MXPA97002073A - Materiales compuestos de pelicula microporosa/ no tejido - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un material compuesto que comprende cuatro capas enlazadas adhesivamente en forma conjunta exhibe un balance de propiedades de capacidad de respiración, barrera, resistencia, comodidad, y apariencia, haciendo al material compuesto idealmente adecuado para una variedad de usos médicos, higiénicos y deportivos. El material compuesto comprende tramas internas de algodón (27) y una película microporosa (25) flanqueada por tramas superficiales de material no tejido (23, 29).

Description

MATERIALES COMPUESTOS DE PELÍCULA MICROPOROSA/NO TEJIDOS Antecedentes de la Invención Esta invención se refiere generalmente a materiales compuestos microporosos/no tejidos que exhiben capacidad de respiración y buenas propiedades de barrera. En un aspecto, se refiere a un material compuesto que comprende una capa no tejida, una capa microporosa, y una capa de fibra bruta básica. En otro aspecto, la invención se refiere a un método de laminar tramas comprendiendo una trama no tejida, una trama microporosa, y una trama de fibras brutas básicas. ÍES Las películas microporosas (o membranas, como son referidas frecuentemente en la presente) se han usado por largo tiempo en aplicaciones que requieren tanto de capacidad de respiración (o capacidad de transmisión de vapor de agua) como de barrera a los líquidos. Las películas microporosas comercialmen- 20 te disponibles incluyen película de polipropileno Celgard 2400, película de polietileno Exxaire, producida por Exxon Chemical Company, y TetraTex, una película microporosa de politetrafluoroetileno producida por TetraTek Corporation, y Gore-Tex, producida por .L. Gore & Associates. Otras películas microporo- 25 sas incluyen aquéllas hechas de poliamidas, poliésteres, poliuretano y polipropileno.

Las tramas no tejidas, debido a su alta porosidad, son de alta capacidad de respiración, pero exhiben pocas o nulas propiedades de barrera. Se han realizado esfuerzos para combinar no tejidos con película microporosa para llegar a un material compuesto que posea un balance de propiedades de respiración y de barrera. Tal material compuesto tiene usos en el cuidado de la salud, prendas de vestir protectoras, calzado, etc. Un documento intitulado "Exxaire Plus Non-Wovens - Made for Each Other", fue presentado en la primera conferencia anual de Tandee del 22 al 25 de octubre de 1991 en Knoxville, Tennes-see, Estados Unidos. Este documento describe un material compuesto de dos capas que comprende una película microporosa y un polietileno de alta densidad (HDPE) no tejido. Un artículo que apareció en Nonwovens Industry, fechado en junio de 1991, página 38, intitulado "New Light-Weight Film Creating Markets for Nonwoven Composites", describe un proceso no térmico para laminar una película microporosa en no tejidos usando patrones discretos de enlace de un adhesivo. Las patentes que describen películas microporosas y materiales compuestos de película microporosa incluyen las siguientes : (a) La patente de los Estados Unidos No. 4,777,073 divulga una película de poliolefina respirable preparada engargolando en estado fundido una película de poliolefina altamente rellena que es estirada para impartir mayor permeabili-dad a la película. (b) La patente de los Estados Unidos No. 4,929,303 divulga una película de poliolefina respirable termo-laminada en una tela no tejida de HDPE. Materiales compuestos no tejidos son descritos en las siguientes patentes de los Estados Unidos : (a) La patente de los Estados Unidos No. 4,929,303 divulga un material compuesto que comprende películas microporosas de poliolefina y telas no tejidas respirables. (b) La patente de los Estados Unidos No. 4,041,203 divulga un material compuesto de una trama de filamentos continuos enlazada térmicamente a una trama de filamentos discontinuos . (c) La patente de los Estados Unidos No. 4,142,016 divulga una estructura de capas múltiples que tiene una capa de fibras textiles y una capa de fibras corta brutas, básicas enlazadas conjuntamente por medio de un agente de enlace. (d) La patente de los Estados Unidos No. 4,194,939 divulga un material compuesto que comprende capas de fibras a granel enlazadas entre dos capas textiles de refuerzo. (e) La patente de los Estados Unidos No. 4,675,226 divulga una capa interna de fibras de celulosa y capas externas de fibras termoplásticas insufladas en estado derretido de filamentos continuos o fibras de rayón. Las capas son enlazadas por costura en forma conjunta. (f) La patente de los Estados Unidos No. 4,950,531 divulga un material compuesto de una capa de fibras insufladas en estado derretido y un material no tejido tal como fibras de pulpa, fibras brutas básicas, fibras insufladas en estado derretido y filamentos continuos. Las capas son entrelazadas hidráulicamente en forma conjunta. (g) La patente de los Estados Unidos No. 4,970,104 divulga al menos dos tramas no tejidas enlazadas conjuntamente por enlace entrelazado en puntos por medio de un tratamiento con corriente de chorro. (h) La patente de los Estados Unidos No. 5,149,576 divulga una estructura de material compuesto que comprende tramas no tejidas unidas conjuntamente por medio de una mezcla de un aditivo y un polímero termoplástico. (i) La patente de los Estados Unidos No. 5,178,931 divulga una estructura de material compuesto que comprende tres capas no tejidas de diferentes diámetros de filamento. La frontera entre las capas no tejidas adyacentes es tratada con un agente y la estructura de tres capas es enlazada mediante la aplicación de calor y presión. (j) La patente de los Estados Unidos No. 5,200,246 divulga un material compuesto que comprende fibras continuas que se extienden longitudinalmente enlazadas a tramas de no tejidos tales como tramas enlazadas por giro, tramas insufladas en estado derretido, tramas colocadas con aire, tramas hidroentrelazadas, tramas de película amarradas por giro, etc. Las tramas son enlazadas conjuntamente mediante adhesivo de insuflado en estado derretido en las entrecaras. (k) La patente de los Estados Unidos No. 5,230,949 divulga fibras y filamentos microporosos que pueden usarse solos o en combinación con otros materiales para formar laminados de tramas no tejidas. (1) La patente de los Estados Unidos No. 5,236,771 divulga un tela de forro compuesta para uso en prendas de vestir, que comprende una capa de fibras insufladas en estado derretido enlazadas a una capa no tejida de fibras brutas básicas o filamentos (enlazados en puntos y entrelazados por corriente de chorro de fluido) . (m) La solicitud PCT PCT/US93/01783 divulga un material compuesto no tejido, de capas múltiples, que comprende una capa de fibras insufladas en estado derretido, una capa de fibras enlazadas por giro, y una capa de fibras brutas básicas tales como fibras a base de celulosa enlazadas térmicamente en forma conjunta. Compendio de la Invención La presente invención se refiere a estructuras de trama compuestas que respiran y que poseen buenas propiedades de barrera y de resistencia. Además, el material compuesto construido de acuerdo con la presente invención exhibe propieda-des estéticas y de comodidad deseables.

Aunque el material compuesto de la presente invención tiene un amplio rango de usos donde son necesarias la capacidad de respiración y propiedades de barrera, está particularmente adaptado para uso como una prenda de vestir protectora. El material compuesto de la presente invención comprende, en su forma mas amplia, una estructura de tres capas que tiene una capa de núcleo de una trama de fibras brutas básicas, flanqueada por y enlazada adhesivamente a una película microporosa, y una trama no tejida. En una forma de realización preferida de la invención, el material compuesto comprende las siguientes cuatro capas : (a) una primera trama no tejida, de preferencia una trama insuflada en estado derretido o trama enlazada por giro; (b) una película microporosa enlazada adhesivamente a la trama no tejida (a) ; (c) una trama de fibras brutas básicas, de preferencia fibras brutas básicas de algodón, enlazada adhesivamente a la película microporosa; y (d) una segunda trama no tejida, de preferencia una trama insuflada en estado derretido, enlazada adhesivamente a la trama de fibras brutas básicas. La estructura combina las propiedades de barrera de la película microporosa, la capacidad de respiración y la resistencia de las tramas no tejidas, y la comodidad y las propiedades de impregnación de las fibras brutas básicas. Las tramas no tejidas también mejoran la estética (apariencia y suavidad manual) y aumentan la comodidad al usuario . Las pruebas también han mostrado que las tramas no tejidas, particularmente las tramas insufladas en estado derretido, contribuyen a las propiedades de barrera del material compuesto. La trama de fibras brutas básicas que exhibe características hidrófilas, proporciona una capa de impregnación o depósito para humedad y líquidos acuosos. El método preferido de laminar las tramas para formar el material compuesto implica los pasos de (a) aplicar un delgado revestimiento de un adhesivo sobre las tramas de modo que el adhesivo esté en la entrecara de cada trama para formar un material compuesto, y (b) alimentar el material compuesto hacia el pezón de rodillos de calandrado mantenidos a una temperatura baja (por ejemplo, menor de 100°C), para enlazar a presión las tramas en forma conjunta. El método puede ser llevado a cabo en una pasada a través de la calandra, donde las cuatro capas son enlazadas conjuntamente a presión, o en dos o mas pasadas a través de la calandra donde dos o tres capas son enlazadas conjuntamente en una pasada, seguida por la adición de una o mas capas en pasadas subsecuentes. Un aspecto particularmente sorprendente de la presente invención es que produce estructuras compuestas que son capaces de pasar tanto la prueba de penetración de sangre como la prueba de penetración viral para materiales de tela protectora bajo las designaciones ASTM ES 21-92 y ES 22-92, respectivamente.

Breve Descripción de los Dibujos La figura 1 es un esquema que ilustra el proceso de laminación para hacer el material compuesto de la presente invención. La figura 2 es una sección transversal amplificada de un material compuesto de la presente invención. Descripción de las Formas de Realización Preferidas Los materiales compuestos de la presente invención exhiben tanto capacidad de respiración como resistencia a líquidos, y son útiles en una variedad de aplicaciones médicas y/o de higiene tales como prendas de vestir protectoras, vendajes para heridas, vendajes estériles, absorbentes (por ejemplo pañales), máscaras faciales, y similares. Los materiales compuestos usados en muchas de estas aplicaciones deben tener las siguientes propiedades: (a capacidad de respirar, (b resistencia a líquidos, (c resistencia relativamente elevada, (d resistencia al desgaste, (e comodidad, (f apariencia, y (g costo relativamente bajo. En algunas de las aplicaciones, el material compuesto además debe tener absorbencia de líquidos. El material compuesto construido de acuerdo con la presente invención combina las propiedades de barrera de la película microporosa, la capacidad de respiración, la apariencia y la resistencia de los no tejidos, y la absorbencia y la comodidad del algodón. En su forma de realización mas amplia, el material compuesto comprende una trama de núcleo de fibras brutas básicas que exhibe características hidrófilas de humectación, y capas de flanco de una película microporosa y una trama no tejida. Cada una de las capas de la estructura de tres capas es enlazada adhesivamente mediante un proceso de enlace a baja presión, baja temperatura. En una forma de realización preferida, el material compuesto incluye además una segunda trama de un no tejido enlazado adhesivamente a la capa externa de la película microporosa. La descripción de cada una de las tramas usadas en el material compuesto, el método de laminación, y las propiedades del material compuesto, es dada mas adelante. Tramas No Tejidas Las tramas no tejidas son tramas hechas de fibras o filamentos orientados aleatoriamente de polímero termoplástico, entrelazando las fibras o los filamentos por medios mecánicos, térmicos o químicos. Los no tejidos excluyen papel y productos que son tejidos, hilados, empenachados, o fieltrados mediante hilado o tejido en húmedo. Las tramas no tejidas preferidas para uso en la presente invención son las tramas enlazadas por giro e insufladas en estado derretido.

Las tramas enlazadas por giro son formadas por filamentos que han sido extruidos, estirados, colocados sobre una banda continua, y luego enlazados térmicamente en forma inmediata pasando a través de una calandra caliente. Estas tramas son estructuras fibrosas de filamentos continuos teniendo un diámetro promedio de fibra de entre 12 y 50 mieras. Las tramas insufladas en estado derretido son hechas extruyendo un plástico derretido a través de una hilera de aberturas de troquel para formar filamentos y poniendo en contacto los filamentos extruidos con láminas de alta velocidad de aire caliente convergente. El aire convergente hace contacto con y atenúa o lleva los filamentos hacia abajo, depositándolos como fibras sobre un colector en un patrón aleatorio, formando una trama insuflada en estado derretido. Las tramas insufladas en estado derretido tienen un tamaño promedio de fibra de entre 0.5 y 15 mieras, el cual es sustancialmente inferior al tamaño promedio de fibra de la trama hilada en estado derretido. Otra diferencia entre las tramas insufladas en estado derretido y enlazadas por giro es que las tramas insufladas en estado derretido son mantenidas generalmente en forma conjunta por medio de entrelazamiento de fibras con algún enlace térmico, mientras que las tramas enlazadas por giro son generalmente enlazadas térmicamente por la calandra, aunque las tramas enlazadas por giro son también enlazadas por procesos químicos, adhesivos y de aguja .

Ambas técnicas de enlace por giro e insuflado en estado derretido son bien conocidas en la materia. Por ejemplo, la patente de los Estados Unidos No. 4,405,297 divulga un proceso enlazado por giro y la patente de los Estados Unidos No. 3,978,185 divulga un proceso de insuflado en estado derretido, ambas siendo incorporadas en la presente por referencia. Para los fines de la presente invención, las tramas no tejidas pueden ser hechas con cualquier polímero termoplástico sintético usado en procesos de insuflado en estado derretido o enlace por giro. A guisa de ejemplo, incluyen los siguientes: poliolefinas, particularmente homopolímeros y copolímeros de etileno y propileno (incluyendo copolímeros de EVA y EMA) , nilón, poliaminas, poliéster, poliestireno, poli-4-metilpenteno, polimetilmetacrilatos, politrifluorocloro-etileno, poliuretanos, policarbonatos, silicones, sulfuro de polifenileno, y tereftalato de polipropileno o polietileno. Los polímeros mas comunes usados en telas enlazadas por giro incluyen polipropileno teniendo una tasa de flujo de fundido de 12-40. Estos polímeros generalmente son extruidos a tempera-turas que varían de 180 a 350°C. Los polímeros mas comunes usados en telas insufladas en estado derretido incluyen polipropileno, teniendo tasas de flujo de fundido de 10-2,500. Estos polímeros son generalmente extruidos a temperatu-ras de entre 180 y 350°C y puestos en contacto con aire a alta velocidad a 180-375°C. El peso preferido de la trama no tejida es de alrededor de 0.1 a alrededor de 2 onzas por yarda cuadrada. Los pesos preferidos son de entre alrededor de 0.25 a alrededor de 1.5 onzas por yarda cuadrada para las tramas enlazadas por giro. Los no tejidos pueden incluir aditivos para impartir propiedades deseadas a las tramas. Ejemplos de estos aditivos son agentes humectantes, fluoroquímicos, anti-estáticos, y agentes anti-microbianos . Como se indicó antes, las tramas no tejidas en una forma de realización preferida comprenden las dos capas externas de la estructura de cuatro capas. Estas tramas imparten resistencia a la estructura, mejoran la mano (suavidad al tacto) y la capacidad de uso, y mejoran la comodidad y la apariencia, dando a la tela compuesta una apariencia y una sensación similares a tela. Película Microporosa El término "película microporosa" significa una membrana microporosa. Los términos "película" y "membrana" son usados en la presente en forma intercambiable. Las películas microporosas son definidas como teniendo una angosta distribución de tamaños de poro en el rango sub-micrónico, de 1.0 a 10 mieras. Las películas microporosas pueden hacerse por varios procesos, que incluyen (a) disolver polímeros en solución, seguido por extracción del solvente mediante vapor de agua, (b) estirar los polímeros cristalizables, lo que da como resultado lágrimas de tamaño micrométrico, y (c) estirar una película de poliolefina rellena de mineral. Los polímeros usados en las películas microporosas incluyen PTFE, poliolefinas, poliuretanos, poliamidas y poliésteres. La película microporosa preferida usada en la presente invención es una poliolefina preparada estirando una película de poliolefina altamente rellenada para impartir permeabilidad en ella, de acuerdo con la patente de los Estados Unidos No. 4,777,073, cuya divulgación es incorporada en la presente por referencia. La película microporosa preparada mediante este proceso exhibe excelente capacidad de respiración, al menos 3,000 y generalmente de 4,000 a 10,000 gramos por metro cuadrado por día, y en comparación con otras películas microporosas, es barata. Las poliolefinas usadas para hacer la película incluyen polipropileno, copolímeros de propileno, homopolímeros y copolímeros de etileno, y mezclas físicas de éstos. Una poliolefina preferida es un copolímero de polipropileno y polietileno de baja densidad, particularmente polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) . El relleno preferido a concentraciones de 30 a 70% en peso incluye rellenos inorgánicos tales como carbonato de calcio, Ti02, talco, arcilla y tierra de diatomá-ceas, sílice, carbonato de magnesio, carbonato de bario, sulfato de magnesio y otros rellenos inorgánicos listados en la referen-cia anterior, la patente de los Estados Unidos No. 4, 777 ,073. El carbonato de calcio es el relleno preferido. El tamaño de poro de esta película varía de 0.1 a 0.5 mieras. Trama de Fibras Brutas Básicas El término "fibras brutas básicas", como se usa en la presente, incluye fibras discretas naturales o sintéticas que tienen una longitud de menos de 1 a alrededor de 8 pulgadas, de preferencia de alrededor de 0.5 a alrededor de 5 pulgadas, y con la mayor preferencia de alrededor de 1 a alrededor de 3 pulgadas. Las fibras brutas básicas pueden incluir solo un tipo de fibras o pueden incluir mezclas físicas. Para los fines de la presente invención, las fibras deben exhibir al menos ciertas propiedades hidrófilas. La concentración preferida de las fibras hidrófilas en la mezcla física debe ser de al menos 25%, y de preferencia mayor de 50%. Las fibras sintéticas pueden hacerse de termoplásticos tales como poliolefinas (incluyendo polipropileno y polietileno) , poliésteres, y poliamidas, que se extruyen al diámetro apropiado (habitualmente, de 10 a 50 mieras) y se cortan a la longitud deseada, habitualmente de 0.5 a 5.0 pulgadas. Las fibras brutas básicas o naturales pueden ser fibras a base de celulosa, tales como algodón, ramina, cáñamo, lino, yute, kenaf, bagazo, eucalipto, rayón, y combinaciones de éstos, pero no incluyen fibras de madera. Las fibras brutas básicas pueden ser formadas en una trama por cualquiera de los procesos conocidos actualmen-te, incluyendo pero sin limitarse a enlace térmico, enlace con látex, o cardado, o punzonado con aguja, o hidroentrelazamiento. La trama preferida de fibras brutas básicas incluye fibras de algodón o fibras de algodón mezcladas físicamente con otras fibras brutas básicas. Las fibras de algodón de preferencia tienen una finura de entre alrededor de 3 a 5 unidades de micronaire para dar flexibilidad a la trama. Las fibras brutas básicas de algodón tienen una anchura promedio de alrededor de 15 a 20 mieras. Las fibras básicas brutas, que exhiben absorbencia de materiales de base acuosa, tales como agua y sangre, actúan como un depósito para cualquier líquido o sangre. La propiedad de impregnación de la capa hidrófila también absorbe vapor de agua. Mas aún, la trama de fibras básicas brutas mejora la propiedad de comodidad del material compuesto. Adhesivo Puede usarse cualquiera de los adhesivos compatibles con poliolefinas y las fibras básicas brutas. Los adhesivos preferidos son los adhesivos de fundido en caliente, tales como adhesivos a base de polipropileno, y adhesivo EVA (por ejemplo, 20-40% en peso de VA) . Enlace Adhesivo Es importante al laminar los materiales compuestos de la presente invención usar técnicas de enlace no térmico. El enlace térmico tiene tendencia a dañar la película microporosa al introducir agujeros. La técnica preferida para aplicar el adhesivo es mediante rocío en estado fundido o insuflado en estado derretido de adhesivos, donde un rocío de aire/adhesivo es depositado sobre una de las superficies por enlazarse. Tanto el insuflado en estado derretido como el rocío en estado fundido implican extruir un filamento o filamentos de un adhesivo fundido en caliente a partir de un troquel y poner en contacto el filamento o filamentos con aire ya sea para estirar o atenuar el filamento o romperlo en gotitas que son depositadas sobre la superficie de la trama. La cantidad de adhesivo depositado sobre la trama puede variar dentro de un rango amplio, pero debe ser suficiente para asegurar buena adhesión, pero no tanto como para que se tapen cantidades considerables de los poros de la trama. La aplicación de alrededor de 1 a 10 gramos por metro cuadrado del adhesivo debe ser suficiente, siendo preferidos 1 a 5 gramos por metro cuadrado. Como se indicó antes, el enlace debe ser por medio de técnicas de presión no térmicas. "No térmico" significa que el material compuesto es formado aplicando una presión de enlace a temperaturas por debajo del punto de fusión o la temperatura de ablandamiento de los polímeros usados en el laminado. Con poliolefinas, ésto significa que las temperaturas para llevar a cabo lo anterior son inferiores a 100 °C, y de preferencia inferiores a 50°C, con la mayor preferencia inferiores a 30°C. El límite inferior de la temperatura de laminación será la temperatura ambiental, la cual, dependiendo de la ubicación geográfica, puede variar ampliamente de 0 a 50 °C. Un aparato de laminación 10 que puede ser usado para laminar el material compuesto de la presente invención es ilustrado esquemáticamente en la figura 1. El conjunto de laminación comprende una pluralidad de husillos 11, 12, 13 y 14 para recibir rodillos de trama y película, rodillos de guía y tensión 15, troqueles de insuflado en estado derretido 16, 17 y 18, rodillos de calandra 19 y 20, y husillo de admisión 21. Los diversos rodillos pueden estar montados en los husillos de alimentación 11-14, en la forma que se describe mas adelante. Un rollo 22 de la trama no tejida es montada en el husillo 11, la trama 23 siendo dispensada a partir del mismo, engranado alrededor de los rodillos 15, dispuesto bajo el troquel 16, y alimentado hacia el pezón de los rodillos de calandra 19 y 20. Un rollo 24 de película microporosa es montado en el husillo 12, la trama 25 siendo dispensada a partir del mismo, y alimentado hacia el pezón de los rodillos de calandra 19 y 20. Un rollo 26 de fibras básicas brutas es montado en el husillo 13, la trama 27 siendo dispensada a partir de éste, y alimentado hacia el pezón de los rodillos de calandra 19 y 20. Finalmente, un rollo 28 de una trama no tejida es montado en el husillo 14 y la trama 29 dispensada a partir del mismo. La trama 29 es engranada alrededor de los rodillos 15, pasando por debajo del troquel de insuflado en estado derretido 18, y hacia el pezón de los rodillos de calandra 19 y 20. Los rodillos de calandra pueden consistir en las siguientes combinaciones: (a) rodillos impulsados 19 y 20, que tienen superficies lisas de hule; o (b) un rodillo 19 con una superficie lisa de acero y el rodillo 20 que tiene un patrón resaltado de una forma geométrica tal como un diamante o cuadrado. El resalte (el área de las porciones realzadas que hacen contacto con la trama que pasa a través del pezón) varía de 5 a 35%, de preferencia de 10 a 25% de la superficie total de la trama en contacto en éste. En operación, las cuatro tramas 23, 25, 27 y 29 son alimentadas en relación de cobertura hacia el pezón de los rodillos 19 y 20, como se muestra en la figura 1, y son impulsádas o jaladas a su través alrededor del rodillo guía 15 y enrolladas en el husilllo 21 que forma el rodillo compuesto 34. Los rodillos de calandra 19 y 20 son mantenidos a una temperatura bien por debajo de la temperatura de ablandamiento de los polímeros, de preferencia menor de 100 °C, y la presión en el pezón es mantenida entre alrededor de 50 y 150 psi, de preferencia 75 a 125 psi, usando los rodillos lisos, y alrededor de 150 a 250 libras por pulgada lineal, usando la combinación de rodillo liso y rodillo resaltado. Al pasar las tramas 23, 25 y 29 bajo los troqueles de insuflado en estado derretido 16, 17 y 18, los rocíos 30, 31 y 32 de adhesivos son depositados sobre una superficie de cada trama. El adhesivo depositado sobre tales tramas forma una capa discontinua, delgada, sobre ellas. La depositación del adhesivo de esta manera asegura que el adhesivo estará en la entrecara de cada una de las tramas al pasar a través del pezón de los rodillos de calandra 19 y 20. La velocidad a la cual son procesadas las tramas a través de los pezones puede variar dentro de rangos relativamente amplios, pero son suficientes velocidades de 5 a 10 metros por minuto para asegurar buen enlace. Como se ilustra en la figura 2, el material compuesto 34 comprende una primera trama no tejida 23 que tiene la superficie externa 35 y una superficie interna 36 enlazada adhesivamente a la superficie 37 de la película microporosa 25. La superficie opuesta 38 de la película microporosa 25 es enlazada adhesivamente a la superficie 39 de la trama de fibras básicas brutas 27. Similarmente, la superficie 40 de la trama de fibras básicas brutas 27 es enlazada adhesivamente a la superficie 41 de la segunda trama no tejida 29. La superficie 42 de la trama 29, cuando se usa como prenda de vestir protectora, estará en contacto con el cuerpo del usuario, y la superficie externa 35 del material compuesto 34 estará expuesta al ambiente. De esta manera, cualquier sangre o líquido tóxico del ambiente que entre en contacto con la prenda de vestir tendrá primero que pasar a través de la trama no tejida 23 y luego a través de la película microporosa de barrera 25.

La microporosidad y la naturaleza hidrófoba de estas capas actuarán como una barrera al líquido. Cualquier líquido que no pase estas capas de barrera entrará en la capa de fibras básicas brutas, hidrófilas, la cual actuará como un depósito o capa de impregnación para contener la sangre o el líquido.

Finalmente, la capa interna no tejida 29 actúa como una segunda barrera, aunque no tan efectiva como la película microporosa 25. Una variación del aparato de laminación 10 usado en el proceso incluye básicamente el mismo aparato, sin el husillo 12 y el troquel 17. En este conjunto, se requiere de una pasada para laminados de tres capas y dos pasadas para laminados de cuatro capas . La capacidad de respiración del material compuesto 34 permite que pasen aire y vapor de agua secuencialmente a través de las capas 29, 27, 25, 23 y hacia el ambiente, de esta manera proporcionando comodidad al usuario. La capa de fibras básicas brutas 27 proporciona la función adicional de actuar como un material de impregnación para cualquier perspiración o líquido que pueda pasar del usuario hacia afuera. La siguiente tabla presenta algunas de las propiedades preferidas o especificaciones para cada capa.

El material compuesto 34 de preferencia tiene un grosor que varía de 0.2 a 1.5 milésimas de pulgada, con mayor preferencia 0.3 a 1.0 milésimas de pulgada, y un valor MVTR de al menos 400 g/m2/24 horas, y con la mayor preferencia al menos 500 g/m2/24 horas. Un valor MVTR de 500-1,000 g/m2/24 horas será satisfactorio para la mayoría de los materiales compuestos. El material compuesto tiene una resistencia al estallamiento de al menos 10 psi, y de preferencia de al menos 15 psi. El material compuesto puede hacerse en un peso que varía de 2.00 a 6.00 oz/yd2, de preferencia de 2.5 a 4.0 oz/yd2. Como se demostró ampliamente por los resultados de prueba presentados mas adelante, el material compuesto de la presente invención exhibe una combinación de propiedades que lo hacen idealmente adecuado para varias aplicaciones: (a) El material compuesto respira (ver resultados de la prueba MVTR) . (b) El material compuesto exhibe una buena barrera a los líquidos (ver resultados de la prueba de resistencia a sangre y viral) . (c) El material compuesto tiene una mano y una apariencia suaves, similares a tela. (d) El material compuesto con la película microporosa preferida (Exxaire) costa menor que muchos materiales compuestos que tienen otras películas microporosas. Una aplicación particularmente útil del material compuesto de la presente invención es en prendas de vestir protectoras, médicas, diseñadas para proteger al usuario de contacto con líquidos tóxicos o sangre externos, o para proteger el ambiente contra contaminación por sangre o líquidos que emanan del usuario. Otros usos médicos e higiénicos incluyen absorbentes de la higiene femenina, pañales para bebés, productos para adultos incontinentes, prendas de vestir protectoras industriales, vendas para heridas, parches transdérmicos y similares. Otros usos incluyen ropa deportiva, equipo para lluvias, calzado y similares . Aunque las razones que explican el desempeño mejorado (pruebas MVTR y de resistencia a sangre y viral) del material compuesto de la presente invención no son comprendidas totalmente, se cree que la combinación de la película microporosa y las capas no tejidas mejora las propiedades de barrera, y las fibras básicas brutas aportan una capa de depósito o impregnación hidrófila para sangre o líquidos acuosos. Experimentos Se llevaron a cabo experimentos para probar las propiedades de laminados fabricados de acuerdo con la presente invención. Materiales de trama: laminados de tres y cuatro capas fueron hechos de los siguientes materiales: MB - una trama no tejida, insuflada en estado derretido, de polipropileno teniendo un diámetro promedio de fibra de entre 3.8 y 4.3 mieras. SB - una trama enlazada por giro de polipropileno teniendo un diámetro promedio de fibra de 23.0 mieras. MP - una película microporosa de polietileno comercializada por Exxon Chemical Company como "Exxaire". Algodón - algodón de fibra básica bruta que ha sido cardado (C) , o enlazado térmicamente (TC) , o enlazado con látex (LC) . Adhesivo - un adhesivo fundido en caliente a base de polipropileno, comercializado por Finley Adhesive, de Wauwatosa, Wisconsin, Estados Unidos, como H2279. Proceso de laminación: se hicieron estructuras laminadas como sigue: a) Materiales compuestos de tres capas fueron fabricados alimentando al pezón de rodillos de calandra en contrarotación a partir de tres tramas separadas en relación de cobertura. Antes de entrar al pezón, las dos tramas externas fueron pasadas bajo un troquel de insuflado en estado derretido que insufló en estado derretido un adhesivo fundido en caliente sobre ellas a alrededor de 5.0 g/m2. La superficie de cada trama externa así fue enlazada a la trama media de la estructura de tres capas y el material compuesto de tres capas fue enrollado en un rollo. b) Se fabricó el material compuesto de cuatro capas preparando el material compuesto de tres capas como se describió antes, seguido por el paso de alimentar al pezón de rodillos de calandra el material compuesto de tres capas, como se describió antes, y una cuarta trama de un rollo de cuarta trama. Antes de entrar al pezón, el material compuesto de tres capas y la cuarta trama fueron pasados, cada uno, bajo un troquel de insuflado en estado derretido, donde se aplicó un adhesivo (H2279) a alrededor de 5.0 g/m2. Las superficies con el adhesivo fueron alimentadas al pezón para enlazar entre sí. La estructura de cuatro capas fue enlazada en forma conjunta y enrollada en un rollo. Se usaron rodillos de calandra lisos (SC) o rodillos de calandra resaltados (EC) para enlazar las diferentes capas. La calandra lisa consistió en dos rodillos provistos con cubiertas lisas de hule. La calandra resaltada consistió en un rodillo resaltado de acero, con patrón de diamante, y un rodillo liso de acero. El área realzada del patrón de diamante representó alrededor de 14.7% del área del rodillo. Al calandrar con los rodillos lisos, los rodillos de calandra fueron operados a una temperatura de pezón de alrededor de 20°C, una presión de pezón de alrededor de 80-90 psi, y una velocidad de alrededor de 5-10 m/min. El enlace de puntos con rodillos resaltados (Kusters) fue llevado a cabo a una temperatura del pezón de 23 °C, una presión del pezón de 150 o 200 psi, y una velocidad de pezón de 5-10 m/min. Los materiales compuestos calandrados lisos (teniendo cuatro capas) fueron preparados mediante dos pasadas a través del pezón de la calandra. En la primera pasada, se laminaron tres capas con solo una mínima presión del pezón. En la segunda pasada, se añadió una cuarta trama y luego se pasó a través del pezón de calandra a las condiciones descritas. En el enlace de puntos, se combinaron las cuatro capas por el método de dos pasadas antes descrito, salvo que la presión del pezón en ambas pasadas fue mínima. Estos laminados fueron entonces enlazados por paso a través del pezón de la calandra resaltada a las condiciones antes descritas. Estructuras laminadas: se hicieron estructuras de capas múltiples por duplicado; las tramas de una siendo enlazadas adhesivamente en forma conjunta por la calandra lisa (SC) y las de otra por la calandra resaltada (EC) , como se describió antes.

Pruebas de la Serie I Se llevaron a cabo las pruebas de la Serie I en materiales compuestos que comprenden las capas siguientes : (a) una trama de MB teniendo un peso de 0.50 (muestras 1, 3, 5, 7) o 0.75 (muestras 2, 4, 6 y 8) oz/yd2; (b) una película MP teniendo un peso de 0.94 oz/yd2 salvo por las muestras 3 y 4, para las que fue de 0.50 oz/yd2; (c) una trama de algodón (C o TC o LC) teniendo un peso de 0.60 (muestras 7 y 8) , 0.65 (muestras 5 y 6) , o 0.75 (muestras 1 a 4) ; (d) una trama de MB teniendo un peso de 0.50 o 0.75 [misma distribución de las muestras que para la trama (a) ] . Los laminados fueron enlazados adhesivamente insuflando en estado derretido un adhesivo sobre una superficie de las capas (a) , (b) y (c) . Los materiales compuestos de las pruebas de la Serie I tuvieron las siguiente especificaciones: Pruebas de la Serie II: Estas pruebas fueron llevadas a cabo en materiales compuestos de cuatro capas, como se describió para la muestra 1 en las muestras de la prueba de la Serie I, salvo que una trama enlazada por giro de polipropileno teniendo un peso 0.60 oz/yd2 fue usada como capa (a) . Los materiales compuestos de la Serie II tuvieron las siguientes especificaciones: Pruebas de la Serie III: Estas pruebas fueron llevadas a cabo usando materiales compuestos de cuatro capas, como se describió para las pruebas de la Serie I, salvo que las capas (a) y (d) fueron tramas enlazadas por giro de polipropileno teniendo un peso de 0.60 oz/yd2. La película de MP tenía un peso de 0.50 para todas las muestras, salvo por la muestra 11 (0.94 oz/yd2) . La capa de algodón para las muestras tuvo pesos de 0.75 (muestras 11 y 12) , 0.65 (muestra 13), o 0.60 (muestra 14). Los materiales compuestos de las pruebas de la Serie III tuvieron las siguientes especificaciones: Ejemplos Comparativos: Se hicieron y probaron seis laminados sin la trama de algodón y tres laminados sin la película MP. Las capas (a) , (b) y (d) de las muestras 15, 16, 17, 18, 19 y 20 correspondieron a las mismas capas de las muestras 1, 3, 2, 4, 9 y 11, respectivamente. Las capas (a), (c) y (d) de las muestras 21, 22 y 23 correspondieron a las mismas capas de las muestras 1, 2 y 3, respectivamente. Estas muestras comparativas tuvieron las siguientes especificaciones: Procedimientos de Prueba: Se llevaron a cabo las siguientes pruebas en cada muestra: Resistencia al estallamiento: prueba estándar INDA (INDA, Association of the Nonwoven Fabrics Industry) , lst 30.0 -70 (R82) MVTR (tasa de transmisión de vapor de humedad) : ASTM E96-80 Resistencia de materiales de tela protectora a sangre sintética: (designación ASTM: ES 21-92): este método de prueba cubre la determinación de la resistencia de materiales de tela protectora a penetración por líquidos biológicos usando sangre sintética bajo la condición de contacto continuo con el líquido. Las determinaciones de "pasa/falla" del material de tela protectora están basadas en la detección visual de penetración de sangre sintética. Resistencia de materiales de tela protectora a penetración por patógenos llevados en la sangre usando penetración viral como un sistema de prueba: (designación ASTM: ES 22-92) : este método de prueba es usado para medir la resistencia de materiales de tela protectora a penetración de patógenos llevados en la sangre usando un microbio sustituto bajo la condición de contacto continuo con el líquido. Las determinaciones de "pasa/falla" de la tela protectora están basadas en la detección de penetración viral.

Resultados de prueba: la siguiente tabla presenta los resultados de las pruebas llevadas a cabo: Ca an ra sa 2Calandra Resaltada 15 -Prueba no llevada a cabo Comparación: calandra lisa vs. calandra resaltada mayor resistencia al estallamiento mayor MVTR 20 desempeño mejorado en la prueba de resistencia a sangre desempeño mejorado en la prueba de resistencia viral La estructura usada en las pruebas de las Series I y II con calandra lisa (SC) dio los mejores resultados en términos de resistencia a sangre y resistencia viral.

Pruebas Comparativas: 15 20 1Calandra lisa 2Calandra resaltada •Prueba no llevada a cabo Es significativo observar que los materiales compuestos comparativos (muestras 15, 16, 17, 18, 19 y 20) vis-a-vis sus materiales compuestos correspondientes de la presente invención (muestras 1, 3, 2, 4, 9, 11) con algodón fueron (a) consistente-mente inferiores en resistencia al estallamiento y (b) consistentemente inferiores (salvo por la muestra 19 EC) en MVTR. Todas las muestras comparativas (salvo por las muestras 19 EC y 20 EC) sin algodón pasaron la prueba de resistencia a sangre, pero solo una de las tres muestras probadas pasó la mas rigurosa prueba de resistencia viral. Los datos demuestran claramente el efecto de las fibras básicas brutas (por ejemplo, algodón) sobre la resistencia al estallamiento y la MVTR de los materiales compuestos, y sugieren que juega un papel importante en la resistencia a sangre y viral. Solo se requirió probar tres de las muestras comparativas (21, 22 y 23) para demostrar la importancia de la película MP. Ninguna de estas muestras pasó la prueba de resistencia a sangre, y todas tuvieron menores resistencias al estallamiento. Aunque los materiales compuestos de la presente invención han sido descritos como comprendiendo tres o cuatro capas enlazadas adhesivamente en forma conjunta, debe enfatizarse que ésta representa la estructura preferida. Variaciones incluyen capas intermedias de enlace adhesivo entre dos o mas de las capas descritas.

Claims (32)

1. REIVINDICACIONES 1. Un laminado, que comprende: (a) una primera capa interna de una película microporosa; (b) una segunda capa interna que cubre la primera capa interna y estando compuesta de fibras básicas brutas, al menos 25% en volumen de las cuales son fibras básicas brutas, hidrófilas; y (c) capas externas primera y segunda de tramas no tejidas termoplásticas colocadas en lados opuestos de las capas internas cubiertas, dichas tramas no tejidas teniendo un tamaño promedio de fibra o filamento de 0.5 a 30 mieras, dichas capas siendo enlazadas conjuntamente por medio de adhesivos colocados en las entrecaras de las capas.
2. 2. El laminado de la reivindicación 1, donde la segunda capa interna comprende al menos 25% en peso de fibras de algodón .
3. 3. El laminado de la reivindicación 2, donde la segunda capa interna comprende al menos 50% en peso de fibras de algodón.
4. 4. El laminado de la reivindicación 3, donde la segunda capa interna comprende 100% de fibras de algodón.
5. 5. El laminado de la reivindicación 1, donde la segunda capa no tejida es una capa insuflada en estado derretido teniendo un tamaño promedio de fibra de 0.5 a 15 mieras.
6. 6. El laminado de la reivindicación 1, donde ambas capas externas no tejidas están compuestas por tramas insufladas en estado derretido teniendo un diámetro promedio de fibra de 0.5 a 15 mieras.
7. 7. El laminado de la reivindicación 1, donde la película microporosa tiene un tamaño promedio de poro de 0.1 a 10 mieras .
8. 8. El laminado de la reivindicación 1, donde el laminado tiene un grosor de 0.2 a 1.5 milésimas de pulgada y tiene las siguientes propiedades: una tasa de transmisión de vapor de humedad de al menos 400 g/m2 por 24 horas, y una resistencia al estallamiento de al menos 15 psi.
9. 9. El laminado de la reivindicación 1, donde el laminado es capaz de pasar la prueba de resistencia a la penetración de sangre ASTM ES 21-92.
10. 10. El laminado de la reivindicación 1, donde el laminado es capaz de pasar la prueba de resistencia a virus ASTM ES 22-92.
11. 11. El laminado de la reivindicación 1, donde la película microporosa es una poliolefina rellena de partículas, estirada para proporcionar permeabilidad en ella.
12. 12. El laminado de la reivindicación 2, donde las fibras de algodón son seleccionadas del grupo que consiste en fibras cardadas, fibras enlazadas con látex y fibras enlazadas térmicamente.
13. 13. El laminado de la reivindicación 1, donde la película microporosa representa al menos 25% en peso del laminado .
14. 14. El laminado de la reivindicación 1, donde el adhesivo es adhesivo fundido en caliente.
15. 15. El laminado de la reivindicación 14, donde el adhesivo que enlaza las capas conjuntamente está en una cantidad de 1 a 10 g/m2.
16. 16. El laminado de la reivindicación 14, donde el adhesivo está en la forma de capas que han sido rociadas sobre las superficies del laminado y posteriormente enlazadas a presión a una temperatura inferior a 100°C.
17. 17. Un laminado adecuado para usos médicos, el cual comprende : (a) una primera trama no tejida seleccionada del grupo que consiste en tramas termoplásticas enlazadas por giro e insufladas en estado derretido, y teniendo una superficie externa y una superficie interna; (b) una película microporosa que tiene una superficie externa que mira a la primera trama no tejida y enlazada adhesivamente a ésta, y una superficie que mira hacia adentro; (c) una trama de fibras básicas brutas que comprende al menos 25% de fibras hidrófilas, y teniendo una superficie externa enlazada adhesivamente a la superficie que mira hacia adentro de la película microporosa, y una superficie que mira hacia adentro; (d) una segunda trama no tejida seleccionada del grupo que consiste en tramas termoplásticas enlazadas por giro e insufladas en estado derretido, y teniendo una superficie externa enlazada adhesivamente a la superficie que mira hacia adentro de la trama de fibras básicas brutas.
18. 18. El laminado de la reivindicación 17, donde la película microporosa está compuesta por películas seleccionadas del grupo que consiste en poliolefinas, poliamidas, poliuretanos y PTFE.
19. 19. El laminado de la reivindicación 17, donde la trama de fibras básicas brutas comprende mas de 50% en peso de fibras de algodón.
20. 20. El laminado de la reivindicación 17, donde la película microporosa es preparada estirando una poliolefina que tiene un relleno inorgánico disperso en ella para impartir suficiente porosidad en la misma para proporcionar capacidad de respiración a la película.
21. 21. Un método de hacer un laminado, que comprende: (a) seleccionar una capa de una primera trama no tejida y una capa de película microporosa; (b) rociar un adhesivo en estado derretido a una superficie de ya sea la trama no tejida o la película microporosa; (c) cubrir la primera trama no tejida y la película microporosa con el adhesivo rociado dispuesto entre ellas, la película microporosa teniendo una superficie interna que mira a la primera trama no tejida y una superficie externa; (d) seleccionar una capa de una segunda trama no tejida y una capa de fibras básicas brutas; (e) rociar un adhesivo en estado derretido ya sea a la superficie de la segunda trama no tejida o la capa de fibras básicas brutas; (f) cubrir la segunda trama no tejida y la capa de fibras básicas brutas con el adhesivo rociado dispuesto entre ellas, dicha capa de fibras básicas brutas teniendo una superficie interna que mira a la segunda trama no tejida y una superficie externa; (g) rociar un adhesivo ya sea sobre la superficie externa de la película microporosa o la segunda trama no tejida; (h) alimentar las cuatro capas en relación dispuesta una sobre otra a través del pezón de rodillos de calandra en contra-rotación, presurizados, donde hay adhesivo en la entrecara de cada una de las capas, con lo cual las capas son enlazadas a presión en forma conjunta mediante los adhesivos.
22. 22. El método de la reivindicación 21, donde las fibras básicas brutas comprenden mas de 50% en peso de fibras de algodón.
23. 23. El método de la reivindicación 21, donde la primera trama no tejida es seleccionada del grupo que consiste en tramas insufladas en estado derretido y enlazadas por giro, y la segunda trama no tejida es una trama insuflada en estado derretido.
24. 24. El método de la reivindicación 21, donde la presión es de 10 a 200 psi.
25. 25. El método de la reivindicación 21, donde la superficie de los rodillos de pezón es hecha de material resilente liso.
26. 26. El método de la reivindicación 25, donde la superficie de ambos rodillos es lisa.
27. 27. El método de la reivindicación 26, donde uno de los rodillos de calandra está resaltado.
28. 28. El método de la reivindicación 21, donde el adhesivo es un adhesivo fundido en caliente.
29. 29. El método de la reivindicación 21, donde la temperatura de los rodillos es mantenida a menos de 100 °C.
30. 30. Una prenda de vestir protectora para cubrir un miembro del cuerpo para proteger el miembro del cuerpo de contacto con sangre o líquidos extraños, que comprende: (a) una primera capa termoplástica no tejida que tiene una superficie externa que está dispuesta hacia afuera del miembro de cuerpo, y una superficie interna que mira al miembro de cuerpo; (b) una capa de fibras básicas brutas que tiene una superficie externa que mira hacia afuera del miembro de cuerpo, y una superficie interna que mira a la primera capa no tejida y estando enlazada adhesivamente a la superficie externa de la primera capa no tejida; (c) un miembro de película microporosa que tiene una superficie externa que mira hacia afuera del miembro de cuerpo y una superficie interna que mira a la superficie externa de la capa de fibras básicas brutas y estando enlazada adhesivamente a la misma; (d) una segunda capa termoplástica no tejida que tiene una superficie externa que mira hacia afuera del miembro de cuerpo y una superficie interna enlazada adhesivamente a la superficie externa de la capa de película microporosa.
31. 31. La prenda de vestir de la reivindicación 30, donde la capa de fibras básicas brutas incluye fibras básicas brutas de algodón, y la segunda capa no tejida comprende una trama insuflada en estado derretido.
32. 32. Un laminado que comprende una capa de núcleo de fibras básicas brutas de algodón y capas de flanco de una película microporosa y una capa no tejida seleccionada del grupo que consiste en fibras o filamentos termoplásticos insuflados en estado derretido o enlazados por giro, dichas capas de flanco estando enlazadas en forma adhesiva a superficies opuestas de la capa de núcleo.