MX2014009543A

MX2014009543A - Fibras de acido polilactico modificadas.

Info

Publication number: MX2014009543A
Application number: MX2014009543A
Authority: MX
Inventors: Ryan J Mceneany; Vasily A Topolkaraev; Tom Eby; Tyler J Lark
Original assignee: Kimberly Clark Co
Priority date: 2012-02-10
Filing date: 2013-01-22
Publication date: 2014-11-12
Also published as: JP2015510555A; BR112014019501A8; EP2812469B1; MX339287B; AU2013217352A1; CN104160077A; WO2013118009A1; EP2812469A4; BR112014019501A2; EP2812469A1; KR20140123060A; RU2014135461A; CN104160077B; AU2013217352B2; RU2624303C2

Abstract

Se proporciona una fibra multicomponentes que incluye un componente núcleo rodeado por un componente de envoltura distinto. El componente núcleo se forma principalmente de ácido poliláctico y el componente de envoltura se forma principalmente de un aditivo endurecedor polimérico. La configuración envoltura/nucleo puede proporcionar una variedad de diferentes beneficios a la fibra resultante. Por ejemplo, el aditivo endurecedor polimérico puede ayudar a a aumentar la capacidad de la fibra para absorber la energía que surge de las tensiones durante el estiramiento de la fibra. Al mismo tiempo, la presencia del aditivo endurecedor en el componente de envoltura puede mejorar el grado de adherencia a otras fibras (iguales o diferentes), tal como cuando se emplea en un material de trama de tela no tejida. Otro beneficio de la presente invención es que la configuración envoltura/núcleo puede conformarse a partir de una composición termoplástica en la cual el ácido poliláctico y el aditivo endurecedor polimérico se mezclan juntos.

Description

FIBRAS DE ACIDO POLILACTICO MODIFICADAS ANTECEDENTES DE LA INVENCION Se han realizado varios intentos para formar tramas de tela no tejida a partir de polímeros biodegradables. Aunque se conocen las fibras preparadas a partir de polímeros biodegradables, se han encontrado problemas con su uso. Por ejemplo, el ácido poliláctico ("PLA") es uno de los polímeros biodegradables y sustentables (renovables) más comunes usados para formar tramas de tela no tejida. Desafortunadamente, las tramas de tela no tejida de PLA generalmente poseen una flexibilidad de enlace baja y una rugosidad alta debido a la alta temperatura de transición vitrea y lenta velocidad de cristalización del ácido poliláctico. A su vez, las tramas de tela no tejida de PLA unidas térmicamente exhiben elongaciones bajas que no son aceptables en ciertas aplicaciones, tal como en un artículo absorbente. Igualmente, aunque el ácido poliláctico puede soportar índices de estiramiento altos, este necesita altos niveles de energía de estiramiento para lograr la cristalización necesaria para superar el encogimiento por calor. En respuesta a estas dificultades, y en un intento por reducir la Ref.: 250395 temperatura de transición vitrea y mejorar la adherencia y la suavidad se emplearon p 1 a s t i f i cant e s . Un plastif icante común es el pol i e t i 1 engl i co 1. Desafortunadamente, el polietilenglicol tiende a separarse en fases del ácido poliláctico durante el envejecimiento, especialmente en un medio ambiente de alta humedad y elevada temperatura, lo cual deteriora las propiedades mecánicas de la fibra resultante con el paso del tiempo. La adición de plastif icantes provoca además otros problemas, tal como la degradación en el hilado por fusión, y una reducción de la resistencia a la fusión y la capacidad de estiramiento .

Como tal, existe actualmente la necesidad de fibras polilácticas que exhiban buenas propiedades de elongación y que aún se mantengan fuertes.

SUMARIO DE LA INVENCION De acuerdo con una modalidad de la presente invención, se describe un método para formar una fibra mult icomponentes que comprende mezclar un ácido poliláctico, un aditivo endurecedor polimérico, y un modificador de poliepóxido para formar una composición termoplás tica , y después de eso extrudir la composición termoplást ica a través de un troquel para formar una fibra. La fibra contiene un componente núcleo rodeado por un componente de envoltura, y el ácido poliláctico constituye aproximadamente 50 % en peso o más del contenido de polímero del componente núcleo y el aditivo endurecedor polimérico constituye aproximadamente 50 % en peso o mayor del contenido de polímero del componente de envoltura.

De acuerdo con otra modalidad de la presente invención, se describe una fibra mult icomponentes que contiene un componente núcleo rodeado por un componente de envoltura. El ácido poliláctico constituye aproximadamente 50 % en peso o más del contenido de polímero del componente núcleo y un aditivo endurecedor polimérico constituye aproximadamente 50 % en peso o más del contenido de polímero del componente de envoltura. El ácido poliláctico en el componente núcleo y el aditivo endurecedor polimérico en el componente de envoltura se derivan de una sola composición t e rmoplá s t i ca en la cual el ácido poliláctico se mezcla con el aditivo endurecedor polimérico.

Otras características y aspectos de la presente invención se discuten en más detalle más abajo.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS Una descripción completa y realizable presente invención, que incluye el mejor modo de la misma, dirigido a un experto en la materia, se expone más particularmente en el resto de la descripción, la cual hace referencia a las figuras adjuntas en las que : La Fig. 1 es una ilustración esquemática de un proceso que puede usarse en una modalidad de la presente invención para formar fibras; La Fig. 2 es una fotografía TEM (60kV, ??,????) de la mezcla de polímeros del Ejemplo 4, la cual contenía 90 % en peso de PLA 6201D (Natureworks®) y 10 % en peso de pol i ( et i 1 eno - co-me t i 1 acrilato-co-glicidil met acr ilato ) ; La Fig. 3 es una fotografía TEM (80kV, ??,????) de la mezcla de polímeros del Ejemplo 49, la cual contenía 98.23 % en peso de PLA 6201D (Natureworks®), 2.52 % en peso de PP3155 ( Exxonmobi 1 ) , y 0.75 % en peso de Lotader® AX8900 (Arkema) ; La Fig. 4 es una fotografía TEM (80kV, ??,????) de la mezcla de polímeros del Ejemplo 50, la cual contenía 89.5 % en peso de PLA 6201D (Natureworks®) , 10 % en peso de PP3155 ( Exxonmobi 1 ) , y 0.5 % en peso de CESA™ Extend 8478 (Clariant Corporation) ; La Fig. 5 es una fotografía TEM (60kV, 10,000X) de la mezcla de polímeros del Ejemplo 51, la cual contenía 98.5 % en peso de PLA 6201D (Natureworks®) y 1.5 % en peso de Lotader® AX8900 (Arkema) ; y La Fig. 6 es una vista en sección transversal de una modalidad de una fibra que puede formarse de acuerdo con la presente invención; La Fig. 7 es una ilustración esquemática de una modalidad de un sistema de peletización bajo el agua que puede emplearse para formar la fibra de la presente invención; y La Fig. 8 es una fotografía SEM del Ejemplo 48 que muestra los componentes núcleo y envoltura de la fibra .

El uso repetido de los caracteres de referencia en la presente descripción y en las figuras pretende representar características o elementos iguales o 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 apartarse del espíritu y alcance de la invención. Por ejemplo, las características ilustradas o 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 las reivindicaciones adjuntas y sus equivalentes .

Definiciones Como se usa en la presente, el término "biodegradable " o "polímero biodegradable " se refiere generalmente a un material que se degrada por la acción de microorganismos de origen natural, tales como bacterias, hongos y algas; calor ambiental; humedad; u otros factores ambientales. La biodegradabilidad de un material puede determinarse usando el método de prueba 5338.92 de la ASTM.

Como se usa en la presente, el término "fibras" se refiere a extrudidos alargados que se forman mediante el paso de un polímero a través de un orificio de formación tal como un troquel. A menos que se indique lo contrario, el término "fibras" incluye tanto fibras discontinuas que tienen una longitud definida, como filamentos prácticamente continuos. Prácticamente los filamentos pueden tener, por ejemplo, una longitud mucho mayor que su diámetro, tal como una relación de longitud a diámetro ("relación de aspecto") mayor que aproximadamente 15,000 a 1, y en algunos casos, más que aproximadamente 50,000 a 1.

Como se usa en la presente descripción el término "trama no tejida" se refiere a una trama que tiene una estructura de fibras individuales o que están entrelazadas de manera aleatoria, pero no de una manera ident i f i cable como en un tejido de punto. Las tramas no tejidas incluyen, por ejemplo, tramas fusionadas por soplado, tramas unidas por hilado, tramas cardadas, tramas tendidas en húmedo, tramas tendidas al aire, tramas formadas, tramas enmarañadas hidráulicamente, etc. El peso base de la trama no tejida puede generalmente variar, pero es por lo general de aproximadamente 5 gramos por metro cuadrado ("GSM") a 200 gsm, en algunas modalidades de aproximadamente 10 gsm a aproximadamente 150 gsm, y en algunas modalidades, de aproximadamente 15 gsm a aproximadamente 100 gsm.

Como se usa en la presente, el término capa o trama "fusionada por soplado" generalmente se refiere a una trama de tela no tejida que se forma por un proceso en el que un material termoplás t ico fundido se extrude a través de una pluralidad de capilares de troquel finos, generalmente circulares, en forma de fibras fundidas en corrientes convergentes de gas (por ejemplo, aire) de alta velocidad que atenúan las fibras de material termoplás t ico fundido para reducir su diámetro, que puede ser a un diámetro de raicrof ibra . Después de eso, las fibras fusionadas por soplado se transportan por la corriente de gas de alta velocidad y se depositan sobre una superficie colectora para formar una trama de fibras fusionadas por soplado dispersas aleatoriamente. Tal proceso se describe, por ejemplo, en las patentes de los Estados Unidos núms. 3,849,241 de Butin, y otros; 4,307,143 de eitner, y otros; y 4,707,398 de Wísneski, y otros, las cuales se incorporan en su totalidad en la presente como referencia para todos los propósitos. Las fibras fusionadas por soplado pueden ser prácticamente continuas o discontinuas y son generalmente pegajosas cuando se depositan sobre una superficie colectora.

Como se usa en la presente, el término trama o capa de "unión por hilado" generalmente se refiere a una trama no tejida que contiene filamentos de pequeño diámetro prácticamente continuos. Los filamentos se forman por extrusión de un material termoplástico fundido a partir de una pluralidad de capilares finos, generalmente circulares, de una hiladora donde el diámetro de los filamentos extrudidos se reduce después rápidamente, como por ejemplo, por estirado eductivo y/u otros mecanismos de unión por hilado bien conocidos. La producción de tramas unidas por hilado se describe e ilustra, por ejemplo, en las patentes de Estados Unidos núms . 4,340,563 de Appel, y otros, 3,692,618 de Dorschner, y otros, 3,802,817 de Matsuki, y otros, 3,338,992 de Kinney, 3,341,394 de Kinney, 3,502,763 de Hartman, 3,502,538 de Lev , 3,542,615 de Pobo, y otros, y 5,382,400 de Pike, y otros, las cuales se incorporan en la presente en su totalidad como referencia para todos los propósitos. Los filamentos unidos por hilado generalmente no son pegajosos cuando se depositan sobre una superficie colectora. Los filamentos unidos por hilado a veces pueden tener diámetros de menos que aproximadamente 40 micrometros, y están frecuentemente entre aproximadamente 5 a aproximadamente 20 micrometros.

Métodos de prueba Régimen de flujo en estado fundido: El régimen de flujo en estado fundido ("MFR") es el peso 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, por lo general 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 AST D1239 con un Plastómetro de Extrusión de Tinius Olsen.

Propiedades térmicas : La temperatura de fusión y la temperatura de transición vitrea pueden determinarse por calorimetría de barrido diferencial (DSC) . El calorímetro de barrido diferencial puede ser un calorímetro de barrido diferencial DSC Q100, el cual se equipó con un accesorio de re rigeración de nitrógeno líquido y con un programa de software de análisis UNIVERSAL A ALYSIS 2000 (versión 4.6.6), ambos disponibles de T.A. 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, las pelotillas de resina se colocan directamente en el platillo de pesaje, y las fibras se cortan para acomodar la colocación en el platillo de pesaje y se cubren con la cubierta.

El calorímetro de barrido diferencial 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 de barrido diferencial. Una muestra del material se coloca en la cámara de pruebas del calorímetro de barrido diferencial para la prueba, y un platillo vacío se usa como una referencia. Todas las pruebas se ejecutan con una purga de 55 centímetros cúbicos por minuto de nitrógeno (de grado industrial) en la cámara de prueba. Para las muestras de pelotillas de resina, el programa de calentamiento y enfriamiento es una prueba de 2 ciclos que comienza con un equilibrado de la cámara a - 30°C, seguido por un primer período de calentamiento a una velocidad de calentamiento de 10°C por minuto hasta una temperatura de 200°C, seguido por el equilibrado de la muestra a 200°C durante 3 minutos, seguido por un primer período de enfriamiento a una velocidad de enfriamiento de 10°C por minuto hasta una temperatura de -30°C, seguido por el equilibrado de la muestra a -30°C durante 3 minutos, y después un segundo período de calentamiento a una velocidad de calentamiento de 10°C por minuto hasta una temperatura de 200°C. Para las muestras de fibra, el programa de calentamiento y de enfriamiento es una prueba de 1 ciclo que comienza con un equilibrado de la cámara a -25°C, seguido de un período de calentamiento a una velocidad de calentamiento de 10 °C por minuto hasta una temperatura de 200°C, seguido del equilibrado de la muestra a 200°C durante 3 minutos, y después un período de enfriamiento a una velocidad de enfriamiento de 10°C por minuto hasta una temperatura de - 30°C. Todas las pruebas se ejecutan con una purga de 55 centímetros cúbicos por 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 (Tg) de la inflexión, los picos endotérmicos y exotérmicos, y las áreas bajo los picos en los gráficos de la DSC. La temperatura de transición vitrea se identifica como la región en la línea de gráfico donde se produce un cambio notable en la pendiente, y la temperatura de fusión se determina mediante el uso de un cálculo automático de inflexión.

Propiedades de tracción ; Por ejemplo, las muestras de fibra individuales se acortan (por ejemplo, cortadas con tijeras) hasta 38 milímetros de longitud, y se colocan por separado en un paño de terciopelo negro. De 10 a 15 muestras de fibra se recogen de esta manera. Las muestras de fibra se montan después en un estado prácticamente recto en un bastidor de papel rectangular que tiene dimensión exterior de 51 milímetros x 51 milímetros y dimensión interior de 25 milímetros x 25 milímetros. Los extremos de cada muestra de fibra se unen operativamente al bastidor mediante el aseguramiento cuidadoso de los extremos de la fibra a los lados del bastidor con cinta adhesiva. Cada muestra de fibra se mide después en cuanto a la dimensión de la fibra transversal externa, relativamente más corta, mediante el empleo de un microscopio convencional de laboratorio, el cual se calibra y ajusta adecuadamente con un aumento de 40X. Esta dimensión de la fibra transversal se registra como el diámetro de la muestra de fibra individual. El bastidor ayuda a montar los extremos de las muestras de fibra de muestra en los asideros superior e inferior de un equipo de prueba de tracción del tipo de velocidad de extensión constante de una manera que evite el daño excesivo a las muestras de fibra.

Se emplea un equipo de prueba de tracción del tipo de velocidad de extensión constante y una celda de carga apropiados para el ensayo. La celda de carga se elige (por ejemplo, ION) de manera que el valor de la prueba caiga dentro del 10-90 % de la carga correspondiente a toda la escala. El equipo de prueba de tracción (es decir, MTS SYNERGY 200) y la celda de carga se obtienen de MTS Systems Corporation de Edén Prairie, Michigan. Las muestras de fibra en el ensamble de bastidor se montan después entre las tenazas del equipo de prueba de tracción de manera que los extremos de las fibras se sostengan operativamente por las tenazas del equipo de prueba de tracción. Después, los lados del bastidor de papel que se extienden paralelos a la longitud de la fibra se cortan o se separan de cualquier otra manera de forma que el equipo de prueba de tracción aplica la fuerza de prueba sólo a las fibras. Las fibras se someten después a una prueba de estiramiento a una velocidad de estiramiento y de las tenazas de 12 pulgadas por minuto. Los datos resultantes se analizan mediante el uso de un programa de software TESTWORKS 4 de MTS Corporación con las siguientes configuraciones de prueba: Los valores de tenacidad se expresan en términos de gramos fuerza por denier. Se mide además la elongación máxima (% de deformación a 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 No. 3100) prácticamente de acuerdo con ASTM D 7191-05, la cual se incorpora en la presente en su totalidad como referencia a la misma para todos los propósitos. La temperatura de ensayo (§X2.1.2) puede ser 130°C, el tamaño de la muestra (§X2.1.1) puede ser de 2 a 4 gramos, y el tiempo de purga del frasco (§X2.1.4) puede ser de 30 segundos. Además, los criterios de terminación (§X2.1.3) pueden definirse como un modo de "predicción", lo cual significa que la prueba se termina cuando se satisfacen los criterios programados incorporados (los cuales calculan matemáticamente el punto final de humedad) .

La presente invención se dirige a una fibra multicomponentes que incluye un componente núcleo rodeado por un componente de envoltura distinto, el cual puede ser continuo o discontinuo (por ejemplo, fragmentado) a lo largo de la superficie de la fibra. El componente núcleo se forma principalmente de ácido poliláctico y el componente de envoltura se forma principalmente de un aditivo endurecedor polimérico. Por ejemplo, el ácido poliláctico puede constituir aproximadamente 50 % en peso o más, en algunas modalidades de aproximadamente 75 % en peso o más, y en algunas modalidades, de aproximadamente 90 % en peso a 100 % en peso del contenido de polímero del componente núcleo, y el aditivo endurecedor polimérico puede constituir aproximadamente 50 % en peso o más, en algunas modalidades de aproximadamente 75 % en peso o más, y en algunas modalidades, de aproximadamente 90 % en peso a 100 % en peso del contenido de polímero del componente de envoltura. Para optimizar la biodegradabilidad y/o la capacidad de renovación de la fibra, el grosor relativo del componente de envoltura es típicamente pequeño. Por ejemplo, el componente de envoltura típicamente constituye solamente de aproximadamente 0.5% a aproximadamente 25%, en algunas modalidades de aproximadamente 1% a aproximadamente 20%, y en algunas modalidades, de aproximadamente 2% a aproximadamente 15% del diámetro de la fibra, mientras el componente núcleo típicamente constituye de aproximadamente 75% a aproximadamente 99.5%, en algunas modalidades de aproximadamente 80% a aproximadamente 99%, y en algunas modalidades, de aproximadamente 85% a aproximadamente 98% del diámetro de la fibra. El grosor del componente de envoltura puede ser, por ejemplo, de aproximadamente 100 nanometros a aproximadamente 5 micrometros, en algunas modalidades de aproximadamente 200 nanometros a aproximadamente 4 micrometros, y en algunas modalidades, de aproximadamente 500 nanometros a aproximadamente 2 micrometros.

La configuración envoltura/núcleo de la fibra de la presente invención puede proporcionar una variedad de diferentes beneficios a la fibra resultante. Por ejemplo, el aditivo endurecedor polimérico puede ayudar a aumentar la capacidad de la fibra para absorber la energía que surge de las tracciones durante el estiramiento de la fibra, lo cual aumenta la dureza y resistencia total de las fibras. Al mismo tiempo, la presencia del aditivo endurecedor en el componente de envoltura puede mejorar el grado de adherencia a otras fibras (iguales o diferentes) , tal como cuando se emplea en un material de trama de tela no tejida. Además, el componente de envoltura puede proporcionar la lubricación del tornillo y reducir el nivel de torque necesario durante la extrusión de la fibra. Otro beneficio de la presente invención es que la configuración envoltura/núcleo puede conformarse a partir de una composición termoplástica en la cual el ácido poliláctico y el aditivo endurecedor polimerico se mezclan juntos. En lugar de usar composiciones separadas como es común con la mayoría de las fibras bicomponentes , el uso de una composición termoplástica mezclada puede reducir los costos y la complejidad de la fabricación. Sin intentar estar limitados por la teoría, los presentes inventores creen que el uso de una composición termoplástica mezclada para formar la configuración de envoltura/núcleo es posible debido a la única manera en la cual los componentes poliméricos se dispersan dentro de la mezcla, y la manera en la cual las condiciones del mezclado por fusión y la extrusión se controlan de forma que el aditivo endurecedor polimerico sea capaz de migrar hacia la superficie del núcleo. En este aspecto, se emplea un modificador de poliepóxido en la composición que actúa como un compatibilizador para mejorar la homogeneidad de la dispersión, y aumentar así la probabilidad de que el aditivo endurecedor polimérico pueda migrar hacia la superficie y formar una capa o zona sobre el núcleo de ácido poliláctico. El modificador de poliepóxido tiene además un beneficio adicional ya que puede reaccionar con el ácido poliláctico, lo cual mejora su resistencia a la fusión y estabilidad durante el hilado de fibra sin reducir significativamente la temperatura de transición vitrea.

Varias modalidades de la presente invención se describirán ahora en más detalle.

I . Composición termoplástica A. Ácido poliláctico El ácido poliláctico puede derivarse generalmente de unidades de monómero de cualquier isómero de ácido láctico, tales como el ácido láctico levógiro ("ácido L-láctico"), ácido láctico dextrógiro ("ácido D-láctico"), ácido meso-láctico o mezclas de éstos. Las unidades de monómero se pueden formar también a partir de anhídridos de cualquier isómero de ácido láctico, incluyendo L-lactida, D-lactida, meso-lactida, o mezclas de éstos. 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 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 monómero derivado de ácido D- láctico es preferentemente de aproximadamente 85 % en mol o más, en algunas modalidades aproximadamente 90 % en mol o más, y en algunas modalidades, aproximadamente 95 % en mol o más. Los múltiples ácidos poliláctico, 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.) para proporcionar una variedad de diferentes beneficios, tal como procesamiento, formación de las fibras, etc.

En una modalidad particular, el ácido poliláctico tiene la siguiente estructura general: Un ejemplo específico de un polímero de ácido poliláctico adecuado que puede usarse en la presente invención está comercialmente disponible de Biomer, Inc. de Krailling, Alemania) bajo el nombre BIOMER™ L9000. Otros polímeros de ácido poliláctico adecuados están disponibles comercialmente de NatureWorks LLC de Minnetonka, Minnesota (NATUREWORKS®) o Mitsui Chemical (LACEA™) . Aún otros ácidos 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 propós tos .

El ácido poliláctico típicamente tiene un punto de fusión de aproximadamente 140°C a aproximadamente 260°C, en algunas modalidades de aproximadamente 150°C a aproximadamente 250 °C, y en algunas modalidades, de aproximadamente 160°C a aproximadamente 220°C. Tales ácido polilácticos son útiles debido a que se degradan a una alta velocidad. La temperatura de transición vitrea ("Tg") del ácido poliláctico puede ser relativamente alta, tal como de aproximadamente 40 °C a aproximadamente 80 °C, en algunas modalidades de aproximadamente 50 °C a aproximadamente 80°C, y en algunas modalidades, de aproximadamente 55 °C a aproximadamente 65°C. Como se mencionó en más detalle anteriormente, la temperatura de fusión y la temperatura de transición vitrea puede determinarse usando calorimetría de barrido diferencial ( WDSC" ) de acuerdo con el ASTM D-3417.

El ácido poliláctico tiene típicamente un peso molecular promedio en número ("Mn") en el intervalo de aproximadamente 40,000 a aproximadamente 160,000 gramos por mol, en algunas modalidades de aproximadamente 50,000 a aproximadamente 140,000 gramos por mol, y en algunas modalidades, de aproximadamente 80,000 a aproximadamente 120,000 gramos por mol. Igualmente, el polímero tiene además típicamente un peso molecular promedio ponderado ( "Mw" ) en el intervalo de aproximadamente 80,000 a aproximadamente 200,000 gramos por mol, en algunas modalidades de aproximadamente 100,000 a aproximadamente 180,000 gramos por mol, y en algunas modalidades, de aproximadamente 110,000 a aproximadamente 160,000 gramos por mol. La relación entre el peso molecular promedio ponderado al peso molecular promedio en número ("Mw/Mn") , es decir, el "índice de polidispersión" , además es relativamente bajo. Por ejemplo, el índice de polidispersión por lo general está en el intervalo de aproximadamente 1.0 a aproximadamente 3.0, en algunas modalidades de aproximadamente 1.1 a aproximadamente 2.0, y en algunas modalidades, de aproximadamente 1.2 a 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 además una viscosidad aparente de aproximadamente 50 a aproximadamente 600 Pascal segundos (Pa s) , en algunas modalidades de aproximadamente 100 a aproximadamente 500 Pa s, y en algunas modalidades, de aproximadamente 200 a aproximadamente 400 Pa s, tal como se determina a una temperatura de 190°C y una velocidad de cizallamiento de 1000 seg-1. El régimen de flujo en estado fundido del ácido poliláctico (sobre una base seca) puede estar además en el intervalo de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 40 gramos por 10 minutos, en algunas modalidades de aproximadamente 0.5 a aproximadamente 20 gramos por 10 minutos, y en algunas modalidades, de aproximadamente 5 a aproximadamente 15 gramos por 10 minutos, determinado en una carga de 2160 gramos y a 190°C.

El ácido poliláctico puro generalmente absorberá agua del medio ambiente de manera que tenga un contenido de humedad de aproximadamente 500 a 600 partes por millón ("ppm"), o aún 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 AST D 7191-05, tal como se describió anteriormente. Debido a que la presencia de agua durante el procesamiento por fusión puede degradar hidrolíticamente el ácido poliláctico y reducir su peso molecular, algunas veces se desea secar el ácido poliláctico antes de mezclarlo con el aditivo endurecedor polimérico y el modificador de poliepóxido. En la mayoría de las modalidades, por ejemplo, se desea que el ácido poliláctico tenga un contenido de humedad de aproximadamente 200 partes por millón ("ppm") o menor, en algunas modalidades de aproximadamente 1 a aproximadamente 100 ppm, y en algunas modalidades, de aproximadamente 2 a aproximadamente 80 ppm antes de mezclarse con el modificador de poliepóxido. El secado del ácido poliláctico puede ocurrir, por ejemplo, a una temperatura de aproximadamente 50 °C a aproximadamente 100 °C, y en algunas modalidades, de aproximadamente 70 °C a aproximadamente 80 °C.

B . Aditivo Endurecedor Polimérico Debido a su naturaleza polimérica, el aditivo endurecedor posee un peso molecular relativamente alto que puede ayudar a mejorar la resistencia a la fusión y la estabilidad de la composición termoplástica . Típicamente se desea que el aditivo endurecedor polimérico sea generalmente inmiscible con el ácido poliláctico. De esta manera, el aditivo endurecedor puede dispersarse como dominios de fase discreta dentro de una fase continua del ácido poliláctico en el componente núcleo, y además migrar más fácilmente a los límites de la fase continua para formar el componente de envoltura. Los dominios discretos en el componente núcleo son además capaces de absorber la energía que surge a partir de tensión impartida durante la elongación de la composición durante el estiramiento de la fibra, lo cual aumenta la dureza y resistencia total de las fibras resultantes.

Para garantizar la formación de los dominios deseados y el componente de envoltura, el aditivo endurecedor polimérico puede seleccionarse para que tenga un cierto régimen de flujo en estado fundido (o viscosidad) . Por ejemplo, para garantizar que el aditivo endurecedor sea capaz de migrar hacia la superficie de la fase del ácido poliláctico, generalmente se desea que posea un régimen de flujo en estado fundido más alto (o inferior viscosidad) que el ácido poliláctico. No obstante, si el régimen de flujo en estado fundido del aditivo endurecedor es demasiado alto, este tiende a fluir y dispersarse de forma 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 durante el estiramiento de la fibra. A la inversa, si el régimen de flujo en estado fundido del aditivo endurecedor es demasiado bajo, este tiende a peletizarse 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. En este sentido, la relación del régimen de flujo en estado fundido del ácido poliláctico con respecto al régimen de flujo en estado fundido del aditivo endurecedor polimérico es típicamente de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 0.9, en algunas modalidades de aproximadamente 0.15 a aproximadamente 0.8, y en algunas modalidades, de aproximadamente 0.2 a aproximadamente 0.6. El aditivo endurecedor polimérico puede tener, por ejemplo, un régimen de flujo en estado fundido de aproximadamente 1 a aproximadamente 100 gramos por 10 minutos, en algunas modalidades de aproximadamente 5 a aproximadamente 75 gramos por 10 minutos, y en algunas modalidades, de aproximadamente 10 a aproximadamente 50 gramos por 10 minutos, que se determinan en una carga de 2160 gramos y a 230°C.

Aunque los polímeros son generalmente inmiscibles y poseen un régimen de flujo en estado fundido diferente, el aditivo endurecedor puede seleccionarse, no obstante, para que tenga un parámetro de solubilidad que sea relativamente similar al del ácido poliláctico. Esto generalmente mejora la adhesión interfacial y la interacción física de los límites de las fases discretas y continuas, y reduce así la probabilidad de que la composición se fracture con el estiramiento. Con respecto a esto, la relación del parámetro de solubilidad para el ácido poliláctico a la del aditivo endurecedor es por lo general de aproximadamente 0.5 a aproximadamente 1.5, y en algunas modalidades, de aproximadamente 0.8 a aproximadamente 1.2. Por ejemplo, el aditivo endurecedor polimérico puede tener un parámetro de solubilidad de aproximadamente 15 a aproximadamente 30 Joules1/2/m3/2, y en algunas modalidades, de aproximadamente 18 a aproximadamente 22 MJoules1/2/m3/2 , mientras que el ácido poliláctico puede tener un parámetro de solubilidad de aproximadamente 20.5 MJoules1/2/m3/2. El término "parámetro de solubilidad" 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: d = f(AHv - RT)/Vm) donde : ? Hv = calor de vaporización R = constante de los Gases Ideales T = Temperatura Vm = Volumen Molecular Los parámetros de solubilidad de Hildebrand para muchos polímeros además están disponibles en el Solubility Handbook of Plastics, de Wyeych (2004) , que se incorpora en la presente como referencia.

Además de las propiedades indicadas anteriormente, las características mecánicas del aditivo endurecedor polimérico pueden seleccionarse además para lograr el aumento deseado de la dureza de la fibra. Por ejemplo, el aditivo endurecedor puede tener un módulo de elasticidad de Young relativamente bajo en comparación con el ácido poliláctico. Por ejemplo, la relación entre el módulo de elasticidad del ácido poliláctico a la del aditivo endurecedor es por lo general de aproximadamente 1 a aproximadamente 250, en algunas modalidades de aproximadamente 2 a aproximadamente 100, y en algunas modalidades, de aproximadamente 2 a aproximadamente 50. El módulo de elasticidad del aditivo endurecedor puede, por ejemplo, estar en el intervalo de aproximadamente 2 a aproximadamente 500 Megapascales (MPa) , en algunas modalidades de aproximadamente 5 a aproximadamente 300 MPa, y en algunas modalidades, de aproximadamente 10 a aproximadamente 200 MPa. Por el contrario, el módulo de elasticidad del ácido poliláctico es típicamente de aproximadamente 800 MPa a aproximadamente 2000 MPa. El aditivo endurecedor polimérico puede exhibir además una elongación máxima (es decir, la elongación en por ciento del polímero a su carga máxima) mayor que el ácido poliláctico. Por ejemplo, el aditivo endurecedor polimérico de la presente invención puede exhibir una elongación máxima de aproximadamente 50% o mayor, en algunas modalidades aproximadamente 100% o mayor, en algunas modalidades de aproximadamente 100% a aproximadamente 2000%, y en algunas modalidades, de aproximadamente 250% a aproximadamente 1500%.

Aunque puede emplearse una amplia variedad de aditivos poliméricos con las propiedades identificadas anteriormente, los ejemplos particularmente adecuados de tales polímeros pueden incluir, por ejemplo, poliolefinas (por ejemplo, polietileno, polipropileno, polibutileno, etc.); politetrafluoroetilenos ; poliésteres (por ejemplo, poliéster reciclado, tereftalato de polietileno, etc.); acetatos de polivinilo (por ejemplo, poli (acetato de etilenvinilo) , cloruro de polivinil acetato, etc) ; alcoholes de polivinilo (por ejemplo, alcohol polivinílico, poli (alcohol etilenvinílico) , etc.); polivinil butirales; resinas acrílicas (por ejemplo, poliacrilato polimetilacrilato polimetilmetacrilato, etc.); poliamidas (por ejemplo, nailon) ; cloruros de polivinilo; cloruros de polivinilideno; poliestirenos ; poliuretanos ; etc. Las poliolefinas adecuadas pueden incluir, por ejemplo, polímeros de etileno (por ejemplo, polietileno de baja densidad "LDPE" ) , polietileno de alta densidad ("HDPE"), polietileno lineal de baja densidad ("LLDPE"), etc.), homopolímeros de propileno (por ejemplo, sindiotáctico, atáctico, isotáctico, etc.), copolímeros de propileno, etc.

En una modalidad particular, el polímero es un polímero de propileno, tal como homopolipropileno o un copolímero de propileno. El polímero de propileno puede formarse, por ejemplo, a partir de un homopolímero de polipropileno prácticamente isotáctico o un copolímero que contiene igual o inferior a aproximadamente 10 % en peso de otro monómero, es decir, al menos aproximadamente 90 % en peso de propileno. Tales homopolímeros pueden tener un punto de fusión de aproximadamente 160 °C a aproximadamente 170 °C.

En aún otra modalidad, la poliolefina puede ser un copolímero de etileno o de propileno con otra a-olefina, tal como una -olefina de C3-C20 o -olefina de C3-C12. Los ejemplos a-olefinas adecuadas incluyen 1-buteno; 3-metil-l-buteno; 3 , 3-dimetil-1-buteno; 1-penteno; 1-penteno con uno o más sustituyentes metilo, etilo o propilo; 1-hexeno con uno o más sustituyentes metilo, etilo o propilo; 1-hepteno con uno o más sustituyentes metilo, etilo o propilo; 1-octeno con uno o más sustituyentes metilo, etilo o propilo; 1-noneno con uno o más sustituyentes metilo, etilo o propilo; 1-deceno etil, metil o dimetil-sustituido; 1-dodeceno; y estireno. Los comonómeros de a-olefinas particularmente deseados son 1-buteno, 1-hexeno y 1-octeno. El contenido de etileno o propileno de tales copolímeros puede ser de aproximadamente 60 % en mol a aproximadamente 99 % en mol, en algunas modalidades de aproximadamente 80 % en mol a aproximadamente 98.5 % en mol, y en algunas modalidades, de aproximadamente 87 % en mol a aproximadamente 97.5 % en mol. El contenido de a-olefina puede estar igualmente en el intervalo de aproximadamente 1 % en mol a aproximadamente 40 % en mol, en algunas modalidades de aproximadamente 1.5 % en mol a aproximadamente 15 % en mol, y en algunas modalidades, de aproximadamente 2.5 % en mol a aproximadamente 13 % en mol .

Los copolímeros de olefinas ejemplares para usar en la presente invención incluyen copolímeros a base de etileno disponibles bajo la designación EXACT ™ de ExxonMobil Chemical Company de Houston, Texas. Otros copolímeros de etileno adecuados están disponibles bajo la designación™, 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 núms. 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 copolímeros de propileno adecuados están disponibles comercialmente además bajo las designaciones VISTAMAXX™ de ExxonMobil Chemical Co. de Houston, Texas; FINA™ (por ejemplo, 8573) de Atofina Chemicals de Feluy, Bélgica; TAFMER™ disponible en Mitsui Petrochemical Industries; y VERSIFY™ disponibles en Dow Chemical Co. de Midland, Michigan. Otros ejemplos de polímeros de propileno adecuados se describen en las patentes de Estados Unidos núms. 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 copolímeros de olefina. Por ejemplo, los polímeros de olefina pueden formarse usando un catalizador de radical libre o uno de coordinación (por ejemplo, catalizadores de Ziegler-Natta) . Preferentemente, el polímero de olefina 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. Se describen las poliolefinas catalizadas por metaloceno, por ejemplo, en las patentes de los Estados Unidos núms . 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 Lai 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 (indenil) zirconio, dicloruro de bis (metilciclopentadienil) titanio, dicloruro de bis (metilciclopentadienil) zirconio, cobaltoceno, tricloruro de ciclopentadienil titanio, ferroceno, dicloruro de hafnoceno, dicloruro de isopropil (ciclopentadienil-l-flourenil) zirconio, dicloruro de molibdoceno, niqueloceno, dicloruro de nioboceno, rutenoceno, dicloruro de titanoceno, hidruro cloruro de zirconoceno, dicloruro de zirconoceno, etcétera. Los polímeros fabricados usando catalizadores de metaloceno tienen típicamente un intervalo estrecho de pesos moleculares. Por ejemplo, los polímeros catalizados con metaloceno pueden tener números de polidispersidad (Mw/Mn) por debajo de 4, con distribución de la ramificación de cadena corta controlada, y isotacticidad controlada.

La cantidad del aditivo endurecedor es típicamente de aproximadamente 1 % en peso a aproximadamente 25 % en peso, en algunas modalidades de aproximadamente 2 % en peso a aproximadamente 20 % en peso, y en algunas modalidades, de aproximadamente 5 % en peso a aproximadamente 15 % en peso de la composición termoplástica .

C . Modificador de poliepóxido Como se mencionó anteriormente, un modificador de poliepóxido se emplea además en la composición termoplástica para ayudar a mejorar la capacidad del aditivo endurecedor polimérico para dispersarse y migrar hacia la superficie de la fibra. El modificador de poliepóxido puede mejorar además la estabilidad y resistencia a la fusión de la composición. El modificador de poliepóxido es un polímero que contiene, como promedio, al menos dos anillos de oxirano por molécula. Sin pretender estar limitados por la teoría, se cree que tales moléculas de poliepóxido pueden inducir una reacción del ácido poliláctico bajo ciertas condiciones, y de ese modo mejorar su resistencia a la fusión sin reducir significativamente la temperatura de transición vitrea. La reacción puede implicar la extensión de la cadena, ramificación de cadena lateral, injerto, formación de copolímero, etc. La extensión de la cadena, por ejemplo, se puede producir a través de una variedad de rutas de reacción diferentes. Por ejemplo, el modificador puede permitir una reacción de apertura del anillo nucleofílico a través del grupo carboxilo terminal del ácido poliláctico (esterificación) o por vía de un grupo hidroxilo (eterificación) . Pueden ocurrir igualmente reacciones colaterales de oxazolina para formar porciones de esteramida. A través de tales reacciones, el peso molecular del ácido poliláctico puede incrementarse para contrarrestar la degradación que se observa frecuentemente durante el procesamiento de fusión. Si bien es deseable inducir una reacción con el ácido poliláctico como se describió anteriormente, los presentes inventores han descubierto que demasiado de una reacción puede conducir a la reticulación entre las cadenas principales de ácido poliláctico. Si se permite proceder tal reticulación a una magnitud significativa, la mezcla polimérica resultante puede volverse frágil y difícil de estirar en fibras con las propiedades de resistencia y elongación deseada. Con respecto a esto, los presentes inventores han descubierto que los modificadores de poliepóxido que tiene una funcionalidad epoxi relativamente baja son particularmente eficaces, que puede cuantificarse por su "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 poliepóxido de la presente invención tiene por lo general un peso molecular promedio en número de aproximadamente 7,500 a aproximadamente 250,000 gramos por mol, en algunas modalidades de aproximadamente 15,000 a 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 7. El modificador de poliepóxido 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 10,000 gramos por mol, y en algunas modalidades, de aproximadamente 500 a aproximadamente 7,000 gramos por mol.

El poliepóxido puede ser un homopolímero o copolímero lineal o ramificado (por ejemplo, aleatorio, injerto, bloque, etc.) que contiene grupos epoxi terminales, unidades de cadena principal de oxirano, y/o grupos epoxi colgantes. Los monómeros empleados para formar tales poliepóxidos pueden variar. En una modalidad particular, por ejemplo, el modificador de poliepóxido contiene al menos un componente monomérico (met) acrílico epoxi funcional. Como se usa en la presente, el término " (met) acrílico" incluye monómeros acrílieos y metacrílicos , así como sales o ésteres de estos, tales como monómeros de acrilato y metacrilato. Por ejemplo, monómeros (met) acrílicos epoxi funcionales adecuados pueden incluir, pero no se limitan a aquellos que contienen grupos 1,2-epoxi, tales como acrilato de glicidilo y metacrilato de glicidilo. Otros monómeros epoxi funcionales adecuados incluyen éter alil glicidilo, etacrilato de glicidilo, e itoconato de glicidilo.

El poliepóxido típicamente tiene un peso molecular relativamente alto, como se mencionó anteriormente, de manera que no resulta solamente en una extensión de cadena del ácido poliláctico, sino que además ayuda a lograr la morfología de la mezcla deseada, como se describirá en más detalle más abajo. El régimen de flujo en estado fundido resultante del polímero está por lo tanto típicamente dentro de un intervalo de aproximadamente 10 a aproximadamente 200 gramos por 10 minutos, en algunas modalidades de aproximadamente 40 a aproximadamente 150 gramos por 10 minutos, y en algunas modalidades, de aproximadamente 60 a aproximadamente 120 gramos por 10 minutos, que se determina en una carga de 2160 gramos y a una temperatura de 190 °C.

Si se desea, pueden emplearse además monómeros adicionales en el poliepóxido para ayudar a alcanzar el peso molecular deseado. Tales monómeros pueden variar e incluyen, por ejemplo, monómeros de éster, monómeros (met) acrílicos, monómeros de olefinas, monómeros de amida, etc. En una modalidad particular, por ejemplo, el modificador de poliepóxido incluye al menos un monómero de a-olefina lineal o ramificado, tales como los que tienen de 2 a 20 átomos de carbono y preferiblemente de 2 a 8 átomos de carbono. Los ejemplos específicos incluyen etileno, propileno, l-buteno; 3-metil-l-buteno; 3 , 3-dimetil-l-buteno; 1-penteno; 1-penteno con uno o más sustituyentes metilo, etilo o propilo; 1-hexeno con uno o más sustituyentes metilo, etilo o propilo; 1-hepteno con uno o más sustituyentes metilo, etilo o propilo; 1-octeno con uno o más sustituyentes metilo, etilo o propilo; 1-noneno con uno o más sustituyentes metilo, etilo o propilo; 1-deceno etil, metil o dimetil-sustituido; l-dodeceno; y estireno. Los comonómeros a-olefina que se desean particularmente son etileno y propileno.

Otro monómero adecuado puede incluir un monómero (met) acrílico que no es epoxi funcional. Los ejemplos de monómeros (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 i- 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, 2 metacrilato de 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., así como combinaciones de estos .

En una modalidad particularmente deseable de la presente invención, el modificador de poliepóxido es un terpolímero formado a partir de un componente monomérico (met) acrílico epoxi-funcional, un componente monomérico de a-olefina, y un componente monomérico (met) acrílico que no es epoxi funcional. Por ejemplo, el modificador de poliepóxido puede ser poli (metacrilato de etileno-co-acrilato de metilo-co-glicidilo) , que tiene la siguiente estructura: en donde, x, y, y z son 1 o mayor.

El monómero epoxi funcional puede formarse en un polímero mediante el uso de una variedad de técnicas conocidas. Por ejemplo, un monómero que contiene los grupos funcionales polares puede injertarse en una cadena polimérica principal para formar un copolímero de injerto. Tales técnicas de injerto son bien conocidas en la materia y se describen, por ejemplo, en la patente de Estados Unidos núm. 5,179,164, que se incorpora en la presente en su totalidad como referencia a esta para todos los propósitos. En otras modalidades, un monómero que contiene grupos funcionales epoxi puede copolimerizarse con un monómero 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) , etc.

La porción relativa del (de los) componente (s) monomérico (s) puede seleccionarse para lograr un equilibrio entre la reactividad epoxi y el régimen de flujo en estado fundido. Más particularmente, un contenido alto de monómero epoxi puede resultar en una buena reactividad con el ácido poliláctico, pero un contenido demasiado alto puede reducir el régimen de flujo en estado fundido hasta el punto que el modificador poliepóxido afecta negativamente la resistencia a la fusión de la mezcla de polímeros. Por lo tanto, en la mayoría de las modalidades, el (los) monómero(s) (met) acrílico (s) epoxi funcionales constituye (n) de aproximadamente 1 % en peso a aproximadamente 25 % en peso, en algunas modalidades de aproximadamente 2 % en peso a aproximadamente 20 % en peso, y en algunas modalidades, de aproximadamente 4 % en peso a aproximadamente 15 % en peso del copolímero. El (Los) monómero(s) de a-olefina puede (n) igualmente constituir de aproximadamente 55 % en peso a aproximadamente 95 % en peso, en algunas modalidades de aproximadamente 60 % en peso a aproximadamente 90 % en peso, y en algunas modalidades, de aproximadamente 65 % en peso a aproximadamente 85 % en peso del copolímero. Otros componentes monoméricos (por ejemplo, monómeros (met) acrílicos no epoxi funcionales), cuando se emplean, pueden constituir de aproximadamente 5 % en peso a aproximadamente 35 % en peso, en algunas modalidades de aproximadamente 8 % en peso a aproximadamente 30 % en peso, y en algunas modalidades de aproximadamente 10 % en peso a aproximadamente 25 % en peso del copolímero. 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 tiene un régimen de flujo en estado fundido de 70 a 100 g/10 min y tiene un contenido de monómero de metacrilato de glicidilo de 7 % en peso a 11 % en peso un contenido de monómero de acrilato de metilo de 13 % en peso a 17 % en peso, y un contenido de monómero de etileno de 72 % en peso a 80 % en peso.

Además de controlar el tipo y el contenido relativo de los monómeros 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 a la fusión y las propiedades mecánicas. Los presentes inventores además han descubierto, sin embargo, que si el nivel de modificación es demasiado alto, el estiramiento de las fibras puede restringirse debido a las fuertes interacciones moleculares (por ejemplo, reticulación) y la formación de la red física por los grupos epoxi funcionales. Así, el modificador de poliepóxido se emplea típicamente en una cantidad de de aproximadamente 0.01 % en peso a aproximadamente 10 % en peso, en algunas modalidades de aproximadamente 0.05 % en peso a aproximadamente 5 % en peso, en algunas modalidades de aproximadamente 0.1 % en peso a aproximadamente 1.5 % en peso, y en algunas modalidades, de aproximadamente 0.2 % en peso a aproximadamente 0.8 % en peso, basado en el peso total del ácido poliláctico empleado en la composición. En dependencia de qué otros componentes se emplean, la concentración del modificador de poliepóxido en la composición termoplástica total puede ser igual o menor que los intervalos mencionados anteriormente. En ciertas modalidades, por ejemplo, el modificador de poliepóxido constituye de aproximadamente 0.01 % en peso a aproximadamente 10 % en peso, en algunas modalidades de aproximadamente 0.05 % en peso a aproximadamente 5 % en peso, en algunas modalidades de aproximadamente 0.1 % en peso a aproximadamente 1.5 % en peso, y en algunas modalidades, de aproximadamente 0.2 % en peso a aproximadamente 0.8 % en peso, basado en el peso total de la composición. Igualmente, el ácido poliláctico típicamente constituye aproximadamente 70 % en peso o más, en algunas modalidades, de aproximadamente 80 % en peso a aproximadamente 99 % en peso, y en algunas modalidades, de aproximadamente 85 % en peso a aproximadamente 95 % en peso de la composición.

D . Otros componentes Un aspecto beneficioso de la presente invención es que se pueden proporcionar buenas propiedades mecánicas (por ejemplo, elongación) sin la necesidad de plastificantes convencionales, tal como alquilenglicoles (por ejemplo, polietilenglicoles , tales como aquellos disponibles de Dow Chemical bajo el nombre de Carbowax™) , alcano dioles, y óxidos de alquileno que poseen uno o más grupos hidroxilo que atacan los enlaces éster del ácido poliláctico y resultan en una degradación hidrolítica . Otros ejemplos de tales plastificantes se describen en patente de los Estados Unidos núm. 2010/0048082 de Topolkaraev, y otros, la cual se incorpora en la presente descripción en su totalidad como referencia para todos los propósitos. La composición termoplástica puede ser sustancialmente libre de tales plastificantes . No obstante, debe entenderse que los 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 % en peso a aproximadamente 5 % en peso, y en algunas modalidades, de aproximadamente 0.2 % en peso a aproximadamente 2 % 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, promotores de flujo, solventes sólidos, compatibilizadores, agentes nucleantes (por ejemplo, dióxido de titanio, carbonato cálcico, etc.), partículas, y otros materiales añadidos para mejorar 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 a costos y una compatibilidad óptima. Así, por ejemplo, normalmente se desea que tales ingredientes constituyan menos que aproximadamente 10 % en peso, en algunas modalidades menos que aproximadamente 8 % en peso, y en algunas modalidades, menos que aproximadamente 5 % en peso de la composición termoplástica.

Debe entenderse que otros componentes pueden incluirse en la composición termoplástica. Un componente de este tipo que puede emplearse es un poliéster biodegradable adicional, que incluye poliésteres alifáticos, tales como policaprolactona, poliesteramidas , tereftalato de polietileno modificado, ácido poliláctico (PLA) y sus copolímeros, terpolímeros basados en ácido poliláctico, ácido poliglicólico, los carbonatos de polialquileno (por ejemplo, carbonato de polietileno) , poli-3-hidroxibutirato (PHB) , poli-3-hidroxivalerato (PHV) , poli-3 -hidroxibutirato-co-4 -hidroxibutirato, copolímeros de poli-3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato (PHBV) , poli-3-hidroxibutirato-co-3-hidroxihexanoato, poli-3 -hidroxibutirato-co-3 -hidroxioctanoato, poli-3-hidroxibutirato-co-3-hidroxi decanoato, poli-3 -hidroxibutirato-co-3-hidroxioctadecanoato, y polímeros alifáticos basado en succinato (por ejemplo, succinato de polibutileno, adipato succinato de polibutileno, succinato de polietileno, etc.); copoliésteres alifáticos-aromáticos (por ejemplo, adipato tereftalato de polibutileno, adipato tereftalato de polietileno, adipato de isoftalato de polietileno, adipato isoftalato de polibutileno, etc.) y así sucesivamente .

II . Mezclado El mezclado de los componentes de la composición termoplástica puede realizarse mediante el uso de cualquiera de una variedad de técnicas conocidas. En una modalidad, por ejemplo, las materias primas (por ejemplo, ácido poliláctico, modificador de poliepóxido, y aditivo endurecedor polimérico) pueden suministrarse separadamente o en combinación. Por ejemplo, las materias primas pueden secarse primero mezcladas para formar una mezcla seca prácticamente homogénea. La materia prima puede suministrarse igualmente de manera 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 lote. Por ejemplo, un mezclador/amasador, mezclador Banbury, mezclador continuo Farrel, extrusor de un solo tornillo, extrusor de doble tornillo, molino de rodillos, etc., pueden usarse para mezclar y procesar la fusión de los materiales. 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 ™ USALAB 16 disponible de Thermo Electron Corp., Stone, Inglaterra) . Tales extrusores pueden incluir puertos de alimentación y de ventilación y proporcionar un mezclado de alta intensidad distributiva y dispersiva. Por ejemplo, los materiales pueden alimentarse en los mismos o diferentes puertos de alimentación del extrusor de doble tornillo y mezclarse en fusión para formar una mezcla fundida prácticamente homogénea. Si se desea, aditivos pueden inyectarse además en la fusión de polímero y/o por separado introducirse en el extrusor en un punto diferente a lo largo de su longitud. Alternativamente, los aditivos pueden mezclarse previamente con el ácido poliláctico, el agente endurecedor polimérico, y/o el modificador de poliepóxido.

Independientemente de la técnica de procesamiento particular elegida, las materias primas pueden mezclarse bajo cizallamiento/presión altas y calor bajo para garantizar una suficiente dispersión sin provocar que el modificador de poliepóxido experimente prematuramente una reacción sustancial con el ácido poliláctico. Por ejemplo, el mezclado ocurre típicamente a una temperatura por encima del punto de fusión del ácido poliláctico pero por debajo de la temperatura usada para iniciar la reacción del modificador de poliepóxido de manera significativa (por ejemplo, aproximadamente 230 °C) , tal como de aproximadamente 170 °C a aproximadamente 230 °C, en algunas modalidades de aproximadamente 180 °C a aproximadamente 220 °C, y en algunas modalidades, de aproximadamente 185 °C a aproximadamente 215°C. Igualmente, la velocidad de cizallamiento aparente durante el procesamiento por fusión puede variar de aproximadamente 100 segundos-1 a aproximadamente 10,000 segundos-1, en algunas modalidades de aproximadamente 200 segundos-1 a aproximadamente 5000 segundos-1, y en algunas modalidades, de aproximadamente 500 segundos-1 a aproximadamente 1200 segundos-1. La velocidad de cizallamiento aparente es igual a 4Q/nR3, donde Q es la velocidad de flujo volumétrico ("m3/s") de la masa fundida del 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 inversamente proporcional a la velocidad de rendimiento, pueden además controlarse para conseguir el grado deseado de homogeneidad.

Debido al control selectivo sobre el modificador de poliepóxido (por ejemplo, actividad, peso molecular, etc.) y las condiciones de mezclado por fusión particulares, los presentes inventores descubrieron que puede formarse una morfología que mejore la reactividad con el ácido poliláctico. Más particularmente, la morfología resultante puede tener una pluralidad de dominios de fase discreta del modificador de poliepóxido distribuidos a través de una matriz de ácido poliláctico continua. Los dominios pueden tener una variedad de formas diferentes, tales como elíptica, esférica, cilindrica, etc. Independientemente de la forma, sin embargo, el tamaño de un dominio individual, después del mezclado, es pequeño para proporcionar un área de superficie aumentada para la reacción subsiguiente con el ácido poliláctico. Por ejemplo, el tamaño de un dominio (por ejemplo, longitud) por lo general está en un intervalo de aproximadamente 10 a aproximadamente 1000 nanometros, en algunas modalidades de aproximadamente 20 a aproximadamente 800 nanometros, en algunas modalidades de aproximadamente 40 a aproximadamente 600 nanometros, y en algunas modalidades de aproximadamente 50 a aproximadamente 400 nanometros. El aditivo endurecedor puede formar además dominios discretos dentro de la matriz de ácido poliláctico. Cuando se forman, tales dominios son típicamente más grandes que los dominios del poliepóxido. Por ejemplo, los dominios del aditivo endurecedor pueden tener una dimensión (por ejemplo, longitud) de aproximadamente 0.5 ym a aproximadamente 30 pm, y en algunas modalidades de aproximadamente 1 µt? a aproximadamente 10 pm. 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.

Aunque difiere del polímero de partida en ciertas propiedades, la composición termoplástica puede, no obstante, retener otras propiedades del polímero de partida. Por ejemplo, debido a que la composición termoplástica no contiene generalmente un plastificante, la temperatura de transición vitrea (Tg) de la composición es típicamente la misma que la temperatura de transición vitrea del ácido poliláctico. Es decir, la composición termoplástica puede tener una Tg de aproximadamente 50°C a aproximadamente 80 °C, y en algunas modalidades, de aproximadamente 55 °C a aproximadamente 65 °C. El punto de fusión de la composición termoplástica puede variar además de aproximadamente 150 °C a aproximadamente 250 °C, y en algunas modalidades, de aproximadamente 160 °C a aproximadamente 220 °C.

III . Formación de las fibras Cualquiera de una variedad de procesos puede usarse para formar la fibra multicomponentes a partir de la composición termoplástica mezclada. Por ejemplo, la composición puede extrudirse a través de una tobera de hilatura, apagarse, y estirarse en el conducto vertical de una unidad de estiramiento de fibras. La reacción del modificador de poliepóxido y el ácido poliláctico puede ocurrir durante este proceso, o puede ocurrir antes de la introducción a la línea de formación de la fibra. En una modalidad, por ejemplo, la mezcla puede suministrarse a un extrusor (por ejemplo, de un solo tornillo) que incluye un tornillo montado rotatoriamente y dispuesto dentro de un tambor (por ejemplo, tambor cilindrico), el cual puede calentarse. La mezcla se mueve corriente abajo desde un extremo de alimentación hacia un extremo de descarga por medio de las fuerzas ejercidas por la rotación del tornillo. Tales extrusores de tornillo se dividen típicamente en tres secciones a lo largo de la longitud del tornillo. La primera sección es una sección de alimentación donde el material sólido se introduce al tornillo. La segunda sección es una sección de fusión donde ocurre la mayor parte de la fusión del sólido. Dentro de esta sección, el tornillo generalmente posee un diámetro ahusado para mejorar la fusión del polímero. La tercera sección es la sección de mezclado, la cual entrega el material fundido en una cantidad constante para la extrusión. La configuración del tornillo no es particularmente crítica para la presente invención y puede contener cualquier número y/o orientación de roscas y canales como se conoce en la materia.

La velocidad del tornillo puede seleccionarse además para lograr el tiempo de permanencia, la velocidad de cizallamiento, la temperatura del procesamiento por fusión, etc. deseados. Por ejemplo, la velocidad del tornillo puede variar de aproximadamente 50 a aproximadamente 200 revoluciones por minuto ("rpm"), en algunas modalidades de aproximadamente 70 a aproximadamente 150 rpm, y en algunas modalidades, de aproximadamente 80 a aproximadamente 120 rpm. Esto puede resultar en una temperatura que es mayor que la usada normalmente para extrudir el ácido poliláctico y suficientemente alta para iniciar la reacción del modificador de poliepóxido, tal como por encima de aproximadamente 230 °C. Por ejemplo, el extrusor puede emplear una o múltiples zonas, al menos una de las cuales opera a una temperatura de aproximadamente 230 °C a aproximadamente 350 °C, en algunas modalidades de aproximadamente 235 °C a aproximadamente 300 °C, y en algunas modalidades, de aproximadamente 240 °C a aproximadamente 280 °C.

La velocidad de cizallamiento de fusión, y a su vez el grado al cual se inicia la reacción, puede además aumentarse a través del uso de uno o más 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 ejemplo, Saxon, Dulmage, mezcladores de transferencia de cavidad, etc. Igualmente, los mezcladores dispersivos adecuados pueden incluir de anillo Blister, Leroy/Maddock, mezcladores CRD, etc. Como es bien conocido en la materia, la mezcla puede mejorarse aún más mediante el uso de los pasadores en el barril que crean un plegado y la reorientación de la fusión de polímero, tales como los que se usan en extrusor amasador BUSS, mezcladores de transferencia de cavidad, y los mezcladores Vortex Intermeshing Pin (VIP) . Independientemente de los elementos particulares seleccionados, el uso de uno o más elementos de mezclado puede crear velocidades de cizallamiento en estado fundido intensas que ayudan a iniciar la reacción deseada. Típicamente, la velocidad de cizallamiento aparente durante el procesamiento de fusión puede variar de aproximadamente 100 segundos-1 a aproximadamente 10,000 segundos-1, en algunas modalidades de aproximadamente 200 segundos-1 a aproximadamente 5000 segundos-1, y en algunas modalidades, de aproximadamente 500 segundos-1 a aproximadamente 1200 segundos-1. Por supuesto, otras variables, tales como el tiempo de residencia durante el procesamiento de fusión, que es inversamente proporcional a la velocidad de rendimiento, pueden además controlarse para conseguir el grado deseado de reacción.

Después de salir a través de un troquel de extrusión, el plástico fusionado se suministra deseablemente a un sistema de peletización bajo el agua en el cual una hebra del polímero se enfría y se solidifica al circular agua de enfriamiento y después de eso se corta en una corriente de agua. La corriente y/o agua de enfriamiento puede mantenerse a una temperatura de 5 °C a aproximadamente 30 °C, y en algunas modalidades, de aproximadamente 10 °C a aproximadamente 25 °C. Sin pretender estar limitados por la teoría, se cree que tal sistema de peletización bajo el agua puede permitir el uso de altas temperaturas y/o presiones de salida en el troquel, lo que puede forzar mayor cantidad del aditivo endurecedor polimérico de inferior viscosidad hacia las paredes exteriores del troquel y crear el componente de envoltura deseado cuando salga. La presión de salida puede ser, por ejemplo, aproximadamente 7.03 kg/cm2(100 libras por pulgada cuadrada ("psi")) o mayor, en algunas modalidades aproximadamente 21.1 kg/cm2 (300 psi) o mayor, y en algunas modalidades, aproximadamente 35.6 kg/cm2 (500 psi) o mayor.

La configuración particular de la peletización bajo el agua puede variar como es bien conocido para aquellos con experiencia en la materia. Por ejemplo, varios sistema de peletización bajo el aguas adecuados se describen en las patentes de Estados Unidos núms. 3,981,950 y 6,663,372, las cuales se incorporan en la presente como referencia a estas. Con referencia a la Fig. 7, por ejemplo, una modalidad particular de un sistema de peletización bajo el agua 110 se muestra que contiene un extrusor 112 el cual suministra un polímero fundido a una cámara de agua 118 a través de un troquel de extrusión 114. El troquel 114 se acopla al extrusor 112 por uno o más adaptadores 116 y a la cámara de agua 118, ya sea directamente o con los adaptadores. En la cámara de agua 118, un sistema de corte corta las hebras del polímero que pasa a través del troquel 114 para formar las pelotillas. Si se desea, el sistema de corte puede incluir, por ejemplo, un motor 130 que acciona un eje de accionamiento 128 sobre el cual se monta una unidad de corte 150. Puede usarse un controlador 134 para ajustar la velocidad del eje de accionamiento 128. Una vez formados, las pelotillas pueden transportarse por medio del agua que corre a través de un conducto 120 hacia un secador 122, donde se separan, se secan y se recogen en un contenedor 124. El agua puede impulsarse mediante una bomba 126 como se conoce en la materia.

Además de un sistema de peletización bajo el agua, pueden emplearse también otras técnicas en la presente invención para lograr las altas presión y/o temperatura mencionadas anteriormente. Por ejemplo, uno o más tamices ("paquete de tamices") pueden emplearse dentro del cilindro del extrusor que se refuerzan opcionalmente con una placa perforada homogeneizadora . Además de eliminar los contaminantes y lo sólidos no fusionados, el conjunto de paquete de tamices/placa perforada homogeneizadora puede ayudar a aumentar la presión. La cantidad de presión de descarga puede controlarse al variar la configuración del paquete de tamices (el número de tamices, tamaño de los huecos de los tamices, etc.). El paquete de tamices puede incluir, por ejemplo, de 2 a 15 tamices, en algunas modalidades de 3 a 10 tamices, y en algunas modalidades, de 4 a 8 tamices. Cuando se emplean múltiples tamices, los tamices corriente arriba son generalmente de un tamaño para recoger solamente partículas grandes mientras que los tamices corriente abajo subsiguientes son de un tamaño para recoger partículas cada vez más pequeñas. Aunque pueden emplearse tamices de varios tamaños, se desea típicamente que el paquete emplee al menos un tamiz que tenga aberturas de un tamaño relativamente pequeño para crear una contrapresión suficientemente alta en el cilindro. Por ejemplo, el tamiz puede contener aberturas que tienen un ancho (o diámetro) promedio de aproximadamente 100 micrometros o menor, en algunas modalidades aproximadamente 75 micrometros o menor, y en algunas modalidades, de aproximadamente 1 a aproximadamente 50 micrometros. Preferentemente, el paquete emplea múltiples tamices (por ejemplo, 3 o más) que tienen aberturas de este tamaño.

Independientemente de la técnica empleada, las pelotillas formados a partir de la composición termoplástica mezclada pueden conformarse en fibras usando cualquiera de una variedad de técnicas conocidas. Con referencia a la Fig. 1, por ejemplo, una modalidad particular de un método para formar fibras se muestra en más detalle. En esta modalidad particular, las pelotillas se extruden a una temperatura relativamente alta para inducir la reacción entre el grupo epoxi funcional del modificador y el ácido poliláctico, así como facilitar la formación de la configuración envoltura/núcleo deseada. Por ejemplo, la mezcla se alimenta a un extrusor 12 desde una tolva 14. La mezcla puede proporcionarse a la tolva 14 mediante el uso de cualquier técnica convencional. La composición extrudida se hace pasar después a través de un conducto de polímero 16 hacia una tobera de hilatura 18. Por ejemplo, la tobera de hilatura 18 puede incluir una carcasa que contiene un paquete de hilado que tiene una pluralidad de placas apiladas cada una encima de la otra y que tiene un patrón de aberturas dispuestas para crear trayectos de flujo para dirigir los componentes poliméricos. La tobera de hilatura 18 tiene además aberturas dispuestas en una o más filas. Las aberturas forman una cortina de filamentos que extruden hacia abajo cuando los polímeros se extruden a través de las mismas. El proceso 10 emplea además un soplador de enfriamiento 20 posicionado adyacente a la cortina de fibras que se extiende desde la tobera de hilatura 18. El aire procedente del soplador de aire de enfriamiento 20 enfría las fibras que se extienden desde la tobera de hilatura 18. El aire de enfriamiento puede dirigirse desde un lado de la cortina de fibras como se muestra en la Fig. 1 o desde ambos lados de la cortina de fibras.

Después de apagar, las fibras se estiran en el conducto vertical de una unidad de estiramiento de fibras 22. Las unidades de estiramiento de fibras o aspiradoras para su uso en el hilado por fusión de polímeros se conocen bien en la materia. Las unidades de estiramiento de fibras para el uso en el proceso de la presente invención incluyen un aspirador de fibra lineal del tipo mostrado en las patentes de Estados Unidos núms . 3,802,817 y 3,423,255, las cuales se incorporan en su totalidad en la presente como referencia a estas para todos los propósitos relevantes. La unidad de estiramiento de fibras 22 incluye generalmente un paso vertical alargado a través del cual las fibras se estiran mediante el aire de aspiración que entra desde los lados del paso y que fluye hacia abajo a través del paso. Un calentador o un soplador 24 suministra el aire de aspiración a la unidad de estiramiento de fibras 22. El aire de aspiración estira las fibras y el aire ambiente a través de la unidad de estiramiento de fibras 22. El flujo de gas provoca que las fibras se estiren o adelgacen lo cual aumenta la orientación molecular o cristalinidad de los polímeros que forman las fibras. Las fibras pueden depositarse a través de la abertura de salida de la unidad de estiramiento de fibras 22 y sobre un cilindro de tensión 42. Debido a la alta resistencia de las fibras de la presente invención, pueden emplearse índices de estiramiento altos en la presente invención. El índice de estiramiento es la velocidad lineal de las fibras después del estiramiento (por ejemplo, la velocidad lineal del cilindro de tensión 42 o de una superficie porosa (no mostrada) dividida por la velocidad lineal de las fibras después de la extrusión. Por ejemplo, el índice de estiramiento puede calcularse en ciertas modalidades como sigue: índice de estiramiento = A/B en donde, A es la velocidad lineal de la fibra después del estiramiento (es decir, la velocidad del cilindro de tensión) y se mide directamente; y B es la velocidad lineal de la fibra extrudida y puede calcularse como sigue: Velocidad lineal de la fibra en el extrusor = C/ (25*n*D*E2) en donde, C es el rendimiento a través de un solo orificio (gramos por minuto) ; D es la densidad en estado fundido del polímero (gramos por centímetro cúbico) ; y E es el diámetro del orificio (en centímetros) a través del cual se extrude la fibra. En ciertas modalidades de la presente invención, el índice de estiramiento puede ser de aproximadamente 200:1 a aproximadamente 7500:1, en algunas modalidades de aproximadamente 500:1 a aproximadamente 6500:1, y en algunas modalidades, de aproximadamente 1000:1 a aproximadamente 6000:1.

Si se desea, las fibras recogidas en el cilindro de tensión 42 pueden someterse opcionalmente a procesamiento en línea y/o a etapas de conversión adicionales (no mostrados) como se entenderá por los expertos en la materia. Por ejemplo, las fibras cortadas pueden formarse por "estiramiento en frío" de las fibras recogidas a una temperatura por debajo de su temperatura de reblandecimiento hasta el diámetro deseado, y después de eso corrugar, texturizar, y cortar las fibras hasta la longitud deseada. Las fibras cortadas pueden tener, por ejemplo, una longitud en el intervalo de aproximadamente 3 a aproximadamente 80 milímetros, en algunas modalidades de aproximadamente 4 a aproximadamente 65 milímetros, y en algunas modalidades, de aproximadamente 5 a aproximadamente 50 milímetros. Las fibras cortas pueden incorporarse después en una trama no tejida como se conoce en la materia tales como tramas cardadas termoadheridas, tramas unidas por aire pasante, etc. Las fibras pueden depositarse además sobre una superficie porosa para formar una trama no tej ida .

Independientemente de la técnica particular empleada, los presentes inventores descubrieron que someter la composición termoplástica mezclada al estiramiento de fibra resulta en la formación de una fibra muíticomponentes que contiene un componente núcleo que se forma principalmente a partir de ácido poliláctico y un componente de envoltura que se forma principalmente a partir del aditivo endurecedor polimérico. El componente núcleo y/o el componente de envoltura, sin embargo, pueden contener además otros ingredientes. Por ejemplo, el componente núcleo típicamente contiene el modificador de poliepóxido. Además, una porción del aditivo endurecedor polimérico de la composición termoplástica original puede permanecer además dentro del componente núcleo. Con referencia a la Fig. 6, una modalidad particular de una fibra 200 hecha de acuerdo con la presente invención se muestra en más detalle. Como se ilustra, la fibra incluye un componente núcleo 202 que contiene ácido poliláctico rodeado por un componente de envoltura 302 que contiene el aditivo endurecedor polimérico. Aunque se muestra en la presente como una fibra bicomponente, se debe entender además que la fibra muíticomponentes puede contener además otros componentes. El componente núcleo 202 y el componente de envoltura 302 se disponen en zonas distintas a través de la sección transversal de las fibras. En esta modalidad, el componente núcleo 202 se muestra sustancialmente concéntrico con el componente de envoltura 302. Debe entenderse, sin embargo, que el núcleo y la envoltura pueden colocarse en varias otras disposiciones. Por ejemplo, el componente núcleo 202 y el componente de envoltura 302 pueden colocarse también en una disposición excéntrica.

Los presentes inventores han descubierto además que el estiramiento de fibra aumenta significativamente la dimensión axial de los dominios discretos reaccionados de manera que tengan una forma alargada generalmente lineal. Por ejemplo, los dominios alargados pueden tener una dimensión axial que es de aproximadamente 10 % o más, en algunas modalidades de aproximadamente 50 % a aproximadamente 1000 %, y en algunas modalidades de aproximadamente 100 % a aproximadamente 500 % mayor que la dimensión axial de los dominios antes del estiramiento de la fibra. La dimensión axial después del estiramiento de la fibra puede variar, por ejemplo, de aproximadamente 10 pm a aproximadamente 300 pm, en algunas modalidades de aproximadamente 40 m a aproximadamente 250 pm, y en algunas modalidades de aproximadamente 50 pm a aproximadamente 200 pm. Los dominios pueden ser además relativamente delgados y así tener una pequeña dimensión en una dirección ortogonal a la dimensión axial (es decir, la dimensión de la sección transversal) . Por ejemplo, la dimensión de la sección transversal puede ser de aproximadamente 0.02 a aproximadamente 75 micrómetros, en algunas modalidades de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 40 micrómetros, y en algunas modalidades, de 0.4 a aproximadamente 20 micrómetros de longitud. Esto puede resultar en una relación de aspecto para los dominios (la relación de la dimensión axial a la dimensión en sección transversal) de aproximadamente 3 a aproximadamente 200, en algunas modalidades de aproximadamente 5 a aproximadamente 100, y en algunas modalidades, de aproximadamente 5 a aproximadamente 50.

La presencia de estos dominios alargados es indicativo de la capacidad de la composición termoplástica de absorber la energía impartida durante el estiramiento de fibra. De esta manera, la composición no es tan frágil como el ácido poliláctico puro y así puede liberarse con la aplicación de tensión, en lugar de fracturarse. Al liberase bajo tensión, el polímero puede continuar y funcionar como un miembro portador de carga incluso después que la fibra ha exhibido una elongación sustancial. En este sentido, las fibras de la presente invención son capaces de exhibir propiedades mejoradas de "elongación máxima", es decir, el por ciento de elongación de la fibra a su carga máxima. Por ejemplo, las fibras de la presente invención pueden exhibir una elongación máxima de aproximadamente 25% o mayor, en algunas modalidades aproximadamente 30% o mayor, en algunas modalidades de aproximadamente 40% a aproximadamente 350%, y en algunas modalidades, de aproximadamente 50% a aproximadamente 250%. Tales elongaciones pueden lograrse para las fibras que tienen una amplia variedad de diámetros medios, tales como las que varían de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 50 micrómetros , en algunas modalidades de aproximadamente 1 a aproximadamente 40 micrómetros, en algunas modalidades de aproximadamente 2 a aproximadamente 25 micrómetros, y en algunas modalidades, de aproximadamente 5 a aproximadamente 15 micrómetros.

Aunque que poseen la capacidad de extenderse bajo tensión, las fibras de la presente invención pueden permanecer además relativamente fuertes. Un parámetro que es indicativo de la resistencia relativa de las fibras de la presente invención es la "tenacidad", la cual indica la resistencia a la tracción de una fibra expresada como fuerza por unidad de densidad lineal. Por ejemplo, las fibras de la presente invención pueden tener una tenacidad de aproximadamente 0.75 a aproximadamente 6.0 gramos fuerza ("gt") por denier, en algunas modalidades de aproximadamente 1.0 a aproximadamente 4.5 t por denier, y en algunas modalidades, de aproximadamente 1.5 a aproximadamente 4.0 gf por denier. El denier de las fibras puede variar en dependencia de la aplicación deseada. Por lo general, las fibras se forman para que tengan un denier por filamento (es decir, la unidad de densidad lineal igual a la masa en gramos por 9000 metros de fibra) de menos de aproximadamente 6, en algunas modalidades menos de aproximadamente 3, y en algunas modalidades, de aproximadamente 0.5 a aproximadamente 3.

Si se desea, las fibras de la presente invención pueden formarse además en una estructura de tramas coherentes al depositar de manera aleatoria las fibras sobre una superficie de conformación (opcionalmente con la ayuda de un vacío) y después adherir la trama resultante usando cualquier técnica conocida. Por ejemplo, una superficie de conformación porosa sin fin puede colocarse por debajo de la unidad de estiramiento de fibras y recibir las fibras desde una abertura de salida. Un vacío puede colocarse por debajo de la superficie de conformación para estirar las fibras y consolidar la trama de tela no tejida no adherida. Una vez formada, la trama no tejida puede unirse después mediante el uso de cualquier técnica convencional, tal como con un adhesivo o de manera autógena (por ejemplo, por fusión y/o autoadhesión de las fibras sin aplicar un adhesivo externo) . La unión autógena, por ejemplo, puede lograrse mediante el contacto de las fibras mientras están semifundidas o pegajosas, o simplemente mediante la mezcla de una resina adherente y/o de un solvente con el (los) ácido (s) poliláctico (s) usado (s) para formar las fibras. Las técnicas de unión autógena adecuadas pueden incluir unión por ultrasonidos, unión térmica, unión por aire pasante, unión por calandria, etc. Por ejemplo, la trama puede unirse o grabarse adicionalmente con un patrón mediante un proceso termomecánico en el cual se pasa la trama entre un rodillo yunque liso calentado y un rodillo patrón calentado. El rodillo patrón puede tener cualquier patrón elevado el cual proporciona las propiedades o apariencia deseadas de la trama. Deseablemente, el rodillo patrón define un patrón elevado el cual define una pluralidad de lugares de unión los cuales definen un área de unión entre aproximadamente 2 % y 30 % del área total del rodillo. Los patrones de unión ilustrativos incluyen, por ejemplo, los descritos en la patente de Estados Unidos 3,855,046 de Hansen y otros, la patente de los Estados Unidos núm. 5,620,779 de Levy y otros, la patente de los Estados Unidos núm. 5,962,112 de Haynes y otros, la patente de los Estados Unidos 6,093,665 de Sayovitz y otros, así como las patentes de diseño de los Estados Unidos núms . 428,267 de Romano y otros; 390,708 de Brown; 418,305 de Zander, y otros; 384,508 de Zander, y otros; 384,819 de Zander, y otros; 358,035 de Zander, y otros; y 315,990 de Blenke, y otros, las cuales todas se incorporan en su totalidad en la presente como referencia para todos los propósitos. La presión entre los rodillos puede ser de aproximadamente 0.89 Kg/cm a aproximadamente 357.15 Kg/cm (aproximadamente 5 a aproximadamente 2000 libras por pulgada lineal) . La presión entre los rodillos y la temperatura de los rodillos se equilibra para obtener las propiedades o apariencia deseadas de la trama mientras se mantienen las propiedades que asemejan una tela. Como se conoce bien por los expertos en la materia, la temperatura y la presión requeridas pueden variar en dependencia de muchos factores que incluyen pero sin limitarse a, el área de unión del patrón, las propiedades del polímero, las propiedades de la fibra y las propiedades de la tela no tejida.

Además de las tramas de unión por hilado, una variedad de otras tramas no tejidas puede formarse además a partir de la composición termoplástica de acuerdo con la presente invención, tales como tramas fusionadas por soplado, tramas cardadas termoadheridas , tramas tendidas en húmedo, tramas tendidas al aire, tramas coformadas, tramas enmarañadas hidráulicamente, etc. Por ejemplo, la composición termoplástica puede extrudirse a través de una pluralidad de capilares finos del troquel en chorros convergentes de gas a alta velocidad (por ejemplo, aire) que adelgazan las fibras para reducir su diámetro. Después de eso, las fibras fusionadas por soplado se transportan por la corriente de gas de alta velocidad y se depositan sobre una superficie colectora para formar una trama de fibras fusionadas por soplado dispersas aleatoriamente. Alternativamente, el polímero puede formarse en una trama cardada mediante la colocación de balas de fibras formadas a partir de la composición termoplástica en un selector que separa las fibras. A continuación, las fibras se envían a través de una unidad de peinado o cardado que separa aún más 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. Una vez formada, la trama no tejida generalmente se estabiliza por una o más técnicas de unión conocidas.

Si se desea, la trama no tejida puede ser además un compuesto que contiene una combinación de las fibras de composición termoplástica y otros tipos de fibras (por ejemplo, fibras cortas, filamentos, etc.). Por ejemplo, pueden utilizarse fibras sintéticas adicionales, tales como aquellas formadas a partir de poliolefinas , por ejemplo, polietileno, polipropileno, polibutileno, etc.; politetrafluoroetileno; poliésteres, por ejemplo, tereftalato de polietileno, etc.; acetato de polivinilo; cloruro de polivinil acetato; polivinil butiral; resinas acrílicas, por ejemplo, poliacrilato, polimetilacrilato, polimetilmetacrilato, etc; poliamidas, por ejemplo, nilón; cloruro de polivinilo; cloruro de polivinilideno; poliestireno; alcohol polivinílico; poliuretanos ; ácido poliláctico; etc. Si se desea, pueden emplearse además polímeros biodegradables , tales como poli (ácido glicólico) (PGA) , poli (ácido láctico) (PLA) , poli (ß-ácido málico) (PMLA) , poli (e-caprolactona) (PCL) , poli (p-dioxanona) (PDS) , poli (butileno succinato) (PBS) , y poli (3-hidroxibutirato) (PHB) . Algunos ejemplos conocidos de fibras sintéticas incluyen bicomponentes de núcleo y envoltura disponibles en KoSa Inc., de Charlotte, Carolina del Norte bajo las designaciones T-255 y T-256, los cuales usan una envoltura de poliolefina, o T-254, que tiene una envoltura de copoliéster de bajo punto de fusión. Aún otras fibras bicomponentes conocidas que pueden usarse incluyen las disponibles en Chisso Corporation de Moriyama, Japón o fibraVisions LLC de Wilmington, Delaware. Las fibras cortas de poliácido láctico pueden emplearse además, tales como las disponibles comercialmente de Far Eastern Textile, Ltd. de Taiwán.

El compuesto puede contener además fibras de pulpa, tal como pulpa de alto promedio de longitud de fibra, pulpa de bajo promedio de longitud de fibra, o mezclas de las mismas. Un ejemplo de fibras de pulpa de pelusa de alto promedio de longitud adecuadas incluyen las fibras de pulpa kraft de madera blanda. Las fibras de pulpa kraft de madera blanda se derivan de árboles de coniferas e incluyen las fibras de pulpa, tales como, pero sin limitarse a, las especies de coniferas del norte, del oeste y del sur, que incluyen la secoya, el cedro rojo, la cicuta, el abeto de Douglas, los abetos verdaderos, el pino (por ejemplo, los pinos del sur) , la picea (por ejemplo, el abeto negro) , el bambú, combinaciones de los mismos, etc. Las fibras de pulpa kraft de madera blanda del norte pueden usarse en la presente invención. Un ejemplo de fibras de pulpa kraft de madera blanda del sur adecuadas disponibles comercialmente para su uso en la presente invención incluyen las disponibles de Weyerhaeuser Company con oficinas en Federal Way, Washington bajo la designación comercial de "NF-405" . Otra pulpa adecuada para su uso en la presente invención es una pulpa de madera sulfatada blanqueada que contiene principalmente fibras de madera blanda que está disponible de Bowater Corp. con oficinas en Greenville, Carolina del Sur bajo el nombre comercial de pulpa CoosAbsorb S. Las fibras de longitud promedio baja pueden usarse además en la presente invención. Un ejemplo de fibras de pulpa de longitud promedio baja adecuadas son las fibras de pulpa kraft de madera dura. Las fibras de pulpa kraft de madera dura se derivan de árboles caducifolios e incluyen fibras de pulpa tales como, pero sin limitarse a, eucalipto, arce, abedul, álamo temblón, etc. Las fibras de pulpa kraft de eucalipto pueden desearse particularmente para aumentar la suavidad, mejorar el brillo, aumentar la opacidad, y cambiar la estructura de poros de la lámina para aumentar su capacidad de absorción por capilaridad. Las fibras de bambú o de algodón pueden emplearse además .

Los compuestos no tejidos pueden formarse mediante el uso de una variedad de técnicas conocidas. Por ejemplo, el compuesto no tej ido puede ser un "material de coforma" que contiene una mezcla o matriz estabilizada de las fibras de la composición termoplástica y un material absorbente. Como un ejemplo, los materiales de coforma pueden fabricarse mediante un proceso en el que al menos una cabeza del troquel de fusionado por soplado se dispone cerca de un canalón a través del cual se añaden los materiales absorbentes a la trama mientras se forma. Tales materiales absorbentes pueden incluir, pero sin limitarse a, fibras de pulpa, partículas superabsorbentes , materiales absorbentes inorgánicos y/u orgánicos, fibras cortas poliméricas tratadas, etc. Los porcentajes relativos del material absorbente pueden variar sobre un amplio intervalo en dependencia de las características deseadas del compuesto no tejido. Por ejemplo, el compuesto no tejido puede contener de aproximadamente 1 % en peso a aproximadamente 60 % en peso, en algunas modalidades de 5 % en peso a aproximadamente 50 % en peso, y en algunas modalidades, de aproximadamente 10 % en peso a aproximadamente 40 % en peso de fibras de composición termoplástica . El compuesto no tejido puede contener igualmente de aproximadamente 40 % en peso a aproximadamente 99 % en peso, en algunas modalidades de 50 % en peso a aproximadamente 95 % en peso, y en algunas modalidades, de aproximadamente 60 % en peso a aproximadamente 90 % en peso de material absorbente. Algunos ejemplos de estos materiales de coforma se describen en las patentes de los Estados Unidos núms. 4,100,324 de Anderson, y otros; 5,284,703 de Everhart , y otros; y 5,350,624 de Georger, y otros; las que se incorporan en la presente en su totalidad como referencia para todos los propósitos.

Los laminados no tejidos pueden formarse además en la presente invención en los cuales una o más capas se forman a partir de la composición termoplástica. Por ejemplo, la trama no tejida de una capa puede ser una unión por hilado que contiene la composición termoplástica, mientras que la trama no tejida de otra capa contiene la composición termoplástica, otro(s) polímero(s) biodegradable (s) , y/o cualquier otro polímero (por ejemplo, poliolefinas) . En una modalidad, el laminado no tejido contiene una capa de fusionado por soplado posicionada entre dos capas de unión por hilado para formar un laminado de unión por hilado/fusionado por soplado/unión por hilado ("SMS") . Si se desea, la(s) capa(s) de unión por hilado puede (n) formarse a partir de la composición termoplástica. La capa fusionada por soplado puede formarse a partir de la composición termoplástica, otro(s) polímero (s) biodegradable (s) , y/o cualquier otro polímero (por ejemplo, poliolefinas) . Varias técnicas para formar laminados SMS se describen en las patentes de Estados Unidos núms . 4,041,203 de Brock y otros; 5,213,881 de Timmons, y otros; 5,464,688 de Timmons, y otros; 4,374,888 de Bornslaeger; 5,169,706 de Collier, y otros; y 4,766,029 de Brock y otros, así como la publicación de la solicitud de patente de Estados Unidos núm. 2004/0002273 de Fitting, y otros, las cuales todas se incorporan en su totalidad en la presente como referencia para todos los propósitos. Por supuesto, el laminado no tejido puede tener otra configuración y poseer cualquier número deseado de capas de fusionado por soplado y de unión por hilado, tales como los laminados de unión por hilado/fusionado por soplado/fusionado por soplado/unión por hilado ("SMMS"), los laminados de unión por hilado/fusionado por soplado ("SM"), etc. Aunque el peso base del laminado de material no tejido puede adaptarse a la aplicación deseada, generalmente varía de aproximadamente 10 a aproximadamente 300 gramos por metro cuadrado ("gsm")/ en algunas modalidades de aproximadamente 25 a aproximadamente 200 gsm, y en algunas modalidades, de aproximadamente 40 a aproximadamente 150 gsm.

Si se desea, el laminado y la trama de tela no tejida puede aplicarse con varios tratamientos para impartir las características deseadas. Por ejemplo, la trama puede tratarse con aditivos repelentes de líquido, agentes antiestáticos, tensioactivos , colorantes, agentes antiniebla, repelentes fluoroquímicos de sangre o alcohol, lubricantes, y/o agentes antimicrobianos. Además, la trama puede someterse a un tratamiento de electreto que imparte una carga electrostática para mejorar la eficiencia de la filtración. La carga puede incluir capas de cargas positivas o negativas atrapadas en o cerca de la superficie del polímero, o nubes de carga almacenadas en la masa del polímero. La carga puede incluir además cargas de polarización que se congelan en alineación con los dipolos de las moléculas. Las técnicas para someter un tejido a un tratamiento de electreto son bien conocidas por aquellos con experiencia en la materia. Los ejemplos de tales técnicas incluyen, pero sin limitarse a, técnicas de descarga en corona, térmicas, de contacto líquido y haz de electrones. En una modalidad, el tratamiento de electreto es una técnica de descarga en corona, la cual involucra someter el laminado a un par de campos eléctricos que tienen polaridades opuestas. Otros métodos para formar un material de electreto se describen en las patentes de Estados Unidos núms. 4,215,682 de Kubik, y otros; 4,375,718 de Wadsworth; 4,592,815 de Nakao; 4,874,659 de Ando; 5,401,446 de Tsai, y otros; 5,883,026 de Reader, y otros; 5,908,598 de Rousseau, y otros; 6,365,088 de Knight, y otros, las cuales se incorporan en su totalidad en la presente como referencia para todos los propósitos.

IV. Artículos La trama de tela no tejida puede usarse en una amplia variedad de aplicaciones. Por ejemplo, la trama de tela puede incorporarse en un "producto médico", tales como batas, paños quirúrgicos, mascarillas, cubiertas para la cabeza, gorros quirúrgicos, cubiertas para zapatos, envolturas para esterilización, mantos de calentamiento, almohadillas térmicas, etc. Por supuesto, la trama de tela no tejida puede usarse además en otros varios artículos. Por ejemplo, la trama de tela no tejida puede incorporarse en un "artículo absorbente" que es capaz de absorber agua u otros fluidos. Los ejemplos de algunos artículos absorbentes incluyen, pero sin limitarse a, artículos absorbentes de cuidado personal, tales como pañales, pantalones de entrenamiento, ropa interior absorbente, artículos para la incontinencia, productos de higiene femenina (por ejemplo, toallas sanitarias) , trajes de baño, toallitas húmedas para bebés, toallitas mitón, etc.; artículos absorbentes médicos, tales como prendas, materiales de fenestración, protectores, almohadillas para camas, vendas, paños absorbentes, y toallas médicas; toallitas para el servicio de alimentos; artículos de vestir; bolsas, etc. Los materiales y procesos adecuados para formar tales artículos se conocen bien por los expertos en la materia. Los artículos absorbentes, por ejemplo, típicamente incluyen una capa sustancialmente impermeable a los líquidos (por ejemplo, un recubrimiento exterior) , una capa permeable a los líquidos (por ejemplo, un revestimiento orientado hacia el cuerpo, una capa de absorción, etc.), y un núcleo absorbente. En una modalidad, por ejemplo, una trama de tela no tejida formada de acuerdo con la presente invención puede usarse para formar una cubierta exterior de un artículo absorbente. Si se desea, la trama no tejida puede laminarse a una película impermeable a los líquidos que lo mismo es permeable al vapor o impermeable al vapor.

La presente invención se entenderá mejor con referencia a los siguientes ejemplos. En cada uno de los Ejemplos más abajo, el ácido poliláctico se secó en un desecante a una temperatura de aproximadamente 77 °C antes de mezclarse con el modificador de poliepoxido. La mezcla resultante se secó además en un secador desecante a una temperatura de 51.66°C (125 °F) a 65.55°C (150 °F) antes del hilado de la fibra.

EJEMPLO 1 Las fibras formadas a partir de 100% de ácido poliláctico (PLA) se formaron como un control al extrudir PLA 62OID (Natureworks® , régimen de flujo min en estado fundido de 10 g/10 min a 190 °C) en forma de película. Más específicamente, el ácido poliláctico se suministró a un extrusor calentado hasta una temperatura de 235 °C. La productividad del extrusor fue 0.4 gramos por hueco por minuto (en un filtro de paquete para hilado de 16 huecos por pulgada (por 2.54 cm) . La masa fundida se extrudió a través del filtro de paquete para hilado para formar las fibras continuas las cuales se apagaron después usando aire forzado suministrado por un soplador a una temperatura de 25 °C. Las fibras continuas se estiraron después a través de una unidad de estiramiento de fibras y se enviaron hacia un cilindro de tensión a una velocidad de 2000 metros por minuto ("mpm"). El índice de estiramiento resultante fue 1549. Las fibras se recogieron a 2000 mpm para proporcionar una fibra objetivo de 15 µ??. Las fibras se estiraron después sobre un cilindro de tensión a una velocidad de 3000 metros por minuto ("mpm") . El índice de estiramiento resultante fue 2324.

EJEMPLO 2 Se demostró la capacidad de formar fibras a partir de una mezcla de 97 % en peso de ácido poliláctico (PLA 6201D, Natureworks®) y 3 % en peso de un modificador de poliepóxido. El modificador de poliepóxido fue poli (etileno-co-metil acrilato-co-glicidil metacrilato) (Sigma-Aldrich Co.) que tiene un régimen de flujo en estado fundido de 6 g/10 min (190 °C/2160 g) , un contenido de glicidil metacrilato de 8 % en peso, un contenido de metil acrilato de 25 % en peso, y un contenido de etileno de 67 % en peso. Los polímeros se alimentaron en un extrusor de doble tornillo Thermo Prism™ USALAB 16 (Thermo Electron Corp., Stone, Inglaterra). La temperatura de fusión del extrusor fue 195 °C. El extrusor tenía 11 zonas, numeradas consecutivamente del 0-10 desde la tolva de alimentación al troquel. La resina de ácido poliláctico se mezcló en seco con el modificador de poliepóxido y se alimentó a la garganta de alimentación del extrusor (sin calentar, antes de la zona 1 del extrusor) a una tasa de 1.36 Kg/h (3 libras por hora) . La velocidad del tornillo fue de 200 revoluciones por minuto ("rpm"). El troquel usado para extrudir la resina tenía 1 abertura en el troquel (3 milímetros de diámetro) . Tras la formación, la resina extrudida se enfrió en una cinta transportadora enfriada por aire y se conformó en pelotillas. Las pelotillas se suministraron después a un extrusor calentado hasta una temperatura de 240 °C. La productividad del extrusor fue 0.4 gramos por hueco por minuto (en un filtro de paquete para hilado de 16 huecos por pulgada (por 2.54 cm) . La masa fundida se extrudió a través del filtro de paquete para hilado para formar las fibras continuas las cuales se apagaron después usando aire forzado suministrado por un soplador a una temperatura de 25 °C. Las fibras continuas se estiraron después sobre un cilindro de tensión a una velocidad de 2000 metros por minuto ( "mpm" ) . El índice de estiramiento resultante fue 1549.

EJEMPLO 3 Las fibras se formaron a partir de una mezcla de 95 % en peso de ácido poliláctico (PLA 6201D, Natureworks®) y 5 % en peso de poli (etileno-co-metil acrilato-co-glicidil metacrilato) (Sigma-Aldrich Co.) como se describió en el Ejemplo 2. Las fibras continuas se estiraron después sobre un cilindro de tensión a una velocidad de 2000 metros por minuto ( "mpm" ) . El índice de estiramiento resultante fue 1549. Las fibras se hilaron además a 3000 metros por minuto ( "mpm" ) para un índice de estiramiento resultante de 2324.

EJEMPLO 4 Las fibras se formaron a partir de una mezcla de 90 % en peso de ácido poliláctico (PLA 62OID, Natureworks®) y 10 % en peso de poli (etileno-co-metil acrilato-co-glicidil metacrilato) (Sigma-Aldrich Co.) como se describió en el Ejemplo 2, excepto que las fibras se extrudieron a 215 °C y se estiraron sobre un cilindro de tensión a 500 mpm con un índice de estiramiento resultante de 387. Antes de la formación de las fibras, se empleó además la microscopía electrónica de transmisión ("TEM") para observar la mezcla. Una imagen de la mezcla a 10,000X se muestra en la Fig. 2. Como se muestra, la mezcla contiene una pluralidad de pequeños dominios como lo evidencia las áreas oscuras.

EJEMPLO 5 Las pelotillas se formaron a partir de una mezcla de 85 % en peso de ácido poliláctico (PLA 6201D, Natureworks®) y 15 % en peso de poli (etileno-co-metil acrilato-co-glicidil metacrilato) (Sigma-Aldrich Co.) como se describió en el Ejemplo 2. Las pelotillas resultantes no se hilaron en fibras.

EJEMPLO 6 Las fibras se formaron a partir de una mezcla de 90 % en peso de ácido poliláctico (PLA 6201D, Natureworks®) y 10 % en peso de un modificador de poliepóxido. El modificador de poliepóxido fue poli(etileno cometil acrilato coglicidil metacrilato) (Lotader® AX8950, Arkema) que tiene un régimen de flujo en estado fundido de 70-100 g/ 10 min (190°C/2160 g) , un contenido de metacrilato de glicidilo del 7 al 11 % en peso, un contenido de acrilato de metilo del 13 al 17 % en peso, y un contenido de etileno del 72 al 80 % en peso. Se empleó el mismo proceso que en el Ejemplo 2, excepto que las fibras se extrudieron a 210 °C y se estiraron sobre un cilindro de tensión a una velocidad de 800 mpm lo cual resultó en un índice de estiramiento de 620.

EJEMPLO 7 Las pelotillas se formaron a partir de una mezcla de 90 % en peso de ácido poliláctico (PLA 6201D, Natureworks®) y 10 % en peso de poli (etileno-co-metil acrilato-co-glicidil metacrilato) (Sigma-Aldrich Co.) como se describió en el Ejemplo 2, excepto que los polímeros se mezclaron juntos a una temperatura de fusión de 235 °C. Las pelotillas resultantes no se hilaron en fibras.

Se prepararon diez (10) muestras de acuerdo con los Ejemplos 1-4 y 6 y después se probó su tenacidad y elongación. Los resultados (promedios) se exponen más abajo. Tabla 1: Propiedades de las fibras para los Ejemplos 1-4 y 6 EJEMPLO 8 Se demostró la capacidad de formar fibras a partir de una mezcla de 88.7 % en peso de ácido poliláctico (PLA 6201D, Natureworks® ) , 1.5 % en peso de un modificador de poliepóxido, y 9.8 % en peso de un aditivo endurecedor. El modificador de poliepóxido fue poli (etileno-co-metil acrilato-co-glicidil metacrilato) (Lotader® AX8950, Arkema) . El aditivo endurecedor fue Vistamaxx™ 2120 (Exxonmobil) , el cual es un copolímero de poliolefina/elastómero con un régimen de flujo en estado fundido de 29 g/10 min (190°C, 2160 g) y una densidad de 0.866 g/cm3. Los polímeros se alimentaron un extrusor de corrotación, de doble tornillo (ZSK-30, diámetro de 30 trun, longitud de 1328 milímetros) que se empleó para hacer la composición y se fabricó por Werner y Pfleiderer Corporation de Ramsey, Nueva Jersey. El extrusor poseía 14 zonas, numeradas consecutivamente del 1-14 desde la tolva de alimentación al troquel. El primer cilindro # 1 recibió las resinas a través del alimentador gravimétrico con una productividad total de 6.81 kg/h (15 libras por hora) . El troquel usado para extrudir la resina tenía 3 aberturas en el troquel (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 pelotillas mediante un peletizador Conair. La velocidad del tornillo fue de 100 revoluciones por minuto ("rpm") . Las pelotillas se suministraron después a un extrusor calentado hasta una temperatura de 220 °C. La productividad del extrusor fue 0.4 gramos por hueco por minuto (en un filtro de paquete para hilado de 16 huecos por pulgada) . La masa fundida se extrudió a través del filtro de paquete para hilado para formar las fibras continuas las cuales se apagaron después usando aire forzado suministrado por un soplador a una temperatura de 25 °C. Las fibras continuas se estiraron después sobre un cilindro de tensión a una velocidad de 1000 metros por minuto ("mpm") . El índice de estiramiento resultante fue 775.

EJEMPLO 9 Las fibras se formaron como se describió en el Ejemplo 8, excepto que la temperatura a la cual las fibras se extrudieron fue 240 °C y la velocidad de estiramiento del cilindro de tensión fue 1000 metros por minuto ("mpm"). El índice de estiramiento resultante fue 775.

EJEMPLO 10 Las fibras se formaron como se describió en el Ejemplo 8, excepto que el aditivo endurecedor fue Escorene™ Ultra 7720 (Exxonmobil) , el cual es una resina de etileno vinil acetato ("EVA"), la cual tiene un régimen de flujo en estado fundido de 150 g/10min y una densidad de 0.946 g/cm3 y la velocidad de estiramiento del cilindro de tensión fue 700 metros por minuto ("mpm") . El índice de estiramiento resultante fue 542.

EJEMPLO 11 Las fibras se formaron como se describió en el Ejemplo 10, excepto que la temperatura a la cual las fibras se extrudieron fue 240 °C y la velocidad de estiramiento del cilindro de tensión fue 1000 metros por minuto ("mpm")- El índice de estiramiento resultante fue 775.

EJEMPLO 12 Las fibras se formaron como se describió en el Ejemplo 10, excepto que la temperatura a la cual las fibras se extrudieron fue 230 °C.

EJEMPLO 13 Las fibras se formaron como se describió en el Ejemplo 8, excepto que la temperatura a la cual los polímeros se mezclaron fue 235 °C y la temperatura a la cual las fibras se extrudieron fue 235 °C y la velocidad de estiramiento del cilindro de tensión fue 3000 metros por minuto ("mpm") . El índice de estiramiento resultante fue 2324.

Se prepararon diez (10) muestras de acuerdo con los Ejemplos 8-13 y después se probó su tenacidad y elongación. Los resultados (promedios) se exponen más abajo.

Tabla 2: Propiedades de las fibras para los Ejemplos 8-13 EJEMPLO 14 Se demostró la capacidad de formar fibras a partir de una mezcla de 89.6 % en peso de ácido poliláctico (PLA 6201D, Natureworks®) , 0.5 % en peso de un modificador de poliepóxido, y 9.9 % en peso de un aditivo endurecedor. El modificador de poliepóxido fue poli (etileno-co-metil acrilato-co-glicidil metacrilato) (Lotader® AX8950, Arkema) . El aditivo endurecedor fue Vistamaxx™ 2120 (Exxonmobil) . Los polímeros alimentaron un extrusor de corrotación, de doble tornillo (ZSK-30, diámetro de 30 mm, longitud de 1328 milímetros) que se empleó para hacer la composición y se fabricó por Werner y Pfleiderer Corporation de Ramsey, Nueva Jersey. El extrusor poseía 14 zonas, numeradas consecutivamente del 1-14 desde la tolva de alimentación al troquel. El primer cilindro # 1 recibió las resinas a través del alimentador gravimétrico con una productividad total de 15 libras por hora. El troquel usado para extrudir la resina tenía 3 aberturas en el troquel (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 pelotillas mediante un peletizador Conair. La velocidad del tornillo fue de 100 revoluciones por minuto ("rpm"). Las pelotillas se suministraron después a un extrusor calentado hasta una temperatura de 220 °C. La productividad del extrusor fue 0.4 gramos por hueco por minuto (en un filtro de paquete para hilado de 16 huecos por pulgada (por 2.54 cm) . La masa fundida se extrudió a través del filtro de paquete para hilado para formar las fibras continuas las cuales se apagaron después usando aire forzado suministrado por un soplador a una temperatura de 25 °C. Las fibras continuas se estiraron después sobre un cilindro de tensión a una velocidad de 500 metros por minuto ("mpm") . El índice de estiramiento resultante fue 387. Las fibras no pudieron recogerse .

EJEMPLO 15 Las fibras se formaron como se describió en el Ejemplo 14, excepto que la temperatura a la cual las fibras se extrudieron fue 225 °C y la velocidad del cilindro de tensión fue 750 mpm. Las fibras no pudieron recogerse.

EJEMPLO 16 Las fibras se formaron como se describió en el Ejemplo 14, excepto que la temperatura a la cual las fibras se extrudieron fue 230 °C y la velocidad del cilindro de tensión fue 1500 mpm. Las fibras no pudieron recogerse.

EJEMPLO 17 Las fibras se formaron como se describió en el Ejemplo 14, excepto que la temperatura a la cual las fibras se extrudieron fue 235 °C y la velocidad del cilindro de tensión fue 2000 mpm. Las fibras se recogieron a 2000 mpm y las fibras se hilaron hasta 3000 mpm.

EJEMPLO 18 Las fibras se formaron como se describió en el Ejemplo 14, excepto que la temperatura a la cual las fibras se extrudieron fue 240 °C y la velocidad del cilindro de tensión fue 2000 mpm. Las fibras se recogieron a 2000 mpm y las fibras se hilaron hasta 3000 mpm.

EJEMPLO 19 Las fibras se formaron como se describió en el Ejemplo 14, excepto que la temperatura a la cual las fibras se extrudieron fue 245 °C y la velocidad del cilindro de tensión fue 2000 mpm. Las fibras se recogieron a 2000 mpm y las fibras se hilaron hasta 2800 mpm.

EJEMPLO 20 Las fibras se formaron como se describió en el Ejemplo 14, excepto que la temperatura a la cual las fibras se extrudieron fue 250 °C y la velocidad del cilindro de tensión fue 2000 mpm. Las fibras se recogieron a 2000 mpm y las fibras se hilaron hasta 2900 mpm.

Se prepararon diez (10) muestras de acuerdo con los Ejemplos 17-20 y después se probó su tenacidad y elongación. Los resultados (promedios) se exponen más abajo.

Tabla 3: Propiedades de las fibras para los Ejemplos 17-20 EJEMPLO 21 Se demostró la capacidad de formar fibras a partir de una mezcla de 88.7 % en peso de ácido poliláctico (PLA 6201D, Natureworks®) , 1.5 % en peso de un modificador de poliepóxido, y 9.8 % en peso de un aditivo endurecedor. El modificador de poliepóxido fue poli (etileno-co-metil acrilato-co-glicidil metacrilato) (Lotader® AX8950, Arkema) . El aditivo endurecedor fue Vistamaxx™ 2120 (Exxonmobil) . Los polímeros alimentaron un extrusor de corrotación, de doble tornillo (ZSK-30, diámetro de 30 mm, longitud de 1328 milímetros) que se empleó para hacer la composición y se fabricó por Werner y Pfleiderer Corporation de Ramsey, Nueva Jersey. El extrusor poseía 14 zonas, numeradas consecutivamente del 1-14 desde la tolva de alimentación al troquel. El primer cilindro # 1 recibió las resinas a través del alimentador gravimétrico con una productividad total de 15 libras por hora. El troquel usado para extrudir la resina tenía 3 aberturas en el troquel (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 pelotillas mediante un peletizador Conair. La velocidad del tornillo fue de 100 revoluciones por minuto ("rpm"). Las pelotillas se suministraron después a un extrusor calentado hasta una temperatura de 220 °C. La productividad del extrusor fue 0.4 gramos por hueco por minuto (en un filtro de paquete para hilado de 16 huecos por pulgada) . La masa fundida se extrudió a través del filtro de paquete para hilado para formar las fibras continuas las cuales se apagaron después usando aire forzado suministrado por un soplador a una temperatura de 25 °C. Las fibras continuas se estiraron después sobre un cilindro de tensión a una velocidad de 500 metros por minuto ( "mpm" ) - El índice de estiramiento resultante fue 387. Las fibras no pudieron recogerse.

EJEMPLO 22 Las fibras se formaron como se describió en el Ejemplo 21, excepto que la temperatura a la cual las fibras se extrudieron fue 225 °C y la velocidad del cilindro de tensión fue 1200 mpm. Las fibras no pudieron recogerse.

EJEMPLO 23 Las fibras se formaron como se describió en el Ejemplo 21, excepto que la temperatura a la cual las fibras se extrudieron fue 230 °C y la velocidad del cilindro de tensión fue 2000 mpm. Las fibras se recogieron a 2000 mpm y las fibras se hilaron hasta 2400 mpm.

EJEMPLO 24 Las fibras se formaron como se describió en el Ejemplo 21, excepto que la temperatura a la cual las fibras se extrudieron fue 235 °C y la velocidad del cilindro de tensión fue 2000 mpm. Las fibras se recogieron a 2000 mpm y las fibras se hilaron hasta 3000 mpm.

EJEMPLO 25 Las fibras se formaron como se describió en el Ejemplo 21, excepto que la temperatura a la cual las fibras se extrudieron fue 240 °C y la velocidad del cilindro de tensión fue 2000 mpm. Las fibras se recogieron a 2000 mpm y las fibras se hilaron hasta 3000 mpm.

EJEMPLO 26 Las fibras se formaron como se describió en el Ejemplo 21, excepto que la temperatura a la cual las fibras se extrudieron fue 245 °C y la velocidad del cilindro de tensión fue 2000 mpm. Las fibras se recogieron a 2000 mpm y las fibras se hilaron hasta 3000 mpm.

EJEMPLO 27 Las fibras se formaron como se describió en el Ejemplo 21, excepto que la temperatura a la cual las fibras se extrudieron fue 250 °C y la velocidad del cilindro de tensión fue 2000 mpm. Las fibras se recogieron a 2000 mpm y las fibras se hilaron hasta 2800 mpm.

Se prepararon diez (10) muestras de acuerdo con los Ejemplos 23-27 y después se probó su tenacidad y elongación. Los resultados (promedios) se exponen más abajo.

Tabla 4: Propiedades de las fibras para los Ejemplos 23-27 EJEMPLO 28 Se demostró la capacidad de formar fibras a partir de una mezcla de 87.8 % en peso de ácido poliláctico (PLA 6201D, Natureworks®) , 2.4 % en peso de un modificador de poliepóxido, y 9.8 % en peso de un aditivo endurecedor. El modificador de poliepóxido fue poli (etileno-co-metil acrilato-co-glicidil metacrilato) (Lotader® AX8950, Arkema) . El aditivo endurecedor fue Vistamaxx™ 2120 (Exxonmobil) . Los polímeros alimentaron un extrusor de corrotación, de doble tornillo (ZSK-30, diámetro de 30 mm, longitud de 1328 milímetros) que se empleó para hacer la composición y se fabricó por Werner y Pfleiderer Corporation de Ramsey, Nueva Jersey. El extrusor poseía 14 zonas, numeradas consecutivamente del 1-14 desde la tolva de alimentación al troquel. El primer cilindro # 1 recibió las resinas a través del alimentador gravimétrico con una productividad total de 15 libras por hora. El troquel usado para extrudir la resina tenía 3 aberturas en el troquel (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 pelotillas mediante un peletizador Conair. La velocidad del tornillo fue de 100 revoluciones por minuto ("rpm"). Las pelotillas se suministraron después a un extrusor calentado hasta una temperatura de 220 °C. La productividad del extrusor fue 0.4 gramos por hueco por minuto (en un filtro de paquete para hilado de 16 huecos por pulgada) . La masa fundida se extrudió a través del filtro de paquete para hilado para formar las fibras continuas las cuales se apagaron después usando aire forzado suministrado por un soplador a una temperatura de 25 °C. Las fibras continuas se estiraron después sobre un cilindro de tensión a una velocidad de 1300 metros por minuto ("mpm"). El índice de estiramiento resultante fue 387. Las fibras no pudieron recogerse.

EJEMPLO 29 Las fibras se formaron como se describió en el Ejemplo 28, excepto que la temperatura a la cual las fibras se extrudieron fue 225 °C y la velocidad del cilindro de tensión fue 1500 mpm. Las fibras no pudieron recogerse.

EJEMPLO 30 Las fibras se formaron como se describió en el Ejemplo 28, excepto que la temperatura a la cual las fibras se extrudieron fue 230 °C y la velocidad del cilindro de tensión fue 2000 mpm. Las fibras se recogieron a 2000 mpm y las fibras se hilaron hasta 3000 mpm.

EJEMPLO 31 Las fibras se formaron como se describió en el Ejemplo 28, excepto que la temperatura a la cual las fibras se extrudieron fue 235° y la velocidad del cilindro de tensión fue 2000 mpm. Las fibras se recogieron a 2000 mpm y las fibras se hilaron hasta 2900 mpm.

EJEMPLO 32 Las fibras se formaron como se describió en el Ejemplo 28, excepto que la temperatura a la cual las fibras se extrudieron fue 240 °C y la velocidad del cilindro de tensión fue 2000 mpm. Las fibras se recogieron a 2000 mpm y las fibras se hilaron hasta 3000 mpm.

EJEMPLO 33 Las fibras se formaron como se describió en el Ejemplo 28, excepto que la temperatura a la cual las fibras se extrudieron fue 245 °C y la velocidad del cilindro de tensión fue 2000 mpm. Las fibras se recogieron a 2000 mpm y las fibras se hilaron hasta 3000 mpm.

EJEMPLO 34 Las fibras se formaron como se describió en el Ejemplo 28, excepto que la temperatura a la cual las fibras se extrudieron fue 250 °C y la velocidad del cilindro de tensión fue 2000 mpm. Las fibras se recogieron a 2000 mpm y las fibras se hilaron hasta 2800 mpm.

Se prepararon diez (10) muestras de acuerdo con los Ejemplos 30-34 y después se probó su tenacidad y elongación. Los resultados (promedios) se exponen más abajo.

Tabla 5: Propiedades de las fibras para los Ejemplos 30-34 EJEMPLO 35 Se demostró la capacidad de formar fibras a partir de una mezcla de 88.7 % en peso de ácido poliláctico (PLA 6201D, Natureworks®) , 1.5 % en peso de un modificador de poliepóxido, y 9.8 % en peso de un aditivo endurecedor. El modificador de poliepóxido fue poli (etileno-co-metil acrilato-co-glicidil metacrilato) (Lotader® AX8950, Arkema) . El aditivo endurecedor fue Vistamaxx™ 2120 (Exxonmobil) . Los polímeros alimentaron un extrusor de corrotación, de doble tornillo (ZSK-30, diámetro de 30 mm, longitud de 1328 milímetros) que se empleó para hacer la composición y se fabricó por Werner y Pfleiderer Corporation de Ramsey, Nueva Jersey. El extrusor poseía 14 zonas, numeradas consecutivamente del 1-14 desde la tolva de alimentación al troquel. El primer cilindro # 1 recibió las resinas a través del alimentador gravimétrico con una productividad total de 15 libras por hora. El troquel usado para extrudir la resina tenía 3 aberturas en el troquel (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 pelotillas mediante un peletizador Conair. La velocidad del tornillo fue de 200 revoluciones por minuto ("rpm"). Las pelotillas se suministraron después a un extrusor calentado hasta una temperatura de 220 °C. La productividad del extrusor fue 0.4 gramos por hueco por minuto (en un filtro de paquete para hilado de 16 huecos por pulgada) . La masa fundida se extrudió a través del filtro de paquete para hilado para formar las fibras continuas las cuales se apagaron después usando aire forzado suministrado por un soplador a una temperatura de 25 °C. Las fibras continuas se estiraron después sobre un cilindro de tensión a una velocidad de 2000 metros por minuto ("mpm"). El índice de estiramiento resultante fue 1547. Las fibras se recogieron y después el cilindro de tensión se aumentó a 3000 mpm.

EJEMPLO 36 Las fibras se formaron como se describió en el Ejemplo 35, excepto que la temperatura a la cual las fibras se extrudieron fue 230 °C y la velocidad del cilindro de tensión fue 2000 mpm. Las fibras se recogieron a 2000 mpm y las fibras se hilaron hasta 3000 mpm.

EJEMPLO 37 Las fibras se formaron como se describió en el Ejemplo 35, excepto que la temperatura a la cual las fibras se extrudieron fue 235 °C y la velocidad del cilindro de tensión fue 2000 mpm. Las fibras se recogieron a 2000 mpm y las fibras se hilaron hasta 3000 mpm.

EJEMPLO 38 Las fibras se formaron como se describió en el Ejemplo 35, excepto que la temperatura a la cual las fibras se extrudieron fue 240 °C y la velocidad del cilindro de tensión fue 2000 mpm. Las fibras se recogieron a 2000 mpm y las fibras se hilaron hasta 3000 mpm.

EJEMPLO 39 Las fibras se formaron como se describió en el Ejemplo 35, excepto que la temperatura a la cual las fibras se extrudieron fue 245 °C y la velocidad del cilindro de tensión fue 2000 mpm.

EJEMPLO 40 Las fibras se formaron como se describió en el Ejemplo 35, excepto que la temperatura a la cual las fibras se extrudieron fue 250 °C y la velocidad del cilindro de tensión fue 2000 mpm. Las fibras se recogieron a 2000 mpm y las fibras se hilaron hasta 3000 mpm.

EJEMPLO 41 Las fibras se formaron como se describió en el Ejemplo 35, excepto que la temperatura a la cual las fibras se extrudieron fue 255° y la velocidad del cilindro de tensión fue 2000 mpm. Las fibras se recogieron a 2000 mpm y las fibras se hilaron hasta 3000 mpm.

Se prepararon diez (10) muestras de acuerdo con los Ejemplos 35-41 y después se probó su tenacidad y elongación. Los resultados (promedios) se exponen más abaj o .

Tabla 6: Propiedades de las fibras para los Ejemplos 35-41 EJEMPLO 42 Se emplearon además fibras que eran de una mezcla de 88.7 % en peso de ácido poliláctico (PLA 6201D, Natureworks®) , 9.8 % en peso de un aditivo endurecedor, y 1.5 % en peso de un modificador de poliepóxido. El modificador de poliepóxido fue poli (etileno-co-metil acrilato-co-glicidil metacrilato) (Lotader® AX8950, Arkema) . El aditivo endurecedor fue PP 3155 (Exxonmobil) , un homopolímero de polipropileno. Los polímeros alimentaron un extrusor de corrotación, de doble tornillo (ZSK-30, diámetro de 30 mm, longitud de 1328 milímetros) que se empleó para hacer la composición y se fabricó por Werner y Pfleiderer Corporation de Ramsey, Nueva Jersey. El extrusor poseía 14 zonas, numeradas consecutivamente del 1-14 desde la tolva de alimentación al troquel. El primer cilindro # 1 recibió las resinas a través del alimentador gravimétrico con una productividad total de 15 libras por hora. El troquel usado para extrudir la resina tenía 3 aberturas en el troquel (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 pelotillas mediante un peletizador Conair. La velocidad del tornillo fue de 100 revoluciones por minuto ("rpm") . Las pelotillas se suministraron después a un extrusor calentado hasta una temperatura de 230 °C. La productividad del extrusor fue 0.4 gramos por hueco por minuto (en un filtro de paquete para hilado de 16 huecos por pulgada) . La masa fundida se extrudió a través del filtro de paquete para hilado para formar las fibras continuas las cuales se apagaron después usando aire forzado suministrado por un soplador a una temperatura de 25 °C. Las fibras continuas se estiraron después sobre un cilindro de tensión a una velocidad de 2000 metros por minuto ("mpm"). Las fibras se recogieron a 2000 mpm y las fibras se hilaron hasta 3000 mpm.

EJEMPLO 43 Las fibras se formaron como se describió en el Ejemplo 42, excepto que la temperatura a la cual las fibras se extrudieron fue 235 °C y la velocidad del cilindro de tensión fue 2000 mpm. Las fibras se recogieron a 2000 mpm y las fibras se hilaron hasta 3000 mpm.

EJEMPLO 44 Las fibras se formaron como se describió en el Ejemplo 42, excepto que la temperatura a la cual las fibras se extrudieron fue 240 °C y la velocidad del cilindro de tensión fue 2000 mpm. Las fibras se recogieron a 2000 mpm y las fibras se hilaron hasta 3000 mpm.

Se prepararon diez (10) muestras de acuerdo con los Ejemplos 42-44 y después se probó su tenacidad y elongación. Los resultados (promedios) se exponen más abajo.

Tabla 7: Propiedades de las fibras para los Ejemplos 42-44 EJEMPLO 45 Se demostró la capacidad de formar fibras a partir de una mezcla de 89.25 % en peso de ácido poliláctico (PLA 6201D, Natureworks®) , 0.75 % en peso de un modificador de poliepóxido, y 10 % en peso de un aditivo endurecedor. El modificador de poliepóxido fue poli (etileno-co-metil acrilato-co-glicidil metacrilato) (Lotader® AX8900, Arkema) . El aditivo endurecedor fue PP 3155 (Exxon-Mobil ) , un homopolímero de polipropileno. Los polímeros alimentaron un extrusor de corrotación, de doble tornillo (ZSK-30, diámetro de 30 mm, longitud de 1328 milímetros) que se empleó para hacer la composición y se fabricó por erner y Pfleiderer Corporation de Ramsey, Nueva Jersey. El extrusor poseía 14 zonas, numeradas consecutivamente del 1-14 desde la tolva de alimentación al troquel. El primer cilindro # 1 recibió las resinas a través del alimentador gravimétrico con una productividad total de 6.81 kg/h (15 libras por hora). El troquel usado para extrudir la resina tenía 3 aberturas en el troquel (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 pelotillas mediante un peletizador Conair. La velocidad del tornillo fue de 200 revoluciones por minuto ("rpm") . Tras la formación, la resina extrudida se enfrió en una cinta transportadora enfriada por aire y se conformó en pelotillas. Las pelotillas se suministraron después a un extrusor calentado hasta una temperatura de 240 °C. La productividad del extrusor fue 0.4 gramos por hueco por minuto (en un filtro de paquete para hilado de 16 huecos por pulgada) . La masa fundida se extrudió a través del filtro de paquete para hilado para formar las fibras continuas las cuales se apagaron después usando aire forzado suministrado por un soplador a una temperatura de 25 °C. Las fibras continuas se estiraron después sobre un cilindro de tensión a una velocidad de 2000 metros por minuto ( "mpm" ) . El índice de estiramiento resultante fue 1547. Las fibras se recogieron y después el cilindro de tensión se aumentó a 3000 mpm. La productividad del extrusor disminuyó después hasta 0.28 gramos por hueco por minuto y las fibras se estiraron sobre un cilindro de tensión a 3000 mpm lo cual resultó en un índice de estiramiento de 3320.

EJEMPLO 46 Las fibras se formaron como se describió en el Ejemplo 45, excepto que la temperatura a la cual las fibras se extrudieron fue 245 °C y la velocidad del cilindro de tensión fue 2000 mpm. No se recogieron fibras.

EJEMPLO 47 Las fibras se formaron como se describió en el Ejemplo 45, excepto que la temperatura a la cual las fibras se extrudieron fue 250 °C y la velocidad del cilindro de tensión fue 2000 mpm. No se recogieron fibras.

EJEMPLO 48 Las fibras se formaron como se describió en el Ejemplo 45, excepto que la concentración de Lotader™ AX8900 fue 0.5% y la velocidad del cilindro de tensión fue 2000 mpm. Las fibras se recogieron a 2000 mpm y se hilaron hasta 3000 mpm a una productividad de 0.16 gramos por hueco por minuto lo cual resultó en un índice de estiramiento de 5810. Se tomó además una fotografía SEM de la fibra y se muestra en la Fig. 8.

Como se mencionó, la fibra contiene un componente de envoltura delgado que rodea el componente núcleo.

EJEMPLO 49 Las fibras se formaron como se describió en el Ejemplo 45, excepto que la concentración de polipropileno fue 2.5% y la velocidad del cilindro de tensión fue 2000 mpm. Las fibras se recogieron a 2000 mpm y se hilaron hasta 3000 mpm a una productividad de 0.24 gramos por hueco por minuto lo cual resultó en un índice de estiramiento de 3873. Antes de la formación de las fibras, se empleó además la microscopía electrónica de transmisión ("TEM") para observar la mezcla. Una imagen de la mezcla a 10,000X se muestra en la Fig. 3. Como se muestra, la mezcla contiene una pluralidad de dominios de nano tamaños de Lotader® AX 8900 como lo evidencia las áreas oscuras más pequeñas y además una pluralidad de dominios de polipropileno de micro tamaños como lo evidencia las áreas oscuras más grandes.

EJEMPLO 50 Las fibras se formaron como se describió en el Ejemplo 45, excepto que el modificador de poliepóxido fue CESA™ Extend 8478 (Clariant Corporation, 10% BASF Joncryl™ ADR 4368 diluido en Natureworks PLA 6201D) y la concentración de CESA fue 0.5 % en peso y la velocidad del cilindro de tensión fue 2000 mpm lo cual resultó en un índice de estiramiento de 1549. No se recogieron fibras.

Antes de la formación de las fibras, se empleó además la microscopía electrónica de transmisión ("TEM") para observar la mezcla. Una imagen de la mezcla a ??,???? se muestra en la Fig. 4. Como se muestra, la mezcla contiene una pluralidad de dominios grandes como lo evidencia las áreas oscuras, se prepararon además diez (10) muestras de fibras de acuerdo con los Ejemplos 45, 48, y 49 y después se probó su tenacidad y elongación. Los resultados (promedios) se exponen más abajo.

Tabla 8: Propiedades de las fibras para los Ejemplos 45-49 y EJEMPLO 51 La capacidad de formar fibras a partir de una mezcla de 98.5 % en peso de ácido poliláctico (PLA 6201D, Natureworks®) , 1.5 % en peso de un modificador de poliepóxido. El modificador de poliepóxido fue poli (etileno-co-metil acrilato-co-glicidil metacrilato) (Lotader® AX8900, Arkema) . Los polímeros alimentaron un extrusor de corrotación, de doble tornillo (ZSK-30, diámetro de 30 mm, longitud de 1328 milímetros) que se empleó para hacer la composición y se fabricó por Werner y Pfleiderer Corporation de Ramsey, Nueva Jersey. El extrusor poseía 14 zonas, numeradas consecutivamente del 1-14 desde la tolva de alimentación al troquel. El primer cilindro # 1 recibió las resinas a través del alimentador gravimétrico con una productividad total de 15 libras por hora. El troquel usado para extrudir la resina tenía 3 aberturas en el troquel (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 pelotillas mediante un peletizador Conair. La velocidad del tornillo fue de 200 revoluciones por minuto ("rpm"). Tras la formación, la resina extrudida se enfrió en una cinta transportadora enfriada por aire y se conformó en pelotillas. Las pelotillas se suministraron después a un extrusor calentado hasta una temperatura de 240 °C. La productividad del extrusor fue 0.4 gramos por hueco por minuto (en un filtro de paquete para hilado de 16 huecos por pulgada) . La masa fundida se extrudió a través del filtro de paquete para hilado para formar las fibras continuas las cuales se apagaron después usando aire forzado suministrado por un soplador a una temperatura de 25 °C. Las fibras continuas se estiraron después sobre un cilindro de tensión a una velocidad de 2000 metros por minuto ( "mpm" ) . El índice de estiramiento resultante fue 1547. No se recogieron fibras pero el cilindro de tensión se aumentó hasta 3000 mpm. La productividad del extrusor disminuyó después hasta 0.28 gramos por hueco por minuto y las fibras se estiraron sobre un cilindro de tensión a 3000 mpm lo cual resultó en un índice de estiramiento de 3320.

Antes de la formación de las fibras, se empleó además la microscopía electrónica de transmisión ("TEM") para observar la mezcla. Una imagen de la mezcla a 10,000X se muestra en la Fig. 5. Como se muestra, la mezcla contiene una pluralidad de dominios de nano tamaños de Lotader® AX 8900 como lo evidencia las áreas oscuras más pequeñas.

EJEMPLO 52 Las fibras se formaron como se describió en el Ejemplo 51, excepto que la concentración de Lotader® AX8900 fue 0.5% y la velocidad del cilindro de tensión fue 2000 mpm. Las fibras se recogieron a 2000 mpm y se hilaron hasta 3000 mpm a una productividad de 0.16 gramos por hueco por minuto lo cual resultó en un índice de estiramiento de 5810. Se prepararon Diez (10) muestras de acuerdo con el Ejemplo 52 y después se probó su tenacidad y elongación. Los resultados (promedios) se exponen más abajo.

Tabla 9: Propiedades de las fibras para el Ejemplo EJEMPLO 53 Se demostró la capacidad para formar tramas unidas por hilado a partir de fibras fabricadas de una mezcla de 88.7 % en peso de ácido poliláctico (PLA 6201D, Natureworks®) , 9.8 % en peso PP3155 (Exxon-Mobil ) y 1.5 % en peso de un modificador de poliepóxido. El modificador de poliepóxido fue poli (etileno-co-metil acrilato-co-glicidil metacrilato) (Lotader® AX8950, Arkema) . Los polímeros se alimentaron en un extrusor de dos tornillos solidarios y engranados (64 mm, 2240 mm de longitud) . El extrusor poseía 8 zonas, numeradas consecutivamente del 1-8 desde la tolva de alimentación al troquel. El primer cilindro # 1 recibió las resinas a través del alimentador gravimétrico con una productividad total de 249.7 kg/h (550 libras por hora). El troquel usado para extrudir la resina tenía 24 abertura en el troquel (3 milímetros de diámetro) . Después de la formación, la resina extrudida se enfrió y peletizó bajo el agua usando un peletizador bajo el agua Gala. La velocidad del tornillo fue de 350 revoluciones por minuto ("rpm"). Las pelotillas se suministraron después a un extrusor calentado hasta una temperatura de 240 °C. La productividad del extrusor fue 0.7 gramos por hueco por minuto (abertura de 0.6 mm, en un filtro de paquete para hilado de 100 huecos por pulgada (por 2.54 cm) . La masa fundida se extrudió a través del filtro de paquete para hilado para formar las fibras continuas las cuales se apagaron después usando aire forzado suministrado por un soplador a una temperatura de 25 °C. Las fibras continuas se estiraron después mecánicamente usando una unidad de estiramiento de fibras y se depositaron sobre un alambre de formación en movimiento a una velocidad de estiramiento de 4600 metros por minuto lo cual resultó en un índice de estiramiento de 2025. Las fibras se adhirieron después térmicamente para formar una trama unida por hilado continua usando un rodillo de calandria caliente. La trama resultante se recogió en una enrolladora y se evaluó.

EJEMPLO 54 Las tramas unidas por hilado se formaron como se describió en el Ejemplo 53, excepto que la mezcla de polímeros era un PLA plastificado que consistía de 92 % en peso de ácido poliláctico (PLA 6201D, Nature orks®) , 2 % en peso Pluriol WI-285 (BASF), 2.7 % en peso Carbowax 8000 (Dow) y 3.3 % en peso de Fusabond MD-353D (DuPont) y la velocidad de estiramiento fue 3200 mpm lo cual resultó en un índice de estiramiento de 1410. Las tramas resultantes se recogieron en la enrolladora para su evaluación.

EJEMPLO 55 Las tramas unidas por hilado se formaron como se describió en el Ejemplo 53, excepto que el polímero fue 100 % en peso de ácido poliláctico (PLA 6201D, Natureworks®) , el cual no estaba mezclado y la velocidad de estiramiento fue 3400 mpm (abertura de 0.35 mm en un paquete de 100 huecos por pulgada (por 2.54 cm) lo cual resultó en un índice de estiramiento de 509. Las tramas resultantes se recogieron en la enrolladora para su evaluación.

Se prepararon diez (10) muestras de acuerdo con los Ejemplos 53-55 y después se probaron con respecto a la elongación y resistencia a la tracción en ambas direcciones, la de máquina ( D) y la transversal (CD) de la trama. Los resultados (promedios) se exponen más abajo. Las resistencias a la tracción se normalizaron hasta el peso base para tener en cuenta las diferencias en el peso base.

Tabla 10: Propiedades de las fibras para los Ejemplos 53-55 Si bien la invención se ha descrito en detalle con respecto a las modalidades específicas de la misma, se apreciará que los expertos en la técnica, al alcanzar un entendimiento de lo anterior, pueden concebir fácilmente alteraciones, variaciones, y equivalentes a estas modalidades. En consecuencia, el alcance de la presente invención debe evaluarse como el de las reivindicaciones adjuntas y cualquier equivalente a ellas.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Un método para formar una fibra multicomponentes, caracterizado porque comprende mezclar un ácido poliláctico, un aditivo endurecedor polimérico, y un modificador de poliepóxido para formar una composición termoplástica, y después de eso extrudir la composición termoplástica a través de un troquel para formar una fibra, en donde la fibra contiene un componente núcleo rodeado por un componente de envoltura, y en donde el ácido poliláctico constituye aproximadamente 50 % en peso o más del contenido de polímero del componente núcleo y el aditivo endurecedor polimérico constituye aproximadamente 50 % en peso o más del contenido de polímero del componente de envoltura.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el aditivo endurecedor polimérico constituye de aproximadamente 90 % en peso a 100 % en peso del contenido de polímero del componente de envoltura.

3. El método de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el componente de envoltura constituye de aproximadamente 0.5% a aproximadamente 25% del diámetro de la fibra.

. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque además comprende formar pelotillas a partir de la composición termoplástica mezclada, y extrudir las pelotillas a través del troquel para formar la fibra.

5. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque las pelotillas se forman usando un peletizador bajo el agua.

6. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la relación del régimen de flujo en estado fundido del ácido poliláctico al régimen de flujo en estado fundido del aditivo endurecedor polimérico es de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 0.9.

7. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el aditivo endurecedor polimérico es una poliolefina.

8. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el modificador de poliepóxido incluye an componente monomérico (met) acrílico epoxi funcional, tal como glicidil acrilato, glicidil metacrilato, o una combinación de estos.

9. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el modificador de poliepóxido es poli (etileno- co-metacrilato- co-glicidil metacrilato) .

10. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el ácido poliláctico constituye aproximadamente el 70 % en peso o más de la composición termoplástica .

11. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el mezclado ocurre a una temperatura por encima del punto de fusión del ácido poliláctico y por debajo de una temperatura de aproximadamente 230 °C y en donde la extrusión de la composición termoplástica mezclada ocurre a una temperatura por encima de aproximadamente 230 °C.

12. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la composición termoplástica mezclada comprende una pluralidad de dominios discretos dispersados dentro de una fase continua, los dominios discretos que contienen el modificador de poliepóxido y la fase continua que contiene el ácido poliláctico .

13. Una fibra caracterizada porque se forma por el método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores .

14. Una fibra multicomponentes caracterizada porque contiene un componente de núcleo rodeado por un componente de envoltura, en donde el ácido poliláctico constituye aproximadamente 50 % en peso o mayor del contenido de polímero del componente núcleo y un aditivo endurecedor polimérico, tal como una poliolefina, constituye aproximadamente 50 % en peso o mayor del contenido de polímero del componente de envoltura, en donde el ácido poliláctico en el componente núcleo y el aditivo endurecedor polimérico en el componente de envoltura se derivan de una sola composición termoplástica en la cual el ácido poliláctico se mezcla con el aditivo endurecedor polimérico.

15. La fibra multicomponentes de conformidad con la reivindicación 14, caracterizada porque el aditivo endurecedor polimérico constituye de aproximadamente 90 % en peso a 100 % en peso del contenido de polímero del componente de envoltura.

16. La fibra multicomponentes de conformidad con la reivindicación 14, caracterizada porque el componente de envoltura constituye de aproximadamente 0.5% a aproximadamente 25% del diámetro de la fibra.

17. La fibra multicomponentes de conformidad con la reivindicación 14, caracterizada porque el componente núcleo comprende además un modificador de poliepóxido, tal como un componente monomérico (met) acrílico epoxi funcional.

18. La fibra multicomponentes de conformidad con la reivindicación 14, caracterizada porque la fibra exhibe una elongación máxima de aproximadamente 50% o mayor y una tenacidad de aproximadamente 0.75 a aproximadamente 6 gramos- fuerza por denier.

19. Una trama de tela no tejida caracterizada porque comprende la fibra muíticomponentes de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 18.

20. Un artículo absorbente caracterizado porque comprende un núcleo absorbente posicionado entre una capa permeable a los líquidos y una capa generalmente impermeable a los líquidos, el artículo absorbente que comprende la trama no tejida de conformidad con la reivindicación 19.