Aglutinante para sustratos de alta resistencia en húmedo.

Un sustrato fibroso que comprende fibras químicamente ligadas,

en donde dichas fibras se ligan con unaglutinante polimérico, en donde dicho aglutinante está presente en una cantidad que es suficiente para ligar lasfibras entre sí para formar una banda auto-soportante, y en donde dicho aglutinante comprende

a) al menos 50 por ciento en peso de unidades de éster vinílico;

b) 0 a 40 por ciento en peso de unidades de etileno;

c) 5 a 20 por ciento en peso de unidades de monómero reticulante;

d) 0,1 a 5 por ciento en peso de acrilamida, metacrilamida o una mezcla de las mismas;

e) 0 a 40 por ciento en peso de otros co-monómeros,

y en donde dicho aglutinante se caracteriza por tener una resistencia a la tracción en húmedo media en la direccióntransversal de la máquina (CMD) mayor que 4500 gramos por pulgada (11.430 gramos por centímetro) cuando semide a un 20 por ciento adicional utilizando papel Chromatography CHR Whatman nº 4 que se seca en tambordurante 90 segundos a 210 hasta 215ºF (88,9 a 101,7ºC) y se cura durante 2 minutos a 300 hasta 325ºF (148,9 a162,8ºC).

Aglutinante para sustratos de alta resistencia en húmedo

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un aglutinante auto-reticulante que proporciona sustratos fibrosos con una elevada resistencia en húmedo. Sustratos fibrosos que se benefician del uso del aglutinante incluyen productos no tejidos, tejidos y de papel, fibras de vidrio y otros materiales similares.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Materiales no tejidos y otros productos fibrosos consisten en una masa reunida de forma suelta de fibras que están ligadas entre sí con un aglutinante polimérico para formar una banda auto-soportante que puede utilizarse para producir muchos artículos tales como compresas de consumo, toallitas desechables, medios absorbentes para aplicaciones de la higiene femenina y gasas estériles para pañales, manteles y servilletas de alta calidad. La resistencia de la tela no tejida, especialmente la resistencia a la tracción en húmedo, es una propiedad importante en muchas aplicaciones.

Un modo de mejorar la resistencia a la tracción de un material no tejido es a través de la incorporación de monómeros reticulantes en el polímero. Los monómeros reticulantes son capaces de auto-reticularse después de la aplicación a la banda no tejida. El monómero reticulante más ampliamente utilizado en aplicaciones de este tipo es n-metilol-acrilamida. Existen dos problemas con los monómeros reticulantes. Primero, es que existe un límite superior de la cantidad del monómero reticulante que puede ser incorporada para producir un aglutinante útil bajo los actuales procedimientos. En segundo lugar, n-metilol-acrilamida es una fuente reconocida de formaldehido, el cual es indeseable en la mayoría de las aplicaciones. Se han utilizado varios métodos para aprovechar la elevada resistencia a la tracción disponible del uso de n-metilol-acrilamida, al tiempo que se mantienen bajas las concentraciones de formaldehido residual.

La patente de EE.UU. número 4.449.978 describe el uso de acrilamida para reemplazar algo de la n-metilolacrilamida (NMA) . Con concentraciones de n-metilol de 1, 75 a 3, 5 por ciento del polímero, se obtuvieron concentraciones de formaldehido libre inferiores a 10 ppm.

La patente de EE.UU. número 5.540.987 describe el uso de un sistema iniciador de ácido ascórbico para reducir las concentraciones de formaldehido libre a menos de 10 ppm para un aglutinante no tejido que contiene de 0, 5 a 10 por ciento y, preferiblemente, de 1-5 por ciento de n-metilol-acrilamida u otros monómeros reticulantes. Se ejemplifican polímeros en emulsión que tienen de 3 a 5 por ciento de NMA, formada a una temperatura de polimerización de 75 a 80ºC.

Existe la necesidad de un aglutinante que pueda proporcionar una tela no tejida con un mayor nivel de resistencia a la tracción en húmedo que el actualmente disponible. Para muchas aplicaciones, la elevada resistencia en húmedo debe poder obtenerse a una baja concentración de formaldehido.

Sorprendentemente, se ha encontrado que aglutinantes en emulsión de etileno-acetato de vinilo con niveles elevados de monómero reticulante tal como n-metilol-acrilamida, que se producen mediante polimerización a baja temperatura, proporcionan productos no tejidos con una elevada resistencia a la tracción en húmedo, pero que tienen una baja concentración (menor que 15 ppm) de formaldehido.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se dirige a un sustrato fibroso hecho de fibras químicamente ligadas, en que las fibras se ligan con un aglutinante polimérico en una cantidad que es suficiente para ligar las fibras entre sí para formar una banda auto-soportante. El aglutinante se caracteriza por tener una resistencia a la tracción en húmedo media en la dirección transversal de la máquina (CMD - siglas en inglés) mayor que 4500 gramos por pulgada (11.430 gramos por centímetro) cuando se mide a un 20 por ciento adicional en papel Chromatography Whatman nº 4 que se seca en tambor durante 90 segundos a 210 hasta 215ºF (88, 9 a 101, 7ºC) y se cura durante 2 minutos a 300 hasta 325ºF (148, 9 a 162, 8ºC) .

La invención se dirige también a un sustrato ligado, que comprende a) un sustrato que comprende fibras; y b) un aglutinante polimérico que comprende al menos 6 por ciento y, preferiblemente, al menos 7 por ciento en peso de unidades de monómero reticulante,

en donde dicho sustrato ligado se caracteriza por tener menos de 15 ppm de formaldehido libre, y en donde dicha aglutinante está presente en una cantidad que es suficiente para ligar entre sí las fibras para formar una banda auto-soportante.

La invención se dirige, además, a un producto no tejido que comprende una banda no tejida de fibras ligadas entre sí con un aglutinante polímero en emulsión que comprende a) al menos 50 por ciento en peso de unidades de acetato de vinilo; b) 0 a 40 por ciento en peso de unidades de etileno; c) 6 a 20 por ciento en peso de unidades de monómero reticulante; d) 0, 1 a 7 por ciento en peso de acrilamida, metacrilamida o una mezcla de las mismas; y

e) 0 a 40 por ciento en peso de otros co-monómeros, en donde dicho producto no tejido tiene un contenido en formaldehido libre después del secado menor que 15 ppm.

La invención se dirige, además, a un sustrato fibroso tratado, que comprende fibras naturales o sintéticas que pueden ser tejidas o no tejidas y que tienen revestidas sobre las mismas un polímero en emulsión, en donde el

nivel de formaldehido libre en el sustrato fibroso es menor que 15 ppm, y en que el polímero en emulsión se caracteriza por tener una resistencia a la tracción en húmedo mayor que 4500 gramos por pulgada (11430 gramos por centímetro) cuando se mide a un 20 por ciento adicional en papel Chromatography Whatman nº 4 que se seca en tambor durante 90 segundos a 210 hasta 215ºF (88, 9 a 101, 7ºC) y se cura durante 2 minutos a 300 hasta 325ºF (148, 9 a 162, 8ºC) .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

La invención se dirige a sustratos fibrosos que están ligados entre sí por un aglutinante polimérico. El aglutinante polimérico contiene unidades de monómero reticulante que proveen al producto de una elevada resistencia.

Preferiblemente, el sustrato fibroso ligado tiene un formaldehido en banda en el producto acabado menor que 15 ppm.

Por “formaldehido en banda”, “formaldehido libre” o “formaldehido del tejido”, tal como se utilizan en esta memoria, se quiere dar a entender la cantidad de formaldehido extraíble con agua según se mide por el método del Ministerio de Sanidad Japonés JM 112-1973. Una baja concentración de formaldehido en banda tal como se utiliza en esta memoria significa una concentración de formaldehido extraíble en el producto final inferior a 15 ppm y, preferiblemente, inferior a 10 ppm.

El aglutinante polimérico de la presente invención es preferiblemente un polímero en emulsión reticulable. Por

“reticulable”, tal como se utiliza en esta memoria, se quiere dar a entender un polímero que es capaz de sufrir reticulación, ya sea mediante un mecanismo de auto-reticulación o mediante la incorporación de al menos un monómero funcional en la cadena principal del polímero que puede sufrir una reacción de reticulación postpolimerización para formar reticulaciones. Una resistencia en húmedo mejorada también se puede conseguir a través de la adición de reticulantes externos tales como aductos de melamina-formaldehido, urea-formaldehido,

fenol-formaldehido, glioxal, y otros productos químicos similares bien conocidos en la técnica. Estos reticulantes no se polimerizan sobre la cadena principal del polímero, sino que más bien se añaden posteriormente a la mezcla polímera. Los aspectos negativos asociados con estos aditivos son, a menudo, la estabilidad del aglutinante y concentraciones incrementadas de formaldehido libre. Para los fines de esta invención, un aglutinante polimérico se define como uno que tiene todos los restos reticulantes polimerizados directamente sobre la cadena principal

del polímero, y excluye cualquier sistema que requiera la adición subsiguiente, o post-adición, de un agente reticulante externo. Se pueden añadir posteriormente catalizadores ácidos para potenciar la reacción de reticulación, pero es bien conocido que estos catalizadores no toman parte en la reacción de reticulación propiamente dicha.

En una realización preferida, el aglutinante polimérico se forma a partir de acetato de vinilo; al menos un monómero reticulable; acrilamida o metacrilamida; y, opcionalmente, otros monómeros etilénicamente insaturados.

El monómero primario es acetato de vinilo, y las emulsiones de... [Seguir leyendo]

1. Un sustrato fibroso que comprende fibras químicamente ligadas, en donde dichas fibras se ligan con un aglutinante polimérico, en donde dicho aglutinante está presente en una cantidad que es suficiente para ligar las fibras entre sí para formar una banda auto-soportante, y en donde dicho aglutinante comprende a) al menos 50 por ciento en peso de unidades de éster vinílico; b) 0 a 40 por ciento en peso de unidades de etileno; c) 5 a 20 por ciento en peso de unidades de monómero reticulante; d) 0, 1 a 5 por ciento en peso de acrilamida, metacrilamida o una mezcla de las mismas;

e) 0 a 40 por ciento en peso de otros co-monómeros, y en donde dicho aglutinante se caracteriza por tener una resistencia a la tracción en húmedo media en la dirección transversal de la máquina (CMD) mayor que 4500 gramos por pulgada (11.430 gramos por centímetro) cuando se mide a un 20 por ciento adicional utilizando papel Chromatography CHR Whatman nº 4 que se seca en tambor durante 90 segundos a 210 hasta 215ºF (88, 9 a 101, 7ºC) y se cura durante 2 minutos a 300 hasta 325ºF (148, 9 a 162, 8ºC) .

2. El sustrato fibroso de la reivindicación 1, en donde dicho sustrato es un material no tejido.

3. El sustrato fibroso de la reivindicación 2, en donde dicho material no tejido comprende una banda no tejida, 20 conformada en seco y químicamente ligada.

4. El sustrato fibroso de la reivindicación 1, en donde la concentración de formaldehido libre es menor que 15 ppm.

5. El sustrato fibroso de la reivindicación 4, en donde la concentración de formaldehido libre es menor que 10 ppm.

6. El sustrato fibroso de la reivindicación 1, en donde el aglutinante se caracteriza por tener una resistencia a la tracción en húmedo mayor que 4750 g/in (12065 g/cm) .

3.

7. El sustrato fibroso de la reivindicación 6, en donde el aglutinante se caracteriza por tener una resistencia a la tracción en húmedo mayor que 5000 g/in (12700 g/cm) .

8. El sustrato fibroso de la reivindicación 1, en donde dichas fibras son fibras naturales, fibras sintéticas o una 35 mezcla de las mismas.

9. Un sustrato ligado que comprende a) un sustrato que comprende fibras; y b) un aglutinante polimérico que comprende

al menos 50 por ciento en peso de unidades de éster vinílico; 0 a 40 por ciento en peso de unidades de etileno; 5 a 20 por ciento en peso de unidades de monómero reticulante; 0, 1 a 5 por ciento en peso de acrilamida, metacrilamida o una mezcla de las mismas; 0 a 40 por ciento en peso de otros co-monómeros, y

en donde dicho sustrato ligado se caracteriza por tener menos de 15 ppm de formaldehido libre, y en donde dicha aglutinante está presente en una cantidad que es suficiente para ligar entre sí las fibras para formar una banda auto-soportante, y en donde dicho aglutinante se caracteriza por tener una resistencia a la tracción en húmedo media en la dirección transversal de la máquina (CMD) mayor que 4500 gramos por pulgada (11.430 gramos por centímetro) cuando se 50 mide a un 20 por ciento adicional utilizando papel Chromatography CHR Whatman nº 4 que se seca en tambor durante 90 segundos a 210 hasta 215ºF (88, 9 a 101, 7ºC) y se cura durante 2 minutos a 300 hasta 325ºF (148, 9 a 162, 8ºC) .

10. El sustrato ligado de la reivindicación 9, en donde dicho monómero reticulante es n-metilol-acrilamida.

5.

11. El sustrato ligado de la reivindicación 9, en donde dicho aglutinante polimérico comprende, además, de 0, 1 a 7 por ciento en peso de acrilamida, metacrilamida o una mezcla de las mismas.

12. El sustrato ligado de la reivindicación 9, en donde dicho sustrato comprende un producto no tejido.

13. El sustrato ligado de la reivindicación 9, en donde dicho producto no tejido se forma mediante un proceso de extensión con aire.

.

14. El sustrato ligado de la reivindicación 9, en donde la concentración de formaldehido libre es menor que 10 ppm.

15. El sustrato ligado de la reivindicación 9, en donde dicho sustrato es un papel re-texturizado doble, fibras de 10 vidrio, una almohadilla abrasiva, una alfombra o un recubrimiento para suelos, un recubrimiento de pared o un papel.

16. El sustrato ligado de la reivindicación 9, que comprende al menos 7 por ciento en peso de unidades monómeras reticulantes.

1.

17. Un producto no tejido que comprende una banda de fibras no tejida, ligadas entre sí con un aglutinante de polímero en emulsión que comprende a) al menos 50 por ciento en peso de unidades de éster vinílico; b) 0 a 40 por ciento en peso de unidades de etileno; 20 c) 5 a 20 por ciento en peso de unidades de monómero reticulante; d) 0, 1 a 5 por ciento en peso de acrilamida, metacrilamida o una mezcla de las mismas; e) 0 a 40 por ciento en peso de otros co-monómeros, en donde dicho producto no tejido tiene un contenido en formaldehido libre, después del secado, de menos de 15

ppm, y en donde dicho aglutinante se caracteriza por tener una resistencia a la tracción en húmedo media en la dirección transversal de la máquina mayor que 4500 gramos por pulgada (11.430 gramos por centímetro) cuando se mide a un 20 por ciento adicional utilizando papel Chromatography CHR Whatman nº 4 que se seca en tambor durante 90 segundos a 210 hasta 215ºF (88, 9 a 101, 7ºC) y se cura durante 2 minutos a 300 hasta 325ºF (148, 9 a 162, 8ºC) .

3.

18. El producto no tejido de la reivindicación 17, que comprende 7 a 12 por ciento en peso de monómero reticulante.

19. El producto no tejido de la reivindicación 17, en donde dicho monómero reticulante comprende N-metilol35 acrilamida.