ARTÍCULOS QUE CONTIENEN NANOFIBRAS PARA USAR COMO BARRERAS.

Un artículo seleccionado del grupo que consiste en pañales, braga pañales,

almohadillas de incontinencia para adultos, productos higiénicos y tampones, comprendiendo dicho artículo una banda de material no tejido en donde: dicha banda de material no tejido comprende al menos una capa de nanofibra que tiene al menos un 50% de nanofibras con un diámetro inferior a un micrómetro, un peso base inferior a 25 gm 2 , y un diámetro medio de poro inferior a 15 micrómetros, y dicha banda de material no tejido tiene una relación de la hidrocabeza a dicho peso base de la capa de nanofibra superior a 1 kPa/gm 2 (10 mbar/gm 2 )

CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a artículos fabricados a partir de nanofibras y el rendimiento de la barrera de los artículos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La necesidad de disponer de artículos producidos a partir de material no tejido que contiene nanofibras no ha dejado de aumentar. Se entiende que los diámetros de las nanofibras son generalmente inferiores a aproximadamente 1000 nanómetros

o un micrómetro. Las bandas de nanofibra son deseadas debido a su elevada área superficial, tamaño de poro reducido y otras características. Las nanofibras, generalmente llamadas también microfibras o fibras muy finas, pueden producirse mediante diversos métodos y a partir de diversos materiales. Aunque se han usado varios métodos, hay inconvenientes en cuanto a cada uno de los métodos y producir nanofibras rentables ha resultado difícil.

Los métodos de producción de nanofibras incluyen una clase de métodos descritos mediante formación de fibrillas por fusión. Los ejemplos no limitativos de métodos de formación de fibrillas por fusión incluyen soplado por fusión, reventado de fibras por fusión y formación de fibrillas de película por fusión. Los métodos de producción de nanofibras, que no son por fusión, son formación de fibrillas de película, electro-centrifugado y centrifugado en solución. Otros métodos de producción de nanofibras incluyen centrifugar una fibra bicomponente de gran diámetro con una configuración en islas, de queso en porciones, u otro tipo de configuración donde la fibra se continúa procesando para obtener las nanofibras.

La formación de fibrillas por fusión es una clase general de fabricación de fibras que se define por la fusión de uno o más polímeros que se extruyen dando lugar a muchas configuraciones posibles (p. ej., coextrusión, películas o filamentos homogéneos o bicomponentes) y, a continuación, se fibrilan o se transforman en fibras dando lugar a filamentos.

El soplado por fusión es un método usado habitualmente para producir fibras. Los diámetros de fibra típicos están comprendidos en el intervalo de 2 micrómetros a 8 micrómetros. El soplado por fusión puede usarse para fabricar fibras con diámetros menores pero con cambios considerables necesarios para el proceso. Habitualmente, es necesario hacer ajustes en el diseño de boquillas y matrices. Los ejemplos de estos incluyen US-5.679.379 y US-6.114.017 de Fabbricante y col. y US-5.260.003 y US-5.114.631 de Nyssen y col. Estos métodos utilizan presiones, temperaturas y velocidades relativamente elevadas para alcanzar el diámetro de fibra pequeño.

El reventado de fibra por fusión es un proceso de obtención de fibra mineral que se ha aplicado en la fabricación de fibra de polímero. Los ejemplos de proceso de reventado de fibra de material fundido mineral incluyen US-4.001.357 de Walz y col. y US-4.337.074 y US-4.533.376 de Muschelknautz y col. El aspecto fundamental de este proceso es el uso de velocidades de aire (gas) sónicas y supersónicas para reventar el filamento fundido dando lugar a múltiples fibras finas. Los diámetros de fibra típicos están comprendidos en el intervalo de menos de 1 micrómetro a aproximadamente 6 micrómetros. Los ejemplos de procesos con reventado de material fundido polimérico dando lugar a fibras finas incluyen US-5.075.161 de Nyssen y col.; las patentes europeas EP-1 192 301 B1 y EP-0 724 029 B1 y la solicitud de patente europea EP-1 358 369 A2 de Gerking; y WO 04/020722 de Sodemann y col. Estos métodos utilizan boquillas Laval para acelerar las velocidades del gas hasta el intervalo de velocidades sónicas y/o supersónicas. Cuando se expone material fundido polimérico a velocidades de gas tan elevadas, se revienta dando lugar a múltiples fibras finas. Los procesos se configuran usando condiciones de proceso y geometrías de matriz y de boquilla deseadas para producir los tamaños de fibra deseados.

La formación de fibrillas de película por fusión es otro método de producción de fibras. Se produce una película fundida a partir del material fundido y a continuación el fluido se usa para formar nanofibras a partir de la película fundida. Dos ejemplos de este método incluyen US-6.315.806; US-5.183.670; y US-4.536.361 de Torbin; y US-6.382.526, US

6.520.425 y US.6.695.992 de Reneker, concedida a la Universidad de Akron.

La formación de fibrillas de película es otro método de producción de nanofibras aunque no está concebido para la producción de nanofibras poliméricas para usar en bandas de material no tejido. En US-6.110.588 de Perez y col., concedida a 3M, se describe un método de impartir energía fluida a una superficie de una película de polímero solidificada altamente orientada, altamente cristalina, procesada por fusión, para formar nanofibras. Las películas y fibras son útiles para aplicaciones de elevada resistencia, tales como fibras de refuerzo para polímeros o materiales de construcción colados, tal como hormigón.

El electrocentrifugado es un método de producción de nanofibras usado habitualmente. En este método se disuelve un polímero en un disolvente y se coloca en una cámara sellada en un extremo con una pequeña abertura en una parte rebajada en el otro extremo. A continuación se aplica un potencial de elevado voltaje entre la solución de polímero y un colector cerca del extremo abierto de la cámara. Las velocidades de producción de este proceso son muy lentas y las fibras se producen de forma típica en pequeñas cantidades. Otra técnica de hilado para producir nanofibras es fibrado en solución o hilado ultrarrápido utilizando un disolvente.

Se conocen también dos métodos de dos etapas de producción de nanofibras. La primera etapa es hilar una fibra multicomponente de mayor diámetro en una configuración en islas, de queso en porciones, u otra configuración. A continuación, la fibra multicomponente de mayor diámetro se separa, o el mar que rodea a las islas se disuelve de modo que en la segunda etapa se obtienen las nanofibras. Por ejemplo, en US-5.290.626 de Nishio y col., concedida a Chisso y US-5.935.883, de Pike y col., concedida a Kimberly-Clark, se describen los métodos en islas y de queso en porciones. Estos procesos incluyen dos etapas consecutivas, fabricar las fibras y dividir las fibras.

Para producir artículos desechables que contienen nanofibras comercialmente ventajosas, debe controlarse el coste de las nanofibras. Pueden controlarse los costes tanto de los equipos, del proceso, de los coadyuvantes del proceso y del polímero. Por lo tanto, es un objeto de la invención producir nanofibras de coste reducido.

Se desea asimismo formar productos que contienen nanofibras para una variedad de usos y ventajas. Los usos incluyen realizaciones tales como un pañal, una toallita y material absorbente, entre otros.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Según la presente invención, se proporciona un artículo que se define en las reivindicaciones adjuntas.

La presente invención está dirigida a artículos que comprenden bandas de nanofibras que son adecuados como barreras. Los artículos consisten en pañales, braga pañales, almohadillas para la incontinencia de personas adultas, productos higiénicos como almohadillas para el cuidado femenino y salvaslips y tampones. Además de su uso como barrera, las bandas de nanofibra se pueden utilizar como una toallita, material absorbente, y otros usos. La banda de nanofibra se puede utilizar especialmente como una barrera líquida en un pañal como una cubierta exterior, doblez vuelta para las piernas, o capa barrera. También se puede utilizar como una toallita para reducir el gradiente de líquido, controlar el suministro de materiales, y otros usos.

Las nanofibras que tienen un diámetro inferior a 1 micrómetro, pueden comprender una cantidad significativa de las fibras, preferiblemente superior al 50% de fibras, en una capa de la banda contenida por el artículo. Las nanofibras pueden proporcionar una barrera elevada y una buena permeabilidad al aire para un peso base relativamente bajo de la banda.

Hasta el momento, las bandas de nanofibras uniformes con pesos bases bajos hechas de polímeros utilizados comúnmente, como polipropileno y polietileno son muy difíciles de producir. El electrocentrifugado es un modo habitual de hacer nanofibras aunque no es adecuado para poliolefinas como el polipropileno o el polietileno. El poliestireno se puede utilizar en el electrocentrifugado pero es demasiado quebradizo y formará cuentas. De forma adicional, el electrocentrifugado no... [Seguir leyendo]

1. Un artículo seleccionado del grupo que consiste en pañales, braga pañales, almohadillas de incontinencia para adultos, productos higiénicos y tampones, comprendiendo dicho artículo una banda de material no tejido en donde:

dicha banda de material no tejido comprende al menos una capa de nanofibra que tiene al menos un 50% de nanofibras con un diámetro inferior a un micrómetro, un peso base inferior a 25 gm2, y un diámetro medio de poro inferior a 15 micrómetros, y

dicha banda de material no tejido tiene una relación de la hidrocabeza a dicho peso base de la capa de nanofibra superior a 1 kPa/gm2 (10 mbar/gm2).

2. El artículo de la reivindicación 1, en donde la capa de nanofibra de dicha banda de material no tejido tiene un peso base de 0,5 gm2 a 3 gm2 y la relación de la hidrocabeza al peso base de la capa de nanofibra es superior a 2 kPa/gm2 (20 mbar/gm2).

3. El artículo de la reivindicación 1, en donde la capa de nanofibra de dicha banda de material no tejido tiene un peso base de 3 gm2 a 15 gm2 y la relación de la hidrocabeza al peso base de la capa de nanofibra es superior a 1,2 kPa/gm2 (12 mbar/gm2).

4. El artículo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la banda de material no tejido tiene una permeabilidad al aire superior a 15 metros por minuto.

5. El artículo de la reivindicación 4, en donde la banda de material no tejido tiene una hidrocabeza de al menos 3 kPa (30 mbar) y una permeabilidad al aire de al menos 75 metros por minuto.

6. El artículo de la reivindicación 1, en donde el peso base de la banda de material no tejido es de 0,5 gm2 a 15 gm2.

7. El artículo de la reivindicación 1, en donde el producto de la hidrocabeza y la permeabilidad al aire de dicha banda de material no tejido es al menos 75 kPa*metro por minuto (750 mbar*metro por minuto).

8. El artículo de la reivindicación 1, en donde la banda de material no tejido es una capa barrera.