MXPA01006366A - Articulos absorbentes que comprenden copolimeros pha biodegradables - Google Patents
Articulos absorbentes que comprenden copolimeros pha biodegradablesInfo
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Abstract
La presente invención se relaciona con copo limeros PHA biodegradables que comprenden al menos dos unidades monoméricas de repetición aleatoria. La presente invención se relaciona además con un artículo de plástico que comprende un copolímero biodegradable, en donde el copolímero biodegradable comprende al menos dos unidades monoméricas de repetición aleatoria (RRMU) en donde la primera RRMU tiene la estructura (I)en donde R1 es H o alquilo de C1 o C2, y n es 1ó2;la segunda RRMU tiene la estructura (II) y en donde al menos 50%de las RRMU tiene la estructura de la primera RRMU. Lapresente invención además se relaciona con un artículo absorbente que comprende un lienzo superior permeable a líquidos, un lienzo de refuerzo impermeable a líquidos que comprende una película que contiene un PHA de la presente invención y un núcleo absorbente colocado entre el lienzo superior y el lienzo de refuerzo.
Description
ARTÍCULOS ABSORBENTES QUE COMPRENDEN COPOLÍMEROS PHA BIODEGRADABLES
CAMPO TÉCNICO La presente invención se relaciona con copolímeros PHA biodegradables y los artículos de plástico que comprenden estos copolímeros PhA biodegradables .
ANTECEDENTES DF. LA IN ECCIÓN Los polímeros encuentran usos en una variedad de artículos de plástico entre los que se incluyen películas, hojas. fibras, espumas, artículos moldeados, adhesivos y muchos otros productos especializados. Para aplicaciones en las áreas de empaque, agricultura, artículos domésticos y productos para ei cuidado personal, los polímeros normalmente cieñen un ciclo de uso corto (menos de 12 meses). Por ejemplo, en el empaque de alimentos, ios polímeros desempeñan una' función como un agente protector y se desechan rápidamente después de que se consumen los contenidos. Los productos domésticos tales como botellas para detergente y pañales se desechan una vez que se utiliza el producto.
«r* A
La mayoría de este material plástico termina en la corriente de desechos sólidos, dirigida para desaparecer rápidamente y a un espacio para vertedero cada vez más caro. Mientras que se han hecho algunos 5 esfuerzos para reciclar, la naturaleza de los polímeros y la forma en que s e producen y convierten a productos limita el número de aplicaciones para reciclado posibles. El procesamiento repetido íacluso de polímeros puros da per resultado en la
degradación del material y por consiguiente en propiedades mecánicas deficientes. Diferentes grados de plásticos químicamente similares (por ejemplo, polietilenos de diferentes pesos moleculares, como se utilizan en jarras para leche y • bolsas para
comestibles) mezclados en • el momento de la recolección pueden provocar problemas de procesamiento que hacen que el material recobrado sea inferior o inut ilizable . Las aplicaciones de les artículos absorbentes
tales como pañales, toallas sanitarias, tampones y lo semejante, implican varios tipos diferentes de plásticos. En estos casos, el reciclado es particularmente costoso debido a la dificultad para separar los diferentes componentes. Los productos
desechables de este tipo en general comprenden alguna - s-clase de material de lienzo superior permea-ble a fluidos, un núcleo absorbente, y un material de lienzo de refuerzo impermeable a fluidos. Hasta ahora, estas estructuras absorbentes se han preparado utilizando, por ejemplo, materiales de lienzo superior preparados a partir de materiales de polietileno o polipropileno con película formada, tejidos, no tejidos, o porosos. Los materiales de lienzo de refuerzo típicamente comprenden hojas de polietilenc flexible, Los materiales de núcleo absorbente tipicamente comprenden fibras, de pulpa de madera o fibras de pulpa de madera en combinación con materiales gel ficantes absorbentes- Aunque estos productos ampliamente comprenden materiales que se podría esperar que finalmente se degraden, y aunque los productos de este tipo contribuyen únicamente en un porcentaje muy pequeño de los materiales de desecho sólido totales, generados por los consumidores cada año, no obstante, actualmente se percibe una necesidad por inventar estos productos desechables a partir de materiales que sean capaces de formar abono c compos ?a. . Un producto absorbente desechable convencional es ya un producto con capacidad de formar abono a un grado mayor. ün pañal desechable n- í 4 ,
típico, por ejemplo, consiste de aproximadamente 80% de materiales que pueden firmar abono, por ejemplo, fibras de pulpa de madera, y lo semejante. En el proceso para la formación de abono, los artículos absorbentes desechables sucios se desmenuzan y se mezclan con los desechos orgánicos antes de la formación de abono per se . Después de que se completa la formación de abono, las partículas que no pueden formar abono se extraen por cribado. De esta manera, incluso hoy en día, artículos absorbentes se pueden procesar de manera exitosa en plantas comerciales para la formación de abono. No obstante, existe una necesidad por reducir la cantidad de los materiales que no pueden formar abono en los 'artículos absorbentes desechables. Existe una particular necesidad por reemplazar los lienzos de refuerzo de polietileno en los artículos absorbentes con películas impermeables a líquidos de material que pueda formar abono, debido a que el lienzo de refuerzo típicamente es uno de los componentes que no pueden formar abono mayores de un artículo absorbente desechable convencional. Además de tener la capacidad de formar abono, las películas empleadas como lienzos de refuerzo para los artículos absorbentes deben satisfacer muchos -- $(
otros requerimientos de desempeño. Por ejemplo, las resinas deben ser terirfbplásíricas de tal forma que se puedan emplear métodos para procesamiento de película convencional. Estos métodos incluyen la extrusión de película fundida y película soplada de estructuras de una sola capa y la extrusión de película fundida o soplada de estructuras de múltiples capas. Otros métodos incluyen el recubrimiento por extrusión de un material en uno o en ambos lados de un substrato que pueda formar abono tal como por ejemplo, otra película, una tela no tejida o una trama de papel. Todavía otras propiedades son esenciales en las operaciones para convertir productos, en donde se utilizan películas para fabricar artículos absorbentes. Propiedades tales como resistencia a la tensión, módulo de tensión, resistencia al rasgado, y el punto de suavizamiento térmico determinan un grado mayor de lo bien que correrá una película sobre las líneas de conversión. Además de las propiedades mencionadas anteriormente, son necesarias todavía . otras propiedades para cumplir con los requerimientos del usuario final del artículo absorbente. Las propiedades de la película tales como resistencia al impacto, resistencia a perforaciones, y transmisión - *«~*
de humedad son importantes ya que influyen en la durabilidad y contención "del artículo absorbente mientras que se está utilizando. Una vez que el artículo absorbente se desecha y entra a un proceso para formación de abono, otras propiedades se vuelven importantes. Sin import r si el desecho entrante se desmenuza previamente o no, es importante que la película o ios fragmentos grandes de la película pasen por un rompimiento inicial a partículas muy pequeñas durante las etapas iniciales de la formación de abono. De otra manera, las películas de fragmentos grandes se pueden extraer por cribado de la corriente de abono y nunca se volverán parte del abono final. En el pasado, se han estudiado la biodegradabilidad y las propiedades físicas ae una variedad de polihidroxialcanoatos (PHAs, por sus siglas en inglés). Los polihidroxialcano tos son compuestos de poliéster producidos mediante una variedad de microorganismos, tales como bacterias y algas. Mientras ios polihidroxialcanoatos han sido de interés general debido a su naturaleza biodegradable, su uso actual como un material plástico se ha dificultado por su ines abilidad térmica. Por ejemplo, el poli-3-hidrox ibut irato (PHB) es un producto para almacenamiento de energía 1 S natural de bacterias y algas, y está presente en granulos discretos dentro del citoplasma celular.
Sin embargo, a diferencia de otros polímeros biológicamente sintetizados tales como las proteínas y los polisacáridos, el PHB es termoplástico teniendo un alto grado de cristalinidad y una temperatura de fusión bien definida de aproximadamente 180°C.
Desafortunadamente, el PHB se vuelve inestable y se degrada a temperaturas elevadas cercanas a su temperatura de fusión. Debido a esta inestabilidad térmica, las aplicaciones comerciales del PHB se han limitado en extremo. Como resultado, los inves igadores han estudiado otros polihidroxialcanoatos tales como poli ( 3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) (PHBV) , con la esperanza de descubrir un polihidroxialcanoa to que tenga suficiente estabilidaa térmica y otras propiedades químicas y físicas adecuadas para utilizarse en aplicaciones prácticas. Desafortunadamente, los polihidroxialcanoatos tales como PHB y PHBV son difíciles de procesar en películas adecuadas para aplicaciones de lienzo de refuerzo. Como se analizó previamen e., la inestabilidad térmica del PHB hace que este i-,-
procesamiento sea casi imposible. Además, las velocidades de cristalización lentas y las propiedades de flujo del PHB y del PHBV hacen difícil el procesamiento de la película. Ejemplos del homopolímero PHB y copolímeros PHBV se describen en la Patente de los Estados Unidos 4,393,167, Holmes et al., otorgada el 12 de julio de 1983, y la Patente de los Estados Unidos 4,880,592, otorgada el 14 de noviembre de 1989. Los copolímeros de PHBV están disponibles comercial.), ente de Imperial Chemical Industries con el nombre comercial BIOPOL. Los copolímeros PHBV actualmente se producen con contenidos de valerato que varían de entre aproximadamente 5 y 24% molar. El aumento del contenido de valerato disminuye la temperatura de fusión, la cristalinidad y la rigidez del polímero. Se proporciona un resumen de la tecnología BIOPOL en BUSINESS 2000+ (Invierno de 1990) . Debido a la velocidad lenta de cristalización, una película hecha de PHBV se adherirá a sí misma incluso después del enfriamiento; una fracción sustancial del PHBV permanece amorfa y viscosa durante largos periodos de tiempo. Sn las operaciones de película fundida, en donde la película se enfría inmediatamente sobre rodillos refrigerantes * i * 3tó5
después de dejar la matriz de película, el PHBV fundido con frecuencia se" adhiere a los rodillos ff «i restringiendo la velocidad a la cual la película se puede procesar, o incluso evitando que la película se pueda recolectar. En películas sopladas, la viscosidad residual del PHBV provoca que la película tubular se adhiera a sí misma después de que se ha enfriado y colapsado para el devanado. La Patente de los Estados Unidos 4,880,592, Martini et al., otorgada el 14 de noviembre de 1989, expone' un medio para lograr una película de monocapa PHBV para aplicaciones de lienzo de refuerzo de. pañal mediante la coextrusión del PHBV entre dos capas de polímero sacrificial, por ejemplo, una poliolefina, estirando y orientado la- película de múltiples capas y luego quitando las capas de poliolefina después de que el PHBV ha- tenido tiempo de cristalizar. La película de PHBV restante se lamina después ya sea a películas solubles en agua o películas insolu.bles en agua tales como cloruro de polivinilidona u otras poliolefinas . Desafortunadamente, estas medidas de procesamiento drásticas y molestas son necesarias en un' intento por evitar las dificultades inherentes asociadas con el procesamiento del PHBV en las películas .
Con base en lo anterior, existe una necesidad por artículos de plástico que se puedan biodegradar. En efecto estos artículos biodegradables podrían facilitar el "reciclado" de los artículos de plástico en otro producto que se pueda utilizar, humus, a través de la formación de abono. Para satisfacer esta necesidad, existe una necesidad preliminar de un polímero biodegradable que tenga la capacidad de procesarse fácilmente en un artículo de plástico para utilizarse en un producto desechable.
OBJETIVOS DE LA INVENCIÓN Un objetivo de la presente invención es proporcionar un copolímero de polihidroxialcanoato (PHA) biodegradable. Un objetivo de la presente invención también es proporcionar artículos de plástico que comprendan un polihidroxialcanoato (PHA) biodegradable. Un objetivo de la presente" "invención también es proporcionar un método para utilizar un polihidroxialcanoato (PHA) biodegradable para producir artículos de plástico. Un objetivo de la presente invención también es proporcionar una prenda interior sanitaria desechable que comprenda una película que consta de un polihidroxialcanoato (PHA) biodegradable.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con copolímeros de polihidroxialcanoato (PHA} biodegradables y novedosos, que comprenden al menos dos unidades monoméricas de repetición aleatoria. La presente invención además se relaciona con artículos de plástico que comprenden un copo limero biodegradable, en donde el copolímero comprende al menos dos unidades monoméricas de repetición aleatoria, en donde la primera unidad monomérica tiene la estructura
en donde R1 es H, o alquilo de Ci o C2, y n es 1 ó 2; la segunda unidad monomérica tiene la estructura
- y en donde al menos 50% de las unidades monoméricas de repetición aleatoria tienen la estructura de la primera unidad monomérica. Estos artículos de plástico incluyen películas,' hojas, fibras, espumas, artículos moldeados, telas no tejidas, elastómeros, y adhesivos . La presente invención además se relaciona con un artículo absorbente que comprende un lienzo superior permeable a líquidos, un lienzo de refuerzo impermeable a líquidos biodegradabie que comprende una película que consta de un PHA biodeg adable y un núcleo absorbente colocado entre el lienzo superior y el lienzo de refuerzo.
DESCRIPCIÓN DETALLADA La presente invención responde a la necesidad de un copolímero biodegradable que tenga la capacidad de procesarse fácilmente en un artículo de' plástico. La presente invención además responde a la necesidad de artículos de plástico desechables con ' una biodegradabilidad y/o capacidad de formar abono aumentada . En el sentido en el que se utiliza en la presente, "ASTM" significa Sociedad Americana para Prueba y Materiales.
En el sentido en el que se utiliza en la presente, "que comprende" significa que se pueden agregar otros pasos y otros ingredientes que no afecten el resultado final. Este término abarca los términos "que consiste de" y "que consiste esencialmente de". En el s"entido en el que se utiliza en la presente, "alquilo" significa una cadena -que contiene carbono saturado que puede ser recta o ramificada; y sustituida (mono- o poli-) o sin sustituir. En el sentido en el que se utiliza en la presente, "alquenilo" significa una cadena que contiene carbono que puede ser monoinsaturada (es decir, un doble enlace en' la cadena) o poli-insaturada (es decir, dos o más dobles enlaces en la cadena); recta o ramificada; y sustituida (mono- o poli-) o sin sustituir. En el sentido en el que se utiliza en la presente, "PHA" significa un polihidroxialcanoato de la presente invención. En el sentido en el que se utiliza en la presente, "PHB" significa el homopolímero poli- (3-hidroxibutirato) .
En el sentido en el que se utiliza en la presente, "PHBV" significa el copolímero poli (3-hidroxibutirato-co- 3 -hidroxivalerato) . En el sentido en el que se utiliza en la presente, "PHBMV" significa el copolímero poli (3-hidroxibutirato-co-3-hidroxi -4 -metilvalerato) . En el sentido en el que se utiliza en la presente, "biodegradable" significa la capacidad de un compuesto para degradarse finalmente por completo en C0 y agua o biomasa mediante microorganismos y/o factores ambientales naturales. En el sentido en el que • se utiliza en la presente, "capacidad para formar abono" significa un material que cumple con los siguientes tres requerimientos: (1) el material es capaz de ser procesado en una instalación para formación de abono para desechos sólidos; (2) si se procesa así, el material terminará en el abono final; y (3) si se utiliza el abono en el suelo, el material' se biodegradará al final en el suelo. Por ejemplo, un material de película polimérica presente en un desecho sólido sometido a una instalación para formación de abono para el procesamiento no necesariamente termina en el abono final. Ciertas instalaciones para formación de abono t * someten la corriente de desechos sólidos a clasificación por aire antes del procesamiento adicional, con el fin de separar el papel y otros materiales. Una película polimérica se podría separar de manera más probable de la corriente de sólidos en esta clasificación por aire y por lo tanto no se procesará en la instalación para formación de abono. No obstante, éste puede ser todavía un material "con capacidad de formar abono" de acuerdo con la definición anterior debido a que es "capaz" de ser procesado en una instalación para formación de abono . El requerimiento de que el material termine en el abono final típicamente significa que experimenta una forma de degradación en el proceso para la formación de abono. Típicamente, la corriente de desechos sólidos se someterá a un paso de desmenuzamiento en una fase anterior al proceso de formación de abono. Como resultado, la película polimérica estará presente como fragmentos en lugar de una hoja. En la fase final del proceso para formación de abono, el abono terminado se someterá a un paso de cribado. Típicamente, los fragmentos de polímero no pasarán a través de las cribas si mantienen el tamaño que tenían inmediatamente después l ß
del paso de desmenuzado. ¿'os materiales que tienen capacidad de formar abono de la presente invención tendrán bastante pérdida, de su integridad durante el proceso de formación de abono para permitir que los fragmentos parcialmente degradados pasen a través de -las cribas. Sin embargo, se puede concebir que una instalación para formación de abono podría someter la corriente de desechos sólidos a un desmenuzamiento muy riguroso y de preferencia un cribado por desbaste, en cuyo caso los polímeros no degradables como él polietileno podrían cumplir con el reque imiento. (2) . Por lo tanto, cumplir con el requerimiento (2) no es suficiente para un material que tendrá la capacidad de formar abono dentro de la presente definición. Lo que distingue al material que puede formar abono como se define en la presente del material similar al polietileno es el requerimiento (3), que el material por último se biodegrada en el suelo. Este requerimiento de biodegradabilidad no es esencial para el proceso para formación de abono o el uso del suelo para formación de abono. El desecho sólido y el abono resultante de esto pueden contener todos, los tipos de materiales no biodegradabies , por ejemplo, arena. Sin embargo, para evitar una > 4 *- «t| :
acumulación de materiales fabricados por el hombre en el suelo, se requiere en la presente que estos materiales sean completamente biodegradables. § if Mediante la misma indicación, no es totalmente necesario que esta biodegradación sea rápida. Ya que el material mismo y los productos de descomposición intermediarios no son tóxicos o de otra manera dañinos para el suelo o los cultivos, es completamente aceptable que su biodegradación tome varios meses o incluso años, ya que este requerimiento está presente únicamente para evitar una acumulación de materiales fabricados por el hombre en el suelo. Todas las proporciones de composición polimérica señaladas en la presente se refieren a proporciones molares, a menos que específicamente se indique de otras manera. La presente invención se relaciona con copolímeros biodegradables que de manera sorprendente se puedan procesar fácilmente en artículos de plástico, en particular en pelíc-ilas en comparación con el homopolímero PHB y el copol..mero PHBV. En el sentido en el que se utiliza en la presente, "artículo de plástico" significa un copolímero procesado en una película, hoja, fibra, 1 espuma, artículo- moldeado, tel*a no tejida, elastómero o adhesivo. Los PHA ' útiles para el procesamiento en artículos' de plástico de" la presente invención comprenden al menos dos unidades monoméricas de repetición» aleatoria (RRMU) . La primera RRMU tiene la estructura
en dcnde R1 es H, o alquilo de Ci o C2 y n e s 1 ó La s e cunda RRMU t iene ia es t ructu ra
En una modalidad de ía presente intención, al menos aproximadamente 50%, pero menos del iOC'í-, de las RRMU -tienen la estructura de la primera BL~MU. de mayor preferencia al menos aproximadamen e 50%; de mayor preferencia al menos aproximadamerit . 70%. todavía de mayor preferencia al menos aproximadament 80%; con la máxima preferencia aun a3 menos-aproximadamente 90%.
í Sßfcí.
Cuando un PHA de la presente invención se procesa en una película, hoja, o fibra elástica suave, de preferencia de entre aproximadamente 50% y 99.9% de las RRMU, tienen la estructura de la primera unidad RRMU; de mayor preferencia de entre aproximadamente 75% y 99%; de mayor preferencia aún de entre aproximadamente 85% y 98%; con la máxima preferencia de entre aproximadamente 85% y 95%. Cuando un PHA de la presente invención se procesa en una fibra normal o artículo moldeado (por ejemplc, inyectado o moldeado por soplado) de preferencia de entre aproximadamente 80% y 99.5% de las primeras RRMU tienen la estructura de la primera RRMU; de mayor preferencia de entre aproximadamente 90% y 99.5%; de mayor preferencia aún de entre aproximadamente 95% y 99.5%. Cuando un PHA de ia presente invención se procesa en un elastómero o un adhesivo, de preferencia de entre aproximadamente 50% y 85% de las RRMU tienen la estructura de la' primera RP.Mü . Cuando un PHA de la presente invención se procesa en un producto no tejido, de preferencia de entre aproximadamente 85% y 99.5% de las RRMU tienen la estructura de la primera RRMU; de mayor preferencia de entre aproximadamente 90% y 99.5%; de r* 20
mayor preferencia aún de entre aproximadamente 95% y 99.5%. En una modalidad de la presente invención, R1 es alquilo de Ci y n es 1, formando con esto la unidad de repetición monomérica 3-hidroxibut irato . En otra modalidad de la presente invención, R1 es un alquilo de C2 y n es 1, formando con esto la unidad de repetición monomérica 3-hidroxivalerato . En otra modalidad de la presente invención, R1 es H y n es 2, formando con esto la unidad de repetición monomérica 4 -hidroxibut irato . En otra modalidad de la presente invención, R1 es H y n es 1, formando con este la unidad de repetición monomérica 3-hidroxipropionato . En otra modalidad, el copolímero útil en la presente invención comprende uno o más RRMU adicionales que tienen la estructura
en donde R es H, o un alquilo o alquenilo de Cx, C2, C , C , C5, Ce , C7, Cs, Cg, Cío, Cu, C?2, C?3, C14, C15, Cíe. Ci , C?8, o C?9; y m es 1 ó 2; y en donde las RRMU adicionales no son iguales a la primera RRMU o la segunda RRMU. De preferencia, el copolímero comprende 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 o más diferentes RRMU. En una modalidad preferida de la presente invención, R3 es un alquilo o alquenilo de Ci, C2, C3, C , C5, Ce , C? , Cs, Cg, Cío, Cu, Ci?, C?3, C? , C15, Cíe, C?7, Cis, o C?9; y m es 1. En una modalidad preferida de la presente invención, R3 es un alquilo de Ci y m es 1, formando con esto la unidad de repetición monomer ica 3-hidroxibutirato. En otra modalidad de la presente invención, -R3 es un alquilo de C2 y m es 1, formando con esto la unidad de repetición monomérica 3-hidroxivalerato . En otra modalidad de la presente invención,
R3 es H y m es 2, formando con esto la unidad de repetición monomérica 4 -hidroxibut irato . En otra modalidad de la presente invención, R3 es H y m es 1, formando con esto la unidad de repetición monomérica 3-hidroxipropionato . De preferencia, los PHA biodegradables, novedosos de la presente invención que comprenden las dos RRMU tienen una primera RRMU que tiene la estructura en donde R1 es H, o alquilo de Ci o C2, y n es 1 ó 2; y una segunda RRMU que tiene la estructura
en donde al menos 50% de las RRMU tienen la estructura de la primera RRMU. De preferencia, los PHA biodegradables, novedosos, de la presente invención, que comprenden tres RRMU, tienen una primera RRMU que tiene la estructura
en donde R1 es H, o alquilo o alquenilo de C? o C2 y n es 1 ó 2; una segunda RRMU que tiene la estructura
CH3 CH—CH3 O I II -O—CH— CH2— C— una tercera RRMU que tiene la estructura
en donde R3 es H, o un alquilo o alquenilo de Ci, C2, C3, C4, C5, Ce , C7, Ce, Cg, Cío, u, C?2, C?3, C? , C15, Cíe. Cp, Cis, o C19; y m es 1 ó 2; en donde al menos 50% de las RRMU tienen la estructura de la primera RRMU; y en donde las terceras RRMU no son iguales como la primera unidad monomérica de repetición-aleatoria o la segunda unidad monomérica de repetición aleatoria.
Síntesis de los PHA Biodegradables Los PHA biodegradables de la presente invención se pueden sintetizar mediante métodos sintéticos con base química o biológica. Un enfoque químico implica la polimerización de abertura de anillo de los monómeros ß-lactona como se describirá más adelante. Los catalizadores o iniciadores utilizados pueden ser una variedad de materiales tales como por ejemplo, aluminoxanos , distanoxanos , o compuestos de alcoxi-zinc y alcoxi-aluminio (véase Agostini, D.E., J.B. Lando, y J.R. Shelton, J. POLYM.
SCI. PART A-l, Vol. 9, pp . 2775-2787 (1971); Gross, R.A., Y. Zhang, G. Konrad, y R.W. Lenz, MACROMOLECULES, Vol. 21, pp . -2657-2668 (1988); y Dubois, P., I. Barakat, R. Jéróme, y P. Teyssié, MACROMOLECULES, Vol. 26, pp . 4407-4412 (1993); Le Bogne, A. y N. Spassky, POLYMER, Vol. 30, pp. 2312-2319 (1989); Tanahashi, N., y Y. Doi, MACROMOLECÜLES , Vol. 24, pp. 5732-5733 (1991); Hori, Y., M. Suzuki, Y. Takahashi, A. Ymaguchi, y T. Neshishita, MACROMOLECÜLES, Vol. 26, pp . 4388-4390 (1993); y Kemnitzer, J.E., S.P. McCarthy, y R.A. Gross, MACROMOLECULES, Vol. 26, pp . 1221-1229 (1993)). La producción de polímero isotáctico se puede llevar a cabo mediante la polimerización de un monómero enantioméricamente puro y un iniciador sin racemización, ya sea con retención o inversión de la configuración del estereocentro o mediante la polimerización -del monómera racémico con un iniciador que de preferencia polimeriza un enantiómero. Por ejemplo:
- CH3 PHBMV copolímérico aleatorio Los PHA derivados naturalmente de la presente invención son isotácticos y tienen la configuración R absoluta en los estereocentros en la estructura polimérica. De manera alternativa, los polímeros isotácticos se pueden producir en donde la configuración de los estereocentros es predominantemente S. Ambos materiales isotácticos tendrán las mismas propiedades físicas y la mayoría las mismas reactividades químicas excepto cuando se implique un reactivo estereoespec 1 fico , tal como por ejemplo una enzima. Los polímeros atácticos, polímeros con incorporación aleatoria estereocentros R y S, se pueden producir a partir de monómeros racémicos e iniciadores o catalizadores de polimerización que no muestran preferencia por cualquier enantiómero mientras que estos iniciadores o catalizadores con . frecuencia polimerizan los monómeros de alta pureza óptica para el polímero isotáctico (por ejemplo, catalizadores de dist.anoxano) (véase Hori, Y., M. Suzuki, Y. Takahashi, A. Yamaguchi, T. Neshishita, MACROMOLECULES, Vol. 26, pp . 5533-5534 (1993)) . Alternativamente, el polímero isotáctico se puede producir a partir de monómeros racémicos si el catalizador de polimerización tiene una reactividad mejorada para un enantiómero con respecto al otro. Dependiendo del grado de pteferencia, se pueden producir estereo-homopolímeros R o S, copolímeros estéreo-bloque por separado o una mezcla de copolímeros estéreo-bloque y estereo-homopolímeros (véase Le Borgne, A. and N-. Spassky, N., POLYMER, Vol. 30, pp. 2312-2319 (1989); Tanahashi, N-, y Y. Doi, MACROMOLECULES, Vol. 24, pp . 5732-5733 (1991); y Benvenuti, M. y R.W. Lenz, J. POLYM. SCI.: PART A: POLYM. CHEM., Vol. 29, pp . 793-805 (1991)) . Algunos iniciadores o catalizadores son conocidos para producir predominantemente polímeros sindiotácticos, polímeros con unidades de repetición estereocentrales R y S alternantes, provenientes de monómeros racémicos (véase Kemnitzer, J.. E., S.P. McCarthy y R.A. Gross, MACROMOLECULES, Vol. 26, pp . 1221-1229 (1993)) mientras que • algunos iniciadores o catalizadores pueden producir todos los tres tipos de estereopolímeros (véase Hocking, P. J. y R.H. Marchessault, POLYM. BULL., Vol. 30, pp . 163-170 (1993) ) . Por ejemplo, la preparacion.de copolímeros de poli ( 3-hidroxibut irato-co-3-hidroxialcanoa to ) el comonómero de 3-hidroxialcanoato es • una 3-alquil-ß-propiolactona en donde el grupo alquilo contiene al menos tres (3) carbonos de longitud, 'se lleva a cabo de la siguiente manera. Se llevan a cabo las precauciones adecuadas para excluir el aire y humedad. Los monómeros de lactona (purificados, secos, y almacenados bajo atmósfera inerte), la ß-butirolactona y una 3-alquil-ß-pr opiolactona en la proporción molar deseada, se cargan mediante" una jeringa o cánula a un tubo o matraz de vidrio con borosilicato, secado en horno, purgado con argón y flameado, tapado con un empaque de caucho. El catalizador de polimerización se agrega como una solución de tolueno mediante una jeringa'. El tubo se agita en círculos cuidadosamente para mezclar los reactivos (pero sin hacer contacto con el empaque de caucho) y luego se calienta en un baño de aceite a la temperatura deseada durante el tiempo prescrito. A medida que procede la reacción, la mezcla se vuelve viscosa y se puede solidificar. Si se produce un polímero isotáctico, el polímero sólido se precipita hasta que la masa total se solidifica. El producto se puede enfriar después, se retira del tubo y se libra del monómero residual mediante secado al vacío. Alternativamente, el producto se puede disolver en un solvente adecuado (por ejemplo, cloroformo) y se recupera mediante precipitación en un no solvente (por ejemplo, mezcla de éter-hexano, 3 :.l v/v), y se secado al vacío. El peso molecular se determina mediante métodos estándar tales como -por ejemplo cromatografía por exclusión de tamaño (SEC, también conocido como cromatografía de permeación en gel o GPC) . El contenido comonomérico de los polímeros se determina mediante resonancia magnética nuclear (NMR) . En un método preferido para sintetizar los PH/.. de la presente invención, el iniciador es un alcóxido de alquilo-zinc, como se expone en la Patente de los Estados Unidos No. 5,648,452 titulada "Polymerization of B ta-Subs i tuted-Beta-Propiolactones Initiated by Alkylzinc Alkoxides", L.A. Schechtman y J.J. Kemper, cedida a The Procter and Gamble Company, otorgada el. 13 de julio de 1997. Estos iniciadores tienen la fórmula -general R1ZnOR2, en donde R1 y R2 son independientemente un alquilo de Ci-Cio- En un método preferido de síntesis, el iniciador se selecciona del grupo, que .consiste de isopropóxido de etilo-zinc, isopropóxido de metilo-zinc, etóxido de etilo-zinc, o metóxido etilo-zinc; de mayor preferencia isopropóxido etilo-zinc. Otros copolímeros útiles en la presente invención se pueden producir al sustituir los F materiales de partida (monómeros) en el procedimiento anterior con las 3-alquil-ß-lactonas correspondientes a las unidades monoméricas deseadas en el producto aopolimérico final. Alternativamente, la síntesis biológica de los PHA biodegradables útiles en la presente invención se puede llevar a cabo mediante la fermentación con el organismo adecuado (natural o manipulado por ingeniería genética) con la reserva de alimento adecuada (simple o de múltiples componentes) . La síntesis biológica también se puede llevar a cabo con especies botánicas manipuladas por. ingeniería genética para expresar los copolímeros deinterés (véase la Solicitud de Patente Mu-ndial No. 93-02187, Somerville, Poirier y Dennis, publicada el 4 de febrero de 1993; y la Patente de los Estados Unidos No. 5,650,555, Dennis et al., otorgada el 22 de julio de 1 9 91 , y la Patente de los Estados Unidos No. 5,610,041, Nawrath et al., otorgada el 11 de marzo de 1997; y Poole, R.. SCIENCE, Vol. 245, pp . 1187-1189 (1989) ) .
CRISTALINIDAD El porcentaje en volumen de cristalinidad ]Fc) de un 'polímero semi-cristalino (c copolímero) con y% .'%!** -. -• $? p-te. 30
frecuencia determina qué tipo de propiedades de uso final posee el polímero. For ejemplo, los polímeros de polietileno altamente cristalinos (mayores al 50%) son resistentes y rígidos, y adecuados para los productos tales como por ejemplo, recipientes de plástico para leche. Por otro lado, el polietileno poco cristalino es flexible y fuerte, y es adecuado para los productos tales como por ejemplo, envolturas para alimentos y bolsas para basura. La crista] inidad se puede determinar de varias formas, entre las que se incluyen difracción por rayos x, calorimetría por barrido diferencial (DSC, por sus siglas en inglés), mediciones de densidad y absorción infrarroja. El método más adecuado depende del material que será probado. La difracción por rayos x es la más adecuada cuando se sabe poco acerca de las propiedades térmicas del material y se pueden presentar cambios estructurales en ei cristal. El principio básico descansa en el hecho de que las partes amorfas del material dispersan los rayos x en una gama difusa o amplia de ángulos, mientras que los cristales difractan Jos rayos x en ángulos agudos, definidos de manera precisa. Sin embargo, la intensidad dispersada es constante. Esto permite el cálculo de la cantidad de material cristalino en una muestra si se pueden separar las intensidades difractadas amorfas y cristalinas. Un méto.do muy preciso se ha desarrollado por Ruland, que puede detectar diferencias en el porcentaje de cristalinidad tan pequeña como el 2% (véase Vonk, C, F.J. Salta- Calleja, X-RAY SCATTERING FROM SYNTHETIC POLYMERS, Elsevier: Amsterdam, (1989); y Alexander, L., X-RAY DIFRACTION METHODS IN POLYM'ER SCIENCE, Robert- Kreiger Pub. Co., New York, (1979)) . En ei momento de la fusión, los cristales requieren de una cantidad fija de calor en la- temperatura de fusión que se. transforma de materia ' cris-talina -a materia fundida. Este calor de fusión- se puede medir mediante varias técnicas, la más popular es DSC. Si se conoce el calor de fusión de' un material .cristalino al 100%, y no hay recocido significativo, o se presenta el fenómeno de fusión/recristalízaíión en el momento del calentamiento a la fusión, entonces la DSC puede determinar de manera muy exacta la fracción en -pe-s-o de cristalinidad (véase THERMAL CHARACTERIZATION OF POLYMER' MATERIALS, E. Turi, Ed., Academic Press, New
'York, (1980); y Wunderlich, B,. MACROMOLECULAR PHYSICS, Academic Press, New York, (1980)).
Si se conocen las densidades del material cristalino puro y del f"mater#ial amorfo puro, entonces las mediciones de densidad de un material pueden proporcionar el grado de cristalinidad. Esto simula la aditividad de volúmenes específicos, pero este requerimiento se cumple para los polímeros (o copolímeros) de estructura homogénea. Este método depende de la preparación cuidadosa de la muestra de tal forma que no existan burbujas o grandes huecos en la misma. Si se pueden identificar las bandas puramente cristalinas y de absorción amorfa, entonces el espectro de absorción infrarroja ofrece una forma conveniente para determinar ia cristalinidad, (véase Tadokoro, H., ESTRUCTURE OF CRYSTALLINE POLIMERS, John Wiley & Sons, New York, (1979)) . Se debe observar que técnicas distintas con frecuencia darán surgimiento a valores ligeramente diferentes de Fc. debido a que se basan en principios físicos distintos. Por ejemplo, las mediciones de densidad con frecuencia proporcionan valores mayores a la difracción por rayos 'x . Esto es debido al cambio continuo de le densidad en la interfaz entre el material polimérico (o copolímero) cristalino y amorfo. Mientras que la difracción por rayos x no detecta esta materia como cristalina, las mediciones de densidad se verán afectadas por esta región de interfaz . ' En general, los PHA de la presente invención de preferencia tienen una cristalinidad de entre aproximadamente 0.1% y 99%, según se mide mediante difracción por rayos x; de mayor preferencia de entre aproximadamente 2% y 80%; de mayor preferencia todavia "de' entre aproximadamente 20% y 70%. . Cuando un PHA de la presente invención será procesado en una película, la cantidad de cristalinidad en este PHA es de mayor preferencia de entre aproximadamente 2% y 65%, según se mide mediante difracción por rayos x; de mayor preferencia de entre aproximadamente 5% y 50%; de mayor preferencia todavía de entre aproximadamente 20% y 40%. Cuando un PHA de la presente invención será procesado, en una hoja, la cantidad de cristalinidad en este PHA" es de mayor preferencia de entre aproximadamente 0.1 % y 50%, según se mide mediant-e difracción por rayos x; de mayor preferencia de entre aproximadamente 5% y 50%: de mayor preferencia todavía de entre aproximadamente 20% y 40%.
* *,•?-* 34
Cuando un PHA de la presente invención se procesará en una fibra normal o una tela no tejida, e f la cantidad de cristalinidad en este PHA es de mayor preferencia de entre aproximadamente 60% y 99%, según se mide mediante difracción por rayos x; de mayor preferencia de entre aproximadamente 70% y 99%; -de mayor preferencia todavía de entre aproximadamente
80% y 99%. Cuando un PHA de la presente invención se procesará en una fibra elástica suave, la cantidad de cristalinidad en este PHA es de mayor preferencia de entre aproximadamente 30% y 80% según se mide mediante difracción por rayos x ; de mayor preferencia de entre aproximadamente 40% y 80%; de mayor preferencia todavía de entre" aproximadamente 50% y 80%. Cuando un PHA de la presente invención se procesará en un artículo moldeado, ia cantidad de cristalinidad en este PHA es de mayor preferencia de entre aproximadamente 10% y 80%, según se mide mediante difracción por rayos x; do mayor preferencia de entre aproximadamente 20% y 70%; de mayor preferencia todavía de entre aproximadamente 30% y 60%.
Cuando un PHA de la presente invención se procesará en un elastómero o adhesivo, la cantidad de cristalinidad en este PHA es de mayor preferencia menor a aproximadamente 50%, según se mide mediante difracción por rayos x; de mayor preferencia menor a aproximadamente 30%; de mayor preferencia todavía menor a aproximadamente 20%.
TEMPERATURA DK FUSIÓN De preferencia. los PHA biodegradabies de la presente invención tienen una temperatura de fusión (Tm) de entre aproximadamente 30°C y 160°C, de mayor preferencia de entre aproximadamente 60°C y 140°C, de mayor preferencia todavía de entre aproximadamente 90°C y 120°C.
ARTÍCULOS DE PLÁSTICO QUE COMPRENDEN PHA Los PHA de la presente invención se pueden procesar en una variedad de artículos de plástico, entre los que se incluyen de manera enunciativa; películas, hojas, fibras, espumas, artículos moldeados, telas no tejidas, elastómeros, y adhesivos.
A, Peí í culas En una modalidad de la presente invención, el artículo plástico es una película. En el sentido en el que se utiliza en la presente, "película" S i significa una pieza continua extremadamente delgada de una sustancia que tiene una alta proporción de longitud a espesor y una alta proporción de ancho a espesor. En tanto que no hay requerimiento por un limite o espesor superior precisos, un límite superior preferido podría ser 0.254 mm, de mayor preferencia incluso aproximadamente 0.01 mm, de mayor preferencia todavía aproximadamente 0.005 mm El valor protector de cualquier película depende de que ésta sea continua, es decir, sin agujeros o cuarteaduras, ya que debe ser una barrera eficaz para moléculas tales como vapor de agua y oxigeno atmosféricos. La película de la presente invención se puede emplear en una variedad de productos desechables entre los que se incluyen de manera enunciativa: pañales desechables, envolturas de contracción (por ejemplo, envolturas para alimentos, envolturas para productos del consumidor, envolturas para tarima"s y/o jaulas y lo semejante), o bolsas (bolsas para tiendas de abarrotes, bolsas para almacenar alimentos, bolsas para emparedados, bolsas del tipo "Ziploc®" resellables, bolsas para basura y lo semejante) . En una modalidad preferida de la presente' invención, la • película de la presente invención es impermeable a líquidos y adecuada para utilizarse en prendas interiores sanitarias desechables, absorbentes, tales como por ejemplo, pañales desechables, productos para la higiene femenina y lo semejante. De mayor preferencia, las películas de la presente invención, además de la capacidad de biodegradación y/o capacidad de formar abono aumentadas, tienen las siguientes propiedades: a) un módulo de tensión en la dirección de máquina (MD) de entre aproximadamente 10,000 y
100,000 libras/pulgadas cuadradas (6.895 x 103 dinas/centímetros cuadrados a 6.895 x 109 dinas/ cent ímet os cuadrados), b) una resistencia al desgarramiento en MD de al menos 70 gramos por 25.4 µm de espesor, c) una resistencia al desgarramiento en la dirección transversal a la máquina (CD) de al menos 70 gramos por 25.4 µm de espesor, d) una resistencia al impacto de al menos 12 cm según se mide por caída de bola en descenso, e) una velocidad de transporte de humedad menor a aproximadamente 0.0012 gramos por centímetro cuadrado durante 16 horas, f) un módulo a 60°C de al menos 5.52 x 107 dinas/centímetros cuadrados (800 libras /pulgadas cuadradas ) , y g) un espesor de entre aproximadamente 12 µm y 75 µm . Los métodos para probar estos criterios de desempeño se exponen con mayor detalle más adelante. Antes de la invención del Solicitante, los polihidroxialcanoatos estudiados para utilizarse en la producción de plásticos comerciales presentaron impedimentos significativos para su utilización en plásticos. Como se, analizó anteriormente, les polihidroxialcanoatos tales como PHB y el copoiímero PHBV son difíciles de procesar debido a su inestabilidad térmica. Además, estos polihidroxialcanoatos son especialmente difíciles de procesar en películas debido a su baja velocidad de cristalización. Los Solicitantes han encontrado que los copolímeros de PHA de la presente invención, que comprenden una segunda RRMU como se definió anteriormente que tienen un alquilo ramificado de tres (3) carbonos, sorprendentemente son más fáciles de procesar en películas, en especial según se compara con el PHB o el PHBV. Los Solicitantes descubrieron de manera sorprendente que estos copolímeros aleatorios, lineales, con un número limitado de cadenas de alquilo ramificadas, de dimensionado medio, que contienen tres (3) carbonos, proporcionan, además ** de ía biodegradabilidad, las siguientes propiedades, en particular según se compara con el PHB o el PHBV: a) una temperatura de fusión inferior, b) un menor grado de cristalinidad, y c) una reología de fusión mejorada. Esto es especialmente sorprendente a la luz del hecho de que la cadena ramificada, recta, más larga del alquilo ramificado de dimensionado medio contiene únicamente dos (2) carbonos. Sin estar limitados per la teoría, los Solicitantes creen que las características a) y b) se logran mediante la exclusión de la segunda RRMU de la red cristalina de la primera RRMU, dando por resultado con esto en un una temperatura disminuida para el procesamiento térmico y una rigidez mejorada y propiedades de alargamiento. Nuevamente, sin estar limitados por la teoría, los Solicitantes creen que la característica c) se legra mediante el enredo aumentado entre las cadenas copoliméricas debido a las cadenas laterales de la segunda RRMU. Este enredo aumentado puede presentarse por el volumen hidrodinámico aumentado del copolímero (por ejemplo, -? \ - -
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la segunda unidad monomérica crea defectos en la estructura helicoidal)", el * "enganchado" o "captura" de las cadenas laterales sobre diferentes estructuras copoliméricas mientras está en la fusión, o la escisión de cadena disminuida debido a la Tm inferior (es decir, la ventana de proceso térmico agrandada) .
1. Criterios de desempeño y métodos de prueba para las películas Para que una película se desempeñe satisfactoriamente como un lienzo de refuerzo para pañal desechable, con capacidad de formar abono, ésta se debe hacer de resinas o estructuras que sean biodegradables y deben demostrar las siguientes propiedades de alta resistencia, una barrera adecuada para fluidos, un módulo o flexibilidad adecuados y un punto de fusión adecuadamente alto. Los lienzos de refuerzo de los pañales desechables deben tener suficiente resistencia tanto al proceso en una máquina de conversión para pañal desechable a alta velocidad como para proporcionar una barrera "a prueba de humedad" en el uso de un infante o niño pequeño. La prueba a la humedad debe ser suficientemente buena para que ia ropa o ropa de cama, ya sea del infante o de la niñera, no se *' V. 41»
humedezcan o se ensucien. Debe tener un modulo o flexibilidad que sea, al mismo tiempo, muy bajo para ser un material agradable y suave para ser utilizado como la cubierta externa de un pañal para niños pequeños y aún bastante alto para manejarse fácilmente sobre los convertidores del pañal desechable a alta velocidad sin arrugarse, doblarse, o plegarse. Debe tener resistencia suficiente al calor de tal forma que no se deformará, fundirá, o pierda de manera permanente resistencia en condiciones de almacenamiento en calor típicos o pierda su integridad en los convertidores para pañal desechable a alta velocidad que típicamente utilizan adhesivos fundidos con calor para unir los componentes de un pañal desechable. Las películas que son resistentes de manera suficiente para ser adecuadas como lienzos. de refuerzo biodegradables y/o capaces de formar abono para pañales desechables de preferencia demuestran dos propiedades: (a) resistencia a la ruptura de un peso en caída y (b) resistencia al desgarramiento tanto en la dirección de máquina de fabricación como en la dirección transversal a la máquina de fabricación. Los lienzos de refuerzo preferidos de la presente invención pueden resistir la caída de una *? ¥ bola de acero esférica de aproximadamente 19 milímetros de diámetro y 27.6 a 28.6 gramos de masa desde una altura de 12 centímetros de tal forma que al menos 50% de las pruebas no resulten en una ruptura de ningún tamaño (la deformación es aceptable) . Los materiales preferidos son' aquellos que exhiben 50% o menos de fallas desde una altura de más de 20 centímetros. De manera similar, los lienzos de, refuerzo aceptables de la presente invención demuestran una resistencia de propagación al rompimiento promedio de 70 gramos por 25.4 mieras de espesor del material tanto en la dirección de máquina como en la dirección transversal a la máquina de fabricación cuando se emplea un dispositivo para prueba de tipo péndulo Elmendorf normal,- tal como el Elmendorf Modelo No. 60-100, contra 16 láminas de material que se han preparado con un corte o mella de acuerdo con el Método TAPPI T 414om-88. Se prefieren en mayor medida aquellos lienzos de refuerzo que demuestren resistencias de propagación al desgarre de 200 o más gramos por 25.4 mieras de espesor en la dirección transversal a la máquina debido a que éstas son particularmente buenas para evitar una tendencia a fallar en el uso al rompimiento.
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También se ha encontrado que las películas de barrera suficiente para -transportar humedad son aquellas que permiten el paso de menos de 0.0012 gramos de orina sintética en una toalla de papel absorbente por centímetro cuadrado de área por 25.4 mieras de espesor durante cada 16 horas de tiempo cuando la película de prueba se coloca entre la toalla de papel absorbente y un núcleo de pañal que contiene material gelificante absorbente típico y una presión que simula la de un bebé. Las condiciones específicas de la prueba son aquellas en donde el área- del núcleo es mayor que ia del material de prueba, el núcleo se carga con orina sintética a su capacidad teórica y se coloca bajo un peso de aproximadamente 35 g/cm2 (0.5 psi) . También se ha encontrado que los materiales de suficiente resistencia al caior demuestran un punto de suavizamiento Vicat de al menos 4?°C. Ei süavi zamiento Vicat se prueba utilizando un Aparato de Distorsión por Calor Modelo No CS-10" o equivalente y una modificación de A.STM de D-1525. La modificación está en la preparación de la muestra. Una película con un tamaño de 19 milímetros cuadrados de 4.5 a 6.5 mm de espesor se prepara para pruebas de penetración por aguja Vicat al fundir el material que t 4 ».--;. & 44
' será probado en un molde utilizando una temperatura de 120°C y una presión de 7.031 x 1G5 g/cm2 (10,000 psi) (utilizando una prensa Carver o similar) durante dos minutos después de un periodo de calentamiento de al menos 2 minutos. El punto de suavizamiento Vicat es la temperatura a la cual una aguja con punta aplanada de sección transversal circular de 1 mm cuadrado penetrará la muestra a una profundidad de 0.1 cm bajo una carga de 1000 g utilizando una velocidad de aumento de temperatura uniforme de 50 CC por hora . También s.e ha encontrado que los materiales
. de suficiente módulo en la dirección de máquina demuestran un módulo del tipo secante al 1% superior en al menos aproximadamente 6.895 x 103 dinas/cm2
(10,000 psi) y por. debajo de aproximadamente 6.895 x
109 dinas/cm2 (100,000 psi). La prueba se realiza en una máquina para probar la tensión electrónica tal como por ejemplo, la Ipstron Modelo 4201. Una tira de material con 2.54 cm de ancho, de preferencia de
0.00254 cm de espesor, se corta a un largo de
.aproximadamente 30 cm con la dimensión más larga paralela a la dirección de máquina del material. La
.tira de prueba se sujeta en las mordazas del probador de tensión de tal forma que el calibre o longitud s •- '-* 45
real del material probado sea de 25.4 cm . Las mordazas se separan a baja velocidad en el intervalo de 2.54 cm por minuto a 25.4 cm por minuto y se gráfica una curva de esfuerzo por tensión en un diagrama dentro de un dispositivo para registro adjunto. El módulo secante al 1% se determina mediante la lectura de la tensión o carga del diagrama en el punto de esfuerzo de alargamiento al 1%. Por ejemplo, el punto de esfuerzo al 1% se logra cuando la distancia entre las mordazas ha aumentado en 0.254 cm . Cuando las mordazas se separan a la velocidad de 2.54 cm por minuto y el dispositivo de registro está corriendo a una velocidad de 25.4 cm por minuto, el punto de esfuerzo al 1% se ubicará a una distancia de 2.54 cm desde el punto inicial. La respuesta a la tensión se divide entre el espesor del material de muestra si éste no es de 0.00254 cm de espesor. Los materiales particularmente suaves, y por lo tanto preferidos, exhiben módulos secantes al 1% en el intervalo de 6.895 x 108 a 2.068 x 109 dinas/cm2 (10,000 a 30,000 psi) . Ya que los artículos absorbentes pueden experimentar temperaturas tan altas como de 140°F (60°C) durante el almacenamiento en depósitos o el embarque en camiones o vagones de ferrocarril, es íTr - & **• 46
importante que la película del lienzo de refuerzo y otros componentes mantengan su integridad a estas temperaturas. Aunque se espera que el módulo de las películas disminuirá algo entre 20°C y 60°C, el módulo no debe disminuir tanto como para permitir que la película se deforme en el empaque antes de alcanzar al usuario final. Por ejemplo, un lienzo de refuerzo de polietileno con un módulo de temperatura de aproximadamente 4 x 109 dinas/cm2 (58,000 psi) puede tener un módulo a 60°C de 1.2 x 10s dinas/cm2 (18,560 psi) que es aceptable. Un lienzo de refuerzo de polietileno más suave con un módulo de temperatura ambiente de . aproximadamente 8.0 x 108 dinas/cm2
(11,600 psi) puede tener un módulo a 60°C de aproximadamente 3.5 x 108 dinas/cm2 (5,076 psi) que incluso es aceptable. En general, una película de lienzo de refuerzo aceptable de la presente invención tendrá un módulo a 60°C de al menos 5.52 x 107 dinas/cm2 (800 psi) . La dependencia del módulo sobre la temperatura, también denominada co o espectro ds módulo/temperatura, se mide mejor en un analizador mecánico dinámico (DMA, por sus siglas en inglés), tal como por ejemplo, un Perkin Elmer 7 A l
Series/Analizador Termomecánico Unix TMA 7 equipado con un paquete de software 7 Series/Unix DMA 7 ñ f Temperatura/Tiempo, denominado de aquí en adelante como el DMA 7, disponible de Perkin-Elmer Corporation de Nowalk, Connecticut. Existen muchos otros tipos de dispositivos DMA, y el uso del análisis mecánico dinámico para estudiar el espectro de los polímeros módulo/temperatura es bien conocido por aquellos expertos en la técnica de la caracterización de ios polímeros (o copolímeros) . Esta información se resume bien en dos libros, el primero que es D?NAMIC MECHANICAL ANALYSIS OF 'POLYMÉRIC MATERIAL, MATERIALS SCIENCE MONOGRAFS VOLUME 1 de T. Murayama (Elsevier Publishing Co . , l'97d) y el segundo que es MECHANICAL PROPERTIES OF POLYMERS AND COMPOSITES, VOLUME 1 de L.E. Nielsen (Marcel Dekker, 1974) . El mecanismo de operación y los procedimientos para utilizar el DMA 7 se encuentran en los Manuales' del Usuario Perkin-Elmer 0993-8677 y 0993-8679, ambos fechados en mayo de 1991. Para aquellos expertos en el uso del DMA 7, las siguientes condiciones de corrida deben ser suficientes para replicar los datos del módulo a 60°C presentados de aquí en adelante.
Para medir el espectro de módulo/ temperatura de una muestra de película, el DMA 7 se ajusta para correr en un modo de barrido de temperatura y se equipa con un sistema de medición por extensión (EMS, por sus siglas en inglés) . Una muestra de película de aproximadamente 3 mm de ancho, 0.0254 mm de espesor y de una longitud suficiente para permitir que de 6 a 8 mm de longitud entre las mordazas de la muestra se monte en el EMS. El aparato luego se encierra en una cámara ambiental barrida continuamente con gas helio. Se aplica tensión a la película en la dirección longitudinal para lograr una deformación o esfuerzo de 0.1 por ciento de la longitud original. Se aplica un esfuerzo sinusoidal dinámico a la muestra a una frecuencia de 5 ciclón por segundo. En el modo de barrido por temperatura-, la temperatura aumenta a una velocidad de 3.0°C/minuto de 25°C hasta el punto en donde la muestr. se- funde o se rompe, mientras que la frecuencia y la tensión se mantienen constantes. Ei comportamiento dependiente de la temperatura se caracteriza por cambios de monitoreo en el esfuerzo y la diferencia de fases en tiempo entre la tensión y el esfuerzo. Los valores de módulo de almacenamiento en Pascáis se calculan mediante la computadora junto con otros datos y se muestran como funciones de temperatura en una terminal con pantalla de video. Normalmente los datos se guardan en un disco de computadora y se saca una copia impresa del espectro de módulo/temperatura de almacenamiento para una revisión adicional. El módulo de 60°C se determina directamente a partir del espectro.
2. Método para la fabricación de película Las películas de la presente invención utilizadas como lienzos de refuerzo que tienen una biodegradabilidad aumentada y/o capacidad de formar abono se pueden procesar u ilizando procedi ientos convencionales para producir películas de una sola capa o de múltiples capas en equipo para fabricación de película convencional. Los granulos de los PHA de la presante invención primero- se pueden mezclar en seco y luego se mezclan fundidos en un extrusor de película. Alternativamente, si se presenta un mezclado insuficiente en el extrusor de película, los granulos se pueden mezclar primero en seco y luego mezclar fundidos en un extrusor combinado previamente seguido por una nueva formación de granulos antes de la extrusión de la película.
Los PHA de la presente invención se pueden procesar fundidos en películas utilizando los métodos de extrusión de película ya sea de fundido o por soplado, ambos se describen en PLASTICS EXTRUSIÓN TECHNOLOGY--2nd Ed., de Alian A. G'riff (Van Nostrand Reinhold--1976) . La película fundida se extruye a través de una matriz de ranura lineal. En general, la trama plana se enfría sobre un rodillo metálico pulido con gran movimiento. Se enfría rápidamente y se retira de este rodillo, pasa sobre uno o más rodillos enfriadores auxiliares, luego a través de un conjunto de rodillos para extracción o "de transporte'' recubiertos con caucho y finalmente hacia un devanador. Un método para fabricar una película de lienzo de refuerzo fundida para los artículos absorbentes de la presente invención se describe en un ejemplo más adelante. En la extrusión de película por soplado, el fundido se extruye hacia arriba a través de una abertura de matriz anular delgada. Este proceso también se denomina como una extrusión de película tubular. El aire se introduce a través del centro de la matriz para inflar el tubo y provocar con esto que se expanda. Después se forma una burbuja en movimiento que se mantiene a un tamaño constante mediante el control de la presión de aire interno. El tubo de la película se enfría con aire, soplado a través de uno o más anillos enfriantes que rodean el tubo. El tubo se colapsa entonces al arrastrarlo en un marco de aplanamiento a través de un par de rodillos de extracción y en una devanadora. Para aplicaciones de lienzo de refuerzo, la película tubular aplanada se abre en corte subsecuentemente, se desdobla y se corta adicionalmente en anchuras adecuadas para utilizarse en los productos. Se pueden utilizar procesos tanto de película fundida como de película por soplado para producir estructuras de película ya sea monocapa o multicapa. Para la producción de películas monocapa provenientes de un material termoplástico individual o una mezcla de componentes termoplásticos, únicamente se requieren un extrusor individual y una matriz distribuidora individual. Para la producción de las películas de múltiples capas de la presente invención, de preferencia se emplean procesos de coextrusión. Estos procesos requieren más de un extrusor y un sistema de matriz ya sea de bloque de alimentación para coextrusión o de distribución múltiple, o una I -- combinación de los dos para lograr la estructura de película de múltiples capas. Las Patentes de los Estados Unidos 4,152,387, y 4,197,069, exponen el principio de bloque de alimentación de coextrusión. Los extrusores múltiples se conectan al bloque de alimentación que emplea divisores de flujo movible para cambiar proporcionalmente la geometría de cada canal .de flujo individual en relación directa con el volumen del polímero que pasa a través de los canales de flujo. Los canales de flujo se diseñan de tal forma que en su punto de confluencia, los materiales fluyan con untamente a la misma velocidad de flujo y presión eliminando la tensión interfacial -y las inestabilidades de flujo. Una vez que los materiales se unen en bloque de alimentación, éstos fluyen en una matriz distribuidora individual como una estructura compuesta. Es importante en estos procesos que las viscosidades de fusión y -temperaturas de fusión de los materiales no difieran demasiado; de otra manera las inestabilidades de flujo pueden dar por resultado en la c'onducción de la matriz para un control deficiente de la distribución de espesor de la capa en la película de múltiples capas .
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Una alternativa para la coextrusión de bloque de alimentación es una matriz de distribución múltiple o de aspa como la expuesta en las Patentes de los Estados Unidos 4,152,387, 4,197,069, y en la Patente de los Estados Unidos 4,533,308 mencionadas anteriormente. Mientras que en el sistema de bloque, de alimentación, las corrientes fundidas se conducen juntas hacia fuera y antes de entrar al cuerpo de la matriz, en una matriz de distribución múltiple o de aspa, cada corriente fundida tiene su propia distribución en la matriz, en donde los polímeros se esparcen independientemente en sus distribuciones respectivas. Las corrientes fundidas se hacen coincidir cerca de la salida de la matriz con cada corriente fundida en el ancho total de la matriz. Las aspas movibles proporcionan una capacidad de ajuste en la salida de cada canal de flujo en proporción directa con el volumen del material que fluye a través del mismo, permitiendo que los fundidos fluyan conjuntamente en la misma velocidad de flujo lineal, presión y anchura deseados.. Ya que las propiedades de flujo fundido y las temperaturas de fusión de los materiales procesados pueden variar ampliamente, el uso de una matriz de aspa tiene diversas ventajas. La matriz se puede prestar a características de aislamiento térmico, en donde los materiales de temperaturas de fusión que difieren en gran medida, "" or ejemplo hasta 175°F (80°C), se pueden procesar conjuntamente. Cada distribución en una matriz de aspa se puede diseñar y confeccionar para, un polímero (o copolímero) específico. De esta forma, el flujo de cada polímero se influye únicamente por el diseño de su distribución- y no por las fuerzas impuestas por otros polímeros. Esto permite que los materiales con viscosidades de fusión que difieren • grandemente se coextruyan en películas de múltiples capas. Además, la matriz de aspa también proporciona la capacidad para confeccionar la anchura de las distribuciones individuales, de tal forma que una capa interna, por ejemplo un -polímero biodegradable soluble en agua
•similar a Vinex 2034, se pueda rodear completamente por materiales insolubles en agua sin dejar expuestos los bordes susceptibles al agua. Las patentes mencionadas anteriormente también exponen el uso combinado de sistemas de bloque de alimentación y matrices de aspa para lograr estructuras multicapa más complejas. Las películas multicapa de • la presente invención-, pueden comprender dos o más capas. En - # - í. ** -*-¥ 55
general, se prefieren películas de tres capas y de cinco capas equilibradas o simétricas. Las películas multicapa de tres capas equilibradas comprenden una capa núcleo central y dos capas externas idénticas, en donde la capa núcleo central se coloca entre las dos capas externas. Las películas multicapa de cinco capas equilibradas comprenden una capa núcleo central, dos capas de unión idénticas y dos capas externas idénticas, en donde la capa núcleo central se coloca entre las dos capas de unión y una capa de unión se coloca entre la capa núcleo central y cada capa externa. Las películas equilibradas, aunque no es esencial para las películas de la presen e invención, son menos propensas a enrollarse o torcerse que las películas multicapa no equilibradas. En películas de tres capas, la capa núcleo central comprende de 30 a 80 por ciento del espesor total de las películas y cada capa externa comprende de 10 a 35 por ciento del espesor total de las películas. Las capas de unión, cuando se emplean, cada una comprenden de entre aproximadamente 5 por ciento y 10 por ciento del espesor total de las películas . B . Hoj as En otra modalidad de la presente invención, el artículo de plástico es una hoja. En el sentido en el que se utiliza en la presente, "hoja"- significa una pieza continua muy delgada de una sustancia, que tiene una alta proporción de longitud a -espesor y una alta proporción de anchura á espesor, en donde el material es más grueso que 0.254 mm. La formación en hojas comparte muchas de las mismas características que la película en términos de propiedades y fabricación, con excepción de que la formación > de hojas es más rígida y tiene una naturaleza de auto-soporte. Estas diferencias en rigidez y soporte dan •por resultado en alguna modificación de los métodos de fabricación.
1. Métodos de fabricación La hojas, debido al espesor y a la rigidez consiguiente, no se pueden soplar como una película. Sin embargo, muchos otros de los mismos procesos utilizados para fabricar • películas se pueden modificar para llevar a cabo la formación de hojas. Un ejemplo es la extrusión por fundido que se describió anteriormente. Además de la extrusión, la formación de hojas también se lleva a cabo mediante el enrollado y el calandrado.
a . Enrollado El enrollado produce una película con una orientación predominantemente en la dirección de máquina mediante la aceleración de la película desde un punto nip o punto de contacto en donde el espesor se reduce (ENCYCLOPEDIA OF POLYMER SCIENCE AND ENGINEERING, Vol. 8, pp . 88-106, John Wiley and Sons, New York, (1986); de aquí ' en adelante denominado como "EPSE-1") . Se encuentran grandes fuerzas en el punto nip, aunque la orientación total se puede aumentar con respecto a otras formas de orientación en la dirección de máquina.
b :alandrado Para producir una película u hoja fundida no orientada con alto rendimiento, se utiliza el calandrado (G. W. Eghmy, Jr. in MODERN PLASTYCS, J. Agrandoff, ed. Encyclopedia, Vol 59(10A), pp. 220-222 (1982) y R. A. Elden y A. D. Swan, CALENDERING OF PLASTICS, American Elsevier Co., Inc., New York, (1971)) . El proceso de calandrado emplea conjuntos de rodillos impulsores, especialmente endurecidos, apoyados de tal manera que pueden doblarse o torcerse en posición con relación entre sí durante la operación. Esto es para controlar el espesor en el I f material calandrado. Las calandradoras usualmente se constituyen de cuatro rodillos que forman tres puntos nip. Estos puntos nip son los puntos nip alimentados, de medición y de terminado. El punto nip alimentado es en donde el polímero se suministra, se mezcla y se calienta. El punto nip de medición reduce el espesor de la hoja al espesor final aproximado. El nip determinado ajusta el calibre de la hoja al variar la posición del tercer rodillo o medio, (véase EPSE-2) .
C . Fibras 'En otra modalidad de la presente invención, el artículo plástico es una fibra. En el sentido en el que se utiliza en la presente, "fibra" se refiere a un cuerpo macroscópicamente homogéneo y flexible, que tiene una alta proporción de longitud a anchura y una pequeña sección transversal. Un resumen general 'de fibras se puede encontrar en la ENCYCLOPEDIA OF
POLYMER SCIENCE AND ENGINEERTNG, Vol. 6, p. 647-755 y pp. 802-839, John Wiley and Sons, New York, (1986)
(de aquí en adelante denominado como "EPSE-2") . Las fibras de la presente invención son útiles como textiles en los hilos para las prendas interiores.
Las fibras de la presente invención también son a i útiles para fabricar materiales fibrosos de peso ligero útiles en aplicaciones para la agricultura para proteger, estimular o controlar el cultivo de vegetales. También se utilizan en pantallas térmicas para invernadero, cubiertas para surcos, cubiertas para césped, barreras e hidroponía para prendas de vestir. Las propiedades clave son luz, aire y permeabilidad a la humedad. Un aspecto importante es la eficacia del costo cuando se considera en los términos de peso, resistencia y estabilidad dimensional. Una fibra elastomérica es una fibra que 'Consiste de polímeros (o copclímeros) con una temperatura, de transición vitrea principal muy por debajo de la temperatura ambiente (véase EPSE-2) . Este criterio excluye algunas fibras con propiedades elásticas, tales como por ejemplo, fibras duras, corrugadas, pero permite la inclusión de fibras de múltiples constituyentes en donde uno de los constituyentes es un elastómero. Todas las fibras elastoméricas se caracterizan por un alargamiento mayor en el módulo inferior, de rompimiento, y una recuperación mayor de una gran deformación que las fibras normales.
1. Métodos para la fabricación de la fibra Las fibras de la presente invención se pueden procesar utilizando una variedad de técnicas convencionales bien conocidas en la técnica entre las que se incluyen de manera enunciativa: hilado por fusión, hilado en seco e hilado en húmedo. Con frecuencia se utilizan combinaciones de estos tres procesos básicos. En el hilado por fusión, un PHA de la presente invención se calienta por arriba de su punto de fusión y el PHA fundido se hace pasar a través de una hiladora. Una hiladora es una matriz con muchos orificios pequeños que se varían en número, forma y diámetro (véase EPSE-2) . El chorro de PHA fundido se hace pasar a -través de una zona de enfriamiento en donde el PHA se solidifica y luego se transfiere hacia un equipo de post-arrastre y de absorción. En el hilado en seco, con PHA de la presente invención se disuelve y la solución de PHA se extruye bajo presión a través de una hiladora (véase EPSE-2) . El chorro de la solución de PHA se hace pasar a través de una zona de calentamiento en donde el solvente se evapora y el filamento se solidifica. En el hilado en húmedo, un PHA de la presente invención también se disuelve y la solución se hace -^ß 61
pasar a través de una hiladora que se sumerge en un baño de coagulación, (véase ESPE-2) . A medida que la solución de PHA emerge de los orificios de la hiladora dentro del baño de coagulación, el PHA se puede precipitar - o regenerar químicamente. Normalmente, todos estos procesos' necesitan de un estiramiento adicional para que se puedan obtener propiedades útiles, por ejemplo para servir como fibras textiles.. •' "Estirado" se refiere al estiramiento y atenuación de las fibras para lograr una extensión irreversible, inducir una orientación molecular y desarrollar una estructura de fibra fina (véase ESPE-2) . Esta estructura fina se caracteriza por un alto grado' de cristalinidad y por la orientación de ambos de los cristalitos y los segmentos de cadena de PHA amorfo.
D . Espumas En otra modalidad de la presente invención, el artículo plástico es una espuma flexible. En el sentido en el que se utiliza en la preeente, "espuma" se refiere al PHA de la presente invención cuya densidad evidente se ha disminuido sustancialmente por la presencia de muchas celdas distribuidas a través de su volumen (véase. ASTM D 883-62T. American Society for Testing and Materials, Filadelfia, Pa., (1962)). Estos sistemas de gas/sólido de dos fases en las cuales el sólido es continuo y se compone de un polímero sintético o caucho incluyen polímeros celulares (o copolímeros), plásticos expandidos y plásticos espumados (ENCYCLOPEDIA OF CHEMICAL TECHNOLOGY, Vol. 11, John Wiley & Sons, New York (1980), de aquí en adelante denominado como "ECT"). La fase gaseosa se distribuye en bolsas o espacios vacíos denominados celda s que se clasifican en dos tipos, abiertas y cerradas. Los materiales de celda abierta son espumas cuyas celdas se in terconectari de tal forma que los gases puedan pasar libremente a través de las celdas. Los materiales de celda cerrada tienen celdas que son discretas y aisladas entre sí. Las espumas se categorizan adicionalmente en espumas flexibles y rígidas. Esta clasificación se basa en un procedimiento de prueba ASTM particular (véase ASTM D, . Vol. 37, pp . 1566-1578, American Society of Testing and Materials, Filadelfia, Pa . , (1978) ) . Una espuma flexible es una espuma que no se rompe cuando una pieza de 20 x 2.5 x 2.5 cm se enrolla alrededor de un mandril de 2.5 cm a una velocidad uniforme de 1 lap/5s a 15-25°C. Las espumas que no se rompen bajo esta prueba se denominan espumas rigidas . Las espumas encuentran muchas aplicaciones como empaque, acojinamiento cómodo, aislamiento y componentes estructurales. En algunas áreas de empaque, un material espumado que tiene biodegradabilidad y/o capacidad de formar abono aumentadas podría ofrecer beneficios superiores a los actualmente utilizados como empaque tales como por ejemplo, poliestireno, papel y espumas de almidón. En recipientes para alimentos calientes, el poliestireno ofrece un aislamiento térmico significativamente superior con respecto a las únicas envolturas de papel, actualmente degradables alternativas. Los artículos espumados que comprenden un PHA de la presente invención tienen las propiedades de aislamiento térmicas del poliestireno, incluso son biodegradables y/o tienen capacidad de formar abono. Estos materiales son ideales para alimentos preparados calientes y el empaque de alimentos fríos. Los trozos de poliestireno espumado se utilizan como materiales para empaque acojinado para artículos para los consumidores e industriales. Muchos de estos trozos terminan en vertederos. Los trozos espumados que comprende un PHA de la presente invención se desempeñan bien como el poliestireno y tienen una biodegradabilidad y/o capacidad de formar abono aumentada. Otros materiales para empaque que pueden formar abono distintos tales como el almidón, estos trozos de PHA son resistentes a solventes muy comunes y líquidos entre los que se incluyen el agua.
1. Métodos para la fabricación de espuma Las espumas de la presente invención se pueden procesar utilizando procedimientos convencionales bien conocidos por aquellos expertos en la técnica. Un método predominante para la producción de espuma implica expandir una fase de polímero (o copolímero) fluido a una fase celular de baja densidad y luego preservar este estado (véase ECT) . Otros procesos incluyen extraer por lixiviación materiales que se hayan dispersado previamente en el polímero (o copolímero), aglomerar pequeñas partículas y dispersar partículas celulares en un polímero (o copolímero) . Estos pasos constituyen el proceso de expansión. Exist'ü iniciación celular, crecimiento celular y estabilización celular. Se utilizan muchos métodos para crear, hacer crecer y estabilizar las células.
Las formulaciones expandibles dependen del aumento de presión dentro de las células iniciadas con relación a las rodeantes. Las células se estabilizan ya sea por medios químicos (por ejemplo reticulación, polimerización) o físicos (cristalización, transición vitrea de fusión). El poliestireno es un ejemplo de un polímero que se espuma mediante este tipo de proceso. Un agente de soplado tal como por ejemplo, pentanos y hexanos isoméricos o halocarburos (H. R. Lasman, MODFPN PLASTICS, Vol. 42(1A), p. 314 (1964)) se mezcla con el polímero (o copolímero) ya sea al calentar y dejar el agente de soplado para penetrar el polímero (Patente de los Estados Unidos 2,681,321, otorgada el 15 de junio de 1954, F. Stastny y R. Gaeth, cedida a BASF), o mediante la polimerización del poliestireno en presencia dei agente de soplado (Patente de los Estados Unidos 2,983,692, otorgada el 9 de mayo de 1961, G. F. D'Alelio, cedida a Koppers Co . ) . La fabricación de artículos usualmente se lleva a cabo en múltiples pasos, el primero de los cuales utiliza vapor, agua caliente o aire caliente para expandir el polimero en lechos preformados de baja densidad. Estos lechos preformados se dejan envejecer, algunas veces en pasos múltiples para corregir el tamaño de la célula y luego se empacan en moldes y se fusionan conjuntamente mediante calor y una expansión adicional (S. J. Skinner, S. Baxter, y P.J. Grey, Trans. J. PLAST. INST. Vol. 32, p. 180 (1964)) . La estabilización se lleva a cabo al enfriar el polímero a temperaturas por debajo de su temperatura de transición vitrea. Los procesos de expansión por descompresión crean y desarrollan células al disminuir la presión externa durante el procesamiento. El pclietileno y polipropileno celulares con frecuencia se producen de esta marera. Un agente de soplado para descomposición se premezcla con el polímero >v o copolímero) y ee alimenta a través de un extrusor bajo temperatura y' presión elevadas de tal forma que el agente de soplado se descompone parcialmente. Cuando el material sale del extrusor, entra a una zona de presión inferior. Se llevan a cabo la expansión y el enfriamiento simultáneos, dando por resultado en una estructura celular estable debido a la rápida cristalización del polímero (R. H. Hansen, SPE J., Vol. 18, p. 77 (1962), W. T. Higgins, MOD. PLAST., Vol. 31(7), p. 99, (1954)). Los procesos de dispersión producen espumas al dispersar directamente el sólido o gas en la fase II A 67
de polímeros (o copolímeros) y luego, cuando sea necesario, estabilizar la ---mezcla (ECT) . En este f » proceso de espumación, un gas se dispersa mecánicamente en el polímero o la faee monomérica, produciendo una espuma de estabilidad temporal. Esta espuma después se estabiliza químicamente mediante reticulación o polimerización. El caucho de espuma de látex se fabrica de esta forma (véase ECT) .
Artículos moldeados En otra modalidad de la presente invención, el artículo de plástico es un artículo moldeado. En el sentido en el que se utiliza en la presente, "artículo moldeado" significa objetos que se forman a partir de materiales de polímero o copolímero (por ejemplo, FA) que se inyecta, se comprime o se sopla por medio de un gas en la forma definida por un molde hembra. Estos objetos pueden ser -objetos sólidos similares a juguetes, o huecos similares a botellas y recipientes. El moldeo de los termoplás tícos por inyección es un proceso de múltiples pasos mediante el cual un PHA de la presente invención se calienta hasta que se funde, luego se hace entrar en un molde cerrado en donde toma la forma y finalmente se solidifica al enfriarse. Existen una variedad de máquinas que se utilizan en el moldeo por inyección. Tres tipos comunes' son dispositivos por golpeo, plastificante por tornillo con inyección y por tornillo reciprocante (véase ENCYCLOPEDIA OF POLYMER SCIENCE AND ENGINEERING, Vol. 8, pp . 102-138, John Wiley and Sons, New York, (1986); denominado de aquí en adelante como "EPSE—3") . Una máquina de moldeo por inyección mediante golpe se compone de un cilindro, un propagador y un émbolo. Ei émbolo empuja al fundido en el molde. Un plasticador por tornillo con una segunda inyección por etapas consiste de un plasticador, una válvula direccional, un cilindro sin un propagador, y un dispositivo para golpeo. Después de la plasticación mediante el tornillo, el dispositivo para golpeo empuja el fundido en el molde. Una máquina para inyección por tornillo reciprocante se compone de un barril y un tornillo. El tornillo gira para fundir y mezclar el material .y luego se mueve hacia delante para empujar el fundido en el molde. El moldeo por compresión en los termoplásticos consiste en cambiar una cantidad de un PHA de la presente invención en la mitad inferior de una matriz abierta. Las mitades superior e inferior de la matriz se conducen juntas bajo presión y luego el PHA fundido se adapta a la forma de la matriz. El molde luego se enfría para solidificar el plástico (véase EPSE-3) . El moldeo por soplado se utiliza para producir botellas y otros objetos huecos (véase EPSE-3) . En este proceso, un tubo de PHA fundido conocido como un pa ri son se extruye en un molde cerrado y hueco. El pa ri son luego se expande mediante un gas, empujando el PHA contra las paredes de un molde. El enfriamiento subsiguiente endurece el plástico. El molde se abre entonces y el artículo se retira. El moldeo por soplado tiene varias ventajas sobre -el moldeo por inyección. Las presiones utilizadas son mucho menores que en el moldeo por inyección. El moldeo por soplado se puede llevar a cabo típicamente a presiones de 25-100 psi entre el plástico y la superficie del molde. Por comparación, las presiones del moldeo por inyección pueden alcanzar de 10,000 a 20,000 psi (véase EPSE-3) . En los casos en donde el PHA tiene pesos moleculares demasiado altos para fluir, fácilmente a través de los moldes, el moldeo por soplado es la técnica de elección. Los polímeros de alto peso molecular (o copolímeros) con frecuencia tienen mejores propiedades que los análogos de peso molecular bajo, por ejemplo, los materiales de peso molecular mayor tienen una resistencia mayor al rompimiento por tensión ambiental, (véase EPSE-3). Es posible hacer ? a paredes extremadamente delgadas en los productos de moldeo por soplado. Esto significa que se utiliza menos PHA y los tiempos de solidificación son más
• cortos, dando por resultado en costos menores a través de la conservación del material y rendimiento superior. Otra característica importante del moldeo por soplado es que utiliza únicamente un molde hembra, cambios ligeros en las condiciones de extrusión y la boquilla pa ri son puede variar el espesor de la pared (véase EPSE-3) . Esto es una ventaja con las estructuras cuyos espesores de pared necesarios no se pueden predecir en el avance. Se puede emprender la evaluación de los artículos de diversos espesores, y se puede utilizar el artículo más delgado, de esta forma más ligero y más barato, que cumpla con las especificaciones.
F . No tej idos En otra modalidad de la presente invención, el artículo de plástico es un material no tejido. En el sentido en el que se utiliza en la presente "no tejido" significa materiales porosos, similares a textiles, usualmente en la forma de una hoja plana, compuestos principalmente o por completo, de fibras ensambladas en tramas que se fabrican mediante procesos distintos al nilado, tramado o tejido. Una vista general de las telas no tejidas se puede encontrar en la ENCYCLOPEDIA OF POLYMER SCIENCE AND
ENGINEERING, Segunda Edición, Vol. 10, pp. 204-226
(denominada de aquí en adelante como "EPSE-4"). Otros nombres para estos materiales son telas unidas, telas formadas o telas sometidas a ingeniería. El espesor de las hojas de tela puede variar de 25 mm a varios centímetros y el peso de 10 g/m" a 1 kg/m".
Las telas no tejidas tienen una amplia gama de propiedades físicas que dependen del material y el proceso utilizado para la formación de la trama. Una tela puede ser auto-soportante y rígida como papel o suave como una tela para vestido convencional. En contraste con los textiles convencionales, la estructura fundamental de todos los materiales no tejidos es una trama de fibras arreglada más o menos aleatoriamente (NONWOVENS IND., Vol. 17, p. 36 (Mar. 1986), NONWOVENS WORLD, Vol. 1, p. 36 (mayo-junio de 1986) ) . De esta forma, el elemento clave es la fibra individual. Las propiedades de tensión, rasgado y táctiles en los materiales no tejidos surgen del adhesivo u otros químicos y enlaces físicos, la fricción fibra a fibra creada por el enredado y el refuerzo por otros materiales tales como por ejemplo espumas y películas (véase EPSE-4) .
1. Método para la fabricación de telas no tejidas Las telas no tejidas de la presente invención se pueden fabricar mediante técnicas convencionales conocidas en este campo. La producción de telas no tejidas implica: 1). fabricación de fibras de varias longitudes y diámetros; 2) crear una trama de estas fibras; y 3) unión de las fibras den ro de la trama por adhesivo, o fuerzas mecánicas-fricciónales creadas por el contacto de la fibra o el enredado. Además' de estos pasos, el refuerzo de la trama al formar un compuesto con otros materiales (por ejemplo, hilos, lienzos, películas, redes y tramas no unidas) algunas veces se prefiere. Las variaciones de uno o diversos de estos pasos permiten la enorme variación de tipos de fibra no tejida. El término "fibras clasificadas*" se aplicó originalmente a las fibras de origen natural demasiado largas para ser procesadas en máquinas textiles, aunque excluyendo los filamentos sin- fin, por ejemplo, la seda. En el 3 fi contexto de la presente, según se aplica al PHA de la presente invención, las "fibras clasificadas" son de longitud relativamente uniforme, aproximadamente 1.3-10.2 cm, con un corrugado regular, es decir, una forma similar a trama tridimensional. Las fibras regeneradas y otras extruidas son fibras sin fin según se forman. Las mismas se cortan durante el proceso de fabricación a una longitud específica para cumplir con un procesamiento o necesidad de marcado. Las fibras extruidas " también -se producen como filamentos continuos sin corrugado. Los procesos para formar tramas a partir de. fibras clasificadas son diferentes de aquellos que utilizan filamentos continuos. Los productos obtenidos a partir de tramas de fibra clasificadas y filamentosas pueden diferir sustancialmente en las propiedades (véase EPSE-4) . Las propiedades mecánicas de las fibras según se define por su composición química, determinan las propiedades finales de la. tela. La estructura de la trama y la unión aumentan al ' máximo las características de las fibras inherentes (véase EPSE-4) . Otros materiales que se pueden utilizar en los no tejidos de la presente invención en combinación con ei PHA son pulpa de madera; fibras regeneradas 74
entre las que se incluyen rayón viscosa y acetato de celulosa; y fibras sintéticas como el poli (etilen tereftalato) (PET), nylon-6, nylon 6,6, polipropileno (PP), y poli(vinil alcohol) . Las caras de los pañales desechables o toallas sanitarias producidas a partir de telas no tejidas de PHA de la presente invención de preferencia se sienten secos incluso cuando la capa absorbente interna se satura. Las características de fibra importantes que afectan el desempeño incluyen longitud, diámetro, densidad, corrugado, forma de sección transversal, terminado de hilado (lubricante que se agrega a la superficie de las fibras extruidas para mejorar su capacidad de procesamiento), deslustrado (pequeñas cantidades de pigmento de Ti02 agregadas antes de la extrusión para aumentar la blancura o para reducir el brillo) y la proporción de arrastre, a . Métodos para fabricar la trama Las características de la trama de la fibra determinan las propiedades físicas del producto final. Estas características dependen de manera importante en la arquitectura de la fibra, que se determina por el modo de la formación de la trama. La arquitectura de la fibra inclu.ye la dirección de la fibra predominante, si está orientada o aleatoria, la forma de la fibra (recta, doblada o torcida), el grado de acoplamiento interfibra o enredado, corrugado, y la compactación (control de la densidad de la trama) . Las características de la trama 'también se ven influidas por el diámetro, longitud de la fibra, peso de la trama y propiedades químicas y mecánicas del polímero (véase EPSE-4) . La elección del método para formar la** trama se determina por la longitud de la fibra. Inicialmente., los métodos para formar las tramas a partir de fibras de longitud clasificada (fibras demasiado largas para ser manipuladas por equipo de hilado convencional, usualmente de entre aproximadamente 1,2 y 20 cm de largo, pero no sin fin) se basan en el proceso de cardado de' textiles, mientras que la formación de la trama proveniente de fibras cortas se basa en tecnologías para la fabricación de papel. Aunque estas tecnologías todavía están en uso, subsecuentemente se han desarrollado otros métodos. Por ejemplo, las tramas se forman a partir de filamentos largos, virtualmente sin fin directamente desde el polímero a granel; tanto la trama como las fibras se producen simultáneamente (véase EPSE-4) . Una variedad de métodos para la fabricación de trama se conocen, • entre los que se incluyen el cardado, el tendido en aire, la formación en húmedo, la unión por hilado y el soplado fundido. . El proceso de cardado se deriva de los métodos manuales antiguos del cardado de fibras, en donde las fibras clasificadas naturales se manipulan mediante camas de agujas. En el cardado, los montones de fibras clasificadas se separan mecánicamente en fibras individuales y se forman en una trama coherente mediante la acción mecánica de las escamas en movimiento de las agujas cercanamente espaciadas . En el proceso de tendido al aire, la orientación creada por el cardado se mejora de manera eficaz al capturar las fibras en una pantalla de una corriente de aire (véase la Patente de los Estados Unidos No. 3,338,992, G. A. Kenney, cedida a E.l. du Pont de Nemours & Co., Inc., otorgada el 29 de agosto de 1967) . Las fibras se separan mediante dientes o agujas y se introducen en una corriente de aire. La aleatorización total podría excluir cualquier orientación preferencial cuando las fibras se recolectan en la pantalla. El proceso de formación en húmedo emplea fibras muy cortas. Inicialmente, las tramas se forman de fibras cortas mediante técnicas papeleras ' modificadas. Las fibras sl dispersan continuamente en un gran volumen de agua y se atrapan en una pantalla de alambre sin fin en movimiento. Una vez que la trama se atrapa en la pantalla, ésta se transfiere' a bandas o fieltros y se seca en tambores calentados (véase EPSE-4) . El proceso de la trama unida por hilado implica fabricar fibras y tramas simultáneamente, directamente del polímero a granel. El polímero a granel se funde, se extruye y se arrastra (con frecuencia mediante fuerzas triboeléctricas ) • a filamentos que se aleatorizan y se depositan en 'bandas como una trama continua. Los filamentos son 'virtualmente sin fin. El proceso de unido por hilado produce tramas de filamentos con poco corrugado en un intervalo de diámetro normal de aproximadamente 1.7
' dtex (1.5 den) o ligeramente superior. La irrestringencia y uniformidad del diámetro de estos filamentos son similares a las fibras y filamentos textiles estándar (véase EPSE-4) : Cada línea de producción es adecuada para un polímero específico y un sistema de unión individual (v'éase la Patente de los Estados Unidos 4,163,305 (7 de agosto de 1979), V. Semjonow y J. Foedrowitz (para Hoechst AG) ) .
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Las tramas también se producen directamente a partir de polímeros a granel mediante el proceso de soplado fundido (véase la Patente de los Estados Unidos No. 3,322,607, S.L. Jung, cedida a E.l. duPont de Nemours & Co., Inc., 30 de mayo de 1967) . El PHA fundido se empuja a través de agujeros muy finos en una matriz especial en una corriente de aire a alta velocidad en donde el PHA se forma en filamentos muy finos, aunque irregulares de longitudes indeterminadas. Los filamentos se forman simultáneamente en una trama en donde el fundido y la resolidificación, y posiblemente las fuerzas estáticas, las mantienen juntas (véase ?PSE-4) . La trama consiste principalmente de filamentos con diámetros muy finos .
b . Unión de la trama La unión de las fibras proporciona la resistencia de la trama e influye en otras propiedades. Se utilizan medios tanto adhesivos como mecánicos. La unión mecánica emplea el acoplamiento de las fibras mediante fuerzas 'de fricción. La unión también se puede lograr mediante reacción química, es decir, mediante la formación de enlaces covalentes entre el aglomerante y las fibras (véase EPSE-4).
G . Elastómeros En otra modalidad de la presente invención, el artículo de plástico es un elastómero. En el sentido en el que se utiliza en la presente ?%elastornero" se refiere a materiales que exhiben tanto una capacidad de deformación en un intervalo mayor en la aplicación de tensión como la •recuperación ' prácticamente completa en la eliminación. Un análisis general sobre elastómeros se puede encontrar en la Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Segunda Edición, Vol. 5, pp . 106-127 (de aquí en adelante denominada como "EPSE-5") . Dé preferencia, un elastómero de la presente invención, a temperatura ambiente, se puede estirar repetidamente a al . menos dos veces su longitud original y después de eliminar la carga de tensión, regresará inmediatamente y violentamente a aproximadamente su longitud original. Los elastómeros de la presente invención son superiores a la temperatura de transición vitrea Tg y amorfa en el estado sin tensión para exhibir una movilidad en segmento local alta necesaria para la deformación. Las cadenas son flexibles y las fuerzas intermoleculares (intercadena ) son débiles. Los elastómeros de la presente invención poseen un número suficiente de reticulantes físicos o químicos para formar una red continua con el fin de restringir el desprendimiento de la cadena. Los elastómeros termoplásticos de la presente invención tienen muchas de las propiedades de los elastómexos convencionales tales como por ejemplo cauchos vulcanizados, aunque se procesan como termoplásticos en lugar de termofraguados . La transición de un fundido fluido a un sólido es reversible. . Los elastómeros termoplásticos de la presente invención son sistemas de múltiples fases, en donde al menos una fase es suave y elástica y otra dura. Con los elastómeros t ermcpl ást icos , la transición de un fundido que sé puede procesar a un sólido, objeto similar al caucho es rápida y reversible y se lleva a cabo en el momento del enfriamiento. De preferencia, los PHA de la presente invención que se procesan en un elastómero tienen un contenido ramificado suficientemente alto para permitirles que actúen como elastómeros termoplásticos, con áreas cristalinas que actúan como el segmento sólido- y los segmentos amorfos que actúan como el segmento suave. ' Los elastómeros termoplásticos de la presente invención se pueden procesar en equip-o para plástico convencional, tales como moldes por inyección. Los parámetros estructurales importantes para los elas torneros termoplásticos son el peso molecular, la naturaleza de los segmentos suave y duro y ia proporción de los segmentos suave a duro. La proporción de los segmentos suave a duro afecta el módulo total del elastómero, aumentando con la proporción de los segmentos duros. Los elastómeros de la presente invención que comprenden un PHA de la presente invención también se pueden utilizar en .formulaciones de mezcla con otros polímeros (o copolímeros), incluso los PHA no elastoméricos, para aumentar ia resistencia ai impacto y la dureza en materiales más rígidos.
H . Adhesivo En otra modalidad de la presente invención, el articulo de plástico es un adhesivo. En el sentido en el que se utiliza en la presente "adhesivo" significa un material que une dos materiales distintos, denominados extremos 'para adhesión, juntos. Un análisis general sobre adhesivos se puede encontrar en la Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Vol. 1 , pp . 547-577, i n (denominada de aquí en adelante como "EPSE-6" ) . En una- modalidad- de la presente invención, el adhesivo se aplica como un líquido, de preferencia de una baja viscosidad. ' En la forma líquida, el adhesivo moja la superficie del extreme- para adhesión y fluye en las
grietas en las superficies • de los extremos para adhesión. -La forma líquida del adhesivo se obtiene al calentar hasta el punto en que se presenta el flujo, disolviendo o dispersando el material en un solvente o iniciando con monómeros líquidos u
oligómeros que polimerizan o reaccionan después de la aplicación. El adhesivo después pasa por un cambio de fase un sólido ya sea enfriar, por evaporación con solvente o por reacción,- para unir y adquirir la resistencia necesaria para resistir las
fuerzas de corte. Sin embargo. los adhesivos sensibles a la presión son una excepción, ya que no se presenta un cambio de fase. Los PHA de la presente invención se pueden procesar en una variedad de adhesivos, entre los que se incluyen de manera enunciativa, fundido con calor, solución, dispersión y adhesivos sensibles a la presión .
1. Adhesivos de fundido con calor En el sentido en el que se utiliza en la presente, "adhesivo de fundido con calor" se refiere a un polímero termoplástico o copolímero -(por ejemplo, 'un PHA de la presente invención) que so calienta para obtener una viscosidad líquida o fluible y después de la aplicación se enfría para obtener un sólido. En general, el peso molecular del adhesivo se confecciona para proporcionar capacidad de fluidez en la fusión, aunque todavía esté demasiado fuerte en la forma sólida para resistir las fuerzas de corte experimentadas en la aplicación. Debido a sus propiedades termoplásticas, los PHA de la presente invención son particularmente útiles como adhesivos de fundido con calor. La caracterís ica principal de .los adhesivos de fundido con calor es la capacidad del material termoplástico para fluir por arriba de cierta temperatura, muy por arriba de la temperatura de uso normal de la unión. En d1 momento de enfriar, el material se solidifica, ya sea través del paso de "ia temperatura de t ransicion vitrea de uno de los componentes, o por la temperatura de cristalización. Esta s lic.ificación se presta a integridad física para el enlace En los PHA, el modo de solidificación es la cristali zación .
2. Soluciones y dispersiones Los adhesivos de la presente inv nción se pueden aplicar ya sea como soluciones, en agua o un solvente orgánico, o en la forma de dispersiones acuosas. En cualquier forma, el solvente se debe retirar después de la aplicación para el adhes ivo para alcanzar la forma" sólida requerida. La solución o dispersión normalmente se aplica a un a de las superficies que serán unidas, y el solvente se retira después de que la segunda superficie se unió; con frecuencia, calentando si se requiere para facilitar el paso de secado. Con substratos porosos, les como papel o madera, el secado final se pu. de llevar a cabo después de la formación de la unión Ei contenido de sólidos de las soluciones puede variar de 5 a 95%, aunque son más comunes valores de 20 a 50% . En el sentido en el que se utiliza en la presente, "dispersión"'" se refiere a que cuando los adhesivos se preparan mediante polimerización por emulsión constante o se 'dispersan como grandes partículas en algún fluido portador. Además de su ventaja económica, las dispersiones que contienen de 40 a 50% de sólidos ofrecen una viscosidad menor que las soluciones, incluso si los sólidos son polímeros de alto peso molecular (EPSE-6) . Las dispersiones del adhesivo de la presente invención se pueden preparar mediante alto esfuerzo -cortante en presencia de tensioacti os para obtener formulaciones flotantes, procedimientos que son bien conocidos por aquellos expertos en la técnica.
3. Adhesivos sensibles a la presión Otro tipo de adhesivo de la presente invención es un adhesivo sensible a la presión. Distinto de otros adhesivos, los adhesivos sensibles a la presión no cambian su estado físico de la aplicación inicial, al rompimiento final de la unión adhesiva. Continúan permanentemente deformables y se pueden alterar incluso con una ligera aplicación de presión. Son adhesivos que en forma seca son permanentemente pegajosos a temperatura ambiente y se adnieren firmemente a- la superficie con el simple contacto. El más común del adhesivo sensible a la presión está sobre un respaldo, usualmente en forma de cinta.' La cinta adhesiva mas king tape" común, ,"5 * por ejemplo, se aplica manualmente después de • que el usuario retira la longitud deseada de un rollo. Muchos vendajes se mantienen en la piel mediante los adhesivos sensibles a la presión.
PRODUCTOS DESECHABLES PARA EL CUIDADO PERSONAL La presente invención además se relaciona con productos desechables para el cuidado personal que comprenden un PHA de la presente invención. Por ejemplo, los artículos absorbentes con capacidad de formar abono, que comprenden _ un lienzo superior permeable a líquidos, un lienzo* de refuerzo impermeable a líquidos, que comprende una película de la presente invención (es decir, una película que comprende un PHA de la presente invención), y un núcleo absorbente colocado entre el lienzo superior y el lienzo de refuerzo. Estos , artículos absorbentes incluyen pañales para infantes, calzoncillos y almohadillas para adultos incontinentes y almohadillas y forros para la higiene femenina. Los productos para el cuidado personal adicionales que comprenden un PHA de la presente invención incluyen toallas para la limpieza personal; productos desechables para el cuidado de la salud tales como vendajes, vendajes para heridas, almohadillas para limpiar heridas, batas quirúrgicas, cubiertas quirúrgicas, almohadillas quirúrgicas; otros productos institucionales y desechabies para el cuidado de la salud tales como batas, toallas, almohadillas, artículos para ropa de cama tales como sábanas y fundas para almohadas, cojines para colchones de espuma,
A. Artículos absorbentes Las películas de la presente invención utilizadas como lienzos de refuerzo impermeables a líquidos en los artículos absorbentes de la presente invención, tales como pañales desechables, típicamente tienen un espesor de 0.01 mm a aproximadamente 0.2 mm, de preferencia de 0.012 mm a aproximadamente 0.051 mm . En general, los lienzos de refuerzo impermeables a líquidos se combinan con un lienzo 9" superior permeable a líquidos y un núcleo absorbente colocado entre el lienzo superior y el lienzo de refuerzo. Opcionalmente, los miembros elásticos y los sujetadores de lengüeta de cinta se pueden incluir. Mientras que el lienzo superior, el lienzo de refuerzo, el núcleo absorbente y los miembros elásticos se pueden ensamblar en una variedad de configuraciones bien conocidas, una configuración de pañal preferida se describe en general en la Patente de los Estados Unidos 3,860,003, titulada "Contractible Side Portion for Disposable Diaper" que se otorgó a Kenneth B. Bueli ei 14 de enero de 1975. El lienzo superior de preferencia tiene una sensación suave y no irritante para la piel del usuario. Además, el lienzo superior es permeable a líquidos, permitiendo que los líquidos penetren fácilmente a través de su espesor. Un lienzo superior adecuado se puede fabricar a partir de amplia variedad de materiales tales como por ejemplo espumas porosas, espumas reticuladas, películas -plásticas con aberturas, fibras naturales (por ejemplo, fibras de -madera o de algodón), fibras sintéticas (por ejemplo, fibras de poliéster o polipropileno) o de una combinación de fibras naturales y sintéticas. De referencia, el lienzo superior se fabrica a partir de un material S ?• hidrofóbico para aislar la piel del usuario de los líquidos en el núcleo absorbente. Un lienzo superior particularmente preferido comprende fibras de longitud clasificada que tienen un denier de aproximadamente 1.5. En el sentido en el que se utiliza en la presente, el término "fibras de longitud clasificada" se refiere a aquellas fibras que tienen una longitud de al menos aproximadamente 16 mm. Existen varias técnicas de fabricación que se pueden utilizar para fabrica el lienzo superior. Por ejemplo, el lienzo superior puede ser tejido, no tejido, unido por hilado, cardado, o lo semejante. Un lienzo superior preferido se carda y se une térmicamente por medios bien conocidos por aquellos expertos en la técnica de las telas. De preferencia, el lienzo superior tiene - un peso de entre aproximadamente 18 y 25 g/m2, una resistencia a ia tensión en seco mínima de al menos aproximadamente •400 g/cm en la dirección de máquina y una resistencia a la tensión en húmedo de al menos aproximadamente- 55 g/cm en la dirección transversal a la máquina.
En una modalidad preferida de la invención, el lienzo superior comprende un PHA de la presente invención . El lienzo superior y el lienzo de refuerzo se unen conjuntamente de cualquier manera adecuada. En el sentido en el que se utiliza 'en la presente, el término "unido" abarca configuraciones según las cuales el lienzo superior se une directamente al lienzo de refuerzo al fijar el lienzo superior directamente al lienzo de refuerzo, y las configuraciones según las cuales el lienzo superior se une indirectamente al lienzo de refuerzo al fijar el lienzo superior a los miembros intermedios que a su vez se fijan al lienzo de refuerzo. En una modalidad preferida, el lienzo superior y el lienzo de refuerzo se fijan directamente entre sí en la periferia del pañal por medios de unión tales como adhesivo o cualesquiera otros medios de unión conocidos en la técnica. (Por ejemplo, se puede utilizar una capa de adhesivo continua, uniforme, una capa de adhesivo con patrón o un arreglo- de líneas separadas o puntos de adhesivo para fijar el lienzo superior al lienzo de refuerzo.
En una""?nodíTlldad p-rrofetí-da de la presente invención, el adhesivo comprende un PHA de la presente invención. Los sujetadores de lengüeta de cinta se aplican típicamente a -J.a región de pretina posterior del pañal para proporcionar un medio de sujeción para sostener el pañal en el usuario. Los sujetadores de lengüeta de cinta pueden ser cualesquiera de aquellos conocidos en la técnica, tales como la cinta para sujeción expuesta en la Patente de los Estados Unidos 3,848,594 otorgada a Kenneth B. Buell el 19 de noviembre de 1974. Estos sujetadores de lengüeta de cinta u otros medios para sujetar el pañal típicamente se aplican cerca de las esquinas del pañal . Los pañales preferidos tienen miembros elásticos colocados adyacentes a la periferia del pañal, de preferencia a lo largo de cada b'orde longitudinal de tal forma que los miembros elásticos tienden a encogerse y a mantener el pañal contra las piernas del usuario. Los miembros elásticos se aseguran al pañal en una condición que se puede contraer de tal forma que en una configuración normalmente no restringida, los miembros elásticos efectivamente contraen o pliegan el pañal. Los miembros elásticos se piieSen '^asegurar en una condición contráctil en al menos dos formas. Por ejemplo, los miembros elásticos se pueden estirar y asegurar mientras que el pañal está en una condición no contraída. De manera 'alternativa, el pañal se puede contraer, por ejemplo, al replegar un miembro elástico asegurado y conectado al pañal mientras que los miembros elásticos están en su condición relajada o sin estirar. Los miembros elásticos pueden tomar una multitud de configuraciones. Por ejemplo, el ancho de los miembros elásticos puede variar de entre aproximadamente 0.25 mm y 25 mm o más; los miembros elásticos pueden comprender una hebra simple de material elástico o los miembros elásticos pueden ser rectangulares o curvilíneos. Todavía más, los miembros elásticos se pueden fijar al pañal en varias formas que son conocidas en la técnica. Por ejemplo, los miembros elásticos se pueden sellar por calor y presión, unidos ultrasónicamente en el pañal utilizando una variedad de patrones de unión o los miembros elásticos simplemente se pueden pegar al pañal .
En una modalidad preferida de la presente invención, los miembros elásticos comprenden un PHA de la presente invención. El núcleo absorbente del pañal se coloca entre el lienzo superior y el lienzo de refuerzo. El núcleo absorbente se puede fabricar en' una amplia variedad de tamaños y formas (por ejemplo, rectangular, de reloj de arena, asimétrica, etc.) y de una amplia variedad de materiales. La capacidad absorbente total del núcleo absorbente debe, sin embargo, ser compatible con la carga líquida diseñada para el uso pretendido del artículo absorbente o pañal. Además, el tamaño y la capacidad absorbente del núcleo absorbente pueden variar para adaptarse a los usuarios desde niños pequeños hasta adultos Una modalidad preferida del pañal tiene un núcleo absorbente con forma de reloj de arena. El núcleo absorbente de preferencia es un miembro absorbente que comprende una trama o fibra de fieltro de aire, fibras de pulpa de madera y/o una composición polimérica absorbente particulada colocada entre las mismas. En una modalidad preferida de la presente invención, la composición polimérica absorbente dei ¡r-y núcleo absorbente comprende un PHA de la presente invención . Otros ejemplos de artículos absorbentes de acuerdo con la presente invención son toallas sanitarias diseñadas para recibir y contener las descargas vaginales tales como menstruación. Las toallas sanitarias desechables están diseñadas para sostenerse adyacentes al cuerpo humano por medio de una prenda de vestir, tal como una prenda interior o un calzón o mediante una banda especialmente diseñada. Ejemplos de las clases de tollas sanitarias a las cuales la presente invención se adapta fácilmente se conocen en la Patente de los Estados Unidos 4,687,478, titulada "Shaped Sanitary Napkin With Flaps" que se otorgó a Kees J. Van Tilburg- el 18 de agosto de 1987, y en la Patente de los Estados Unidos 4,589,876, titulada ''Sanitary Napkin" que se otorgó a Kees J. Van Tilburg el 20 de mayo de 1986. Será evidente que. las películas de la presente . invención que comprenden un PHA de la presente, descrito en la misma, se pueden utilizar como el lienzo de refuerzo impermeable a líquidos de estas toallas sanitarias. Por otro lado, se entenderá que la presente invención no se limita a ninguna configuración o estructura de toalla sanitaria específica. En general, las toallas sanitarias comprenden un lienzo de refuerzo impermeable a líquidos, un lienzo superior permeable a líquidos y un núcleo absorbente colocado entre el lienzo de refuerzo y el lienzo superior. El lienzo, de refuerzo comprende un PHA de la presente invención. El lienzo superior puede comprender cualquiera de los materiales de lienzo superior analizados con respecto a los pañales. Los .adhesivos utilizados pueden comprender un PHA de la presente invención. El núcleo absorbente puede comprender cualquiera de los materiales de núcleo absorbente analizados con respecto a los pañales, entre los que, se incluyen un PHA de la presente invención. De manera importante, los artículos absorbentes de acuerdo con la presente invención son biodegradables y/o capaces de formar abono a un grado mayor que los artículos absorbentes convencionales que emplean materiales tales como «un lienzo de refuerzo de poliolefina (por ejemplo, un pol iet i leno ) .
EJEMPLO 1 Poli ( 3 -hidroxibutirato-co- 3-hidroxi -4 -met ilvalerato) El poli ( 3-hidroxibutirato-co-3-hidroxi-4-met ilvalerato ) se prepara de acuerdo con los métodos generales descritos anteriormente y. se basa en el procedimiento publicado de Hoi et a l . (Hoi, Y., M. Suzuki, Y. Takahashi, A. Yomaguchi, y T. Neshishita, MACROMOLECULES, Vol. 26, pp . 5533-5534 (1993)) para la polimerización de ß-but irolactona . Específicamente, la f ] -3rmet ilpropiolactona ([S]-ß-butirolactona) purificada (9.50- g, 110 mmoles) y [S]-3-isopropilpropiolactona (0.83 g, 5.8 mmoles) se cargan en un tubo de vidrio sellado con empaque, purgado con argón, seco, mediante una jeringa. El iniciador, 1 , 3-dicloro-l , 1 , 3 , 3-tetrabut ildistanoxano preparado de acuerdo con R. Okawara y M. Wada, (J. ORGANOMET. CHEM. (1963), Vol. 1, pp . 81-88) y secado durante la noche in va cuo a 80°C se disuelve en tolueno seco para producir una solución 0.18 M. Mediante una jeringa, se agregan al tubo 0.65 mL de ia solución del iniciador-- (0.12 mmoles de distanoxano) . El tubo se arremolina suavemente para mezclar los contenidos y luego se calienta a 100°C durante 4 horas al sumergir su mitad inferior en un baño de aceite. A medida que la reacción procede, los contenidos del tubo se vuelven viscosos. Después del tiempo requerido, el tubo se retira del baño de aceite y se deja enfriar a temperatura ambiente. El sólido se disuelve en cloroformo. Se recupera mediante precipitación en una mezcla de hexano-éter, recolectada por filtración y se seca 'bajo vacío. La composición comonomérica del copolímero* se determina por espectroscopia 1H-NMR y se encontró, dentro del error experimental, que es la misma que la proporción de carga (95:5) , El peso molecular se determinó mediante cromatografía por excusión de tamaño con cloroformo a medida que la fase móvil, y los estándares de poliestireno estrechos se utilizaron para calibración.
EJEMPLO 2 Poli ( 3 -hidroxivalerato-co- 3 -hidroxi-4 -met ilvalerato) . El poli (3-hidroxivalerato-co-3-hidroxi-4-metilvalerato) se prepara siguiendo el mismo procedimiento del Ejemplo 1 . con excepción de que se utiliza [S] -3-etilpropiolactona (9.50 g, 94.9 mmoles) y [S] -3-isopropilpropiolactona (0.71 g, 5.0 mmoles) como la carga mcnomérica.
.EJEMPLO 3 Poli (3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato-co-3- hidroxi-4-metilvalerato) El poli ( 3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato-co-3 -hidroxi- 4 -met ilvalerato ) se prepara siguiendo el mismo procedimiento del Ejemplo 1, con la excepción de que se utiliza [S]-3-met ilpropiolactona (7.20 g, 83.6 mmoles), [S]-3-etilpropiolactona (1.14 g, 11.4 mmoles), y [S]-3-isopropilpropiolactona (0.71 g, 5.0 mmoles) como la carga monomérica.
EJEMPLO 4 Poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxi-4-metilvalerato- co-3-hidroxioctanoato) El poli ( 3-hidroxibutirato-co-3-hidroxi-4-metilvalerato-co-3-hidroxioctanoato ) se prepara siguiendo el mismo procedimiento del Ejemplo 1, con la excepción de que se utilizó [S]-3- etilpropiolactona (9.50 g, 110 mmoles), [S]-3-isopropilpropiolactona (0.41 g, 2.9 mmoles), y [S]-3-pent ilpropiolactona (0.50 • g, 2.9 mmoles) como la carga monomérica.
Poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato-co- 3-hidroxi- -met ilvalerato-co-3-hidroxioctanoato ) El poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxi-valerato-co-3-hidroxi-4 -met ilvale ato-co- 3 -hidroxi -octanoato) se prepara siguiendo el mismo procedimiento del Ejemplo 1, con la excepción de que se utilizó [S] -3-metilpropiolactona (7.20 g, 83.6 mmoles), [ S ] -3-etilpropiolactona (1.14 g, 11.4 mmoies), [ S ] -3- isopropilprop oiactona (0.36 g, 2.5 mmoies), y [ S] -3-pent ilpropiolactona (0.43 g, 2.5 mmoles) como la carga monomérica.
EJEMPLO 6 Película de una sola capa capaz de-formar abono Copolímero de poli ( 3-hidroxibutirato-co-3-hidroxi-4-metilvalerato) (PHBMV) de la composición de 5% molar de met ilvaIerato/95% molar de butirato se introduce en un extrusor de tornillo individual (Rheomix Modelo 202) con diámetro de tornillo de 0.75 pulgadas. Se emplea un tornillo ahusado constante que tiene una proporción 20:1 de longitud a diámetro y una proporción de compresión 3:1. La temperatura de ambas zonas de calentamiento del barril extrusor es de 25°C superior a la temperatura de fusión del PHBMV. El extrusor se equipa ccn un molde de 6 pulgadas de ancho y una abertura de molde de 0.04 pulgadas. El molde se mantiene a 20°C por arriba de la temperatura de fusión del PHBMV. El copolímero funde dentro del extrusor y se bombea hacia el molde en el otro extremo del extrusor. La rpm del tornillo se mantiene constante a 30 rpm. El copolímero se empuja a través del molde y se recolecta sobre un sistema de recolección de rodillo de extracción (Postex) a una velocidad que permite la cristalización del polímero antes de extraer. La anchura de estas películas es nominalmente de 4 pulgadas y el espesor es de aproximadamente 0.002 pulgadas .
EJEMPLO 7 Película de una sola capa capaz de formar abono Las películas de PHBMV (95:5) sc producen mediante la fusión del material entre hojas ds Teflón en una Prensa Carver (Fred S. Carver Inc., Menomonee Falls, Wl) a 20°C por arribe do ía temperatura de fusión. La presión en las hoj-:s se ajusta para producir películas de aprox L adamonte 0.25 mm de espesor. Las películas se enfrían idénticamente a temperatura ambiente ai colocar los moldes entre placas de aluminio largas (5 kg) y permitiendo que las películas se enfríen a temperatura ambiente.
EJEMPLO 8 Película de múltiples capas capaz de formar abono Las hojas de película de PHBMV se pueden preparar .co o en el Ejemplo 6 de las composiciones de PHBMV (95:5) y PHBMV (50:50) . Estas hojas pueden entonces encerrar una hoja de un polímero con buenas propiedades de barrera ai oxígeno pero una deficiente velocidad de transmisión de vapor de agua, o una pelí-cúla de polímero que puede ser soluble en agua tal como un póli"(vinil alcohol) (PVA¡ . Las películas se colocan en una Prensa Carver acumulada en el siguiente orden PHBMV(95:5), PK3MV ( 50 : 50 ) . PVA, PHBMV (5'0: 50) , PHBMV(95:5) . El material después se somete a presión a una temperatura de 5°C por arriba de la 'temperatura de fusión del PHBMV ( 50 : 50 ) . aunque por debajo de la temperatura de fusión del PHBMV<95:5) . Después de la compresión a 2000 Ib durante 30 minutos, la presión se libera y ia película se deja enfriar a temperatura ambiente.
EJEMPLO 9 Pañal desechable con capacidad de formar abono Un pañal desechable para bebé de acuerdo con esta invención se prepara como sigue. Las dimensiones listadas son para un pañal que se pretende utilizar con un niño en el intervalo de' tamaño de 6 a 10 kilogramos. Estas dimensiones se pueden modificar proporcionalmente para niños de diferentes tamaños, o para trusas de adultos con incontinencia, de acuerdo con la práctica estándar. 1. -Lienzo de refuerzo: película de 0.020-0.038 mm que consiste de un copolímero 92:8 poli(3-hidroxibu tiratc-co-3-hidroxi-- 4 -met ilvalerato ) (preparado como se describió en el Ejemplo 1) ; ancho en la parte superior y en la parte inferior de 33 cm; cortado hacia adentro en ambos lados a una anchura en el centro de 28.5 cm; largo de 50.2 cm. 2. Lienzo superior: fibras de pol ietileno de longitud clasificada cardadas y unidas térmicamente (polipropileno Hercules tipo 151); anchura en la parte superior y parte inferior 33 era; cortadas hacia adentro en ambos lados a una anchura en el centro de 28.5 cm; largo de 50.2 cm. 3. Núcleo absorbente: comprende 28.6 g de pulpa de madera de celulosa y 4.9 g de partículas de I . 103
material gelificante absorbente (poliacrilato comercial de Nippon Shokubai); 8.4 mm de espesor, calandrado; anchura en la parte superior y en la parte inferior de 28.6 cm; cortado hacia adentro en ambos lados a una anchura en el centro de 10.2 cm; largo de 44.5 cm'. . 4. Bandas elásticas para la pierna: cuatro tiras de caucho individuales (2 por lado); anchura de 4.'77 mm; largo de 370 mm; espesor de 0.178 mm (todas las dimensiones anteriores están en estado relajado) . El pañal se prepara en una forma estándar ai colocar el material de núcleo cubierto con el lienzo superior , sobre el lienz.o- de refuerzo y aplicando pegamento . Las bandas elásticas (designadas "inter a" y
"externa", que corresponden a las bandas más cercanas y más lejos del núcleo, respectivamente) se estiran a aproximadamente 50.2 cm y se colocan entre el lienzo superior/lienzo de refuerzo entre cada lado longitudinal (2 bandas por lado) del núcleo, Las bandas internas a lo largo de cada lado se colocan a aproximadamente 55 mm de la anchura, más angosta del núcleo (medida desde el borde interno de la orilla elástica) . Esto proporciona un elemento espaciador a lo largo de cada lado del pañal que comprende el I material de lienzo superior/lienzo de refuerzo flexible entre el elástico interno y el borde curvado del núcleo. Las bandas internas se pegan hacia abajo a lo largo de su longitud e?' el estado estirado. Las bandas externas se colocan a aproximadamente 13 mm desde las bandas internas y se pegan hacia abajo a lo largo de su longitud en el estado estirado. El ensamble de lienzo superior/lienzo de refuerzo es flexible y las bandas pegadas hacia abajo se contraen para hacer elásticos los, lados del pañal.
EJEMPLO 10 Tampón de peso ligero con capacidad para formar abono Un tampón de peso ligero adecuado para utilizarse entre los periodos menstruales comprende una almohadilla (área superficial de 117 cm2; fieltro de aire SSK de 3.0 g) que contiene 1.0 g de partículas de material gelificante absorbente
(poliacrilato comercial; Nippon Shokubai); la almohadilla está interpuesta entre un lienzo- superior formado con película porosa de acuerdo con la Patente de los Estados Unidos 4,463,045 y un lienzo de refuerzo que comprende un espesor de 0.03 mm 92:8 de película copolimérica de copolímero poli (3- ft'% -v f ?'- ü 105
hidroxibu irato-co- 3-hidroxi- 4 -metilvalerato) , según se prepara de acuerdo cron el Ejemplo 1.
EJEMPLO 11 Toalla sanitaria con capacidad para formar abono Un producto catamenial en la forma de una toalla sanitaria que tiene dos alas que se extienden hacia fuera de su núcleo absorbente se prepara utilizando una almohadilla en la forma del Ejemplo 10 (área superficial de 11"7 cm2 ; 8.5 g de fieltro de aire de SSK) , por ei diseño de la Patente de los Estados Unidos 4,687,478, Van Tillburg, dei 18 de agosto de 1987. Los materiales de lienzo de refuerzo y lienzo superior son los mismos a los descritos en el Ejemplo 10.
EJEMPLO 12 Hoja con capacidad para formar abono El procedimiento de preparación . de la película del Ejemplc 6 se modifica al reemplazar el molde en el extrusor con un molde ,con abertura de espesor de aproximadamente 0.25 cm y anc'hura de 15 c . La extracción después de la extrusión se lleva a cabo al insertar la hoja que emerge del extrusor entre dos cilindros de contra-rotación. La hoja se i , *" ß
6
extrae del extrusor de esta manera y se cortan longitudes de 32 Se obtienen hojas de aproximadamente 13 cm de ancho y 0.18 cm de espesor
EJEMPLO 13 Fibra con capacidad para formar abono El PHBMV de la composición de 5% molar de metilvalerato/95% molar de butirato se introduce en un extrusor de tornillo simple (Rheomix Modelo 202) con un diámetro de tornillo de 0.75 pulgadas. Se emplea un tornillo ahusado constante que tiene una proporción de 20:1 de longitud a diámetro y una proporción de 3:1 compresión. La temperatura de ambas zonas de calentamiento del barril extrusor es 25°C por arriba de la temperatura de fusión del PHBMV. El extrusor se equipa con molde de boquilla que contiene 5 orificios de 500 mm de diámetro. El molde se mantiene a 20°C por arriba de la temperatura de fusión del PHBMV. El polímero se funde dentro del extrusor y se bombea hacia el molde en el otro extremo del extrusor. La rpm del tornillo se mantiene constante a 30 rpm. El polímero se empuja a través del molde y las fibras extruidas fundidas se conducen a través de una región en donde se aplica una corriente de aire rápida de tal forma que las . - 107
fibras de polímero se alarguen se adelgacen a aproximadamente un qtiinto- del diámetro de los orificios (a aproximadamente 100 mm) . Las fibras se recolectan sobre una estera de cartón. Se obtiene una amplia distribución de longitudes de fibra de varios centímetros de longitud. La mayoría de las longitudes de fibra (más del 50%) están en el intervalo de 1.3 a 15 cm .
EJEMPLO 14 Espuma rígida con capacidad para formar abono El PHBMV (40 g) de la composición de 5% molar de metilvalerato/95% molar de butirato y 4 g de un agente de soplado común, p , pf -oxi-bis bencensulfonhidrazida se cargan a una cámara de mezclado de una mezcladora por fusión Rheomix tipo 600 equipada con cuchillas giratorias. La temperatura de la cámara de mezclado se aumenta por arriba de la temperatura de fusión del PHBMV, aunque por debajo de la temperatura de degradación del agente de soplado (I58°C). Después de mezclar durante 10 minutos a 60 rpm, la mezcla de copolímero se recolecta y se transfiere hacia una charola de aluminio calentada, se extiende aproximadamente de tal forma que la masa resultante sea de aproximadamente 0.5 cm de espesor. El copolímero se coloca entonces en un horno (National Appliance Company, modelo 5830) y se calienta a la temperatura de fusión del PHBMV nuevamente, y se mantiene a esa temperatura hasta que el copolímero se funde completamente (a aproximadamente 5 minutos). La temperatura del horno entonces se aumenta a 160°C, en esa temperatura, el agente de soplado se degrada y el copolímero inicia el proceso de espumación. En este punto la espuma de copolímero se retira del horno y se coloca en un segundo horno r. una temperatura de velocidad de cristalización máxima del PHBMV (aproximadamente 80°C) . El copolímeio se deja en este horno durante 6 horas.
EJEMPLO 15 Espuma flexible con capacidad para formar abono El procedimiento del Ejemplo 14 se utiliza con las siguientes modificaciones: se utilizan 40 g de copolímero de poli ( 3-hidroxibut i.rato-co-3-hidroxi-4-metilvalerato) de . la composición de 60% molar de metilvalerato/40% molar de utiroso (PHBMV (40:60)) en lugar del PHBMV (95:5) .
EJEMPLO 16 Artículo moldeado cotí capacidad para formar abono Se obtienen artículos moldeados por inyección al utilizar una Moldeadora Mini Max modelo CS-183 (Custom Scientsific Instruments, Whippeny, N.J ) . La temperatura del rotor y la cubeta estatora se mantiene constante a 20°C por arriba do la temperatura de fusión deí polihidroxialcanoato utilizado. Se cargan aproximadamente 0.5 gramos de PHBMV (95:5) a la cubeta estatora y se deja fundir durante 3 minutos. El copolímero fundido ee mezcla radialmente al aumentar y disminuir la inclinación del rotor cinco veces. Un molde de acero con forma de pesa se rocía con un ligero recubrimiento de liberación de silicona en ei molde. El molde se coloca en la rueda de soporte del molde de la Moldeadora Mini Max y el polímero fundido se inyecta en el molde mediante la acción de la inclín.-.ción dei rotor. El copolímero se moldea en piezas con forma de pesa de 0.03 pulgadas de espesor, 1 pulgada de largo,' 0.125 pulgadas 'de ancho ;:~. ?a p¿-rte iri i de la pieza y 0.25 pulgadas de ancho en lo .'• erri f.. Estas partes moldeadas son adecuada-; pa a 1 :-. prueba mecánica .
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EJEMPLO 17 j. Tela no tejida con capacidad para formar abono El copolímero de poli ( 3-hidroxibuti rato-co-3-hidroxi-4-metilvalerato) (PHBMV) de la composición 2% molar de metilvalerato/ 98 % molar de butirato se introduce en un extrusor de tornillo sencillo
(Rheomix Modelo 202, Paramus, NJ) con un diámetro de tornillo de 0.75 pulgadas. Se emplea un tornillo de ahusado constante que tiene una proporción 20:1 de longitud a diámetro y una proporción de 3:1 de compresión. La temperatura de las dos zonas de calentamiento del barril extrusor es de 25°C por arriba de la temperatura de fusión del PH3MV, El extrusór se equipa con un molde con boquilla que contiene 5 orificios 500 mm de diámetro. El molde se mantiene a 20°C por arriba de la temperatura de fusión del PHBMV. El polímero se funde dentro del extrusor y se bombea hacia el molde en el otro extremo del extrusor. La rpm del tornillo se mantiene constante a 30 rpm. El polímero se empuja a través del molde y las fibras extruidas fundidas se conducen a través de una región en donde se aplica una corriente de aire rápida de tal forma que las fibras de polímero se alarguen y se adelgacen a aproximadamente un quinto del diámetro do los orificios (aproximadamente 100 mm) . Las fibras se recolectan en una estera de cartón. La estera =e mueve en una forma tal que se cubre un área de 10 era x 10 cm uniformemente con las fibras. La recolección de fibras sobre la estera continúa, hasta que haya una estera de fibras de aproximadamente 0.5 cm de espesor. Se obtiene una amplia distribución de longitudes de fibra a varias pulgadas de longitud. La mayoría de las longitudes de fibra (más del 50%) están el intervalo de 0.5 a 6 pulgadas. La estera se transfiere entonces a una Prensa Carver (Fred S. Carver Inc., Menomonee Falls, Wl) y se somete a presión a 1000 lb de fuerza durante 10 minutos a temperatura de 5°C por debajo de la temperatura de fusión del PHBMV. La hoja no tejida resultante se retira de la pren'sa .
EJEMPLO 18 Elastómero con capacidad para formar abono Las películas de PHBMV (70:30) se producen al fundir, el material entre hojas de Teflón a 20°C per arriba de la temperatura de fusión. La presión sccre las hojas se ajusta para producir películas de aproximadamente 0.5 mm de espesor. Lae película'-. luego se enfrían de manera idéntica a temperatura ambiente al colocar los moldes entre placas de aluminio largas (5 kg) y dejando que las películas se enfríen a temperatura ambiente. . Las películas se dejan envejecer durante 2 días, luego se cortan subsecuentemente en tiras de 10 cm de largo y 1 cm de ancho. Las tiras se colocan entonces en una máquina para prueba universal Instron (Modelo 1122, Cantón, MA) y se alargan a una velocidad de 1 pulgada/minuto hasta lograr un alargamiento de 300% de la longitud original. Las películas se mantienen alarg¿idas durante dos días hasta que se desarrolla una cristalinidad adicional. Las tiras se retiran del Instror- y en ei .momento de una extensión subsiguiente, el material regresa a su longitud anterior (después del tratamiento en el Instron) .
• EJEMPLO -19 Adhesivo con capacidad para formar abono Se puede utilizar PHBMV (5-0:50) como un adhesivo de fundido en caliente de la siguiente forma. Aproximadamente lg de PHBMV (50:50) se coloca entre dos películas de polímero, tal' como poli^vin-iJ, alcohol) (PVA), o poli ( 3-hidroxibut irato ) (PHB) c cualquier otro PHA que tenga una temperatura de fusión de al menos 10°C mayor que PHBMV (50:50). El, ensamble de películas /adhesivo "se coloca en una Prensa Carver (Fred S. Carver Inc., Menomor.ee Falls, Wl) y luego se somete a presión a una temperatura de 5°C por arriba de la temperatura de fusión de PHB.MV (50:50) . Después de3 la compresión a 2000 Ib de fuerza durante 30 minutos, la presión se retira y el ensamble de película unida se deja enfriar a temperatura ambiente. Todas las publicaciones . mencionadas anteriormente se incorporan en la presente en su totalidad como referencia. Se debe entender que los ejemplos y modalidades descritos en la presente son para fines ilustrativos únicamente y que se pueden sugerir diversas modificaciones o cambios a la luz de la misma por alguien con experiencia en la técnica y se deben incluir en el espíritu y esencia de esta solicitud y el alcance de las reivindicaciones anexas .
Claims (20)
- " * REI INDICACIONES* " 1. Un artículo absorbente que comprende: a) un lienzo superior permeable a líquidos; b) un lienzo de refuerzo impermeable a líquidos que comprende un copolímero biodegradable, en donde el copolímero biodegradable comprende al menos dos unidades monoméricas de repetición aleatoria, en donde la primera unidad monomérica de repetición aleatoria tienen la estructura en donde R1 es H, o alquilo de Ci o C2 y n es 1 ó 2; la segunda unidad monomérica de repetición aleatoria tiene la estructura y en donde al menos 50% de las unidades monoméricas de repetición aleatoria tienen la estructura de la primera unidad monomérica de repetición aleatoria; y c) un núcleo absorbente colocado entre el lienzo superior y el lienzo de refuerzo.
- 2. El artículo absorbente según la reivindicación 1, en donde R1 es un alquilo de Ci o C2 y n es 1.
- 3. El artículo absorbente según la reivindicación 2, en donde R1 es un alquilo de Ci .
- 4. El artículo absorbente según la reivindicación 1, en donde R1 es H y n es 2.
- 5. El artículo absorbente según la reivindicación 1, en donde el copolímero biodegradable comprende una o más unidades monoméricas de repetición aleatoria, adicionales, que tienen la estructura en donde R3 es H, o un alquilo o alquenilo de C1-C19; y m es 1 ó 2; y en donde las unidades monoméricas de repetición aleatoria, adicionales, no son iguales a la primera unidad oncmérica de repetición aleatoria o - la segunda unidad monomérica de repetición alea oria .
- 6. El artículo absorbente según la reivindicación 5, en donde R1 es un alquilo de Cj o C2 y n es 1.
- 7. El artículo absorbente según la reivindicación 6, en donde R1 es ?n alquilo de C .
- 8. El -artículo absorbente según •i a reivindicación 6, en donde m es 1. ?u articulo absorbente segu; la reivindicación 6, en donde m es 2. 10. El artículo absorbente según La reivindicación 5, en donde R1 es H y n es 2. 11. El artículo absorbente según la reivindicación 10, en donde es 1. 12. El artículo absorbente según la reivindicación 10, en donde m es 2 13*. El artículo absorbente según la reivindicación 1, en la forma de un pañal desechable, toalla sanitaria o tampón. I 14. El artículo absorbente según la reivindicación 5, en la forma de un pañal desecha-ble, toalla sanitaria o tampón. 15. Un artículo absorbente que comprende: a) un lienzo superior permeable a líquidos que comprende un copolímero b odegradable , en donde el copolímero biodegradable comprende al meros dos unidades monoméricas de repetición aleatoria. en donde la primera unidad monomérica aleatoria tiene la estructura en donde R1 es H, o alquilo de C -. o C?, y n es 1 ó 2; la segunda unidad monomerica de repetición aleatoria tiene la estructura CH3 i CH—CH3 O I I! -O—CH— CH2— C~ y en donde a£L merfos 50% de las unidades monoméricas de repetición aleatoria tienen la estructura dé la primera unidad monomérica de repetición aleatoria; y b) un lienzo de refuerzo impermeable a líquidos; y c) un núcleo absorbente colocado entre el lienzo superior y el lienzo de refuerzo. . 16. El artículo absorbente según la reivindicación 15, en donde R1 es un alquilo de C o C2 y n es 1. 17. El artículo absorbente según la reivindicación 15, en donde R1 es H y n es 2. 18. El artículo absorbente según la reivindicación" 15, ' en donde el copolímero biodegradable comprende una o más unidades monoméricas de repetición aleatoria, adicionales, que tienen la estructura en donde R3 es H, o un alquilo o alquenilo de C?~C13; y m es 1 ó 2; y en donde las unidades monoméricas de repetición aleatoria, adicionales, no son iguales a la primera unidad monomérica de repetición aleatoria o la segunda unidad monomérica de repetición aleatoria. 19. El artículo absorbente según la reivindicación 15, en la forma de un pañal desechable, toalla sanitaria o tampón. 20 El artículo absorbente según la rei indicación . , en la forma de un añal desechable, toalla sanitaria o tampón.
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