ES2643697T3 - Artículo multicapa permeable al vapor y prácticamente impermeable al agua - Google Patents
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Description
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DESCRIPCION
Artfculo multicapa permeable al vapor y practicamente impermeable al agua Campo tecnico
Esta descripcion se refiere a artfculos multicapa permeables al vapor y practicamente impermeables al agua, asf como tambien a los productos y metodos relacionados.
Antecedentes
Las peftculas que permiten el paso de gases a tasas de transmision de moderadas a altas a menudo se denominan transpirables. Los gases mas comunmente usados para demostrar la transpirabilidad de una peftcula son el vapor de agua (tambien denominado en la presente descripcion como humedad o vapor de humedad) y el oxfgeno. La prueba de transmision de vapor de humedad y la prueba de transmision de oxfgeno miden la masa o volumen de gas transportado a traves de la seccion transversal de una peftcula en una unidad de tiempo dada para un conjunto definido de condiciones ambientales. Las peftculas transpirables pueden clasificarse ya sea como peftculas microporosas o peftculas monoftticas (que no son porosas).
Una peftcula transpirable puede laminarse sobre un sustrato no tejido para formar un artfculo multicapa permeable al vapor y practicamente impermeable al agua. Un artfculo multicapa permeable al vapor y practicamente impermeable al agua generalmente se refiere a un artfculo que permite el paso de un gas pero practicamente no permite el paso del agua.
La patente de EE. UU. num. 6,187,696 de Lim y otros titulada “Breathable Composite Sheet Structure” se dirige a una lamina compuesta o estructura laminada permeable al vapor de humedad y practicamente impermeable a los ftquidos que comprende un sustrato fibroso y una capa de peftcula termoplastica permeable al vapor de humedad. La referencia describe expresamente que la peftcula esta practicamente libre de agujeros o poros, y asf no requiere un relleno formador de poros. De hecho, la referencia ensena que las peftculas microporosas son susceptibles de filtrar fluidos. Ademas, la referencia no proporciona descripcion con relacion al uso de una primera peftcula que se encuentra entre un sustrato no tejido y una segunda peftcula, en donde la primera peftcula incluye un relleno formador de poros y la segunda peftcula tiene un poftmero que puede absorber y liberar humedad.
Resumen de la invencion
Los inventores han descubierto inesperadamente que un artfculo multicapa permeable al vapor y practicamente impermeable al agua que contiene una peftcula microporosa transpirable (p. ej., una peftcula que contiene el mismo tipo de poftmero usado en el sustrato no tejido) entre una peftcula monolftica transpirable y un sustrato no tejido puede mejorar la adherencia de la peftcula monolftica transpirable al sustrato no tejido a la vez que mantiene la tasa de transmision de vapor de humedad (MVTR) del artfculo completo. Ese artfculo puede ser adecuado para su uso como un material de construccion (p. ej., una cubierta de casa o una cubierta de techo).
En un aspecto, esta descripcion presenta un artfculo, que comprende un sustrato no tejido;
una primera peftcula soportada por el sustrato no tejido, la primera peftcula comprende un primer poftmero y un relleno formador de poros, la diferencia entre la energfa superficial de la primera peftcula y la energfa superficial del sustrato no tejido es a lo sumo 10 mN/m y una segunda peftcula que comprende un segundo poftmero que puede absorber y liberar humedad y que proporciona una barrera a los fluidos acuosos, la primera peftcula se encuentra entre el sustrato no tejido y la segunda peftcula.
En otro aspecto, esta descripcion presenta un artfculo que incluye un sustrato no tejido, una primera peftcula soportada por el sustrato no tejido y una segunda peftcula. La primera peftcula se encuentra entre el sustrato no tejido y la segunda peftcula e incluye un primer poftmero y un relleno formador de poros. La diferencia entre la energfa superficial de la primera peftcula y la energfa superficial del sustrato no tejido es a lo sumo 10 mN/m. La segunda peftcula puede incluir un segundo poftmero seleccionado del grupo que consiste en copoftmeros de bloque de antndrido maleico, copoftmeros de bloque de metacrilato de glicidilo, copoftmeros de bloque de polieter, poliuretanos, ionomeros que contienen polietileno y sus mezclas.
El primer poftmero puede incluir una poliolefina o un poliester. La segunda peftcula puede incluir un segundo poftmero seleccionado del grupo que consiste en copoftmeros de bloque de anfndrido maleico, copoftmeros de bloque de metacrilato de glicidilo, copoftmeros de bloque de polieter, poliuretanos, ionomeros que contienen polietileno y sus mezclas.
Esta descripcion presenta un material constructivo (p. ej., una cubierta de casa o una cubierta de techo) que incluye al menos uno de los artfculos descritos anteriormente.
En aun otro aspecto, esta descripcion presenta un metodo para fabricar el artfculo que comprende
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aplicar una primera peKcula y una segunda peKcula sobre un sustrato no tejido para formar un laminado de manera que la primera pelfcula se encuentra entre el sustrato no tejido y la segunda pelfcula, en donde la primera pelfcula comprende un primer polfmero y un relleno formador de poros, la diferencia entre la energfa superficial de la primera pelfcula y la energfa superficial del sustrato no tejido es a lo sumo 10 mN/m, y la segunda pelfcuia comprende un segundo polfmero que puede absorber y liberar humedad y que proporciona una barrera a los fluidos acuosos; y estirar el laminado para formar el artfculo.
Las modalidades pueden incluir una o mas de las siguientes caractensticas opcionales.
El segundo polfmero se selecciona del grupo que consiste en copolfmeros de bloque de anhndrido maleico (p. ej., pol^olefina-co-acrilato-co-anfndrido maleico) tales como pol^etileno-co-acrilato-co-anfndrido maleico)), copolfmeros de bloque de metacrilato de glicidilo (p. ej., poli(olefina-co-acrilato-co-metacrilato de glicidilo) tales como poli(etileno-co- acrilato-co-metacrilato de glicidilo)), copolfmeros de bloque de polieter (p. ej., copolfmeros de bloque de polieter ester, copolfmeros de bloque de polieter amida, o copolfmeros de bloque de poli(eter ester amida)), poliuretanos, ionomeros que contienen polietileno y sus mezclas.
La segunda pelfcula puede incluir, ademas, una poliolefina, tal como un polietileno o un polipropileno. Los ejemplos de polfmeros de polietileno incluyen los seleccionados del grupo que consiste en polietileno de baja densidad, polietileno lineal de baja densidad, polietileno de alta densidad y sus copolfmeros.
La segunda pelfcula puede incluir, ademas, un polfmero de vinilo. El polfmero de vinilo puede incluir un copolfmero formado entre un primer comonomero y un segundo comonomero, en el cual el primer comonomero puede incluir etileno, y el segundo comonomero puede incluir metacrilato de alquilo, acrilato de alquilo o acetato de vinilo. Los polfmeros de vinilo ilustrativos incluyen un poli(etileno-co-metilacrilato), un poli(etileno-co-acetato de vinilo), un poli(etileno-co-etilacrilato) y un poli(etileno-co-butilacrilato).
La segunda pelfcula puede incluir, ademas, un compatibilizador, tal como polipropileno injertado con anfndrido maleico (PP-g-MAH) o un polfmero formado mediante la reaccion de PP-g-MAH con una polieteramina.
La segunda pelfcula puede incluir al menos 20 % en peso del segundo polfmero; al menos 10 % en peso del polfmero de vinilo; al menos 5 % en peso de la poliolefina; y al menos 0.1 % en peso del compatibilizador, en base al peso de la segunda pelfcula.
La segunda pelfcula puede incluir, ademas, un poliester, tal como un tereftalato de polibutileno, un tereftalato de polietileno o un tereftalato de politrimetileno.
El primer polfmero puede incluir una poliolefina (p. ej., un polietileno o un polipropileno) o un poliester (p. ej., un tereftalato de polietileno, tereftalato de polibutileno, tereftalato de politrimetileno, naftalato de polietileno, poliglicolido, polilactida, policaprolactona, adipato de polietileno, polihidroxialcanoato o uno de sus copolfmeros).
El relleno formador de poros puede incluir carbonato de calcio. Por ejemplo, la primera pelfcula puede incluir de 30 % en peso a 70 % en peso de carbonato de calcio.
La primera pelfcula puede incluir, ademas, una nanoarcilla, tal como una arcilla de montmorillonita.
La primera pelfcula puede incluir, ademas, un elastomero, tal como un copolfmero de propileno-etileno.
La primera pelfcula puede ser de 2 % a 98 % del peso total de las primera y segunda pelfculas.
El sustrato no tejido puede incluir fibras polimericas dispuestas aleatoriamente, con al menos algunas de las fibras unidas entre sf
El artfculo puede tener una tasa de transmision de vapor de humedad (MVTR) de al menos 35 g/m2/dfa cuando se mide a 23 °C y 50 % de humedad relativa.
El artfculo puede tener una resistencia a la traccion de al menos 18.1 kg (40 libras) en la direccion de la maquina y/o una resistencia a la traccion de al menos 15.9 kg (35 libras) en la direccion transversal a la maquina segun se mide de acuerdo con D5034 de ASTM.
El artfculo puede tener un cabezal hidrostatico de al menos 55 cm.
El artfculo puede grabarse.
Las primera y segunda pelfculas pueden coextrudirse sobre el sustrato no tejido.
El laminado puede estirarse a una temperatura elevada (p. ej., al menos 30 °C).
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El laminado puede estirarse en la direccion de la maquina o en la direccion transversal a la maquina.
El laminado puede estirarse mediante un metodo seleccionado del grupo que consiste en laminacion de anillos, estirado con bastidores, grabado, crespado y ruptura de botones.
El metodo puede incluir, ademas, grabar el laminado antes o despues de estirar el laminado.
El metodo puede incluir, ademas, unir las fibras polimericas dispuestas aleatoriamente para producir el sustrato no tejido antes de formar el laminado.
Las modalidades pueden proporcionar la siguiente ventaja.
Sin desear quedar ligado por la teona, se cree que un artfculo multicapa permeable al vapor y practicamente impermeable al agua que contiene una peftcula microporosa transpirable (p. ej., una peftcula que contiene el mismo tipo de poftmero usado en el sustrato no tejido) entre una peftcula monolftica transpirable y un sustrato no tejido puede mejorar la adherencia de la peftcula monolftica transpirable al sustrato no tejido a la vez que mantiene la MVTR del artfculo completo.
Otras caractensticas y ventajas de la invencion seran evidentes a partir de la descripcion, los dibujos y las reivindicaciones.
Descripcion de los dibujos
La Figura 1 es una vista en seccion transversal de un artfculo multicapa permeable al vapor y practicamente impermeable al agua.
La Figura 2 es un esquema que muestra un proceso de extrusion ilustrativo.
La Figura 3 es un esquema que muestra un aparato ilustrativo de laminacion de anillos.
Los sfmbolos de referencia similares en los diversos dibujos indican elementos similares.
Descripcion detallada
Esta descripcion generalmente se refiere a un artfculo (p. ej., un artfculo multicapa permeable al vapor y practicamente impermeable al agua) que contiene una peftcula microporosa transpirable entre una peftcula monolftica transpirable y un sustrato no tejido. La peftcula microporosa transpirable puede incluir un poftmero y un relleno formador de poros. La peftcula monolftica transpirable puede incluir un poftmero que puede absorber y liberar humedad y que proporciona una barrera a los fluidos acuosos. El sustrato no tejido se forma tfpicamente a partir de fibras polimericas (p. ej., fibras elaboradas a partir de poliolefinas).
La Figura 1 es una vista en seccion transversal de un artfculo multicapa permeable al vapor y practicamente impermeable al agua 10 que contiene una peftcula monolftica transpirable 12, una peftcula microporosa transpirable 16 y un sustrato no tejido 14.
Peftcula microporosa transpirable
En general, la peftcula microporosa transpirable 16 puede incluir un poftmero y un relleno formador de poros.
El poftmero usado para formar la peftcula 16 y el poftmero que forma la superficie del sustrato no tejido 14 se seleccionan generalmente de tal manera que la diferencia entre la energfa superficial de la peftcula 16 y la del sustrato no tejido 14 es a lo sumo 10 mN/m (p. ej., a lo sumo 8 mN/m, a lo sumo 6 mN/m, a lo sumo 4 mN/m, a lo sumo 2 mN/m, a lo sumo 1 mN/m o a lo sumo 0.5 mN/m). En algunas modalidades, la energfa superficial de la peftcula 16 es practicamente igual a la del sustrato no tejido 14. Sin desear quedar ligado por la teona, se cree que cuando la diferencia entre la energfa superficial de la peftcula 16 y la del sustrato no tejido 14 es relativamente pequena, la adherencia entre la peftcula 16 y el sustrato no tejido puede mejorarse significativamente.
En algunas modalidades, la peftcula 16 puede fabricarse a partir de una poliolefina o un poliester. En algunas modalidades, la peftcula 16 puede incluir al menos dos (p. ej., tres, cuatro o cinco) poftmeros. En tales modalidades, la diferencia entre la energfa superficial de la peftcula 16 y la del sustrato no tejido 14 puede ser a lo sumo 10 mN/m. Como un ejemplo, cuando el poftmero en la superficie del sustrato no tejido 14 es una poliolefina (p. ej., un polietileno o polipropileno), el poftmero usado para formar la peftcula 16 tambien puede ser una poliolefina (p. ej., un polietileno o polipropileno). Como se usa aqrn, el termino “poliolefina” se refiere a un homopoftmero o un copoftmero elaborado a partir de un alqueno cfclico o adclico, lineal o ramificado. Los ejemplos de poliolefinas que pueden usarse en la peftcula 16 incluyen polietileno, polipropileno, polibuteno, polipenteno y polimetilpenteno.
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Se ha informado que el polietileno tiene una energfa superficial entre 35.3 mN/m y 35.7 mN/m a 20 °C y que el polipropileno tiene una energfa superficial de 30 mN/m a 20 °C. Asf, cuando tanto la pelfcula 16 como el sustrato no tejido 14 se hacen principalmente a partir de un polietileno o polipropileno, la diferencia entre la energfa superficial de la pelfcula 16 y la del sustrato 14 puede variar de 0.5 mN/m a 0 mN/m. Cuando uno de la pelfcula 16 y el sustrato 14 se elabora principalmente a partir de un polietileno y el otro se elabora principalmente a partir de un polipropileno, la diferencia entre la energfa superficial de la pelfcula 16 y la del sustrato 14 puede variar de 5 mN/m a 6 mN/m.
El polietileno ilustrativo incluye polietileno de baja densidad (p. ej., con una densidad de 0.910 a 0.925 g/cm2), polietileno lineal de baja densidad (p. ej., con una densidad de 0.910 a 0.935 g/cm2) y polietileno de alta densidad (p. ej., con una densidad de 0.935 a 0.970 g/cm2). El polietileno de alta densidad puede producirse mediante copolimerizacion del etileno con uno o mas comonomeros de a-olefinas de C4 a C20. Los ejemplos de comonomeros adecuados de a-olefinas incluyen 1-buteno, 1-penteno, 4-metil-1-penteno, 1-hexeno, 1-octeno, 1-deceno y sus combinaciones. El polietileno de alta densidad puede incluir hasta 20 por ciento molar de los comonomeros de a-olefinas mencionados anteriormente. En algunas modalidades, el polietileno adecuado para su uso en la pelfcula 16 puede tener un mdice de fusion en el intervalo de 0.1 a 10 g/10 min (p. ej., de 0.5 a 5 g/10 min).
El polipropileno puede usarse en la pelfcula 16 por sf mismo o en combinacion con uno o mas de los polfmeros de polietileno descritos anteriormente. En el ultimo caso, el polipropileno puede lo mismo copolimerizarse que combinarse con uno o mas polfmeros de polietileno. Tanto el polietileno como el polipropileno estan disponibles de fuentes comerciales o pueden prepararse facilmente mediante metodos conocidos en latecnica.
En algunas modalidades, cuando el polfmero que forma la superficie del sustrato no tejido 14 es un poliester (p. ej., un tereftalato de polietileno), el polfmero usado para formar la pelfcula 16 tambien puede ser un poliester (p. ej., un tereftalato de polietileno o un tereftalato de polibutileno). Los ejemplos de poliesteres que pueden usarse en la pelfcula 16 incluyen tereftalato de polietileno (PET), tereftalato de polibutileno (PBT), tereftalato de politrimetileno (PTT), naftalato de polietileno (PEN), poliglicolido o acido poliglicolico (PGA), polilactida o acido polilactico (PLA), policaprolactona (PCL), adipato de polietileno (PEA), polihidroxialcanoato (PHA) y sus copolfmeros. Como un ejemplo, se ha informado que el tereftalato de polietileno tiene una energfa superficial de 44.6 mN/m a 20 °C.
En general, la cantidad del polfmero en la pelfcula 16 puede variar en dependencia de las aplicaciones deseadas. Por ejemplo, el polfmero puede ser al menos 30 % (p. ej., al menos 35 %, al menos 40 %, al menos 45 %, al menos 50 % o al menos 60 %) y/o a lo sumo 95 % (p. ej., a lo sumo 90 %, a lo sumo 85 %, a lo sumo 80 %, a lo sumo 75 % o a lo sumo 70 %) del peso total de la pelfcula 16.
En general, el relleno formador de poros en la pelfcula 16 puede generar poros en el momento del estiramiento (p. ej., mediante el uso de un proceso de laminacion de anillos durante la fabricacion del artfculo multicapa 10) para transmitir transpirabilidad a la pelfcula 16 (es decir, para permitir el paso del vapor a traves de la pelfcula 16).
El relleno formador de poros generalmente tiene una baja afinidad al componente de poliolefina o a los otros componentes opcionales y una menor elasticidad que estos. Tfpicamente, el relleno formador de poros es un material ngido. Este puede tener una superficie no lisa, o tener una superficie tratada para hacerla hidrofoba.
En algunas modalidades, el relleno formador de poros tiene forma de partfculas. En tales modalidades, el valor promedio de la maxima dimension lineal de las partfculas de relleno puede ser al menos 0.5 micras (al menos 1 micra o al menos 2 micras) y/o a lo sumo 7 micras (p. ej., a lo sumo 5 micras o a lo sumo 3.5 micras). Sin desear quedar ligado por la teona, se cree que las partfculas de relleno con un valor promedio relativamente pequeno de la maxima dimension lineal (p. ej., de 0.75 a 2 micras) pueden proporcionar un mejor equilibrio de la capacidad de composicion y de transpirabilidad que las partfculas de relleno con un valor promedio relativamente grande de la maxima dimension lineal.
El relleno formador de poros en la pelfcula 16 puede ser cualquier material organico o inorganico adecuado o sus combinaciones. Los ejemplos de rellenos inorganicos incluyen carbonato de calcio, talco, arcilla, caolm, diatomita silfcea, carbonato de magnesio, carbonato de bario, sulfato de magnesio, sulfato de bario, sulfato de calcio, hidroxido de aluminio, oxido de zinc, oxido de magnesio, oxido de calcio, oxido de magnesio, oxido de titanio, alumina, mica, polvo de vidrio, perlas de vidrio (huecas y no huecas), fibras de vidrio, zeolita, arcilla silfcea y sus combinaciones. Tfpicamente, el relleno formador de poros en la pelfcula 16 incluye carbonato de calcio. En algunas modalidades, el relleno inorganico formador de poros (tal como el carbonato de calcio) puede tratarse superficialmente para que sea hidrofobo de manera que el relleno puede repeler el agua para disminuir la aglomeracion del relleno. Ademas, el relleno formador de poros puede incluir un recubrimiento en la superficie para mejorar la union del relleno a la poliolefina en la pelfcula 16 a la vez que permite que el relleno se extraiga de la poliolefina cuando la pelfcula 16 se estira o se orienta (p. ej., durante un proceso de laminacion de anillos). Los materiales ilustrativos de recubrimiento incluyen estearatos, tales como el estearato de calcio. Los ejemplos de rellenos organicos que pueden usarse en la pelfcula 16 incluyen polvo de madera, polvo de pulpa y otros polvos celulosicos. Los polvos polimericos tales como el polvo de TEFLON y el polvo de KEVLAR tambien pueden incluirse como un relleno organico formador de poros. Los rellenos formadores de poros descritos
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anteriormente lo mismo estan disponibles de fuentes comerciales que pueden prepararse facilmente mediante metodos conocidos en latecnica.
En general, la pelfcula 16 puede incluir un nivel relativamente alto del relleno formador de poros siempre que el nivel del relleno no afecte de manera poco conveniente la formacion de la pelfcula 16. Por ejemplo, la pelfcula l6 puede incluir desde al menos 5 % (p. ej., al menos 10 %, al menos 20 % o al menos 30 %) hasta como maximo 70 % (p. ej., a lo sumo 60 %, a lo sumo 50 % o a lo sumo 40 %) en peso del relleno formador de poros (p. ej., carbonato de calcio). En algunas modalidades, la pelfcula 16 puede incluir 50 % en peso del relleno formador de poros. Sin desear quedar ligado por la teona, se cree que, si la pelfcula 16 no incluye una cantidad suficiente (p. ej., al menos 30 % en peso) del relleno formador de poros, puede que la pelfcula no tenga una adecuada tasa de transmision de vapor de humedad (MVTR) (p. ej., al menos 35 g/m2/dfa cuando se mide a 23 °C y 50 % de humedad relativa). Ademas, sin desear quedar ligado por la teona, se cree que, si la pelfcula 16 incluye demasiado (p. ej., mas que 70 %) relleno formador de poros, la pelfcula 16 puede no ser uniforme o puede tener una baja resistencia a la traccion.
En algunas modalidades, la pelfcula 16 puede incluir, ademas, una poliolefina funcionalizada (p. ej., polietileno o polipropileno funcionalizado), tal como un copolfmero de injerto de poliolefina. Los ejemplos de tales copolfmeros de injerto de poliolefina incluyen polipropileno-g-antndrido maleico y polfmeros formados mediante la reaccion de PP-g- MAH con una polieteramina. En algunas modalidades, tal poliolefina funcionalizada puede usarse como compatibilizador para minimizar la separacion en fases entre los componentes en la pelfcula 16 y/o para mejorar la adherencia entre la pelfcula 16 y el sustrato no tejido 14. El compatibilizador puede ser al menos 0.1 % (p. ej., al menos 0.2 %, al menos 0.4 %, al menos 0.5 %, al menos 1 % o al menos 1.5 %) y/o a lo sumo 30 % (p. ej., a lo sumo 25 %, a lo sumo 20 %, a lo sumo 15 %, a lo sumo 10 %, a lo sumo 5 %, a lo sumo 4 %, a lo sumo 3 % o a lo sumo 2 %) del peso total de la pelfcula 16.
Opcionalmente, la pelfcula 16 puede incluir un elastomero (p. ej., un elastomero olefrnico termoplastico) para mejorar la elasticidad de la pelfcula. Los ejemplos de elastomeros adecuados incluyen caucho natural vulcanizado, goma de etileno alfa olefina (EPM), goma monomero etileno alfa olefina dieno (EPDM), copolfmeros de estireno-isopreno-estireno (SIS), copolfmeros de estireno-butadieno-estireno (SBS), copolfmeros de estireno-etileno-butileno-estireno (SEBS), copolfmeros de etileno-propileno (EP), copolfmeros de etileno-acetato de vinilo (EVA), copolfmeros de etileno-antndrido maleico (EMA), copolfmeros de etileno-acido acnlico (EEA) y goma de butilo. Los ejemplos comerciales de ese elastomero incluyen VERSIFY (es decir, un copolfmero de etileno-propileno) comercializado por Dow (Midland, Michigan) y LOTRYL (es decir, un copolfmero de etileno-antndrido maleico) comercializado por Arkema (Filadelfia, Pensilvania). En general, la pelfcula 16 puede incluir de 5 % (p. ej., al menos 6 % o al menos 7 %) hasta como maximo 30 % (p. ej., a lo sumo 25 %, a lo sumo 20 % o a lo sumo 15 %) en peso del elastomero. Sin desear quedar ligado por la teona, se cree que una ventaja de usar un elastomero en la pelfcula 16 es que el artfculo multicapa 10 que contiene tal pelfcula puede tener mejor resistencia a la traccion (p. ej., en al menos 5 % o al menos 10 %) y mayor alargamiento (p. ej., en al menos 20 % o al menos 50 %).
Ademas, la pelfcula 16 puede incluir opcionalmente una nanoarcilla (p. ej., nanoarcilla de montmorillonita). Los ejemplos de nanoarcillas se han descrito, por ejemplo, en la solicitud provisional copendiente num. 61/498,328, titulada “Vapor Permeable, Substantially Water Impermeable Multilayer Article”.
Pelfcula monolftica transpirable
La pelfcula 12 generalmente incluye un polfmero transpirable que puede absorber y liberar humedad y que proporciona una barrera a los fluidos acuosos (p. ej., agua). Por ejemplo, el polfmero transpirable puede absorber humedad desde un lado de la pelfcula 12 y liberarlo al otro lado de la pelfcula 12. En general, puesto que el polfmero transpirable transmite transpirabilidad a la pelfcula 12, no es necesario que la pelfcula 12 incluya poros. Como tal, la pelfcula 12 es generalmente monolftica y no porosa. Ademas, puesto que la pelfcula 12 puede coextrudirse con la pelfcula 16 sobre el sustrato no tejido 14, las pelfculas extrudidas asf obtenidas generalmente tienen excelente adherencia entre st Asf, la pelfcula 12 no necesita tener una energfa superficial similar a la de la pelfcula 16 y puede tener cualquier energfa superficial adecuada.
En algunas modalidades, el polfmero transpirable en la pelfcula 12 puede incluir copolfmeros de bloque de anhndrido maleico, copolfmeros de bloque de metacrilato de glicidilo, copolfmeros de bloque de polieter, poliuretanos, ionomeros que contienen polietileno y sus mezclas. Los ejemplos de copolfmeros de bloque de anhndrido maleico incluyen poli(olefina-co-acrilato-co-anhndrido maleico), tales como poli(etileno-co-acrilato-co-anhndrido maleico). Los ejemplos comerciales de copolfmeros de bloque de anhndrido maleico incluyen LOTADER MAH comercializado por Arkema y BYNEL comercializado por E.I. du Pont de Nemours and Company, Inc. (Wilmington, Delaware). Los ejemplos de copolfmeros de bloque de metacrilato de glicidilo incluyen poli(olefina-co-acrilato-co-metacrilato de glicidilo), tales como poli(etileno-co-acrilato-co-metacrilato de glicidilo). Un ejemplo comercial de un copolfmero de bloque de metacrilato de glicidilo es LOTADER GMA comercializado por Arkema.
Los ejemplos de copolfmeros de bloque de polieter incluyen copolfmeros de bloque de polieter ester, copolfmeros de bloque de polieter amida y copolfmeros de bloque de poli(eter ester amida). Los ejemplos comerciales de copolfmeros de bloque de polieter ester incluyen ARNITEL comercializado por DSM Engineering Plastics (Evansville, Indiana),
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HYTREL comercializado por E.I. du Pont de Nemours and Company, Inc. y NEOSTAR comercializado por Eastman Chemical Company (Kingsport, Tennessee). Un ejemplo comercial de un copoKmero de bloque de polieter amida es PEBAX comercializado por Arkema.
Un ionomero que contiene polietileno puede incluir una porcion copolimerica de etileno y una porcion copolimerica de acido. La porcion copolimerica de etileno puede formarse mediante copolimerizacion del etileno y un monomero seleccionado del grupo que consiste en acetato de vinilo, acrilato de alquilo y metacrilato de alquilo. La porcion copolimerica de acido puede formarse mediante copolimerizacion del etileno y un monomero seleccionado del grupo que consiste en acido acnlico y acido metacnlico. Los grupos acidos en el ionomero que contiene polietileno pueden convertirse parcial o completamente en sales que incluyen cationes adecuados, tales como Li+, Na+, Ka+, Mg2+ y Zn2+. Los ejemplos de ionomeros que contienen polietileno incluyen los descritos en las publicaciones de solicitudes de patente de EE. UU. nums. 2009/0142530 y 2009/0123689. Los ejemplos comerciales de ionomeros que contienen polietileno incluyen ENTIRA y DPO AD 1099 comercializado por E.I. du Pont de Nemours and Company, Inc. (Wilmington, Delaware).
Otros polfmeros transpirables adecuados se han descrito, por ejemplo, en las patentes de EE. UU. nums. 5,800,928 y 5,869,414.
En general, la cantidad del polfmero transpirable en la pelfcula 12 puede variar en dependencia de las aplicaciones deseadas. Tfpicamente, la pelfcula 12 incluye una cantidad del polfmero transpirable que es suficientemente grande para transmitir la transpirabilidad deseada a la pelfcula 12 pero suficientemente pequena para minimizar los costos de fabricacion. Por ejemplo, el polfmero transpirable puede ser al menos 20 % (p. ej., al menos 25 %, al menos 30 %, al menos 35 %, al menos 40 % o al menos 45 %) y/o a lo sumo 100 % (p. ej., a lo sumo 90 %, a lo sumo 80 %, a lo sumo 70 %, a lo sumo 60 % o a lo sumo 50 %) del peso total de la pelfcula 12.
Puesto que los polfmeros transpirables generalmente son caros de fabricar, la pelfcula 12 puede incluir opcionalmente un polfmero de vinilo para disminuir los costos a la vez que mantiene las propiedades de esta pelfcula. El polfmero de vinilo puede incluir un copolfmero formado entre un primer comonomero y un segundo comonomero diferente del primer comonomero. Los ejemplos del primer comonomero pueden ser olefinas (tales como etileno o propileno). Los ejemplos del segundo comonomero pueden incluir metacrilato de alquilo (p. ej., metilmetacrilato), acrilato de alquilo (p. ej., metilacrilato, etilacrilato o butilacrilato) y acetato de vinilo. Los ejemplos de polfmeros de vinilo adecuados incluyen poli(etileno-co-metilacrilato), poli(etileno-co-acetato de vinilo), poli(etileno-co-etilacrilato) y poli(etileno-co-butilacrilato).
En algunas modalidades, la pelfcula 12 puede incluir al menos 10 % (p. ej., al menos 15 %, al menos 20 %, al menos 25 %, al menos 30 % o al menos 40 %) y/o a lo sumo 70 % (p. ej., a lo sumo 65 %, a lo sumo 60 %, a lo sumo 55 %, a lo sumo 50 % o a lo sumo 45 %) en peso del polfmero de vinilo.
En algunas modalidades, cuando la pelfcula 16 se fabrica a partir de una poliolefina, la pelfcula 12 puede incluir opcionalmente una cantidad adecuada de una poliolefina que es la misma o similar a esa en la pelfcula 16 para mejorar la adherencia entre estas dos pelfculas. Por ejemplo, la poliolefina en la pelfcula 12 puede ser un polietileno (p. ej., un polietileno de baja densidad, un polietileno lineal de baja densidad, un polietileno de alta densidad y uno de sus copolfmeros), un polipropileno o una mezcla de estos. La cantidad de la poliolefina en la pelfcula 12 puede ser al menos 5 % (p. ej., al menos 10 %, al menos 15 %, al menos 20 %, al menos 25 % o al menos 30 %) y/o a lo sumo 60 % (p. ej., a lo sumo 55 %, a lo sumo 50 %, a lo sumo 45 %, a lo sumo 40 % o a lo sumo 35 %) del peso total de la pelfcula 12. De manera similar, cuando la pelfcula 16 se elabora a partir de un poliester o una mezcla de polfmeros, la pelfcula 12 puede incluir opcionalmente una cantidad adecuada de un poliester (p. ej., un tereftalato de polibutileno, un tereftalato de polietileno, o un tereftalato de politrimetileno) o una mezcla de polfmeros que son los mismos o similares a los de la pelfcula 16.
Cuando la pelfcula 12 incluye al menos dos polfmeros, puede incluir opcionalmente un compatibilizador para mejorar la compatibilidad de los polfmeros (p. ej., mediante la disminucion de la separacion en fases). El compatibilizador puede ser una poliolefina funcionalizada (p. ej., polietileno o polipropileno funcionalizado), tal como un copolfmero de injerto de poliolefina. Los ejemplos de tales copolfmeros de injerto de poliolefina incluyen polipropileno-g-anhudrido maleico y un polfmero formado mediante la reaccion de PP-g-MAH con una polieteramina. El compatibilizador puede ser al menos 0.1 % (p. ej., al menos 0.2 %, al menos 0.4 %, al menos 0.5 %, al menos 1 % o al menos 1.5 %) y/o a lo sumo 5 % (p. ej., a lo sumo 4.5 %, a lo sumo 4 %, a lo sumo 3.5 %, a lo sumo 3 % o a lo sumo 2.5 %) del peso total de la pelfcula 12.
La relacion del peso entre las pelfculas 12 y 16 puede variar en dependencia, p. ej., de las composiciones de las pelfculas o de las aplicaciones previstas. En algunas modalidades, la pelfcula 12 es de 2 % a 98 % (p. ej., de 5 % a 95 %, de 10 % a 90 %, de 20 % a 80 %, o de 40 % a 60 %) del peso total de las pelfculas 12 y 16.
Sin desear quedar ligado por la teona, se cree que un artfculo multicapa permeable al vapor y practicamente impermeable al agua que contiene la pelfcula microporosa transpirable 16 (p. ej., que contiene el mismo tipo de polfmero usado en el sustrato no tejido) entre la pelfcula monolftica transpirable 12 y el sustrato no tejido 14 puede mejorar la adherencia de la pelfcula 12 al sustrato no tejido 14 a la vez que mantiene la MVTR del artfculo completo.
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Sustrato no tejido
En general, el sustrato no tejido 14 incluye fibras polimericas dispuestas aleatoriamente, con al menos algunas de las fibras unidas entre sf Como se usa en la presente descripcion, el termino “sustrato no tejido” se refiere a un sustrato que contiene una o mas capas de fibras que se unen juntas, pero no de una manera identifiable como en un material tejido o tricotado.
El sustrato no tejido 14 puede formarse a partir de cualquier polfmero adecuado. Los polfmeros ilustrativos que pueden usarse para formar el sustrato no tejido 14 incluyen poliolefinas y poliesteres. Los ejemplos de poliolefinas adecuadas incluyen polietileno, polipropileno y sus copolfmeros, tales como esos en la peliula 12 descrita anteriormente. Los ejemplos de poliesteres adecuados incluyen tereftalato de polietileno (PET), tereftalato de polibutileno (PBT), politrimetilentereftalato (PTT), naftalato de polietileno (PEN), poliglicolido o acido poliglicolico (PGA), polilactida o acido polilactico (PLA), policaprolactona (PCL), adipato de polietileno (PEA), polihidroxialcanoato (PHA) y sus copolfmeros.
El sustrato no tejido 14 puede formarse a partir de fibras de un solo componente, es decir, fibras que contienen un polfmero que tiene una unica estructura qmmica (p. ej., un polfmero descrito en el parrafo anterior tal como un polietileno, un polipropileno o un tereftalato de polietileno). En algunas modalidades, el sustrato no tejido 14 puede incluir fibras de un solo componente elaboradas a partir de polfmeros que tienen la misma estructura qmmica pero diferentes caractensticas (p. ej., pesos moleculares, distribuciones de pesos moleculares, densidad o viscosidades intrmsecas). Por ejemplo, el sustrato 14 puede incluir una mezcla de un polietileno de baja densidad y un polietileno de alta densidad. Tales fibras aun se denominan fibras de un solo componente en esta descripcion.
El sustrato no tejido 14 tambien puede formarse a partir de fibras multicomponentes, es decir, fibras que contienen polfmeros con diferentes estructuras qmmicas (tales como dos polfmeros diferentes descritos anteriormente). Por ejemplo, el sustrato 14 puede formarse a partir de una mezcla de un polipropileno y un tereftalato de polietileno. En algunas modalidades, una fibra multicomponente puede tener una configuracion de envoltura y nucleo (p. ej., con un tereftalato de polietileno como el nucleo y un polipropileno como la envoltura). En algunas modalidades, una fibra multicomponente puede incluir dos o mas dominios polimericos en una configuracion diferente (p. ej., una configuracion lado a lado, una configuracion de pastel o una configuracion de “islas en el mar”).
En algunas modalidades, la superficie del sustrato no tejido 14 puede formarse de un polfmero que tiene una estructura qmmica similar (p. ej., del mismo tipo) o igual a la estructura qmmica de un polfmero en la superficie de la peliula 16. Como un ejemplo, una poliolefina (p. ej., un polietileno o propileno) es del mismo tipo y similar a una poliolefina diferente (p. ej., un polietileno o propileno). Sin desear quedar ligado por la teona, se cree que esas dos capas pueden tener mejor adherencia. Por ejemplo, cuando el sustrato no tejido 14 se forma a partir de fibras de un solo componente, las fibras pueden fabricarse a partir de una poliolefina, que tiene una estructura qmmica similar o igual a una poliolefina que se usa para fabricar la peliula 16. Cuando el sustrato no tejido 14 se forma de fibras multicomponentes (p. ej., con una configuracion de envoltura y nucleo), el polfmero (p. ej., una poliolefina en la envoltura) en las fibras que contacta la peliula 16 puede tener una estructura qmmica similar o igual a la estructura qmmica de una poliolefina en la peliula 16. Ambos ejemplos descritos anteriormente pueden dar como resultado un artiulo multicapa con mejor adherencia entre la peliula y el sustrato no tejido.
El sustrato no tejido 14 puede fabricarse mediante metodos bien conocidos en la tecnica, tales como un proceso de hidroligado, union por hilado, fusionado por soplado, cardado, union por aire pasante o union por calandrado.
En algunas modalidades, el sustrato no tejido 14 puede ser un sustrato no tejido unido por hilado. En tales modalidades, el sustrato no tejido 14 puede incluir una pluralidad de fibras continuas aleatorias, al menos algunas (p. ej., todas) de las cuales se unen (p. ej., unidas por areas o unidas por puntos) entre sf mediante una pluralidad de uniones intermitentes. El termino “fibra continua” mencionado en la presente descripcion se refiere a una fibra formada en un proceso continuo y que no se acorta antes de incorporarla en un sustrato no tejido que contiene las fibras continuas.
Como un ejemplo, el sustrato no tejido 14 que contiene fibras de un solo componente puede fabricarse mediante el uso de un proceso de union por hilado como sigue.
Despues de fundir el polfmero para fabricar las fibras de un solo componente, el polfmero fundido puede extrudirse desde un dispositivo extrusor. El polfmero fundido puede dirigirse despues hacia una hilera con orificios de hilado compuestos e hilarse a traves de esta hilera para formar las fibras continuas. Las fibras pueden enfriarse posteriormente (p. ej., mediante aire fresco), atenuarse mecanica o neumaticamente (p. ej., mediante un fluido a alta velocidad), y recogerse en una disposicion aleatoria en una superficie de un colector (p. ej., un sustrato movil tal como un alambre o banda en movimiento) para formar una trama no tejida. En algunas modalidades, puede usarse una pluralidad de hileras con diferente capacidad de enfriamiento y atenuacion para colocar una o mas (p. ej., dos, tres, cuatro o cinco) capas de fibras en un colector para formar un sustrato que contiene una o mas capas de fibras unidas por hilado (p. ej., un sustrato de tipo S, SS o SSS). En algunas modalidades, pueden insertarse una o mas capas de fibras fusionadas por soplado entre las capas de las fibras unidas por hilado descritas anteriormente para formar un sustrato que contiene tanto fibras unidas por hilado como fusionadas por soplado (p. ej., un sustrato de tipo SMS, SMMS o SSMMS).
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Una pluralidad de uniones intermitentes puede formarse subsiguientemente entre al menos algunas de las fibras (p. ej., todas las fibras) dispuestas aleatoriamente en el colector para formar un sustrato no tejido unitario y coherente. Las uniones intermitentes pueden formarse mediante un metodo adecuado tal como punzonado mecanico, union termica, union ultrasonica o union qmmica. Las uniones pueden ser enlaces covalentes (p. ej., formados por union qmmica) o uniones ffsicas (p. ej., formadas por union termica). En algunas modalidades, las uniones intermitentes se forman por union termica. Por ejemplo, las uniones pueden formarse mediante tecnicas conocidas de union termica, tales como union de puntos (p. ej., mediante el uso de rodillos de calandrado con un patron de union de puntos) o union de areas (p. ej., mediante el uso de rodillos de calandrado lisos sin ningun patron). Las uniones pueden cubrir entre 6 y 40 por ciento (p. ej., entre 8 y 30 por ciento o entre 22 y 28 por ciento) del area total del sustrato no tejido 14. Sin desear quedar ligado por la teona, se cree que formar las uniones en el sustrato 14 dentro de estos intervalos de porcentaje permite el alargamiento por toda el area completa del sustrato 14 en el momento del estiramiento a la vez que mantiene la resistencia e integridad del sustrato.
Opcionalmente, las fibras en el sustrato no tejido 14 pueden tratarse con una composicion modificadora de la superficie despues de formar las uniones intermitentes. Los metodos de aplicar una composicion modificadora de la superficie a las fibras se han descrito, por ejemplo, en la solicitud provisional de EE. UU. num. 61/294,328.
El sustrato no tejido asf formado puede usarse despues para formar el artmulo multicapa 10 descrito anteriormente. Un sustrato no tejido que contiene fibras multicomponentes puede fabricarse de una manera similar a la descrita anteriormente. Otros ejemplos de metodos para fabricar un sustrato no tejido que contiene fibras multicomponentes se han descrito, por ejemplo, en la solicitud provisional de EE. UU. num. 61/294,328.
Metodo para fabricar el artmulo multicapa
El artmulo multicapa 10 puede fabricarse mediante los metodos conocidos en la tecnica o los metodos descritos en la presente descripcion. Por ejemplo, el artmulo multicapa 10 puede fabricarse mediante la aplicacion primero de las pelmulas 12 y 16 sobre el sustrato no tejido 14 para formar un laminado. Las pelmulas 12 y 16 pueden aplicarse sobre el sustrato no tejido 14 mediante la coextrusion de (p. ej., extrusion por colada) una composicion adecuada para la pelmula 12 (p. ej., una composicion que contiene un polfmero transpirable) y una composicion adecuada para la pelmula 16 (p. ej., una composicion que contiene una poliolefina y un relleno formador de poros) a una temperatura elevada para formar dos capas de pelmulas sobre el sustrato no tejido 14. En algunas modalidades, las composiciones recien mencionadas pueden coextrudirse (p. ej., mediante extrusion tubular o extrusion por colada) para formar una trama, que puede enfriarse (p. ej., mediante su paso a traves de un par de rodillos) para formar una pelmula precursora de dos capas. Despues puede formarse un laminado mediante la fijacion de la pelmula precursora al sustrato no tejido 14 mediante el uso, por ejemplo, de un adhesivo (p. ej., un adhesivo pulverizado, un adhesivo termofusible o un adhesivo a base de latex), de union termica, de union ultrasonica o de punzonado con agujas.
En algunas modalidades, el artmulo multicapa 10 puede incluir multiples (p. ej., dos, tres, cuatro o cinco) pelmulas soportadas por el sustrato no tejido 14, al menos dos de las pelmulas son las pelmulas 12 y 16 descritas anteriormente. Las pelmulas adicionales pueden fabricarse de uno o mas de los materiales usados para preparar la pelmula 12 o 16 descrita anteriormente u otros materiales conocidos en la tecnica. En algunas modalidades, el sustrato no tejido 14 puede disponerse entre dos de las multiples pelmulas. En algunas modalidades, todas las pelmulas pueden disponerse en un lado del sustrato no tejido 14.
La Figura 2 es un esquema que muestra un proceso ilustrativo para fabricar un laminado descrito anteriormente. Como se muestra en la Figura 2, una composicion adecuada para la pelmula 16 (p. ej., una composicion que contiene una poliolefina y un relleno formador de poros) puede alimentarse en una entrada 26 de la tolva del extrusor 24. La composicion despues puede fundirse y mezclarse en un extrusor de husillo 20. La mezcla fundida puede descargarse del extrusor 20 bajo presion a traves de una lmea caliente 22 hacia un troquel de pelmula plana 38. Una composicion adecuada para la pelmula 12 (p. ej., una composicion que contiene un polfmero transpirable) puede alimentarse en una entrada 36 de la tolva del extrusor 34. La composicion despues puede fundirse y mezclarse en un extrusor de husillo 30. La mezcla fundida puede descargarse del extrusor 30 bajo presion a traves de una lmea caliente 32 hacia el troquel de pelmula plana 38 para coextrudirla con la mezcla fundida para la pelmula 16. Con la mezcla coextrudida 40 que se descarga desde el troquel de pelmula plana 38 puede recubrirse el sustrato no tejido 14 procedente del rodillo 50 de manera que la pelmula 16 se encuentre entre el sustrato no tejido 14 y la pelmula 12. El sustrato recubierto puede entrar despues en una lmea de agarre formada entre los rodillos 52 y 56, los cuales pueden mantenerse a una temperatura adecuada (p. ej., entre 10-120 °C). El paso del sustrato recubierto a traves de la lmea de agarre formada entre los rodillos enfriados 52 y 56 puede enfriar la masa de coextrusion 40 a la vez que comprime la masa de coextrusion 40 de manera que esta forma un contacto en el sustrato no tejido 14. En algunas modalidades, el rodillo 52 puede ser un rodillo liso de goma con un recubrimiento superficial de poca adherencia mientras que el rodillo 56 puede ser un rodillo metalico. Un rodillo de grabado con textura puede usarse para reemplazar el rodillo metalico 56 si se desea un artmulo multicapa con una capa de pelmula con textura. Cuando la masa de coextrusion 40 se enfna, esta forma las pelmulas 16 y 12 laminadas sobre el sustrato no tejido 14. El laminado asf formado puede recogerse despues en un rodillo de recoleccion 54. En algunas modalidades, la superficie del sustrato no tejido 14 puede tratarse con corona o plasma
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antes de recubrirlo con la masa de coextrusion 40 para mejorar la adherencia entre el sustrato no tejido 14 y la peKcula 16.
El laminado formado anteriormente puede estirarse despues (p. ej., estirarse incrementalmente o estirarse localmente) para formar un artfculo multicapa permeable al vapor y practicamente impermeable al agua 10. Sin desear quedar ligado por la teona, se cree que estirar el laminado genera poros alrededor del relleno formador de poros en la pelfcula 16, lo cual hace transpirable a esta pelfcula (es decir, permite que el aire y/o el vapor de agua la atraviesen), pero no genera poros en la pelfcula 12. El laminado puede estirarse (p. ej., estirarse incrementalmente) en la direccion de la maquina (MD) o en la direccion transversal a la maquina (CD) o en ambas (biaxialmente) lo mismo simultanea que secuencialmente. Como se usa en la presente descripcion, “direccion de la maquina” se refiere a la direccion de movimiento de un material no tejido durante su produccion o procesamiento. Por ejemplo, la longitud de un material no tejido es tipicamente la dimension en la direccion de la maquina. Como se usa en la presente descripcion, “direccion transversal a la maquina” se refiere a la direccion que es esencialmente perpendicular a la direccion de la maquina definida anteriormente. Por ejemplo, el ancho de un material no tejido es tipicamente la dimension en la direccion transversal a la maquina. Los ejemplos de metodos de estiramiento incremental se han descrito en, p. ej., las patentes de EE. UU. nums. 4,116,892 y 6,013,151.
Los metodos de estiramiento ilustrativos incluyen laminacion de anillos (en la direccion de la maquina y/o en la direccion transversal a la maquina), estirado con bastidores, grabado, crespado y ruptura de botones. Estos metodos se conocen generalmente en la tecnica, tales como los descritos en la patente de EE. UU. num. 6,258,308 y en la solicitud provisional de EE. UU. num. 61/294,328.
En algunas modalidades, el laminado descrito anteriormente puede estirarse (p. ej., estirarse incrementalmente) a una temperatura elevada siempre que los polfmeros en el laminado mantengan una resistencia mecanica suficiente a esa temperatura. La temperatura elevada puede ser al menos 30 °C (p. ej., al menos 40 °C, al menos 50 °C o al menos 60 °C) y/o a lo sumo 100 °C (p. ej., al menos 90 °C, al menos 80 °C o al menos 70 °C). Sin desear quedar ligado por la teona, se cree que estirar el laminado descrito anteriormente a una temperatura elevada puede ablandar los polfmeros en las pelfculas 12 y 16 y el sustrato no tejido 14, y, por lo tanto, permitir que estos polfmeros se estiren facilmente. Ademas, sin desear quedar ligado por la teona, se cree que estirar el laminado descrito anteriormente a una temperatura elevada puede aumentar la MVTR mediante el aumento del numero de los poros en la pelfcula 16, en lugar del tamano de los poros (lo cual puede disminuir el cabezal hidrostatico (es decir, la resistencia del agua) del artfculo multicapa). Como resultado, se cree que estirar el laminado descrito anteriormente a una temperatura elevada puede mejorar inesperadamente la MVTR del artfculo multicapa resultante a la vez que aun mantiene un cabezal hidrostatico apropiado del artfculo multicapa. En ciertas modalidades, el laminado descrito anteriormente puede estirarse (p. ej., estirarse incrementalmente) a la temperatura ambiente (p. ej., a 25 °C).
La Figura 3 muestra un aparato ilustrativo de laminacion de anillos 320 usado para estirar incrementalmente el laminado descrito anteriormente en la direccion transversal a la maquina. El aparato 320 incluye un par de rodillos estriados 322, cada uno de los cuales incluye una pluralidad de ranuras 324. Las ranuras 324 estiran el laminado descrito anteriormente para formar el artfculo multicapa 10. En algunas modalidades, uno o ambos rodillos 322 pueden calentarse hasta una temperatura elevada (p. ej., entre 30 °C y 100 °C) mediante el paso de un lfquido caliente a traves del rodillo 322. El laminado descrito anteriormente tambien puede estirarse incrementalmente en la direccion de la maquina de una manera similar. Se contempla que el laminado tambien puede estirarse incrementalmente mediante el uso de variaciones del aparato de laminacion de anillos 320 y/o uno o mas aparatos de estiramiento diferentes conocidos en la tecnica.
En algunas modalidades, el laminado descrito anteriormente puede grabarse antes o despues de estirarlo (p. ej., mediante el uso de un proceso de calandrado). Por ejemplo, el laminado puede grabarse mediante su paso a traves de un par de rodillos de calandrado en los cuales un rodillo tiene una superficie grabada y el otro rodillo tiene una superficie lisa. Sin desear quedar ligado por la teona, se cree que un artfculo multicapa grabado puede tener un area superficial grande, lo cual puede facilitar la transmision del vapor a traves del artfculo multicapa. En algunas modalidades, al menos uno (p. ej., ambos) de los rodillos de calandrado se calienta, p. ej., mediante la circulacion de un aceite caliente a traves del rodillo.
Propiedades del artfculo multicapa
Sin desear estar ligados por la teona, se cree que la adherencia entre la pelfcula 16 y el sustrato no tejido 14 es significativamente mayor que entre la pelfcula 12 y el sustrato no tejido. Por ejemplo, la adherencia entre la pelfcula 16 y el sustrato no tejido 14 puede ser al menos 0.77 N/cm (200 gramo-fuerza/pulg) (p. ej., al menos 1.16 N/cm (300 gramo- fuerza/pulg), al menos 1.93 N/cm (500 gramo-fuerza/pulg), al menos 3.86 N/cm (1,000 gramo-fuerza/pulg) o al menos 5.9 N/cm (1,500 gramo-fuerza/pulg). Por el contrario, la adherencia entre la pelfcula 12 y el sustrato no tejido 14 es generalmente a lo sumo 0.77 N/cm (200 gramo-fuerza/pulg) (p. ej., a lo sumo 0.58 N/cm (150 gramo-fuerza/pulg), a lo sumo 0.39 N/cm (100 gramo-fuerza/pulg), a lo sumo 0.19 N/cm (50 gramo-fuerza/pulg) o a lo sumo 0.04 N/cm (10 gramo-fuerza/pulg).
En algunas modalidades, el artfculo multicapa 10 puede tener una adecuada MVTR en base a sus usos previstos. Como
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se usa en la presente descripcion, los valores de MVTR se miden de acuerdo con E96-A de ASTM. Por ejemplo, el artfculo multicapa 10 puede tener una MVTR de al menos 35 g/m2^a (p. ej., al menos 50 g/m2/dfa, al menos 75 g/m2^a o al menos 100 g/m2/dfa) y/o a lo sumo 140 g/m2Ma (p. ej., a lo sumo 130 g/m2/dfa, a lo sumo 120 g/m2/dfa o a lo sumo 110 g/m2Ma) cuando se mide a 23 °C y 50 % de humedad relativa. Tfpicamente, el artfculo multicapa 10 puede tener una MVTR de entre 70 g/m2/dfa y 140 g/m2Ma.
En algunas modalidades, el artfculo multicapa 10 puede tener una suficiente resistencia a la traccion en la direccion de la maquina y/o en la direccion transversal a la maquina. La resistencia a la traccion se determina mediante la medicion de la fuerza de traccion requerida para romper una muestra de un material tipo lamina. La resistencia a la traccion mencionada en la presente descripcion se mide de acuerdo con ASTM 05034 y se informa en libras. En algunas modalidades, el artfculo multicapa 10 puede tener una resistencia a la traccion de al menos 18.1 kg (40 libras) (p. ej., al menos 22.7 kg (50 libras), al menos 27.2 kg (60 libras), al menos 31.2 kg (70 libras) o al menos 36.3 kg (80 libras) y/o a lo sumo 75.6 kg (160 libras) (p. ej., a lo sumo 68.0 kg (150 libras), a lo sumo 63.5 kg (140 libras), a lo sumo 58.9 kg (130 libras) o a lo sumo 54.4 kg (120 libras) en la direccion de la maquina. En algunas modalidades, el artfculo multicapa 10 puede tener una resistencia a la traccion de al menos 15.9 kg (35 libras) (p. ej., al menos 18.1 kg (40 libras), al menos 22.7 kg (50 libras), al menos 27.2 kg (60 libras) o al menos 31.2 kg (70 libras) y/o a lo sumo 63.5 kg (140 libras) (p. ej., a lo sumo 58.9 kg (130 libras), a lo sumo 54.4 kg (120 libras), a lo sumo 49.9 kg (110 libras) o a lo sumo 45.4 kg (100 libras) en la direccion transversal a la maquina.
Como un ejemplo espedfico, cuando el artfculo multicapa 10 tiene un peso unitario de 42.4 g/m2 (1.25 onzas por yarda cuadrada), puede tener una resistencia a la traccion de al menos 18.1 kg (40 libras) (p. ej., al menos 20.4 kg (45 libras), al menos 22.7 kg (50 libras), al menos 25.0 kg (55 libras) o al menos 27.2 kg (60 libras) y/o a lo sumo 45.4 kg (100 libras) (p. ej., a lo sumo 43.1 kg (95 libras), a lo sumo 40.8 kg (90 libras), a lo sumo 38.6 kg (85 libras) o a lo sumo 36.3 kg (80 libras) en la direccion de la maquina, y al menos 15.9 kg (35 libras) (p. ej., al menos 18.1 kg (40 libras), al menos 20.4 kg (45 libras), al menos 22.7 kg (50 libras) o al menos 25.0 kg (55 libras) y/o a lo sumo 43.1 kg (95 libras) (p. ej., a lo sumo 40.8 kg (90 libras), a lo sumo 38.6 kg (85 libras), a lo sumo 36.3 kg (80 libras) o a lo sumo 34.0 kg (75 libras) en la direccion transversal a la maquina.
En algunas modalidades, el artfculo multicapa 10 puede tener un alargamiento suficiente en la direccion de la maquina y/o en la direccion transversal a la maquina. El alargamiento es una medida de cuanto se estirara bajo tension una muestra de un material tipo lamina antes de romperse la lamina. El termino “alargamiento” usado en la presente descripcion se refiere a la diferencia entre la longitud justo antes de la ruptura y la longitud original de la muestra, y se expresa como un porcentaje de la longitud original de la muestra. Los valores de alargamiento mencionados en la presente descripcion se miden de acuerdo con D5034 de ASTM. Por ejemplo, el artfculo multicapa 10 puede tener un alargamiento de al menos 5 % (p. ej., al menos 10 %, al menos 20 %, al menos 30 %, al menos 35 % o al menos 40 %) y/o a lo sumo 100 % (p. ej., a lo sumo 90 %, a lo sumo 80 % o a lo sumo 70 %) en la direccion de la maquina. Como otro ejemplo, el artfculo multicapa 10 puede tener un alargamiento de al menos 5 % (p. ej., al menos 10 %, al menos 20 %, al menos 30 %, al menos 35 % o al menos 40 %) y/o a lo sumo 100 % (p. ej., a lo sumo 90 %, a lo sumo 80 % o a lo sumo 70 %) en la direccion transversal a la maquina.
En algunas modalidades, el artfculo multicapa 10 puede tener un valor de cabezal hidrostatico suficiente para mantener una suficiente impermeabilidad al agua. Como se usa en la presente descripcion, el termino “cabezal hidrostatico” se refiere a la presion de una columna de agua, medida como su altura, requerida para penetrar un material dado y se determina de acuerdo con AATCC 127. Por ejemplo, el artfculo multicapa 10 puede tener un cabezal hidrostatico de al menos 55 cm (p. ej., al menos 60 cm, al menos 70 cm, al menos 80 cm, al menos 90 cm o al menos 100 cm) y/o a lo sumo 900 cm (p. ej., a lo sumo 800 cm, a lo sumo 600 cm, a lo sumo 400 cm o a lo sumo 200 cm).
El artfculo multicapa 10 puede usarse en un producto de consumo con modificaciones adicionales o sin estas. Los ejemplos de tales productos de consumo incluyen materiales de construccion, tales como una cubierta de casa o una cubierta de techo. Otros ejemplos incluyen panales, dispositivos para la incontinencia en adultos, productos para la higiene femenina, batas medicas y quirurgicas, panos medicos e indumentaria industrial.
Si bien se han descrito algunas modalidades, tambien son posibles otras modalidades.
En algunas modalidades, puede incorporarse una cantidad eficaz de varios aditivos en la pelfcula 12, en la pelfcula 16 o en el sustrato no tejido 14. Los aditivos adecuados incluyen pigmentos, agentes antiestaticos, antioxidantes, estabilizadores para la luz ultravioleta, agentes antibloqueantes, lubricantes, agentes auxiliares de procesamiento, ceras, agentes de acoplamiento para rellenos, agentes ablandadores, estabilizadores termicos, aglutinantes, modificadores polimericos, compuestos hidrofobos, compuestos hidrofilos, agentes anticorrosivos y sus mezclas. En ciertas modalidades, pueden incluirse aditivos tales como los fluidos de polisiloxano y las amidas de acidos grasos para mejorar las caractensticas de procesabilidad.
Pueden anadirse pigmentos de varios colores para proporcionar que el artfculo multicapa resultante 10 sea sustancialmente opaco y exhiba un color uniforme. Por ejemplo, el artfculo multicapa 10 puede tener una cantidad suficiente de pigmentos para producir una opacidad de al menos aproximadamente 85 % (p. ej., al menos aproximadamente 90 %, al menos aproximadamente 95 %, al menos aproximadamente 98 % o al menos
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aproximadamente 99 %). Los pigmentos adecuados incluyen, pero sin limitarse a los enumerados, trioxido de antimonio, azurita, borato de bario, sulfato de bario, pigmentos de cadmio (p. ej., sulfuro de cadmio), cromato de calcio, carbonato de calcio, negro de humo, oxido de cromo (III), pigmentos de cobalto (p. ej., aluminato de cobalto (II)), tetroxido de plomo, cromato de plomo (II), litopon, oropimente, dioxido de titanio, oxido de zinc y fosfato de zinc. Preferentemente, el pigmento es dioxido de titanio, negro de humo o carbonato de calcio. El pigmento puede ser de aproximadamente 1 a aproximadamente 20 por ciento (p. ej., de aproximadamente 3 a aproximadamente 10 por ciento) del peso total de la pelfcula 12, la pelfcula 16 o el sustrato no tejido 14. Alternativamente, el pigmento puede omitirse para proporcionar un artfculo multicapa sustancialmente transparente.
En algunas modalidades, pueden usarse determinados aditivos para facilitar la fabricacion del artfculo multicapa 10. Por ejemplo, pueden incorporarse agentes antiestaticos en la pelfcula 12, en la pelfcula 16 o en el sustrato no tejido 14 para facilitar el procesamiento de estos materiales. Ademas, pueden incorporarse determinados aditivos en el artfculo multicapa 10 para aplicaciones finales espedficas. Por ejemplo, pueden anadirse aditivos anticorrosivos si el artfculo multicapa 10 va a usarse para empacar artfculos que se someten a oxidacion o corrosion. Como otro ejemplo, pueden anadirse polvos metalicos para proporcionar la descarga estatica o electrica para componentes electronicos sensibles tales como placas de circuitos impresos.
Cada uno de la pelfcula 12, la pelfcula 16 y el sustrato no tejido 14 puede incluir, ademas, un relleno. El termino “relleno” puede incluir rellenos que no son de refuerzo, rellenos de refuerzo, rellenos organicos y rellenos inorganicos. Por ejemplo, el relleno puede ser un relleno inorganico tal como talco, sflice, arcillas, retardadores de fuego solidos, caolm, diatomita, carbonato de magnesio, carbonato de bario, sulfato de magnesio, sulfato de calcio, hidroxido de aluminio, oxido de zinc, hidroxido de magnesio, oxido de calcio, oxido de magnesio, alumina, mica, polvo de vidrio, hidroxido de hierro, zeolita, sulfato de bario, otros rellenos minerales o sus mezclas. Otros rellenos pueden incluir acido acetilsalidlico, resinas de intercambio ionico, pulpa de madera, polvo de pulpa, borax, metales alcalinoterreos o sus mezclas. El relleno puede anadirse en una cantidad de hasta 60 por ciento en peso (p. ej., de 2 a 50 por ciento en peso) de la pelfcula 12, de la pelfcula 16 o del sustrato no tejido 14.
En algunas modalidades, la superficie de la pelfcula 12, de la pelfcula 16 o del sustrato no tejido 14 puede tratarse al menos parcialmente para promover adherencia. Por ejemplo, la superficie de la pelfcula 12, de la pelfcula 16, o del sustrato no tejido 14 puede cargarse con corona o tratarse con llamas para oxidar parcialmente la superficie y mejorar la adherencia superficial. Sin desear quedar ligado por la teona, se cree que el artfculo multicapa 10 con adherencia superficial mejorada puede posibilitar la impresion en su superficie mediante el uso de tintas convencionales. A la superficie del artfculo multicapa 10 tambien puede anadirse un recubrimiento receptor de inyecciones de tinta para permitir la impresion mediante impresoras comerciales o domesticas de inyeccion de tinta mediante el uso de tintas basadas en agua o en solventes.
Los siguientes ejemplos son ilustrativos y no se pretende que sean limitantes.
Ejemplo 1:
Se prepararon los siguientes dos artfculos multicapa: (1) TYPAR (es decir, un sustrato no tejido unido por hilado de polipropileno comercializado por Fiberweb, Inc.) con un peso unitario de 8.35 g/cm2 (1.9 onzas por pulgada cuadrada) y recubierto con una pelfcula monolttica transpirable que contiene 40 % en peso de LOTADER, 56 % en peso de metacrilato de etilo, 2 % en peso de TiO2 y 2 % en peso de estabilizador para la luz UV, y (2) un artfculo multicapa similar al artfculo multicapa (1) excepto porque contema una pelfcula microporosa transpirable entre el TYPAR y la pelfcula monolttica transpirable, donde la pelfcula microporosa transpirable inclrna 50 % en peso de carbonato de calcio (es decir, un relleno formador de poros), 41 % en peso de polipropileno, 5 % en peso de polietileno de baja densidad, 2 % en peso de TiO2 y 2 % en peso de estabilizador para la luz UV. El artfculo multicapa (1) se formo mediante la extrusion de la pelfcula monolttica transpirable sobre el TYPAR a 249 °C (480 °F). El artfculo multicapa (2) se formo mediante la coextrusion de la pelfcula microporosa transpirable y la pelfcula monolttica transpirable sobre el TYPAR a la misma temperatura. Los artfculos multicapa (1) y (2) teman pesos unitarios totales de la peifcula de 22 g/m2 y 27 g/m2, respectivamente.
Los artfculos multicapa (1) y (2) se evaluaron en cuanto a sus MVTR y a la adherencia entre el sustrato no tejido y la(s) pelfcula(s). La MVTR se midio mediante el uso de E96-A de ASTM. La adherencia se midio como sigue: Se prepararon muestras de 23 cm (9 pulgadas) de largo mediante la adhesion de una cinta de cubierta de casa de 5 cm (2 pulgadas) de ancho sobre el recubrimiento (plegando un extremo de la cinta sobre ella misma para proporcionar una lengueta para agarrar) para impedir el alargamiento del recubrimiento. La adherencia de desprendimiento de las muestras se midio despues mediante el uso de un probador de desprendimiento Instron o IMASS con una celda de carga de 2.2 kg (5 libras). Se uso un angulo de desprendimiento de 180 grados con una tasa de separacion de 12 pulgadas/minuto. Los resultados de la prueba se resumen en la Tabla 1 a continuacion.
Tabla 1
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35
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- Muestra
- Adherencia (gramo-fuerza/pulg) MVTR (Perm)
- (1)
- 19.4 7.3
- (2)
- > 200 6.5-8.9
Los resultados mostraron que, aunque el artfculo multicapa (1) tema una MVTR apropiada, este exhibfa poca adherencia entre el sustrato no tejido y la pelfcula monolftica transpirable. Inesperadamente, el artfculo multicapa (2) exhi^a una adherencia superior entre la pelfcula microporosa transpirable y el sustrato no tejido a la vez que mantema la MVTR del artfculo multicapa.
Ejemplo 2:
Los artfculos multicapa (3) y (4) se prepararon de igual manera como se describe en el Ejemplo 1. El artfculo multicapa
(3) era similar al artfculo multicapa (1) excepto porque incluia una pelfcula monolftica transpirable que contema 45 % en peso de PEBAX MV3000, 50 % en peso de lOtRYL 20MA08 y 5 % en peso de BYNEL 22E757. El artfculo multicapa
(4) era similar al artfculo multicapa (2) excepto porque incluia una peftcula monolftica transpirable que contema 45 % en peso de PEBAX MV3000 y 55 % en peso de LOTRYL 20MA08.
Los artfculos multicapa (3) y (4) se evaluaron en cuanto a su MVTR y a la adherencia entre el sustrato no tejido y la(s) peftcula(s) mediante el uso de los mismos metodos descritos en el Ejemplo 1. Los resultados se resumen en la Tabla 2 a continuacion.
Tabla 2
- Muestra
- Adherencia (gramo-fuerza/pulg) MVTR (Perm)
- (3)
- 53 13
- (4)
- 286 7.2
Los resultados mostraron que, aunque el artfculo multicapa (3) tema una MVTR apropiada, este exhibfa poca adherencia entre el sustrato no tejido y la peftcula monolftica transpirable. Inesperadamente, el artfculo multicapa (4) exhibfa una adherencia superior entre la peftcula microporosa transpirable y el sustrato no tejido a la vez que mantema la MVTR del artfculo multicapa.
Otras modalidades se encuentran en las reivindicaciones.
Claims (15)
- 5101520253035404550556065Reivindicaciones1. Un artfculo, que comprende;un sustrato notejido (14);una primera pelfcula (16) soportada por el sustrato no tejido (14), la primera pelfcula (16) comprende un primer polfmero y un relleno formador de poros, la diferencia entre la energfa superficial de la primera pelfcula (16) y la energfa superficial del sustrato no tejido (14) es a lo sumo 10 mN/m; yuna segunda pelfcula (12) que comprende un segundo polfmero que puede absorber y liberar humedad y que proporciona una barrera a los fluidos acuosos, la primera pelfcula (16) se encuentra entre el sustrato no tejido (14) y la segunda pelfcula (12).
- 2. El artfculo de conformidad con la reivindicacion 1, en donde el segundo polfmero se selecciona del grupo que consiste en copolfmeros de bloque de anfndrido maleico, copolfmeros de bloque de metacrilato de glicidilo, copolfmeros de bloque de polieter, poliuretanos, ionomeros que contienen polietileno y sus mezclas.
- 3. El artfculo de conformidad con la reivindicacion 1 o 2, en donde la segunda pelfcula comprende, ademas, una poliolefina, y en donde la poliolefina comprende opcionalmente un polietileno seleccionado del grupo que consiste en polietileno de baja densidad, polietileno lineal de baja densidad, polietileno de alta densidad y sus copolfmeros.
- 4. El artfculo de conformidad con cualquier reivindicacion 1-3, en donde la segunda pelfcula comprende, ademas, un polfmero de vinilo, y en donde el polfmero de vinilo comprende opcionalmente un copolfmero formado entre un primer comonomero y un segundo comonomero, el primer comonomero comprende etileno, y el segundo comonomero comprende acrilato de alquilo o acetato de vinilo.
- 5. El artfculo de conformidad con cualquier reivindicacion 1-4, en donde el primer polfmero comprende una poliolefina o un poliester.
- 6. El artfculo de conformidad con cualquier reivindicacion 1-5, en donde el relleno formador de poros comprende carbonato de calcio, y en donde la primera pelfcula (16) opcionalmente comprende de 30 % en peso a 70 % en peso del carbonato de calcio.
- 7. El artfculo de conformidad con cualquier reivindicacion 1-6, en donde la primera pelfcula (16) comprende, ademas, una nanoarcilla, y en donde la nanoarcilla es opcionalmente una arcilla de montmorillonita.
- 8. El artfculo de conformidad con cualquier reivindicacion 1-7, en donde la primera pelfcula (16) comprende, ademas, un elastomero, y en donde el elastomero es opcionalmente un copolfmero de propileno-etileno.
- 9. El artfculo de conformidad con cualquier reivindicacion 1-8, en donde el artfculo tiene una tasa de transmision de vapor de humedad de al menos 35 g/m2/dfa cuando se mide a 23 °C y 50 % de humedad relativa.
- 10. El artfculo de conformidad con cualquier reivindicacion 1-9, en donde el artfculo tiene una resistencia a la traccion de al menos 18.1 kg (40 libras) en la direccion de la maquina y al menos 15.9 kg (35 libras) en la direccion transversal a la maquina segun se mide de acuerdo con D5034 de ASTM.
- 11. El artfculo de conformidad con cualquier reivindicacion 1-10, en donde el artfculo tiene un cabezal hidrostatico de al menos 55 cm.
- 12. Un material de construccion, que comprende el artfculo de conformidad con cualquier reivindicacion 1-11, en donde el material de construccion es opcionalmente una cubierta de casa o una cubierta de techo.
- 13. Un metodo para fabricar un artfculo, que comprende:aplicar una primera pelfcula (12) y una segunda pelfcula sobre un sustrato no tejido (14) para formar un laminado de manera que la primera pelfcula (12) se encuentre entre el sustrato no tejido (14) y la segunda pelfcula, en donde la primera pelfcula (12) comprende un primer polfmero y un relleno formador de poros, la diferencia entre la energfa superficial de la primera pelfcula (12) y la energfa superficial del sustrato no tejido (14) es a lo sumo 10 mN/m, y la segunda pelfcula comprende un segundo polfmero que puede absorber y liberar humedad y que proporciona una barrera a los fluidos acuosos; y estirar el laminado para formar el artfculo.
- 14. El metodo de conformidad con la reivindicacion 13, en donde la primera pelfcula (12) y la segunda pelfcula se coextruden sobre el sustrato no tejido (14).
- 15. El metodo de conformidad con la reivindicacion 13 o 14, en donde el laminado se estira a una temperatura elevada, en donde la temperatura elevada es opcionalmente al menos 30 °C.
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