ES2218663T3 - Procedimiento para la fabricacion de un laminado microporoso tipo tela de una banda fibrosa no tejida y una pelicula termoplastica. - Google Patents

Procedimiento para la fabricacion de un laminado microporoso tipo tela de una banda fibrosa no tejida y una pelicula termoplastica.

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ES2218663T3 ES97905843T ES97905843T ES2218663T3 ES 2218663 T3 ES2218663 T3 ES 2218663T3 ES 97905843 T ES97905843 T ES 97905843T ES 97905843 T ES97905843 T ES 97905843T ES 2218663 T3 ES2218663 T3 ES 2218663T3
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Abstract

SE FABRICA UN ESTRATIFICADO MICROPOROSO EN FORMA DE TELA, A PARTIR DE UNA TRAMA FIBROSA NO TEJIDA Y DE UNA PELICULA TERMOPLASTICA, POR LAMINACION DE UNA COMPOSICION DE PELICULAS EN FORMA MICROPOROSA Y DE UNA TRAMA FIBROSA NO TEJIDA, SEGUIDA POR UN ESTIRAMIENTO PROGRESIVO, PARA FORMAR EL ESTRATIFICADO MICROPOROSO EN FORMA DE TELA. EL ESTRATIFICADO MICROPOROSO EN FORMA DE TELA POSEE PERMEABILIDADES AL AIRE Y AL VAPOR HUMEDO, PERO ACTUA COMO UNA BARRERA PARA EL PASO DE LIQUIDOS. LOS ESTRATIFICADOS EN FORMA DE TELA SON ESPECIALMENTE UTILES AL FABRICAR PRENDAS DE VESTIR, PARA PROPORCIONAR LAS CUALIDADES TRANSPIRABLES DE TRANSMISION DE AIRE Y VAPOR HUMEDO, CON PROPIEDADES BARRERA A LIQUIDOS. TALES PRENDAS DE VESTIR INCLUYEN PAÑALES INFANTILES, PANTALONES DE ADIESTRAMIENTO INFANTILES, COMPRESAS MENSTRUALES Y VESTIDOS, Y SIMILARES, DONDE SE NECESITAN LAS PROPIEDADES DE TRANSMISION DEL VAPOR DE AGUA Y DEL AIRE, ADEMAS DE LAS PROPIEDADES DE BARRERA A FLUIDOS.

Description

Procedimiento para la fabricación de un laminado microporoso tipo tela de una banda fibrosa no tejida y una película termoplástica.
Antecedentes de la invención
Durante cierto tiempo han sido conocidos procesos para la unión de tramas de fibras no tejidas a películas de termoplástico. Adicionalmente, son bien conocidos en la técnica procedimientos de laminación por extrusión de películas de termoplástico en tramas no tejidas y no estiradas.
Patentes relevantes referentes a la laminación por extrusión de tramas no tejidas y no estiradas incluyen las patentes americanas n° 2.714.571; 3.058.868; 4.522.203; 4.614.679; 4.692.368; 4.753.840 y 5.035.941. Las patentes '863 y '368 anteriores describen el estiramiento de películas de polímero extruidas antes del laminado con tramas de fibras no tejidas y no estiradas en unos rodillos de presión. Las patentes '203 y '941 se refieren a la coextrusión de múltiples películas de polímero con tramas no tejidas y no estiradas en unos rodillos de presión. La patente '840 describe el preconformado de materiales de fibra de polímero no tejida antes de la laminación por extrusión con películas para mejorar la unión entre las fibras no tejidas y las películas. Más concretamente, la patente '840 describe técnicas de estampado convencional para formar zonas densificadas y no densificadas en unas láminas de base no tejidas antes de la laminación por extrusión para mejorar la unión entre las tramas de fibras no tejidas y las películas por medio de las zonas de las fibras densificadas. La patente '941 también describe que las tramas no tejidas y no estiradas que se laminan por extrusión en películas de polímero de tela única son susceptibles de formar poros provocados por las fibras que se extienden substancialmente verticales desde el plano del substrato de la fibra y, en consecuencia, esta patente describe el uso de láminas de película coextruidas múltiples para evitar problemas de poros. Además, en las patentes americanas n° 3.622.422; 4.379.197 y 4.725.473 se describen procedimientos para la unión de fibras sueltas no tejidas a una película de polímero.
También ha sido conocido estirar tramas de fibras no tejidas utilizando unos rodillos de contacto mutuo para reducir el peso base y ejemplos de patentes en este sector son las patentes americanas n° 4.153.664 y 4.517.714. La patente '664 describe un procedimiento de estiramiento incremental de tramas de fibras no tejidas en dirección transversal (DT) o en la dirección de la máquina (DM) utilizando un par de rodillos interdigitados para reforzar y ablandar tramas no tejidas. La patente '664 también describe una realización alternativa en la que la trama de fibra no tejida se lamina en la película de termoplástico antes del estiramiento por contacto.
Se han realizado esfuerzos también para producir tejidos barrera compuestos no tejidos transpirables que sean impermeables a los líquidos, pero que sean permeables al vapor de agua. La patente americana n° 5.409.761 es un ejemplo de un proceso de fabricación de la técnica de la patente. De acuerdo con esta patente '761, se fabrica un tejido compuesto no tejido uniendo por ultrasonidos una película de termoplástico microporoso a una capa de un material termoplástico fibroso no tejido. Estos procedimientos y otros procedimientos para fabricar laminados transpirables de materiales termoplásticos y no tejidos tienden a implicar costosas técnicas de fabricación y/o costosos materiales de partida.
La patente americana n° 5.382.461 describe un laminado por extrusión formado por el estiramiento incremental de una trama de fibras de filamentos continuos para proporcionar extremos de fibras para la unión con una película de termoplástico extruido.
La patente americana 4.153.751 describe un proceso para el estiramiento selectivo de partes incrementales de una película de una mezcla de termoplástico y una segunda fase incompatible para producir una película microporosa.
La solicitud de patente internacional W095/04654 describe una lámina elástica laminada de una trama de fibras no tejidas y una película elastomérica que tiene fibras que se extienden hacia afuera de la superficie laminada formada mediante el estiramiento incremental del material laminado.
La solicitud de patente Europea n° 0327402 describe un procedimiento para la formación de un laminado transpirable que comprende el prensado en caliente de una película en un tejido, tejido o no tejido. La película presenta poros producidos por la contracción en el proceso de prensado en caliente lo cual se intensifica si la película se estira previamente.
Existe una continua necesidad de laminados transpirables perfeccionados de substratos de fibras no tejidas y películas termoplásticas que tengan permeabilidad al aire y a la humedad de vapor con propiedades de impermeabilidad a los líquidos. Sería muy deseable perfeccionar más los procedimientos de fabricación de tales laminados transpirables y aumentar sus utilidades en artículos de tela y otros productos útiles. Las mejoras son también deseables en procedimientos para la producción de laminados en maquinaria de producción de alta velocidad.
Descripción de la invención
La invención presenta un procedimiento según las reivindicaciones 1 y 3.
La presente invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de un laminado microporoso de tipo tela de una trama de fibras no tejidas y una película de termoplástico. El laminado microporoso presenta permeabilidad al aire y a la humedad de vapor, pero actúa como barrera para los líquidos. El laminado es también de tipo tela al presentar un tacto de tejido blando fibroso y no tejido. De este modo, los laminados transpirables de la presente invención resultan especialmente útiles en el sector de las prendas en las que las propiedades de transpiración y de impermeabilidad son importantes, por ejemplo, en prendas médicas donde se desea evitar el paso de líquidos biológicos o sangre desde o hacia el operario a la vez que permite el paso de la humedad de vapor. También es deseable disponer prendas que sean permeables a gases y líquidos para proporcionar un mejor confort a la persona que la lleva permitiendo la evacuación del sudor a la vez que mantiene una barrera para el paso de los fluidos.
El procedimiento de la presente invención implica la laminación por extrusión o adhesión de la trama de fibras no tejidas a una película de termoplástico microporoso y conformable. La composición del termoplástico microporoso y conformable del laminado de la película puede comprender una mezcla de un polímero termoplástico y un agente formador de poros mecánico tal como un relleno inorgánico. El agente formador de poros de la lamina de la película se activa entonces tras el estirado incremental para formar un laminado microporoso de la trama de fibras y la película. Este único procedimiento supone un ahorro en la fabricación de laminados transpirables. Sin embargo, pueden utilizarse otras composiciones microporosas conformables en el proceso tal como se describe adicionalmente en lo sucesivo.
En la forma más preferida, el procedimiento de la presente invención se lleva a cabo en maquinaria de producción de alta velocidad del orden de aproximadamente 1,02-2,54 m/s (200-500 ppm). Más concretamente, se introduce una trama de fibras no tejidas en la zona de contacto de unos rodillos de laminación por extrusión con una película o mezcla extruida de termoplástico microporoso conformable. La mezcla extruida se extruye en la zona de contacto a una temperatura por encima de su temperatura de ablandamiento para formar una película laminada al trama de fibras. La fuerza de compresión entre la trama de fibras y la mezcla extruida se controla uniendo una superficie de la trama a la película para formar un laminado. Tal como se ha indicado anteriormente, el laminado puede formarse también uniendo con adhesivo la trama de fibras a la película microporosa conformable. El laminado formado de esta manera se estira después incrementalmente a lo largo de líneas de una manera substancialmente uniforme a través del laminado y por toda su profundidad para hacer que la película sea microporosa. Aplicando una fuerza de estiramiento incremental, tanto la trama como la película se estiran. El estirado incremental de la película a temperatura ambiente o a temperatura normal en la que la composición termoplástica microporosa conformable contiene un relleno de formación de poros mecánico tal como carbonato cálcico, provoca que la microporosidad se desarrolle en la película de manera que la película es capaz de transmitir la humedad de vapor y el aire, pero actúa de barrera para la transmisión de líquidos. La invención proporciona prendas transpirables de tipo tela que son económicas y actúan de barrera para los líquidos.
Otros beneficios, ventajas y objetivos de la presente invención se comprenderán mejor con referencia a la siguiente descripción detallada.
Descripción detallada
Un objetivo principal de la presente invención es producir un material laminado transpirable o microporoso de una trama de fibras no tejidas y una película de termoplástico microporoso en maquinaria de producción a alta velocidad. También es el objetivo de la presente invención producir dichas láminas las cuales presentan una resistencia de unión satisfactoria a la vez que mantienen la apariencia de la tela o ropa que tiene unas velocidades adecuadas de transmisión de la humedad de vapor y permeabilidad al aire, a la vez que mantienen las propiedades de barrera para los líquidos. Tal como se ha desarrollado anteriormente, éstos y otros objetivos se consiguen en una forma preferida de la invención primero laminando una trama de fibras no tejidas y una película de termoplástico microporosa conformable. Después, estirando incrementalmente el laminado, se ha encontrado que se produce un laminado transpirable o microporoso en el que la trama de fibras se une a la película microporosa. La película microporosa se caracteriza por ser impermeable al paso de líquido gracias a la película termoplástica a la vez que mantiene un tacto blando en la superficie de la trama de fibras del laminado. Pueden conseguirse varios grados de permeabilidad a la humedad de vapor o al aire en el laminado disponiendo los microporos en el margen de aproximadamente 0,1 \mum a aproximadamente 1 \mum. Los microporos se forman utilizando composiciones termoplásticas microporosas conformables que incluyen un relleno formador de poros tal como carbonato cálcico, tierra de diatomeas, o dióxido de titanio, o combinaciones de los mismos que presentan un tamaño de partícula medio de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 5 \mum. El relleno de formación de poros en la película extruida se activa por medio del estiramiento incremental mecánico de la película. En una forma alternativa, puede obtenerse una composición termoplástica microporosa conformable mezclando diferentes polímeros que, al estirarse de manera incremental, proporcionan una microporosidad tal como se describe en las patentes americanas n° 5.200.247 y 5.407.979, las cuales se incorporan aquí por referencia.
De este modo, el procedimiento de la presente invención dispone un laminado microporoso que presenta 1, características deseadas de semejanza a la tela para conseguir una utilidad en una serie de aplicaciones que incluyen pañales, calzones, batas quirúrgicas, lámina apósitos, productos higiénicos, y similares. Las prendas de estos tipos se fabrican muy confortables mediante el uso de estos laminados gracias a de su transpirabilidad y a mejoradas propiedades de barrera.
A. Materiales para el laminado
La composición de la película microporosa conformable puede conseguirse formulando un polímero termoplástico con aditivos apropiados y rellenos de formación de poros para proporcionar un material extruido película para la laminación con la trama no tejida. Se conocen composiciones microporosas conformables poliolefinas, rellenos de formación de poros inorgánicos y otros aditivos para producir materiales laminares microporosos. Sin embargo, no se conoce laminar tales composiciones con una trama de fibras no tejidas y después estirar de manera incremental el laminado para crear microporosidad en el laminado. Este procedimiento puede realizarse en línea y permite reducir costes en la fabricación y/o en los materiales respecto a los procedimientos conocidos para la fabricación de laminado. Adicionalmente, tal como se ha desarrollado anteriormente las composiciones microporosas conformables de polímero pueden obtenerse de mezclas de polímeros tales como una mezcla de un alcanoil polímero y un polivinil alcohol tal como se describe en la patente americana n° 5.200.247 Además, pueden utilizarse mezclas de un alcanoil polímero, almidón desestructurado y un copolímero de etileno como composición de polímero microporoso conformable tal como se describe en la patente americana n° 5.407.979. Con estas mezclas de polímero no es necesario utilizar rellenos de formación de poros para proporcionar microporosidad tras un estirado incremental. Más bien, las propias diferentes fases del polímero en la película producen microhuecos si la película se estira a temperatura ambiente o normal.
La película de termoplástico microporosa conformable es preferiblemente de tipo poliolefina y puede ser cualquiera de la clase de polímeros de poliolefina termoplástica que puedan procesarse en una película para una laminación directa por extrusión por fusión sobre la trama de fibras. Una serie de polímeros termoplásticos apropiados en la práctica de la invención son polímeros oxialcanoil normalmente sólidos o polímeros dialcanoil representados por poli (caprolactona) mezclada con polivinil alcohol o polímeros de almidón que puedan formarse en películas. Los polímeros a base de olefina incluyen la mayoría de los polímeros comunes a base de etileno o propileno tales como polietileno, polipropileno, y copolímeros tales como etileno vinil acetato (EVA), etileno acrilato de metilo (EMA), etileno ácido acrílico (EAA), o mezclas de dichas poliolefinas. Otros ejemplos de polímeros apropiados para utilizarlos como películas en la lámina compuesta de la presente invención son conocidos con referencia a las patentes identificadas anteriormente citadas en los antecedentes de la presente invención y éstos se incorporan aquí por referencia.
La trama de fibras no tejidas puede comprender fibras de polietileno, polipropileno, poliésteres, rayón, celulosa, nailon, y mezclas de dichas fibras. Se han propuesto una serie de definiciones para las tramas de fibras no tejidas. Las fibras son normalmente fibras discontinuas o filamentos continuos. Tal como se utiliza aquí "trama de fibra no tejida" se utiliza en su sentido genérico para definir una estructura substancialmente plana que es relativamente plana, flexible y porosa, y está compuesta de fibras discontinuas o filamentos continuos. Para una descripción detallada de no tejidos, véase "Nonwoven Fabric printer and Reference Sampler" de E. A. Vaughn, Association of the Nonwoven Fabrics Industry, 3ª Edición (1992).
En una forma preferida, el laminado microporoso emplea una película que tiene un calibre o espesor de entre aproximadamente 6,35 y aproximadamente 254 \mum (0,25 y 10 milipulgadas) y, dependiendo del uso, el espesor de la película variará y, más preferiblemente, en aplicaciones desechables es del orden de aproximadamente 6,35 a 5,08 \mum (0,25 a 2 milipulgadas) de espesor. Las tramas de fibras no tejidas del elemento laminado presentan normalmente un peso de entre aproximadamente 5,98 g/m^{2} (5 gramos por yarda cuadrada) y 83,72 g/m^{2} (75 gramos por yarda cuadrada), preferiblemente aproximadamente de 23,92 a 47,84 g/m^{2} (de 20 a 40 gramos por yarda cuadrada aproximadamente). Si se emplea laminación con adhesivo pueden utilizarse adhesivos tales como adhesivo de aplicación en caliente, adhesivo a base de agua o adhesivo a base de sólido. El compuesto o laminado puede estirarse incrementalmente en dirección transversal DT para formar un compuesto estirado DT. Además, el estiramiento DT puede ir seguido de un estiramiento en la dirección de la máquina DM para formar un compuesto que se estire en ambas direcciones DT y DM. Tal como se ha indicado anteriormente, el compuesto o laminado microporoso puede utilizarse en muchas aplicaciones distintas tales como pañales de bebé, calzones de aprendizaje de bebés, almohadillas absorbentes y prendas, y similares en las cuales son necesarias propiedades de transmisión de humedad de vapor y aire, así como propiedades de barrera para los fluidos.
B. Estiradores para los laminados microporosos conformables
Puede emplearse una pluralidad de distintos estiradores y técnicas para el estiramiento del laminado de partida u original de una trama de fibras no tejidas y una película microporosa conformable. Estos laminados de tramas de fibras cardadas no tejidas de fibras discontinuas o tramas de fibras unidas de filamentos continuos no tejidos pueden estirarse con los estiradores y las técnicas que se describen como sigue:
1. Estirador diagonal de accionamiento por engrane
El estirador diagonal de accionamiento por engrane consiste en un par de elementos a modo de engranajes helicoidales de izquierdas y de derechas en unos ejes paralelos. Los ejes se disponen entre dos cartelas de la máquina, quedando situado el eje inferior en unos rodamientos fijos y quedando situado el eje superior en unos rodamientos de unos elementos deslizables verticalmente. Los elementos deslizables pueden regularse en la dirección vertical por medio de unos elementos en forma de cuña que pueden accionarse a través de unos tornillos de regulación. Roscando o desenroscando las cuñas se desplaza el elemento deslizable verticalmente respectivamente hacia abajo o hacia arriba para acoplarse o desacoplarse además a los dientes en forma de engranaje del rodillo de engrane superior con el rodillo de engrane inferior. Unos micrómetros montados en los bastidores laterales pueden accionarse para
indicar la profundidad de engrane de los dientes del rodillo de engrane.
Se emplean unos cilindros neumáticos para mantener firmemente los elementos deslizables en su posición de acoplamiento inferior contra las cuñas de regulación para oponerse a la fuerza hacia arriba ejercida por el material que se está estirando. Estos cilindros también pueden retirarse para desacoplar el rodillo de engrane superior e inferior entre sí por motivos de enhebrado del material a través del equipo de engrane o en combinación con un circuito de seguridad que abriría todos los puntos de contacto de los rodillos de la máquina cuando se activan.
Para accionar el rodillo de engrane fijo se utiliza típicamente un medio de accionamiento. Si el rodillo de engrane superior debe ser desacoplable por motivos de enhebrado del material o de seguridad, es preferible utilizar un dispositivo de transmisión antiholguras entre el rodillo de engrane superior e inferior para asegurar que tras el reacoplamiento los dientes de un rodillo de engrane siempre se encuentren entre los dientes del otro rodillo de engrane y se evite dañar potencialmente el contacto físico entre la adenda de los dientes de engrane. Si los rodillos de engrane tienen que estar en acoplamiento constante, típicamente el rodillo de engrane superior no tiene que ser accionado. El accionamiento puede realizarse mediante el rodillo de acoplamiento accionado a través del material que se estira.
Los rodillos de engrane se parecen mucho a engranajes helicoidales de paso fino. En la realización preferida, los rodillos tienen un diámetro de 15,075 cm (5,935''), un ángulo de hélice de 45°, un paso normal de 0,254 cm (0,100''), un paso diametral de 30, un ángulo de presión de 14½°, y básicamente es un engranaje de gran altura de cabeza en la parte superior. Esto da lugar a un perfil de diente estrecho y profundo lo que permite un acoplamiento por engrane de hasta 0,229 cm (0,090'') aproximadamente y 0,127 cm (0,005'') de holgura aproximadamente en los lados de los dientes para el espesor del material. Los dientes no están diseñados para que transmitan un par de giro y en la operación de estirado por engrane normal no hacen contacto metal con metal.
2. Estirador de accionamiento por engrane de dirección transversal
El equipo del estirador de accionamiento por engrane de DT es idéntico al estirador diagonal de accionamiento por engrane con diferencias en el diseño de los rodillos de engrane y otras zonas menores que se indican a continuación. Debido a que los elementos de accionamiento por engrane de DT son capaces de grandes profundidades de engrane, es importante que el equipo incorpore un medio para provocar que los ejes de los dos rodillos de engrane permanezcan paralelos cuando el eje superior suba o baje. Esto es necesario para asegurar que los dientes de un rodillo de engrane siempre caiga entre los dientes del otro rodillo de engrane y se evite dañar potencialmente el contacto físico entre la adenda de los dientes de engrane. Este movimiento paralelo se asegura por medio de un mecanismo de cremallera y piñón en el cual se acopla una cremallera a cada bastidor lateral en yuxtaposición con los elementos deslizables verticalmente. Un eje atraviesa los bastidores laterales y actúa en un cojinete en cada uno de los elementos deslizables verticalmente. En cada extremo de este eje se dispone un piñón y actúa engranado a las cremalleras para producir el movimiento paralelo deseado.
El accionamiento para el estirador de accionamiento por engrane de DT tiene que accionar tanto el rodillo de engrane superior como el inferior excepto en el caso de estiramiento por engrane de materiales con un coeficiente de rozamiento relativamente elevado. Sin embargo, no es necesario que el accionamiento sea antiholguras, ya que un pequeño desajuste en la dirección de la máquina o deslizamiento del accionador no provocará ningún problema. El motivo de esto será evidente con la descripción de los elementos de engrane de DT.
Los elementos de engrane de DT se mecanizan a partir de un material sólido pero pueden describirse mejor como una pila alterna de discos de distinto diámetro. En la realización preferida, los discos de engrane serían de 15,24 cm (6'') de diámetro, 0,079 cm (0,031'') de espesor, y presentan un radio total en su borde. Los discos separadores que separan los discos de engrane serían de 13,97 cm (5½'') de diámetro y 0,175 cm (0,069) de espesor. Dos rodillos de esta configuración podrían engranar entre sí hasta 0,587 cm (0,231) dejando una holgura de 0,048 cm (0,019'') para material en todos los lados. Al igual que con el estirador de engrane diagonal, esta configuración del elemento de engrane en DT presentaría un paso de 0,254 cm (0,100'').
3. Estirador de accionamiento por engrane de dirección de la máquina
El equipo del estirador de accionamiento por engrane en DM es idéntico al estirador de accionamiento por engrane diagonal excepto para el diseño de los rodillos de engrane. Los rodillos de engrane en DM se parecen mucho a engranajes rectos de paso fino. En la realización preferida, los rodillos tienen un diámetro de 15,070 cm (5,933''), un paso de 0,254 cm (0,100''), un paso diametral de 30, un ángulo de presión de 14½°, y básicamente es un engranaje de gran altura de cabeza en la parte superior. Se tomó una segunda pasada en estos rodillos con una desviación en la fresa de engranajes de 0,025 cm (0,010'') para proporcionar un diente más estrechado con más separación. Con un engrane de aproximadamente 0,229 cm (0,090''), esta configuración presentará una separación de aproximadamente 0,025 cm (0,010'') en los lados para el espesor del material.
4. Técnica de estiramiento incremental
Los estiradores de accionamiento por engrane diagonales, de DT o DM descritos anteriormente pueden utilizarse para producir un laminado por estiramiento incremental de tramas de fibras no tejidas y una película microporosa conformable para formar el laminado microporoso de la presente invención. La operación de estirado se utiliza normalmente en el laminado por extrusión de una trama de fibras no tejidas de fibras discontinuas o filamentos continuos y una película de termoplástico microporoso conformable. En uno de los aspectos únicos de la presente invención un laminado de tramas de fibras no tejidas de filamentos continuos puede estirarse de manera incremental para proporcionar un acabado de fibras muy blando al laminado que se parezca a una tela. El laminado de trama de fibras no tejidas y película microporosa conformable se estira de manera incremental utilizando, por ejemplo, el estirador de accionamiento por engrane en DT y/o DM con una pasada a través del estirador con una profundidad de engrane de rodillo de aproximadamente 0,152 cm (0,060 pulgadas) a 0,305 cm (0,120 pulgadas) a velocidades aproximadamente entre 1,016 m/s (200 ppm) y 2,54 m/s (500 ppm) o mayores. El resultado de dicho estiramiento incremental o de engrane produce unos laminados que presentan unas excelentes propiedades de transpirabilidad e impermeabilidad a los líquidos, pero proporciona unas texturas blandas de tipo tela con una resistencia de unión superior.
Ejemplos detallados de la invención
Los siguientes ejemplos ilustran los laminados microporosos de la presente invención y procedimientos para fabricarlos. A la luz de estos ejemplos y esta descripción detallada adicional, es evidente para el experto en la materia que pueden realizarse variaciones de los mismos sin apartarse del ámbito de la presente invención.
La invención se comprenderá mejor con referencia a los dibujos, en los cuales:
La figura n° 1 es un esquema de un aparato de laminación por extrusión en línea y estiramiento incremental para la fabricación del laminado microporoso de la presente invención;
La figura n° 2 es una vista en sección transversal según la línea 2-2 de la figura n° 1 que ilustra los rodillos de engrane de manera esquemática;
La figura n° 3 es una gráfica que demuestra las propiedades de permeabilidad al aire de laminados microporosos de tipo tela;
La figura n° 4 es una gráfica que demuestra las propiedades de transmisión de humedad de vapor de laminados microporosos para su comparación con películas y/o compuestos no microporosos.
Ejemplo 1
Una mezcla de polietileno y etileno vinil acetato que presentaba la siguiente composición se laminó por extrusión en una trama de fibras no tejidas de polietileno de filamentos continuos y después se estiró incrementalmente para proporcionar un laminado microporoso.
34,1% de polietileno (Dowlex 2045 de Dow Chemical)
11,4% de etileno vinil acetato (Elvax 3128 de DuPont)
45,4% de carbonato cálcico tratado con ácido estárico (tamaño de partícula entre 0,5 y 8 \mum aproximadamente con un promedio de aproximadamente 1 \mum)
9,1% de monoestearato de glicerina.
Se laminó una trama de fibras de polietileno de filamentos continuos de la composición microporosa conformable anterior de 33,49 g/m^{2} (28 gramos/yd^{2}) de peso por extrusión utilizando el laminador por extrusión de la figura n° 1. Tal como se muestra esquemáticamente en la figura n° 1, la trama (9) que llegaba del rodillo (14) se introdujo en la zona de contacto de un rodillo de goma (5) con un rodillo metálico (4). La mezcla extruida o película de polietileno (3) del extrusor (1) se extruyó a través de un molde (2) hacia la zona de contacto mientras se introducía la trama de fibras no tejidas (9). Típicamente, como que en esta sección de laminación por extrusión se dan velocidades por encima de 1,524 m/s (300 ppm), la película de polietileno (3) del orden de aproximadamente 6,35 a 254 \mum (0,25 a 10 milipulgadas) de espesor se lamina a una temperatura de fusión del orden de aproximadamente 204,4-260°C (400-500°F) para formar el laminado (12) que sale en el rodillo (7). La fuerza de compresión en el punto de contacto se controla de tal manera que las tramas quedan unidas a la película de poliolefina para evitar la formación de poros y preservar el tacto fibroso en las superficies de las fibras del laminado (12). Son suficientes presiones del orden de aproximadamente 68,95 a 551,58 kN/m^{2} (10 a 80 psi) para conseguir una unión satisfactoria de tramas de fibras de aproximadamente 5,98 a 89,70 g/m^{2} (5 a 75 gramos/yd^{2}). El laminado producido por la extrusión de la figura n° 1 no muestra flujo de aire (véase figura n° 3, curva 2).
Si bien para laminar la trama y la película (3) se utiliza la presión en la zona de contacto de los rodillos (4, 5), debería entenderse que también puede utilizarse un rodillo de vacío en la zona de contacto para producir la laminación.
Tal como se muestra de manera esquemática en la figura n° 1, si se pasa el laminado de entrada (12) a una temperatura ambiente de aproximadamente 21,1-32,2°C (70-90°F) a través de los rodillos de estiramiento incremental en DT (10) y (11) a una profundidad de engrane de rodillo de aproximadamente 0,254 cm (0,100'') a 1,524 m/s (300 ppm) aproximadamente, se forma un laminado microporoso (13) de la presente invención. Los rodillos de engrane (10) y (11), los cuales se muestran de manera esquemática en la figura n° 2, se han descrito anteriormente para ilustrar el estiramiento uniforme a lo largo de unas líneas a través del laminado. Los rodillos de estiramiento en DM que se han descrito anteriormente, pero que no se muestran en la figura n° 1, estiran el laminado a una profundidad de engrane de aproximadamente 0,152 cm (0,060'') a aproximadamente 1,524 m/s (300 ppm) en una segunda dirección substancialmente perpendicular al primer estiramiento direccional. Bajo estas condiciones de estiramiento, el carbonato cálcico de la formulación del polímero ayuda a la formación de un laminado microporoso. El laminado microporoso (13), tras el estiramiento en DT o DM, muestra flujo de aire (véase figura n° 3, curva 1) así como una elevada velocidad de transmisión de vapor humedad (véase figura n° 4, curva 1).
Ejemplo 2
La composición microporosa conformable del Ejemplo 1 se laminó por extrusión de una manera similar a la del Ejemplo 1 y la resistencia de la unión se controló para producir una unión ajustada, pero desprendible a una fuerza de aproximadamente 39,37 g/cm-196,85 g/cm (100-500 gramos/pulgada). El laminado microporoso conformable fue estirado después a DT y DM a aproximadamente 21,1-32,2°C (70-90°F) a 1,524 m/s (300 fpm) utilizando los mismos rodillos DT y DM descritos anteriormente a diferentes profundidades de acoplamiento. A continuación, la Tabla II presenta los datos obtenidos como resultado de estas operaciones y las propiedades del laminado microporoso resultante.
TABLA II
1
Ejemplo 3
La formulación del Ejemplo 1 se extruye a un calibre de película de 1,5 milipulgadas y se lamina a un polietileno de filamentos continuos a 33,91 g/cm^{2} (0,8 oz/yd^{2}) utilizando una unidad rociadora de adhesivo de aplicación en caliente en la que el adhesivo es un copolímero bloque estireno-isopreno-estireno y éster de resina. Este compuesto laminado se engrana después en DT y se estira a aproximadamente 21,1-32,2°C (70-90°F) a 1,524 m/s (300 ppm) mediante unos rodillos que tienen una profundidad de engrane de 0,280 cm (0,110'') seguido de un estiramiento en DM con una profundidad de engrane de 0,127 cm (0,050'') utilizando los mismos rodillos de estiramiento DT/DM descritos anteriormente. El laminado microporoso resultante tiene un MVTR (ASTM E96E) de 1515 gramos/m^{2}/día a 37,78°C (100°F) y 90% HR.
Ejemplo 4
Para la fabricación de un laminado microporoso de la presente invención pueden utilizarse las siguientes composiciones termoplásticos microporosas conformables adicionales (% en peso).
Composición A
Poliolefina (polietileno de baja densidad lineal, polietileno de alta densidad, o polipropileno) (17% - 82%)
Relleno inorgánico (17% - 67%)
\newpage
Polímeros de hidrocarburos líquidos o cerosos tales como polibutileno líquido, polibutadieno líquido o polibutadieno líquido hidrogenado (1% - 67%)
Composición B
Polietileno de alta densidad (60%)
Etileno vinil acetato (6%)
Tierra de diatomeas (18%)
Dióxido de titanio (0,3%)
Carbonato cálcico (6%)
Composición C
Polietileno (74% - 50%)
Relleno inorgánico (26% - 50%)
Composición D
Etileno propileno dieno monómero o Caucho de etileno propileno (60% - 20%)
Relleno inorgánico (40% - 80%)
Composición E
Polibuteno -1 47,4%
Carbonato cálcico 47,4%
Poliestireno 5,0%
Ácido esteárico 0,2%

Claims (16)

1. Procedimiento para la fabricación de un laminado de tipo tela transpirable e impermeable a los líquidos de una trama de fibras no tejidas y una película i termoplástica microporosa que comprende introducir una trama de fibras no tejidas (9) y una película termoplástica microporosa conformable (3) en la zona de contacto de unos rodillos (4, 5) y controlar la fuerza de compresión entre la trama (9) y la película (3) en la zona de contacto para unir y laminar la superficie de la trama (9) a la película (3) para formar un elemento laminado (12), caracterizado en que la fuerza de compresión se controla para producir una unión que sea desprendible a una fuerza de desprendimiento de 100-500 gramos/pulgada (39,37-196,85 g/cm) y en que el procedimiento comprende también aplicar una fuerza de estiramiento incremental a temperatura ambiente con unos rodillos de estiramiento incremental (10, 11) al elemento laminado (12) a lo largo de unas líneas de manera substancialmente uniforme a través del elemento laminado (12) y por toda su profundidad para proporcionar un laminado de tipo tela microporosa (13).
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado en que la laminación es laminación por extrusión, por vacío o mediante adhesivo.
3. Procedimiento para la laminación de un laminado de tipo tela transpirable e impermeable a los líquidos de una trama de fibras no tejidas y una película termoplástica microporosa que comprende introducir un tramo continuo de trama de fibras no tejidas (9) en la zona de contacto de unos rodillos (4, 5) para el laminado con una película termoplástica microporosa conformable (3), disponer una tela termoplástica microporosa conformable (3) en la zona de contacto, y controlar la fuerza de compresión entre la trama (9) y la película (3) en la zona de contacto para unir y laminar la superficie de la trama (9) a la película (3) para formar un elemento laminado (12), caracterizado en que la etapa de disponer la película comprende la extrusión continua en la zona de contacto de una mezcla extruida termoplástica microporosa conformable a una temperatura por encima de su punto de ablandamiento para formar una película, en que la fuerza de compresión se controla para producir una unión que sea desprendible a una fuerza de desprendimiento de 100-500 gramos/pulgada (39,37-196,85 g/cm) y en que el procedimiento incluye introducir - en línea de manera continua el elemento laminado (12) en unos rodillos de estiramiento incremental (10, 11) a temperatura ambiente para estirar de manera incremental el elemento laminado (12) a lo largo de unas líneas de manera substancialmente uniforme a través del elemento laminado y por toda su profundidad para proporcionar un laminado de tipo tela microporosa (13).
4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que los rodillos de estiramiento incremental (10, 11) comprenden una primera sección y una segunda sección y el elemento laminado (12) se estira de manera incremental en una primera dirección por la primera sección seguido de un estiramiento incremental en una segunda dirección por la segunda sección.
5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado en que la primera y la segunda dirección de estirado son substancialmente perpendiculares entre sí.
6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que la trama de fibras (9) está formada a partir de fibras de poliolefina.
7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que la película termoplástica microporosa conformable (3) es una película de poliolefina.
8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado en que la trama (9) está formada a partir de fibras seleccionadas del grupo que consiste en polipropileno, polietileno, poliésteres, celulosa, rayón, nailon, y mezclas de dos o más de dichas fibras.
9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 ó 8, caracterizado en que la película termoplástica microporosa conformable (3) se selecciona del grupo que consiste en polietileno, polipropileno y copolímeros de los mismos que contienen un relleno de formación de poros.
10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 ó 8, caracterizado en que la película termoplástica microporosa conformable (3) se selecciona del grupo que consiste en polivinil alcohol, policaprolactona, polímeros derivados del almidón y mezclas de los mismos.
11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que la trama de fibras (9) tiene un peso entre 5,98 y 83,72 g/m^{2} (5 a 70 gramos/yd^{2}) y la película termoplástica microporosa conformable (3) tiene un espesor de película de 6,35 a 254 \mum (0,25 a 10 milipulgadas).
12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que la trama (9) está formada a partir de fibras discontinuas o continuas.
13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que la película tiene un espesor de 0,25 a 2 milipulgadas (6,35 a 50,8 \mum).
\newpage
14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que los rodillos se accionan a una velocidad de entre 200 y 500 ppm (1,016-2,54 m/s).
15. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado en que los rodillos se accionan a una velocidad mayor de 500 ppm (2,54 m/s).
16. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que el elemento laminado (12) se estira a una temperatura de 70-90°F (21,1-32,2°C).
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