MXPA05006144A - Tratamiento hidrofilico durable para sustrato polimerico biodegradable. - Google Patents

Abstract

La presente invencion se refiere a un sustrato biodegradable que tiene una superficie hidrofilica durable preparada de un sustrato polimerico biodegradable que tiene una superficie, en donde el sustrato polimerico biodegradable se ha hecho hidrofilico mediante el someter el sustrato a una descarga de brillo corona y/o recubrir el sustrato con un material de polimeros hidrofilicos en una cantidad de desde alrededor de 0.01 a alrededor de 2.0 por ciento por peso, basado sobre el peso seco del sustrato. El sustrato biodegradable puede ser usado en un producto para el cuidado personal absorbente, dispositivos biomedicos y empaques para alimentos.

Description

TRATAMIENTO HIDROFÍLICO DURABLE PARA SUSTRATO POLIMERICO BIODEGRADABLE Esta solicitud reclamada la prioridad de la solicitud provisional de los Estados Unidos de América número 60/436,086 presentada el 23 de diciembre de 2002.

Campo de la Invención La presente invención se refiere a un sustrato polimérico biodegradable el cual se ha hecho hidrofílico mediante el someter el sustrato a un tratamiento hidrofílico que puede ser duradero.

Antecedentes de la Invención Los polímeros son usados extensivamente para hacer una variedad de productos los cuales incluyen películas sopladas y fraguadas, hojas extrudidas, artículos moldeados por inyección, espumas, artículos moldeados por soplado, tubería extrudida, monofilamentos y telas no tejidas. Algunos de tales polímeros, tal como las poliolefinas son naturalmente hidrofóbicos, y para muchos usos esta propiedad es ya sea un atributo positivo o por lo menos no una desventaja. Hay un número de usos para los polímeros, sin embargo, en donde su naturaleza hidrofóbica ya sea que limite su uso o requiera algún esfuerzo para modificar las características de superficie de los artículos formados hechos de los mismos.

Por vía de ejemplo, las poliolefinas , tal como el polietileno y el polipropileno, son usadas para fabricar telas poliméricas las cuales son empleadas en la construcción de tales artículos absorbentes desechables como pañales, productos para el cuidado de la mujer, productos para la incontinencia, calzoncillos de aprendizaje, paños limpiadores y similares. Tales telas poliméricas frecuentemente son telas no tejidas preparadas mediante, por ejemplo, tales procesos como el soplado con fusión, la coformación y la unión con hilado. Frecuentemente, tales telas poliméricas requieren ser humedecibles con agua o líquidos de base acuosa. El humedecimiento puede ser obtenido mediante el rociado o de otra manera el recubrimiento (tratamiento de superficie o tratamiento tópico) de la tela con una solución surfactante durante o después de su formación y después secando el tejido.

Algunos de los surfactantes aplicados tópicamente más comunes son los surfactantes no iónicos, tal como octilfenoles polietoxilatados y productos de condensación de óxido de propileno con propilenglicol , por vía de ilustración solamente . Estos surfactantes son efectivos para hacer a las telas poliméricas normalmente hidrofóbicas humedecibles con agua. Sin embargo, el surfactantes es fácilmente removido de la tela, frecuentemente después de solo una exposición única a un líquido acuoso. Tales surfactantes son efectivos para hacer a la tela polimérica hidrofóbica humedecible mediante el bajar la tensión de superficie del líquido acuoso. Tal mecanismo debe involucrar por lo menos la remoción parcial del surfactante de las superficies de las fibras de las cuales la tela está compuesta.

Otros métodos para mejorar la humectabilidad de los polímeros incluyen los métodos tales como la descarga corona, la descarga de plasma, el chorro de plasma, el tratamiento de flama, el decapado ácido o cualquier método que puede oxidar la superficie del sustrato. Sin embargo, como se conoce en el arte, la humectabilidad introducida por estos métodos degenera después del tratamiento, como se describe en la patente de los Estados Unidos de América número 5,700,559 otorgada a Sheu y otros .

Las telas no tejidas se han usado para preparar una amplia variedad de productos, incluyendo productos para el cuidado personal tales como los pañales desechables, los calzoncillos de aprendizaje, los productos para el cuidado de la mujer, los paños limpiadores para bebé y similares. Las telas no tejidas también se han usado para preparar muchos otros artículos de fabricación incluyendo productos para el cuidado de la salud, tal como cubiertas quirúrgicas, máscaras quirúrgicas, vendajes para heridas y similares; paños limpiadores, trapos, materiales de filtro, entre otros muchos usos .

Muchos de los artículos preparados de telas no tejidas son de uso único o productos de uso limitado. La mayoría de las telas no tejidas actuales son preparadas de polímeros los cuales no se consideran biodegradables tal como las poliolefinas . Aún cuando los pañales para bebé desechable actualmente disponible y otros productos desechables han sido aceptados por el público a pesar del hecho de que éstos no son biodegradables, estos productos actuales pueden beneficiarse de mejorarse en el área del desecho.

La disposición de desperdicio sólido está siendo un problema siempre en aumento a través del mundo. Al continuar llenándose los terrenos de relleno se ha incrementado la demanda de una reducción de material de fuente en los productos desechables. Como una alternativa, se necesitan que sean desarrollados los componentes reciclables o biodegradables para incorporarlos en los productos desechables. Los productos se necesita que se desarrollen para la disposición final por medios distintos a la incorporación en instalación de desecho de desperdicios de sólidos tal como los terrenos de relleno.

Hay una necesidad de materiales nuevos para ser usados en productos desechables los cuales retienen su integridad y resistencia durante el uso, pero después de tal uso los materiales pueden ser desechables más eficientemente. Hay una necesidad de nuevos materiales usados en el producto desechable que va a ser desechado fácilmente y en forma eficiente mediante compostacion. Alternativamente, el producto desechable puede ser desechado fácil y eficientemente en un sistema de drenado líquido en donde el producto desechable es capaz de ser degradado.

Se han hecho intentos para superar algunas de las desventajas ambientales de los productos desechables actuales por medio del uso de polímeros biodegradables tales como poliésteres alifáticos tal como un componente de polímero usado para hacer la tela no tejida. Los poliésteres alifáticos, como las poliolefinas, son típicamente hidrofóbicos o tienen un grado bajo de humectabilidad.

Además, el uso de los sustratos poliméricos biodegradables en otras aplicaciones incluyendo dispositivos biomédicos tales como suturas y andamios para la regeneración de tejido se ha hecho incrementadamente popular. En estas aplicaciones, hay una necesidad de sustratos poliméricos biodegradables para que sean hídrofílicos y se hagan hidrofílicos en una manera la cual es segura para los usuarios de estos productos.

Por tanto, hay una necesidad de un sustrato polimérico biodegradable que tiene un tratamiento hidrofílico durable que es estable durante el almacenamiento, pero que es biodegradable y que es humedecible con agua sin bajar significativamente la tensión de superficie de un medio acuoso al cual puede exponerse el sustrato recubierto.

Síntesis de la Invención La presente invención se refiere a un sustrato biodegradable que tiene una superficie hidrofílica durante preparado de un sustrato polxmérico bxodegradable que tiene una superficie, en donde el sustrato polxmérico biodegradable se ha expuesto a una descarga de brillo corona para hacer la superficie hidrofílica. Se ha descubierto inesperadamente que el sustrato polxmérico biodegradable puede hacerse hidrofílico mediante el someter el sustrato preparado a una descarga de brillo corona y que el tratamiento es duradero permaneciendo efectivo aún después de periodos de almacenamiento extendidos . Por vía de ejemplo, el sustrato puede ser una fibra única, un material fibroso, una película o un material de tipo de hoja, tal como una hoja de un material espumado. El material de tipo de hoja también puede ser un tejido fibroso, tal como un tejido o tela tejida o no tejida. El tejido fibroso será deseablemente una tela no tejida.

Otro aspecto de la presente invención se refiere a algunos de los problemas y desafíos para proporcionar un recubrimiento hidrofílico humedecible y duradero sobre un sustrato polimérico biodegradable . Las superficies del sustrato son uniformemente recubiertas esencialmente con un material de recubrimiento polimérico idrofílico biodegradable. El sustrato polimérico biodegradable puede ser, por vía de ilustración solamente, un poliéster alif tico. Por ejemplo, el poliéster alifático puede ser un poliláctico, un ácido poliláctico o un ácido poliglicólico entre otros . El recubrimiento del material polimérico hidrofílico biodegradable es duradero bajo un rango amplio de temperaturas de hasta e incluyendo a alrededor de 90°C. Además, el recubrimiento del material polimérico hidrofílico no suprime significativamente la tensión de superficie de un medio acuoso con el cual el sustrato puede ponerse en contacto. En ciertas incorporaciones, la hidrofilicidad del recubrimiento del material polimérico variará en una manera controlada a través de por lo menos una dimensión del sustrato. Por vía de ejemplo, el sustrato, puede ser un material de tipo de hoja, tal como una hoja de un material espumado. El material de tipo de hoja también puede ser un tejido fibroso, tal como un tejido o tela tejida o no tejida. El tejido fibroso deseablemente será una tela no tej ida .

También por vía de ejemplo, el material de recubrimiento polimérico biodegradable hidrofxlico puede ser un polisacarido . Como otro ejemplo, el material polimérico puede ser un polisacarido modificado. Cuando el material polimérico hidrofílico es un polisacarido, éste puede tener una pluralidad de grupos hidrofóbicos y una pluralidad de grupos hidrofílicos . Los grupos hidrofóbicos pueden ser =CH-y-CH2 en la columna de polisacarido . Los grupos hidrofóbicos pueden ser adaptados para proporcionar una afinidad del material polimérico biodegradable hidrofílico para el sustrato de polímero biodegradable y los grupos hidrofílicos pueden ser adaptados para hacer al material polimérico hidrofílico.

Cuando el material de recubrimiento polimérico biodegradable hidrofílico es un polisacarido modificado, los grupos hidrofóbicos pueden ser =CH-y-CH2 en la columna de polisacarido o grupos colgantes. Los grupos hidrofílicos también pueden ser grupos colgantes. Por ejemplo, el molisacarido modificado puede ser, por vía de ejemplo solamente, una celulosa modificada. Por ejemplo, los grupos hidrofóbicos pueden ser grupos alquilo monovolentes colgantes, tales como grupos de etilo. Como otro ejemplo, los grupos hidrofílicos pueden ser grupos de hidroxialquilo monovalentes colgantes, tal como grupos de hidroxietilo .

El sustrato tratado de la presente invención puede ser usado como un componente de un producto absorbente desechable. Los ejemplos de los productos absorbentes desechables, incluyen, por vía de ilustración solamente, pañales; calzoncillos de aprendizaje; productos para el cuidado de la mujer, tales como toallas sanitarias y tapones, productos para el cuidado del incontinente; trajes quirúrgicos; cubiertas quirúrgicas; paños limpiadores; en aplicaciones para alimentos tales como bolsas de té; en un material biomédico biodegradable tal como suturas, filtros, andenes para degeneración de tejidos y cirugía reconstructiva.

La superficie de hidrofilica duradera sobre el sustrato polimérico biodegradable es preparada por un método para proporcionar un sustrato polimérico biodegradable; y someter el sustrato a una descarga de brillo corona para impartirle una superficie hidrofilica duradera al sustrato polimérico biodegradable. En un método adicional para producir la superficie hidrofilica duradera sobre un sustrato polimérico biodegradable se logra mediante el recubrir el sustrato polimérico biodegradable con un material polimérico hidrofílico biodegradable.

Breve Descripción de los Dibujos Las figuras muestran los datos de la prueba corrida mostrada del ejemplo 3.

Definiciones Como se usó aquí, el término "comprendiendo" es inclusivo o de extremo abierto y no excluye los elementos no recitados adicionales, los componentes de composición o pasos de método.

Como se usó aguí, el término "sustrato polimérico biodegradable" se quiere que incluya cualquier artículo formado, siempre que éste esté compuesto, en todo o en parte de un polímero biodegradable el cual es hidrofóbico, o tenga un grado inferior de humectabilidad. Por ejemplo, el sustrato puede ser un material de tipo de hoja, tal como una hoja de una película o de un material espumado. El material de tipo de hoja también puede ser un tejido fibroso, tal como un tejido o tela tejida o no tejida. El sustrato también puede incluir fibras de polímero biodegradable, per se, o fibras de polímero biodegradable las cuales se han formado en un tejido fibroso. El tejido fibroso deseablemente será una tela no tejida tal, como, pero no se limita a un tejido soplado con fusión, un tejido unido con hilado, un tejido cardado y unido o un tejido colocado por aire . El sustrato también puede ser un laminado de dos o más capas de un material de tipo de hoja. Por ejemplo, las capas pueden ser seleccionadas independientemente del grupo que consiste de tejidos soplados con fusión, tejidos unidos con hilado, tejidos cardados y unidos, y tejidos colocados por aire. Sin embargo, otros materiales de tipo de hoja pueden ser usados además de o en vez de los tejidos soplados con fusión, los tejidos unidos con hilado, los tejidos cardados y unidos o los tejidos colocados por aire. Además, las capas de laminado pueden ser preparadas del mismo polímero biodegradable o de diferentes polímeros biodegradables .

El polímero biodegradable del sustrato también puede contener cantidades menores de aditivos como es acostumbrado en el arte. Por ejemplo, el polímero biodegradable puede contener pigmentos, rellenos, deslustrantes, antioxidantes, agentes antiestáticos, estabilizadores, depuradores de oxígeno y similares .

Como se usó aquí, el término "material de recubrimiento polimérico biodegradable hidrofílico" significa que el material polimérico biodegradable tiene una energía de superficie libre de manera que el material polimérico es humedecible por un medio acuoso. Esto es, un medio acuoso humedece el material polimérico hidrofílico con el cual está recubierto el sustrato. Por ejemplo, la energía libre del superficie del material polimérico hidrofílico puede ser por lo menos de alrededor de 50 dines/centímetro . Como otro ejemplo, la energía libre de superficie del material polimérico hidrofílico puede estar en el rango de desde alrededor de 50 a alrededor de 72 dinas/centímetro.

Como se usó aquí, "biodegradable" se quiere t que represente que un material se degrada por la acción de microorganismos que ocurren naturalmente tal como bacterias, hongos, algas y similares. "Biodegradable" también se intenta que incluya un material el cual se degrada en la presencia de oxígeno sobre un periodo de tiempo extendido.

El término "durable" como se usó aqui con referencia a un recubrimiento de un sustrato polimérico biodegradable significa que el sustrato tratado retiene su naturaleza hidrofílica aún después del almacenamiento por periodos de tiempo extendidos, por ejemplo de por lo menos de un mes. Además, el término durable también significa que el sustrato tratado permanece humedecible después de por lo menos tres exposiciones a un medio acuoso, tal como agua, agua salada, y orina y otros fluidos del cuerpo.

Un procedimiento para evaluar la duración cuando el sustrato es un tejido fibroso es una prueba de tiempo de absorbencia de líquido. En esta prueba, una muestra de 5 gramos de un material es colocada en un cilindro de jaula de alambra de 8 cm de altura por 5 cm de diámetro preparado de un alambre de un calibre adecuado de manera que el cilindro pesa 3 gramos. Una muestra de 5 gramos de la tela no tejida es colocada dentro de la jaula. La jaula y el material son dejados caer en agua a la temperatura ambiente y el tiempo para que la canasta se hunda es medido. El procedimiento de prueba completo está delineado en la norma ISO-9373.

Otro procedimiento para evaluar la duración cuando el sustrato es un tejido fibroso es una prueba corrida modificada seguida por el lavado y secado (un ciclo de lavado/secado) . El tejido fibroso típicamente permanecerá humedecido por lo menos por cinco ciclos de exposición, lavado y secado. Deseablemente, el sustrato recubierto permanecerá humedecido después de haberse sometido a por lo menos diez ciclos .

La prueba de corrido (exposición) y el procedimiento de lavado/secado están descritos en la patente de los Estados Unidos de América número 5,258,221 otorgada a Meirowitz y otros, la cual se incorpora aquí por referencia. Típicamente, una muestra generalmente rectangular, de alrededor de 20 cm por 38 cm de un tejido fibroso, tal como una tela no tejida, es montada sobre la parte superior de un núcleo absorbente compuesto de polipropileno, fibras de pulpa de madera, y/o material súper absorbente. El conjunto de prueba resultante está centrada sobre la superficie inclinada y se mantiene en su lugar con cinta en cada esquina del conjunto. El ángulo de la superficie inclinada es de 45°, en vez del ángulo de 30° descrito en la patente. El embudo está localizada a aproximadamente 200 milímetros del fondo u orilla inferior del conjunto de prueba. La válvula del embudo está localizada a aproximadamente 10 milímetros arriba de la superficie superior del conjunto de prueba. Cien mililitros de agua teniendo una temperatura de 35°C son colocados en el embudo. La válvula del embudo es abierta para surtir el agua sobre un periodo de alrededor de 15 segundos . La cantidad de agua la cual corre fuera y es recolectada en los medios de recolección es determinada y registrada. Un tejido fibroso es típicamente considerada que pasa la prueba de escurrimiento modificada si la cantidad de agua recolectada en los medios de recolección es menos que una cantidad que se considera apropiada para un tipo dado de tejido fibroso. Por ejemplo, cuando el tejido fibroso es una tela no tejida unida con hilado de peso ligero (por ejemplo teniendo un peso base de 0.6 onzas por yarda cuadrada o alrededor de 20 gramos por metro cuadrado) , la cantidad de agua recolectada debe ser de menos de 20 mililitros.

El ciclo de lavado/secado fue modificado mediante el utilizar 500 mililitros, más bien que un litro de agua a la temperatura ambiente (alrededor de 23 °C). Por tanto, la muestra generalmente rectangular de sustrato recubierto descrito anteriormente es colocada en los 500 mililitros de agua. La muestra se deja permanecer en el agua por 1 minuto mientras que es agitada a 15-20 revoluciones por minuto por medio de un agitador mecánico. La muestra es removida del agua y el líquido en exceso es exprimido de regreso adentro del recipiente de agua de lavado. La muestra se deja secar al aire durante la noche y después es sometida a la prueba de escurrimiento modificada descrita anteriormente. Este proceso es repetido el número de veces deseado. La tensión de superficie del agua de lavado es determinada después de cada ciclo de lavado/secado con el agua fresca siendo usada para cada ciclo. La tensión de superficie del agua es determinada de acuerdo al método de prueba ASTM D 1590-60 usando un tensiómetro Fisher (de Fisher Scientific Company, de Pittsburg, Pennsylvania) .

El término "medio acuoso" es usado aquí para significar cualquier medio líquido del cual el agua es un componente principal. Por tanto, el término incluye el agua por sí misma y soluciones acuosas y dispersiones. Por ejemplo, el medio acuoso puede ser una descarga del cuerpo líquida, tal como la orina, los fluidos menstruales y la saliva.

Como se usó aquí, el término "humedecible" y variaciones del mismos significa humedecible por un medio acuoso, por ejemplo el medio acuoso se extiende sobre la superficie de un sustrato, el término es intercambiado con el término "humedecible por agua" y variaciones del mismo y tiene el mismo significado.

Como se usó, la frase "afinidad del material, polimérico para el sustrato de polímero biodegradable" significa que el material polimérico hidrofílico recubre el sustrato en forma esencialmente uniforme (por ejemplo una extensión suficiente para permitir que el sustrato recubierto sea humedecido por un medio acuoso) típicamente después de exponer primero el sustrato a un campo de especies reactivas . El término "afinidad parcial" significa que el material polimérico recubre parcialmente el sustrato. La consecuencia funcional de una afinidad parcial es la de que el sustrato recubierto es solo humedecible parcialmente.

El término "grupo de alquilo monovalente" es usado aquí para significar un grupo de alquilo monovalente que tiene de desde alrededor de 1 a alrededor de 6 átomos de carbono. Los ejemplos de grupo alquilo monovalentes incluyen, por vía de ilustración solamente, metilo, etilo, 1-propileo, isopropilo, lbutilo, 2-butilo, t-butilo, 1-pentilo, 2-pentilo, 3-pentilo, 2-metilo-2 -butilo, 3-metilo-2-butilo, 1-hexilo, 2-hexilo, 3-hexilo, 4-hexilo, 2,2 dimetilbutilo, 2,3-dimetilbutilo, 2-metilpentilo, 3-metilpentilo, 3-etilo-2-butilo, y similares.

Como se usó aquí, el término "grupo de hidroxialquilo monovalente" significa un grupo de alquilo monovalente como se describió anteriormente la cual un átomo de hidrógeno ha sido reemplazo con un grupo de hidroxilo. Los ejemplos de los grupos de hidroxi lquilo monovalente incluyen, por vía de ilustración, hidroxietilo, 2-hidroxipropilo, 3-hidroxipropilo, l-hidroxi-2-propilo, 4-hidroxibutilo, 3-hidroxitutilo, 2-hidroxitulo, 4-hidroxi-2-butilo, 3-hidroxi-2-butilo, 2-hidroximetilo-2-propil, 5-hidroxipentilo, 4-hidroxipentilo, 3 -hidroxipentilo, 2-hidroxipentilo, 5-hidroxi- 2-pentilo, 4-hidroxi- 2-pentilo, 3-hidroxi-2-pentilo, 5-hidroxi- 3-pentilo, 4-hidroxi-3-pentilo, 2-hidroximetilo-2-butilo, 3-hidroximetilo-2-butilo, 3-metilo-l-hidroxi-2-butilo, 6-hidroxihexilo, 4hidroxi-2-hexilo, l-hidroxi-3 -hexilo, 2-hidroxi- -hexilo, 2 , 2 , -dimetilo-4-hidroxibutilo, 2 , 3 , -dimetilo-1-butilo, 2-hidroximetilpentilo, 2~metilo-4-hiroxipentilo, 3- (2-hidroxietilo) 2 -butilo, y similares.

El término "colgante" es usado aquí con respecto al alquilo monovalente y a los grupos de hidroxialquilo para significar que tales grupos están sujetados a la columna de polímero pero no son parte de esta. Por tanto, la remoción de los grupos colgantes no alterará la estructura química de la columna .

Como se usó aquí, el término "fibra" incluye ambas las fibras cortas, por ejemplo las fibras las cuales han definido una longitud de entre alrededor de 19 milímetros y alrededor de 60 milímetros, las fibras más largas que la fibra corta pero que no son continuas, y las fibras continuas, las cuales algunas veces son llamadas "filamentos esencialmente continuos" o simplemente "filamentos" . El método en el cual la fibra es preparada se determinará si la fibra corta o filamento continuo .

Como se usó, el término "tela no tejida" significa un tejido que tiene una estructura de fibras o hilos individuales los cuales están entrecolocados , pero no en una manera identificable como en una tela tejida. Las telas no tejidas se han formado de muchos procesos, tal como, por ejemplo, los procesos de soplado con fusión, los procesos de unión con hilado, los procesos de colocado por aire, los procesos de coformación y los procesos de tejido cardado y unido. El peso base de las telas no tejidas es expresado usualmente en no usos de material por yarda cuadrada (osy) o gramos por metro cuadrado (gsm) y los diámetro de fibra útiles son usualmente expresados en mieras, o en el caso de las fibras cortas, denier. Se nota que para convertir onzas por yarda cuadrada a gramos por metro cuadrado, debe multiplicarse onzas por yarda cuadrada por 33.91.

Como se usó aquí el término "tela unida con hilado" se refiere a una tela no tejida preparada de fibras de diámetro pequeño de material polimérico orientado molecularmente . Las fibras unidas con hilado pueden ser formadas mediante el extrudir un material termoplástico derretido como filamentos desde una pluralidad de vasos capilares usualmente circulares y finos de un órgano hilandero con el diámetro de los filamentos extrudidos entonces siendo rápidamente reducido como se indica por ejemplo, en las patentes de los Estados Unidos de América números 4,340,563 otorgada a Appel y otros y 3,592,618 otorgada a Dorschner y otros; 3,802,817 otorgada a Matsuki y otros; 3,338,992 y 3,341,394 otorgadas a inney; 3,502,763 otorgada a Hartman; 3,542,615 otorgada a Dobo y otros y 5,382,400 otorgada a Pike y otros . Las fibras unidas con hilado no son generalmente pegajosas cuando éstas son depositadas sobre una superficie recolectora y son generalmente continuas. Las fibras unidas con hilado son frecuentemente de alrededor de 10 mieras o más en diámetro. Sin embargo, las telas unidas con hilado (teniendo un diámetro de fibra promedio de menos de alrededor de 10 mieras) pueden ser logrados por varios métodos incluyendo, pero no limitándose a aquellos descritos en la patente de los Estados Unidos de América comúnmente cedida número 6,200,669 otorgada a Marmon y otros y 5,759,926 otorgada a Pike y otros, cada una de las cuales es incorporada aquí por referencia en su totalidad.

Como se usó aquí, el término "tela soplada con fusión" se refiere a una tela no tejida formada mediante el extrudir un material termoplástico derretido a través de una pluralidad de vasos de matriz finos, usualmente circulares, como hilos o filamentos derretidos adentro de unas corrientes de gas (por ejemplo de aire) usualmente calientes y a alta velocidad y convergentes las cuales atenúan los filamentos de material termoplástico derretido para reducir su diámetro y, el cual puede ser a un diámetro de microfibra. Después, las fibras sopladas con fusión son llevadas por la corriente de gas a alta velocidad y son depositadas sobre una superficie recolectora para formar un tejido de fibras sopladas con fusión y dispersadas al azar. Tal proceso está descrito, por ejemplo, en la patente de los Estados Unidos de América número 3,849,241 otorgada a Butin, la cual es incorporada aquí por referencia en su totalidad. Las fibras sopladas con fusión son microfibras, las cuales pueden ser continuas o no continuas y son generalmente más pequeñas de 10 mieras en diámetro promedio. El término "soplado con fusión" se intenta también que cubra otros procesos en los cuales un gas a alta velocidad (usualmente aire) es usado para ayudar en la formación de los filamentos, tal como el rociado con el derretido o el hilado centrífugo.

Como se usó aquí, el término "tela no tejida coform" o "material coform" significa materiales compuestos que comprenden una mezcla o matriz estabilizada de filamentos termoplásticos y por lo menos un material adicional, usualmente llamado "el segundo material" o el "material secundario" . Como un ejemplo, los materiales coform pueden hacerse por un proceso del cual por lo menos una cabeza de matriz soplada con fusión es arreglada cerca de un conducto a través del cual el segundo material es agregado al tejido mientras que éste está siendo formado. El segundo material puede ser, por ejemplo, un material absorbente tal como materiales orgánicos fibrosos tales como pulpa leñosa y no leñosa tal como algodón, rayón, papel reciclado, borra de pulpa; materiales súper absorbentes tal como partículas súper absorbentes y fibras ; materiales absorbentes inorgánicos y fibras cortas poliméricas tratadas y similares; o un material no absorbente, tal como fibras cortas no absorbentes o partículas no absorbentes. Los materiales coform de ejemplo están descritos en las patentes de los Estados Unidos de América comúnmente cedidas números 5,350,624 otorgada a Georger y otros; 4,100,324 otorgada a Anderson y otros; 4,818,464 otorgada a Lau y otros; cuyos contenidos de cada una se incorporan aquí por referencia .

"Tela cardada y unida" se refiere a telas que son hechas de fibras cortas las cuales son enviadas a través de una unidad de peinado o de cardado, la cual separa o rompe y alinea las fibras cortas en la dirección de la máquina para formar una tela no tejida fibrosa orientada a la dirección de la máquina generalmente. Tales fibras son usualmente compradas en pacas las cuales son colocadas en un abridor/mezclador o recolector el cual separa las fibras antes de la unidad de cardado. Una vez que es formado el tejido, éste es entonces unido por uno o más de varios métodos conocidos de unión. Uno de tal método de unión es una unión con polvo, en donde el adhesivo en polvo es distribuido a través del tej ido y después es activado como usualmente mediante el calentar el tejido y el adhesivo con aire caliente. Otro método de unión adecuado es una unión con patrón, en donde los rodillos de calandrado calentados o el equipo de unión ultrasónico son usados para unir las fibras juntas, usualmente en un patrón de unión localizado, o cuando el tejido puede ser unido a través de su superficie completa si así se desea. Otro método de unión muy conocido y adecuado, particularmente cuando se usan fibras cortas de bicomponente es la unión de secado a través de aire.

El "secado a través de aire" por el "colocado por aire" es un proceso conocido por el cual una capa no tejida fibrosa puede ser formada en el proceso de colocación por aire, los manojos de fibras pequeñas teniendo longitudes típicas que varían de desde alrededor de 3 a alrededor de 19 milímetros (mm) son separados y llevados en un suministro de aire y después se depositan sobre una rejilla formadora, usualmente con la asistencia de un suministro de vacío. Las fibras depositadas al azar entonces son unidas unas a otras usando, por ejemplo, aire caliente o adhesivo rociado.

Como se usó aquí, el término "fibras de componentes múltiples" son aquellas fibras o filamentos los cuales se han formado de por lo menos dos polímeros extrudidos de extrusores separados pero hilados juntos para formar una fibra. Las fibras de componentes múltiples también son algunas veces mencionadas como fibras o filamentos "conjugados" o de "bicomponente" . El término "bicomponente" significa que hay dos componentes poliméricos que constituyen las fibras . Los polímeros son usualmente diferentes unos de otros, aún cuando las fibras conjugadas pueden ser preparadas del mismo polímero, si el polímero en cada componente es diferente uno de otro en alguna propiedad física, tal como por ejemplo, el punto de derretido o el punto de suavizamiento . En todos los casos, los polímeros son arreglados en zonas , distintas colocadas en forma esencialmente constante a través de la sección transversal de las fibras o filamentos de componentes múltiples y se extienden continuamente a lo largo de la longitud de las fibras o filamentos de componentes múltiples. La configuración de tal fibra de componentes múltiples puede ser, por ejemplo un arreglo de vaina/núcleo en donde un polímero está arreglado por otro, un arreglo de lado por lado, un arreglo de pastel o un arreglo de "islas en el mar" . Las fibras de componentes múltiples se enseñan en las patentes de los Estados Unidos de América números 5,108,820 otorgada a aneko y otros; 5,336,552 otorgada a Strack y otros; y 5,382,400 otorgada a Pike y otros ; los contenidos completos de cada una son incorporados aquí por referencia. Para las fibras o filamentos de dos componentes, los polímeros pueden estar presentes en proporciones de desde 75/25, 50/50, 25/75 o cualquier otras proporciones deseadas.

Como se usó, el término "fibras de constituyentes múltiples" se refieren a fibras las cuales se han formado de por lo menos polímeros extrudidos desde el mismo extrusor como una mezcla o combinación. Las fibras de constituyentes múltiples no tienen los varios componentes de polímero arreglados en zonas distintas colocadas en forma relativamente constante a través del área en sección transversal de la fibra y los varios componentes son usualmente no continuos a lo largo de la longitud completa de la fibra, en vez de esto usualmente formando fibrillas o protofibrillas las cuales inician y terminan al azar. Las fibras de este tipo general están discutidas en, por ejemplo, las patentes de los Estados Unidos de América números 5,108,827 y 5,294,482 otorgadas a Gessner.

Como se usó aquí, el término "unido con patrón" se refiere a un proceso de unión de una tela no tejida en un patrón mediante la aplicación de calor y presión u otros métodos, tal como la unión ultrasónica. La unión de patrón térmico típicamente es llevada a cabo a una temperatura en un rango de desde alrededor de 80°C a alrededor de 180°C y a una presión en un rango de desde alrededor de 150 a alrededor de 1000 libras por pulgada lineal (59-178 kilogramos/centímetro) . El patrón empleado típicamente tendrá de desde alrededor de 10 a alrededor de 150 uniones/pulgada cuadrada (1-40 uniones/cm2) cubriendo de desde alrededor de 5 a alrededor de 30% del área de superficie. Tal unión con patrón es lograda de acuerdo con procedimientos conocidos. Vea por ejemplo, las patentes de diseño números 239,566 otorgada a Vogt; 264,512 otorgada a Rogers y las patentes de los Estados Unidos de América números 3,855,046 otorgada a Hansen y otros; 4,493,868 otorgada a Meitner y 5,858,515 otorgada a Stokes y otros, para ilustraciones de los patrones de unión y una discusión de los patrones de unión, cuyas patentes son incorporadas aquí por referencia. La unión ultrasónica es llevada a cabo, por ejemplo mediante el pasar el laminado de tela no tejida de capas múltiples entre un cuerno ultrasónico y un rodillo de yunque como se ilustró en la patente de los Estados Unidos de América número 4,374,888 otorgada a Bornslaeger, la cual es incorporada aquí por referencia en su totalidad.

Descripción Detallada El sustrato polimérico biodegradable de la presente invención es preparado de un polímero biodegradable el cual es hidrofóbico o tiene un grado bajo de humectación. Es deseable el hacer al sustrato polimérico biodegradable hidrofílico en muchas aplicaciones.

En la presente invención, los polímeros biodegradables usados para producir el sustrato incluyen polímeros de poliéster alif ticos biodegradables. Los ejemplos de los poliésteres alifáticos biodegradables que pueden ser usados en la presente invención incluyen pero no " se limitan a polihidroxi butirato (PHP) , polihidroxi butirato-co-valerato (PHBV) , policaprolactona, succinato de polibutileno, succinato-co-adipato de polibutileno, ácido poliglicólico (PGA) , poliláctido o ácido poliláctico (PLA) , oxalato de polibutileno, adipato de polietileno, poliparadioxanona , polimorfolinevionas , y polidioxipano-2-uno . De estos poliésteres alifáticos, el ácido poliglicólico y el poliláctido (ácido poliláctico) son deseables debido a la disponibilidad y avances recientes en la fabricación. Debido a las consideraciones de costo, el poliláctido (ácido poliláctico) es más deseado.

Los poliláctidos son algunas veces mencionados como ácido poliláctico. Como se usó aquí, el término "poliláctido" se intenta que cubra ambos los poliláctidos y el ácido poliláctido. Los poliláctidos son frecuentemente abreviados "PLA" . Los polímeros de poliláctido están comercialmente disponibles de Cargill-Dow LLC, de innetonka, Minnesota, por ejemplo, 6200 D como se describió en la patente Europe EP 1 312 702 Al de PURAC America, Lincolshire, Illinois y de Biomer, Krailling, Alemania. Los poliláctidos también están descritos en las patentes de los Estados Unidos de América números 5,338,822; 6,111,060; 5,556,895; 5,801,223;; 6,353,086 y 6,506,873 cada una incorporada aquí por referencia en su totalidad.

Como se mencionó anteriormente, el sustrato polimérico biodegradable puede ser un material de tipo de hoja, tal como una hoja de una película o un material espumado. El material de tipo de hoja también puede ser un tejido fibroso, tal como un tejido o tela tejida o no tejida. El sustrato también puede incluir fibras de polímero, por sí mismas son fibras de polímero las cuales se han formado en un tejido fibroso. El tejido fibroso deseablemente será una tela no tejida, tal como, pero no limitándose a un tejido soplado con fusión, un tejido unido con hilado, un tejido cardado y unido o un tejido colocado por aire. El sustrato también puede ser un laminado de dos o más capas o un material de tipo de hoja. Por ejemplo, las capas pueden ser seleccionadas independientemente del grupo que consiste de tejidos soplados con fusión, tejidos unidos con hilado, tejidos cardados y unidos, y tejidos colocados por aire. Sin embargo, otros materiales de tipo de hoja pueden ser usados además de o en lugar de los tejidos soplados con fusión, tejidos unidos con hilado, tejidos cardados y unidos o los tejidos colocados por aire. Además, las capas de laminado pueden ser preparadas del mismo polímero biodegradable o de diferentes polímeros biodegradables .

Cuando el sustrato es una tela no tejida, las fibras de la capa de la tela no tejida pueden ser fibras de monocomponente , significando fibras preparadas de un componente de polímero, fibras de constituyentes múltiples, o fibras de componentes múltiples . Las fibras de componentes múltiples pueden, por ejemplo, tener ya sea una configuración en sección transversal de lado por lado A/B, o A/B/A, una configuración en sección transversal de vaina-núcleo, en donde un componente de polímero rodea otro componente de polímero, un arreglo de sección transversal de pastel o un arreglo de islas en el mar. Cada uno de los polímeros de las fibras de componentes múltiples pueden ser biodegradables o uno puede ser biodegradable y el otro puede no ser biodegradable. Más de dos componentes pueden ser usados también.

El sustrato polimérico biodegradable puede hacerse hidrofílico con un tratamiento hidrofílico durable por uno de dos métodos . En un primer método de la presente invención, el sustrato polimérico biodegradable se hace hidrofílico mediante el someter el sustrato a una descarga de brillo corona. En este método, el sustrato polimérico biodegradable que tiene una superficie se somete a una descarga de brillo corona para hacer a la superficie hidrofílica.

Los tratamientos de descarga de brillo corona de las películas polímeros se conocen en el arte y resultan en una modificación química de los polímeros en la superficie del material polimérico. Vea por ejemplo, las patentes de los Estados Unidos de América números 3,880,966 otorgada a Zimmerman y otros, 3,471,597 otorgada a Schirmer. El tratamiento de descarga Corona de películas también es viejo en el arte y se conoce que el tratamiento de descarga Corona de una película de polímero en la presencia de aire involucra modificaciones morfológicas y químicas sustanciales en la región de superficie de la película del polímero. Vea Catoire y otros, "Modificaciones Fisioquímicas de Regiones Superficiales de Película de Polietileno de Baja Densidad (LDPE) Bajo Descarga Corona" polímero, Volumen 25, página 766 y siguientes, Junio de 1984.

Generalmente hablando, el tratamiento Corona se ha utilizado para ya sea (1) mejorar la firmeza de impresión sobre la película o (2) para perforar la película. Por ejemplo, en la patente de los Estados Unidos de América número 4,283,291 otorgada a Lowther se describe un aparato para proporcionar una descarga Corona, en la patente de los Estados Unidos de América número 3,880,966 otorgada a Zimmerman y otros se describe un método para usar una descarga Corona para perforar una película de polímero elástico cristalina y por tanto aumentar su permeabilidad. La patente de los Estados Unidos de América número 3,471,597 otorgada a Schrimer también describe un método para perforar una película mediante descarga Corona. La patente de los Estados Unidos de América número 3k, 754, 117 otorgada a alter describe un aparato y un método para el tratamiento de descarga Corona para modificar las propiedades de superficie de las capas delgadas o fibras las cuales mejoran la adhesión de las tintas y pinturas aplicadas subsecuentemente o de la unión subsiguiente .

En la presente invención, el sustrato polimérico biodegradable es expuesto a un campo Corona. Como se usó aquí, el término "campo corona" significa un campo corona de gas ionizado. En general, la generación de un campo corona y la exposición de las fibras se logran de acuerdo con procedimientos los cuales son muy conocidos por aquellos que tienen una habilidad ordinaria en el arte. La dosis de energía o la densidad a la cual las fibras son expuestas puede variar de desde alrededor de 1 a alrededor de 500 watts por minuto por pie cuadrado (w-min/pie2) lo cual es aproximadamente equivalente a un rango de desde alrededor de 0.6 a alrededor de 323 kilojoules por metro cuadrado (kJ/m2) . Deseablemente, tal dosis estará en un rango de desde alrededor de 15 a alrededor de 350 watts-minuto/pie2 (de desde alrededor de 10 a alrededor de 226 kilojoules por m2) . Más deseablemente, la dosis estará en un rango de desde alrededor de 20 a alrededor de 80 watts-minuto por pie2 (de desde alrededor de 13 a alrededor de 52 kilojoules por m2) . Deseablemente, el tratamiento de descarga de brillo corona es aplicado al sustrato bajo la temperatura y presión ambiente; sin embargo, pueden ser usadas temperaturas y presiones más altas o más bajas.

En un segundo método de la presente invención, el sustrato polimérico biodegradable se hace hidrofílico con un tratamiento hidrofílico durable mediante el recubrirlo sobre el sustrato, un material polimérico hidrofílico el cual es duradero a un medio acuoso a un rango de temperatura de desde alrededor de 10°C a alrededor de 90 °C y no suprime significativamente la tensión de superficie de un medio acuoso con el cual el tejido fibroso puede ponerse en contacto. Por ejemplo, la tensión de superficie del medio acuoso puede no ser suprimida o bajada más de alrededor de 10%.

Por vía de ilustración solamente, el material polimérico hidrofílico puede ser un polisacarido . El polisacarido puede tener una pluralidad de grupos hidrofóbicos y una pluralidad de grupos hidrofílicos . El grupo hidrofóbico puede ser =CH- y -CH2- grupos en la columna polisacarido. Los grupos hidrofóbicos pueden ser adaptados para proporcionar una afinidad del material de recubrimiento polimérico para el sustrato polimérico biodegradable y los grupos hidrofílicos pueden ser adaptados para hacer al material polimérico hidrofílico. Los ejemplos de polisacaridos incluyen, por ejemplo, gomas naturales, tal como agar, azarosa, carrageninas , furcelar n, alginatos, goma de algarrobo, goma arábica, goma guar, goma konjac, y goma Baraya; los productos de fermentación microbial tales como goma gela, goma xantan y goma dextran,- la celulosa tal como la celulosa microcristalina; los productos animales tales como ácido hialurónico, heparin, quitina y quitosana .

De nuevo por vía de ilustración solamente, el material polimérico hidrofílico puede ser un polisacarido modificado. Un polisacarido modificado también puede tener una pluralidad de grupos hidrofóbicos y una pluralidad de grupos hidrofxlicos . Los grupos hidrofóbicos pueden ser =CH—y -CH2— grupos en la columna de polisacaridos o grupos colgantes . Los grupos hidrofílicos también pueden ser grupos colgantes. De nuevo, los grupos hidrofóbicos pueden ser adaptados para proporcionar una afinidad del sustrato polimérico bxodegradable y los grupos hidrofxlicos pueden ser adaptados para hacer al material polimérico hidrofílico. Por vía de ilustración solamente, los ejemplos de los polisacaridos modificados incluyen celulosas modificadas o derivados de celulosa tal como hidroxietil celulosa, hidroxipropil celulosa, metil celulosa, etil celulosa, metil hidroxipropil celulosa, etil hidroxietil celulosa, y carboximetil celulosa; almidón y derivados de pectina, tal como almidón de carboximetilo, aldehido de almidón y pectatos; y derivados de producto animal, tal como quitina de carboximetilo y quitosana de carboximetilo.

Los tipos particularmente útiles de polisacaridos y de polisacaridos modificados incluyen por vía de ilustración, agar, alginatos; y celulosas modificadas, tal como etil idroxietil celulosa. En los polisacaridos modificados, particularmente en el tipo útil de polisacaridos modificados antes notados, los grypos hidrofóbicos pueden ser grupos de alquilo monovalente colgantes. Por ejemplo, tales grupos hidrofóbicos pueden ser grupos de metilo o de etilo. Como un ejemplo adicional, los grupos hidrofílicos pueden ser grupos de hidroxialquilo monovalentes colgantes. Como aún otro ejemplo, tales grupos hidrofílicos pueden ser grupos de hidroxietilo .

Finalmente, la hidrofilia del recubrimiento de material polimérico puede variar en una manera controlada a través de por lo menos una dimensión del sustrato recubierto, comúnmente mencionado como un "tratamiento de zona" . Por ejemplo, un sustrato recubierto puede tener una región central de una hidrofilicidad superior la cual se extiende, por ejemplo, a lo largo de la longitud del sustrato, con regiones de hidrofilicidad más baja sobre ambos de la región central. Por tanto, la hidroficilidad de tal sustrato variará en una manera controlada a través del ancho de la misma. Otras variaciones que caen dentro del alcance de la presente invención serán fácilmente evidentes a aquellos que tienen una habilidad ordinaria en el arte.

Volviendo ahora al método para preparar un sustrato recubierto, el método involucra el proporcionar un sustrato polimérico biodegradable y opcionalmente exponer por lo menos una parte o todo el sustrato a un campo de especies reactivas . Por lo menos una parte del sustrato incluyendo cualquier parte expuesta al campo de especies reactivas, entonces se trata 'con una mezcla la cual incluye agua y un material polimérico hidrofílico como se describió anteriormente bajo condiciones suficientes para recubrir en forma esencialmente uniforme las superficies del sustrato con el material polimérico hidrofílico. Cualquier método o tratamiento convencional, por ejemplo, el rociado, la aplicación de espuma, la impresión, el embebido y 'similares pueden usarse para recubrir el sustrato. El recubrimiento del material polimérico hidrofílico es durable a un medio acuoso a una temperatura en un rango de desde alrededor de 10 °C a alrededor de 90°C y el recubrimiento no deprime significativamente la tensión de superficie de un medio acuoso con el cual el sustrato recubierto puede ponerse en contacto. Por ejemplo, tal depresión de tensión de superficie de tal medio acuoso puede ser menor de alrededor de 10%. En algunos casos, puede ser ya sea útil o necesario el entrecruzar o recubrimiento sobre el sustrato para impartirle un nivel deseado de durabilidad.

El campo de especies reactivas sirve para aumentar la afinidad del material polimérico hidrofílico para el sustrato polimérico biodegradable . El campo de especies reactivas puede ser por vía de ejemplo un campo corona. Como otro ejemplo, el campo de especies reactivas puede ser un campo de plasma .

Como un método alterno, el recubrimiento puede primero ser aplicado al sustrato y después el sustrato puede ser sometido a un campo de especies reactivas .

Sin desear el estar unido por una teoría, se cree que esta exposición, del sustrato de polxmero biodegradable a un campo de especies reactivas resulta en alteraciones de las superficies del sustrato, elevando por tanto temporalmente la energía de superficie del sustrato. Esto, a su vez, permite la penetración de la solución de tratamiento adentro del sustrato; esto es, el sustrato puede ser saturado con la solución de tratamiento. También se cree que la duración del tratamiento se debe a la oxidación de superficie y a la unión secundaria mejorada de un recubrimiento hidrofílico el cual puede ser aplicado al sustrato.

Aún cuando la exposición del sustrato a un campo de especies reactivas es un método deseado de elevar temporalmente la energía de superficie del sustrato, pueden ser empleados otros procedimientos. Por ejemplo, el sustrato puede ser tratado con ozono o puede ser pasado a través de una solución oxidante, tal como un medio acuoso que contiene trióxido de cromio y ácido sulfúrico. El cuidado debe tenerse con tales otros procedimientos, sin embargo, para ya sea evitar o minimizar la degradación del sustrato.

La resistencia del campo de especies reactivas puede variarse en una manera controlada a través de por lo menos una dimensión del tejido fibroso con el recubrimiento del sustrato con el material polimerico hidrofílico, la extensión o el grado de la hidroficilidad del recubrimiento es directamente proporcional a la resistencia del campo. Por tanto, la hidroficilidad del recubrimiento del material polimerico variará en una manera controlada a través de por lo menos una dimensión del tejido fibroso.

La resistencia del campo de especies reactivas es fácilmente variada en una manera controlada por medios conocidos. Por ejemplo, un aparato . corona que tiene un electrodo segmentado puede ser empleado, en el cual la distancia de cada segmento desde la muestra que va a ser tratada puede ser variada independientemente. Como otro ejemplo, un aparato corona que tiene un sistema de electrodos de gradiente-separación puede ser utilizado; en. este caso, un electrodo puede ser girado por alrededor de un eje el cual es normal a la longitud del electrodo. Otros métodos también pueden ser empleados: vea por ejemplo, "Fabricación de un Gradiente de Humectación Continua por Descarga de Plasma de Frecuencia de Radio", .G. Pitt, Diario de la Ciencia de Interconexión de Coloides, 133, No. 1, 223 (1989); y "Superficies de Gradiente de Humectabilidad Preparados por Tratamiento de Descarga Corona", de J.H. Lee y otros, Transacciones de la Décima Séptima Asamblea Anual de la Sociedad para Biomateriales, Mayo 1-5, 1991, pagina 133, de Scottsdale, Arizona.

Si se desea, por lo menos una parte del sustrato polimérico biodegradable puede ser expuesta a un campo de especies reactivas subsiguiente al tratamiento de por lo menos una parte del sustrato con una mezcla que comprende agua y un material polimérico. Tal exposición posterior típicamente aumenta la hidroficilidad del sustrato recubierto. Además, la resistencia del campo de especies reactivas en tal exposición posterior también puede variar en una manera controlada a través de por lo menos una dimensión del tejido fibroso como se describió anteriormente. Tal exposición posterior puede aún mejorar la duración del recubrimiento a través del entrecruzamiento .

Típicamente la cantidad agregada del polímero hidrofílico en el recubrimiento aplicado al sustrato, es generalmente en el rango de alrededor de 0.01% por peso a alrededor de 2.0% por peso y deseablemente de entre 0.05% por peso y 1.0% por peso, más deseablemente de entre alrededor de 0.1% por peso y alrededor de 0.5% por peso, basado cada un sobre el peso seco del sustrato y del polímero hidrofílico en el recubrimiento.

Los métodos descritos anteriormente para hacer al polímero biodegradable de hidrofílico. En adición a ser curable, los métodos pueden proporcionar un recubrimiento el cual es seguro y puede ser usado en el almacenamiento de productos alimenticios asi como con dispositivos médicos los cuales son usados sobre y en el cuerpo humano, aún cuando esto no ha sido confirmado. Los tratamientos de la presente invención imparten una humectación rápida, duración durante el almacenamiento, durabilidad durante el uso lo cual permite el rehumedecimiento de la superficie después de la primera descarga, tienen una eficacia a temperatura elevada, son insaboros y no hacen espuma y son seguros para los alimentos, tal como en el caso de los recubiertos de etil hidroxi celulosa. Sorprendentemente, se ha descubierto que el tratamiento corona del sustrato polimérico biodegradable resulte en un sustrato el cual retiene sus propiedades hidrofílicos impartidas aún después del almacenamiento por un periodo de tiempo extendido.

La presente invención está además descrita por los ejemplos que siguen. Tales ejemplos, sin embargo, no deben ser considerados como limitantes en ninguna manera ya sea del espíritu o del alcance de la presente invención.

Ejemplo 1 El ácido poliláctico disponible de Cargill-Dow LLC, Clase 6200 D, fue formado en una tela unida con hilado usando un aparató de unión con hilado convencional del tipo descrito en la patente de los Estados Unidos de América número 3,802,817 otorgada a Matsuki y otros. La tela unida con hilado resultante tuvo filamentos de un denier promedio de alrededor de 1.8 denier por fibra (2.0 dtex) y un peso base de alrededor de 0.5 onzas por yarda cuadrada (alrededor de 17 g/m2) . La tela resultante fue cortada en dos partes, con una de las partes de la tela siendo dejada sin tratamiento para propósitos de control y la segunda parte de la tela fue expuesta a una descarga de brillo corona bajo condiciones de ambiente, la -resistencia del campo fue de alrededor de 20 watts por pie2 por minuto (alrededor de 1.33 J/cm2) . Cada muestra fue añejada por 3 meses y se probó respecto de la humectación usando el método de prueba de hundimiento de acuerdo con la norma ISO-9073, la cual se describió brevemente en forma anterior.

Una muestra de 5 gramos de la tela tratada con corona y 5 gramos de la tela no tratada fueron colocadas en agua a 25°C. La tela tratada se hundió en 0.5 segundos y la tela no tratada se hundió en alrededor de 180 segundos.

Una muestra de 5 gramos de la tela tratada con corona y 5 gramos de la . tela no tratada fueron almacenadas a condiciones ambiente por un periodo de 3 meses . Después del periodo de almacenamiento, cada muestra de la tela fue colocada en agua a 25°C. La tela tratada y almacenada también se hundió en 0.5 segundos, y la tela no tratada no se hundió después de 3 minutos . Este resultado muestra que el tratamiento corona de la tela retuvo la naturaleza hidrofílica aún después de 3 meses de almacenamiento a condiciones ambiente.

Ejemplo 2 El ácido poliláctico disponible de Cargill-Dow, LLC 6200 D fue formado en una tela unida con hilado usando un aparato de unido con hilado convencional como se empleó en el ejemplo 1. La tela unida con hilado resultante tuvo filamentos de 1 denier promedio de alrededor de 1.6 denier por fibra (1.8 dtex) y un peso base de alrededor de 0.5 onzas por yarda cuadrada (alrededor de 17 g/m2) . Una parte de la tela se dejó sin tratar para propósitos de control y una parte de la tela fue expuesta a una descarga de brillo corona bajo condiciones ambiente. La resistencia de campo fue de alrededor de 20 watts por pie cuadrado por minuto (alrededor de 1.33 J/cm2) . Inmediatamente después del tratamiento corona la tela fue sumergida en una de tres soluciones acuosas conteniendo 0.1% por peso, 0.2% por peso o 0.3% por peso de etil hidroxietil celulosa (Bermocol E481, de Akzo Nobel) , formando telas A, B y C. Después de la saturación completa por la tela, indicada por un cambio en color de blanco a transluciente,, la tela fue pasada entre un punto de presión entre dos rodillos de hule en un exprimidor de laboratorio Atlas a 10 libras (alrededor de 4.5 kilogramos) de presión del punto de sujeción. La tela recubierta fue entonces secada en un horno a 60°C por alrededor de 30 minutos .

Cada muestra fue entonces probada respecto de la humectación usando el método de prueba de acuerdo con la norma ISO-9073, el cual se describió anteriormente.

El tiempo de hundimiento para cada una de las telas tratadas fue medido como lo fue el tiempo de hundimiento para la tela no tratada para una muestra de 5 gramos de la tela tratada y una muestra de 5 gramos de la tela no tratada se colocaron en agua a 25°C. Los tiempos de hundimiento están mostrados en la tabla 1.

Tabla 1 Como puede verse en la tabla 1, la tela tratada tuvo tiempos de hundimiento más rápidos en comparación a la tela no tratada.

Ejemplo 3 Fue formado un material unido con hilado de 0.5 onzas por yarda cuadrada (17 gramos/m2) de ácido poliláctico de un ácido poliláctico disponible de Cargill-Dow, LLC, Clase 6200 D, usando un aparato de unido con hilado convencional como en el Ejemplo 1. La tela unida con hilado resultante tuvo filamentos de un denxer promedio de alrededor de 2.0 denier por fibra (2.2 dtex) . La tela resultante fue cortada en partes, con una parte siendo dejada sin tratamiento como un control y tres otras partes siendo tratadas como sigue.

La parte de muestra l-A de la tela fue tratada con una descarga de brillo corona bajo condiciones ambiente. La resistencia del campo fue de alrededor de 20 watts por pie2 por minuto (alrededor de 1.33 J/cm2) .

La parte de la muestra 2 -A fue embebida en una de tres soluciones acuosas conteniendo 0.2% por peso de etil hidroxietil celulosa (Bermocol E481, de Akzo Nobel) , espumando las telas A, B y C. Después de la saturación completa de la tela, indicada por un cambio en el color de blanco a transluciente, la tela fue puesta entre un punto de presión entre dos rodillos de hule en un exprimidor de laboratorio Atlas a 10 libras (alrededor de 4.5 kilogramos) de presión del punto de sujeción. La tela recubierta entonces fue secada en un horno a 60°C por alrededor de 30 minutos.

La parte de muestra 3-A de la tela fue tratada con una descarga de brillo corona bajo las condiciones ambiente. La resistencia del campo fue de alrededor de 20 Watts por pie2 por minuto (alrededor de 1.33 J/cm2). Inmediatamente después de un tratamiento corona, la tela fue sumergida en una de tres soluciones acuosas que tienen 0.2% por peso de etil hidroxietil celulosa (Bermocol E481, de Akzo Nobel) , formando las telas A, B y C. Después de una saturación completa de la tela, indicada por un cambio de color de blanco a transluciente, la tela fue pasada entre un punto de presión entre dos rodillos de hule en un exprimidor de laboratorio Atlas a 10 libras (alrededor de 4.5 kilogramos) de presión del punto de sujeción. La tela recubierta entonces fue secada en un horno a 60°C por alrededor de 30 minutos.

La efectividad y la duración de los tratamientos para hacer la tela hidrofílica se probó usando el método de escurrimiento inclinado. En esta prueba, las tiras rectangulares de tela unida con hilado fueron cortadas a dimensiones de 16" de largo y de 4.5" de ancho. La tela fue colocada sobre un material absorbente de dimensiones idénticas compuestas de 58% de pulpa de madera (CR 1654 disponible de Bowater Inc. de Coosa Pines, Alabama) y 42% de súper absorbente (Favor SXM 880 disponible de Stockhausen Inc. de Greensboro, Carolina del Norte) se densificó a 0.2 gramos/era3 con un peso base promedio de alrededor de 800 gramos/m2. La tela unida con hilado fue colocada en contacto con el absorbente sobre una tela de plástico inclinada a 30 grados. Un embudo fue colocado en la posición vertical a lo largo de la línea central de la tela por alrededor de 2 cm de la orilla superior, con la punta del embudo a alrededor de 1 cm desde la superficie de la tela. 100 mililitros de agua a una temperatura de alrededor de 35°C fueron agregados a través del embudo para impactar el tejido a un ángulo de 60°C. El agua que penetró en la tela fue absorbida por la capa absorbente que está debajo y el agua que escurrió de la tela sin penetrar fue recolectada en un vaso de laboratorio en el fondo del tablero inclinado y se midió para obtener el volumen de escurrimiento para la primera descarga. La tela fue entonces removida, se secó al aire por 30 minutos bajo condiciones ambiente y la prueba se repitió para obtener el escurrimiento de fluido para la segunda descarga. Este procedimiento fue repetido una vez más para obtener el fluido escurrido por una tercera descarga.

Los resultados de la prueba están mostrados en la figura. El volumen de fluido escurrido puede usarse como una medida de la efectivamente del tratamiento hidrofílico. Una superficie más hidrofílica resultará en un volumen de escurrimiento de fluido más pequeña en comparación a una superficie menos hidrofílica. La comparación del fluido escurrido recolectado de las tres descargas proporciona información sobre durabilidad del tratamiento, ün tratamiento más durable tendrá un volumen de escurrimiento de fluido más pequeño con múltiples descargas en comparación a un tratamientos menos duradero. Como puede verse de los datos de volumen escurrido de fluido las telas tratadas son más hidrofílicas en comparación a las telas no tratadas y los tratamientos también son durables .

Aún cuando la especificación se ha descrito en detalle con respecto a las incorporaciones específicas de la misma, se apreciará por aquellos expertos en el arte, lograr un entendimiento de lo anterior, que pueden concebirse fácilmente alteraciones, variaciones, y equivalentes de estas incorporaciones .

Claims (37)

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

1. Un sustrato biodegradable que tiene una superficie hidrofílica durable que comprende un sustrato polimérico biodegradable que tiene una superficie, en donde el sustrato polimérico biodegradable está sometido a una descarga de brillo corona para hacer a la superficie hidrofílica.

2. El sustrato biodegradable tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque el sustrato polimérico biodegradable es un material de tipo de hoja.

3. El sustrato biodegradable tal y como se reivindica en la cláusula 2, caracterizado porque el material de tipo de hoja es seleccionado del grupo que consiste de espumas, fibras, películas y telas fibrosas.

4. El sustrato biodegradable tal y como se reivindica en la cláusula 3, caracterizado porque el material de tipo de hoja comprende un tejido fibroso que comprende fibras de polímero biodegradables .

5. El sustrato biodegradable tal y como se reivindica en la cláusula 4, caracterizado porque las fibras de polímero biodegradables comprenden un polímero de poliéster alifático .

6. El sustrato biodegradable tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque el sustrato polimérico biodegradable comprende un polímero de poliéster alifático .

7. El sustrato biodegradable tal y como se reivindica en la cláusula 6, caracterizado porque el poliéster alifático comprende por lo menos un polimérico seleccionado del grupo que consiste de ácido poliglicólico, ácido poliláctido, ácido poliláctico y copolímeros de los mismos.

8. ün producto para el cuidado personal absorbente que comprende sustrato biodegradable tal y como se reivindica en la cláusula 1.

9. Un dispositivo biomédico que comprende el sustrato biodegradable tal y como se reivindica en la cláusula 1.

10. Un paquete de comida que comprende el sustrato biodegradable tal y como se reivindica en la cláusula 1.

11. Un método para producir una superficie hidrofílica durable sobre un sustrato polimérico biodegradable , dicho método comprende el proporcionar un sustrato polimérico biodegradable; y someter el sustrato a una descarga de brillo corona para impartirle una superficie hidrofílica durable al sustrato polimérico biodegradable .

12. El método tal y como se reivindica en la cláusula 11, caracterizado porque en donde el sustrato polimérico biodegradable es un material de tipo de hoja.

13. El método tal y como se reivindica en la cláusula 12, caracterizado porque el material de tipo de hoja es seleccionado del grupo que consiste de espumas, fibras, películas y tejidos fibrosos.

1 . El método tal y como se reivindica en la cláusula 13, caracterizado porque el material de tipo de hoja comprende un tejido fibroso que comprende fibras de polímero biodegradable .

15. El método tal y como se reivindica en la cláusula 14, caracterizado porque las fibras de polímero biodegradable comprenden un polímero de poliéster alifático.

16. El método tal y como se reivindica en la cláusula 11, caracterizado porque el sustrato polimérico biodegradable comprende un polímero de poliéster alifático.

17. El método tal y como se reivindica en la cláusula 16, caracterizado porque el poliéster alifático comprende por lo menos un polímero seleccionado del grupo que consiste de ácido poliglicólico, ácido poliláctido poliláctico y copolímeros de los mismos.

18. Un sustrato biodegradable que tiene una superficie hidrofílica duradera que comprende un sustrato recubierto el cual comprende: un sustrato polimérico biodegradable el cual está uniformemente recubierto con un material polimérico hidrofílico en una cantidad de desde alrededor de 0.01 a alrededor de 2.0 por ciento por peso, basado sobre el peso seco del sustrato; en el cual el material polimérico hidrofílico es un polisacarido o un polisacarido modificado; y el recubrimiento del material polimérico hidrofílico no suprimirá significativamente la tensión de superficie de un medio acuoso con el cual el sustrato recubierto puede ponerse en contacto.

19. El sustrato biodegradable tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizado porque el sustrato polimérico biodegradable es un material de tipo de hoja.

20. El sustrato biodegradable tal y como se reivindica en la cláusula 19, caracterizado porque el material de tipo de hoja es seleccionado del grupo que consiste de espumas, fibras, películas y tejidos fibrosos.

21. El sustrato biodegradable tal y como se reivindica en la cláusula 20, caracterizado porque el material de tipo de hoja comprende un tejido fibroso que comprende fibras de polímero biodegradable .

22. El sustrato biodegradable tal y como se reivindica en la cláusula 21, caracterizado porque las fibras de polímero biodegradable comprenden un polímero de poliéster alifático .

23. El sustrato biodegradable tal y como se reivindica en la cláusula 18, caracterizado porque el sustrato polimérico biodegradable comprende un polímero de poliéster alif tico .

2 . El sustrato biodegradable tal y como se reivindica en la cláusula 18, caracterizado porque el poliéster alifático comprende por lo menos un polímero seleccionado del grupo que consiste de ácido poliglicólico, ácido poliláctido, poliláctico y copolímeros de los mismos.

25. El sustrato biodegradable tal y como se reivindica en la cláusula 18, caracterizado porque el material polimérico hidrofílico comprende de desde alrededor de 0.05 a alrededor de 1.0 por ciento por peso del sustrato, con base en el peso seco del sustrato.

26. El sustrato biodegradable tal y como se reivindica en la cláusula 25, caracterizado porque el material polimérico hidrofilico comprende de desde alrededor de 0.01 a alrededor de 0.5 por ciento por peso del sustrato, basado sobre el peso seco del sustrato.

27. Un producto para el cuidado personal absorbente que comprende el sustrato biodegradable tal y como se reivindica en la cláusula 18.

28. Un dispositivo médico que comprende el sustrato biodegradable tal y como se reivindica en la cláusula 18.

29. Un paquete para comida que comprende el sustrato biodegradable tal y como se reivindica en la cláusula 18.

30. Un método para producir una superficie hidrofílica durable sobre un sustrato polimérico biodegradable, dicho método comprende el proporcionar un sustrato polimérico biodegradable ; y recubrir el sustrato con un material polimérico hidrofilico en una cantidad de desde alrededor de 0.01 a alrededor de 2.0 por ciento por peso, basado sobre el peso seco del sustrato; en el cual el material polimérico hidrofilico es un polisacarido o un polisacarido modificado; y el recubrimiento del material polimérico hidrofilico no suprimirá significativamente la tensión de superficie de un medio acuoso con el cual se pone en contacto el sustrato recubierto .

31. El método tal y como se reivindica en la cláusula 30, caracterizado porque comprende el someter el sustrato polimérico biodegradable a una descarga de brillo corona antes del recubrimiento del material polimérico hidrofílico.

32. El método tal y como se reivindica en la cláusula 31, caracterizado porque el sustrato polimérico biodegradable es un material de tipo de hoja.

33. El método tal y como se reivindica en la cláusula 32, caracterizado porque el material de tipo de hoja es seleccionado del grupo que consiste de espumas, fibras, películas y tejidos fibrosos.

34. El método tal y como se reivindica en la cláusula 33, caracterizado porque el material de tipo de hoja comprende un tejido fibroso que comprende las fibras de polímero biodegradables .

35. El método tal y como se reivindica en la cláusula 34, caracterizado porque las fibras de polímero biodegradables comprenden un polímero de poliéster alifático.

36. El método tal y como se reivindica en la cláusula 31, caracterizado porque el sustrato de polímero biodegradable comprende un polímero de poliester alif tico.

37. El método tal y como se reivindica en la cláusula 36, caracterizado porque el poliester alif tico comprende por lo menos un polímero seleccionado del grupo que consiste de ácido poliglicólico, ácido poliláctido poliláctico, y polímeros de los mismos. R E S U E N La presente invención se refiere a un sustrato biodegradable que tiene una superficie hidrofílica durable preparada de un sustrato polimérico biodegradable que tiene una superficie, en donde el sustrato polimérico biodegradable se ha hecho hidrofílico mediante el someter el sustrato a una descarga de brillo corona y/o recubrir el sustrato con un material de polímeros hidrofilicos en una cantidad de desde alrededor de 0.01 a alrededor de 2.0 por ciento por peso, basado sobre el peso seco del sustrato. El sustrato biodegradable puede ser usado en un producto para el cuidado personal absorbente, dispositivos biomédicos y empaques para alimentos .