Composiciones de aglutinante sensibles a sales con N-alquilacrilamida y artículos fibrosos que las incorporan.

Una disolución de aglutinante para una banda fibrosa, comprendiendo dicha disolución:

(a) un medio disolvente acuoso y

(b) una composición de aglutinante que comprende un copolímero sensible a sales que incorpora el residuo de unmonómero de ácido carboxílico, un monómero de acrilato y una N-alquilacrilamida que tiene la estructura:

donde R1 es un grupo alquilo que tiene entre 4 y 10 átomos de carbono y R2 es un hidrógeno o un grupo alquilo quetiene entre 1 y 10 átomos de carbono

y en la que dicho copolímero se neutraliza con base al menos hasta el punto en que sea soluble en agua con lacondición adicional de que: (i) la disolución comprenda de 5 a 40 por ciento en peso de composición de aglutinante y(ii) la composición de aglutinante contenga de 50 a 100 por cien en peso de dicho copolímero.

Composiciones de aglutinante sensibles a sales con N-alquilacrilamida y artículos fibrosos que las incorporan

Campo Técnico

La presente invención se refiere, en general, a artículos fibrosos desechables que contienen un aglutinante dispersible en agua y, en particular, a artículos que contienen aglutinantes de N-alquilacrilamida con dispersibilidad que es sensible a la concentración de sal.

Antecedentes

La resistencia en húmedo es un atributo deseable de muchos productos de papel desechables que se requieren para mantener su integridad en húmedo durante un periodo de tiempo prolongado previamente a, y durante, su uso deseado. Dichos productos incluyen papel higiénico, pañales, productos para el cuidado personal y artículos prehumidificados tales como toallitas húmedas y toallitas para la limpieza doméstica.

La resistencia en húmedo permanente, sin embargo, con frecuencia es una característica innecesaria e indeseable en productos de papel. Debido a la resistencia en húmedo permanente de tales productos, los productos de papel se desechan, en general, después de breves periodos de uso en vertederos controlados, incineradoras, etc. y así pueden suponer una carga significativa en la corriente de residuos sólidos. Es preferible, por lo tanto, dirigir los productos de papel usado a instalaciones de tratamiento de aguas residuales municipales o sistemas sépticos privados. Desafortunadamente, este procedimiento con frecuencia no es posible si el producto es “no desechable." Puede resultar atasco de sistemas de aguas residuales y sépticos si el producto mantiene de manera permanente propiedades de resistencia a la hidrólisis. Para estudiar este problema, se han emprendido esfuerzos para proporcionar aglutinantes que proporcionen productos de papel con suficiente integridad en húmedo "temporal" en presencia de disoluciones salinas, pero integridad mínima cuando se exponen a grandes cantidades de agua residual, de manera que atraviesen la tubería y se disgreguen en sistemas de aguas residuales y/o sépticos.

Específicamente, se ha intentado producir productos fibrosos desechables que mantengan una resistencia en húmedo relativamente alta en presencia de disoluciones con concentraciones de iones elevadas, pero que se vuelvan más dispersibles cuando se pongan en contacto con disoluciones que tengan una concentración de iones menor. Estas formulaciones de polímeros dispersibles en agua, sensibles a iones, son conocidas en la técnica. Se describe por ejemplo, en la Patente de Estados Unidos Nº 6.429.261 para Lang et al. una formulación de polímeros que comprende un copolímero activable de ácido acrílico, NaAMPS (por sus siglas en inglés) , acrilato de butilo y acrilato de 2-etilhexilo así como un polímero co-aglutinante no reticulable que comprende poli (etileno - acetato de vinilo) , en la que la formulación polimérica es insoluble en una disolución de sal neutra, conteniendo al menos aproximadamente 1 por ciento en peso de sal y en la que el copolímero activable es soluble en agua, conteniendo hasta aproximadamente 200 ppm de uno o más iones multivalentes.

La Patente de Estados Unidos Nº 6.291.372 de Mumick et al. desvela aglutinantes sensibles a iones para material fibroso. Un aglutinante polimérico soluble en agua para unión a un sustrato fibroso incluye aproximadamente 25 a aproximadamente 85 por ciento en peso de terpolímero de ácido carboxílico insaturado y éster; así como de aproximadamente 5 por ciento en peso a aproximadamente 35 por ciento en peso de un inhibidor de iones divalentes y de aproximadamente 10 por ciento en peso a aproximadamente 60 por ciento en peso de un polímero reticulable hidrófilo. El aglutinante polimérico es útil para unir bandas absorbentes de la clase usada en productos para el cuidado personal tales como toallitas pre-humidificadas.

La Patente de Estados Unidos Nº 5.631.317 para Komatsu et al. desvela un procedimiento para producir polímero autodispersante y sensible a sales. Las formulaciones incluyen de: a) aproximadamente 35 a aproximadamente 65 por ciento en peso de ácido acrílico; b) de aproximadamente 10 a aproximadamente 45 por ciento en peso de un éster acrílico tal como (met) acrilato de 2-etilhexilo o (met) acrilato de laurilo y c) de aproximadamente 20 a aproximadamente 45 por ciento en peso de un segundo éster acrílico tal como (met) acrilato de etilo, (met) acrilato de isopropilo o (met) acrilato de n-butilo.

Otras referencias más de interés con respecto a aglutinantes sensibles a sales incluyen las siguientes: Patente de Estados Unidos Nº 6.683.129 para Eknoian que desvela aglutinantes sensibles a sales en emulsiones acuosas; Patente de Estados Unidos Nº 5.312.883 para Komatsu et al. que describe polímeros sensibles a sales solubles en agua y Patente de Estados Unidos Nº 6.127.593 para Bjorkquist et al. para estructuras fibrosas desechables.

La patente europea EP 1 146 090 describe copolímeros acrílicos específicos de metacrilato de bencilo, ácido metacrílico, terc. octilacrilamida y metacrilato de polietilenglicol para tintas usadas en impresoras de chorro de tinta.

Aunque se conocen aglutinantes sensibles a sales, existe la necesidad de aglutinantes sensibles a sales que se produzcan fácilmente a partir de monómeros de bajo coste disponibles y que formen disoluciones estables que sean

fáciles de aplicar durante la fabricación de bandas.

Sumario de la Invención

Se proporciona según la presente invención una disolución de aglutinante para una banda fibrosa según la reivindicación 1, que comprende un medio disolvente acuoso y una composición de aglutinante que incluye un copolímero sensible a sales. El copolímero incorpora el residuo de un monómero de ácido carboxílico, un monómero de acrilato y una N-alquilacrilamida con la fórmula:

La composición de aglutinante incluye de aproximadamente 50 a aproximadamente 100 por ciento en peso del copolímero sensible a sales. En realizaciones preferidas, el medio disolvente consiste esencialmente en agua. La expresión "consiste esencialmente en agua" significa que la disolución comprende al menos aproximadamente 80% de agua, ya que es una característica básica y nueva de esta invención que la disolución de aglutinante sea esencialmente tratable como una disolución acuosa.

El copolímero presenta típicamente de aproximadamente 5 a aproximadamente 30 por ciento en peso de unidades ácido carboxílico, de aproximadamente 15 a aproximadamente 65 por ciento en peso unidades acrilato y de aproximadamente 15 a 75 por ciento en peso de unidades N-alquilacrilamida. Preferiblemente, la N-alquilacrilamida es N-octilacrilamida terciaria. La N-alquilacrilamida también puede ser una N, N-dialquilacrilamida.

En otro aspecto de la presente invención se proporciona un método para producir una banda fibrosa desechable según la reivindicación 7, que comprende las etapas de: preparar un polímero para una composición de aglutinante por copolimerización de un monómero de ácido carboxílico, un monómero de acrilato y una N-alquilacrilamida que tiene un grupo alquilo con 4-10 átomos de carbono y, opcionalmente, un segundo grupo alquilo que tiene entre 1 y 10 átomos de carbono, neutralizar el copolímero al menos hasta el punto en que sea soluble en agua, disolver el polímero en una disolución acuosa y aplicarlo a una banda fibrosa. La composición de aglutinante presenta una resistencia en húmedo característica de al menos 289, 6 N/m (750 gf/pulg) en una disolución acuosa que contiene 10 % en peso de NaCl y presenta una resistencia en húmedo característica menor que 19, 3 N/m (50 gf/pulg) en agua desionizada. La disolución se puede aplicar a la banda por medios tales como pulverización, recubrimiento o inmersión.

En realizaciones preferidas del método inventivo, la banda fibrosa experimenta una etapa de secado. Típicamente la banda presenta un valor de adición de aproximadamente 15 a aproximadamente 30 por ciento.

La banda está en contacto normalmente con una sal inorgánica. También la banda puede estar en contacto con una loción que puede contener al menos aproximadamente 0, 5% en peso de una sal inorgánica.

En otro aspecto más de la presente invención se proporciona un artículo desechable según la reivindicación 16, que comprende una banda fibrosa que se proporciona con una composición de aglutinante que incluye un copolímero que incluye el residuo de un monómero... [Seguir leyendo]

1. Una disolución de aglutinante para una banda fibrosa, comprendiendo dicha disolución:

(a) un medio disolvente acuoso y

(b) una composición de aglutinante que comprende un copolímero sensible a sales que incorpora el residuo de un monómero de ácido carboxílico, un monómero de acrilato y una N-alquilacrilamida que tiene la estructura:

y en la que dicho copolímero se neutraliza con base al menos hasta el punto en que sea soluble en agua con la condición adicional de que: (i) la disolución comprenda de 5 a 40 por ciento en peso de composición de aglutinante y

(ii) la composición de aglutinante contenga de 50 a 100 por cien en peso de dicho copolímero.

2. La disolución de aglutinante según la reivindicación 1, en la que la disolución comprende de 10 a 20 por ciento en peso de composición de aglutinante.

3. La disolución de aglutinante según la reivindicación 1, en la que el medio disolvente acuoso consiste

esencialmente en agua. 25

4. La disolución de aglutinante según la reivindicación 1, en la que el copolímero comprende de 5 a 30 por ciento en peso de unidades de ácido carboxílico, de 15 a 65 por ciento en peso de unidades acrilato y de 15-75 por ciento en peso de unidades de N-alquilacrilamida.

5. La disolución de aglutinante según la reivindicación 1, en la que dicha N-alquilacrilamida es N-octilacrilamida terciaria.

6. La disolución de aglutinante según la reivindicación 1, en la que dicha N-alquilacrilamida es una N, N

dialquilacrilamida siendo R2 un grupo alquilo que tiene entre 1 y 10 átomos de carbono. 35

7. Un método para producir una banda fibrosa desechable, comprendiendo dicho método las etapas de:

(a) preparar un polímero para una composición de aglutinante por copolimerización de un monómero de ácido carboxílico, un monómero de acrilato y una N-alquilacrilamida que tiene la estructura:

(b) neutralizar dicho polímero con base al menos hasta el punto en que sea soluble en agua;

(c) disolver dicho polímero aglutinante en una disolución acuosa y

(d) aplicar dicha disolución a la banda fibrosa; de manera que dicha composición de aglutinante presenta una resistencia en húmedo característica de al menos

289, 6 N/m (750 gf/pulg) en una disolución acuosa que contiene 10% en peso de NaCl y presenta una resistencia en húmedo característica menor que 19, 3 N/m (50 gf/pulg) en agua desionizada.

8. El método según la reivindicación 7, en el que la disolución se aplica a la banda fibrosa por pulverización. 5

9. El método según la reivindicación 7, en el que la disolución se aplica a la banda fibrosa por recubrimiento.

10. El método según la reivindicación 7, en el que la disolución se aplica a la banda fibrosa por inmersión. 10 11. El método según la reivindicación 7, que comprende además la etapa de secar la banda.

12. El método según la reivindicación 7, en el que la banda fibrosa presenta un valor de adición de 15 a 30 por ciento.

13. El método según la reivindicación 7, que comprende además la etapa de poner en contacto la banda fibrosa desechable con una sal inorgánica.

14. El método según la reivindicación 7, que comprende además la etapa de poner en contacto la banda fibrosa

desechable con una loción. 20

15. El método según la reivindicación 14, en el que dicha loción contiene al menos 0, 5% en peso de una sal inorgánica.

16. Un artículo desechable que comprende una banda fibrosa, que se proporciona con una composición de 25 aglutinante, en el que dicha composición de aglutinante incluye un copolímero que incorpora el residuo de:

(a) un monómero de ácido carboxílico;

(b) un monómero de acrilato y 30

(c) una N-alquilacrilamida que tiene la estructura:

en el que dicho copolímero se neutraliza con base al menos hasta el punto en que sea soluble en agua

y en el que la composición de aglutinante presenta una resistencia en húmedo característica de al menos 193, 1 N/m 40 (500 gf/pulg.) en una disolución acuosa de 10% en peso de NaCl y presenta una resistencia en húmedo característica menor que 19, 3 N/m (50 gf/pulg.) en agua desionizada.

17. El artículo desechable según la reivindicación 16, en el que dicha composición de aglutinante presenta una

resistencia en húmedo característica de al menos 289, 6 N/m (750 gf/pulg.) en una disolución acuosa del 10% en 45 peso de NaCl.

18. El artículo desechable según la reivindicación 16, en el que dicha composición de aglutinante presenta una resistencia en húmedo característica menor que 115, 8 N/m (300 gf/pulg.) en una disolución acuosa que contiene 200 ppm de cationes divalentes.

19. El artículo desechable según la reivindicación 16, en el que dicha composición de aglutinante presenta una resistencia en húmedo característica menor que 15, 4 N/m (40 gf/pulg.) en agua desionizada.

20. El artículo desechable según la reivindicación 16, en el que dicha composición de aglutinante presenta una 55 resistencia en húmedo característica menor que 11, 6 N/m (30 gf/pulg.) en agua desionizada.

21. El artículo desechable según la reivindicación 16, en el que el copolímero comprende de 15 a 75% en peso de unidades de N-alquilacrilamida.

22. El artículo desechable según la reivindicación 21, en el que el copolímero comprende de 20 a 50% en peso de unidades de N-alquilacrilamida.

23. El artículo desechable según la reivindicación 16, en el que la N-alquilacrilamida es N-octilacrilamida terciaria.

24. El artículo desechable según la reivindicación 16, en el que la N-alquilacrilamida es una N, N-dialquilacrilamida siendo R2 un grupo alquilo que tiene entre 1 y 10 átomos de carbono.

25. El artículo desechable según la reivindicación 16, en el que el copolímero comprende de 5 a 30% en peso de unidades de ácido carboxílico.

26. El artículo desechable según la reivindicación 16, en el que el copolímero comprende de 10 a 25% en peso de unidades de ácido carboxílico.

27. El artículo desechable según la reivindicación 16, en el que el ácido carboxílico se selecciona del grupo que consiste en: ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido crotónico, ácido itacónico, ácido fumárico, ácido aconítico, ácidos vinilsulfónicos, ácidos vinilfosfónicos, ácido acriloxipropiónico, ácido metacriloxipropinónico, maleato de monometilo, fumarato de monometilo, itaconato de monometilo, ácidos grasos, ácido lauroleico, ácido miristoleico, ácido palmitoleico, ácido oleico, ácido ricinoleico, ácido linoleico, ácido eleosteraico, ácido lacónico, ácido gadoleico, ácido araquidónico, ácido erúcico, ácido clupanodónico y ácido nisínico y combinaciones de los mismos.

28. El artículo desechable según la reivindicación 16, en el que el ácido carboxílico es ácido acrílico.

29. El artículo desechable según la reivindicación 16, en el que el copolímero comprende de 15 a 65% en peso de unidades acrilato.

30. El artículo desechable según la reivindicación 16, en el que el copolímero comprende de 30 a 55% en peso de unidades acrilato.

31. El artículo desechable según la reivindicación 16, en el que el acrilato se selecciona del grupo que consiste en: monómeros alfa, beta-etilénicamente insaturados C2-C18, alquil C1-C8 e hidroxialquil C2-C8 ésteres de ácido acrílico y metacrílico, acrilato de etilo, metacrilato de etilo, metacrilato de metilo, acrilato de 2-etilhexilo, acrilato de butilo, metacrilato de butilo, acrilato de 2-hidroxietilo, metacrilato de 2-hidroxibutilo y combinaciones de los mismos.

32. El artículo desechable según la reivindicación 16, en el que el acrilato es metacrilato de metilo.

33. El artículo desechable según la reivindicación 16, en el que el copolímero comprende además de 0, 01 a 10 por ciento en peso de unidades de acrilato de hidroxialquilo.

34. El artículo desechable según la reivindicación 33, en el que el acrilato de hidroxilalquilo es metacrilato de hidroxipropilo.

35. El artículo desechable según la reivindicación 16, en el que dicho copolímero comprende además de 0, 01 a 10 por ciento en peso de unidades de acrilato o metacrilato de [alquil (C1-C4) ]aminoalquilo (C2-C4) .

36. El artículo desechable según la reivindicación 35, en el que el acrilato o metacrilato de [alquil (C1-C4) ]aminoalquilo (C2-C4) es metacrilato de (terc-butilamino) etilo.

37. El artículo desechable según la reivindicación 16, en el que el aglutinante comprende de 50 a 100 por ciento en peso de dicho copolímero.

38. El artículo desechable según la reivindicación 16, en el que el aglutinante incluye además un aditivo seleccionado del grupo que consiste en: plastificantes, agentes de pegajosidad, espesantes, cargas, humectantes, tensioactivos, fragancias, pigmentos, dióxido de titanio, colorantes, antiespumantes, bactericidas y bacteriostáticos.

39. El artículo desechable según la reivindicación 16, en el que la banda fibrosa está en contacto con una disolución que contiene una sal inorgánica.

40. El artículo desechable según la reivindicación 16, en el que la disolución contiene al menos 0, 5% en peso de sal inorgánica.

41. El artículo desechable según la reivindicación 16, en el que la banda fibrosa está en contacto con una loción.

42. El artículo desechable según la reivindicación 16, en el que la banda fibrosa presenta un valor de adición de 5 a

30%.

43. El artículo desechable según la reivindicación 16, en el que la banda fibrosa presenta un valor de adición de 10 a

20%. 5

44. El artículo desechable según la reivindicación 16, en el que el artículo comprende una banda de no tejido.

45. El artículo desechable según la reivindicación 44, en el que el artículo comprende una banda de no tejido

fabricado por vía aérea. 10

46. El artículo desechable según la reivindicación 44, en el que el artículo comprende una banda de no tejido fabricado por vía húmeda.

47. El artículo desechable según la reivindicación 16, en el que la banda fibrosa comprende fibra celulósica. 15

48. El artículo desechable según la reivindicación 47 en el que la fibra celulósica es fibra kraft.

49. El artículo desechable según la reivindicación 16, en el que el artículo comprende fibras sintéticas.

50. El artículo desechable según la reivindicación 49, en el que las fibras sintéticas se seleccionan del grupo que consiste en fibras hechas de poliéster, polipropileno y rayón.

51. El artículo desechable según la reivindicación 16, en el que dicho artículo se selecciona del grupo que consiste en: una toallita húmeda, un pañal, ropa para incontinencia y un producto para el cuidado femenino.