en comparación a lo polímeros alifáticos, crea una separación de temperatura d fusión suficiente entre los componentes de vaina y núcleo. E segundo lugar, el uso del núcleo de poliolefina proporcionar una procesabilidad excelente. El gran número de polipropileno y de polietilenos de clase no tejida, permite una versatilida en la selección del perfil de reología que será adecuado para u material de núcleo dado. El rango en las temperaturas de fusió disponibles permite una selección más amplia de materiales a fi de asegurar que se logra una separación suficiente entre la temperaturas de fusión de vaina y núcleo. Los materiales d núcleo útiles en la presente invención incluyen, pero no s limitan al polietileno, polipropileno, copolímeros d polietileno, y copolímeros de polipropileno.
Para la presente invención, se desea el tener qu la temperatura de fusión del material de núcleo sea de por l menos 20°C superior a la del material de vaina que comprende l mezcla de poliéster alifático altamente humedecible discutid previamente. El material de núcleo debe tener una temperatur de fusión de por lo menos 125°C. El rango en las temperatura de fusión disponibles del PLA permite una selección más ampli de materiales para asegurar que es lograda una separació suficiente entre las temperaturas de fusión de vaina y núcleo mientras que se satisfacen los requerimientos de funcionalidad de biodegradabilidad.
Para producir un tejido compuesto de fibra cortadas, tal como un tejido cardado o colocado por aire, uno d los componentes fibrosos debe ser una fibra aglutinante. Esta fibras deben ser formadas en muchas configuraciones diferentes, tal como una de lado por lado o de vaina y núcleo.
En una incorporación de una fibra aglutinante d bicomponente, la fibra usada en la presente invención, despué del mezclado en seco junto con el polímero de poliéste alifático, el ácido multicarboxílico, y el agente humedecedo para formar una mezcla seca de mezcla de poliéster alifátic altamente humedecible, tal mezcla seca de mezcla de poliéste alifático altamente humedecible es benéficamente agitada, movid o de otra manera mezclada para mezclar uniformemente y en form efectiva el polímero de poliéster alifático, el ácid multicarboxílico, y el agente humedecedor de manera que se form una mezcla seca esencialmente homogénea. La mezcla seca pued entonces ser mezclada con fusión en, por ejemplo, un extruso para mezclar en forma efectivamente uniforme el polímero d poliéster alifático, el ácido multicarboxílico, y el agent humedecedor de manera que es formada una mezcla fundid esencialmente homogénea. La mezcla fundida esencialment homogénea puede entonces ser enfriada y peletizada. Alternativamente, la mezcla fundida esencialmente homogéne puede ser enviada directamente a un paquete de hilado o a otr equipo para formar la fibra aglutinante.
Los métodos alternos del mezclado en conjunto d los componentes incluye el agregar el ácido multicarboxílico el agente humedecedor al polímero de poliéster alifático en, po ejemplo, un extrusor que está siendo usado para mezclar lo componentes juntos. Además, también es posible el mezclar co fusión inicialmente los componentes juntos al mismo tiempo. Otros métodos de mezclado en conjunto de los componentes tambié son posibles y serán fácilmente reconocibles por un experto e el arte. A fin de determinar si el polímero de poliéste alifático, el ácido multicarboxílico y el agente humedecedo permanecen esencialmente no reaccionados, es posible el usa técnicas tal como el análisis infrarrojo y de resonanci magnética nuclear para evaluar las características químicas d la composición termoplástica final.
Las condiciones típicas para el procesamient térmico, de los varios componentes incluyen el usar una tasa d corte que es benéficamente de alrededor de 100 segundos"1 alrededor de 50000 segundos"1, más benéficamente de entr alrededor de 500 segundos"1, a alrededor de 5000 segundos-1, adecuadamente dentro de alrededor de 1000 segundos"1, alrededor de 3000 segundos"1, y más adecuadamente de alrededo de 1000 segundos"1. Las condiciones típicas para el procesa térmicamente los componentes también incluyen el usar un temperatura que es benéficamente dentro de alrededor de 50°C alrededor de 500°C, más benéficamente dentro de alrededor d 75°C a alrededor de 300°C, y adecuadamente de entre alrededor d 100°C a alrededor de 250°C.
Una vez que el material de núcleo de poliolefina el material de vaina de mezcla de poliéster alifático altament humedecible se han seleccionado y formado, estos materiale pueden ser formados en las fibras aglutinantes mediante el co hilado de los dos materiales. Después de hilar las fibras, éstas pueden ser jaladas, cortadas y/o rizadas para producir la fibras básicas hidrofílicas. Estas fibras pueden entonces se usadas en un tej ido cardado y unido o en un proceso de colocad por aire para formar materiales no tejidos, los cuales puede entonces ser usados en las prendas desechables . La producció de las fibras de bicomponente es llevada a cabo sobre un sistem de hilado de extrusor dual. Cada componente es alimentado a u extrusor de tornillo único o gemelo, se caliente a una fusión se alimenta a un órgano de hilado. El diseño del órgano d hilado determina la forma final de las fibras. El polímer fundido que es extruido a través del órgano de hilado e enfriado por el aire ambiente o de subambiente hasta que ést alcanza un estado sólido. Las fibras sólidas son entonce jaladas por cualquier medios adecuados tal como por medio de u rodillo. Desde ahí, cualquier método estándar de cortado, rizado, jalado o tratado de las fibras puede ser empleado.
Como se usó aquí, el término "hidrofóbico" s refiere a un material que tiene un ángulo de contacto de agua e aire de por lo menos de 90 grados. En contraste, como se us aquí, el término "hidrofílico" se refiere a un material qu tiene un ángulo de contacto de agua en aire de menos de 90 grados. Sin embargo, los productos para el cuidado personal comerciales generalmente requieren ángulos de contacto que está significativamente debajo de 90 grados a fin de proporcionar la propiedades de transporte de líquido deseadas. A fin de logra las propiedades de toma rápida y de humedecimiento deseadas par los productos para el cuidado personal, se desea generalment que el ángulo de contacto de agua en aire caiga debajo de 70 grados. En general, entre más bajo es el ángulo de contacto, es mejor la humectabilidad. Para los propósitos de est aplicación, las mediciones de ángulo de contacto so determinadas como se establece en la sección de Métodos d Prueba dada aquí. El objeto general de los ángulos de contact y la medición de los mismos se conoce bien en el arte de, po ejemplo, la obra de Robert J. Good y Robert J. Stromberg, editores, en "Superficie y Ciencia del Coloide - Métodos Experimentales", volumen II (Prensa Plenum, 1979).
Se desea que las fibras aglutinantes resultantes de la presente invención exhiban una mejora en hidrofilia, evidenciada por una disminución en el ángulo de contacto de agu en aire. El ángulo de contacto de agua en aire de la muestra de fibra puede medirse como ya sea un valor de ángulo de contact que avanza o que retrocede debido a la naturaleza de procedimiento de prueba . El ángulo de contacto que avanza mid una respuesta inicial del material a un líquido, tal como e agua. El ángulo de contacto de retroceso da una medida de cóm un material se comportará durante la duración de una primer descarga o la exposición al líquido, así como en las siguiente descargas. Un ángulo de contacto de retroceso más baj significa que el material se está haciendo más hidrofílic durante la exposición al líquido y generalmente entonces ser capaz de transportar los líquidos más consistentemente. Ambo los datos de ángulos de contacto de avance y de retroceso so deseablemente usados para establecer la naturaleza altament hidrofílica de una estructura no tejida o de fibra d multicomponentes de la presente invención.
Las fibras aglutinantes resultantes de la present invención se desea que exhiban una mejora en la tasa d transporte de líquido, como se evidencia por la histérisis d ángulo de contacto baja. Como se usó aquí, la histérisis d ángulo de contacto se define como la diferencia entre lo ángulos de contacto que avanzan y retroceden para un materia que está siendo evaluado. Por ejemplo, un ángulo de contacto d avance relativamente alto y un ángulo de contacto de retroces relativamente bajo llevarán a una histérisis de ángulo d contacto grande. En tal caso, una descarga de líquido inicia generalmente será absorbida lentamente por un material, aú cuando el material generalmente retendrá el líquido una ve absorbido. En general, los ángulos de contacto de avance y d retroceso relativamente bajos, así como la histérisis de ángul de contacto pequeña, son deseados a fin de tener una tasa alt de transporte de líquido. La histérisis de ángulo de contact puede ser usada como una indicación de la tasa de transmisión d un líquido sobre el material que está siendo evaluado.
En una incorporación de la presente invención, s desea que el material no tejido que tiene las fibra aglutinantes descritas aquí, exhiba un valor de ángulo d contacto de avanza que es benéficamente menor de alrededor de 7 grados, más benéficamente de menos de alrededor de 65 grados, adecuadamente de menos de alrededor de 60 grados, má adecuadamente de menos de alrededor de 55 grados, y má adecuadamente de menos de alrededor de 50 grados, en donde e valor de ángulo de contacto que avanza es determinado por e método que está descrito en la sección de métodos de prueba dad aquí .
En otra incorporación de la presente invención, e deseable el que el material no tejido que tiene las fibra aglutinantes descritas aquí exhiba un valor de ángulo d contacto de retroceso que es benéficamente de menos de alrededo de 60 grados, más benéficamente de menos de alrededor de 5 grados, adecuadamente de menos de alrededor de 50 grados, má adecuadamente de menos de alrededor de 45 grados, y má adecuadamente de menos de alrededor de 40 grados, en donde e valor de ángulo de contacto en retroceso es determinado por e método que está descrito en la sección de métodos de prueba dad aquí.
En otra incorporación de la presente invención ße desea el que un material no tejido que tiene las fibra aglutinantes descritas aquí exhiba un valor de ángulo d contacto que avanza que es benéficamente de por lo menos d alrededor de 10 grados, más benéficamente de por lo menos d alrededor de 15 grados, adecuadamente de por lo menos d alrededor de 20 grados, y más adecuadamente de por lo menos d alrededor de 25 grados, menos que el valor de ángulo de contact que avanza que es exhibido por una estructura no tejida o fibr esencialmente idéntica de otra manera preparada de l composición termoplástica que no comprende un agent humedecedor.
En otra incorporación de la presente invención, s desea el que un material no tejido que tiene las fibra aglutinantes descritas aquí exhiba un valor de ángulo d contacto de retroceso que es benéficamente de por lo menos d alrededor de 5 grados, más benéficamente de por lo menos d alrededor de 10 grados, adecuadamente de por lo menos d alrededor de 15 grados, y más adecuadamente de por lo menos d alrededor de 20 grados, menos que el valor del ángulo d contacto de retroceso que es exhibido por una estructura n tejida o fibra de otra manera esencialmente idéntica preparad de una composición termoplástica que no comprende un agent humedecedor.
Como se usó aquí, el término "material no tejid de otra manera esencialmente idéntico preparado de un composición termoplástica que no comprende un agent humedecedor", y otros términos similares se intenta que s refiera a un material no tej ido de control que es preparad usando materiales esencialmente idénticos y un proces esencialmente idéntico en comparación a un material no tejido d la presente invención, excepto porque el material no tejido d control no comprende o no está preparado con el agent humedecedor descrito aquí .
En otra incorporación de la presente invención, s desea el que la diferencia entre el valor de ángulo de contact de avance y el valor de ángulo de contacto de retroceso, mencionados aquí como la histérisis de ángulo de contacto, se tan pequeña como sea posible. Como tal, se desea que la fibr aglutinante exhiba una diferencia entre el valor de ángulo d contacto de avance y el valor de ángulo de contacto de retroces que benéficamente sea de menos de alrededor de 50 grados, má benéficamente de menos de alrededor de 40 grados, adecuadament de menos de alrededor de 30 grados, y más adecuadamente de meno de alrededor de 20 grados.
Se desea generalmente que la temperatura de fusió o de suavizamiento de la mezcla de poliéster alifático altament humedecible esté dentro de un rango que se encuentra típicament en la mayoría de las aplicaciones de proceso. Como tal, s desea generalmente que la temperatura de fusión o d suavizamiento de la mezcla de poliéster alifático altament humedecible benéficamente sea de entre alrededor de 25°C alrededor de 350°C, más benéficamente de entre alrededor de 35° a alrededor de 300°C, y adecuadamente de entre alrededor de 45° a alrededor de 250°C.
La mezcla de poliéster alifático altament humedecible usada en la presente invención se ha encontrado qu exhibe generalmente propiedades de procesabilidad mejoradas e comparación a una composición termoplástica que comprende e polímero de poliéster alifático, pero nada del ácid multicarboxílico y/o del agente humedecedor. Esto se deb generalmente a la reducción significante en la viscosidad qu ocurre debido al ácido multicarboxílico y al efecto lubricant interno del agente humedecedor. Sin el ácido multicarboxílico, la viscosidad de una mezcla del polímero de poliéster alifátic y del agente humedecedor es generalmente muy alta para procesar Sin el agente humedecedor, una mezcla del polímero de poliéste alifático y del ácido multicarboxílico generalmente no es u material suficientemente hidrofílico y generalmente no tiene la ventajas de procesamiento del agente humedecedor líquido en l zona de enfriamiento. Se ha descubierto como parte de l presente invención, que sólo con la combinación correcta de lo tres componentes puede lograrse una viscosidad y resistencia d fusión apropiada para el hilado de la fibra.
Como se usó aquí, la procesabilidad mejorada d una mezcla de poliéster alifático altamente humedecible e medida como una declinación en la viscosidad aparente de l composición termoplástica a una temperatura de alrededor d 170°C y a una tasa de corte de alrededor de 1000 segundos"1, condiciones de procesamiento de extrusión industrial típicas. S la mezcla de poliéster alifático altamente humedecible exhib una viscosidad aparente que es muy alta, la mezcla de poliéste alifático altamente humedecible generalmente será difícil d procesar. En contraste, si la mezcla de poliéster alifátic altamente humedecible exhibe una viscosidad aparente que es mu baja, la mezcla de poliéster alifático altamente humedecibl generalmente resultará en una fibra extruida que tiene un resistencia a la tensión muy pobre.
Por tanto, se desea generalmente que la mezcla d poliéster alifático altamente humedecible exhiba un valor d viscosidad aparente a una temperatura de alrededor de 170°C una tasa de corte de alrededor de 1000 segundos"1 que e benéficamente de entre alrededor de 5 pascal segundos (Pa's) alrededor de 200 pascal segundos, más benéficamente de entr alrededor de 10 pascal segundos a alrededor de 150 pasca segundos, y adecuadamente de entre alrededor de 20 pasca segundos a alrededor de 100 pascal segundos. El método por e cual es determinado el valor de viscosidad aparente e establecido abajo en relación con los ejemplos.
Como se usó aquí, el término "fibra" o "fibroso" se quiere que se refiera a un material en el que la proporció de longitud a diámetro de tal material es mayor de alrededor d 10. Inversamente, un material "sin fibra" o "no fibroso" s quiere que se refiera a un material en el que la proporción d longitud a diámetro es de tal material es de alrededor de 10 menos .
Los métodos para hacer las fibras son mu conocidos y no requieren describirse aquí en detalle. El hilad con fusión de los polímeros incluye la producción de u filamento continuo, tal como un unido con hilado o soplado co fusión, y un filamento no continuo, tal como estructuras básica y de fibras de corte corto.. " Para formar una fibra unida co hilado o soplada con fusión, generalmente, es extruida un composición termoplástica y se alimenta a un sistema d distribución en donde la composición termoplástica e introducida en una placa de un órgano hilandero. La fibr hilada es entonces enfriada, solidificada y jalada por u sistema aerodinámico, y después formada en un no tejid convencional. Mientras tanto, para producir una fibra básica de corte corto, la fibra hilada es enfriada, solidificada jalada, generalmente por un sistema de rodillos mecánico, a u diámetro de filamento intermedio y una fibra más bien que el se formada directamente en una estructura no tejida Subsecuentemente, la fibra recolectada puede ser "jalada e frío" a una temperatura abajo de su punto de suavizamiento, a e diámetro de fibra terminada deseada y puede después ser seguid por el rizado/texturización y corte a una longitud de fibr deseable. Las fibras de multicomponentes pueden ser cortadas e longitudes relativamente cortas, tal como las fibras básicas la cuales generalmente tienen longitudes en el rango de alrededo de 25 a alrededor de 50 milímetros y las fibras de corte corta las cuales son aún más cortas y generalmente tienen longitude de menos de alrededor de 18 milímetros. Véanse, por ejemplo, l patente de los Estados Unidos de América No. 4,789,592 otorgad a Taniguchi y otros, y la patente de los Estados Unidos d América No. 5,336,552 otorgada a Strack y otros, ambas de la cuales son incorporadas aquí por referencia en su totalidad.
Los materiales no tejidos biodesintegrables usand las fibras aglutinantes de la presente invención son adecuado para usarse en los productos desechables incluyendo lo productos absorbentes desechables, tal como los pañales, lo productos para el incontinente adulto, y las almohadillas par cama; en los dispositivos catameniales, tal como las toalla sanitarias y los tapones; y otros productos absorbentes tale como los paños limpiadores, los baberos, los vendajes par heridas, y las capas o cubiertas quirúrgicas. Por tanto, e otro aspecto, la presente invención se refiere a un product absorbente desechable que comprende las fibras d multicomponentes .
En otra incorporación de la presente invención, las fibras aglutinantes son formadas en una matriz fibrosa par la incorporación en un producto absorbente desechable. Un matriz fibrosa puede tomar la forma de, por ejemplo, una tela n tejida fibrosa. La longitud de las fibras usadas puede depende del uso final particular contemplado. En donde las fibras van ser degradadas en agua, tal como, por ejemplo, en un retrete, será ventajoso si las longitudes son mantenidas a o debajo d alrededor de 15 milímetros.
En otra incorporación de la presente invención, s proporciona un producto absorbente desechable, cuyo product absorbente desechable generalmente comprende una estructur compuesta que incluye una hoja superior permeable al líquido, una capa de adquisición de fluido, una estructura absorbente, una hoja inferior impermeable al líquido, en donde por lo meno la hoja superior permeable al líquido, la capa de adquisición d fluido, o la hoja inferior impermeable al líquido comprende e material no tejido de la presente invención. En algunos casos, puede ser benéfico para las tres de la hoja superior, la capa d adquisición de fluido, y la hoja inferior el comprender lo materiales no tejidos descritos.
En otra incorporación, el producto absorbent desechable puede comprender generalmente una estructur compuesta que incluye una hoja superior permeable al líquido, una estructura absorbente, y una hoja inferior impermeable a líquido, en donde por lo menos una de la hoja superior permeabl al líquido o de la hoja inferior impermeable al líquid comprende los materiales no tej idos descritos .
En otra incorporación de la presente invención, e material no tejido puede ser preparado sobre una línea de unió con hilado. Las pelotillas de resina que comprenden lo materiales termoplásticos previamente descritos son formadas secadas previamente. Entonces, éstas son alimentadas a u extrusor único. Las fibras pueden ser jaladas a través de un unidad de jalado de fibra (FDU) o de una unidad de jalado d aire sobre un alambre formador y unirse térmicamente. Si embargo, también pueden ser usados otros métodos y técnicas d preparación.
Los productos absorbentes desechables de ejempl están generalmente descritos en las patentes de los Estado Unidos de América Nos. A-4,710,187; A-4,762,521; A-4,770,656; A-4, 798, 603 ; cuyas referencias son incorporadas aquí por est mención.
Los productos y las estructuras absorbentes d acuerdo a todos los aspectos de la presente invención so generalmente sometidos, durante el uso, a múltiples descargas d un líquido del cuerpo. Por tanto, los productos y estructura absorbentes son deseablemente capaces de absorber descarga múltiples de los líquidos del cuerpo en cantidades a las cuale los productos absorbentes y las estructuras absorbentes s expondrán durante el uso. Las descargas son generalment separados unas de otras por un periodo de tiempo.
MÉTODOS DE PRUEBA Temperatura de Fusión La temperatura de fusión de un material fu determinada usando una calorimetría de exploración diferencial.
Una calorimetría de exploración diferencial, bajo la designació Calorímetro de Exploración Diferencial Thermal Analyst 2910, l cual fue dotada con un accesorio de enfriamiento de nitrógen líquido y usada en combinación con el programa de software d análisis Thermal Analyst 2200 (versión 8.10), ambos disponible de T.A. Instruments, Inc., de New Castle, Delaware, fue usad para la determinación de las temperaturas de fusión.
Las muestras de material probado estuvieron ya se en la forma de fibras o pelotillas de resina. Se prefirió el n manejar las muestras de material directamente, sino más bien e usar pinzas u otras herramientas, como para no introducir nad que pudiera producir resultados erróneos. Las muestras d material fueron cortadas, en el caso de las fibras, o colocadas, en el , caso de las pelotillas de resina, en una charola d aluminio y se pesaron a una exactitud de 0.01 miligramos sobr una balanza analítica. Si es necesario, una tapa fue colocad sobre la muestra de material sobre la charola.
El calorímetro de exploración diferencial fu calibrado usando un estándar de metal de indio y una correcció de línea de base se llevó a cabo, como se describe en el manua para el calorímetro de exploración diferencial. Una muestra d material fue colocada en la cámara de prueba del calorímetro d exploración diferencial para la prueba y una charola vacía s usó como una referencia. Toda la prueba se corrió con una purg de 55 centímetros cúbicos/minuto de nitrógeno (clase industrial) sobre la cámara de prueba. El programa de calentamiento y d enfriamiento fue una prueba de dos ciclos que comienza con e equilibrio de la cámara a -75°C, seguido por un ciclo d calentamiento de 20°C /minuto a 220°C, seguido por un ciclo d enfriamiento a 20°C /minuto a menos -75°C, y después a otr ciclo de calentamiento de 20°C /minuto a 220°C.
Los resultados fueron evaluados usando e programa de software de análisis en donde la temperatura d transición del vidrio (Tg) de la inflexión, los pico endotérmico y exotérmico fueron identificados y cuantificados La temperatura de transición del vidrio fue identificada en e área de la línea en donde .ocurre un cambio distintivo en l inclinación y después la temperatura de fusión es determinad usando un cálculo de inflexión automática.
Viscosidad Aparente Un reómetro capilar, bajo la designación d Reómetro Capilar Góttfert Rheograph 2003, el cual fue usado e combinación con un programa de análisis inRHEO (versión 2.31), ambos disponibles de Góttfert Company, de Rock Hill, Carolin del Sur, fue usado para evaluar las propiedades reológicas d viscosidad aparente de las muestras de material. La colocació del reómetro capilar incluyó un transductor de 2000 bars d presión y una matriz capilar de orificio redondo de 3 milímetros de longitud/30 milímetros de longitud activa/ milímetro de diámetro/O milímetros de altura/1800 de corrida e ángulo.
Si la muestra de material que estaba siend probada demostró o se supo por tenía sensibilidad al agua, l muestra de material fue secada en un horno con vacío arriba d su temperatura de transición del vidrio, por ejemplo, arriba d 55 o de 60°C para los materiales poli (ácido láctico), bajo u vacío de por lo menos de 15 pulgadas de mercurio con una purg de gas de nitrógeno de por lo menos de 30 pies cúbicos estánda por hora por lo menos por 16 horas .
Una vez que el instrumento fue calentado y e transductor de presión fue calibrado, la muestra de material fu cargada incrementalmente en la columna, empacando la resin dentro de la columna con una varilla cada vez para asegurar un fusión consistente durante la prueba. Después de la carga de l muestra de material, un tiempo de fusión de 2 minutos precedi cada prueba para permitir a la muestra de material el fundirs completamente a la temperatura de prueba. El reómetro capila tomó datos de puntos automáticamente y determinó la viscosida aparente (en Pascal'segundo) a 7 tasas de corte aparente (e segundos"1) : 50, 100, 200, 500, 1000, 2000 y 5000. Cuando s examinó la curva resultante fue importante el que la curva fuer relativamente suave. Si hubo desviaciones significantes de un curva general desde un punto al otro, posiblemente debido a aire en la columna, la prueba corrida fue repetida par confirmar los resultados .
La curva de reológica resultante de la tasa d corte aparente en contra de la viscosidad aparente da un indicación de cómo la muestra de material correrá a es temperatura en un proceso de extrusión. Los valores d viscosidad aparente a una tasa de corte de por lo menos de 100 segundos"1 son de interés específico debido a que éstas son la condiciones típicas encontradas en los extrusores de hilado d fibra comercial . Ángulo de Contacto El equipo incluye un Analizador de Ángulo d Contacto Dinámico DCA-322 y un programa de software inDC (versión 1.02), ambos disponibles de ATI-CAHN Instruments Inc. de Madison, Wisconsin. La prueba fue realizada sobre u circuito "A" con una agitación de balanza anexada. La calibraciones deben hacerse mensualmente sobre el motor diariamente sobre la balanza (100 mg de masa usada) como s indica en el manual .
Las composiciones termoplásticas fueron hiladas e fibras y la muestra de caída libre (estiramiento de chorro de 0) se usó para la determinación del ángulo de contacto. Deb tenerse cuidado a través de la preparación de fibra par minimizar la exposición de fibra al manejo para asegurar que l contaminación es mantenida a un mínimo. La muestra de fibra fu sujetada al colgador de alambre con una cinta adhesiva de maner que 2-3 centímetros de la fibra se extendieron más allá de extremo del colgador. Después, la muestra de fibra fue cortad con una navaja de manera que aproximadamente 1.5 centímetros s extendieron más allá del extremo del colgador. Fue usado u microscopio óptico para determinar el diámetro promedio (3 a mediciones) a lo largo de la fibra.
La muestra sobre el colgador de alambre fu suspendida desde la agitación de balanza sobre el circuito "A" El líquido de inmersión fue agua destilada y se cambió para cad muestra. Los parámetros de espécimen fueron metidos (po ejemplo, diámetro de fibra) y la prueba se inició. La fas avanzó a 151.75 mieras/segundo hasta que se detectó l profundidad cero de inmersión cuando la fibra hizo contacto co la superficie del agua destilada. De la profundidad cero d inmersión, la fibra avanzó adentro del agua por 1 centímetro, permaneció por 0 segundos y después se retrocedió inmediatament 1 centímetro. El autoanálisis del ángulo de contacto hecho po el software determinó los ángulos de contacto de avance y d retroceso de la muestra de fibra basados sobre los cálculo estándar identificados en el manual. Los ángulos de contacto d 0 o de <0 indican que la muestra se había hecho totalment humedecible. Cinco duplicados para cada muestra fuero codificados y se calculó un análisis estadístico para l desviación estándar principal y el coeficiente del por cient de variación. Como se reportó en los ejemplos dados aquí, como se usó a través de las reivindicaciones, el valor de ángul de contacto de avance representa el ángulo de contacto de avanc del agua destilada sobre una muestra de fibra determinado d acuerdo al método de prueba precedente. Similarmente, como s reportó en los ejemplos dados aquí, y como se usó a través d las reivindicaciones, el valor de ángulo de contacto d retroceso representa el ángulo de contacto que retrocede de agu destilada sobre una muestra de fibra determinada de acuerdo a método de prueba precedente .
EJEMPLOS Varios materiales fueron usados como componente para formar las composiciones termoplásticas y las fibras d multicomponentes en los siguientes ejemplos. La designación las varias propiedades de estos materiales están listadas en l Tabla 1.
El polímero poli (ácido láctico) (PLA) fue obtenid de Chronopol Inc., de Golden, Colorado, bajo la designació polímero poli (ácido láctico) HEPLON*131^3 A 10005.
Un polímero de succinato de polibutileno, disponible de Showa Highpolymer Company, Limited, de Tokio, Japón, bajo la designación succinato de polibutilen BIONELLE' Marca 1020 fue obtenido. En la Tabla 2, el polímero d succinato de polibutileno BIONELLE 1020 está designado com PBS.
Fue obtenido un succinato de polibutileno-co adipats, disponible de Showa Highpolymer Company, Limited, d Tokio, Japón, bajo la designación succinato de polibutileno-co adipato BIONELLEMarca 3020.
Un polímero de policaprolactona fue obtenido d Union Carbide Chemicals and Plastics Company, Inc., bajo l designación polímero de policaprolactona T0NEMarca Polímer P767E.
Un material usado como un agente humedecedor fu obtenido de Petrolite Corporation de Tulsa, Oklahoma, bajo l designación alcohol etoxilatado UNITHOXMarca 480, el cual exhibi un peso molecular promedio de número de alrededor de 2250, u por ciento de etoxilato de alrededor de 80 por ciento por peso una temperatura de fundido de alrededor de 65°C y un valor d balance hidrofílico-lipofílico de alrededor de 16.
Un material usado como un agente humedecedor fu obtenido de Baker Petrolite Corporation de Tulsa, Oklahoma, baj la designación etoxilato de amida acida UNICIDMaraa X-8198, e cual demostró un valor de balance hidrofílico lipofílico d aproximadamente de 35 y una temperatura de fusión d aproximadamente de 60°C.
Un material usado como un agente humedecedor fu obtenido de Rhone-Poulenc, localizada en Cranbury, Nueva Jersey bajo la designación surfactante de alquil fenol etoxilatad IGEPAL Marca RC-630, el cual demostró un valor de balanc hidrofílico lipofílico de alrededor de 12.7 y una temperatura d fusión de alrededor de 4°C.
Tabla 1 Ejemplos 1-2 La mezcla de poliéster alifático altament humedecible fue preparada mediante el tomar los vario componentes, mezclándolos en seco, seguido por el mezclado co fusión en un extrusor de tornillo gemelo contragiratorio par proporcionar un mezclado vigoroso de los componentes . E mezclado con fusión involucra una fusión parcial o completa d los componentes combinados con el efecto de corte de los anillo de mezclado giratorios. Tales condiciones son conductoras a u mezclado óptimo y a una dispersión de los componentes de l composición termoplástica. Los extrusores de tornillo gemelo, tal como el extrusor de tornillo gemelo Haake Rheocord 90, disponible de Haake GmbH, de Karlsautte, Alemania, o de un mezcladora de tornillo gemelo Brabender (categoría No. 05-96 000) disponible de Brabender Instruments, de South Hackensack, Nueva Jersey, u otros extrusores de tornillo gemelo comparables, son muy adecuados para esta tarea. Esto también incluye lo extrusores de tornillo gemelo contragiratorios, tales como e extrusor ZSK-30, disponible de Werner and Pfleidere Corporation, de Ramsey, Nueva Jersey. A menos que se indique d otra manera, todas las muestras fueron preparadas sobre u extrusor de tornillo gemelo Haake Rheocord 90. La composició fundida es enfriada después de la extrusión desde la mezclador con fusión sobre ya sea un rodillo enfriado con líquido, o un superficie y/o mediante aire forzado pasado sobre el extruido. La composición enfriada fue entonces subsecuentemente peletizad para la conversión a fibras.
La conversión de estas resinas en las fibra aglutinantes se llevó a cabo sobre una línea de hilado en cas con dos extrusores de 0.75 pulgadas (1.905 centímetros) d diámetro. Los extrusores cada uno tuvieron una proporción d L:D (longitud: diámetro) de 24:1 y tres zonas de calentamient las cuales alimentaron adentro de una tubería de transferenci desde el extrusor al paquete de hilado. La tubería d transferencia constituye las zonas de calentamiento cuarta quinta y contiene una unidad mezcladora estática de tipo de 0.6 pulgadas de diámetro KOCH1 Marca SMX, disponible de Koc Engineering Company Inc., de Nueva York, Nueva York. La tuberí de transferencia se extiende adentro de la cabeza de hilad (sexta zona de calentamiento) y a través de una placa de hilad con numerosos orificios pequeños a través de los cuales e extruido el polímero fundido. La placa de hilado usada aquí tuv 15 orificios, en donde cada orificio tuvo un diámetro de 2 milésimas de pulgada (0.508 milímetros). Las fibras so enfriadas por aire usando aire a una temperatura de 13°C a 22°C, se jalan hacia abajo por medio de un rodillo de jalado mecánic y se pasan sobre ya sea a una unidad de enrollador para l recolección o a una unidad de jalado de fibra para la formació de unión con hilado y la unión. Alternativamente, puede se usado otro eguipo accesorio para el tratamiento antes de l recolección.
Las fibras aglutinantes de la presente invenció fueron producidas sobre una línea de hilado en casa de escala d laboratorio. La línea de hilado consistió de dos extrusores d tornillo único de 24:1 de L:D, unidades de mezclado estático de un paquete de hilado. El paquete de hilado contuvo tre placas en capas las cuales distribuyeron el polímero, seguid por una cuarta placa cuya construcción determinó l configuración de las fibras finales. Para estos ejemplos fu usada una configuración de vaina-núcleo.
El humedecimiento de los ejemplos de fibr aglutinante fue cuantificado a través del uso de la medición d ángulo de contacto, en donde un ángulo de contacto más bajo e indicativo de un material más humedecible. Las mediciones d ángulo de contacto se llevaron a cabo como se describi previamente .
Los resultados para los ángulos de contacto d avance y de retroceso se dan en la Tabla 2. El ángulo d contacto de avance es una medición de cómo una fibr interactuará con el fluido durante su primer contacto con e líquido. El ángulo de contacto de retroceso es una indicació de cómo el materia se comportará durante las múltiples descarga con líquido o en un ambiente de alta humedad y mojado. La mezclas incluidas en esta invención produjeron fibras altament humedecibles .
Tabla 2 Datos de Ángulo de Contacto El ángulo de contacto es determinado por l entrecara que hace un fluido, en este caso agua, con l superficie del material. En el caso de las fibras de vaina núcleo, la superficie que hace contacto con el agua es solo e material de vaina, por tanto el ángulo de contacto de tal fibr compuesta será el mismo que aquél de la fibra de monocomponent compuesta solo del material de vaina. Este resultado deb mantenerse siempre que la vaina sea una superficie continu rodeando el núcleo, sin ninguna exposición del material d núcleo y que no haya una reacción entre los materiales de vain y núcleo.
Una de las propiedades clave que influencia l procesabilidad de las fibras de bicomponente producidas d diferentes componentes es la de los perfiles de viscosidad d los componentes. Para producir exitosamente una fibra d bicomponente las viscosidades del material deben se relativamente similares a las temperaturas de fusión que no so muy diferentes. Aún cuando cada extrusor en una operación d hilado de bicomponente puede ser controlado individualmente, lo polímeros deben pasar a través de un órgano de hilado a un temperatura única y se expondrán uno al otro justo antes d salir del paquete de hilado. En este punto la transferencia d calor ocurrirá entre los dos componentes. Por tanto si uno e mucho más caliente, el polímero más frío será calentad rápidamente, provocando una caída en la viscosidad y una pobr formación. La Tabla 3 lista la viscosidad de corte de alguno materiales de vaina potenciales a diferentes temperaturas.
Tabla 3 Propiedades de Viscosidad Tales materiales pueden ser combinados con núcleo de poliolefina los cuales pueden ser procesados a perfiles d temperatura similares. La Tabla 4 resume algunos de lo materiales de núcleo potenciales.
Tabla 4 Basándose sobre estos resultados es claro qu mediante el ajustar la temperatura y la composición, la reologí de los materiales componentes y por tanto el procesamient pueden ser controlados .
Siguiendo un trabajo de escala de laboratorio, s corrió un ensayo piloto en Chisso Corporation en Japón. L Tabla 5 es un resumen de las propiedades de fibra finales.
Tabla 5 Estas fibras fueron producidas en longitudes d 5mm y de 38mm y pueden cortarse a cualquier longitud para l aplicación deseada. Estos materiales no solo se procesaro bien, sino que como la tabla lo demuestra, las fibras exhibiero una excelente resistencia y alargamiento.
Aquellos expertos en el arte reconocerán que l presente invención es capaz de muchas modificaciones variaciones sin departir del alcance de la misma. Por tanto, l descripción detallada y los ejemplos establecidos arriba s quiere que sean ilustrativos solamente y que no se intenta e limitar, en ninguna manera, el alcance de la invención como s establece en las reivindicaciones anexas .

Claims (43)

R E I V I N D I C A C I O N E S
1. Una fibra aglutinante de bicomponente qu comprende un núcleo de poliolefina y una vaina de mezcla d poliéster alifático, en donde la mezcla de poliéster alifátic comprende : a. Un polímero de poliéster alifátic seleccionado del grupo que consiste de un polímero de succinat de polibutileno, un polímero de succinato de polibutileno-co adipato, un polímero de policaprolactona, una mezcla de tale polímeros, o un copolímero de tales polímeros, en donde e polímero de poliéster alifático exhibe un peso molecula promedio de peso que es de entre alrededor de 10,000 a alrededo de 2,000,000, en donde el polímero de poliéster alifático est presente en la mezcla de poliéster alifático en una cantidad po peso que es de entre alrededor de 40 a menos de 100% por peso; b. Un ácido multicarboxílico que tiene u total de átomos de carbono que es de menos de alrededor de 30 en donde el ácido multicarboxílico está presente en la mezcla d poliéster alifático en una cantidad por peso que es de entre má de 0% por peso a alrededor de 30% por peso; y c. Un agente humedecedor el cual exhibe un proporción de balance hidrofílico-lipofílico que es de entr alrededor de 10 a alrededor de 40, en una cantidad por peso qu es mayor de 0 a alrededor de 25% por peso, en donde todos lo por cientos por peso están basados sobre la cantidad de pes total del polímero de poliéster alifático, del ácid multicarboxílico, y del agente humedecedor presente en la mezcl de poliéster alifático; En donde la mezcla de poliéster alifático exhib un valor de viscosidad aparente a una temperatura de alrededo de 170°C y a una tasa de corte de alrededor de 1000 segundos"1 que es de entre alrededor de 5 Pascal segundos y alrededor d 200 Pascal segundos.
2. La fibra de aglutinante de bicomponente ta y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque e polímero de poliéster alifático es un polímero de succinato d polibutileno.
3. La fibra aglutinante de bicomponente tal como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque e polímero de poliéster alifático es un polímero de succinato d polibutileno-co-adipato.
. La fibra aglutinante de bicomponente tal como ser reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque e polímero de poliéster alifático es un polímero d policaprolactona .
5. La fibra aglutinante de bicomponente tal como ser reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque e polímero de poliéster alifático está presente en la mezcla d poliéster alifático en una cantidad por peso que es de entr alrededor de 50% por peso a alrededor de 95% por peso.
6. La fibra aglutinante de bicomponente tal como ser reivindica en la cláusula 5, caracterizada porque e polímero de poliéster alifático está presente en la mezcla d poliéster alifático en una cantidad por peso que es de entr alrededor de 60% por peso a alrededor de 90% por peso.
7. La fibra aglutinante de bicomponente tal como ser reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque e ácido multicarboxílico es seleccionado del grupo que consiste d ácido succínico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido pimélico, ácido subérico, ácido acelaico, ácido acelaico, ácido sebásico, y mezclas de tales ácidos.
8. La fibra aglutinante de bicomponente tal como se reivindica en la cláusula 7, caracterizada porque e ácido multicarboxílico es seleccionado del grupo que consiste d ácido glutárico, ácido adípico y ácido subérico.
9. La fibra aglutinante de bicomponente tal como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque e ácido multicarboxílico está presente en una mezcla de poliéste alifático en una cantidad por peso que es de entre alrededor d 1% por peso a alrededor de 30% por peso.
10. La fibra aglutinante de bicomponente tal como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque e ácido multicarboxílico está presente en una mezcla de poliéste alifático en una cantidad por peso que es de entre alrededor d 1% por peso a alrededor de 25% por peso.
11. La fibra aglutinante de bicomponente tal como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque e ácido multicarboxílico tiene un total de átomos de carbono qu es de entre alrededor de 4 a alrededor de 30.
12. La fibra aglutinante de bicomponente tal como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque e agente humedecedor exhibe una proporción de balance hidrofílico lipofílico que es de entre alrededor de 10 a alrededor de 20.
13. La fibra aglutinante de bicomponente tal como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque e agente humedecedor está presente en la mezcla de poliéste alifático en una cantidad por peso que es de entre alrededor d 0.5 por ciento por peso a alrededor de 20 por ciento por peso.
14. La fibra aglutinante de bicomponente tal como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque e agente humedecedor está presente en la mezcla de poliéste alifático en una cantidad por peso que es de entre alrededor d 1% por peso a alrededor de 15% por peso.
15. La fibra aglutinante de bicomponente tal como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque e agente humedecedor es seleccionado del grupo que consiste d alcoholes etoxilatados, etoxilatos de amida acida y alqui fenoles etoxilatados.
16. La fibra aglutinante de bicomponente tal como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque e polímero de poliéster alifático está presente en la mezcla d poliéster alifático en una cantidad por peso que es de entr alrededor de 50% por peso a alrededor de 95% por peso, el ácid multicarboxílico es seleccionado del grupo que consiste de ácid succínico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido pimélico, ácid subérico, ácido acelaico, ácido sebásico, y una mezcla de tale ácidos y está presente en la mezcla de poliéster alifático e una cantidad por peso que es de entre alrededor de 1% por peso alrededor de 30% por peso, y el agente humedecedor e seleccionado del grupo que consiste de alcoholes etoxilatados etoxilatos de amida acida, y alquil fenoles etoxilatados y est presente en la mezcla de poliéster alifático en una cantidad po peso que es de entre alrededor de 0.5% por peso a alrededor d 20% por peso.
17. La fibra aglutinante de bicomponente tal como sé reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque l poliolefina es seleccionada del grupo que consiste d polietileno, polipropileno, copolímeros de polietileno copolímeros de polipropileno.
18. Una fibra aglutinante de bicomponente qu comprende un núcleo de poliolefina y una vaina de mezcla d poliéster alifático en donde la mezcla de poliéster alifátic comprende : a) un polímero de poliéster alifátic seleccionado del grupo que consiste de polímero de succinato d polibutileno, un polímero de succinato de polibutileno-co adipato, un polímero de policaprolactona, una mezcla de tale polímeros, o un copolímero de tales polímeros, en donde e polímero de poliéster alifático exhibe un peso molecula promedio de peso que es de entre alrededor de 10,000 a alrededo de 2,000,000, en donde el polímero de poliéster alifático est presente en la composición termoplástica en una cantidad po peso que es de entre alrededor de 40 a menos de 100 por cient por peso; b) un ácido multicarboxílico que tiene u total de átomos de carbono que es de menos de alrededor de 30, en donde el ácido multicarboxílico está presente en l composición termoplástica en una cantidad por peso que es d entre más de 0% por peso a alrededor de 30% por peso; y c) un agente humedecedor el cual exhibe un proporción de balance hidrofílico-lipofílico que es de entr alrededor de 10 a alrededor de 40, en una cantidad por peso qu es mayor de 0 a alrededor de 25% por peso, en donde todos lo por cientos por peso están basados sobre la cantidad de pes total del polímero de poliéster alifático, del ácid multicarboxílico y del agente humedecedor presente en l composición termoplástica, en donde la fibra exhibe un valor de ángulo d contacto de avance que es de menos de alrededor de 70° y u valor de ángulo de contacto o de retroceso que es de menos d alrededor de 60°.
19. La fibra aglutinante de bicomponente tal como se reivindica en la cláusula 18, caracterizada porque e polímero de poliéster alifático está presente en la mezcla d poliéster alifático en una cantidad por peso que es de entr alrededor de 50% por peso a alrededor de 95% por peso.
20. La fibra aglutinante de bicomponente tal como se reivindica en la cláusula 19, caracterizada porgue e polímero de poliéster alifático está presente en la mezcla d poliéster alifático en una cantidad por peso que es de entr alrededor de 60% por peso a alrededor de 90% por peso.
21. La fibra aglutinante de bicomponente tal como se reivindica en la cláusula 18, caracterizada porque e ácido multicarboxílico es seleccionado del grupo que consiste d ácido succínico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido pimélico, ácido subérico, ácido acelaico, ácido sebásico, y mezclas d tales ácidos.
22. La fibra aglutinante de bicomponente tal como se reivindica en la cláusula 21, caracterizada porque e ácido multicarboxílico es seleccionado del grupo que consiste d ácido glutárico, ácido adípico y ácido subérico.
23. La fibra aglutinante de bicomponente tal como se reivindica en la cláusula 18, caracterizada porque e ácido multicarboxílico está presente en la mezcla de poliéste alifático en una cantidad por peso que es de entre alrededor d 1% por peso a alrededor de 30% por peso.
24. La fibra aglutinante de bicomponente tal como se reivindica en la cláusula 23, caracterizada porque e ácido multicarboxílico está presente en una mezcla de poliéste alifático en una cantidad por peso que es de entre alrededor d 5% por peso a alrededor de 25% por peso.
25. La fibra aglutinante de bicomponente tal como se reivindica en la cláusula 18, caracterizada porque e ácido multicarboxílico tiene un total de átomos de carbono qu es de entre alrededor de 4 a alrededor de 30.
26. La fibra aglutinante de bicomponente tal como se reivindica en la cláusula 18, caracterizada porque e agente humedecedor exhibe una proporción de balance hidrofílico lipofílico que es de entre alrededor a alrededor de 20.
27. La fibra aglutinante de bicomponente tal como se reivindica en la cláusula 18, caracterizada porque e agente humedecedor está presente en la mezcla de poliéste alifático en una cantidad por peso que es de entre alrededor d 0.5% por peso a alrededor de 20% por peso.
28. La fibra aglutinante de bicomponente tal como se reivindica en la cláusula 27, caracterizada porque e agente humedecedor está presente en la mezcla de poliéste alifático en una cantidad por peso que es de entre alrededor d 1% por peso a alrededor de 15% por peso.
29. La fibra aglutinante de bicomponente tal como se reivindica en la cláusula 18, caracterizada porque e agente humedecedor es seleccionado del grupo que consiste d alcoholes etoxilatados, etoxilatos de amida acida y alqui fenoles etoxilatados.
30. La fibra aglutinante de bicomponente tal como se reivindica en la cláusula 18, caracterizada porque l fibra exhibe un valor de ángulo de contacto de avance que es d menos de alrededor de 60 grados.
31. La fibra aglutinante de bicomponente tal como se reivindica en la cláusula 18, caracterizada porque l fibra exhibe un valor de ángulo de contacto de retroceso que e de menos de alrededor de 55 grados.
32. La fibra aglutinante de bicomponente tal como se reivindica en la cláusula 18, caracterizada porgue l fibra exhibe un valor de ángulo de contacto de retroceso que e de menos de alrededor de 50 grados.
33. La fibra aglutinante de bicomponente tal como se reivindica en la cláusula 18, caracterizada porque e polímero de poliéster alifático está presente en la mezcla d poliéster alifático en una cantidad por peso que es de entr alrededor de 50 por ciento por peso a alrededor de 95 por cient por peso, el ácido multicarboxílico es seleccionado del grup que consiste de ácido succínico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido pimélico, ácido subérico, ácido acelaico, ácido sebásico, y una mezcla de tales ácidos y está presente en la mezcla d poliéster alifático en una cantidad por peso que es de entr alrededor de 1 por ciento por peso a alrededor de 30 por cient por peso y el agente humedecedor es seleccionado del grupo qu consiste de alcoholes etoxilatados, etoxilatos de amida acida alquil fenoles etoxilatados y está presente en la mezcla d poliéster alifático en una cantidad por peso que es de entr alrededor de 0.5% por peso a alrededor de 20% por peso.
34. La fibra aglutinante de bicomponente tal como se reivindica en la cláusula 18, caracterizada porque e polímero de poliéster alifático es un polímero de succinato d polibutileno, el ácido multicarboxílico es ácido adípico y e agente humedecedor es un alcohol etoxilatado.
35. La fibra aglutinante de bicomponente tal como se reivindica en la cláusula 18, caracterizada porque e polímero de poliéster alifático es el polímero de succinato d polibutileno-co-adipato, el ácido multicarboxílico es ácid adípico y el agente humedecedor es un alcohol etoxilatado.
36. La fibra aglutinante de bicomponente tal como se reivindica en la cláusula 18, caracterizada porque e polímero de poliéster alifático es una mezcla de polímero d succinato de polibutileno y de polímero de succinato d polibutileno y de polímero de succinato de polibutileno-co adipato, el ácido multicarboxílico es ácido adípico y el agent humedecedor es un alcohol etoxilatado.
37. La fibra aglutinante de bicomponente tal como se reivindica en la cláusula 18, caracterizada porque e polímero de poliéster alifático es tona mezcla de polímero d succinato de polibutileno y de polímero de succinato d polibutileno y de polímero de succinato de polibutileno-co adipato, el ácido multicarboxílico es ácido glutárico y e agente humedecedor es un alcohol etoxilatado.
38. La fibra aglutinante de bicomponente tal como se reivindica en la cláusula 18, caracterizada porque e polímero de poliéster alifático es una mezcla de polímero d succinato de polibutileno y de polímero de succinato d polibutileno y de polímero de succinato de polibutileno-co adipato, el ácido multicarboxílico es ácido subérico y el agent humedecedor es un alcohol etoxilatado.
39. La fibra aglutinante de bicomponente tal como se reivindica en la cláusula 18, caracterizada porque e polímero de poliéster alifático es polímero de policaprolactona, el ácido multicarboxílico es ácido adípico y el agent humedecedor es un alcohol etoxilatado.
40. La fibra aglutinante de bicomponente tal como se reivindica en la cláusula 18, caracterizada porque l poliolefina es seleccionada del grupo que consiste d polietileno, polipropileno, copolímeros de polietileno copolímeros de polipropileno.
41. Una fibra aglutinante de bicomponente qu comprende núcleo de poliolefina y una vaina de mezcla d poliéster alifático.
42. La fibra aglutinante de bicomponente qu comprende un núcleo de poliolefina y una vaina de mezcla d poliéster alifático, en donde la mezcla de poliéster alifátic exhibe un valor de viscosidad aparente a una temperatura d alrededor de 170°C y una tasa de corte de alrededor de 100 segundos-1 que es de entre alrededor de 5 Pascal segundos alrededor de 200 Pascal segundos.
43. Una fibra aglutinante de bicomponente qu comprende un núcleo de poliolefina y una vaina de mezcla d poliéster alifático en donde la fibra exhibe un valor de ángul de contacto de avance que es de menos de alrededor de 70° y u valor de ángulo de contacto o retroceso que es de menos d alrededor de 60°. R E S U M E N Una fibra aglutinante hidrofílica. Estas fibra pueden ser producidas mediante el co-hilado de un material d núcleo de poliolefina con un material de vaina de mezcla d poliéster alifático altamente humedecible. La mezcla d poliéster alifático altamente humedecible comprende una mezcl no reaccionada de un polímero de poliéster alifátic seleccionado del grupo que consiste de un polímero de succinat de polibutileno, un polímero de succinato de polibutileno-co adipato, un polímero de policaprolactona, una mezcla de tale polímeros o un copolímero de tales polímeros o un copolímero d tales polímeros; un ácido multicarboxílico; y un agent humedecedor. La fibra aglutinante hidrofílica esencialment mejora las propiedades biodegradables, pero es fácilment procesada. La fibra aglutinante hidrofílica puede ser usada e un producto absorbente desechable que se intenta para l absorción de fluidos tales como los fluidos del cuerpo. T 2-
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