Fibras unidas con un compuesto que contiene catión polivalente,

presentando dichas fibras un factor deextracción de iones de al menos un 5%, que comprenden adicionalmente un ácido ionizable unido a la fibra; en lasque el catión polivalente está seleccionado entre el grupo que consiste en aluminio, hierro y mezclas de los mismos,y el factor de extracción de iones se mide como el porcentaje de iones extraídos de las fibras en una solución salinade acuerdo con el siguiente ensayo: el porcentaje de iones extraídos de las fibras en una solución salina se midesumergiendo las fibras de ensayo en una solución salina que se agita durante 24 horas. Durante este periodo, losiones se extraen de las fibras y en la solución. La concentración de iones en la solución se mide usando unespectrofotómetro de plasma acoplado inductivamente (ICP) y se compara con el contenido de iones en la muestrade fibra original para determinar el porcentaje de ión retirado debido a exposición prolongada a solución salina conagitación.

Estructuras absorbentes de fibras de celulosa tratadas químicamente

Campo de la invención

La presente invención se refiere a una fibra tratada para mejorar la permeabilidad de una estructura absorbente preparada a partir de tales fibras. Más particularmente, la invención se refiere a fibras tratadas con compuestos que contienen ión de metal polivalente, seleccionándose el ión de metal polivalente entre el grupo de aluminio, hierro y mezclas de los mismos, para su uso en estructuras absorbentes fabricadas con tales fibras, y a artículos absorbentes que contienen tales estructuras absorbentes.

Antecedentes de la invención

Las estructuras absorbentes son importantes en una amplia diversidad de artículos absorbentes desechables incluyendo pañales para niños, productos para incontinencia de adultos, compresas higiénicas y otros productos para la higiene femenina, y similares. Estos y otros artículos absorbentes generalmente están provistos de un núcleo absorbente y para recibir y retener los líquidos corporales. El núcleo absorbente normalmente está intercalado entre una lámina superior permeable a líquidos, cuya función es permitir el paso de fluido al núcleo, y una lámina trasera impermeable a líquidos, cuya función es contener el fluido y evitar que pase a través del artículo absorbente a la prenda del usuario del artículo absorbente.

Un núcleo absorbente para pañales, productos para incontinencia de adultos y artículos para la higiene femenina frecuentemente incluye un relleno o bandas fibrosas construidas de fibras celulósicas hidrófilas, esponjosas, sueltas y desfibradas. Tales rellenos fibrosos forman una matriz capaz de absorber y retener algo de líquido. Sin embargo, su capacidad para hacer esto es limitada. De esta manera, partículas de polímero superabsorbente ("SAP") , gránulos, copos o fibras (colectivamente "partículas") capaces de absorber muchas veces su peso de líquido, a menudo se incluyen en el núcleo absorbente para aumentar la capacidad absorbente del núcleo, sin tener que aumentar sustancialmente la voluminosidad del núcleo. En un núcleo absorbente que contiene fibras de matriz y partículas SAP, las fibras se separan físicamente de las partículas SAP, proporcionan integridad estructural para el núcleo absorbente y proporcionan trayectorias para el paso de fluido a través del núcleo.

Los núcleos absorbentes que contienen partículas SAP han sido exitosos y, en los últimos años, una notable demanda ha aumentado hacia artículos absorbentes más finos, más absorbentes y más cómodos. Tal artículo puede obtenerse aumentando la proporción de partículas SAP a celulosa u otras fibras de la matriz en el núcleo absorbente.

Sin embargo, hay límites prácticos para aumentar la proporción de partículas SAP en el núcleo absorbente. Si la concentración de partículas SAP en un núcleo absorbente es demasiado alta, puede darse como resultado el bloqueo de gel. Cuando las partículas SAP distribuidas a través de un núcleo absorbente de fibras de matriz se exponen a un líquido se hinchan a medida que absorben el líquido, formando un gel. A medida que las partículas SAP adyacentes se hinchan, forman una barrera para el líquido libre, que no puede ser absorbido inmediatamente por las partículas SAP. Como resultado, el acceso del líquido a las partículas SAP no expuestas puede quedar bloqueado por las partículas SAP hinchadas (gelificadas) . Cuando ocurre el bloqueo de gel, la combinación de líquido, en oposición a la absorción, tiene lugar en el núcleo. Como resultado, grandes porciones del núcleo quedan sin usar y puede ocurrir un fallo (fuga) del núcleo absorbente. El bloqueo de gel provocado por altas concentraciones de partículas SAP da como resultado una permeabilidad del núcleo reducida, o flujo de fluido, a las presiones encontradas durante el uso del producto absorbente.

Una manera de minimizar el bloqueo de gel (y mantener la permeabilidad del núcleo) es limitar la proporción de partículas SAP a fibras de matriz en el núcleo absorbente. De esta manera, hay una separación suficiente entre las partículas, de manera que incluso después de que las partículas se hayan hinchado por exposición a líquido no entran en contacto con las partículas adyacentes, y el líquido libre puede migrar a las partículas SAP no expuestas. Desafortunadamente, limitar la concentración de partículas SAP en el núcleo absorbente también limita la extensión en la que el núcleo puede hacerse más fino y más cómodo. Para evitar el bloqueo de gel, los núcleos absorbentes comerciales están limitados actualmente a concentraciones de partículas SAP del 20% al 50% en peso del núcleo.

Sería altamente deseable proporcionar un núcleo absorbente capaz de soportar una concentración de partículas SAP superior al 50% en peso, preferentemente del 50% al 80% en peso, mientras mantiene la permeabilidad del núcleo y evita el problema de bloqueo de gel. También sería deseable proporcionar un núcleo absorbente, que presente una permeabilidad mejorada para una concentración de SAP dada. Al mismo tiempo, es importante poder mezclar la fibra de matriz y partículas SAP en un núcleo absorbente usando procedimientos de transporte y manipulación de material convencionales, para proporcionar una economía atractiva para la fabricación de pañales para niños, compresas para higiene femenina, productos para incontinencia de adultos y similares.

Otros procedimientos para aumentar las concentraciones de partículas SAP mientras se minimiza el bloqueo de gel se han dirigido a modificar el propio polímero superabsorbente. La modificación del polímero superabsorbente normalmente implica reducir el volumen de gel de las partículas de polímero superabsorbente aumentando la reticulación del polímero. Una partícula SAP reticulada está restringida en su capacidad de hincharse y, por lo tanto, tiene una capacidad, o volumen de gel, reducidos. Aunque las partículas SAP modificadas son menos susceptibles de bloquearse como gel, también absorben menos líquido por peso debido a su volumen de gel reducido. Las partículas SAP modificadas tienden también a quebrarse, fracturarse y agrietarse durante o después del procesamiento en el producto absorbente final. En la técnica se conoce una diversidad de reticulantes. También se sabe cómo usar iones metálicos polivalentes, incluyendo aluminio, durante la fabricación de SAP para que sirvan como un agente de reticulación iónico. Véase, por ejemplo, la Patente de Estados Unidos Nº 5.736.595.

La reticulación de partículas SAP afecta a la permeabilidad de la partícula, es decir, a la capacidad del líquido de pernear la partícula hasta el centro, utilizando de esta manera totalmente la capacidad de la partícula SAP. Como se usa en la presente memoria descriptiva, la permeabilidad de la partícula SAP se distingue de la permeabilidad del "núcleo" o estructura absorbente. La permeabilidad del núcleo se refiere a la capacidad del líquido para permear a través de una estructura absorbente que contiene partículas SAP. Como se usa en el presente documento, tal permeabilidad se mide por procedimientos incluyendo permeabilidad "vertical" y permeabilidad "inclinada". Un "factor de permeabilidad" del núcleo puede determinarse a partir de las mediciones tanto de permeabilidad vertical como inclinada.

Un procedimiento para mejorar la utilización del superabsorbedor se desvela en la Patente de Estados Unidos Nº 5.147.343, donde la distribución del tamaño de partícula de los gránulos está controlada. Controlando el tamaño de partícula del superabsorbente y, de esta manera, el área superficial, la velocidad de captación de fluido puede optimizarse para el diseño del núcleo. Sin embargo, la utilización del núcleo absorbente es reducida a mayores concentraciones de partículas SAP debido al bloqueo de gel.

Sumario de la invención

La presente invención se refiere a estructuras absorbentes que incluyen fibras unidas con un compuesto que contiene catión polivalente, seleccionándose el ión de metal polivalente entre el grupo de aluminio, hierro y mezclas de los mimos, y partículas de polímero superabsorbente, que comprende adicionalmente un ácido ionizable unido a la fibra. Las fibras presentan un factor de extracción de iones de al menos el 5%. La presente invención se refiere también a estructuras absorbentes multi-estrato, tales como artículos absorbentes desechables, incluyendo las fibras tratadas y partículas SAP.

La presente invención se refiere también a procedimientos... [Seguir leyendo]

1. Fibras unidas con un compuesto que contiene catión polivalente, presentando dichas fibras un factor de extracción de iones de al menos un 5%, que comprenden adicionalmente un ácido ionizable unido a la fibra; en las que el catión polivalente está seleccionado entre el grupo que consiste en aluminio, hierro y mezclas de los mismos, y el factor de extracción de iones se mide como el porcentaje de iones extraídos de las fibras en una solución salina de acuerdo con el siguiente ensayo: el porcentaje de iones extraídos de las fibras en una solución salina se mide sumergiendo las fibras de ensayo en una solución salina que se agita durante 24 horas. Durante este periodo, los iones se extraen de las fibras y en la solución. La concentración de iones en la solución se mide usando un espectrofotómetro de plasma acoplado inductivamente (ICP) y se compara con el contenido de iones en la muestra de fibra original para determinar el porcentaje de ión retirado debido a exposición prolongada a solución salina con agitación.

2. Las fibras de la reivindicación 1 en las que dichas fibras presentan un factor de extracción de iones de al menos el 25%.

3. Las fibras de la reivindicación 2 en las que dichas fibras presentan un factor de extracción de iones de al menos el 50%.

4. Las fibras de la reivindicación 3 en las que dichas fibras presentan un factor de extracción de iones de al menos el 90%.

5. Las fibras de la reivindicación 1 en las que el catión polivalente está presente en una cantidad mayor del 0, 25% al 5% en peso de la fibra.

6. Las fibras de la reivindicación 5 en las que el catión polivalente está presente en una cantidad de entre el 0, 25% y el 2, 5% en peso de la fibra.

7. Las fibras de la reivindicación 6 en las que el catión polivalente está presente en una cantidad de entre el 0, 4% y el 1, 2% en peso de la fibra.

8. Las fibras de la reivindicación 1 en las que el catión polivalente está en el estado de oxidación +3 o +4.

9. Las fibras de la reivindicación 1 en las que dicho compuesto es una sal de metal polivalente.

10. Las fibras de la reivindicación 9 en las que dicho compuesto está seleccionado entre el grupo que consiste en hidróxidos de aluminio y hierro, y mezclas de los mismos.

11. Las fibras de la reivindicación 9 en las que dicho compuesto está seleccionado entre el grupo que consiste en sales solubles en agua de aluminio y hierro, y mezclas de las mismas.

12. Las fibras de la reivindicación 1 en las que dicho ácido está presente en una cantidad entre el 0, 5% y el 10% en peso de la fibra.

13. Las fibras de la reivindicación 1 en las que dicho ácido es un ácido orgánico que tiene al menos dos grupos ácido carboxílico.

14. Las fibras de la reivindicación 13 en las que dicho ácido está seleccionado entre el grupo que consiste en ácidos orgánicos C2 a C12.

15. Las fibras de la reivindicación 13 en las que dicho ácido es ácido cítrico.

16. Las fibras de la reivindicación 15 en las que el ácido cítrico está presente en una cantidad entre el 0, 5% y el 3%, en peso de la fibra.

17. Las fibras de la reivindicación 1 en las que dicho ácido es un ácido carboxílico polimérico.

18. Las fibras de la reivindicación 1 en las que dicho ácido es un ácido sulfónico.

19. Las fibras de la reivindicación 1 en las que dicho ácido es un ácido sulfónico polimérico.

20. Las fibras de la reivindicación 1 en las que dicho ácido es ácido oxálico.

21. Las fibras de la reivindicación 1 en las que dicho ácido está seleccionado entre el grupo que consiste en ácido cítrico, ácido butanotetracarboxílico, ácido aspártico, ácido málico, ácido maleico, ácido tartárico, ácido paratoluenosulfónico, y mezclas de los mismos.

22. Las fibras de la reivindicación 1 en las que dicha fibra es al menos un 80% alfa celulosa y tiene un valor de retención de agua de al menos el 80%.

23. Las fibras de la reivindicación 1 en las que dicha fibra es al menos un 95% alfa celulosa, tiene un rizado de al menos el 25% y tiene un valor de retención de agua de menos del 90%.

24. Las fibras de la reivindicación 1 en las que dicha fibra está reticulada, tiene un rizado mayor del 50% y tiene un valor de retención de agua menor del 60%.

25. Las fibras de la reivindicación 1 en las que dicha fibra es una fibra de celulosa seleccionada entre el grupo que consiste en celulosa de madera blanda, celulosa de madera dura, algodón, esparto, bagazo, cáñamo, lino, celulosa modificada químicamente, celulosa modificada físicamente, celulosa regenerada, celulosa generada bacterianamente, liocel, acetato de celulosa y mezclas de los mismos.

26. Las fibras de la reivindicación 1 en las que dicha fibra está seleccionado entre el grupo que consiste en fibras hidrófobas tratadas con un tensioactivo, fibras hidrófobas tratadas con sílice, fibras hidrófobas oxidadas superficialmente y mezclas de las mismas.

27. Las fibras de la reivindicación 1 que comprenden adicionalmente un agente reductor unido a dicha fibra.

28. Las fibras de la reivindicación 27 en las que dicho agente reductor está seleccionado entre el grupo que consiste en hipofosfito sódico, bisulfito sódico y mezclas de los mismos.

29. Una estructura absorbente que comprende:

fibras como se ha definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 28; y partículas superabsorbentes.

30. La estructura de la reivindicación 29 en la que la fibra y el polímero están en forma de una mezcla.

31. La estructura de la reivindicación 29 en la que dichas partículas están presentes en una cantidad mayor del 40% en peso de dichas fibras y partículas.

32. La estructura de la reivindicación 31 en la que dichas partículas están presentes en una cantidad entre el 60% y el 80% en peso de dichas fibras y partículas.

33. Una estructura absorbente, que comprende:

un estrato de adquisición; y un estrato de almacenamiento en comunicación de fluido con el estrato de adquisición, incluyendo dicho estrato de almacenamiento fibras como se ha definido en la reivindicación 1, 5 o 27.

34. Una estructura absorbente que comprende:

un estrato de adquisición; y un estrato de almacenamiento en comunicación de fluido con el estrato de adquisición, incluyendo dicho estrato de almacenamiento fibras hidrófilas combinadas con un compuesto que contiene catión polivalente, en el que el catión polivalente está seleccionado entre el grupo que consiste en aluminio, hierro y mezclas de los mismos, y partículas de polímero superabsorbente, que comprenden adicionalmente un ácido ionizable unido a la fibra.

35. La estructura de la reivindicación 34 en la que el catión polivalente está presente en una cantidad mayor del 0, 25% al 5% en peso de la fibra.

36. La estructura de la reivindicación 34 que comprende adicionalmente un agente reductor unido a dicha fibra.

37. La estructura de la reivindicación 33 o 34 en la que dicho polímero superabsorbentes está seleccionado entre el grupo que consiste en copolímeros de injerto de almidón-acrilato, poliacrilatos, derivados de carboximetilcelulosa y mezclas de los mismos.

38. La estructura de la reivindicación 33 o 34 en la que dichas partículas están presentes en una cantidad mayor del 40% en peso de dichas fibras y partículas.

39. Un artículo absorbente desechable que comprende:

Un armazón que incluye una lámina superior permeable a líquidos, una lámina trasera impermeable a líquidos y una estructura absorbente entre dicha lámina superior y dicha lámina trasera, incluyendo dicha estructura absorbente:

un estrato de adquisición en comunicación de fluido con dicha lámina superior; y un estrato de almacenamiento en comunicación de fluido con el estrato de adquisición, incluyendo dicho estrato de almacenamiento fibras como se han definido en las reivindicaciones 1, 5 o 27.

40. Un artículo absorbente desechable, que comprende: un armazón que incluye una lámina superior permeable a líquidos y una lámina trasera impermeable a líquidos, y una estructura absorbente entre dicha lámina superior y dicha lámina trasera, incluyendo dicha estructura absorbente:

un estrato de adquisición en comunicación de fluido con dicha lámina superior; un estrato de distribución en comunicación de fluido con el estrato de adquisición, incluyendo dicho estrato de distribución fibras como se han definido en las reivindicaciones 1, 5 o 27; y un estrato de almacenamiento en comunicación de fluido con el estrato de distribución, incluyendo dicho estrato de almacenamiento fibras y partículas de polímero superabsorbente.

41. Un artículo absorbente desechable que comprende;

un armazón que incluye una lámina superior permeable a líquidos y una lámina trasera impermeable a líquidos; y una estructura absorbente entre dicha lámina superior y dicha lámina trasera, incluyendo dicha estructura absorbente:

un estrato de adquisición en comunicación de fluido con dicha lámina superior; y un estrato de almacenamiento en comunicación de fluido con el estrato de adquisición, incluyendo dicho estrato de almacenamiento fibras como se ha definido en las reivindicaciones 1, 5 o 27.

42. El artículo de cualquiera de las reivindicaciones 39 a 41 en el que dicho polímero superabsorbente está seleccionado entre el grupo que consiste en copolímeros de injerto de almidón-acrilato, poliacrilatos, derivados de carboximetilcelulosa y mezclas de los mismos.

43. El artículo de cualquiera de las reivindicaciones 39 a 41 en el que dichas partículas están presentes en una cantidad mayor del 0, 25% al 5% en peso de la fibra.

44. El artículo de cualquiera de las reivindicaciones 39 a 41 en el que dicho artículo está seleccionado entre el grupo que consiste en pañales para niños, pañales de aprendizaje, bragas para incontinencia de adultos y compresas higiénicas femeninas.

45. Un procedimiento para preparar una estructura absorbente, que comprende:

ajustar el pH de una suspensión de fibras de celulosa a entre 3, 8 y 4, 2; introducir sulfato de aluminio a dicha suspensión; agitar la suspensión de fibras y aumentar el pH a entre el 5, 5 y 5, 9; formar una banda a partir de dichas fibras; aplicar un ácido ionizable en una cantidad de entre el 0, 5% y el 5% en peso de las fibras a dicha banda; secar e individualizar las fibras; e introducir partículas de polímero superabsorbente a las fibras para formar una estructura absorbente.

46. El procedimiento de la reivindicación 45 en el dicho ácido se aplica mediante un procedimiento seleccionado entre el grupo que consiste en pulverización, pintado y espumación.

47. El procedimiento de la reivindicación 45 que comprende adicionalmente la etapa de aplicar un agente reductor a la banda.

48. El procedimiento de la reivindicación 45 en el que dicho agente reductor es aplicado después de dicha aplicación de dicho ácido.