Copolímeros de PP para estructuras no tejidas fibrosas sopladas en fusión/de pulpa, con propiedades mecánicas mejoradas y un menor consumo de aire caliente.

Material compuesto que comprende

(a) fibra soplada en fusión,

en donde

(i) dicha fibra soplada en fusión comprende por lo menos un 85% en peso de un copolímero de propileno que tiene un contenido de comonómeros de entre el 0,5 y el 7,0% en peso, el comonómero es etileno y/o por lo menos una α-olefina C4 a C20,

(ii) opcionalmente dichas fibras sopladas en fusión y/o dicho copolímero de propileno tiene/tienen un índice de fluidez MFR2 (230 ºC), medido de acuerdo con la ISO 1133, de por lo menos 200 g/10 min, y

(b) por lo menos un material de sustrato fibroso, en donde

el material compuesto comprende entre un 1 y un 30% en peso de la fibra soplada en fusión y entre un 70 y un 99% en peso del material de sustrato fibroso, sobre la base del peso total del material compuesto.

Copolfmeros de PP para estructuras no tejidas fibrosas sopladas en fusión/de pulpa, con propiedades mecánicas mejoradas y un menor consumo de aire caliente

[0001] La presente invención se refiere a un nuevo material compuesto que comprende fibra soplada en fusión basada en un copolímero de propileno y un material de sustrato fibroso, a un proceso para la preparación de dicho material compuesto, a artículos realizados a partir del mismo así como al uso del copolímero de propileno para la preparación de dicho material compuesto o artículo, y al uso del copolímero de propileno para reducir el volumen de aire caliente durante un proceso de soplado en fusión.

[0002] El documento WO 2011/092092 describe un elemento laminar soplado en fusión basado en fibras sopladas en fusión que comprenden un copolímero de propileno y se refiere también a artículos realizados a partir del mismo.

[0003] El documento WO 2011/077277 describe un elemento laminar no tejido, coformado y elástico que contiene una matriz de fibras sopladas en fusión y un material absorbente.

[0004] El documento WO 2007/024447 describe capas no tejidas basadas en propileno realizadas mediante un proceso de soplado en fusión, y laminados que incorporan dichas capas.

[0005] Un elemento laminar soplado en fusión, que es una estructura no tejida compuesta por fibras sopladas en fusión, se realiza típicamente en un proceso de una sola etapa en el cual aire a gran velocidad sopla una resina termoplástica fundida proveniente de la boquilla de una matriz de extrusión, sobre un transportador o entramado de recogida para formar el elemento laminar autounible de fibras finas. Aunque se pueden utilizar muchos tipos de polímeros para fibras sopladas en fusión y elementos laminares correspondientes, el polipropileno es uno de los polímeros usados más comúnmente. Normalmente, para la fabricación de elementos laminares soplados en fusión y materiales compuestos fibrosos, se usan homopolímeros de propileno. No obstante, dichos polímeros y los materiales respectivos realizados a partir de los mismos adolecen típicamente de una resistencia mecánica limitada. Por ejemplo, la adherencia entre un material de sustrato fibroso respectivo y un elemento laminar soplado en fusión usado para un laminado, con frecuencia se ve reducida de tal manera que puede observarse una resistencia a la tracción reducida del producto final total. Uno de los planteamientos para superar este problema es combinar elementos laminares soplados en fusión con elementos laminares unidos con hilatura, en donde el elemento laminar unido con hilatura actúa como capa de soporte. Dichos elementos laminares unidos con hilatura/soplados en fusión combinados se pueden producir directamente en línea (SMS) o se pueden laminar por separado. No obstante, el uso de elementos laminares soplados en fusión de polipropileno está limitado en la medida en la que la combinación de elementos laminares soplados en fusión y elementos laminares unidos con hilatura no es suficiente para todas las aplicaciones y, además, las deficientes propiedades mecánicas del elemento laminar soplado en fusión con frecuencia provocan problemas durante los procesos de conversión.

[0006] Además de las propiedades de los polímeros, los parámetros del proceso de soplado en fusión son cruciales en la producción de productos soplados en fusión y de productos finales correspondientes. Durante la preparación de los elementos laminares soplados en fusión y los productos finales, se genera un coste significativo por el aire caliente que se usa para adelgazar las fibras del elemento laminar. Por tanto, desde el punto de vista del proceso de soplado en fusión, resulta económico disponer de una resina polimérica que se pueda usar para lograr propiedades finales del elemento laminar soplado en fusión iguales o mejores con volúmenes de aire inferiores.

[0007] Por tanto, el objetivo de la presente invención es proporcionar un material compuesto/artículo que comprende el material compuesto con propiedades mecánicas suficientes, en particular propiedades de adherencia entre las fibras sopladas en fusión y/o el elemento laminar soplado en fusión basado en las mismas y un material de sustrato fibroso laminado con las fibras/el elemento laminar soplados en fusión mencionados. Otro objetivo es alcanzar una fabricación económica de dicho material compuesto/artículo, es decir, que el material compuesto/artículo con propiedades de adherencia mejoradas se obtenga con volúmenes de aire bastante bajos.

[0008] El hallazgo consiste en proporcionar un material compuesto/artículo que comprende fibra soplada en fusión y/o un elemento laminar soplado en fusión basado en un copolímero de propileno con un contenido de comonómeros que no supere el 5,5% en peso y que presente un índice de fluidez MFR2 (230 °C), medido de acuerdo con la ISO 1133, de por lo menos 200 g/10 min.

[0009] Así, la presente invención se refiere a un material compuesto que comprende

(a) fibra soplada en fusión, en donde

(i) dicha fibra soplada en fusión comprende por lo menos un 85% en peso de un copolfmero de propileno que tiene un contenido de comonómeros de entre el 0,5% en peso y el 7,0% en peso, por ejemplo entre el 0,5% en peso y el 5,5% en peso, el comonómero es etileno y/o por lo menos una a-olefina 4 a 20,

(ii) opcionalmente dicha fibra soplada en fusión y/o dicho copolímero de propileno tlene/tlenen un índice de fluidez MFR2 (230 °C), medido de acuerdo con la ISO 1133, de por lo menos 200 g/10 min, y

(b) por lo menos un material de sustrato fibroso, en donde

el material compuesto comprende hasta un 30% en peso de la fibra soplada en fusión y entre un 70% y un 99% en peso del material de sustrato fibroso, sobre la base del peso total del material compuesto.

[0010] Sorprendentemente, se ha observado que dicho material compuesto/artículo que comprende dicho material compuesto tiene unas propiedades mecánicas mucho mejores, en particular propiedades de adherencia, en comparación con materiales compuestos/artículos conocidos que comprenden un homopolímero de propileno. Además, el volumen de aire requerido durante el proceso de soplado en fusión también se puede reducir significativamente sin perder las propiedades requeridas del elemento laminar soplado en fusión.

[0011] Según otro aspecto de la presente Invención, se proporciona un artículo que comprende dicho material compuesto, seleccionándose dicho artículo de entre medios de filtración y/o productos absorbentes tales como artículos de higiene y/o artículos de papel tisú. Se prefiere que dicho artículo tenga una resistencia máxima a la tracción a) en la dirección de la máquina (MD) de por lo menos 10 N, medida de acuerdo con la ISO 527-3 sobre muestras rectangulares cortadas a partir del artículo con un ancho de 50 mm y una longitud de 140 mm a una temperatura de +23 ± 2 °C y una velocidad de prueba de 100 mm/mln y/o b) en la dirección transversal (CD), de por lo menos 10 N medida de acuerdo con la ISO 527-3, sobre muestras rectangulares cortadas a partir del artículo con un ancho de 50 mm y una longitud de 140 mm a una temperatura de +23 ± 2 °C y una velocidad de prueba de 100 mm/mln.

[0012] Según otro aspecto de la presente invención, se proporciona un proceso para la preparación de dicho material compuesto, comprendiendo el proceso las etapas de

(a) proporcionar una fibra soplada en fusión preparada a partir del copolímero de propileno,

(b) proporcionar por lo menos un material de sustrato fibroso,

(c) hacer entrar en contacto un chorro del por lo menos un material de sustrato fibroso de la etapa (b) y un chorro de la fibra soplada en fusión de la etapa (a) para formar un material compuesto.

[0013] Según todavía otro aspecto de la presente invención, se proporciona el uso de un copolímero de propileno para la preparación de dicho material compuesto o artículo.

[0014] Según otro aspecto de la presente invención, se proporciona el uso de un copolímero de propileno para reducir el volumen de aire callente durante un proceso de soplado en fusión, en donde la reducción queda definida por la Fórmula

(I)

(AV-RPP) / (AV-HPP) < 0,9 (I)

en donde

(AV-RPP) es el volumen de aire caliente [m3/h] del copolímero de propileno, y (AV-HPP) es el volumen de aire caliente [m3/h] de un homopolímero de propileno que tiene un índice de fluidez MFR2 (230 °C), medido de acuerdo con la ISO 1133, de entre 1.100 g/10 min y 1.300 g/10 min, y una temperatura de fusión (Tm), medida de acuerdo con la ISO 11357-3, de entre 155°C y 160 °C.

[0015] Cuando en lo sucesivo se hace referencia a realizaciones preferidas o detalles técnicos del... [Seguir leyendo]

1. Material compuesto que comprende

(a) fibra soplada en fusión, en donde

(i) dicha fibra soplada en fusión comprende por lo menos un 85% en peso de un copolímero de propileno que tiene un contenido de comonómeros de entre el 0,5 y el 7,0% en peso, el comonómero es etileno y/o por lo menos una a-olefina C4 a C20,

(ii) opcionalmente dichas fibras sopladas en fusión y/o dicho copolímero de propileno tiene/tienen un índice de fluidez MFR2 (230 °C), medido de acuerdo con la ISO 1133, de por lo menos 200 g/10 min, y

(b) por lo menos un material de sustrato fibroso, en donde

el material compuesto comprende entre un 1 y un 30% en peso de la fibra soplada en fusión y entre un 70 y un 99% en peso del material de sustrato fibroso, sobre la base del peso total del material compuesto.

2. Material compuesto según la reivindicación 1, en el que el copolímero de propileno y/o la fibra soplada en fusión tiene/tienen una temperatura de fusión de por lo menos 130 °C.

3. Material compuesto según las reivindicaciones 1 ó 2, en el que la fibra soplada en fusión y/o el copolímero de propileno tiene/tienen un índice de fluidez MFR2 (230 °C), medido de acuerdo con la ISO 1133, en el intervalo de entre 200 g/10 min y 3.000 g/10 min.

4. Material compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el copolímero de propileno tiene reglodefectos <2,1 > en una magnitud no superior al 0,4% molar, determinados por espectroscopia de 13C.

5. Material compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la isotacticidad en pentadas del copolímero de propileno es superior al 95% molar, determinada con espectroscopia de 13C NMR.

6. Material compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el copolímero de propileno se ha viscorreducido con una relación de viscorreducción [MFR2 (230 °C) final / MFR2 (230 °C) inicial] de 5 a 100, en donde

"MFR2 (230 °C) inicial" es el MFR2 (230 °C) del copolímero de propileno antes de la viscorreducción y "MFR2 (230 °C) final" es el MFR2 (230 °C) del copolímero de propileno después de la viscorreducción.

7. Material compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el comonómero del copolímero de propileno es etileno.

8. Material compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el material de sustrato fibroso está basado en un material seleccionado del grupo compuesto por pulpa de madera, rayón, lyocell, algodón, lana, seda, yute, lino, cáñamo, lino sin hilar, poliéster, náilones, polietileno, tereftalato de polietileno, pollacrllato, sales de poliacrilato, policarbonato y mezclas de los mismos.

9. Material compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la fibra soplada en fusión está en forma de un elemento laminar soplado en fusión.

10. Material compuesto según la reivindicación 9, en el que el elemento laminar soplado en fusión tiene una resistencia máxima a la tracción

(a) en la dirección de la máquina (MD) de por lo menos 10 N, medida de acuerdo con la ISO 527-3 sobre muestras rectangulares cortadas a partir del elemento laminar con un ancho de 50 mm y una longitud de 140 mm a una temperatura de +23 ± 2 °C y una velocidad de prueba de 100 mm/min y/o

(b) en la dirección transversal (CD), de por lo menos 5 N medida de acuerdo con la ISO 527-3, sobre muestras rectangulares cortadas a partir del elemento laminar con un ancho de 50 mm y una longitud de 140 mm a una temperatura de +23 ± 2 °C y una velocidad de prueba de 100 mm/min.

11. Artículo que comprende un material compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 10, seleccionándose dicho artículo de entre medios de filtración y/o productos absorbentes tales como artículos de higiene y/o artículos de papel tisú.

12. Artículo según la reivindicación 11, en el que el artículo tiene una resistencia máxima a la tracción

(a) en la dirección de la máquina (MD), de por lo menos 10 N, medida de acuerdo con la ISO 527-3 sobre muestras rectangulares cortadas a partir del artículo con un ancho de 50 mm y una longitud de 140 mm a una temperatura de +23 ± 2 °C y una velocidad de prueba de 100 mm/min y/o

(b) en la dirección transversal (CD), de por lo menos 10 N medida de acuerdo con la ISO 527-3, sobre muestras rectangulares cortadas a partir del artículo con un ancho de 50 mm y una longitud de 140 mm a una temperatura de +23 ± 2 °C y una velocidad de prueba de 100 mm/min.

13. Proceso para la preparación de un material compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende las etapas de

(a) proporcionar una fibra soplada en fusión, preparada a partir del copolímero de proplleno según se ha definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7,

(b) proporcionar por lo menos un material de sustrato fibroso según se ha definido en las reivindicaciones 1 ó

8,

(c) hacer entrar en contacto un chorro del por lo menos un material de sustrato fibroso de la etapa (b) y un chorro de la fibra soplada en fusión de la etapa (a) para formar un material compuesto.

14. Uso de un copolímero de proplleno según se ha definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, para la preparación de un material compuesto según se ha definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 ó un artículo según se ha definido en las reivindicaciones 1 ó 12.

15. Uso de un copolímero de proplleno según se ha definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la preparación de un material compuesto según se ha definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 ó un artículo según se ha definido en una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 12, para reducir el volumen de aire caliente durante un proceso de soplado en fusión, en donde la reducción viene definida por la fórmula (i)

(AV-RPP) / (AV-HPP) < 0,9 (I)

en donde

(AV-RPP) es el volumen de aire caliente [m3/h] del copolímero de propileno, y (AV-HPP) es el volumen de aire callente [m3/h] de un homopolímero de propileno que tiene un índice de fluidez MFR2 (230 °C), medido de acuerdo con la ISO 1133, de entre 1.100 g/10 min y 1.300 g/10 min, y una temperatura de fusión (Tm), medida de acuerdo con la ISO 11357-3, de entre 155°C y 160 °C.