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ES1279025U - Mascarilla traslucida - Google Patents

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ES1279025U
ES1279025U ES202130687U ES202130687U ES1279025U ES 1279025 U ES1279025 U ES 1279025U ES 202130687 U ES202130687 U ES 202130687U ES 202130687 U ES202130687 U ES 202130687U ES 1279025 U ES1279025 U ES 1279025U
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ES202130687U
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ES1279025Y (es
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Cabello José María Lagarón
Díaz Jorge Teno
Figuerez María De Las Mercedes Pardo
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Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Bioinicia SL
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Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Bioinicia SL
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Abstract

Mascarilla traslucida que comprende una multicapa caracterizada por que comprende al menos: i) una capa interna (a) que se encuentra en contacto con la piel del usuario, caracterizada por que está compuesta por un tejido de malla polimérica que presenta un diámetro de hilo de 1 a 90 μm, una abertura de malla entre 100 y 400 μm o un número de orificios por pulgada lineal de 40 a 150, y una densidad superficial entre 5 y 50 g/m2; ii) al menos una capa intermedia (b) caracterizada por que está compuesta por fibras poliméricas, que opcionalmente contiene aditivos, para reducir el diámetro de fibras (CTAB), y/o sustancias antimicrobianas, y que presentan una morfología de fibras de diámetro de entre 20-500 nm y una densidad superficial de entre 0,01 y 1 g/m2, y iii) una capa externa (c) caracterizada por que está compuesta por: - un tejido de malla polimérica que presenta un diámetro de hilo de 1 a 90 μm, y una abertura de malla entre 100 y 400 μm o un número de orificios por pulgada lineal de 40 a 150 y una densidad superficial entre 5 y 50 g/m2 o - un film polimérico transparente microperforado con un espesor entre 10 y 50 μm, con un diámetro de perforación entre 0,1 y 5 mm, una distancia entre perforaciones de entre 0,5 y 6 mm, y una densidad superficial entre 5 y 50 g/m2.

Description

DESCRIPCIÓN
MASCARILLA TRASLÚCIDA
SECTOR DE LA TÉCNICA
La presente invención se refiere a una mascarilla traslucida que comprende una multicapa que contiene materiales de filtración basados en fibras ultrafinas obtenidas por procesado electro-hidrodinámico y/o aero-hidrodinámico y que ejercen protección pasiva frente a aerosoles y bacterias del tipo EPI (FFP1, FFP2, N95, KN95, etc..) y/o quirúrgica (tipo I, II, etc.) y/o higiénica (CWA 17553:2020, UNE0064, UNE0065) y que además de ser traslucidas y biodegradables, las mascarillas pueden ser lavables y tener propiedades activas antimicrobianas. La invención se engloba dentro de los campos de materiales y/o equipos médicos y para la protección individual.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Las mascarillas protectoras han sido ampliamente utilizadas por el personal en hospitales, investigadores en laboratorios, trabajadores en obras de construcción, así como el público en general en áreas altamente contaminadas o durante la temporada de gripe.
Las mascarillas protectoras generalmente se componen de una barrera de filtrado, que es un componente crítico que determina el nivel de protección de la máscara, ya que la eficiencia de filtración depende del tamaño de partícula y la velocidad del flujo de aire.
La mayoría de las barreras de filtrado de las máscaras protectoras convencionales no están funcionalizadas con biocidas o virucidas, por lo que esas mascarillas protectoras simplemente sirven como una barrera física para filtrar los contaminantes, y en la mayoría de los casos no tienen la capacidad de parar microorganismos tan pequeños como los virus, que tienen un tamaño de entre 100 y 200 nm. Además, cuando estos contaminantes son virus y bacterias, esas barreras tampoco los eliminan del tejido con el que entran en contacto. Por lo tanto, los microorganismos unidos a las mascarillas pueden sobrevivir durante varias horas, lo que aumenta enormemente el riesgo de infección cruzada. Finalmente, dado que los filtros conocidos están hechos de materiales no biodegradables, en el caso de un uso masivo de mascarillas por parte de la población no médica, como es el caso de una pandemia, pueden acaban generando un problema medioambiental grave.
Adicionalmente, el uso masivo de mascarillas por la población conlleva otros inconvenientes como por ejemplo la dificultad en la identificación facial por los sistemas automáticos de reconocimiento biométrico de personas, con el correspondiente riesgo que ello puede suponer en la seguridad, y por otro lado la dificultad de comunicación que supone para las personas con discapacidad auditiva.
Por tanto, se hace necesario proporcionar una mascarilla facial translúcida que permita la percepción de emociones y la lectura de labios, favoreciendo la comunicación, especialmente entre las personas con discapacidad auditiva de manera segura.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención proporciona una mascarilla facial translúcida que permita la percepción de emociones y la lectura de labios favoreciendo la comunicación entre las personas con discapacidad auditiva de manera segura. Este tipo de mascarillas permiten ver las expresiones faciales como la sonrisa de las personas, por ello aportan un factor emocional a la comunicación, lo cual es muy relevante en el área de cuidados intensivos a personas con enfermedades infecciones u oncológicas, donde el estado de ánimo influye para la recuperación.
Estas mascarillas comprenden una multicapa en cuyo centro se utilizan nanofibras que proporcionan una filtración segura ante agentes externos como virus o bacterias, empleando poco material y permitiendo cierta traslucidez o transparencia. Por tanto, este tipo de mascarillas mejoran principalmente la calidad de vida de un sector de la población con discapacidad auditiva, donde la lectura labial es necesaria.
Un primer aspecto de la presente invención se refiere a una mascarilla traslucida que comprende una multicapa caracterizada por que comprende al menos:
i) una capa interna (a) que se encuentra en contacto con la piel del usuario, caracterizada por que está compuesta por un tejido de malla polimérica que presenta un diámetro de hilo de 1 a 90 pm, una abertura de malla entre 100 y 400 pm o un número de orificios por pulgada lineal (Mesh) de 40 a 150, preferiblemente de 40 a 120, y una densidad superficial de entre 5 y 50 g/m2;
ii) al menos una capa intermedia (b) caracterizada por que está compuesta por fibras poliméricas, que opcionalmente contiene sustancias antimicrobianas, y que presentan una morfología de fibras de diámetro de entre 20-500 nm y una densidad superficial de entre 0,01 y 1 g/m2; y
ni) una capa externa (c) caracterizada por que está compuesta por:
- un tejido de malla polimérica que presenta un diámetro de hilo de 1 a 90 pm, y una abertura de malla entre 100 y 400 pm o un número de orificios por pulgada lineal (Mesh) de 40 a150,y una densidad superficial de entre 5 y 50 g/m2; o
- un film polimérico transparente microperforado con un espesor entre 10 y 50 pm, con un diámetro de perforación entre 0,1 y 5 mm, una distancia entre perforaciones de entre 0,5 y 6 mm, y una densidad superficial entre 5 y 50 g/m2.
Los materiales poliméricos que forman la malla o del film de la capa interna (a) y la capa externa (c), pueden ser cualquier material polimérico conocido por cualquier experto en la materia o sus mezclas. En una realización preferida el material polimérico de la capa interna (a) y la capa externa (c) se seleccionan independientemente de entre poliolefinas y sus copolímeros tales como polipropilenos, poliamidas, ácido poliláctico, polihidroxialcanoatos, biopoliésteres en general, y poliésteres en general tales como el politereftalato de etileno, fibras naturales tales como el algodón, y materiales celulósicos, o cualquiera de sus combinaciones. Más preferiblemente la malla polimérica es de nylon, ácido poliláctico o polihidroxialcanoatos y el film transparente de poliolefinas como por ejemplo el CPP (cast polypropylene) o el BOPP (polipropileno bio-orientado); o materiales celulósicos.
En otra realización preferida los materiales de las fibras de la capa intermedia (b) son polímeros seleccionados de entre polímeros halogenados tales como el fluoruro de polivinilideno y sus copolímeros, politetrafluoruro etileno, policloruro de vinilideno, poliacrilonitrilo, polisulfonas y sus derivados, ácido poliláctico, poliuretanos y sus derivados, poliamidas, alcohol polivinílico con o sin entrecruzamiento, butiral de polivinilo, polihidroxialcanoatos tales como el poli(3-hidroxibutirato) o poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato), poliestireno, poliacetato de vinilo, polietileno tereftalato, quitosano, polycarbonatos, polimetilmetracrilato, y policaprolactonas, o cualquiera de sus combinaciones o co-polímeros.
En otra realización preferida, los polímeros de las fibras de la capa intermedia (b) se seleccionan de entre policloruro de vinilideno, fluoruro de polivinilideno, ácido poliláctico, poliacrilonitrilo, y polihidroxialcanoatos, o cualquiera de sus combinaciones, con o sin aditivos para controlar el diámetro de fibra y/o impartir propiedades antimicrobianas. En una realización aún más preferida, los polímeros que componen la capa intermedia (b) de la multicapa de la invención son polihidroxialcanoatos con CTAB (Bromuro de cetiltrimetilamonio) o LiBr (Bromuro de Litio) para controlar el diámetro de fibra y/o impartir propiedades antimicrobianas.
En otra realización preferida los polímeros de las fibras de la capa intermedia (b) tienen un peso molecular inferior a 800 kDalton, más preferiblemente inferior a 300 kDalton, y aún más preferiblemente inferior a 200 kDalton.
En otra realización preferida, la capa intermedia (b) contiene partículas, nanopartículas o líquidos de una sustancia antimicrobiana seleccionada, sin sentido limitativo, de entre óxido de zinc, plata, nitrato de plata, cobre, óxido de cobre, materiales carbonáceos tales como el grafeno, micro y nanotubos de carbono, óxido y dióxido de titanio, extractos naturales y aceites esenciales, quitina y quitosano, óxido de aluminio, dióxido de silicio (Si02), ciclodextrinas (CD), CTAB (Bromuro de cetiltrimetilamonio), antibióticos y antivirales tales como tetraciclina, yodo, triclosán, clorhexidina, aciclovir, ciclofloxacin o combinaciones de las mismas. En una realización más preferida la sustancia antimicrobiana es óxido de zinc; en una realización aún más preferida la sustancia antimicrobiana contenida en la capa intermedia (b) son partículas o nanopartículas de óxido de zinc o CTAB.
En otra realización preferida, la(s) capa(s) interna(s) (a) y/o externa(s) (c) contienen partículas, nanopartículas o líquidos de una sustancia antimicrobiana seleccionada, sin sentido limitativo, de entre óxido de zinc, plata, nitrato de plata, cobre, óxido de cobre, materiales carbonáceos tales como el grafeno, micro y nanotubos de carbono, óxido y dióxido de titanio, extractos naturales y aceites esenciales, quitina y quitosano, óxido de aluminio, dióxido de silicio (Si02), ciclodextrinas (CD), antibióticos y antivirales tales como tetraciclina, yodo, triclosán, clorhexidina, aciclovir, ciclofloxacin o combinaciones de las mismas. En una realización más preferida la sustancia antimicrobiana es óxido de zinc; en una realización aún más preferida la sustancia antimicrobiana contenida en la capa intermedia (b) son nanopartículas de óxido de zinc.
En otra realización preferida el contenido en peso del antimicrobiano en las fibras en cada una de las capas es inferior a un 50%, más preferiblemente menor de un 25% y aún más preferiblemente inferior a un 13%.
En esta invención el término “sustancia antimicrobiana” hace referencia a un agente que mata microorganismos o detiene su crecimiento. Los microorganismos engloban organismos unicelulares heterogéneos, no relacionados evolutivamente entre sí, tales como bacterias (procariotas), protozoos (eucariotas, algunos films de algas) y hongos unicelulares, y también incluye entidades biológicas acelulares de tamaño ultramicroscópico como virus y priones. El ámbito de acción antimicrobiano de esta invención se centra principalmente en bacterias, hongos y especialmente en todo tipo de virus.
En otra realización preferida las fibras de la capa intermedia (b) son fibras de morfología lisa o perlada.
En una realización preferida la mascarilla de la invención está caracterizada por que comprende dos capas intermedias: la capa intermedia (b) y una capa adicional (b'), donde cada capa tiene una densidad superficial menor o igual a 0,5 g/m2, o la suma de la densidad superficial de ambas es inferior a 1 g/m2.
Esta capa adicional (b’), puede contener el mismo polímero que el de la primera capa intermedia (b) sobre la que se deposita o puede estar compuesta por fibras de un polímero distinto. Igualmente, la morfología de ambos polímeros que constituyen cada una de las dos capas intermedias (b y b’) puede tener la misma o diferente morfología, y, asimismo, pueden presentar la misma o diferente densidad superficial.
En otra realización preferida la capa intermedia (b) y/o (b’) presenta una morfología de fibras con un diámetro medio de entre de entre 100y 400 nm.
En la presente invención, la densidad superficial viene expresada en g/m2; para cada una de las capas se calcula pesando una muestra con unas dimensiones conocidas. Seguidamente se divide dicho peso entre la superficie de la muestra. Este proceso se realiza con al menos 5 muestras de cada capa para poder así obtener un valor de densidad superficial promedio de toda la capa.
En la presente invención, los polímeros que componen las capas de la multicapa son preferiblemente compostables y/o biodegradables en el medio ambiente.
En otra realización preferida, las multicapas de la presente invención se pueden utilizar solas, o apiladas en cualquier configuración posible, sobre sí mismas, o sobre otros filtros multicapa o monocapa comerciales, para constituir nuevas multicapas de mayor capacidad de filtración, pero sin comprometer la translucidez.
En la presente invención, el término “polímero” hace referencia a materiales macromoleculares tanto en estado puro exreactor, como aditivados y post-procesados en fórmulas comerciales típicamente usados por las industrias químicas, más comúnmente llamados grados plásticos. A cualquiera de los polímeros o grados plásticos se le puede añadir adicionalmente aditivos de proceso tales como surfactantes, ej. CTAB(Bromuro de cetiltrimetilamonio), bromuro de hexadeciltrimetilamonio (HDTMAB), Span (monolaurato de sorbitano), Tween(Polioxietileno (12) monolaurato de sorbitán), Tritón (t-octilfenoxipolietoxietanol), Lauiril Betaina,Pluronic (Poloxameros) etc, promotores de la biodegradabilidad o que confieren estabilidad, otro tipo de aditivos del tipo “filler”, bien en forma micro, submicro o nanométrica para mejorar sus propiedades fisicoquímicas, reducir el diámetro de fibra como por ejemplo el CTAB, Cloruro sódico (NaCI) o el Bromuro de Litio (LiBr), nanorefuerzos o similares; o de capacidad de retención y liberación controlada del antimicrobiano. Tales aditivos pueden ser del tipo Chemicals, fibras, láminas o partículas.
En la presente invención, los términos referidos a la morfología de las fibras “lisas” y “perladas” hacen referencia a distintos tipos de morfología encontrados en la estructura fibrosa generada. Así, el término “fibras lisas” se refiere a cuando las fibras presentan una superficie lisa de sección más bien regular en cuanto al diámetro. Por otro lado, el término “fibras perladas” hace referencia a fibras que presentan cuentas o perlas esféricas, oblongas o de otro tipo irregular, intercaladas a lo largo de la sección de la fibra. Esta estructura, al estar compuesta por perlas más gruesas, genera una microporosidad adicional que las hace ventajosas para mejorar la respirabilidad (facilidad del tejido para que pase aire a través de su sección) de la multicapa, si bien reduce su resistencia a la penetración de aerosoles, por ejemplo, de parafina o de cloruro sódico, (capacidad del tejido para reducir el paso del virus a través de su sección).
En la presente invención el término “aerosoles” se refiere a aquellas partículas finas que van típicamente desde 0,1 a 5 mieras. Se entiende como eficiencia de filtración a aerosoles, el porcentaje de partículas con tamaño igual o superior a 0,3 mieras que se filtran. Se entiende como eficiencia de filtración bacteriana (BFE), el porcentaje de bacterias de 3 mieras que son filtradas.
Por otro lado, las capas intermedias de la multicapa de la invención se pueden fabricar de manera continua depositando cada capa sobre la anterior, o fabricar por separado y luego opcionalmente laminarlas, o mediante la combinación de ambas.
Cuando la laminación se hace por calandrado, éste puede realizarse empleando dos o más rodillos con o sin presión, en el que al menos uno de ellos puede estar a la temperatura requerida, o puede ser el caso en el que todos los rodillos estén a la temperatura requerida.
El calandrado de las capas producidas puede realizarse de tal manera que la capa interna esté en contacto con el rodillo que caliente, o, al contrario, que sea la última capa, la que esté en contacto con el rodillo que está a la temperatura requerida.
En otra realización preferida, las diferentes capas se pueden fabricar en continuo una encima de la anterior y seguidamente realizar un proceso de tratamiento con o sin calor con o sin presión, preferiblemente por calandrado a baja temperatura, para asegurar la adhesión entre capas, otorgar una textura más lisa, y poder reducir el espesor.
En otra realización preferida, la multicapa se lamina y/o corta en las dimensiones requeridas para la fabricación de la mascarilla, sin presión ni calor, en una laminadora de rodillos, y luego se confecciona en forma de mascarilla uniendo las capas mediante cosido y/o ultrasonidos bien en los bordes, con o sin pliegues, o en cualquier zona del cuerpo, a los que se añaden las gomas de sujeción, cosidas, selladas por ultrasonidos o pegadas por fusión o con algún tipo de adhesivo, y opcionalmente se incorpora un clip nasal de cualquier forma o tipo conocido.
En cuanto a la fabricación de las capas intermedias que componen la mascarilla de la invención, éstas se llevan a cabo preferentemente mediante cualquiera de las técnicas electro-hidrodinámicas y aero-hidrodinámicas de obtención de fibras conocidas, como electrospinning, electrohydrodynamic direct writing, melt electrospinning, solution blow spinning, electrospraying, solution blow spraying, electrospraying assisted by pressurized gas o combinación de todas las anteriores. No obstante, también se podrán emplear cualquier otro método de obtención de fibras como por ejemplo el centrifugal je t spinning o la combinación entre este y las anteriormente citadas. Las técnicas electrohidrodinámicas y aero-hidrodinámicas, se basan en la formación de micro, submicro o fibras ultrafinas poliméricas a temperatura ambiente o inferior, a partir de una disolución polimérica a la cual se le aplica un campo eléctrico o una presión de gas. El hecho de que se emplee en forma de disolución presenta una gran versatilidad, ya que permite incorporar diversas sustancias (antimicrobianos) en la propia disolución. Al mismo tiempo, el hecho de que su procesabilidad sea a temperatura ambiente evita ciertos problemas tales como la degradación de las sustancias activas.
Con estas técnicas y los polímeros citados anteriormente, en la presente invención se incorpora la sustancia antimicrobiana empleando técnicas entre las que se encuentran sin sentido limitativo: tecnología core-shell, co-deposición, mezcla directa, técnicas de emulsión, la pre-encapsulación en partículas, o la deposición capa a capa, etc.
En la presente invención, el método de deposición capa a capa consiste en el uso de un sistema en el que las capas se depositan secuencialmente dentro del mismo proceso. De este modo, inicialmente una de las capas se electroestira hasta que el grosor es el deseado y a continuación la segunda capa se electroestira encima de la primera, obteniendo un sistema multicapa in situ en continuo.
En otra realización preferida la mascarilla de la invención comprende:
- una capa (a) y una capa (c) formadas por un tejido de filtro de malla polimérica, también conocido como malla de serigrafia, con un diámetro de hilo d e l a90 pm, y una abertura de malla entre 100y 400 pm, o un número de orificios por pulgada lineal (Mesh) de 40 a150;y
- una capa intermedia (b) basada en una deposición de nanofibras poliméricas con una morfología de fibras de diámetro de entre 20-500 nm y una densidad superficial de entre 0,01 y 1 g/m2, para conseguir una filtración a bacterias (BFE) igual o superior a un 70% y de aerosoles igual o superior a un 75%, más preferiblemente igual o superior a un 80 y aun más preferiblemente igual o superior a 90%, y una diferencia de presión en exhalación menor de 600 Pa en 100 cm2 medido a un caudal de aire de 160 l/min y que la translucidez o transparencia sea suficiente para poder observar ver la boca del usuario.
En otra realización preferida la mascarilla de la invención comprende:
- una capa (a), en contacto con la piel del usuario, formada por un tejido de filtro de malla polimérica, también conocido como malla de serigrafia, con diámetro de hilo de 1 a 90 pm, y una abertura de malla entre 100 y 400 pm, o un número de orificios por pulgada lineal (Mesh) de 40 a 120;
- una capa intermedia (b) basada en una deposición de nanofibras poliméricas con un diámetro de fibra entre 20-500 nm y una densidad superficial de entre 0,01 y 1 g/m2, para conseguir una filtración a bacterias (BFE) igual o superior a un 70% y de aerosoles igual o superior a un 75%, más preferiblemente igual o superior a un 80 y aún más preferiblemente igual o superior a 90%, y una diferencia de presión en exhalación menor de 600 Pa en un100 cm2medido a un caudal de aire de160 l/min y que la translucidez o transparencia sea suficiente para poder observar ver la boca del usuario;
- una tercera capa formada por un film polimérico transparente con un espesor entre 10­ 50 pm, microperforado, con un diámetro de perforación entre 0,1-5 mm, y una distancia entre perforaciones de entre 0,5-6 mm.
En otra realización preferida la mascarilla de la invención comprende:
- una capa (a) y una capa (c) formadas por un tejido de filtro de malla polimérica, también conocido como malla de serigrafia, con un diámetro de hilo d e l a90 pm, y una abertura de malla entre 100y 400 pm, o un número de orificios por pulgada lineal (Mesh) de 40a150;
- dos capas intermedias (b y b’), que formarían la segunda y la tercera capa formadas por nanofibras poliméricas de igual o diferente naturaleza, con una morfología de fibras de diámetro de entre 20-500 nm y con una densidad superficial de cada una de las capas inferior o igual a 0,5 g/m2, para que la translucidez o transparencia no se vea afectada manteniendo las características de filtración a bacterias (BFE) igual o superior a un 70% y de aerosoles igual o superior a un 75%, más preferiblemente igual o superior a un 80 y aún más preferiblemente igual o superior a 90%, y una diferencia de presión en exhalación menor de 600 Pa en 100 cm2 medido a un caudal de aire de160 l/min y que la translucidez o transparencia sea suficiente para poder observar ver la boca del usuario.
Las mascarillas translúcidas de la presente invención pueden ser lavables o no lavables, de protección bien del tipo higiénica, quirúrgica, o del tipo EPI, ej. FFP1, FFP2, N95, KN95 según la norma EN149 o N95, o similares. Las mascarillas pueden ser de usar y tirar hechas de una o varias piezas según cualquier método industrial conocido, o fabricada de tal manera que contengan un filtro fungible, y, por tanto, desechable, para mascarillas translúcidas reutilizables.
En la presente invención, el término” mascarilla traslucida” se refiere a una mascarilla total o parcialmente transparente que permite ver las expresiones de la boca de la persona que lo porta. En términos cualificados debería de presentar una transparencia menor a 6 mm'1 a una longitud de onda de 600 nm.
En la presente invención, el término “malla polimérica” se refiere a una malla tejida compuesta por fibras poliméricas, con la característica de que es un material deformable que se adapta perfectamente al contorno del rostro. Para definir esta malla polimérica son relevantes factores como el tamaño de hilo y la abertura de los poros. En la presente invención la malla polimérica de la capa interna (a) de la mascarilla se caracteriza por tener un diámetro de hilo de 1 a 90 pm, y una abertura de malla entre 100 y 400 pm o un número de orificios por pulgada lineal (Mesh) de 40 a 150, preferiblemente de 40 a 120.
Las mascarillas hechas a partir de las multicapas anteriormente citadas, cortadas al tamaño requerido por el fabricante según el tipo de mascarilla, y confeccionadas usando cualquier método conocido de laminación, corte y sellado o cosido, de la presente invención protegen contra la penetración de aerosoles y microorganismos, típicamente contra virus y bacterias (tanto Gram-positivas como Gram-negativas), aunque preferiblemente contra virus de tamaños entre 30-500 nm, como, sin sentido limitativo, adenovirus, coronavirus, metapneumovirus humano, virus parainfluenza, la gripe (influenza), virus respiratorio sincitial (RSV), rinovirus/enterovirus y de manera más particular, virus del ébola, el virus del herpes (HSV-1), virus influenza (A,B,C, D), virus sincitial respiratorio humano (VSR), varicela SARS-CoV y sus derivados, así como contra el SARS Covid-19.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Figura 1.- Muestra un esquema de una mascarilla modelo tipo sándwich de 3 capas, con la capa externa (1) e interna (1’) iguales, y una capa de nanofibras (2) intermedia.
Figura 2.- Muestra un esquema de una mascarilla modelo tipo sándwich de 3 capas, con la capa externa (3) e interna (1) diferentes, y una capa de nanofibras (2) intermedia.
Figura 3.- Muestra un esquema de una mascarilla modelo tipo sándwich de 4 capas con la capa externa (1) e interna (1’) iguales, y dos capas de nanofibras (2) y (2’) intermedias.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
Ejemplo 1: mascarilla modelo tipo sándwich de 3 capas
Mascarilla higiénica tipo sándwich donde la capa intermedia fue producida con nanofibras de Poly(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) (PHBV). Para ello se partió de una disolución de PHBV al 2.5 % en peso, y 0.05% en peso de Bromuro de hexadeciltrimetilamonio (CTAB) en Trifluoroetanol (TFE). Una vez disuelta, se pasó a la fabricación de la capa de fibras mediante la técnica de electrospinning. Para ello se empleó un voltaje del emisor de 48 kV y un voltaje en el colector de -25 kV, también se empleó un caudal de 340 g/h, a través de 10 inyectores multiemisor. Las fibras se depositaron sobre un tejido de malla de filtro de Nylon de 80 mesh con una densidad superficial de 20 g/m2, empleando un equipo Fluidnatek LE-500 con sistema de Roll to Roll. Para ello se empleó una velocidad de 65 mm/s hasta conseguir una densidad superficial de 0,3 g/m2. La capa de PHBV generada por electrospinning se observó con un microscopio electrónico, resultando una microestructura de fibras de diámetro entre 200-300 nm. Después de la producción, el material se laminó sin aplicar temperatura con una capa de filtro de malla de Nylon de 80 Mesh quedando ésta sobre la deposición de PHBV.
A partir del material producido, la mascarilla se confeccionó mediante un proceso industrial que consta de las siguientes fases: Formación de pliegues mediante doblado y aplanando, cosido y proceso de cortejunto cosido de gomas.
La translucidez se midió con un espectrofotómetro visible-UV (DINKO UV4000), donde el valor obtenido fue de 3.9 mm_1. Lo cual presenta una buena traslucidez permitiendo observar la boca del usuario
La filtración a aerosoles se realizó mediante Ensayos de resistencia a la penetración con aceite de parafina según la norma 149:2001+a1:2009 (punto 8.11) empleando en un equipo PALAS PMFHOOO.Donde se obtuvo una filtración del 90% y una diferencia de presión en exhalación menor de 264 Pa en 100 cm2 a un caudal de 160 l/min.
El material de la mascarilla desarrollada en este ejemplo fue evaluado por el organismo certificador Eurofins, donde se midió la eficiencia de filtración bacteriana (BFE) siguiendo la norma EN 14683:2019+AC:2019 Anexo B obteniendo un valor de 75.6%. También se evaluó la exhalación de las muestras siguiendo el Anexo C la norma EN 14683:2019+AC:2019, obteniendo un valor de 39 Pa/cm2.
La disposición de las tres capas donde la capa interna y externa son iguales se representa en la Fig. 1.
Ejemplo 2: mascarilla modelo tipo sándwich de 3 capas con film microperforado
Mascarilla higiénica donde la primera capa y la capa intermedia se produjeron de manera similar y empleando los mismos materiales que en el ejemplo anterior. En cambio, para la tercera capa se empleó un film transparente microperforado de CPP (Cast polypropylene) con un espesor de 20 pm, con un diámetro de perforación de 1,5 mm y una separación entre las perforaciones de 3,5 mm. Esta capa dispone de una densidad superficial de 30 g/m2. (Fig. 2).
A partir de las capas laminadas sin aplicar temperatura, la mascarilla se confeccionó mediante un proceso industrial que consta de las siguientes fases: Formación de pliegues mediante doblado, unión por ultrasonidos y proceso de corte junto de las gomas.
La translucidez se midió con un espectrofotómetro Visible-UV (DINKO UV4000), donde el valor obtenido fue de 3.5 mm-1medido a una longitud de onda de 600 nm medido a una longitud de onda de 600 nm. Lo cual presenta una buena traslucidez permitiendo observar la boca del usuario. La filtración a aerosoles se realizó mediante Ensayos de resistencia a la penetración con aceite de parafina según la norma 149:2001+a1:2009 (punto 8.11) empleando en un equipo PALAS PMFHOOO.Donde se obtuvo una filtración del 80% y una diferencia de presión en exhalación menor de 218 Pa en 100 cm2.a un caudal de 160 l/min.
Ejemplo 3: mascarilla modelo tipo sándwich de 4 capas
Mascarilla tipo higiénica, formada por un sándwich de cuatro capas (Fig. 3) donde las dos capas intermedias fueron producidas con nanofibras de fluoruro de polivinilideno (PVDF) de un peso molecular de 500 kD. Para ello, se partió de una disolución de PVDF al 13 % en peso en una mezcla DMF/Acetona (50:50 en peso.) Una vez disuelta, se pasó a la fabricación de la capa de fibras mediante la técnica de electrospinning. Para ello se empleó un voltaje del emisor de 47kV y un voltaje en el colector de -25 kV, también se empleó un caudal de 360 g/h, a través de 10 inyectores multiemisor. Las fibras se depositaron sobre un tejido de malla de filtro de Nylon de 80 mesh con una densidad superficial de 20 g/m2, empleando un equipo Fluidnatek LE-500 con sistema de Roll to Roll. Para ello se empleó una velocidad de 93 mm/s hasta conseguir una densidad superficial de 0,25 g/m2. La capa fibras de PVDF generada por electrospinning se observó con un microscopio electrónico resultando una microestructura de fibras de diámetro entre 200-300 nm.
Para producir la mascarilla, la primera capa de malla con fibras depositadas fue laminada sin temperatura, con otra similar de tal manera que la disposición final de la mascarilla siga la estructura mostrada en la figura 3, es decir la segunda y la tercera capa son fibras de PVDF, con una densidad superficial de 0,25 g/m2 cada una.
A partir del material laminado sin aplicar temperatura, la mascarilla se confeccionó mediante un proceso industrial que consta de las siguientes fases: Formación de pliegues mediante doblado y aplanando, cosido y proceso de corte junto cosido de gomas.
Al igual que los ejemplos anteriores la translucidez se midió con un espectrofotómetro visible-UV (DINKO UV4000), donde el valor obtenido fue de 2 mm-1 medido a una longitud de onda de 600 nm. Lo cual presenta una buena traslucidez permitiendo observar la boca del usuario.
La filtración a aerosoles se realizó mediante Ensayos de resistencia a la penetración con aceite de parafina según la norma 149:2001+a1:2009 (punto 8.11) empleando en un equipo PALAS PMFHOOO.Donde se obtuvo una filtración del 90% (y una diferencia de presión en exhalación menor de 184 Pa en 100 cm2.a un caudal de 160 l/min.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Mascarilla traslucida que comprende una multicapa caracterizada por que comprende al menos:
i) una capa interna (a) que se encuentra en contacto con la piel del usuario, caracterizada por que está compuesta por un tejido de malla polimérica que presenta un diámetro de hilo de 1 a 90 pm, una abertura de malla entre 100 y 400 pm o un número de orificios por pulgada lineal de 40 a 150, y una densidad superficial entre 5 y 50 g/m2;
ii) al menos una capa intermedia (b) caracterizada por que está compuesta por fibras poliméricas, que opcionalmente contiene aditivos, para reducir el diámetro de fibras (CTAB), y/o sustancias antimicrobianas, y que presentan una morfología de fibras de diámetro de entre 20-500 nm y una densidad superficial de entre 0,01 y 1 g/m2; y ni) una capa externa (c) caracterizada por que está compuesta por:
- un tejido de malla polimérica que presenta un diámetro de hilo de 1 a 90 pm, y una abertura de malla entre 100 y 400 pm o un número de orificios por pulgada lineal de40a150 y una densidad superficial entre 5 y 50 g/m2; o
- un film polimérico transparente microperforado con un espesor entre 10 y50 pm, con un diámetro de perforación entre 0,1 y 5 mm, una distancia entre perforaciones de entre 0,5 y 6 mm, y una densidad superficial entre 5 y 50 g/m2.
2. Mascarilla según la reivindicación 1, caracterizada por que comprende dos capas intermedias (b') y (b” ), donde cada capa tiene una densidad superficial menor o igual a 0,5 g/m2.
3. Mascarilla según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, donde el material polimérico del tejido de malla o del film que componen la capa interna (a) y la capa externa (c) se seleccionan independientemente de entre poliolefinas y sus copolímeros tales como polipropileno, poliamidas, ácido poliláctico, polihidroxialcanoatos, biopoliésteres en general, y poliésteres en general tales como el politereftalato de etileno, fibras naturales tales como el algodón, y materiales celulósicos, o cualquiera de sus combinaciones.
4. Mascarilla según la reivindicación 3, donde el material polimérico del tejido de malla o del film que componen la capa interna (a) y la capa externa (c) se seleccionan de entre malla de nylon, malla de ácido poliláctico, film de celulosa, y film de CPP.
5. Mascarilla según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde las fibras de la capa intermedia (b) se seleccionan de entre policloruro de vinilideno, fluoruro de polivinilideno, ácido poliláctico, poliacrilonitrilo, y polihidroxialcanoatos, o cualquiera de sus combinaciones.
6. Mascarilla según la reivindicación 5, donde las fibras son de polihidroxialcanoatos y fluoruro de polivinilideno.
7. Mascarilla según cualquiera de las reivindicaciones 5 o 6, donde las fibras de la capa intermedia (b) contienen aditivos para reducir el diámetro de fibra y/o impartir propiedades antimicrobianas.
8. Mascarilla según la reivindicación anterior, donde los aditivos para reducir el diámetro de fibra y/o impartir propiedades antimicrobianas son el CTAB o el óxido de zinc.
9. Uso de la mascarilla según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 como mascarilla protectora contra aerosoles y microorganismos.
10. Uso según la reivindicación anterior donde el microorganismo es un virus.
11. Uso según la reivindicación anterior donde el virus se selecciona de entre virus del ébola, el virus del herpes, virus influenza, virus sincitial respiratorio humano, varicela, SARS-CoV y el SARS Covid-19.
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