Una banda de material no tejido que comprende al menos una capa de nanofibra que tiene un peso base de 0,

5 gm 2 a 15 gm 2 , teniendo al menos el 25% de las nanofibras diámetros inferiores a un micrómetro y un diámetro de poro medio inferior a 15 micrómetros, en la que dichas nanofibras están hechas de un polímero seleccionado del grupo que consiste en poliestireno, poliamida, poliéster, ácido poliláctico y almidón termoplástico, teniendo dicho polímero una temperatura de transición vítrea (Tg) superior a 25 °C, estando dicha banda de material no tejido caracterizada por que además comprende un polímero de baja Tg seleccionado de polipropileno y polietileno

REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS

Esta solicitud reivindica el beneficio de la Solicitud Provisional de EE.UU. nº 60/563.355, presentada el 19 de abril de 2004.

CAMPO DE LA INVENCIÓN 5

La presente invención se refiere a fibras, materiales no tejidos y artículos fabricados a partir de nanofibras y al método de producción de las nanofibras. Las nanofibras pueden fabricarse a partir de polímeros de elevada temperatura de transición vítrea.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La necesidad de disponer de artículos producidos a partir de material no tejido que contiene nanofibras no ha 10 dejado de aumentar. Se entiende que los diámetros de las nanofibras son generalmente inferiores a aproximadamente 1.000 nanómetros o un micrómetro. Las bandas de nanofibra son deseadas debido a su elevada área superficial, tamaño de poro reducido 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 15 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 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 20 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., 25 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 a 8 micrómetros. El soplado por fusión puede usarse para fabricar fibras con diámetros menores pero con cambios considerables necesarios para el proceso. 30 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 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 35 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 40 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 45 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. 50

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 el método para impartir energía en forma de fluido a una superficie de una película de polímero muy orientada, muy cristalina, procesada por fusión, solidificada,

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 5 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 10 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 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 15 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 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. 20 Los usos incluyen realizaciones tales como un pañal, una toallita y material absorbente, entre otros.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Un modo de reducir el coste de la nanofibra es sacando el máximo provecho de la producción a gran escala de polímeros de elevada temperatura de transición vítrea. Los polímeros de elevada temperatura de transición vítrea tienen un amplio intervalo de pesos moleculares y se fabrican más fácilmente y, por lo tanto, 25 se encuentran disponibles con mayor frecuencia. De forma típica, los polímeros de elevada temperatura de transición vítrea son más fuertes y estables, menos abrasivos o tienen menor tendencia a deshilacharse. Por lo tanto, un objeto de la presente invención es producir artículos que contienen nanofibras producidas a partir de polímeros de elevada temperatura de transición vítrea.

Se ha descubierto que es ventajoso obtener diámetros de fibra menores con polímeros de elevada 30 temperatura de transición vítrea. Esto es debido a que los polímeros de elevada temperatura de transición vítrea adquieren la forma final a temperaturas elevadas que son superiores a las condiciones ambientales. Esto permite obtener fibras de diámetros menores. Para crear las nanofibras se usan polímeros de elevada temperatura de transición vítrea y elevadas energías de atenuación tales como elevadas velocidades de gas, caudales velocidades de inicio. Generalmente, todos estos parámetros deben optimizarse...

1. Una banda de material no tejido que comprende al menos una capa de nanofibra que tiene un peso base de 0,5 gm2 a 15 gm2, teniendo al menos el 25% de las nanofibras diámetros inferiores a un micrómetro y un diámetro de poro medio inferior a 15 micrómetros, en la que dichas nanofibras están hechas de un polímero seleccionado del grupo que consiste en poliestireno, poliamida, poliéster, ácido poliláctico y almidón termoplástico, teniendo dicho polímero una temperatura de transición vítrea (Tg) superior a 25 °C, 5

estando dicha banda de material no tejido caracterizada por que además comprende un polímero de baja Tg seleccionado de polipropileno y polietileno.

2. La banda de material no tejido según la reivindicación 1, en la que el polímero de nanofriba tiene una temperatura de transición vítrea superior a 30 °C.

3. La banda de material no tejido de la reivindicación 1 o reivindicación 2, en la que la capa de nanofibra 10 tiene al menos 50% de las nanofibras con un diámetro inferior a aproximadamente un micrómetro.

4. La banda de material no tejido de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que la capa de nanofibra tiene un peso base de 0,5 gm2 a 3 gm2.

5. La banda de material no tejido de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que el polímero de nanofibra tiene una temperatura de transición vítrea superior a 40 °C. 15

6. Un artículo para la higiene que comprende una banda de material no tejido de la reivindicación 1.

7. El artículo de la reivindicación 6, en el que el artículo se selecciona del grupo que consiste en pañales, braga-pañales, almohadillas para la incontinencia en adultos, productos higiénicos tales como almohadillas y salvaslips para la higiene femenina, tampones, artículos para el aseo personal, artículos para la higiene personal toallitas para la higiene personal tales como toallitas para bebés, 20 toallitas faciales, toallitas corporales y toallitas femeninas combinaciones de los mismos.

8. El artículo de la reivindicación 7, en el que la banda de material no tejido es una capa barrera.