MXPA04007376A - Metodo para la fabricacion de materiales hidrofilicos utilizando materiales polimericos hidrofilicos con carga diferente. - Google Patents

Metodo para la fabricacion de materiales hidrofilicos utilizando materiales polimericos hidrofilicos con carga diferente.

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MXPA04007376A
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Abstract

Se describe un metodo para hacer que los materiales que tienen superficies duras y blandas se vuelvan hidrofilos o mas hidrofilos. El metodo implica hidrofilizar esos materiales aplicando un tratamiento hiperenergetico y uno o mas materiales polimericos hidrofilos con cargas distintas sobre ellos.

Description

MÉTODO PARA LA FABRICACIÓN DE MATERIALES HIDROFÍLICOS UTILIZANDO MATERIALES POL1 ÉRICOS HIPROFÍLICOS CQN CARGA DIFERENTE CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un método para hidrofilizar o incrementar la hidrofílicidad de materiales que tienen superficies duras y blandas, y más específicamente para hidrofilizar o aumentar la hidrofílicidad de esos materiales aplicándoles un tratamiento hiperenergético y partículas cargadas y uno o más materiales poliméricos hidrófilos con cargas distintas.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los materiales de superficie dura incluyen pero no se limitan a: metales, vidrio, madera, piedra, fibra de vidrio, plástico y vajilla. Los materiales de superficie blanda pueden incluir pero no se limitan a telas, prendas, tejidos y películas. En algunas modalidades, los materiales de superficie blanda pueden comprender uno o más componentes estructurales que incluyen pero no se limitan a fibras, hilos u otros tipos de componentes estructurales. Las estructuras de las fibras pueden ser vanadas e incluyen pero no se limitan a telas no tejidas y telas tejidas o de punto. Los materiales de tela no tejida son muy utilizados en distintos tipos de productos e incluyen pero no se limitan a artículos absorbentes desechables tales como pañales, productos para adultos incontinentes, y productos para la higiene femenina. Muchos materiales de tela no tejida fabricados con fibras sintéticas son hidrófobos. Muchas veces es conveniente modificar esos materiales de tela no tejida para incluyen el uso de surfactantes. Para ello también se han utilizado tratamientos superficiales hiperenergéticos. Una de las limitaciones comunes asociadas a los surfactantes es que tienden a deslavar el material tratado cuando éste entra en contracto con líquidos. Ello puede reducir la eficacia de los materiales de tela no tejida tratados con surfactantes cuando se utilizan en artículos tales como artículos absorbentes desechables sujetos a distintas excreciones de líquidos como fluidos orgánicos. Una limitación común asociada a los tratamientos superficiales más hiperenergéticos es la durabilidad, en particular en superficies termoplásticas. Las cargas parciales o totales impartidas sobre una superficie termoplástica por distintos tratamientos superficiales hiperenergéticos tienden a disiparse. Las limitaciones técnicas asociadas a los tratamientos superficiales hiperenergéticos para materiales compuestos de fibras típicamente sobrepasan las limitaciones técnicas de las películas fabricadas con el mismo material, en particular pero sin limitarse a películas no perforadas. Las publicaciones de patentes anteriores a esta invención incluyen: las patentes de los EE.UU. núms. 5,618,622, 5,807,636, 5,814,567, 5,922,161, 5,945,175, 6,060,410 y 6,217,687; la patente núm. 12513 A1 publicada por la EPO; las publicaciones de patentes japonesas JP 55133959 A2, JP 57149363 A2, JP 01141736 A2, JP 05163655 A2, JP 07040514 A2, JP 07233269, JP 9272258, JP 10029660 A2, JP 2000239963 A2 y JP 2001270023 A2; y las publicaciones PCT WO 93/12931 A1 , WO 97/02310 y WO 01/29118 A1. La patente de los EE.UU. núm. 5,945,175, mencionada con anterioridad está dirigida a un recubrimiento hidrófilo durable para un sustrato de liberación polimérico poroso e hidrófobo. Esta publicación describe un recubrimiento prácticamente uniforme e jn^ate 4al^oüroéri8J3¡drófob de un polímero hidrófobo con un material polimérico hidrófilo. El material polimérico hidrófilo utilizado para recubrir el sustrato de liberación polimérico hidrófobo puede ser una solución que comprende un polisacárido o un polisacárido modificado. Al menos una porción del sustrato de liberación poroso está expuesta a un "campo de especies reactivas" y es tratada con el material polimérico hidrófilo. Las dispersiones y soluciones de polisacáridos por lo general son materiales viscosos y pegajosos; muchas veces son geles de secado muy lento. Esta publicación expone la puesta e inmersión de telas sometidas a tratamiento corona en soluciones acuosas que contienen el material polimérico hidrófilo y el secado de la tela en un horno durante 30 minutos, o por algún otro proceso. La aplicación de un material viscoso y pegajoso a un material de tela no tejida secado en un horno durante 30 minutos no sería adecuada para utilizarse en un proceso de línea de fabricación a alta velocidad usado para fabricar telas no tejidas o artículos absorbentes desechables como pañales, productos para adultos incontinentes y productos para la higiene femenina. Por ello, existe la necesidad de proporcionar métodos para hidrofilizar o incrementar la hidrofílicidad de materiales que incluyen pero no se limitan a los materiales poliolefínicos de tela no tejida.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un método para hidrofilizar o incrementar la hidrofílicidad de materiales que tienen superficies duras y blandas y más específicamente, para hidrofilizar o aumentar la hidrofílicidad de esos materiales aplicándoles un tratamiento hiperenergético y partículas cargadas y uno o más polímeros hidrófilos con cargas distintas. Los polímeros hidrófilos con cargas distintas pueden mencionarse en la presente como "materiales poliméricos hidrófilos con cargas distintas". Las partículas cargadas y los polímeros hidrófilos con cargas distintas también pueden mencionarse en la presente como "material cargado" o "especies cargadas". Existen numerosas modalidades no restrictivas de la invención. Ninguna de las modalidades, incluso si sólo se describen como "modalidades" de la invención, tiene carácter restrictivo (es decir, es posible que existan otras modalidades además de las mencionadas), a menos que se describan en la presente en forma expresa como restrictivas del alcance de la invención. En una modalidad no restrictiva, el método comprende los pasos de: (a) proporcionar un material que contiene al menos algunos componentes hidrófobos o en el límite de hidrofilicidad; (b) aplicar en el material un tratamiento superficial hiperenergético para formar un material tratado; y (c) aplicar en el material tratado una pluralidad de partículas cargadas y uno o más polímeros hidrófilos con cargas distintas. El tratamiento superficial hiperenergético aplicado en el paso (b) puede comprender cualquier tratamiento adecuado, incluyendo pero sin limitarse a: tratamiento de descarga corona, tratamiento de plasma, radiación ultravioleta, tratamiento con haz de iones y tratamiento con haz de electrones. En algunas modalidades, los tratamientos con partículas cargadas y con polímeros hidrófilos pueden aplicarse en cualquier orden de secuencia. En otras modalidades, las partículas cargadas y los polímeros hidrófilos con cargas distintas pueden aplicarse en forma simultánea al tratamiento superficial hiperenergético. El tratamiento superficial hiperenergético es opcional, por lo tanto, en algunas modalidades puede omitirse. En varias modalidades, el método descrito en la presente puede llevarse a cabo en diversas etapas de los procesos de preparación de los materiales tratados. Por ejemplo, el método puede realizarse en las siguientes etapas: en los componentes estructurales (como fibras, etc.) antes de que se formen en una estructura como una tela no tejida, tela tejida o de punto; en la estructura ya terminada (por ejemplo, superficie dura, película, tela no tejida, tejida o de punto, etc.); durante el proceso de incorporación de la estructura en un producto (como una linea de fabricación del tipo utilizado para fabricar artículos absorbentes desechables, como pañales, productos para adultos incontinentes y productos para la higiene femenina); o en un artículo que contiene la estructura (como un pañal, etc.) No es necesario que las partículas cargadas y uno o más polímeros hidrófilos con cargas distintas sean viscosos y/o pegajosos. En algunas modalidades no restrictivas, como las adecuadas para utilizarse en una línea de fabricación a alta velocidad del tipo utilizado para fabricar artículos absorbentes desechables tales como pañales, productos para adultos incontinentes y productos para la higiene femenina, el método puede realizarse en menos de 30 minutos. En algunas modalidades, el método puede llevarse a cabo en cuestión de segundos. La presente invención también puede referirse a composiciones utilizadas para realizar estos métodos y a los artículos elaborados por medio del tratamiento de los materiales con dichos métodos.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Aun cuando la especificación concluye con reivindicaciones que señalan de manera particular y reivindican claramente la invención, se cree que la presente invención será_meior comprendida a partir de la siguiente descripción al considerarse en conjunto con las figuras adjuntas, en donde: La Figura 1 es una vista esquemática lateral utilizada para ilustrar diversas modalidades de un sustrato de liberación tratado de conformidad con el método descrito en la presente.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un método para hidrofilizar o incrementar la hidrofílicidad de materiales. Éstos pueden comprender materiales de superficie dura o de superficie blanda. La presente invención también puede referirse a composiciones utilizadas para realizar estos métodos y a los artículos elaborados por medio del tratamiento de los materiales con dichos métodos. Los materiales de superficie dura incluyen pero no se limitan a: metales, vidrio, madera, piedra, fibra de vidrio, plástico y vajilla. Los materiales de superficie blanda pueden incluir pero no se limitan a telas, prendas, tejidos, y películas. En algunas modalidades, los materiales de superficie blanda pueden comprender uno o más componentes estructurales que incluyen pero no se limitan a fibras, hilos u otros tipos de componentes estructurales. Las estructuras de las fibras pueden ser variadas e incluyen pero no se limitan a telas no tejidas y telas tejidas o de punto. Las fibras pueden estar compuestas de materiales naturales, artificiales o combinaciones de los mismos. Las fibras naturales incluyen pero no se limitan a: fibras animales como lana, seda, piel y pelo; fibras vegetales como celulosa, algodón, lino, telas de lino y cáñamo; y algunas fibras minerales naturales. Las fibras sintéticas pueden derivars¥~de^b7as^^ incluyen pero no se limitan al rayón y a las fibras de Lyocell. Las fibras sintéticas también pueden derivarse de otras fuentes naturales o minerales. Los ejemplos de fibras sintéticas derivadas de fuentes naturales que no sean fibras naturales incluyen pero no se limitan a algunos polisacáridos como el almidón. Los ejemplos de fibras derivadas de fuentes minerales incluyen pero no se limitan a fibras poliolefínicas como fibras de polipropileno y polietileno. Algunas fibras sintéticas pueden estar compuestas de materiales termoplásticos o termoendurecidos. Las resinas de fibras sintéticas pueden ser homopolímeros, copolímeros, mezclas poliméricas o combinaciones de los mismos. Las resinas de fibras sintéticas comunes incluyen, pero no se limitan a: nylon (poliamida), acrílico (poliacrilonitrilo), aramida (poliamida aromática), poliolefina (polietileno y polipropileno), poliéster, copolímeros en bloque de butadieno-estireno, hule natural, látex y espándex (poliuretano). Las fibras también pueden ser multicomponentes e incluyen pero no se limitan a las fibras bicomponentes. Los materiales no tejidos son telas elaboradas típicamente a partir de fibras de trama. Butler, I., Batra, S. K. y col, describe las tramas no_tejidas en Nonwovens Fabrics Handbook. Association of the Nonwoven Fabrics Industry, 1999, así como Vaughn, E. A., en Nonwoven Fabric Sampler and Technology Reference. Association of the Nonwoven Fabrics Industry. Las tramas de tela no tejida pueden formarse por procesos de extrusión directa durante los cuales las fibras y las tramas se forman casi simultáneamente o por procesos con fibras preformadas (procesos de tendido) en los cuales el tendido en tramas se produce en un momento posterior a su formación. Entre los ejemplos de procesos de extrusión directa se incluyen en forma enunciativa: hilado por unión, soplado por fusión, hilado por disolvente, electrohilado y combinaciones de estos procesos que normalmente -fnrmarr capas fifiHTtatPfíal-j-QS-ejem Jns fifi procesos de tendido incluyen el tendido en húmedo y el tendido en seco. Algunos ejemplos de procesos de tendido en seco son, de manera enunciativa, tendido al aire, cardado, y combinaciones de estos procesos que normalmente forman capas. Las combinaciones de los procesos anteriores producen telas no tejidas comúnmente llamadas híbridas o compuestas. Las combinaciones ilustrativas incluyen en forma enunciativa el hilado por unión-soplado por fusión-hilado por unión (SMS), hilado por unión-cardado (SC), hilado por unión-tendido al aire (SA), soplado por fusión-tendido al aire (MA) y otras combinaciones de los anteriores por lo general en capas. Las combinaciones con materiales producidos por extrusión directa se pueden combinar aproximadamente al mismo tiempo que el proceso de extrusión directa (por ejemplo, hilado por unión y conformación para SA y MA) o posteriormente. En los ejemplos anteriores, es posible producir una o más capas individuales por cada proceso. Por ejemplo, SMS puede significar una trama "sms" de tres capas, una trama "ssmms" de cinco capas o cualquier variación razonable de las mismas, en donde las letras minúsculas designan capas individuales y las mayúsculas designan la unión de capas similares adyacentes. La mayoría de las fibras en casi todas las tramas de tela no tejida por lo general están orientadas con un ángulo relativo a como mínimo una porción de otra u otras fibras. Las áreas en donde dos o más fibras entran en contacto se llaman uniones. Las uniones pueden ser adyacentes o traslapadas con un ángulo relativo entre ellas. Las fibras de una trama de tela no tejida por lo general se unen a una o más fibras adyacentes en algunas de las uniones. Esto incluye la unión de fibras de cada capa y la unión de fibras entre capas cuando hay más de una capa. Los métodos comunes utilizados para unir fibras incluyen pero no se limitan a enredado mecánico, unión química o combinaciones de los mismos. Los ejemplos de procesos de unión de fibras incluyen pero no se limitan a unión térmica, unión a presión, unión por ultrasonido, unión por solvente, soldadura por puntos, punzonado e hidroenredado. Los procesos de unión opcionalmente pueden incluir un material intermedio. Los ejemplos de materiales intermedios incluyen pero no se limitan a aglutinantes como fibras ligantes, solventes y filamentos. Las fibras y las tramas no tejidas pueden someterse a tratamiento adicional después de su producción. Las tramas de tela no tejida en general reciben tratamiento adicional después de que las fibras se unen entre sí (postratamiento). Entre los ejemplos de tratamiento adicional se incluyen en forma enunciativa el esfuerzo mecánico, los aditivos químicos, o las combinaciones de los mismos. Los tratamientos con aditivos químicos son muy conocidos en la técnica. Los aditivos químicos pueden aplicarse alrededor de una porción o a la totalidad de fibras individuales y en un lado de la trama o ambos lados de la trama mediante una variedad de técnicas, muchas de las cuales sirven para aplicar aditivos químicos a una porción de las fibras o la trama, o a todas las fibras o toda la trama en diversos momentos. Las sustancias químicas pueden añadirse a partir de una fase sólida, una fase líquida, una fase gaseosa o como resultado de un tratamiento superficial hiperenergético que incluye pero no se limita a irradiación, oxidación por radiación, o tratamiento de plasma. Los tratamientos superficiales hiperenergéticos pueden utilizarse también para promover cambios químicos en los materiales que estén sobre o cerca de la superficie de la fibra. Entre los ejemplos de tratamiento superficial hiperenergético se incluyen en forma enunciativa el tratamiento de descarga corona, el tratamiento con plasma, el tratamiento con radiación ultravioleta, el tratamiento con haz iónico, el tratamiento con haz de electrones y ciertos tratamientos con láser, incluyendo láseres de pulsos. Los cambios químicos o aditivos que suceden en o cerca de la superficie de la fibra y que son resultado de ciertos tratamientos superficiales hiperenergéticos incluyen, en forma enunciativa, la producción de ozono a partir del oxígeno que está cerca de la superficie, la formación de radicales libres o electrones o partículas cargadas parcial o totalmente sobre la superficie y la reticulación de macromoléculas potenciales en la superficie. Las limitaciones asociadas a los tratamientos superficiales hiperenergéticos de materiales compuestos de fibras típicamente sobrepasan las limitaciones de las películas fabricadas con el mismo material, en particular pero sin limitarse a películas no perforadas. Sin desear quedar limitados por ninguna teoría en particular, una característica clave es la geometría superficial. Mientras que las películas tienen una topografía superficial tridimensional en lo que respecta a la nanoscopía, para los propósitos del tratamiento superficial hiperenergético en comparación con las fibras, se considera que las películas son aproximadamente bidimensionales o planas a escalas superiores (es decir, el largo y el ancho predominan sobre el grosor que sólo se vuelve relevante en los bordes). La geometría tridimensional de las fibras, incluyendo las telas fibrosas, hace que el espesor sea más relevante que en el caso de las películas. Al comparar la pluralidad de fibras con muchas de las películas, dicha pluralidad crea una pluralidad de bordes planos cruzados o en dirección z que constituyen el área superficial. Además, la mayoría de las telas tienen superficies de fibras no adyacentes a un plano macroscópico imaginario que puede trazarse a través de una pluralidad de los bordes de las fibras externas de cualquier lado de una tela. Claramente, las porciones de las superficies de fibras no adyacentes muchas veces pueden considerarse como zonas ocultas. La aplicación de tratamientos superficiales hiperenergéticos o de cualquier especie que resulta de un tratamiento superficial hiperenergético para penetrar en forma total o parcial las zonas ocultas en un tiempo razonable constituye una limitación asociada a las telas más fibrosas. Algunas veces, este tipo de limitación se denomina efecto de pantalla. En contraste, las películas comunes, como las películas no perforadas que consisten del mismo material que una tela fibrosa, rr>n-áifia siiperficial y topografía a nanoescala comparable al área fibrosa superficial, tienen menos zonas ocultas. Cuando se expone a una dosis comparable a la de un tratamiento superficial hiperenergético, una porción mayor del área superficial de la película se expone así comparado con la tela fibrosa. Por lo general, esto produce una densidad de carga mayor en promedio para una superficie de película que para las superficies de las fibras en una tela. Conforme la carga se disipa, las limitaciones de la tela fibrosa continúan. La tela fibrosa tiene un área superficial mayor a través de la cual se disipa la carga y que al inicio se ubica principalmente en las superficies de la fibra orientadas hacia el exterior. Las tramas de telas no tejidas se unen, por lo general, con otras películas o tramas de telas no tejidas para formar tramas compuestas de telas no tejidas. Estas tramas pueden unirse en las formas previamente descritas y comúnmente se denominan laminados de tela no tejida. Un ejemplo no limitante de laminado de tela no tejida es un lienzo inferior de producto absorbente desechable, como el lienzo inferior de un pañal en el cual una tela no tejida se une a una película, por ejemplo microporosa. Las variaciones en la longitud, ancho, materiales, etc. de las diversas capas de un laminado de tela no tejida produce tramas complejas de tela no tejida. Un ejemplo de una trama laminada de tela no tejida y, por lo general de una trama compleja de tela no tejida es la trama de un producto absorbente desechable antes de ser cortada en segmentos individuales, por lo general en segmentos de productos terminados. A los efectos de esta invención, todas las tramas que comprenden una tela no tejida se consideran telas no tejidas. Esto incluye pero no se limita a tramas de telas no tejidas, tramas complejas de telas no tejidas, laminados de telas no tejidas y tramas complejas de telas no tejidas. Las superficies blandas hidrófobas o en el límite hidrofílico incluyen pero no se limitan a materiales textiles como materiales de punto, tejidos y no tejidos compuestos de componentes estructurales hidrófobos o que se encuentran en el límite hidrofílico. Los 8mporren tes-es truetorales- de-un-material de_punto. tejido o no tj^idj^comprenden hilos, hebras, fibras, filamentos u otros componentes estructurales. Algunos, o todos, los componentes estructurales pueden ser hidrófobos, materiales que se encuentran en el límite hidrofílico, o combinaciones de los mismos. Los componentes estructurales hidrófobos son aquellos que están formados completamente por un material hidrófobo o en parte por un material hidrófobo en la superficie (como una fibra de componentes múltiples que comprende un núcleo de uno o más materiales rodeados en parte o totalmente por una envoltura hidrófoba). De manera similar, los componentes estructurales que se encuentran en el límite hidrofílico son aquellos que comprenden, en su superficie, un material que se encuentra en el límite hidrofílico en su totalidad, o aquellos que comprenden un material que se encuentra en el límite hidrofílico en forma parcial. Si un componente estructural incluye tanto materiales hidrófobos como materiales cuya superficie se encuentra en el límite hidrofílico, entonces se considera hidrófobo. Los materiales hidrófobos muchas veces son homopolímeros, copolímeros, mezclas de polímeros sintéticos, o combinaciones de los mismos. Los ejemplos incluyen pero no se limitan a las poliolefinas tales como polipropileno y polietileno, algunos poliésteres como tereftalato de polietileno (PET), y algunas poliamidas. Muchas veces, los materiales que se encuentran en el límite hidrofílico son también homopolímeros, copolímeros, mezclas de polímeros sintéticos, o combinaciones de los mismos. Los ejemplos incluyen pero no se limitan a algunos poliésteres que se encuentran en el límite hidrofílico. Estos poliésteres incluyen la clase de poliésteres nombrados hace poco como poliésteres hidrófilos. Un ejemplo son los copolímeros PET/polietilenglicol ramificado (PEG ramificado), como los grados T870, T289 y T801 distribuidos por Wellman, Inc., Charlotte, NC, USA. Otro ejemplo es el poliéster con unidades repetitivas alifáticas en lugar de algunas o todas las unidades repetitivas aromáticas de PET. Los polímeros de poliláctido (o ácido poliláctico o PLA), distribuidos por ejemplo similar es el copoliéster biodegradable de marca Eastar Bio®, un poli(tetrametilen adipato-co-tereftalato) o PTAT distribuido por Eastman Chemical Company, Kingsport Tennessee. Mientras que los surfactantes pueden funcionar bien como hidrofilizantes o para aumentar la hidrofílicidad de fibras en muchas aplicaciones, en el caso de algunos de los materiales hidrófobos o que se encuentran en el límite hidrofílico descritos anteriormente, el uso de surfactantes puede resultar especialmente problemático cuando el material se vuelve a humedecer durante el uso, como en artículos que transportan fluido incluyendo pero sin limitarse a tejidos, artículos absorbentes y artículos absorbentes desechables como pañales y otros productos para la incontinencia y productos para la menstruación como las toallas femeninas, los que están sujetos a una o más excreciones de líquidos durante el uso (por ejemplo, orina, flujo menstrual, sudor u otros exudados corporales). Los fluidos lavan el surfactante de la superficie blanda hacia la fase líquida durante el uso. Incluso los niveles bajos de surfactante en la fase líquida reducen la tensión superficial del líquido. La tensión superficial reducida en la fase líquida disminuye la tensión de absorción del líquido por capilaridad a lo largo de las fibras (donde la tensión de absorción por capilaridad es igual a la tensión superficial multiplicada por el coseno del ángulo de contacto). La tensión de absorción por capilaridad disminuida reduce la velocidad de capilaridad y, a su vez, el flujo de absorción por capilaridad a través o a lo largo de la tela porosa (cantidad de líquido por unidad de tiempo por unidad de área en sección transversal). El flujo reducido de absorción por capilaridad puede dar como resultado un rendimiento inferior en el manejo de líquidos para el usuario final. La tensión superficial reducida de la fase líquida aumenta también su capacidad para mojar las superficies de la tela, que es intencionalmente hidrófoba. Una vez que una tela que anteriormente era hidrófoba se moja, puede comenzar a mostrar comportamiento hidrófilo. Una superficie hidrófoba que de cualquier otra forma habría repelido un fluido tal como agua, puede dejar pasar el fluido a través o a lo largo de la tela mediante la fuerza de tensión de absorción por capilaridad, fuerza gravitacional, gradiente de presión, u otras fuerzas. Un ejemplo de ello es un doblez de barrera de pierna de SMS de un pañal a través del cual la orina pura no puede pasar con facilidad en la mayoría de las condiciones de uso del pañal. La tensión superficial reducida de la orina contaminada con surfactante puede permitir el humedecimiento y el consiguiente paso a través de la tela de SMS. Esto puede dar como resultado la percepción de escurrimiento que experimenta el usuario final. Una alternativa para reducir la tensión superficial del fluido con el fin de mejorar el grado al que un líquido humedecerá una superficie blanda consiste en hacer que el aumento de la energía superficial del material sea más duradero. Se ha descubierto que el aumento de energía superficial será más duradero en los materiales sometidos a un tratamiento superficial hiperenergético que tienen una pluralidad de partículas cargadas o uno o más polímeros hidrófilos con cargas distintas. En algunas modalidades este método producirá materiales tratados que exhiben una tensión superficial mínima y una actividad superficial nula o reducida al mínimo. Los tratamientos superficiales hiperenergéticos incluyen pero no se limitan a: tratamiento de descarga corona, tratamiento de plasma, tratamiento con radiación ultravioleta, tratamiento con haz de iones, tratamiento con haz de electrones, ciertos tratamientos con láser entre los que se incluyen láseres de pulsos y otras técnicas de irradiación, siempre que la energía superficial de una porción de algunas de las fibras aumente. En algunas modalidades deben tomarse las precauciones necesarias para no producir un efecto adverso en el material que se tratará.
Partículas cargadas Las partículas cargadas utilizadas aquí pueden tener carga positiva, negativa o las dos. Las partículas cargadas pueden ser de cualquier tamaño adecuado. El tamaño de las partículas cargadas puede variar desde partículas de un nanónrjetro, partículas con una dimensión mayor (por ejemplo, un diámetro) de hasta 750nm (nanómetros) o equivalente hasta partículas de mayor tamaño. Debe comprenderse que todos los límites proporcionados a lo largo de toda esta especificación incluirán todos los límites inferiores o superiores, según sea el caso, como si ese límite inferior o superior estuviera escrito en la presente en forma expresa. Los intervalos proporcionados a lo largo de esta especificación incluirán todo intervalo más estrecho que quede dentro de este intervalo más amplío, como si estos intervalos más estrechos estuvieran consignados en forma expresa en la presente. Las nanopartículas pueden ser convenientes cuando se desea que las partículas cargadas sean invisibles en el material en el cual se aplican. Puede aplicarse cualquier tamaño de partícula en tanto ésta hidrofilice el material. En algunas modalidades, por ejemplo cuando las partículas cargadas se aplican en un material contenido en el interior de un artículo absorbente, puede no ser importante que algunas de esas partículas sean de cualquier otra forma visibles si el material tratado está expuesto. En algunas modalidades en las cuales las partículas se aplican a materiales fibrosos puede ser conveniente que el tamaño de las partículas sea inferior o igual al ancho (por ejemplo, diámetro) de las fibras del material. En algunas modalidades, puede ser conveniente que el tamaño de las partículas sea inferior o igual a aproximadamente 10 micrómetros, incluyendo pero sin limitarse a aproximadamente 5 micrómetros o menos. El intervalo de tamaño de todas las partículas cargadas puede ser igual o diferente.
Las partículas cargadas pueden comprender cualquier material o materiales orgánicas o inorgánicas. Pueden ser insolubles en agua y en otros medios. Pueden ser fotoactivas o no. Las partículas fotoactivas son aquellas que se activan con luz visible o UV tornándose más hidrófilas. Los materiales adecuados entre los cuales pueden seleccionarse las partículas cargadas incluyen pero no se limitan a: partículas orgánicas como látex, partículas inorgánicas como óxidos, silicatos, carbonatos e hidróxidos, incluyendo algunos minerales de arcilla estratificada y óxidos metálicos inorgánicos. Los minerales de arcilla estratificada adecuados para utilizarse en la presente incluyen los de las clases geológicas de las esmectitas, los caolines, las ¡litas, las cloritas, las atapulgultas y las arcillas estratificadas mezcladas. Las esmectitas incluyen montmorillonita, bentonita, pirofilita, hectorita, saponita, sauconita, nontronita, talco, beidelita, volkonskoita y vermiculita. Los caolines incluyen caolinita, dickita, nacrita, antigorita, anauxita, halloysita, indellita y crisotila. Las ilitas incluyen bravaisita, moscovita, paragonita, flogopita y biotita. Las cloritas incluyen corrensita, peninita, donbasita, sudoita, penina y clinoclor. Las atapulguitas incluyen sepiolita y paligorskita. Las arcillas estratificadas mezcladas incluyen allevardita y vermiculitabiotita. Las variantes y las sustituciones isomórficas de estos minerales de arcillas estratificadas ofrecen aplicaciones únicas. Los minerales de arcillas estratificadas pueden ser naturales o sintéticos. Incluyen hectoritas, montmorillonitas y bentonitas naturales o sintéticas. Las fuentes comunes de hectoritas comerciales son LAPONITE ™ de Southern Clay Products, Inc., EE.UU.; Veegum Pro y Veegum F de R. T. Vanderbilt, EE.UU., y las Barasyms, Macaloids y Propaloids de Baroid División, National Read Comp., EE.UU.
Los minerales de arcilla natural por lo general existen como minerales de ~silica† restfattftead ^-^ofi ^nenot frecuencia, como minerales amoj^,_Un_rnineral de silicato estratificado tiene hojas de Si04 tetraédrico dispuestas en una estructura de red bidimensional. Un mineral de silicato estratificado tipo A 2:1 tiene una estructura laminada de varias a varias decenas de hojas de silicato que tienen una triple estructura estratificada en la que una hoja de magnesio octaédrico o aluminio octaédrico se encuentra entre dos láminas tetraédricas de sílice. Una hoja de un silicato estratificado dilatable tiene carga eléctrica negativa la cual se neutraliza por la existencia de cationes de metales alcalinos y/o cationes de metales alcalinotérreos. La esmectita o mica dilatable se puede dispersar en agua para formar un sol con propiedades tixotrópicas. Adicionalmente, se puede formar una variante compleja de arcilla tipo esmectita mediante la reacción de varios compuestos catiónicos orgánicos o inorgánicos. Un ejemplo de un complejo orgánico de este tipo es una arcilla organofila en la que se introduce un ion dimetildioctadecil amonio (ión de amonio cuaternario) por intercambio catiónico que se ha producido a nivel industrial y se ha usado como gelificante de recubrimientos. En la producción de polvos a nanoescala son comunes, por ejemplo, el silicato hidratado estratificado, aluminio silicato hidratado estratificado, fluorosilicato, mica- montmorillonita, hidrotalcita, silicato de litio y magnesio y fluorosilicato de litio y magnesio. Un ejemplo de una variante sustituida de silicato de litio y magnesio es aquella en la que el grupo hidroxilo se sustituye parcialmente con flúor. El litio y el magnesio también se pueden sustituir en forma parcial con aluminio. De hecho, el silicato de litio y magnesio se puede sustituir en forma isomórfica por cualquier miembro seleccionado del grupo formado por el magnesio, aluminio, litio, hierro, cromo, zinc y mezclas de los mismos. LAPONITE™, un silicato de litio y magnesio, tiene la fórmula: G Mg w Li x Si B O 20 OH ,» F » 1 ¿" en donde w = 3 a 6, x = 0 a 3, y = 0 a 4, z = 12 - 2w - x, y la carga negativa total de la retícula está balanceada por los contraiones; y donde los contraiones se seleccionan del grupo formado por Na\ K+, NH4+, Cs\ L¡\ Mg++, Ca++, Ba++, N(CH3)4+ y mezclas de los mismos. (Si la LAPONITE™ se "modifica" con un compuesto orgánico catiónico, el "contraión" podría considerarse como un grupo orgánico catiónico (R)). Existen en el mercado muchos grados o variantes y sustituciones ¡somórficas de LAPONITE™. Los ejemplos de hectoritas comerciales incluyen LAPONITE B™, LAPONITE S™ , LAPONITE XLS™ , LAPONITE RD™, LAPONITE XLG™ y LAPONITE RDS™. La LAPONITE XLS™ tiene las siguientes características: análisis (base seca) Si02 59.8%, MgO 27.2%, Na2 O 4.4%, Li2 O 0.8%, H2 O 7.8% estructural, con la adición de pirofosfato tetrasódico (6%); gravedad específica 2.53; densidad aparente 1.0. Algunas hectoritas sintéticas tales como LAPONITE RD™ no contienen flúor.
Una sustitución isomorfa del grupo hidroxilo con flúor producirá arcillas sintéticas denominadas fluorosilicatos de sodio, magnesio y litio. Estos fluorosilicatos de sodio magnesio y litio, comercializados como LAPONITE™ y LAPONITE S™, pueden contener iones fluoruro en una proporción de hasta 10% en peso. La LAPONITE S™ contiene aproximadamente 6% de pirofosfato tetrasódico como aditivo. Dependiendo de la aplicación, el uso de variantes y sustituciones isomorfas de LAPONITE™ brinda excelente flexibilidad cuando se planifican las propiedades deseadas de las composiciones utilizadas para realizar la presente invención. Las plaquetas individuales de LAPONITE™ están negativamente cargadas en sus caras y tienen una alta concentración de agua superficial. Cuando se suministran desde un medio portador de agua, agua/surfactante o agua/alcohol/surfactante, la superficie puede modificarse hidrofílicamente. En función de la modalidad (por ejemplo en el caso de superficies blandas), esas superficies pueden presentar una mejora sorprendente y significativa en la humectación, penetración y comodidad. Los óxidos metálicos inorgánicos por lo general se clasifican en dos grupos: partículas fotoactivas y no fotoactivas. Los ejemplos generales de partículas fotoactivas de óxido metálico incluyen óxido de zinc y óxido de titanio. Estas partículas requieren fotoactivación ya sea mediante luz visible (por ejemplo, óxido de zinc) o luz ultravioleta (Ti02). Los óxidos metálicos inorgánicos pueden ser partículas con base de sílice o alúmina de origen natural o sintético. El aluminio se puede encontrar en muchas fuentes que se encuentran en forma natural, como la caolinita y la bauxita. Las fuentes naturales de alúmina se procesan por el método Hall o Bayer para obtener el tipo de alúmina requerida. En el mercado se encuentran disponibles varios tipos de alúmina en forma de Gibsita, Diaspora y Boehmita, de fabricantes tales como Condea, Inc. Las partículas no fotoactivas de óxidos metálicos no requieren luz ultravioleta o visible para producir los efectos deseados. Los ejemplos de partículas no fotoactivas de óxido metálico incluyen pero no se limitan a: nanopartículas de sílice, óxido de zirconio, óxido de aluminio, óxido de magnesio y alúmina en forma de boehmita y partículas de óxido metálico mezcladas incluyendo pero sin limitarse a esmectitas, saponitas e hidrotalcita. La boehmita alúmina ([AI(0)(OH)]n) es un óxido metálico inorgánico dispersable en agua que puede prepararse para obtener una variedad de tamaño de partículas o de intervalos de tamaño de partículas, incluyendo una distribución de tamaño de partículas medio de aproximadamente 2nm a un tamaño menor o igual aproximadamente a 750nm. North American Sasol, Inc distribuye una nanopartícula de boehmtta- alúmina or una-distribución- jde tamañojriedio de partícula de alrededor de 25nm con el nombre comercial de Disperal P2™ y una nanopartícula con una distribución de tamaño medio de partícula de alrededor de 140nm con el nombre comercial de Dispal®14N4-25. Un "látex" es una dispersión coloidal de partículas poliméricas ¡nsolubles en agua que normalmente son de forma esférica. El "nanolátex", como se utiliza aquí, es un látex con tamaño de partículas menor o igual que 750nm. Los nanolátex pueden formarse por polimerización en emulsión. La "polimerización en emulsión" es un proceso en el que los monómeros del látex se dispersan en agua utilizando un surfactante para formar una emulsión estable seguida por polimerización. Las partículas se producen con un intervalo en tamaño aproximado de 2 a 600nm.
Material polimérico hidrófilo con cargas distintas En el método pueden utilizarse polímeros hidrófilos (o material polimérico hidrófilo) en lugar de partículas cargadas o además de ellas. Los polímeros hidrófilos: deberían tener cargas distintas (o uno o más grupos cargados) asociadas a ellos, comprender polímeros hidrófilos con un dipolo fuerte, comprender polímeros hidrófilos con cargas distintas y un momento dipolar fuerte o comprender tipos de polímeros hidrófilos que no sean polisacáridos. Los polímeros hidrófilos también pueden contener polímeros de desprendimiento de manchas que comprenden cargas distintas, especialmente aquellos con grupos sulfonato. Cuando en la presente se utiliza la frase "polímeros hidrófilos con cargas distintas" con referencia al método descrito debe entenderse que esas referencias también se aplican a los otros grupos poliméricos mencionados con anterioridad, tales como polímeros con un dipolo fuerte y polímeros hidrófilos que no sean polisacáridos.
Los polímeros hidrófilos pueden ser sintéticos (en contraposición a los polisacáridos que pono~g^¾Ta†¾crrTta1±ir^es-e- ew de los polisacáridos tales como azúcares y almidones). Los polímeros hidrófilos pueden ser no polisacáridos. Sin embargo, en la presente invención puede utilizarse un primer grupo de polímeros hidrófilos como ya se describió, sin excluir el uso de algunos polímeros hidrófilos de otros tipos, incluyendo pero sin limitarse a polisacáridos en un segundo grupo o en un grupo adicional de polímeros hidrófilos. Los polímeros hidrófilos con cargas distintas pueden ser catiónicos, aniónicos o zwitteriónicos. Cuando se dice que los polímeros hidrófilos tienen un dipolo fuerte, se hace referencia al momento dipolar de su grupo funcional, más que a los dipolos del polímero completo. Los polímeros hidrófilos pueden tener cualquier peso molecular adecuado. En algunas modalidades, es conveniente que el peso molecular sea más bajo que el de los polisacáridos y sus derivados para facilitar la aplicación y reducir el tiempo de secado. En algunas modalidades puede ser conveniente que el peso molecular de los polímeros hidrófilos sea menor o igual a aproximadamente 500,000 daltons o cualquier valor o intervalo de valores inferior a 500,000 (incluyendo pero sin limitarse al intervalo comprendido entre 200,000 y 300,000 daltons). Los polímeros hidrófilos pueden ser homopolímeros, copolímeros indefinidos, copolímeros de bloque o copolímeros injertados. Los polímeros hidrófilos pueden ser lineales, ramificados o dendríticos.
Especies policatiónicas Por vía de la ilustración, las especies policatiónicas pueden contener dos o más grupos de amonio cuaternario con un peso molecular que varía desde cientos a cientos de miles daltons. Los grupos de amonio cuaternario pueden ser parte de un anillo o aciclicos. Los ejemplos incluyen pero no se limitan a: polímeros que contienen grupos de amonio cuaternario, poli(cloruro de dialildimetilamonio), copolímeros de dimetilamína-epiclorhidrina y copolímeros de imidazol-epiclorhidrina. En otra ilustración, las especies policatiónicas pueden contener dos o más grupos amina. Los grupos amina pueden ser primarios, secundarios, terciarios o mezclas de los mismos. Pueden ser parte de un anillo o aciclicos. Los ejemplos incluyen pero no se limitan a: polietileniminas, polipropileníminas, polivínilaminas, polialilaminas, polidialilamínas, poliamidoaminas, poliaminoalquilmetacrilatos, polilisinas, y mezclas de las mismas. Las especies policatiónicas también pueden ser una poliamina modificada con un grupo amina o más sustituidos con al menos otro grupo funcional. Los ejemplos incluyen las políaminas etoxiladas y alcoxiladas y las poliaminas alquilatadas.
Especies zwitteriónicas Las especies zwitteriónicas pueden contener dos o más grupos amina con un grupo amina cuatemizado o más y un grupo amina o más sustituidos con una o más partes capaces de soportar una carga aniónica. En otra ilustración, las especies zwitteriónicas pueden contener dos o más grupos amina con un grupo amina o más sustituidos con una o más partes capaces de soportar una carga aniónica. Los ejemplos incluyen: óxidos de poliamina, polietilenimina etoxilada oxidada, polietilenimina carboximetilada, polietilenimina maleatada y polietilenimina etoxilada sulfatada.
Especies polianiónicas Las especies polianiónicas pueden contener grupos aniónicos solubles en agua incluyendo pero sin limitarse a: carboxilatos, sulfonatos, sulfatos, fosfatos, fosfonatos y mezclas de los mismos. Los ejemplos incluyen pero no se limitan a: poliacrilatos, polimetacrilatos, polimaleatos, poliitaconatos, poliaspartatos, poliglioxilatos, polivinilsulfatos, polivinilsulfonatos, poliestirensulfonatos, condesados de aldehido con naftaleno, ácido naftalensulfónico o fenolsulfónico, copoliésteres que comprenden sulfoisoftalato, copoliésteres que comprenden teraftalatos y grupos aliletoxilatos sulfonatados, copoliésteres que comprenden diolsulfonatos, poli(ácido 2-acrilamido-2-met¡lpropano sulfónico) y copolímeros de los mismos.
Materiales poliméricos hidrófilos con un dipolo fuerte Los materiales poliméricos hidrófilos con un dipolo fuerte pueden comprender grupos monoméricos con momentos dipolares altos como grupos amida. Los ejemplos incluyen pero no se limitan a: polivinilpirrolidonas, poliacrilamidas, poliviniloxazolinas, y copolímeros de los mismos.
Otros materiales cargados En algunas modalidades del método, además de partículas cargadas y materiales poliméricos hidrófilos con cargas distintas pueden utilizarse sales orgánicas multivalentes. Estas sales pueden ser útiles para fijar o mejorar la adsorción de las partículas cargadas o materiales poliméricos con cargas distintas sobre las superficies. Las sales inorgánicas multivalentes pueden seleccionarse del grupo formado por Ca+2, Mg+2, Ba+2, ? 3, Fe+2, Fe+3, Cu+2 y mezclas de los mismos, en donde se utiliza un anión adecuado para equilibrar la carga. La Figura 1 puede utilizarse para ilustrar varias modalidades no restrictivas de un sustrato de liberación tratado de conformidad con el método descrito en la presente. En dicha figura, el sustrato de liberación está representado con la letra de referencia A. La letra de referencia B es un "imprimador" o "recubrimiento base". La letra de referencia C puede ser útil para referirse a un tratamiento (por ejemplo, un tratamiento "activo") aplicado sobre la parte superior del recubrimiento base. El imprimador o recubrimiento base puede tener carga positiva o negativa. El tratamiento "C" puede tener carga positiva o negativa. Debe entenderse que la Figura 1 es solo una representación esquemática y las estructuras formadas por los métodos descritos en la presente no se limitan a aquellas que forman distribuciones estratificadas como la que se muestra en la figura mencionada. Por ejemplo, en algunas modalidades, la "capa" puede no ser visible. En otras modalidades, la "capa" estará compuesta realmente por una pluralidad de partículas distribuidas en la superficie de un sustrato de liberación. En otras modalidades, puede haber una mayor cantidad de "capas" o tratamientos que los mostrados en la Figura 1. En diversas modalidades, el tratamiento hiperenergético puede considerarse como el recubrimiento base o imprimador. Alternativamente, las partículas cargadas o el material polimérico que tiene cargas distintas puede constituir el recubrimiento base o imprimador. En estas modalidades, el tratamiento identificado con la letra de referencia C puede comprender las partículas cargadas o el material polimérico con cargas distintas. De este modo, la modificación hidrófila de una superficie (o sustrato de liberación) puede incrementarse mediante el uso de partículas, incluso nanopartículas, por ejemplo LAPONITE™, como recubrimiento base o imprimador tratando luego la superficie de carga negativa con un polímero hidrófilo de cargas distintas en un proceso de dos etapas. Si se desea, pueden agregarse recubrimientos adicionales de nanopartículas y polímeros hidrófilos con cargas distintas, por ejemplo, para proporcionar capas alternas en un proceso que incluye más de dos etapas. laminación y/o humedecimiento (permeabilidad) de la superficie tratada. De este modo, puede utilizarse una combinación de nanoarcilla con un polímero hidrófilo con cargas distintas proporcionando así una novedosa técnica para diseñar el carácter hidrófilo/lipófilo de una superficie. De manera similar, las capas secuenciales de alúmina y polímeros aniónicos hidrófilos mejoran el laminado/humedecimiento de la superficie tratada. De este modo, puede utilizarse una combinación de óxidos metálicos inorgánicos con polímeros hidrófilos proporcionando una novedosa técnica para diseñar el carácter hidrófilo/lipófilo de una superficie. En otras modalidades, antes de aplicar las partículas a la superficie puede modificarse cualquiera de las partículas descritas en la presente con los otros materiales aquí descritos como el material polimérico hidrófilo con cargas distintas o los materiales 6 cargados. Estas partículas modificadas pueden aplicarse luego en la superficie ín d e p e n dtentem ente^e^üe n aya-sido-traiad a jde modo hiperenergético^ En algunas modalidades de las composiciones utilizadas en la presente, los surfactantes son un ingrediente opcional. Éstos pueden ser útiles en la composición como agentes humectantes para facilitar la dispersión de partículas o del material polimérico sobre la superficie. Como alternativa, los surfactantes se incluyen cuando la composición se usa para tratar una superficie blanda hidrófoba o cuando la composición se aplica con un despachador de rocío para mejorar sus características de rocío y para permitir que la composición de recubrimiento, incluyendo las partículas, se distribuya de manera más uniforme. La distribución del compuesto de recubrimiento también puede ayudar a que seque más rápido, de manera que los materiales tratados estén disponibles para usarse más pronto. Cuando en la composición se utiliza un surfactante, se adiciona una cantidad eficaz para facilitar la aplicación de la composición de recubrimiento. Los surfactantes adecuados pueden seleccionarse del grupo formado por surfactantes aniónicos, surfactantes cationicos, surfactantes no iónicos, surfactantes anfóteros, surfactantes anfolítícos, surfactantes zwitteriónicos, y mezclas de los mismos. Los ejemplos de surfactantes adecuados no iónicos, aniónicos, cationicos, anfolítícos, zwitteriónicos y no iónicos semipolares se exponen en las patentes de los EE.UU. núms. 5,707,950 y 5,576,282. Las partículas cargadas y uno o más materiales poliméricos hidrófilos con cargas distintas pueden aplicarse en la superficie (o sustrato de liberación) que se tratará de cualquier manera adecuada incluyendo pero sin limitarse a la incorporación de partículas cargadas o uno o más materiales poliméricos hidrófilos con cargas distintas en una composición y su posterior aplicación en dicha superficie. La composición puede ser líquida (acuosa o no acuosa), granular, en pasta, polvo, rocío, espuma, tabletas, geles, y lo similar. La cantidad de partículas cargadas y de materiales poliméricos hidrófilos incorporada en la composición puede ser de hasta 100%. Por ejemplo, en algunas modalidades, la composición rociada puede ser una solución pura al 100% del material polimérico hidrófilo. Para tratar el material puede aplicarse cualquier cantidad de composición. En algunas modalidades, la cantidad de composición aplicada en un material de superficie blanda puede variar aproximadamente entre 0.05 y 10% del peso del material. Esa cantidad también puede estar comprendida dentro de un intervalo aproximado menor que incluye pero no se limita a un valor entre 0.1% y 10%, entre 0.2% y 5% y entre 0.2% y 2%. La composición puede aplicarse en el material que se tratará, de cualquier forma adecuada, incluso pero sin limitarse a: agregar la composición de recubrimiento durante un proceso de lavado o enjuague, aplicarla por rociado, inmersión, con un pincel, con un trapo, imprimirla, o cualquier otra forma. Cuando la composición se aplica en el material por medio de impresión por rociado, la viscosidad de la composición debería ser la adecuada para ello (por ejemplo, un líquido) o, si está en alguna otra forma como un gel, la composición debería tener la capacidad para fluidificarse por rozamiento formando un líquido que pueda rociarse. La composición puede aplicarse en la superficie del material cuando éste es poroso, o en porciones internas del material. La composición puede recubrir de manera prácticamente uniforme el material sobre el cual se aplica. La composición puede cubrir por completo una superficie o parte de ella (por ejemplo, recubrimientos continuos incluso los que forman películas sobre la superficie) o cubrirla solo parcialmente, como los recubrimientos que después de secarse dejan espacios sin cubrir (por ejemplo, recubrimientos discontinuos). La última categoría puede incluir pero no se limita a una red de partes cubiertas y descubiertas y distribuciones de partículas sobre una superficie que puede presentar espacios entre ellas. Además, se entiende que cuando la composición o recubrimiento descrito en la presente se aplica en una superficie, no es necesario que se aplique o cubra toda la superficie. Por ejemplo, se considerará que los recubrimientos se aplican a una superficie incluso si se aplican sólo para modificar una porción de ésta. En varias modalidades, el método descrito en la presente puede llevarse a cabo en varias etapas diferentes de procesos en los que se utilizan los materiales tratados. Por ejemplo, el método puede realizarse en las siguientes etapas: en los componentes estructurales (como fibras, etc.) antes de que se formen en una estructura como una tela no tejida, tela tejida o de punto; en la estructura ya terminada (por ejemplo, superficie dura, película, tela no tejida, tejida o de punto, etc.); durante el proceso de incorporación de la estructura en un producto (como una linea de fabricación del tipo utilizado para fabricar artículos absorbentes desechables, como pañales, productos para adultos incontinentes y productos para la higiene femenina); en la estructura propiamente dicha (como por ejemplo, sobre un material de tela no tejida); o sobre un articulo que contiene la estructura (como un pañal). En algunas modalidades no restrictivas, como las adecuadas para utilizarse en una línea de fabricación a alta velocidad del tipo utilizado para fabricar artículos absorbentes desechables tales como pañales, productos para adultos incontinentes y productos para la higiene femenina, el método puede realizarse en menos de 30 minutos. En algunas modalidades, el método puede llevarse a cabo en cuestión de segundos, incluso en 60 segundos o menos. Para acelerar el secado puede aplicarse calor en el sustrato de liberación hasta alcanzar una temperatura inferior a su temperatura de fusión. En ciertos casos, puede desearse que algunos de estos tratamientos se apliquen a ambos lados de una superficie suave. Además, se considera que este paso opcional puede ser un paso de pretratamiento independiente de la aplicación de partículas cargadas y uno o más materiales poliméricos hidrófilos con cargas distintas en el material que se tratará o los dos pasos pueden combinarse. Como se discutió anteriormente, las cargas parciales o totales de un tratamiento superficial hiperenergético se disipan con el paso del tiempo y mantenerlas en las superficies termoplásticas constituye una limitación común. Sin embargo, en un ejemplo no restrictivo, se ha descubierto que puede utilizarse el tratamiento corona combinado con las partículas cargadas o uno o más materiales poliméricos hidrófilos con cargas distintas para aplicar una carga más duradera al material, de manera que con el transcurso del tiempo o después de varias descargas de fluidos, los fluidos acuosos continúen siendo atraídos hacia el material. El uso de partículas cargadas o uno o más materiales poliméricos hidrófilos con cargas distintas junto con los tratamientos superficiales hiperenergéticos pueden transformar las propiedades transitorias de esos tratamientos en propiedades más duraderas. Los materiales sometidos a un tratamiento superficial hiperenergético y que tienen una pluralidad de partículas cargadas o uno o más materiales poliméricos hidrófilos con cargas distintas sobre ellos pueden ser adecuados para muchos usos que incluyen pero no se limitan al transporte de líquidos en artículos, como por ejemplo prendas de vestir que contienen fibras hidrófobas o en el límite hidrófilo, en artículos utilizados para limpiar superficies duras y blandas y en porciones de artículos absorbentes incluyendo los artículos absorbentes desechables. Los artículos utilizados para limpiar superficies duras o blandas pueden incluir paños prehumedecidos y paños secos. Los paños prehumedecidos pueden estar saturados con uno o más líquidos, como por ejemplo un paño mojado, o insaturados con uno o más líquidos, como por ejemplo un paño húmedo. Los paños pueden ser desechables o reutilizables. Los ejemplos de tipos de paños incluyen pero no se limitan a paños para la piel, como por ejemplo paños para bebés, paños femeninos, paños para la higiene anal y paños faciales; paños para la limpieza del hogar, como por ejemplo trapos de piso, trapos para muebles y trapos para el baño; y trapos para automóviles. Las porciones de artículos absorbentes desechables Incluyen pero no se limitan a lienzos superiores, capas de adquisición, capas de distribución, capas de absorción por capilaridad, capas de almacenamiento, núcleos absorbentes, envoltorios de núcleo absorbente y estructuras de contención. En algunas modalidades, el tiempo de penetración del líquido de un material tratado de esta manera es de aproximadamente 10 segundos o menos, de preferencia de aproximadamente 6 segundos o menos y más comúnmente de aproximadamente 3 segundos o menos, después de 3 descargas de líquido de prueba o de cualquier número de manchas de líquido, incluyendo en forma enunciativa, después de 5 descargas de líquido de prueba y después de 10 descargas de líquido de prueba, cuando se prueba de conformidad con la Prueba de penetración que aparece en la sección de Métodos de prueba. Los materiales que se han tratado con la composición de recubrimiento descrita en la presente con el objeto de volverlos hidrófilos, independientemente del tratamiento superficial hiperenergético, pueden estar elaborados de modo que tengan ángulos de contacto de avance con el agua menores o iguales a 90° incluyendo pero sin limitarse a los de 45°, después de 30 segundos de esparcido. Los siguientes ejemplos son ilustrativos de la presente invención y no se pretende que limiten o de cualquier otra forma definan su alcance. Todos los porcentajes, partes y proporciones empleados en la presente se expresan en porcentaje en peso de la composición total a menos que se indique de cualquier otra forma.
EJEMPLOS Los resultados de penetración de manchas en materiales no tejidos de polipropileno SMS (13 gramos por metro cuadrado) expuestos a un aparato Laboratory Corona Treater (Modelo núm. BD-20AC fabricado por Electro-Technic Products Inc., EE.UU.) y las composiciones de recubrimiento se reportan en el siguiente cuadro (en donde la csp de la composición comprende agua).
Tratamiento Tiempo de penetración de Composición aplicada a la tela no tejida de Corona manchas/segundos 1 ra descarga 2da descarga 3ra descarga No >120 - - Ninquno Sí 10-18 6-10 4-10 Ninquno 0.2% laponita RD ' No >120 0.2% laponita RD ' Sí 4.7 3.2 2.8 0.2% Disperal P2¿ No >120 0.2% Disperal P2¿ Si- 2.1 2.3 2.3 0.2% polietilenimina, PM=3000 No >120 0.2% polietilenimina, P =3000 Sí 1.3 1.6 1.8 0.2% cloruro de No >120 polidialildimetilamonio 3, PM muy bajo 0.2% cloruro de Sí 4.7 2.5 2.4 polidialildimetilamonio 3, PM muy bajo 0.2% ácido poliacrílico, sal sódica4 No >120 PM=3500 0.2% ácido poliacrílico, sal sódica* Sí 5.3 2.8 2.9 PM=3500 0.2% polivinilpirrolidona, PM=360K No >120 0.2% polivinilpirrolidona, PM=360K Sí 1.6 1 .9 1.9 2Sasol North America, Inc. 3Aldrich, cat# 52,237-6. (El proveedor rotuló el material como de "peso molecular muy bajo"). Acusol 480N, Rohm & Haas MÉTODOS DE PRUEBA a cabo en condiciones estándar de laboratorio (50% de humedad y 73° F [23°C]). Ángulo de contacto Los ángulos de contacto dinámico se miden con el FTA200 Dynamic Contact Angle Analyzer (analizador de ángulo de contacto dinámico) de First Ten Angstroms, USA. Se suministra una sola gota de la solución de prueba sobre el sustrato de muestra. Se hace una grabación en video digital del momento en que la gota se esparce en la superficie del sustrato y el software del FTA200 mide el ángulo de contacto del líquido con el sustrato en función del tiempo.
Prueba de penetración de líquido El tiempo de penetración de líquido se mide con un equipo para penetración de manchas del tipo Lister fabricado por Lenzing AG, Austria. El procedimiento de prueba se basa en el método estandarizado 150.3-96 de EDANA (European Disposables And Nonwovens Association) en la cual se coloca la muestra de prueba sobre una almohadilla absorbente compuesta por diez hojas de papel de filtro (Grado Ahlstrom 632 distribuida por Empirical Manufacturing Co., Inc. de 7616 Reinhold Drive, Cincinnati, OH 45237, EE.UU. o equivalente). En un experimento típico, se aplican tres descargas consecutivas de 5ml de líquido de prueba (solución salina al 0.9%) a una muestra de tela no tejida a intervalos de un minuto y los tiempos de penetración respectivos se registran sin cambiar el cojincillo absorbente. La descripción de todas las patentes, solicitudes de patente (y de cualquier patente que se otorgue con base en esas solicitudes, así como cualquier solicitud de patente extranjera), y de las publicaciones mencionadas a lo largo de esta descripción, se incorporan a la presente como referencia. Sin embargo, se niega explícitamente que cualquiera de los documentos incorporados en este documento ilustra o describe la presente invención tan sólo por haberse mencionado. Mientras que se han descrito las modalidades particulares de la invención objeto de esta descripción, será obvio para aquellos con experiencia en la técnica que pueden efectuarse diversos cambios y modificaciones a la presente invención sin apartarse de su espíritu y alcance. Además, en tanto que la presente invención se ha descrito en relación con ciertas modalidades específicas de ella, se comprenderá que esto es sólo en forma de ilustración y no en forma limitante y que el alcance de la invención sólo se define mediante las reivindicaciones anexas, las cuales deben interpretarse en forma tan general como la técnica anterior lo permita.

Claims (10)

  1. REIVINDICACIONES
  2. T. fjn método para transformar un material en hidrotílico o para aumentar su hidrofílicidad; caracterizado el método porque comprende los pasos de: (a) proporcionar un material; (b) aplicar al material un tratamiento superficial de alta energía para formar un material tratado; y (c) aplicar como mínimo un material polimérico hidrófilo a ese material tratado; ese material polimérico hidrófilo comprende como mínimo uno de los siguientes: un material polimérico hidrófilo que tiene cargas distintas, un material polimérico hidrófilo que tiene un momento dipolar fuerte o un material polimérico hidrófilo que no sea un material basado en polisacáridos. 2. El método para transformar un material en hidrofílico o para aumentar su hidrofílicidad de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el material comprende un material de tela.
  3. 3. El método para transformar un material en hidrofílico o para aumentar su hidrofílicidad de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque ese material de tela comprende un material de tela no tejida.
  4. 4. El método para transformar un material en hidrofílico o para aumentar su hidrofílicidad de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado además porque el tratamiento superficial de alta energía aplicado en el paso (b) comprende un tratamiento seleccionado del grupo formado por: tratamiento de descarga corona, tratamiento de plasma, radiación ultravioleta, tratamiento con haz de iones, tratamiento con haz de electrones, y tratamiento con láser.
  5. 5. El método para transformar un material en hidrofílico o para aumentar su hidrofílicidad de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado además porque los pasos (b) y (c) se aplican en forma secuencial.
  6. 6. El método para transformar un material en hidrofílico o para aumentar su hidrofílicidad de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado además porque los pasos (b) y (c) se aplican en forma simultánea.
  7. 7. Un método para transformar un material en hidrofílico o para aumentar su hidrofílicidad de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado además porque después del paso (c) la superficie del material tratado se torna hidrófila y tiene un ángulo de avance de contacto con el agua inferior a 90°.
  8. 8. Un material que tiene una superficie blanda y, sobre ella, al menos un material polimérico hidrófilo que proporciona a ese material una superficie modificada hidrofílicamente; ese material polimérico hidrófilo comprende al menos: un material polimérico hidrófilo que tiene cargas distintas, un material polimérico hidrófilo que tiene un momento dipolar fuerte o un material polimérico hidrófilo que no sea un material de polisacáridos. 9. Un material permeable de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado además porque el tiempo de penetración del líquido de dicho material es menor o igual a 10 segundos después de 3 descargas de líquido de prueba de conformidad con la prueba de penetración de líquido. 10. Un material absorbente de tela no tejida de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 ó
  9. 9.
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