Renewable polyester film having a low modulus and high tensile elongation
Abstract
A film is provided that is formed from a thermoplastic composition. The thermoplastic composition contains a rigid renewable polyester and a polymeric toughening additive. The toughening additive can be dispersed as discrete physical domains within a continuous renewable polyester matrix. An increase in the strain force and elongation stress causes a loss of adhesion to occur in the renewable polyester matrix in those localized areas adjacent to the discrete domains. This can result in the formation of a plurality of voids adjacent to the discrete domains that can help dissipate energy under load and increase tensile elongation. To further increase the ability of the film to dissipate energy in this way, the present inventors discovered that an interface modifier can be employed to reduce the degree of friction between the toughening additive and the renewable polyester and thus reduce the stiffness (modulus of traction) of the film.

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Expires 7 August 2034.
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- 1reivindicaciones:1. Una película que comprende una composición termoplástica, caracterizada porque la composición termoplástica comprende: INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL REIVINDICACIONES al menos un poliéster rígido teniendo una temperatura de transición vitrea de 30 °C A 100 “C, en donde el poliéster constituye 80% en peso o más de la composición termoplástica;de 1% en peso a 20% en peso de al menos un aditivo endurecedor polimérico basado sobre el peso del poliéster, en donde el aditivo endurecedor polimérico incluye una poliolefina;· de 0.1% en peso a 20% en peso de al menos un modificador de interfase basado sobre el peso del poliéster, en donde el modificador de interfase comprende una silicona, un copolímero de silicona-poliéter, un alquilen glicol, un IMPI alcanediol, un óxido de amina, un éster de ácido graso, o una INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL combinación de los mismos;y de 0.5 % en peso a 20 % en peso de al menos un compatibilizador, basado sobre el peso de la composición;y en donde la composición termoplástica tiene una morfología en la cual una pluralidad de dominios primarios discretos está dispersada dentro de una fase continua, los dominios contienen el aditivo endurecedor polimérico y la fase continua conteniendo el poliéster;y donde una pluralidad de vacíos se distribuyen por toda la composición y donde los vacíos son adyacentes a los dominios discretos y donde además los vacíos se forman a partir de la separación entre el poliéster y los dominios primarios discretos.
- 2La película de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el poliéster es ácido poliláctico, tereftalato de polietileno, o una combinación de los mismos.
- 3La película de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el poliéster y la IMPI composición termoplástica tienen una temperatura de INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL transición vitrea de 50°C a 75°C. 4, La película de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la proporción del parámetro de solubilidad para el poliéster al parámetro de solubilidad del aditivo endurecedor polimérico es de 0.5 a 1,5, la relación del régimen de flujo en estado fundido para el poliéster renovable al régimen de flujo en estado fundido del aditivo endurecedor polimérico es de 0.2 a 8 f y la relación del módulo de elasticidad de Young del poliéster renovable al módulo de elasticidad de Young del aditivo endurecedor polimérico es de 2 a 500.
- 45. La película de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la poliolefina es un homopolímero de propileno, un copolímero de propileno/aolefina, un copolímero de etileno/a-olefina, o una combinación de los mismos.
- 56. La película de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el modificador de interfase tiene una viscosidad cinemática de 0.7 a 200 centistokes, determinada a una temperatura de 40 °C. IMPI INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL
- 67. La película de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el modificador de interfase es hidrofóbico. 8, La película de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el modificador de interfase es un glicol de alquileno, un alcanodiol, un éster de ácido graso, o una combinación de los mismos.
- 79. La película de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque los dominios discretos tienen una longitud de 0.05 micrómetros a 30 micrómetros.
- 810. La película de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el compatibilizador comprende un modificador de poliepóxido.
- 911. La película de conformidad con la reivindicación 10, caracterizada porque el modificador de poliepóxido incluye un componente monomérico (met)acrílico epoxi funcional.
- 1012. La película de conformidad con la reivindicación 11, caracterizada porque el modificador de IMPI INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL poliepóxido es metacrilato). poli(etileno-co-metacrilato-co-glicidil
- 1113. La película de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la película exhibe un módulo de tracción en la dirección de máquina y en la dirección transversal a la máquina de 50 a 2000 Megapascales, determinado a 23 °C de acuerdo con ASTM D638-10.
- 1214. La película de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la película exhibe una elongación por tracción a la rotura en la dirección de máquina de 100% a 600% y una elongación por tracción a la rotura en la dirección transversal a la máquina de 100% a 400%, determinada a 23 °C de acuerdo con ASTM D638-10.
- 1315. La película de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la película tiene un grosor de 1 a 200 micrómetros.
- 1416. La película de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque es una película de múltiples capas que contiene una capa base y al menos una capa adicional, en donde la capa base contiene la composición termoplástica. IMPI INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL
- 1517. La película de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la película exhibe un módulo de tracción en la dirección de máquina y en la dirección transversal a la máquina de 2500 Megapascales o menos, una elongación por tracción a la rotura en la dirección de máquina de 10% o más, y una elongación por tracción a la rotura en la dirección transversal a la máquina de 15% o más, en donde el módulo de tracción y la elongación por tracción a la rotura se determinan a 23 °C de acuerdo con ASTM D638-10.
- 1618. Una película que tiene un grosor de 1 a 200 micrómetros y que comprende una composición termoplástica, en donde la composición termoplástica comprende 80% en peso o más de al menos un ácido poliláctico o tereftalato de polietileno teniendo una temperatura de transición vitrea de 30 °C o más en donde el al menos un ácido poliláctico o tereftalato de polietileno definen una fase continua de 0.1% en peso a 20% en peso de al menos un aditivo endurecedor polimérico en donde el aditivo endurecedor polimérico incluye una poliolefina y en donde el aditivo endurecedor polimérico está en la forma de un dominio IMPI INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL discreto dispersado dentro de la fase continua, de 0.1% en peso a 20% en peso de al menos un modificador de interfase que comprende una silicona, un copolímero de silicona-poliéter, un alquilen glicol, un alcanediol, un óxido de amina, un éster de ácido graso, o una combinación de los mismos, y de 0.5 % en peso a 20 % en peso de al menos un compatibilizador. en donde una pluralidad de vacíos se distribuyen por toda la composición y donde los vacíos son adyacentes a los dominios discretos y donde además los vacíos se forman a partir de la separación entre el poliéster y los dominios primarios discretos.
- 1719. La película de conformidad con la reivindicación 18, caracterizada porque el aditivo endurecedor polimérico incluye un homopolímero de propileno, un copolímero de propileno/a-olefina, un copolímero de etileno/a-olefina, o una combinación de los mismos. IMPI INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL
- 1820. La película de conformidad con la reivindicación 18, caracterizada porque la relación de la temperatura de transición vitrea de la composición termoplástica a la temperatura de transición vitrea del ácido poliláctico es de 0.9 a 1.1.
- 1921. La película de conformidad con la reivindicación 18, caracterizada porque el modificador de interfase es un glicol de alquileno, un alcanodiol, un éster de ácido graso, o una combinación de los mismos.
- 2022. La película de conformidad con la reivindicación 18, caracterizada porque el compatibilizador comprende un modificador de poliepóxido.
- 2123. La película de conformidad con la reivindicación 18, caracterizada porque la película exhibe un módulo de tracción en la dirección de máquina y en la dirección transversal a la máquina de 2500 Megapascales o menos, una elongación por tracción a la rotura en la dirección de máquina de 10% o más, y una elongación por tracción a la rotura en la dirección transversal a la máquina de 15% o más, en donde el módulo de tracción y la elongación por tracción a la rotura se determinan a 23 °C de acuerdo con ASTM D638-10. IMPI INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL
- 2224. La película de conformidad con la reivindicación 18, caracterizada porque la película exhibe un módulo de tracción en la dirección de máquina y en la dirección transversal a la máquina de 50 a 2000 Megapascales, determinado a 23 °C de acuerdo con ASTM D638-10.
- 2325. La película de conformidad con la reivindicación 18, caracterizada porque la película exhibe una elongación por tracción a la rotura en la dirección de máquina de 100% a 600% y una elongación por tracción a la rotura en la dirección transversal a la máquina de 100% a 400%, determinada a 23 °C de acuerdo con ASTM D638-10.
- 2426. Un artículo absorbente que comprende una capa generalmente impermeable al líquido, la capa comprende una película que comprende una película que comprende una composición termoplástica, en donde la composición termoplástica comprende:80 % en peso o más de al menos un poliéster rígido teniendo una temperatura de transición vitrea de 30 °C a 100 °C;IMPI INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL de 1 % en peso a 20 % en peso de al menos un aditivo endurecedor polimérico basado sobre el peso del poliéster, en donde el aditivo endurecedor polimérico incluye una poliolefina;de 0.1% en peso a 20% en peso de al menos un modificador de interfase basado sobre el peso del poliéster, en donde el modificador de interfase comprende una silicona, un copolímero de silicona-poliéter, un glicol de alquileno, un alcanediol, un óxido de amina, un éster de ácido graso, o una combinación de los mismos;en donde la composición termoplástica tiene una morfología en la cual una pluralidad de dominios primarios discretos están dispersados dentro de una fase continua, los dominios contienen el aditivo endurecedor polimérico y la fase continua que contiene el poliéster;y de 0.5 % en peso a 20 % en peso de al menos un compatibilizador, basado sobre el peso de la composición, en donde una pluralidad de vacíos se distribuyen por toda la composición y donde los vacíos son adyacentes a los dominios discretos y donde además los vacíos se forman a IMPI partir de la separación entre el poliéster y los dominios INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL primarios discretos.
- 2527. El artículo absorbente de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque comprende además un núcleo absorbente colocado entre la capa generalmente impermeable al líquido y una capa permeable al liquido.
- 2628. El articulo absorbente de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque la película microporosa está unida a un material de trama de tela no tej ida.
- 2729. El articulo absorbente de conformidad con la reivindicación 26, caracterizada porque la película exhibe un módulo de tracción en la dirección de máquina y en la dirección transversal a la máquina de 2500 Megapascales o menos, una elongación por tracción a la rotura en la dirección de máquina de 10% o más, y una elongación por tracción a la rotura en la dirección transversal a la máquina de 15% o más, en donde el módulo de tracción y la elongación por tracción a la rotura se determinan a 23 °C de acuerdo con ASTM D638-10. IMPI INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL
- 2830. La película de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la relación de la temperatura de transición vitrea de la composición termoplástica a la temperatura de transición vitrea del 5 poliéster es de 0.7 a 1.3.
Independent claims28
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PELICULA DE POLIESTER RENOVABLE QUE TIENE UN MODULO BAJO Y
UNA ELONGACION POR TRACCION ALTA
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
Las películas aplicaciones, ejemplo.
se usan en una amplia variedad que alimento)
IMPI
INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL de incluyen los artículos de empaque (por personal (por ejemplo, femenino,
Un los artículos absorbentes de cuidado pañales, artículos para el cuidado problema asociado con muchas películas convencionales es que ellas se forman frecuentemente a partir de polímero renovable.
en sintético (por ejemplo,
LLDPE) que no es
Desafortunadamente, el uso de polímeros renovables tales películas es problemático debido a la dificultad relacionada con el procesamiento térmico de tales polímeros.
Los poliésteres temperatura de renovables, transición típicamente muestran un altos, baj os.
mientras tienen
Como un por vitrea ej emplo, tienen una relativamente alta módulo de tracción y una rigidez muy ductilidad/elongación la rotura ej emplo, el ácido poliláctico tiene una temperatura de transición vitrea de aproximadamente 59 °C y un módulo de tracción de aproximadamente .2 GPa o mayor.
obstante, la elongación por tracción (a la rotura) materiales pt<a es solamente de aproximadamente 5*5.
alto y elongación baja tales polímeros
No para
Tal módulo limita en películas, significativamente el uso de donde se necesita un buen £
IMPI o
balance entre la rigidez y la elongación del material.
Adicionalmente a estos problemas, el ácido poliláctico, por ej emplo, es además demasiado rígido para aplicaciones de películas muy flexibles tiende tener problemas de rendimiento durante el uso, tal como provocar cruj idos ruidosos para los productos de higiene femenina para adultos.
Como tal, en la actualidad existe la necesidad de una película se forma a partir de un poliéster renovable y que aun sea capaz de exhibir un módulo relativamente bajo y una elongación por tracción alta.
SUMARIO DE LA INVENCION
De acuerdo con una modalidad de la presente invención, se describe una película que comprende una composición termoplástica.
composición termoplástica comprende al menos un poliéster renovable rígido que tiene una temperatura de transición vitrea de aproximadamente 0 °C mas, de aproximadamente 1 o, ‘o en peso a aproximadamente 3 0 o, o en peso de al menos un aditivo endurecedor polimérico basado en el peso del poliéster renovable, y de aproximadamente 0.1 en peso a aproximadamente 20 g^ o en peso de al menos un modificador de interfase basado en el peso del poliéster renovable.
composición termoplástica tiene una morfología en la que una pluralidad de dominios discretos primarios se dispersan dentro de una fase continua, los dominios contienen el aditivo endurecedor polimérico y la fase continua contiene el
IMPI £
o
N poliéster renovable. La película exhibe, además, un módulo de tracción en la dirección de máquina la dirección transversal a la máquina de aproximadamente 2500 Megapascales menor, una elongación por tracción la rotura en la dirección de máquina de aproximadamente 10% o mayor, y una elongación por tracción la rotura en la dirección transversal a la. máquina de aproximadamente 15 o, *0 o mayor, en donde el módulo de tracción y la elongación por tracción a la.
rotura se determinan a 23
C de acuerdo con el ASTM D63 8-10.
Ademas, la relación de la temperatura de transición vitrea de la composición termoplástica la temperatura de transición vitrea del poliéster renovable es de aproximadamente 0.7 aproximadamente 1.3.
De acuerdo con otra modalidad de la presente invención, se describe una película que tiene un grosor de aproximadamente aproximadamente
200 micrómetros comprende una composición termoplástica.
composición termoplástica comprende aproximadamente 70 o, o en peso o mayor de al menos un ácido poliláctico que tiene temperatura de transición vitrea de aproximadamente °C mayor, de aproximadamente 0.1
O, *0 en peso a aproximadamente 30
o.
en peso de al menos un aditivo endurecedor polimérico, de aproximadamente 0.1 o, *0 en peso a aproximadamente 20
O, *0 en peso de al menos un modificador de interfase.
La película exhibe un módulo de tracción en la dirección de máquina y la dirección
IMPI £
o transversal a la máquina de aproximadamente 2500 Megapascales menor, una elongación por tracción la rotura en la dirección de máquina de aproximadamente 10 o, *o o mayor, y una elongación por tracción la rotura en la dirección transversal a la máquina de aproximadamente 15-s o mayor, en donde el módulo de tracción y la elongación por tracción a la rotura se determinan a 23 °C de acuerdo con el ASTM D638-10.
De acuerdo con aun otra modalidad de la presente invención, se describe un artículo absorbente que comprende una capa generalmente impermeable los líquidos que comprende una película, tal como la descrita en la presente.
Otras características aspectos de la presente invención se discuten en más detalle más abajo.
BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS
Una descripción completa y realizable de la presente invención, que incluye el mejor modo de la misma, dirigido a un experto en la materia, se expone mas particularmente en el resto de la descripción, la cual hace referencia las figuras adjuntas en las que:
Fig.
es una ilustración esquemática de una modalidad de un método para conformar la película de la presente invención;
La Fig.
es una fotomicrografía SEM de una muestra del
Ejemplo 3 antes de la aplicación de una fuerza externa, y
La Fig.
es una fotomicrografía SEM de una muestra del £
o
IMPI
INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL
Ejemplo 3 después de la aplicación de una fuerza externa.
El uso repetido de los caracteres de referencia en la presente descripción y en las figuras pretende representar características elementos iguales análogos de la invención.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION
Se hace referencia ahora en detalle a varias modalidades de la invención, de las cuales uno o más ejemplos se exponen más abajo.
Cada ejemplo se proporciona a modo de explicación de la invención y no de limitación de la invención.
De hecho, será evidente para aquellos con experiencia en la materia que pueden hacerse varias modificaciones y variaciones en la presente invención sin salirse del espíritu y alcance de la invención.
Por ejemplo, las características ilustradas descritas como parte de una modalidad, pueden usarse en otra modalidad para producir una modalidad adicional.
Así, se pretende que la presente invención cubra tales modificaciones y variaciones que estén dentro del alcance de conformidad con las reivindicaciones adjuntas y sus equivalentes.
Generalmente hablando, la presente invención se dirige a una película que se forma partir de una composición termoplástica.
composición termoplástica contiene un poliéster renovable rígido un aditivo endurecedor polimérico.
Los presentes inventores descubrieron que la naturaleza específica de los componentes puede ser controlada £
IMPI o
cuidadosamente para lograr una composición que tiene características morfológicas deseadas.
Más particularmente, el aditivo endurecedor puede dispersarse como dominios físicos discretos dentro de una matriz continua de poliéster renovable.
Durante la aplicación inicial de una fuerza externa con tensión de elongación baja, la composición puede comportarse como un material monolítico que exhibe un módulo de tracción y rigidez altos.
Sin embargo, un aumento en la fuerza de deformación y la tensión de elongación provoca que ocurra una pérdida de adherencia en la matriz de poliéster renovable en aquellas areas localizadas adyacentes dominios discretos.
Esto puede resultar en la formación de una pluralidad de vacíos adyacentes a los dominios discretos que pueden ayudar a disipar la energía bajo carga y aumentar la elongación por tracción.
Para aumentar aun mas la capacidad de la película para disipar la energía de esta manera, los presentes inventores descubrieron que puede emplearse un modificador de interfase para reducir el grado de conectividad y fricción entre el aditivo endurecedor y el poliéster renovable y asi reducir la rigidez (módulo de tracción) de la película.
conectividad fricción reducidas entre los polímeros mejora además el grado y uniformidad de la pérdida de adherencia, lo cual puede ayudar distribuir los vacíos resultantes de una forma sustancialmente homogénea a través de la composición.
Por £
IMPI o
I ej emplo, las cavidades pueden distribuirse en las columnas que se orientan en una dirección generalmente perpendicular la dirección en la que se aplica una fuerza de tensión.
Sin intentar estar limitados por la teoría, se cree que la presencia de tal sistema de vacíos distribuidos homogéneamente puede resultar en una disipación significativa de la energía bajo carga y por lo tanto una elongación significativamente mejorada.
Varias modalidades de la presente invención se describirán ahora en más detalle.
I.
Composición termoplástica
A.
Poliéster renovable
Los poliésteres renovables constituyen, por lo general, de aproximadamente 70 en peso a aproximadamente 99 en peso, en algunas moda1i dade s de aproximadamente 75 o, *Q en peso aproximadamente 98% en peso, y en a1gunas moda1i dade s, de aproximadamente 80
g.
en peso a aproximadamente 95 o
en peso de la composición termoplástica.
Generalmente, cualquiera de una variedad de poliésteres renovables puede emplearse en la composición termoplástica, tales como poliésteres alifáticos, tales como policaprolactona, poliesteramidas, ácido poliláctico (PLA) y sus copolímeros, ácido poliglicólico, los carbonates de polialquileno (por ejemplo, carbonato de polietileno), poli-3-hidroxibutirato (PHB), poli-3 25 hidroxivalerato (PHV), poli-3-hidroxibutirato-co-44 £
o hidroxibutirato, copolímeros de poli-3-hidroxibutirato-co-3hidroxivalerato (PHBV), hidroxihexanoato, hidroxioctanoato, decanoato, y polímeros
IMPI
INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL poli-3-hidroxibutirato-co-3poli-3-hidroxibutirato-co-3poli-3-hidroxibutirato-co-3-hidroxi poli- 3-hidroxibutirato-co-3-hidroxioctadecanoato, alifáticos a base de succinato (por ejemplo, succinato de polibutileno, adipato succinato de polibutileno, succinato de polietileno, aromáticos copoliésteres alifáticos(por ejemplo, adipato tereftalato de polibutileno, adipato tereftalato de polietileno, adipato de isoftalato de polietileno, poliésteres polietileno, sucesivamente.
menos por adipato aromáticos isoftalato tereftalato de polibutileno, etc) ;
(por de ej emplo, tereftalato de polibutileno, asi
Por lo general, la composición termoplástica contiene al un lo poliéster renovable que tanto tiene una es de naturaleza rígida y temperatura de transición vitrea relativamente alta.
vitrea
Por ejemplo, la temperatura de transición (T<sub>g</sub>) puede ser de aproximadamente 0 algunas modalidades de aproximadamente 5
100 °C, en algunas aproximadamente aproximadamente 50 °C en °C a aproximadamente modalidades de aproximadamente 30 °C, en algunas modalidades, °c de °C a aproximadamente 75 renovable además puede tener aproximadamente 140 °C °C.
El poliéster una temperatura de fusión de aproximadamente 260 °C, en algunas £
o modalidades de aproximadamente 150 °C a
aproximadamente 250
IMPI
INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL °C, y en algunas modalidades, de aproximadamente 160 °C aproximadamente
220 °C.
temperatura de fusión puede determinarse mediante el uso de calorimetría diferencial de barrido (DSC) de acuerdo con ASTM D-3417. La temperatura de transición vitrea puede determinarse por análisis mecánico dinámico de acuerdo con ASTM E1640-09.
Un poliéster rígido particularmente adecuado es el ácido poliláctico, que generalmente puede derivarse partir de unidades de monomero de cualquier isómero de ácido láctico, tales como el ácido láctico-levógiro (ácido
L-láctico), ácido láctico dextrógiro (ácido
D-láctico), ácido mesoláctico, mezclas de estos.
Las unidades de monomero se pueden formar también a partir de anhídridos de cualquier isómero de ácido láctico, incluyendo L-lactida,
D-lactida, meso-lactida, mezclas de estos.
Se pueden emplear además dímeros cíclicos de tales ácidos lácticos y/o lactidas.
Cualquier método de polimerización conocido, tal como policondensación o polimerización por apertura de anillo, se puede usar para polimerizar el ácido láctico.
Una pequeña cantidad de un agente de extensión de cadena (por ejemplo, un compuesto de diisocianato, un compuesto epoxi o un anhídrido de ácido) se puede emplear también.
El ácido poliláctico puede ser un homopolímero o un copolímero, tal como uno que contiene unidades monoméricas derivadas de ácido L-láctico y £
IMPI o
unidades monoméricas derivadas de ácido D-láctico. Aunque no es necesario, la tasa de contenido de uno de la unidad de monomero derivado del ácido L-láctico y la unidad de monomero derivado de ácido
D-láctico es preferentemente de aproximadamente
85% en moles o más, en algunas modalidades aproximadamente 90 g, *o en moles o más, y en algunas modalidades, aproximadamente
95% en moles o
Los múltiples ácidos polilácticos, que tienen cada uno una proporción diferente entre la unidad de monómero derivado de ácido L-láctico y la unidad de monómero derivado de ácido D-láctico, se pueden mezclar en un porcentaje arbitrario.
Por supuesto, el ácido poliláctico puede mezclarse además con otros tipos de polímeros (por ejemplo, poliolefinas, poliésteres, etc.).
En una modalidad particular, el acido poliláctico tiene la siguiente estructura general:
CH. O
V
JX
Un ej emplo específico de un polímero de ácido poliláctico invención
Krailling, polímeros adecuado que puede usarse en la presente está comercialmente disponible de Biomer,
Alemania) bajo el nombre BIOMER™ de ácido poliláctico comercialmente (NATUREWORKS®)
Inc. de
L9000.
Otros adecuados están disponibles de NatureWorks LLC de Minnetonka,
Mitsui Chemical (LACEA™).
Minnesota
Aún otros ácidos £
IMPI o
polilácticos adecuados pueden describirse en las patentes de los Estados Unidos núms.
4,797,468;
5,470,944;
5,770,682;
5,821,327;
5,880,254;
y 6,326,458, las cuales se incorporan en la presente en su totalidad como referencia para todos los propósitos.
ácido poliláctico tiene por lo general un peso molecular promedio en numero (M<sub>n</sub>) en el intervalo de aproximadamente 40,000 a aproximadamente 160,000 gramos por mol, en algunas modalidades de aproximadamente 50,000 aproximadamente
140,000 gramos por mol, en a1gunas modalidades, de aproximadamente
80,000 aproximadamente
120,000 gramos por mol. Igualmente, el polímero tiene además típicamente un peso molecular promedio ponderado ( M<sub>w</sub> ) en el intervalo de aproximadamente 80,000 aproximadamente 200,000 gramos por mol, en a1guna s modalidades de aproximadamente
100,000 aproximadamente 180,000 gramos por mol, en a1gunas modalidades, de aproximadamente
110,000 aproximadamente 160,000 gramos por mol.
La relación entre el peso molecular promedio ponderado al peso molecular promedio en numero es decir, el índice de polidispersión, es además relativamente bajo.
Por ejemplo, el índice de polidispersión por lo general está en el intervalo de aproximadamente aproximadamente
3.0, en algunas modalidades de aproximadamente 1.1 aproximadamente 2.0, en a1guna s modalidades, de aproximadamente
1.2
I £
IMPI o
aproximadamente 1.8. Los pesos moleculares promedio ponderado y numérico pueden determinarse por los métodos conocidos por los expertos en la materia.
El ácido poliláctico puede tener ademas una viscosidad aparente de aproximadamente 50 aproximadamente 600 Pascal segundos (Pa s) , en algunas modalidades de aproximadamente
100 a aproximadamente 50 0 Pa s, y en algunas modalidades, de aproximadamente 200 a aproximadamente 400 Pa s, tal como se determina a una temperatura de 19 0 °C y una velocidad de cizallamiento de 1000 seg . El régimen de flujo en estado fundido del ácido poliláctico (sobre una base seca) ademas puede estar en el intervalo de aproximadamente
0.1 aproximadamente gramos por minutos, en algunas modalidades de aproximadament e
0.5 aproximadamente 20 gramos por minutos, en algunas modalidades, de aproximadamente 5 a aproximadamente 15 gramos por 10 minutos, determinado en una carga de 2160 gramos y a 190 °C.
Algunos tipos de poliésteres puros (por ejemplo, ácido poliláctico) pueden absorber agua del entorno ambiental tal que tiene un contenido de humedad de aproximadamente 500 a
600 partes por millón (ppm), o incluso mayor, basado en el peso seco del ácido poliláctico de partida.
El contenido de humedad puede determinarse en una variedad de formas como se conoce en la materia, tal como de acuerdo con ASTM D 7191-05, tal como se describe a continuación.
Debido a la presencia de
IMPI £
O i» agua durante el procesamiento de fusión el poliéster puede degradarse por hidrólisis y reducir su peso molecular, esto a veces se mayoría desea secar el poliéster antes de las modalidades, poliéster renovable tenga del mezclado. En la por ejemplo, un contenido aproximadamente 300 partes por millón algunas modalidades a1guna s se de desea que el humedad (ppm) o menos, de en aproximadamente 200 modalidades de aproximadamente 1
100 ppm antes del mezclado con ppm menos, en aproximadamente el aditivo endurecedor.
secado del poliéster se puede producir, temperatura de aproximadamente 50 °C, y en algunas modalidades, de °C por ejemplo, una aproximadamente 100 aproximadament e °C aproximadamente 80 °C.
B.
Como
Aditivo endurecedor olimérico se indicó anteriormente, la composición termoplástica de la presente invención además contiene un aditivo endurecedor polimérico.
polimérica,
Debido su naturaleza el aditivo endurecedor posee un peso molecular relativamente alto que puede·ayudar a mejorar la resistencia a la fusión y
Aunque no puede ser
De esta mej or la estabilidad de la composición termoplastica.
se requiere, aditivo endurecedor polimérico generalmente inmiscible con el poliéster renovable.
manera, como el aditivo endurecedor puede dispersarse dominios de fase discreta dentro de una fase continua del poliéster renovable.
Los dominios discretos son
IMPI £
O capaces de absorber la energía que surge de una fuerza externa, lo que aumenta la dureza y resistencia total del material resultante.
Los dominios pueden tener una variedad de formas diferentes, tales como elíptica, esférica, cilindrica, etc.
En una modalidad, por ejemplo, los dominios tienen una forma prácticamente elíptica.
La dimensión física de un dominio individual es normalmente lo suficientemente pequeña para minimizar la propagación de grietas a través del material polímero al aplicar una tensión externa, pero lo suficientemente grande como para iniciar la deformación plástica microscópica y permitir zonas de cizalla en alrededor de las inclusiones de partículas.
Aunque los polímeros pueden ser inmiscibles, el aditivo endurecedor, sin embargo, puede seleccionarse para que tenga un parámetro de solubilidad que es relativamente similar al del poliéster renovable. Esto puede mejorar la compatibilidad interfacial y la interacción física de los límites de las fases discretas y continuas, y asi reduce la probabilidad de que la composición se fracture.
Con respecto a esto, la relación del parámetro de solubilidad para el poliéster renovable a la del aditivo endurecedor es por lo general de aproximadamente 0.5 aproximadamente 1.5, y en algunas modalidades, de aproximadamente 0.8 aproximadamente 1.2.
Por ejemplo, el aditivo endurecedor polimérico puede tener un parametro de solubilidad de aproximadamente a
IMPI £
O aproximadamente 30 MJoules
1/2 /m
3/2 , y en algunas modalidades, de aproximadamente 18 aproximadamente 22 MJoules
1/2 /m<sup>3/2</sup> mientras que el ácido poliláctico puede tener un parámetro de solubilidad de aproximadamente 20.5 MJoules<sup>1/2</sup>/m<sup>3/2</sup>.
El término '‘parámetro de solubilidad
II tal como se usa en la presente se refiere al
Parámetro de Solubilidad de Hildebrand, que es la raíz cuadrada de la densidad de energía de cohesión y se calcula según la siguiente ecuación:
<5 = /((ΔΗ, - HT)/V<sub>m</sub>) donde:
ΔΗν = calor de vaporización
R _ constante de los Gases Ideales
T = Temperatura
Vm
Volumen Molecular
Los parametros de solubilidad de Hildebrand para muchos polímeros están disponibles ademas en el Solubility Handbook of
Plastics, de
Wyeych (2004), que se incorpora en la presente como referencia.
El aditivo endurecedor polimérico puede tener además un cierto régimen de flujo en e stado fundido (o viscosidad) para asegurar que los dominios discretos y cavidades resultantes puedan mantenerse adecuadamente.
Por ejemplo, si el régimen de flujo en estado fundido del aditivo endurecedor es demasiado alto, este tiende fluir y dispersarse de forma £
IMPI
O descontrolada a través de la fase continua.
Esto resulta en dominios tipo placa o laminar que son difíciles de mantener y además es probable la fractura prematura. A la inversa, si el régimen de flujo en estado fundido del aditivo endurecedor es demasiado bajo, este tiende a aglomerarse y formar dominios muy grandes elípticos, que son difíciles de dispersar durante el mezclado.
Esto puede causar la distribución desigual de aditivo endurecedor a través de la totalidad de la fase continua.
Con respecto a esto, los presentes inventores han descubierto que la relación del régimen de flujo en estado fundido del aditivo endurecedor al régimen de flujo en estado fundido del poliéster renovable es típicamente de aproximadamente
0.2 aproximadamente
8, en algunas modalidades de aproximadamente 0.5 a aproximadamente 6, y en algunas modalidades, de aproximadamente a aproximadamente
El aditivo endurecedor polimérico puede, por ejemplo, tener un régimen de flujo en estado fundido de
0.1 aproximadamente
250 gramos por minutos, en algunas modalidades de aproximadamente
0.5 aproximadamente 200 gramos por minutos, en algunas modalidades, de aproximadamente aproximadamente
150 gramos por minutos, que se determinan a una carga de 2160 gramos ya 190 °c.
Además de las propiedades indicadas anteriormente, las características mecánicas del aditivo endurecedor polimérico *
£
IMPI o
V pueden seleccionarse además para lograr el aumento deseado de la dureza.
Por ejemplo, cuando se aplica una mezcla del poliéster renovable y el aditivo de endurecimiento con una fuerza externa, las zonas de producción de cizallamiento y/o plástico pueden iniciarse en y alrededor de los dominios de fase discreta como un resultado de las concentraciones de tensión que surgen a partir de una diferencia en el módulo de elasticidad del aditivo endurecedor y el poliéster renovable.
Las concentraciones de tensión más grandes promueven el flujo plástico mas intenso localizado en los dominios, que les permite volverse s ignif icat ivamente alargados cuando se imparten tensiones. Estos dominios alargados permiten que la composición exhiba un comportamiento más flexible y mas suave que la resina de poliéster de cualquier otra manera rígida.
Para mejorar las concentraciones de tensión, el aditivo endurecedor se selecciona con un módulo de
Young de elasticidad relativamente bajo en comparación con el poliéster renovable.
Por ejemplo, la relación entre el módulo de elasticidad del poliéster renovable a la del aditivo endurecedor es típicamente de aproximadamente aproximadamente
250, en algunas modalidades de aproximadamente aproximadamente
100, en algunas modalidades, de aproximadamente 2 aproximadamente 50.
módulo de elasticidad del aditivo endurecedor puede estar, por ej emplo, en el intervalo de aproximadamente o
aproximadamente
500
Megapascales (MPa), en algunas
IMPI
INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL modalidades de aproximadamente 5 a aproximadamente 300 MPa, y en algunas modalidades, de aproximadamente aproximadamente 200
MPa.
Por el contrario, el módulo de elasticidad del ácido polilactico es típicamente de aproximadamente 800 MPa a aproximadamente 2000 MPa.
Para impartir el aumento deseado en la dureza, el aditivo endurecedor polimérico puede exhibir además una elongación a la rotura (es decir, el porcentaje de elongación del polímero en su límite de elasticidad) mayor que el poliéster renovable.
Por ejemplo, el aditivo endurecedor polimérico de la presente invención puede exhibir una elongación la rotura de aproximadamente 50
o.
o mas, en algunas modalidades aproximadamente
100 mas, en algunas modalidades de aproximadamente 100 o, *o aproximadamente 2000%, y en algunas modalidades, de aproximadamente 250% aproximadamente 1500%.
Aunque se puede emplear una amplia variedad de aditivos poliméricos que tienen las propiedades identificadas anteriormente, los ejemplos particularmente adecuados de tales polímeros pueden incluir, por ejemplo, poliolefinas (por ej emplo, polietileno, polipropileno, polibutileno, copolimeros de estiren©, (por ej emplo, estirenobutadieno-estireno, estireno-isopreno-estireno, estirenoetileno-propileño-estiren©, e s t i reno-e t i1eno-butadi eno25 estiren©, politetrafluoroetilenos;
poliésteres (por £
o ej emplo, poliéster reciclado, tereftalato de polietileno, acetatos de polivinilo (por ejemplo, acetato de vinilo),
IMPI
INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL poli(etilenoacetato de polivinilo cloruro, alcoholes de polivinilo (por ejemplo, poli (etileno-alcohol de vinilo), resinas acrílicas (por alcohol polivinílico, etc.; polivinilbutirales;
ej emplo, poliacrilato, polimetilacrilato, polimetilmetacrilato, poliamidas (por ejemplo, polivini1ideno;
poliolefinas polímeros densidad de nailon);
cloruros de polivinilo;
poliestirenos;
poliuretanos;
adecuadas etileno (LDPE), polietileno homopolímeros atáctico, lineal cloruros de etc.
Las pueden, por ejemplo, incluir, (por ejemplo, polietileno de baj a polietileno de alta densidad (HDPE), de baja densidad (LLDPE), etc.), de propileno isotáctico, (por ej emplo, sindiotactico, etc.), copolímeros de propileno, etc.
En una modalidad particular.
el polímero es un polímero de propileno, tales como homopolipropileno o un copolímero de propileno.
ejemplo,
El polímero partir de de propileno puede formarse, por un homopolimero de polipropileno prácticamente isotáctico o un copolímero que contiene igual o inferior a aproximadamente 10 decir,
Tales
O, en peso de otro monomero, es al menos aproximadamente 90 homopolímeros pueden tener o, o un aproximadamente 160
En aun en peso de propileno.
punto de fusión de °C a aproximadamente 170 °C.
otra modalidad, la poliolefina puede ser un £
o copolímero de etileno o de propileno con otra a-olefina, tal como una a-olefina de c<sub>3</sub>-c<sub>20</sub> a-olefina de
C<sub>3</sub>-C<sub>12</sub>.
IMPI
INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL
Lós ejemplos de α-olefinas adecuadas incluyen 1 buteno; 3-metil
1-buteno;
o mas mas
3,3-dimetil-1-buteno;
1-penteno;
1-penteno con uno sustituyentes metilo, etilo o propilo; 1 hexeno con uno sustituyentes metilo, etilo o propilo;
1-hepteno con uno o mas uno o mas uno mas etil, sustituyentes metilo, etilo o propilo;
sustituyentes metilo, etilo o propilo;
sustituyentes metilo, metil o dimetil-sustituido;
comonomeros buteno, de α-olefinas
1-hexeno
1-octeno con
1-noneno con etilo o propilo;
1-deceno
1-dodeceno; y estiren©. Los particularmente deseados
1-octeno. El contenido de son
1etileno propileno de tales copolímeros puede ser de aproximadamente
g.
en moles a aproximadamente 99 modalidades de aproximadamente 80
98.5 de o
en moles, o, o en en moles, en algunas moles a aproximadamente y en algunas modalidades, de aproximadamente en moles a aproximadamente 97.5% α-olefina puede aproximadamente 1% en estar en moles.
igualmente en el
El contenido intervalo de en moles a aproximadamente 40% en moles, algunas modalidades de aproximadamente 1.5-s aproximadamente 15% aproximadamente 2.5 o, *5
Los copolímeros presente invención en moles a en moles, y en algunas modalidades, de en moles a aproximadamente 13 o, •o en moles.
de olefinas ilustrativos para usar en la incluyen copolímeros disponibles bajo la designación EXACT™ base de etileno de ExxonMobil Chemical £
IMPI
O
Company de Houston,
Texas.
Otros copolimeros de etileno adecuados están disponibles bajo la designación
ENGAGE™,
AFFINITY™, DOWLEX™ (LLDPE) y ATTANE™ (ULDPE) de Dow Chemical
Company de Midland,
Michigan.
Otros polímeros de etileno adecuados se describen en las patentes de Estados Unidos nums.
4,937,299 de Ewen y otros;
5,218,071 de Tsutsui y otros;
5,272,236 de Lai, y otros;
y 5,278,272 de Lai, y otros, las cuales se incorporan en la presente en su totalidad como referencia para todos los propósitos.
Los copolimeros de propileno adecuados están disponibles comercialmente además bajo las designaciones VISTAMAXX™ de
ExxonMob i1
Chemical
Co.
de
Houston,
Texas;
FINA™ (por ej emplo,
8573) de
Atofina
Chemicals de Feluy,
Bélgica;
TAFMER™ disponible en
Mitsui
Petrochemical
Industries;
VERSIFY™ disponibles en
Dow
Chemical
Co.
de
Midland,
Michigan. Otros ejemplos de polímeros de propileno adecuados se describen en las patentes de
Estados
Unidos nums.
6,500,563 de Datta, y otros;
5,539,056 de Yang, y otros; y
5,596,052 de Resconi, y otros, las cuales se incorporan en la presente en su totalidad como referencia para todos los propósitos.
Generalmente puede emplearse cualquiera de una variedad de técnicas conocidas para formar los copolimeros de defina.
Por ejemplo, los polímeros de defina pueden formarse usando un catalizador de radical libre o uno de coordinación (por £
IMPI o
ejemplo, catalizadores de Ziegler-Natta).
Preferentemente, el polímero de olefína se forma a partir de un catalizador de coordinación de sitio único, tal como un catalizador de metaloceno.
Tal sistema catalizador produce copolímeros de etileno en los que el comonómero se distribuye aleatoriamente dentro de una cadena molecular y se distribuye uniformemente a través de las diferentes fracciones de peso molecular.
Las poliolefinas catalizadas por metaloceno se describen, por ejemplo, en las patentes de los
Estados
Unidos nums.
5,571,619 de McAlpin y otros;
5,322,728 de Davis y otros;
5,472,775 de Obijeski y otros;
5,272,236 de La i y otros; y
6,090,325 de Wheat, y otros, las cuales se incorporan en la presente en su totalidad como referencia para todos los propósitos.
Los ejemplos de catalizadores de metaloceno incluyen dicloruro de bis(n-butilciclopentadienil) titanio, dicloruro de bis(n-butilciclopentadienil) zirconio, cloruro de bis(ciclopentadienil) escandio, dicloruro de bis zirconio, dicloruro de bis(metilciclopentadienil) (indenil) titanio, dicloruro cobaltoceno, ferroceno, de bis(metilciclopentadienil) tricloruro dicloruro de de zirconio, ciclopentadienil hafnoceno, isopropil(ciclopentadienil-1-flourenil) de molibdoceno, niqueloceno, titanio, dicloruro zirconio, dicloruro de de dicloruro nioboceno, rutenoceno, zirconoceno, dicloruro dicloruro de titanoceno, hidruro cloruro de de zirconoceno, etcétera.
Los fe £
IMPI
O polímeros fabricados usando catalizadores de metaloceno tienen típicamente un intervalo estrecho de pesos moleculares.
Por ej emplo.
los polímeros catalizados con metaloceno pueden tener números de polidispersidad (M<sub>w</sub>/M<sub>n</sub>) por debaj o de 4, con distribución de la ramificación de cadena corta controlada, e isotacticidad controlada.
Independientemente de los materiales empleados, se selecciona el porcentaje relativo del aditivo endurecedor polimérico en la composición termoplástica para lograr las propiedades deseadas sin afectar significativamente la renovabilidad de la composición resultante.
Por ejemplo, el aditivo endurecedor se emplea típicamente en una cantidad de aproximadamente 1 g, *o en peso aproximadamente
30% en peso, en algunas modalidades de aproximadamente 2 g, o en peso aproximadamente 25 g^ en peso, en algunas modalidades, de aproximadamente
5% peso aproximadamente
o.
en peso de la composición termoplástica, basado en el peso de los poliésteres renovables empleados en la composición.
La concentración del aditivo endurecedor en toda la composición termoplástica puede igualmente constituir de aproximadamente c, *0 en peso aproximadamente o, *o en peso, en algunas modalidades de aproximadamente o, q en peso aproximadamente o, “o en peso, en algunas modalidades, de aproximadamente
1% en peso £
o aproximadamente 20 en peso.
C.
En
Modificador de ínterfase la composición termoplástica se emplea ademas
IMPI
INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL un modificador de interfase para alterar la interacción entre el aditivo endurecedor y la matriz de poliéster renovable.
El modificador está generalmente en una forma líquida semisólida temperatura ambiente (por ejemplo, °C) de manera que posee una viscosidad relativamente baja, lo que le permite incorporarse mas fácilmente en la composición termoplástica y migrar fácilmente las superficies del polímero. Con respecto a esto, la viscosidad cinemática del modificador de interfase es típicamente de aproximadamente
0.7 aproximadamente 200 centistokes en algunas modalidades de aproximadamente 1 a aproximadamente 100 es, y en algunas modalidades, de aproximadamente aproximadamente 80 es, que se determina a 4 0 °C.
Ademas, el *
modificador de interfase además es por lo general hidrófobo de modo que tenga una afinidad por el aditivo endurecedor de polímero, lo que resulta en un cambio en la tensión interfacial entre el poliéster renovable el aditivo endurecedor. Mediante la reducción de las fuerzas físicas en la interfaz entre el poliéster y el aditivo endurecedor, se cree que la naturaleza hidrófoba de baja viscosidad del modificador puede ayudar a facilitar la pérdida de adherencia de la matriz de poliéster después de la aplicación de una £
IMPI o
fuerza externa.
Como se usa en la presente, el término hidrófobo se refiere típicamente a un material que tiene un ángulo de contacto de agua en el aire de aproximadamente 4 0 o mas, y en algunos casos, de aproximadamente 60 o más. En contraste, el término hidrófilo se refiere por lo general a un material que tiene un ángulo de contacto de agua en el aire de menos de aproximadamente 40°. Una prueba adecuada para medir el ángulo de contacto es ASTM D5725-99 (2008) .
Los modificadores de interfase hidrófobos adecuados de baj a viscosidad pueden incluir, por ejemplo, siliconas, copolimeros de silicona-poliéter, poliésteres alifáticos, poliésteres aromáticos, glicoles de alquileno (por ejemplo, etilenglicol, dietilenglicol, trietilenglicol, tetraetilenglicol, glicol de propileno, glicol de polietileno, polipropileno glicol, glicol de butileno, dioles de alcano (por ejemplo, 1,3-propanodiol,
2,2-dimetil-1 ,3-propanodiol,
1,3-butanodiol,
1,4-butanodiol,
1,5pentanodiol,
1,6-hexanodiol,
2,2,4-trimetil-1, hexanodiol,
1,3- ciclohexanodimetanol,
1,4- ciclohexanodimetanol,
2,2,4,420 tetrametil-1,3-ciclobutanodiol, óxidos de amina (por ejemplo, óxido de octildimetilamina), ésteres de ácidos grasos,
Un modificador de interfase particularmente adecuado es el poliol de poliéter, tales como el disponible comercialmente bajo el nombre comercial de PLURIOL
WI en
BASF Corp.
Otro modificador adecuado es un éster parcialmente £
IMPI
O renovable, tal como el disponible comercialmente bajo el nombre comercial HALLGREEN® IM de Hallstar.
Aunque la cantidad real puede variar, el modificador de interfase se emplea típicamente en una cantidad de aproximadamente 0.1% en peso a aproximadamente 20 en peso, en algunas modalidades de aproximadamente 0.5 g, o en peso aproximadamente
15% en peso, y en algunas modalidades, de aproximadamente g, en peso a aproximadamente 10 g, o en peso de la composición termoplástica, basado en el peso de los poliésteres renovables empleados en la composición.
concentración del modificador de interfase en toda la composición termoplástica puede constituir igualmente de aproximadamente 0.05 g, Ό en peso a aproximadamente 20% en peso, en algunas modalidades de aproximadamente 0.1 g, “o en peso aproximadamente 15
g. o en peso, y en algunas modalidades, de aproximadamente 0.5
g. ”5 en peso a aproximadamente 10 g, o en peso.
Cuando se emplea en las cantidades indicadas anteriormente, el modificador de interfase tiene un carácter que le permite migrar fácilmente a la superficie interfacial de los polímeros y facilitar la pérdida de adherencia sin interrumpir las propiedades globales de fusión de la composición termoplástica.
Por ejemplo, el modificador de interfase típicamente no tiene un efecto plastificante en el polímero mediante la reducción de su temperatura de transición vitrea.
Muy por el contrario, los presentes o
inventores descubrieron que la temperatura de transición
IMPI
INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL vitrea de la composición termoplástica puede ser prácticamente la misma que la del poliéster renovable inicial.
Con respecto a esto, la relación de la temperatura vitrea de la composición a la del poliéster es típicamente de aproximadamente
0.7 aproximadament e
1.3, en algunas modalidades de aproximadamente 0.8 a aproximadamente 1.2, y en a1guna s modalidades, de aproximadamente
0.9 aproximadamente
1.1.
composición termoplástica puede tener, por ejemplo, una temperatura de transición vitrea de aproximadamente 35 °C aproximadamente 80°C, en algunas modalidades de aproximadamente 40 °C a aproximadamente 80 °C en algunas modalidades, de aproximadamente °C aproximadamente 65 °C.
El régimen de flujo en estado fundido de la composición termoplástica además puede ser similar al del poliéster renovable.
Por ejemplo, el régimen de flujo en estado fundido de la composición (sobre una base seca) puede ser de aproximadamente 0.1 aproximadamente 70 gramos por 10 minutos, en algunas modalidades de aproximadamente 0.5 aproximadamente 50 gramos por minutos, en algunas modalidades, de aproximadamente 5 a aproximadamente 25 gramos por 10 minutos, determinado a una carga de 2160 gramos y una temperatura de 190
C.
D.
Compatibilizador
Como se indicó anteriormente, el aditivo endurecedor £
IMPI o
polimérico se selecciona generalmente de modo que tenga un parámetro de solubilidad relativamente cercana la del poliéster renovable. Entre otras cosas, esto puede mejorar la compatibilidad de las fases y mejorar la distribución general de los dominios discretos dentro de la fase continua.
Sin embargo, en ciertas modalidades, puede emplearse opcionalmente un compatibilizador para mejorar compatibilidad endurecedor aun mas la entre el polimérico.
poliéster renovable
Esto puede ser el aditivo particularmente deseable cuando el aditivo endurecedor polimérico posee porción polar, tal como poliuretanos, resinas acrilicas,
Cuando se emplean, los compatibilizadores típicamente de aproximadamente 0.5 g, o una etc.
constituyen en peso a aproximadamente en peso, en algunas modalidades de aproximadamente 1 peso a aproximadamente 15 de aproximadamente 1.5 de la composición
O, en peso, en g, *5 en y en algunas modalidades, peso a aproximadamente 10 termoplástica.
compatibilizador adecuado es g, o en peso
Un ej emplo de un una poliolefina funcionalizada.
El componente polar puede proporcionarse, por ejemplo, uno o mas por grupos funcionales y el componente no polar puede proporcionarse por una olefina.
El componente de olefina del compatibilizador generalmente puede estar formado de cualquier oligómero, un monómero de o polímero α-olefina lineal ramificada, (que incluye copolímeros) derivado de monómero de olefina, tal como se describe anteriormente.
IMPI £
O
El grupo funcional del ó
compatibilizador puede ser cualquier grupo que proporciona un segmento polar de la molécula.
Los grupos funcionales particularmente adecuados son anhídrido maleico, ácido maleico, ácido fumarico, maleimida, hidrazida de ácido maleico, un producto de l· reacción de anhídrido maleico diamina, anhídrido metilnádico, anhídrido dicloromaleico, amida de ácido maleico,
Las poliolefinas modificadas de anhídrido maleico son particularmente adecuadas para su uso en la presente invención.
Tales poliolefinas modificadas se forman típicamente mediante el injerto de anhídrido maleico sobre un material de cadena principal polimérica.
Tales poliolefinas maleadas están disponibles de E.I.
du Pont de Nemours and
Company bajo la designación
Fusabond®, tales como la Serie P (polipropileno modificado químicamente), la
Serie (polietileno modificado químicamente), la Serie C (acetato de etilenvinilo modificado químicamente), la
Serie (copolímeros o terpolimeros de etileno acrilato o modificados químicamente), la Serie N (etilen-propileno, monómero de etileno-propileno-dieno (EPDM) etilen-octeno modificado químicamente).
Alternativamente, las poliolefinas maleadas están disponibles además de
Chemtura
Corp.
bajo la designación
Polybond® y de Eastman Chemical Company bajo la designación serie Eastman G.
En ciertas modalidades, el compatibilizador además puede £
o ser reactivo.
Un ejemplo de tal compatibilizador reactivo es
IMPI
INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL un modificador de poliepóxido que contiene, en promedio, al menos dos anillos oxirano por molécula.
Sin pretender limitarse por la teoría, se cree que tales moléculas de poliepóxido pueden inducir la reacción del poliéster renovable bajo ciertas condiciones, lo que mejora asi su resistencia la fusión sin reducir significativamente la temperatura de transición vitrea.
la extensión de la cadena,
La reacción puede implicar ramificación de cadena lateral, inj erto, formación de copolimero, etc.
extensión de la cadena, por ejemplo, se puede producir través de una variedad de rutas de reacción diferentes.
Por ejemplo, el modificador puede permitir una reacción de abertura del anillo nucleófilo a través de un grupo carboxilo terminal del poliéster renovable (esterificación) o por vía de un grupo hidroxilo (eterificación).
Pueden ocurrir igualmente reacciones colaterales de oxazolina para formar las porciones de esteramida.
través de tales reacciones, el peso molecular del poliéster renovable puede incrementarse para contrarrestar la degradación que se observa a menudo durante el procesamiento de fusión.
Si bien es deseable inducir una reacción con el poliéster renovable como se describe anteriormente, los presentes inventores descubrieron que demasiado de una reacción puede conducir a reticulación entre las cadenas principales de poliéster.
Si se deja que tal £
IMPI
O reticulación tenga lugar en una magnitud significativa, la mezcla polimérica resultante puede volverse frágil y difícil de formar en una película con las propiedades de módulo y elongación deseadas.
Con respecto esto, los presentes inventores descubrieron que los modificadores de poliepoxido que tiene una funcionalidad epoxi relativamente baja son particularmente eficaces, que puede cuantificarse por su
II peso equivalente de epoxi.
El peso equivalente de epoxi refleja la cantidad de resina que contiene una molécula de un grupo epoxi, y puede calcularse mediante la división del peso molecular promedio en número del modificador por el número de grupos epoxi en la molécula. El modificador de poliepoxido de la presente invención típicamente tiene un peso molecular promedio en número de aproximadamente 7,500 a aproximadamente
250,000 gramos por mol, en a1guna s modalidades de aproximadamente 15,000 aproximadamente 150,000 gramos por mol, y en algunas modalidades, de aproximadamente 20,000 a
100,000 gramos por mol, con un índice de polidispersidad que oscila por lo general entre
2.5 y
El modificador de poliepoxido puede contener menos de
50, en algunas modalidades de 5 a 45, y en algunas modalidades, de 15 a 40 grupos epoxi.
A su vez, el peso equivalente de epoxi puede ser inferior a aproximadamente 15,000 gramos por mol, en algunas modalidades de aproximadamente 200 a aproximadamente £
IMPI o
10,000 gramos por mol, en algunas modalidades, de aproximadamente 500 a aproximadamente 7,000 gramos por mol.
El poliepóxido puede ser un homopolímero o copolimero lineal o ramificado (por ejemplo, aleatorio, injerto, bloque, etc.) que oxirano contiene grupos epoxi terminales, unidades de esquelético, y/o grupos epoxi colgantes.
Los monómeros empleados para variar.
En una formar tales poliepóxidos pueden modalidad particular, por ej emplo, el modificador de poliepóxido contiene al menos un componente monomérico presente, (met)acrílico epoxi funcional.
el término (met)acrílico
Como se usa en la incluye monomeros acrílicos y metacrílicos, tales como monómeros monomeros pueden incluir, grupos asi como sales o ésteres de estos, de acrilato y metacrilato.
(met)acrílicos pero no
1,2-epoxi, epoxi
Por ejemplo, funcionales adecuados se limitan a aquellos que contienen tales como acrilato de glicidilo metacrilato de glicidilo.
adecuados incluyen éter
Otros alil glicidilo, y glicidil itoconato.
El monómeros epoxi funcionales glicidilo, etacrilato de poliepóxido tiene típicamente relativamente alto, como se un peso indicó anteriormente, que no sólo puede dar lugar poliéster renovable, sino molecular de manera la extensión de cadena del que además ayuda a conseguir la morfología de mezcla deseada.
resultante del polímero esta
El asi régimen de flujo fundido típicamente dentro de un £
IMPI
O intervalo de aproximadamente 10 a aproximadamente 200 gramos por 10 minutos, en algunas modalidades de aproximadamente 40 aproximadamente 150 gramos por 10 minutos, y en algunas modalidades, de aproximadamente 60 aproximadamente 120 gramos por 10 minutos, determinado a una carga de 2160 gramos y una temperatura de 190 °C.
Si se desea, los monómeros adicionales pueden emplearse ademas en el poliepóxido para ayudar a alcanzar el peso molecular deseado. Tales monómeros pueden variar e incluyen, por ejemplo, monómeros de ester, monomeros (met)acrílicos, monomeros de olefinas, monomeros de amida,
En una modalidad particular, por ejemplo, el modificador de poliepóxido incluye al menos un monomero de α-olefina lineal o ramificado, tales como los que tienen de 2 a átomos de carbono y preferiblemente de 2 átomos de carbono.
Los ejemplos específicos incluyen etileno, propileno,
1-buteno;
3-met i1-1-buteno;
3,3-dimetil-1-buteno;
1-penteno; 1-penteno con uno o mas sustituyentes metilo, etilo o propilo; 1 hexeno con uno mas sustituyentes metilo, etilo o propilo;
hepteno con uno o mas sustituyentes metilo, etilo o propilo,·
1-octeno con uno o mas sustituyentes metilo, etilo o propilo;
1-noneno con uno o mas sustituyentes metilo, etilo o propilo;
1-deceno etil, metil dimetil-sustituido;
1-dodeceno;
estireno.
Los comonomeros α-olefina que se desean particularmente son etileno y propileno.
£
IMPI
O
Otro monomero adecuado puede incluir un monomero (met)acrílico que no tiene funcional epoxi.
Ejemplos de monomeros (met)acrílicos tales pueden incluir acrilato de metilo, acrilato de etilo, acrilato de n-propilo, acrilato de i-propilo, n-butilo, acrilato de s-butilo, acrilato de butilo, acrilato de t-butilo, n-amilo acrilato, acrilato de i-amilo, acrilato de isobornilo, acrilato de n-hexilo, acrilato de 2-etilbutilo, acrilato de 2-etilhexilo, acrilato de n-octilo, acrilato de n-decilo, acrilato de metilciclohexilo, acrilato de ciclopentilo, acrilato de ciclohexilo, metacrilato de metilo, metacrilato de etilo, metacrilato de
2-hidroxietilo, metacrilato de n-propilo, metacrilato de n-butilo, metacrilato de i-propilo, metacrilato de i-butilo, metacrilato de n-amilo, metacrilato de n-hexilo, metacrilato de i-amilo, s-butilo-metacrilato, metacrilato de t-butilo, metacrilato de
2-etilbutilo, metacrilato de metilciclohexilo, metacrilato de cinamilo, metacrilato de crotilo, metacrilato de ciclohexilo, metacrilato de ciclopentilo, metacrilato de
2-etoxietilo, metacrilato de isobornilo, etc, asi como combinaciones de estos.
En una modalidad particularmente deseable de la presente invención, el modificador de poliepóxido es un t e rpo1imero formado a partir de un componente monomérico (met)acrílico epoxi-funcional, un componente monomérico de a-olefina, y un o
componente monomérico (met)acrílico que no tiene funcional
IMPI
INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL epoxi.
Por ejemplo, el modificador de poliepóxido puede ser poli(metacrilato de etileño-co-acrilato de metil-coglicidilo), que tiene la siguiente estructura:
o^,och<sub>3</sub>
Uta
CHa' en donde, x, y, y z son 1 o mayor.
El monomero epoxi funcional puede formarse en un polímero mediante el uso de una variedad de técnicas conocidas.
Por ejemplo, un monomero que contiene los grupos funcionales polares puede injertarse en una cadena polimérica principal para formar un copolimero de inj erto.
Tales técnicas de injerto son bien conocidas en la materia y se describen, por ejemplo, en la patente de Estados Unidos num.
5,179,164, que se incorpora en la presente en su totalidad como referencia a esta para todos los propósitos.
En otras modalidades, un monomero que contiene grupos funcionales epoxi puede copolimerizarse con un monomero para formar un copolímero de bloque o aleatorio mediante el uso de técnicas de polimerización de radicales libres conocidos, tales como reacciones de alta presión, sistemas de reacción de catalizador de
Ziegler-Natta, sistemas de reacción de catalizador de sitio único (por ejemplo, metaloceno), £
IMPI
O componente(s) monomérico(s) puede seleccionarse para lograr un equilibrio entre porción relativa del(de la reactividad epoxi y el régimen de flujo en estado fundido.
Más particularmente, un contenido alto de monomero epoxi puede resultar poliéster renovable, en una buena reactividad con el pero un contenido demasiado alto puede reducir el régimen de flujo en estado fundido hasta el punto que el modificador resistencia tanto, en poliepóxido afecta negativamente la fusión de la mezcla de polímeros.
la
Por lo la mayoría de las modalidades, el(los) monomero(s) (met)acrílico(s) aproximadamente 1 algunas o, *o epoxi funcionales constituye(n) de en peso a aproximadamente 25 modalidades aproximadamente 20 aproximadamente 4 o, ‘o
O, o, *o en peso, en de aproximadamente en peso, y en algunas
a. o en peso modalidades, en peso a aproximadamente 15 o, *o de en peso del copolímero. El (los) monomero (s) cx-olefina puede(n) igualmente constituir de aproximadamente 55
o.
en peso, en a, *o en peso a aproximadamente algunas modalidades de aproximadamente 60 peso a aproximadamente 90 de aproximadamente 65 del copolímero.
monomeros
o.
en a, O en en peso, y en algunas modalidades, peso a aproximadamente 85
Otros componentes monoméricos (met)acrílicos no epoxi
a.
en peso (por ejemplo, funcionales) , cuando se emplean, pueden constituir de aproximadamente aproximadamente o, 'o en peso, en algunas
a.
en peso a modalidades de aproximadamente 8
Q, 'O en peso a aproximadamente 3 0
O, *0 en peso, y £
IMPI o
en peso en algunas modalidades de aproximadamente 10 g, o aproximadamente
25% en peso del copolimero.
Un ejemplo específico de un modificador de poliepóxido adecuado que puede usarse en la presente invención está comercialmente disponible de Arkema bajo el nombre LOTADER® AX8950 o AX8900.
El LOTADER® AX8950, por ejemplo, tiene un régimen de flujo en estado fundido de 70 a 100 g/10 min y tiene un contenido de monomero de metacrilato de glicidilo de 7
g.
en peso a 11% en peso, un contenido de monomero de acrilato de metilo de 13% en peso a 17 en peso, y un contenido de monomero de etileno de 72 g o en peso a 80
g.
en peso.
Además de controlar el tipo y el contenido relativo de los monomeros que se usan para formar el modificador de poliepóxido, además puede controlarse el porcentaje global de peso para lograr los beneficios deseados.
Por ejemplo, si el nivel de modificación es demasiado bajo, puede no lograrse el aumento deseado en la resistencia la fusión las propiedades mecánicas.
Los presentes inventores además han descubierto, sin embargo, que si el nivel de modificación es demasiado alto, la capacidad para formar una película puede restringirse debido a las fuertes interacciones moleculares (por ejemplo, reticulación) y la formación de la red física por los grupos funcionales epoxi.
Por lo tanto, el modificador de poliepóxido se emplea por lo general en una cantidad de aproximadamente 0.05 o, Ό en peso a aproximadamente £
IMPI o
*
10% en peso, en algunas modalidades de aproximadamente 0.1 o, *o en peso a aproximadamente 8
a.
en peso, en algunas modalidades de aproximadamente 0.5% en peso a aproximadamente 5 en peso, y en algunas modalidades, de aproximadamente 1 q, o en peso a aproximadamente 3 q *o en peso, basado en el peso de poliésteres renovables empleados en la composición.
El modificador de poliepóxido además puede constituir de aproximadamente 0.05% en peso a aproximadamente 10 q o en peso, en algunas modalidades de aproximadamente 0.05 q, *o en peso aproximadamente
8% en peso, en algunas modalidades de aproximadamente 0.1 en peso a aproximadamente 5 en peso, y en algunas modalidad, de aproximadamente 0.5% en peso aproximadamente 3 en peso, basado en el peso total de la composición.
Cuando se emplea, el modificador de poliepóxido puede influenciar además la morfología de la composición termoplástica de una forma que mejora adicionalmente su reactividad con el poliéster renovable.
Más particularmente, la morfología resultante puede tener una pluralidad de dominios discretos del modificador de poliepóxido distribuidos través de una matriz de poliéster continua.
Estos dominios
II secundarios
II pueden tener una variedad de formas diferentes, tales como elíptica, esférica, cilindrica, etc.
Independientemente de la forma, sin embargo, el tamaño de un dominio secundario individual, después del mezclado, es £
IMPI o
pequeño para proporcionar un área de superficie aumentada para la reacción con el poliéster renovable.
Por ejemplo, el tamaño de un dominio secundario (por ejemplo, longitud) por lo general esta en un intervalo de aproximadamente aproximadamente 1000 nanometros, en algunas modalidades de aproximadamente aproximadamente 800 nanometros, en algunas modalidades de aproximadamente 40 a aproximadamente
600 nanometros, y en algunas modalidades de aproximadamente aproximadamente
400 nanometros.
Como se señaló anteriormente, el aditivo endurecedor forma además dominios discretos dentro de la matriz de poliéster, que se consideran en los dominios primarios de la composición. Por supuesto, debe entenderse además que los dominios pueden formarse por una combinación del poliepóxido, el aditivo endurecedor, y/u otros componentes de la mezcla.
Además de los poliepóxidos, otros compatibilizadores reactivos pueden emplearse ademas en la presente invención, tales como polímeros funcionalizados con oxazolina, polímeros funcionalizados con cianuro,
Tales compat ibi1i zadores reactivos, cuando se emplean, pueden emplearse dentro de las concentraciones indicadas anteriormente para el modificador poliepóxido.
En una modalidad particular, una poliolefina injertada con oxazolina puede emplearse y inj ertada oxazolina.
es una poliolefina con un monomero que contiene un anillo de
La oxazolina puede incluir un
2-oxazolina, tales
IMPI £
o como
2-vinil-2-oxazolina (por ej emplo,
-isopropeni1-2 oxazolina), alquilo-2-graso-2-oxazolina (por ejemplo, obtenible a partir de la etanolamida del ácido oleico, ácido linoleico, ácido palmitoleico, ácido gadoleico, ácido erúcico y/o ácido araquidónico) combinaciones de estos.
En otra modalidad, la oxazolina puede seleccionarse de maleinato de ricinoloxazolina, undec ilo-2-oxazolina, soj a-2-oxazolina, ricino-2-oxazolina y combinaciones de estos, por ejemplo. En aun otra modalidad, la oxazolina se selecciona de
210 isopropenil-2-oxazolina,
-isopropenil-4,4-dimetil-2 oxazolina y combinaciones de estos.
E.
Otros componentes
Un aspecto beneficioso de la presente invención es que se pueden proporcionar buenas propiedades mecánicas (por ejemplo, elongación) sin la necesidad de los plastificantes convencionales, tal como el polietilenglicol sólido semisólido, tal como el disponible de Dow Chemical bajo el nombre de
Carbowax™).
composición termoplástica puede estar generalmente libre de tales plastificantes.
No obstante, debe entenderse que plastificantes pueden usarse en ciertas modalidades de la presente invención.
Cuando se utilizan, sin embargo, los plastificantes están típicamente presentes en una cantidad de menos de aproximadamente
10% en peso, en algunas modalidades de aproximadamente 0.1 o, *0 en peso a aproximadamente 5% en peso, y £
IMPI o
en a1guna s moda1i dade s, de aproximadamente 0.2
o.
en peso aproximadamente 2 g, 'o en peso de la composición termoplástica.
Por supuesto, otros ingredientes pueden utilizarse por una variedad de diferentes razones.
Por ejemplo, los materiales que pueden usarse incluyen, sin limitarse a, catalizadores, pigmentos, antioxidantes, estabilizantes, tensioactivos, ceras, solventes sólidos, materiales de relleno, agentes nucleantes (por ejemplo, dióxido de titanio, carbonato cálcico, partículas, y otros materiales añadidos para mej orar la capacidad de procesamiento de la composición termoplástica.
Cuando se utilizan, normalmente se desea que las cantidades de estos ingredientes adicionales se minimicen para garantizar una efectividad en cuanto costos y una compatibilidad óptima. Así, por ejemplo, normalmente se desea que tales ingredientes constituyan menos que aproximadamente g, o en peso, en algunas modalidades menos que aproximadamente g, o en peso, en algunas modalidades, menos que aproximadamente 5
g.
en peso de la composición termoplástica.
II.
Mezclado
Las materias primas (por ejemplo, poliéster renovable, aditivo endurecedor, modificador de interfase) pueden mezclarse usando cualquiera de una variedad de técnicas conocidas.
En una modalidad, por ejemplo, las materias primas pueden suministrase de manera separada o en combinación.
Por ejemplo, las materias primas pueden secarse primero mezcladas £
IMPI
O para formar una mezcla seca prácticamente homogénea.
manera materia prima puede suministrarse igualmente de simultánea o en secuencia a un dispositivo de procesamiento de fusión que mezcla de forma dispersa los materiales.
Pueden emplearse técnicas de procesamiento de fusión continua y/o por lotes.
Por ejemplo, un mezclador/amasador, mezclador
Banbury, mezclador continuo
Farrel, extrusor de un solo tornillo, extrusor de doble tornillo, molino de rodillos, etc., puede usarse para mezclar y procesar la fusión de los materiales.
Los dispositivos de procesamiento de fusión adecuados pueden ser un extrusor de doble tornillo de corrotación (por ejemplo, el extrusor ZSK-30 disponible de
Werner &
Pfleiderer Corporation de Ramsey, Nueva Jersey o un extrusor
Thermo
Prism
TM
USALAB disponible de
The rmo
Electron Corp.,
Stone,
Inglaterra). Tales extrusores pueden incluir puertos de alimentación de ventilación proporcionar un mezclado de alta intensidad distributiva y dispersiva.
Por ej emplo, las materias primas pueden alimentarse en los mismos diferentes puertos de alimentación del extrusor de doble tornillo y mezclarse en fusión para formar una mezcla fundida prácticamente homogénea.
Si se desea, otros aditivos pueden inyectarse además en la fusión de polímero y/o por separado introducirse en el extrusor en un punto diferente lo largo de su longitud.
Alternativamente, los aditivos pueden mezclarse £
IMPI o
previamente con el poliéster renovable, el aditivo endurecedor, y/o el modificador de interfase.
Sin importar la técnica de procesamiento particular elegida, las materias primas se mezclan bajo suficiente cizallamiento/presión y calor para garantizar una dispersión suficiente, pero no tan alta que reduzca perjudicialmente el tamaño de los dominios discretos de manera que sean incapaces de lograr la dureza y elongación deseadas.
Por ejemplo, el mezclado típicamente ocurre una temperatura de aproximadamente 180 °C aproximadamente 260 °C, en algunas modalidades de aproximadamente 185 °C a aproximadamente 2 50 °C, y en algunas modalidades, de aproximadamente 190 °C aproximadamente
240 °C.
Igualmente, la velocidad de cizallamiento aparente durante el proceso de fusión puede estar en el intervalo de aproximadamente 10 segundos aproximadamente 3000 segundos \ en algunas modalidades de aproximadamente 50 segundos aproximadamente 2000 segundos , y en algunas modalidades, de aproximadamente 100 segundos
-i aproximadamente
1200
-i segundos' .
La velocidad de cizallamiento aparente es igual a 4Q/nR<sup>3</sup>, donde Q es la velocidad de flujo volumétrico (m<sup>3</sup>/s) de la masa fundida ¿Ιθΐ polímero y R es el radio (m”) del capilar (por ejemplo, el troquel del extrusor) a través la cual fluye el polímero fundido.
Por supuesto, otras variables, tales como el tiempo de residencia durante el procesamiento de fusión, que es £
IMPI
O
L inversamente proporcional a la tasa de productividad, pueden controlarse ademas para conseguir el grado deseado de homogene i dad.
Para lograr las condiciones de cizallamiento deseadas (por ejemplo, velocidad, tiempo de residencia, velocidad de cizallamiento, temperatura de procesamiento de fusión, etc.), la velocidad del tornillo(s) del extrusor puede seleccionarse con un cierto intervalo.
Generalmente, se observa un aumento en la temperatura del producto con el aumento de velocidad del tornillo debido la entrada de energía mecánica adicional en el sistema.
Por ej emplo, la velocidad del tornillo puede estar en el intervalo de aproximadamente 50 a aproximadamente
500 revoluciones por minuto (rpm), en algunas modalidades de aproximadamente 70 aproximadamente
00 rpm, y en algunas modalidades, de aproximadamente 100 aproximadamente
200
Esto puede dar lugar una temperatura que es suficiente alta para dispersar el aditivo endurecedor el modificador de interfase sin afectar adversamente el tamaño de los dominios resultantes.
velocidad de cizallamiento en estado fundido, y a su vez el grado en el que se dispersan los polímeros, puede aumentarse además a través del uso de uno o mas elementos de mezclado distributivo y/o dispersivo dentro de la sección de mezclado del extrusor.
Los mezcladores distributivos adecuados para extrusores de tornillo individuales pueden incluir, por £
IMPI o
Saxon,
Dulmage, mezcladores de transferencia de ej emplo cavidad,
Igualmente, los mezcladores dispersivos adecuados pueden incluir los mezcladores de anillo Blister,
Leroy/Maddock, CRD, etc.
Como es bien conocido en la materia, la mezcla puede mejorarse aun mas mediante el uso de pasadores en el barril que crean un plegado y reorientación de la fusión del polímero, tales como los que se usan en extrusores amasadores BUSS mezcladores de transferencia de cavidad, y los mezcladores Vortex Intermeshing Pin (VIP).
III.
Construcción de la elícula
Cualquier técnica conocida puede usarse para formar una película a partir de la composición mezclada, que incluye extrusión de troquel plano, soplado, colada, etcétera. En una modalidad particular, la película puede formarse por un proceso de soplado en el cual se usa un gas (por ejemplo, aire) para expandir una burbuja de la mezcla de polímero extrudido a través de un troquel anular.
Después la burbuja colapsa y se recoge en forma de capa plana. Los procesos para la producción de películas por soplado se describen, por ejemplo, en las patentes de los Estados Unidos num.
3,354,506 de Raley; 3,650,649 de Schippers; y
3,801,429 de Schrenk y otros, asi como también la publicación de solicitudes de patentes de
Estados
Unidos num.
2005/0245162 de
McCormack, y otros y 2003/0068951 de Boggs, y otros
En aún otra modalidad, sin embargo, la película se forma usando una
IMPI £
I á
O técnica de colada.
Con referencia a la Fig.
1, por ejemplo, se muestra una l· modalidad de un método para formar una película colada.
En esta modalidad, las materias primas (no mostradas) se suministran al extrusor 80 y después se depositan sobre un rodillo de colada 90 para formar una película precursora de una sola capa
10a.
se va producir una película multiestratificada, las múltiples capas se coextruden juntas sobre el rodillo de colada 90. El rodillo de colada 90 puede estar provisto opcionalmente de elementos de grabado para impartir un patrón a la película. Típicamente, el rodillo de colada se mantiene una temperatura suficiente para solidificar y enfriar el lienzo 10a a medida que se forma, tal como de aproximadamente 20 a 6 0 °C.
Si se desea, puede colocarse una caja de vacío adyacente al rodillo de colada 90 para ayudar a mantener la película precursora
10a cerca de la superficie del rodillo 90.
Ademas, los cuchillos de aire o suj etadores electrostáticos pueden ayudar forzar la película precursora 10a contra la superficie del rodillo de colada mientras se mueve alrededor de un rodillo de hilatura.
Un cuchillo de aire es un dispositivo conocido en la materia que centra una corriente de aire a una velocidad de flujo muy alta para sujetar los bordes de la película.
Una vez fundida, la película
10a puede orientarse después opcionalmente en una o más direcciones para mejorar £
O más aun la uniformidad de la película y reducir el grosor.
IMPI
INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL película puede recalentarse inmediatamente a una temperatura por debajo del punto de fusión de uno o más polímeros en la película, pero lo suficientemente alta para permitir que la composición se arrastre estire.
En el caso de la orientación secuencial, la película ablandada” es arrastrada por rodillos que rotan diferentes velocidades de rotación de manera que el lienzo se estira al índice de estiramiento deseado en la dirección longitudinal (dirección de máquina).
Esta película orientada uniaxialmente puede laminarse después una trama fibrosa.
Adicionalmente, la película orientada uniaxialmente puede orientarse ademas en la dirección transversal la máquina para formar una película orientada biaxialmente. Por ejemplo, la capa puede fijarse por sus bordes laterales por presillas de cadena y transportarse en un horno estricador.
En el horno estricador, la película puede recalentarse y arrastrarse en la dirección transversal a la máquina al índice de estiramiento deseado mediante presillas de cadena separadas en su desplazamiento hacia adelante.
Con referencia de nuevo a la Fig.
1, por ejemplo, se muestra un método para formar una película orientada uniaxialmente.
Como se ilustra, la película precursora 10a se dirige a una unidad de orientación de la película 100 orientador de la dirección de máquina (MDO), tal como el £
O disponible comercialmente de Marshall y
Willams,
Co.
de
IMPI
INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL
Providence,
Rhode Island.
El MDO tiene una pluralidad de rodillos de estiramiento (tal como de 5 a 8) que estiran progresivamente y reducen la película en la dirección de la máquina, que es la dirección de desplazamiento de la película a través del proceso como se muestra en la Figura 1. Aunque el MDO 100 se ilustra con ocho rodillos, debe entenderse que el número de rodillos puede ser mas alto o más bajo, en dependencia del nivel de estiraje que se desee y los grados de estiramiento entre cada rodillo.
película puede estirarse con operaciones discretas de estiramiento lo mismo sencilla que múltiples.
Cabe señalar que a1gunos de rodillos en un aparato MDO pueden no funcionar a velocidades progresivamente mas altas.
se desea, algunos de rodillos del
MDO
100 pueden actuar como rodillos de precalentamiento. Si están presentes, estos primeros rodillos calientan la película
10a por encima de la temperatura ambiente (por ej emplo,
125
F) .
Las velocidades progresivamente mas rápidas de los rodillos adyacentes en el
MDO actúan para estirar la película 10a.
La velocidad a la que rotan los rodillos de estiramiento determina la cantidad de estiramiento en la película el peso final de la película.
La película resultante 10b puede después enrollarse y almacenarse en un rodillo de captación
60.
Aunque no se o
muestra aquí, diversos procesamientos adicionales potenciales
IMPI
INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL y/o etapas de acabado conocidos en la materia, tales como corte, tratamiento, formación de aberturas, impresión de gráficos, o laminación de la película con otras capas (por ejemplo, materiales de trama de tela no tej ida), pueden realizarse sin apartarse del espíritu y alcance de la invención.
La película de la presente invención puede ser monomuítiestratificada.
Las capas multiestratificadas pueden prepararse por la co-extrusión de los estratos, recubrimiento por extrusión, o por cualquier proceso de estratificación convencional.
Por ejemplo, la película puede contener de dos (2) quince (15) capas, y en algunas modalidades, de tres (3) a doce (12) capas.
Tales películas de múltiples capas contienen normalmente al menos una capa base y al menos una capa adicional (por ejemplo, capa piel), pero pueden contener cualquier número deseado de capas.
Por ejemplo, la película de múltiples capas puede formarse a partir de una capa base y una o más capas piel, en donde la capa base se forma a partir de la composición termoplástica de la presente invención.
En la mayoría de modalidades, la(s) capa(s) piel se forma(n) a partir de una composición termoplástica tal como se describió anteriormente.
Debe entenderse, sin embargo, que también pueden emplearse otros polímeros en la(s) capa(s) piel, tales como polímeros de poliolefina (por ejemplo, polietileno
J £
IMPI o
lineal de baja densidad (LLDPE) o polipropileno).
El grosor de la película de la presente invención puede ser relativamente pequeño para aumentar la flexibilidad.
Por ejemplo, la película puede tener un grosor de aproximadamente a aproximadamente 200 micrometros, en algunas modalidades de aproximadamente 2 aproximadamente 150 micrometros, en algunas modalidades de aproximadamente 5 aproximadamente
100 micrometros, y en algunas modalidades, de aproximadamente aproximadamente 60 micrómetros.
A pesar de tener un grosor pequeño, la película de la presente invención sin embargo es capaz de retener buenas propiedades mecánicas durante el uso.
Por ejemplo, la película es relativamente dúctil.
Un parámetro que es indicativo de la ductilidad de la película es el porcentaje de elongación de la película en su punto de rotura, determinado mediante la curva de tensión deformación, tal como se obtiene de acuerdo con la norma ASTM
D638-10 a 23 °C.
Por ejemplo, el porcentaje de elongación a la rotura de la película en la dirección de maquina (MD) puede ser aproximadamente 10
o.
o mayor, en algunas modalidades aproximadamente
50% mayor, en algunas modalidades aproximadamente
80% o mayor, y en algunas modalidades, de aproximadamente
100% aproximadamente 600%.
Igualmente, el porcentaje de elongación a la rotura de la película en la dirección transversal la máquina (CD) puede ser aproximadamente
15% mayor, en a1gunas modalidades '7 ί
£
IMPI o
aproximadamente
g.
o mayor, en algunas modalidades aproximadamente
70% o mayor, y en algunas modalidades.
de aproximadamente
100 g q a aproximadamente 400%. Otro parametro que es indicativo de la ductilidad es el módulo de tracción de la película, que es igual a la relación de la tensión de tracción a la deformación de tracción y se determina a partir de la pendiente de una curva de tensión-deformación.
Por ejemplo, la película típicamente exhibe un módulo de tracción en
MD y/o CD de aproximadamente 2500 Megapascales (MPa) menor, en algunas modalidades aproximadamente 2200
MPa menor, en algunas modalidades de aproximadamente 50 MPa aproximadamente 2000
MPa, en algunas modalidades, de aproximadamente 100 MPa a aproximadamente 1000 MPa.
El módulo de tracción puede determinarse de acuerdo con el ASTM D638-10 a 23 °c.
Aunque la película sea dúctil, esta puede incluso ser relativamente fuerte. Un parametro que es indicativo de la resistencia relativa de la película es la resistencia a la tracción última, que es igual a la tensión máxima obtenida en una curva de tensión-deformación, tal como se obtiene de acuerdo con la norma ASTM D638-10.
Por ejemplo, la película de la presente invención puede exhibir una tensión máxima en
MD y/o CD de aproximadamente 5 aproximadamente 65 MPa, en algunas modalidades de aproximadamente
MPa aproximadamente
MPa, y
en algunas modalidades, de £
IMPI
O aproximadamente 20 MPa a aproximadamente 55 MPa. La película puede exhibir además una resistencia a la rotura en MD y/o CD de aproximadamente 5 MPa a aproximadamente 60 MPa, en algunas modalidades de aproximadamente 10 MPa aproximadamente
MPa, y en algunas modalidades, de aproximadamente 2 0 MPa a aproximadamente 45 MPa.
La tensión máxima y la resistencia a la rotura pueden determinarse de acuerdo con ASTM D638-10 a °C.
Si se desea, la película de la presente invención puede someterse a una mas etapas de procesamiento adicionales.
Los ej emplos de tales procesos incluyen, por ejemplo, el estiramiento por rodillo acanalado, perforación, grabado, recubrimiento, etc.
La película puede tratarse además en la superficie mediante el uso de cualquiera de una variedad de las técnicas conocidas para mejorar sus propiedades.
Por ejemplo, haces de alta energía (por ejemplo, plasma, rayos
X, ir haz de electrones, etc.) pueden usarse para eliminar reducir cualquier capa piel que se forme sobre la película, para cambiar la polaridad de la superficie, la porosidad, la topografía, etc.
película puede laminarse además en uno mas revestimientos de trama de tela no tejida para reducir el coeficiente de fricción y mejorar la sensación similar a la tela de la superficie del material compuesto.
Los polímeros ilustrativos para el uso en la formación de revestimientos de
Ί £
IMPI
O trama de tela no tej ida pueden incluir, por ej emplo.
poliolefinas, por ej emplo, polietileno, polipropileno, polibutileno, etcétera;
politetrafluoroetileno;
poliésteres, por ejemplo, tereftalato de polietileno etcetera;
acetato de polivinilo; cloruro acetato de polivinilo; polivinil butiral;
resinas acrílicas, por ej emplo, poliacrilato, polimetilacrilato, polimetilmetacrilato, etcétera;
poliamidas, por ej emplo, nilón;
cloruro de polivinilo;
cloruro de polivini1ideno;
poliestireno;
alcohol polivinílico; poliuretanos; ácido poliláctico; copolímeros de estos;
etcétera.
Si se desea, pueden emplearse además polímeros renovables, tales como los descritos anteriormente.
También pueden usarse polímeros celulósicos sintéticos naturales, incluyendo pero sin limitarse esteres celulósicos, éteres celulósicos, nitratos celulósicos, acetatos celulósicos, butiratos de acetatos celulósicos, etil celulosa; celulosas regeneradas, tales como viscosa, rayón, etcétera.
Cabe
A/ señalar que el(los) polímero(s) puede(n) contener además otros aditivos, tales como auxiliadores del proceso composiciones de tratamiento para impartir propiedades deseadas a las fibras, cantidades residuales de disolventes, pigmentos o colorantes, etcétera.
Las fibras monocomponente y/o multicomponentes pueden usarse para formar el revestimiento de trama de tela no tejida. Las fibras monocomponente se conforman generalmente a £
O partir de un polímero o
mezcla de polímeros extruidos a partir de un único extrusor.
IMPI
INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL
Las fibras multicomponentes se conforman generalmente a partir de dos o más polímeros (por ej emplo, fibras bicomponente) extrudidos partir de extrusores separados.
Los polímeros pueden estar dispuestos sustancialmente en diferentes zonas colocadas constantemente de un lado a otro de la sección transversal de las fibras.
Los componentes pueden estar dispuestos en cualquier configuración deseada, tales como envoltura-núcleo, lado a lado, pastel, isla-en-el-mar, tres islas, ojo de buey, otras diversas disposiciones conocidas en la materia. Ademas, pueden formarse las fibras multicomponentes que tienen varias formas irregulares.
Pueden emplearse fibras de cualquier longitud deseada, tales como f ibras cortadas, fibras continuas, etcétera.
En una modalidad particular, por ejemplo, pueden usarse fibras cortadas que tienen una longitud de fibra en el intervalo de aproximadamente aproximadamente
150 milímetros, en algunas modalidades de aproximadamente 5 aproximadamente 50 milímetros, en algunas modalidades de aproximadamente 10 aproximadamente 40 milímetros, y en algunas modalidades, de aproximadamente 10 aproximadamente 25 milímetros. Aunque no se requiere, pueden emplearse técnicas de cardado para conformar estratos fibrosos con fibras cortadas como es bien conocido en la materia.
Por ejemplo, las fibras pueden £
IMPI
O conformarse en una trama cardada mediante la colocación de pacas de las fibras en un selector que separa las fibras.
continuación, las fibras se envían a través de una unidad de peinado o cardado que separa aun mas y alinea las fibras en la dirección de máquina a fin de formar una trama de tela no tejida fibrosa orientada en la dirección de máquina.
La trama cardada puede después unirse usando técnicas conocidas para conformar una trama unida de tela no tejida cardada.
Si se desea, revestimiento de trama de tela no tejida usado para formar el compuesto de tela no tej ida puede tener una estructura de múltiples capas.
Los materiales multiestratificados adecuados pueden incluir, por ejemplo, laminados de unión por hilado/fusión por soplado/unión por hilado (SMS) laminados de unión por hilado/fusión por soplado (SM) .
Otro ej emplo de una estructura multiestratificada es una trama unida por hilado producida en una máquina de bancos giratorios múltiples en el que un banco giratorio deposita las fibras sobre un estrato de fibras depositadas por un banco giratorio anterior.
Tal trama individual de tela no tejida unida por hilado también puede considerarse como una estructura multiestratificada.
En esta situación, los diversos estratos de fibras depositadas en la trama de tela no tejida pueden ser iguales, o pueden ser diferentes en el peso base y/o en términos de la composición, el tipo, tamaño, nivel de rizado, y/o la forma de la fibras £
IMPI o
producidas. Como otro ejemplo, puede proporcionarse una única trama de tela no tejida como dos o más estratos producidos individualmente, de una trama unida por hilado, una trama cardada, etcétera, que se han unido entre sí para conformar la trama de tela no tejida.
Estos estratos producidos de forma individual pueden diferir en términos de método de producción, peso base, composición, y fibras como se discutió anteriormente.
Un revestimiento de trama de tela no tejida puede contener ademas un componente fibroso adicional de manera que se considera un compuesto.
Por ejemplo, una trama de tela no tejida puede entrelazarse con otro componente fibroso utilizando cualquiera de una variedad de técnicas de entrelazado conocidas en la materia (por ejemplo, hidráulica, aire, mecánica, etcétera). En una modalidad, la trama de tela no tej ida es integralmente se entrelaza con fibras celulósicas usando el entrelazado hidráulico.
Un proceso de entrelazado hidráulico típico utiliza corrientes de agua en chorros de alta presión para entrelazar las fibras para conformar una estructura fibrosa consolidada altamente entrelazada, por ejemplo, una trama de tela no tejida.
El componente fibroso del compuesto puede contener cualquier cantidad deseada del sustrato resultante.
El peso base del revestimiento de tela no tej ida generalmente puede variar, tal como de aproximadamente 5 gramos por metro cuadrado (g/m<sup>2</sup>)
120 g/m<sup>2</sup>, en algunas ro modalidades de aproximadamente 8 g/m a aproximadamente 70
IMPI
INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL g/m<sup>2</sup>, y en algunas modalidades, de aproximadamente 10 g/m aproximadamente g/m<sup>2</sup> .
Cuando se usan múltiples revestimientos de trama de tela no tejida, tales materiales pueden tener pesos base iguales o diferentes.
IV.
Aplicaciones
La película de la presente invención puede usarse en una amplia variedad de aplicaciones, tales como una película de embalaje, tal como una envoltura individual, un estuche de embalaje, una bolsa de eliminación de una variedad de artículos, tales como productos alimenticios, productos de papel (por ejemplo, tej idos, toallitas, toallas de papel, etcétera), artículos absorbentes, etcétera.
Diversas configuraciones de estuche, envoltura o bolsa adecuadas para artículos absorbentes se describen, por ej emplo, en la patente de los Estados Unidos num.
6,716,203 de Sorebo, y otros y
6,380,445 de Moder, y otros asi como también la publicación de la solicitud de patente de Estados Unidos num.
2003/0116462 de Sorebo, y otros.
película puede emplearse además en otras aplicaciones.
Por ejemplo, la película puede usarse en un artículo absorbente.
Un artículo absorbente
I!
se refiere generalmente a cualquier articulo capaz de absorber agua otros fluidos. Los ejemplos de algunos artículos absorbentes incluyen, pero sin limitarse a, artículos absorbentes de £
IMPI
O
I pantalones de cuidado personal, tales como pañales, entrenamiento, ropa interior absorbentes, artículos para la incontinencia, productos de higiene femenina (por ejemplo, toallas sanitarias, pantiprotectores), traj es de baño, toallitas húmedas para bebés, etcétera; artículos absorbentes médicos, tales como prendas de vestir, materiales de fenestración, protectores, almohadillas para camas, vendas, panos absorbentes, toallas médicas;
toallitas para servicio de alimentos, artículos de vestir, etcétera. Varios ejemplos de tales artículos absorbentes se describen en las patente de los Estados Unidos núms.
5,649,916 de DiPalma, y otros;
6,110,158 de
Kielpikowski;
6,663,611 de Blaney, otros Aún otros artículos adecuados en la publicación de la solicitud de patente de los Estados Unidos núm.
2004/0060112
Al de Fell y otros, asi como las patentes de los Estados
Unidos nums.
4,886,512 de
Damico y otros;
5,558,659 de
Sherrod y otros; 6,888,044 de Fell y otros;
y 6,511,465 de
Freiburger y otros.
Los expertos en la materia conocen bien los materiales y procesos adecuados para la formación de tales artículos absorbentes.
Con respecto a esto, una modalidad particular de un artículo absorbente que puede emplear la película de la presente invención se describirá ahora con más detalle.
Por ejemplo, artículo absorbente puede incluir una porción de cuerpo principal que contiene un lienzo superior, un o
recubrimiento exterior o
lienzo inferior, un núcleo absorbente colocado entre el lienzo inferior y el superior, y un par de aletas que se lateral longitudinal de la porción lienzo superior define una cuerpo del artículo coloca hacia el
IMPI
INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL lienzo extienden desde cada de cuerpo principal.
superficie absorbente.
interior desde artículo absorbente e cuerpo
El orientada hacia núcleo absorbente el se la periferia exterior del incluye un lado orientado hacia el colocado adyacente al lienzo superior y una superficie orientada hacia lienzo inferior.
invención, partir de invención la prenda interior colocada adyacente al
En una modalidad particular de la presente el la y es lienzo inferior composición es una película formada termoplástica de la presente generalmente impermeable opcionalmente permeable al vapor.
formar el lienzo revestimientos de los líquidos y
La película<sup>-</sup> usada para inferior puede laminarse sobre trama de tela no tej ida uno tal mas como se describió anteriormente.
El lienzo superior se diseña generalmente para ponerse en contacto con el cuerpo del usuario y líquidos.
El lienzo superior puede es permeable a los rodear el núcleo absorbente de manera que encierre por completo el articulo absorbente.
Alternativamente, el lienzo superior y el lienzo inferior pueden extenderse unirse entre si mas allá del núcleo absorbente y periféricamente, ya sea totalmente o
parcialmente, usando técnicas conocidas.
Típicamente, el lienzo superior y el lienzo unión adhesiva, unión por
IMPI
INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL inferior están unidos mediante ultrasonidos, o cualquier otro método de unión adecuado conocido en la materia.
El lienzo superior es sanitario, de apariencia limpia, y algo opaco para ocultar las descargas corporales recogidas en absorbidas el núcleo absorbente.
lienzo superior exhibe además buenas características de traspaso rehumedecimiento que permiten que las descargas corporales penetren rápidamente través del lienzo superior al núcleo absorbente, pero no permiten que el fluido corporal fluya de vuelta través del lienzo superior hacia la piel del usuario. Por ejemplo, algunos materiales adecuados que pueden usarse para el lienzo superior incluyen materiales de tela no tejida, películas termoplásticas perforadas, o combinaciones de estos.
Puede utilizarse una tela no tejida hecha de poliéster, polietileno, polipropileño, bicomponente, nilón, rayón, fibras similares.
Por ejemplo, un material blanco uniforme unido por hilado es particularmente deseable porque el color exhibe buenas propiedades de enmascaramiento para ocultar el flujo menstrual que pasa través de el.
patente de los Estados Unidos núm.
4,801,494 de Datta, otros y la
4,908,026 de Sukiennik, Y otros enseña diversos materiales de revestimiento que pueden usarse en la presente invención.
£
IMPI
O
El lienzo superior puede contener además una pluralidad de aberturas formadas a través de él para permitir que el fluido corporal pase más fácilmente al núcleo absorbente. Las aberturas pueden estar dispuestas aleatoriamente uniformemente lo largo del lienzo superior, o pueden localizarse solo en la banda longitudinal estrecha tira dispuesta a lo largo del eje longitudinal del artículo absorbente. Las aberturas permiten la rápida penetración de fluido corporal hacia abaj o en el núcleo absorbente.
El tamaño, la forma, el diámetro y el número de aberturas puede variarse para adecuarse las propias necesidades particulares.
El artículo absorbente puede contener además un núcleo absorbente colocado entre el lienzo superior y el lienzo inferior. El núcleo absorbente puede formarse a partir de un miembro absorbente único o un compuesto que contiene miembros absorbentes separados y distintos.
Debe entenderse, sin embargo, que puede utilizarse cualquier número de miembros absorbentes en la presente invención.
Por ejemplo, en una modalidad, el núcleo absorbente puede contener un miembro de entrada colocado entre el lienzo superior y un miembro de retardo de transferencia no mostrado.
El miembro de entrada puede fabricarse de un material que es capaz de transferir rápidamente, en la dirección z, el fluido corporal que se entrega al lienzo superior. El miembro de entrada puede tener £
IMPI o
deseado.
En una generalmente cualquier forma y/o tamaño modalidad, el miembro de entrada tiene una forma rectangular, con una longitud igual o menor que la longitud total del artículo absorbente, y un ancho menor que el ancho del artículo absorbente.
Por ej emplo, puede utilizarse una longitud de entre aproximadamente 150 mm a aproximadamente
300 mm un ancho de entre aproximadamente 10 mm aproximadamente 60 mm.
Cualquiera de una variedad de materiales diferentes puede usarse para el miembro de entrada para realizar las funciones antes mencionadas.
El material de la capa de entrada puede ser sintético, celulósico, o una combinación de materiales sintéticos y celulósicos.
Por ejemplo, los tejidos celulósicos tendidos al aire pueden ser adecuados para el miembro de entrada.
El tejido celulósico tendido al aire puede tener un peso base en el intervalo de aproximadamente gramos por metro cuadrado (g/m<sup>2</sup>) aproximadamente 300 g/m<sup>2</sup>, y en algunas modalidades, entre aproximadamente 100 g/m<sup>2</sup> a aproximadamente 250 g/m<sup>2</sup>.
En una modalidad, el tejido celulósico tendido al aire tiene un peso base de aproximadamente 200 g/m<sup>2</sup>.
conformarse a partir blanda.
El
El tejido tendido al aire puede de madera dura y/o fibras de madera tej ido tendido al aire poro fino y proporciona una tiene una estructura de excelente capacidad de absorción por capilaridad, especialmente para el fluido menstrual.
IMPI £
O
Si se desea, un miembro de retardo de transferencia puede colocarse verticalmente por debajo del miembro de entrada.
El miembro de retardo de transferencia puede contener un material que es menos hidrofílico que los otros miembros absorbentes, y generalmente puede caracterizarse como sustancialmente hidrofóbico. Por ejemplo, el miembro de retardo de transferencia puede ser una trama fibrosa de tela no tejida compuesta de un material relativamente hidrofóbico, tal como polipropileno, polietileno, poliéster o lo similar, y además puede componerse de una mezcla de tales materiales.
Un ejemplo de un material adecuado para el miembro de retardo de transferencia es una tela unida por hilado compuesta de polipropileno, fibras multilobulares.
Más ejemplos de materiales de miembros de retardo de transferencia adecuados incluyen tramas de unión por hilado compuestas de fibras de polipropileno, las cuales pueden ser redondas, trilobulares o polilobulares en forma de sección transversal y las cuales pueden ser huecas o de estructura sólida.
Típicamente las tramas se unen, tal como por la unión térmica, por encima de aproximadamente 3 alrededor de un 30
g.
del área de la trama.
Otros ejemplos de materiales adecuados que pueden usarse para el miembro de retardo de transferencia se describen en las patentes de los Estados Unidos nums.
4,798,603 de Meyer, y otros
5,248,309 de
Serbiak, otros.
Para ajustar el rendimiento de la invención, el miembro de retardo de £
IMPI
O transferencia puede tratarse además con una cantidad seleccionada de tensioactivo para aumentar su humectabilidad i π inicial.
El miembro de retardo de transferencia generalmente puede tener cualquier tamaño, tal como una longitud de aproximadamente 150 mm a aproximadamente 300 mm. Típicamente, la longitud del miembro de retardo de transferencia es aproximadamente igual a la longitud del artículo absorbente.
El miembro de retardo de transferencia además puede ser igual de ancho que el miembro de entrada, pero típicamente es mas ancho.
Por ej emplo, el ancho del miembro de retardo de transferencia puede ser de entre aproximadamente 50 mm aproximadamente 75 mm y particularmente aproximadamente 48 mm.
Típicamente el miembro de retardo de transferencia tiene un peso base menor que el de los otros miembros absorbentes.
Por ej emplo, el peso base del miembro de retardo de transferencia es típicamente menor que aproximadamente 150 gramos por metro cuadrado (g/m<sup>2</sup>), y en algunas modalidades, entre aproximadamente 10 g/m aproximadamente 100 g/m<sup>2</sup>.
En una modalidad específica, el miembro de retardo de transferencia se forma a partir de una trama unida por hilado que tiene un peso base de aproximadamente 30 g/m<sup>2</sup>.
Además de los miembros mencionados anteriormente, núcleo absorbente puede incluir también un miembro de compuesto absorbente, tal como un material de coforma.
En £
O este caso, los fluidos pueden absorberse desde el miembro de
IMPI
INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL retardo de transferencia hacia el miembro de compuesto absorbente. El miembro de compuesto absorbente puede formarse por separado del miembro de entrada y/o el miembro de retardo de transferencia, puede formarse simultáneamente con los mismos.
En una modalidad, por ej emplo, el miembro de compuesto absorbente puede formarse sobre el miembro de retardo de transferencia o el miembro de entrada, que actúa como un portador durante el proceso de coforma descrito anteriormente.
Aunque anteriormente se han descrito varias configuraciones de un artículo absorbente, debe entenderse que otras configuraciones también se incluyen dentro del alcance de la presente invención.
Adema s, la presente invención no está en modo alguno limitada a lienzos inferiores la película de la presente invención puede incorporarse en una variedad de componentes diferentes de un artículo absorbente.
Por ej emplo, un revestimiento de liberación de un artículo absorbente puede incluir la película de la presente invención.
La presente invención se entenderá mejor con referencia los siguientes ejemplos.
Métodos de prueba
Régimen de flujo en estado fundido:
El régimen de flujo en estado fundido (MFR) es el peso
4.
£
IMPI o
de un polímero (en gramos) forzado a través de un orificio de reómetro de extrusión (de diámetro 0.0825 pulgadas) cuando se somete a una carga de 2160 gramos en 10 minutos, típicamente a 190 °C o 230 °C.
A menos que se indique de cualquier otra manera, el régimen de flujo en estado fundido se mide de acuerdo con el método de ensayo ASTM D1239 con un Plastometro de Extrusión de Tinius Olsen.
Propiedades térmicas:
temperatura de transición vitrea (T<sub>g</sub>) puede determinarse por el análisis mecánico dinámico (DMA) de acuerdo con ASTM E1640-09.
Puede usarse un instrumento Q800 de
TA
Instruments.
Las corridas experimentales pueden ejecutarse en la geometría tensión/tensión, en un modo de barrido de temperatura en el intervalo de
-120 °C a
150 °C con una velocidad de calentamiento de 3 °C/min.
La frecuencia de amplitud de deformación puede mantenerse constante (2 Hz) durante la prueba.
Tres (3) muestras independientes pueden probarse para obtener una temperatura de transición media, vitrea la cual se define por el valor pico de la curva tan5, en donde tañó se define como la relación del módulo de pérdida al módulo de almacenamiento (tañó = E/E').
temperatura de fusión puede determinarse por calorimetría diferencial de barrido (DSC).
El calorímetro diferencial de barrido puede ser un calorímetro diferencial de barrido DSC Q100, el cual se equipó con un accesorio de £
O refrigeración de nitrógeno líquido y con un programa de
IMPI
INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL software de análisis UNIVERSAL ANALYSIS 2000 (versión 4.6.6), ambos disponibles de
Instruments Inc.
de New Castle,
Delaware.
Para evitar la manipulación directa de las muestras, se usan pinzas u otras herramientas.
Las muestras se colocan en un platillo de aluminio y se pesan con una precisión de 0.01 miligramos en una balanza analítica.
Una tapa se engarza sobre la muestra de material en el platillo.
Típicamente, los granulos de resina se colocan directamente en el platillo de pesaje.
El calorímetro diferencial de barrido se calibra mediante el uso de un patrón metálico de indio y se realiza una corrección de la línea de referencia, como se describe en el manual de instrucciones para el calorímetro diferencial de barrido. Una muestra del material se coloca en la cámara de pruebas del calorímetro diferencial de barrido para la prueba, y un platillo vacio se usa como una referencia. Todas las pruebas se ej ecutan con una purga de centímetros cúbicos por minuto de nitrógeno (de grado industrial) en la cámara de prueba. Para las muestras de granulos de resina, el programa de calentamiento y enfriamiento es una prueba de 2 ciclos que comienza con un equilibrado de la camara a -30 °C, seguido por un primer período de calentamiento una velocidad de calentamiento de 10 °C por minuto hasta una temperatura de 2 00 °C, seguido por el equilibrado de la £
IMPI o
muestra a 200
O
C por 3 minutos, seguido por un primer periodo de enfriamiento una velocidad de enfriamiento de 10 °C por.
minuto hasta una temperatura de °C, seguido del equilibrado de la muestra a -30 °C por 3 minutos, y después un segundo período de calentamiento una velocidad de calentamiento de 10
C por minuto hasta una temperatura de
200 °C.
Todas las pruebas se ejecutan con una purga de centímetros cúbicos minuto de nitrógeno (de grado industrial) en la cámara de prueba.
Los resultados se evalúan mediante el uso del programa de software de análisis
UNIVERSAL ANALYSIS 2000, el cual identifica y cuantifica la temperatura de transición vitrea (Τα) de la inflexión, los picos endotérmicos y exotérmicos, y ' y las áreas bajo los picos en los gráficos de la DSC.
temperatura de transición vitrea se identifica como la región en la línea de gráfico donde se produce un cambio notable en la pendiente, la temperatura de fusión se determina mediante el uso de un cálculo automático de inflexión.
Propiedades de tracción
Las películas se probaron con respecto a su propiedades de tracción (tensión máxima, módulo, deformación a la rotura, y energía por volumen a la rotura) en un dispositivo de tracción MTS Synergie 200.
La prueba se realizó de acuerdo con el ASTM D63 8-10 (a aproximadamente 23 °C) .
Las muestras de película se cortaron en forma de hueso de perro con un £
IMPI o
ancho central de 3.0 mm antes de la prueba. Las muestras de película en forma de hueso de perro se mantuvieron en su lugar usando pinzas en el dispositivo MTS Synergie 200 con una longitud de calibre de 18.0 mm.
Las muestras de película se estiraron a una velocidad de cruceta de 5.0 pulgadas/min hasta que se produjo la rotura.
Se probaron cinco muestras para cada película en la dirección de máquina (MD) y en la dirección transversal (CD) . Un programa de ordenador llamado
TestWorks 4 se usó para recoger los datos durante la prueba y para generar una curva de la tensión en función de la deformación a partir de la que se determinó una serie de propiedades, que incluyen el módulo, la tensión máxima, el alargamiento, y la energía para la rotura.
Contenido de humedad
El contenido de humedad puede determinarse mediante el uso de un analizador de humedad Arizona Instruments Computrac
Vapor Pro (Modelo num.
3100) prácticamente de acuerdo con
ASTM D 7191-05, la cual se incorpora en la presente en su totalidad como referencia la misma para todos los propósitos.
La temperatura de ensayo (SX2.1.2) puede ser 130
C, el tamaño de la muestra (§X2.1.1) puede ser de 2 a gramos, y el tiempo de purga del frasco (SX2.1.4) puede ser de segundos.
Además, los criterios de terminación (§X2.1.3) pueden definirse c orno un modo de predicción, lo cual significa que la prueba se termina cuando se satisfacen £
IMPI
O los criterios programados incorporados (los cuales calculan matemáticamente el punto final de humedad).
EJEMPLO 1
Las películas formadas partir de
100
g.
de ácido poliláctico (PLA) se formaron como un control al extrudir PLA
62OID (Natureworks®, régimen de flujo en estado fundido de 10 g/10 minutos
190
C) en una película. Los gránulos se alimentaron por inundación en un extrusor de un solo tornillo
Rheomix 252 con una relación L/D de 25:1 que se calentó hasta una temperatura de aproximadamente 208 °C donde la mezcla fundida salió a través de un troquel de película colada de 6 pulgadas de ancho y se estiró por medio de un rodillo regulador de la tensión Haake hasta un grosor de la película en el intervalo de 41.9 pm a 48.3 pm.
EJEMPLO 2
Se demostró la capacidad para formar películas a partir de una mezcla de 88.7% en peso de ácido poliláctico (PLA
6201D,
Natureworks®),
9.9% en peso de un aditivo endurecedor y 1.4
g.
del modificador de poliepoxido. El aditivo endurecedor fue Vistamaxx ™ 2120 (ExxonMobil), el cual es un copolímero de poliolefina/elastómero con un régimen de flujo en estado fundido de 2 9 g/10 min (190 °C,
2160 g) y una densidad de
0.866 g/cm<sup>3</sup>. El modificador de poliepoxido fue poli(etileno cometil acrilato coglicidil metacrilato) (Lotader
ΆΧ8950,
Arkema) que tiene un régimen de flujo en estado fundido de 70 £
o a 100 g/10 min (190 °C/2160 g) , un contenido de metacrilato de glicidilo del 7 al 11 de metilo del 13 al 17%
IMPI
INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL en peso, un contenido de acrilato en peso, y un contenido de etileno del 72 al 80% en peso. Los polímeros alimentaron un extrusor de doble tornillo, de corrotación (ZSK-30, diámetro de 30 mm, longitud de 1328 milímetros) para hacer la composición que se fabricó por Werner y Pfleiderer Corporation de Ramsey,
Nueva
Jersey.
El extrusor poseía zonas, numeradas consecutivamente del 1-14 desde la tolva de alimentación a la matriz.
La primera zona del cilindro #1 recibió las resinas a través del alimentador gravimétrico con una productividad total de 15 libras por hora. La matriz usada para extrudir la resina tenía aberturas en la matriz (6 milímetros de diámetro) que estaban separadas por 4 milímetros.
Tras la formación, la resina extrudida se enfrió en una cinta transportadora enfriada por aire y se conformó en granulos mediante un granulador Conair.
La velocidad del husillo del extrusor fue
200 revoluciones por minuto (rpm).
Los granulos se alimentaron por inundación en un extrusor de un solo tornillo Rheomix 252 con una relación L/D de 25:1 que se calentó hasta una temperatura de aproximadamente 212 °C donde la mezcla fundida salió a través de un troquel de película colada Haake de 6 pulgadas de ancho y se estiró por medio de un rodillo regulador de la tensión Haake hasta un grosor de la película en el intervalo de 39.4 pm a 50.8 pm.
£
IMPI
O
EJEMPLO 3
Las películas se formaron como se describió en el
Ejemplo 2, excepto que la mezcla contenía 85.3 o, *o en peso de ácido poliláctico (PLA 6201D, Natureworks®),
9.5% en peso del aditivo endurecedor Vistamaxx
TM
2120 (ExxonMobil) ,
1.4
O^ *0 en peso del modificador de poliepóxido (Lotader
AX8950,
Arkema), y 3.8 en peso del modificador interfacial interno (PLURIOL®
WI285 Lubricant Basestock de BASF).
El
PLURIOL®
WI285 se añadió por medio de una bomba de inyección en la zona de barril #2. Las películas se estiraron hasta un grosor en el intervalo de 3 8.1 pm a 45.7 pm.
Las fotomicrografías
SEM se tomaron del Ejemplo 3 antes y después de la prueba.
Los resultados se mostraron en las Figs.
2-3 .
Como se muestra, la matriz de PLA del Ejemplo 3 experimentó pérdida de adherencia, lo cual resultó en la formación de una pluralidad de vacíos adyacentes a los dominios discretos del polímero Vistamaxx™.
EJEMPLO 4
Las películas se formaron como se describió en el
Ejemplo 3, excepto que estas se estiraron hasta un grosor de
110.5 pm a 171.5 pm.
Varias propiedades mecánicas se probaron para las películas de los
Ej emplos
1-4 como se describieron anteriormente.
Los resultados se exponen mas abaj o en la
Tabla 1.
£
O
Tabla 1: Propiedades de la película para el Ejemplo 1-4
IMPI
INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL
Ej.
MD
CD
MD
CD MD CD MD CD
Si
Grosor prom. (pm)
Módulo prom. (MPa)
44.2
46.2
45.5
42.4
41.9
40.6
137.2
134.6 bien la respecto a las apreciará que entendimiento alteraciones, modalidades.
invención
2535
2458
2078
1765
1963
1682
1892
1603
Límite de fluencia prom. (MPa) 69.5
Resistencia a la rotura prom. (MPa)
Deformación a la rotura prom. (%)
60.4
6.3
Energía por Vol. prom. (J/cm<sup>3</sup>)
3.3
64.7
50.9
10.1
5.1
53.8
40.5
49.0
34.6
46.5
34.2
41.6
35.9
37.0
34.1
41.5
33.0
54.6
19.4 invención modalidades se ha descrito específicas de los expertos en la técnica, de
En lo anterior, variaciones, consecuencia, debe evaluarse reivindicaciones como
125.3
252.0
192.0
299.8
227.7
42.0
80.7
60.0
91.3
67.6 en la detalle misma, con se al alcanzar un pueden concebir equivalentes el el alcance de fácilmente estas de la presente conformidad con las adjuntas y cualquier equivalente a ellas.
Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la citada invención, la solicitante para llevar a la práctica es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.
IMPI
Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes
Contents79
12 sheets
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Priority claims1
| Document | Office | Kind | Date |
|---|---|---|---|
| 13370900 | United States of America | – |
Numbers
- Publication
- 384703
- Application
- 2016011376
Titles2
- Spanish
- PELICULA DE POLIESTER RENOVABLE QUE TIENE UN MODULO BAJO Y UNA ELONGACION POR TRACCION ALTA.
- English
- RENEWABLE POLYESTER FILM THAT HAS A LOW MODULE AND A HIGH TRACTION ELONGATION.
Classification
- CPC, 23
- B32B27/12
- B32B27/36
- B32B27/32
- C08J5/18
- B32B2270/00
- B32B2555/02
- Y10T428/31786
- Y10T442/674
- Y10T442/675
- C08J2367/04
- C08L67/04
- C08L67/00
- C08K5/06
- B29C55/02
- C08J2367/00
- C08L23/0869
- C08L33/06
- C08L37/00
- C08J9/0061
- C08J9/28
- C08J2363/00
- C08L2203/16
- C08L2205/03
- IPC, 2
- C08L67 04
- B32B27 12