Fibra celulósica químicamente reticulada y método de fabricar la misma.

Una fibra celulósica reticulada con una capacidad de retención centrífuga menor que aproximadamente 0,

48gramos de una disolución salina al 0,9% en peso por gramo de fibra.

Fibra celulósica químicamente reticulada y método de fabricar la misma.

La presente invención se refiere a una fibra celulósica reticulada, que se puede obtener haciendo reaccionar pasta papelera en forma de lámina o pasta en copos con uno o más reactivos seleccionados de moléculas orgánicas con grupos ácido y aldehído (p. ej., aldehídos de ácidos) . La invención se refiere también a un método para producir la fibra reticulada. Las fibras reticuladas de la presente invención se caracterizan por tener una tasa de adquisición, suavidad, elasticidad, capacidad absorbente, capacidad de retención centrífuga, hinchamiento libre y absorbencia bajo carga mejorados.

Artículos absorbentes destinados al cuidado personal tales como compresas para incontinencia en adultos, productos para el cuidado femenino y pañales infantiles están constituidos, típicamente, por al menos una lámina superior, una lámina de respaldo, un núcleo absorbente dispuesto entre la lámina superior y la lámina de respaldo y una capa de adquisición entre la lámina superior y el núcleo absorbente. La capa de adquisición, constituida, por ejemplo, por fibras de adquisición, está habitualmente incorporada en los artículos absorbentes para proporcionar una mejor distribución de líquido, un aumento de la tasa de absorción de líquido y para reducir el bloqueo de gel. En la técnica se conoce una amplia diversidad de fibras de adquisición, entre ellas se incluyen fibras sintéticas, un material compuesto de fibras celulósicas y fibras sintéticas, y fibra celulósica reticulada. Se prefiere la fibra de celulosa reticulada, ya que es abundante, es biodegradable y es relativamente económica.

Fibras de celulosa reticuladas y procedimiento para producirlas han sido descritos en la bibliografía durante muchos años (véase, por ejemplo G. C. Tesoro, Cross-Linking of Cellulose, en Handbook of Fiber Science and technology, Vol II, M. Lewis y S. B. Sello comps. págs. 1-46, Marcel Decker, Nueva York (1993) ) . Las fibras de celulosa reticuladas se producen típicamente haciendo reaccionar celulosa con agentes multifuncionales que son capaces de reaccionar con los grupos hidroxilo de las unidades repetitivas de anhidroglucosa de la celulosa, ya sea en la misma cadena o en cadenas vecinas simultáneamente. Fibras de celulosa reticuladas se caracterizan generalmente por su elevada capacidad absorbente y su alta elasticidad en los estados húmedo y seco.

Desde el desarrollo de fibras de celulosa reticuladas se han descubierto muchos agentes reticulantes. Productos de formaldehído y de urea-formaldehído se encontraban entre los primeros agentes utilizados para reticular fibras celulósicas. Agentes reticulantes de este tipo se describen, por ejemplo, en las patentes de EE.UU. nºs 2.764.573; 3.260.565; 3.112.156; 3.224.926; 3.241.533; 3.932.209; 3.756.913; 4.035.147 y 5.225.047, cuyas descripciones se incorporan como referencia en esta memoria en su totalidad.

Han surgido problemas de seguridad por el uso de productos de formaldehído y de urea-formaldehído en calidad de agentes reticulantes. Estos problemas han creado una necesidad de agentes reticulantes que no contengan formaldehído para reemplazar a los agentes reticulantes de formaldehído y de urea-formaldehído. A la vista de esta necesidad, se ha puesto a disposición un cierto número de nuevos agentes reticulantes para fibras celulósicas.

Monómeros con grupos multifuncionales tales como grupos ácido carboxílico y grupos aldehído se han utilizado ampliamente como agentes reticulantes para fibras celulósicas. Por ejemplo, ácidos alcanopolicarboxílicos son capaces de reticular fibras de celulosa formando un enlace éster con los grupos hidroxilo de la fibra. La reticulación puede producirse tras calentar el ácido alcanopolicarboxílico con la fibra celulósica en presencia de un catalizador tal como hipofosfito de sodio, a una temperatura superior a 165ºC (véanse, por ejemplo, las patentes de EE.UU. nºs 5.273.549; 5.137.537; 4.820.307; 4.936.865 y 5.042.986 y la patente europea 0.427.316 B1, cuyas descripciones se incorporan como referencia en esta memoria en su totalidad) . Dialdehídos (por ejemplo gliosal) son capaces de reticular grupos hidroxilo de la celulosa a través de enlaces acetal (véanse, por ejemplo, las patentes de EE.UU. nºs 4.889.595; 4.472.167; 4.822.453 y 6.207.278 B1, cuyas descripciones se incorporan como referencia en esta memoria en su totalidad) .

Un problema asociado con el uso de ácido alcanopolicarboxílico es que las fibras celulósicas reticuladas con ello tienden a perder su reticulación tras el almacenamiento y revierten a fibras no reticuladas. Por consiguiente, las fibras pierden sus propiedades mecánicas favorables que se obtuvieron tras la reticulación. Un intento de resolver este problema era utilizar agentes de reticulación poliméricos. La patente internacional nº WO99/31312 describe el uso de un ácido policarboxílico polimérico con un peso molecular mayor que 500 en calidad de un agente reticulante para fibras celulósicas. La patente de EE.UU. nº 6.290.967 B1, cuya descripción se incorpora como referencia en esta memoria en su totalidad, describe el uso de polihidroxialquilurea con al menos dos restos urea en calidad de un agente reticulante para fibras celulósicas. A pesar de que la reticulación de las fibras con ácido policarboxílico polimérico ha sido un éxito e imparte varias ventajas a la fibra reticulada, los expertos en la técnica han buscado reactivos y procedimientos sencillos para producir fibras celulósicas reticuladas con una decoloración reducida, nudos y arrugas.

Las fibras celulósicas son típicamente reticuladas en forma de pasta en copos. Procedimientos para producir fibra reticulada en forma de pasta en copos comprenden sumergir la fibra hinchada o no hinchada en una disolución acuosa de agente reticulante, catalizador y suavizante. La fibra, así tratada, se reticula entonces habitualmente calentándola a temperaturas elevadas en el estado hinchado, según se describe en la patente de EE.UU. nº 3.241.553, o en el estado colapsado después del desfibrado, según se describe en la patente de EE.UU. nº

3.224.926 y en la patente europea nº 0.427.361 B1, cada una de cuyas descripciones se incorporan como referencia en esta memoria en su totalidad.

Se piensa que la reticulación de fibras en la forma de pasta en copos mejora las propiedades físicas y químicas de las fibras de muchas maneras, tales como mejorando la elasticidad (en los estados seco y húmedo) , aumentando la absorbancia, reduciendo el arrugamiento y mejorando la resistencia a la contracción. Desgraciadamente, se ha encontrado que dicha reticulación, si se lleva a cabo en una fibra en forma de lámina, tiende a crear problemas sustanciales en el producto final. Estos problemas incluyen una rotura seria de la fibra y cantidades incrementadas de nudos y apelmazamientos duros de fibras ("nits") . Estos inconvenientes hacen al producto reticulado totalmente inadecuado para muchas aplicaciones. Se han intentado varias estrategias para superar estos problemas, muchas de las cuales han hecho a la reticulación incluso más complicada, laboriosa y costosa (véase, por ejemplo, las patentes de EE.UU. nºs 5.399.240; 4.204.054; y 3.434.918, cuyas descripciones se incorporan como referencia en su totalidad en esta memoria) .

El documento US 5.858.021 describe un procedimiento para tratar fibras celulósicas utilizando un hidróxido de metal alcalino, fibras celulósicas que se utilizan para preparar productos absorbentes desechables destinados a la absorción de fluidos tales como fluidos corporales. El documento US 6.938.995 describía un procedimiento para producir telas no tejidas, basadas en materiales celulósicos y depositadas por aire, que son adecuadas para el uso en productos absorbentes para el cuidado personal. A partir de fibras basadas en materiales celulósicos se forma una tela no tejida de baja densidad, resistente a la compresión y basada en material celulósico, con una buena absorbancia y resistencia a la tracción, fibras que se tratan para su uso en un procedimiento de deposición por aire, con una dispersión acuosa de un aglutinante polimérico auto-reticulable y un agente rigidizante químico para las fibras celulósicas, y luego se secan a temperaturas que dan como resultado una reticulación dentro de las fibras. El documento WO 97/04162 describe láminas de pasta papelera absorbentes, depositadas en húmedo, adecuadas para la conversión inmediata en productos absorbentes preparados a partir de pasta papelera tratada con una disolución cáustica fría para producir una pasta... [Seguir leyendo]

1. Una fibra celulósica reticulada con una capacidad de retención centrífuga menor que aproximadamente 0, 48 gramos de una disolución salina al 0, 9% en peso por gramo de fibra.

2. Una fibra celulósica reticulada, reticulada mediante un agente reticulante seleccionado de una o más moléculas orgánicas de aldehídos de ácido que contienen grupos funcionales aldehído y ácido carboxílico, en donde la fibra tiene una capacidad de retención centrífuga menor que aproximadamente 0, 60 gramos de una disolución salina al 0, 9% en peso por gramo de fibra.

3. Las fibras celulósicas reticuladas de la reivindicación 1 ó 2, en donde las fibras tienen una capacidad de absorción de al menos aproximadamente 9, 0 g de disolución salina/g de fibra.

4. Las fibras celulósicas reticuladas de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde las fibras tienen un volumen específico en seco de al menos aproximadamente 12 cm3/g de fibra.

5. Las fibras celulósicas reticuladas de la reivindicación 1 o de cualquiera de las reivindicaciones 3 y 4, en la medida en que dependan de la reivindicación 1, en donde las fibras tienen una retención centrífuga no mayor que 0, 45 g de disolución salina/g de fibra.

6. Las fibras celulósicas reticuladas de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde las fibras tienen un hinchamiento libre de al menos aproximadamente 10, 0 g de disolución salina/g de fibra.

7. La fibra celulósica reticulada de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde las fibras tienen contenidos en nudos y arrugas menores que aproximadamente 5%.

8. Las fibras celulósicas reticuladas de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la fibra de celulosa es una fibra de pasta de madera seleccionada del grupo que consiste en pasta de madera dura, pasta de celulosa de madera blanda obtenida de un proceso Kraft o químico al sulfito, y combinaciones o mezclas de los mismos, o en donde la fibra celulósica se deriva de uno o más componentes seleccionados del grupo que consiste en linters de algodón, bagazo, lana basta de fibra corta, lino, hierba, y combinaciones y mezclas de los mismos.

9. Las fibras celulósicas reticuladas de la reivindicación 8, en donde la pasta de celulosa de madera dura se selecciona del grupo que consiste en pino del sur, pino blanco, pino del Caribe, cicuta occidental, abeto, douglasia y mezclas y combinaciones de los mismos.

10. La fibra celulósica reticulada de acuerdo con la reivindicación 1 o cualquiera de las reivindicaciones 3 a 9, en la medida en que dependan de la reivindicación 1, en donde la fibra celulósica reticulada se prepara poniendo en contacto una fibra celulósica con uno o más agentes reticulantes.

11. La fibra celulósica reticulada de la reivindicación 2, en donde el agente reticulante de aldehído de ácido se selecciona del grupo que consiste en ácido glioxílico, semialdehído succínico y mezclas y combinaciones de los mismos.

12. La fibra celulósica reticulada de la reivindicación 11, en donde se utiliza una mezcla de agentes reticulantes, comprendiendo la mezcla de agentes reticulantes un agente reticulante primario y al menos un agente reticulante secundario.

13. La fibra celulósica reticulada de la reivindicación 12, en donde el agente reticulante primario se selecciona del grupo que consiste en ácido glioxílico, semialdehído succínico y mezclas y combinaciones de los mismos, y/o en donde el agente reticulante secundario se selecciona de:

(a) al menos un poliepóxido que tiene un sustituyente seleccionado del grupo que consiste en hidrógeno; grupos alquilo saturados, insaturados, cíclicos saturados, cíclicos insaturados, ramificados, no ramificados, hidrófobos; y mezclas y combinaciones de los mismos; o

(b) uno o más ácidos policarboxílicos C2-C9, seleccionados del grupo que consisten en ácido butanotetracarboxílico, ácido cítrico, ácido itacónico, ácido maleico, ácido tartárico y ácido glutárico, o

(c) uno o más ácidos policarboxílicos seleccionados del grupo que consiste en ácido poliacrílico, ácido polimaleico, ácido poli-itacónico, ácido poliaspártico y ácido polimetacrílico.

14. La fibra celulósica reticulada de la reivindicación 13, variante (a) , en donde el poliepóxido se selecciona del grupo que consiste en 1, 4-ciclohexanodimetanol-diglicidil-éter, 1, 2-ciclohexanodicarboxilato de diglicidilo, N, Ndiglicidilanilina, N, N-diglicidil-4-glicidiloxianilina, 1, 2, 3, 4-tetrahidroftalato de diglicidilo, glicerol propoxilato triglicidil éter y mezclas y combinaciones de los mismos.

15. Las fibras celulósicas reticuladas de la reivindicación 2, en donde las fibras tienen una retención centrífuga no mayor que 0, 5 g de disolución salina/ g de fibra.

16. Uso de la fibra celulósica reticulada de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, para o en un artículo absorbente.

17. Uso de acuerdo con la reivindicación 16, en donde el artículo absorbente es al menos un artículo seleccionado del grupo que consiste en pañales infantiles, productos para el cuidado femenino, calzoncitos de entrenamiento y artículos de incontinencia para adultos.

18. Uso de acuerdo con la reivindicación 16, en donde el artículo absorbente comprende una lámina superior penetrable por líquido, una lámina de respaldo impenetrable por líquido, una capa de adquisición y una estructura absorbente, en donde la capa de adquisición está dispuesta por debajo de la lámina superior y la estructura absorbente está situada entre la capa de adquisición y la lámina de respaldo.

19. Uso de acuerdo con la reivindicación 18, en donde la capa de adquisición comprende la fibra celulósica reticulada.

20. Uso de acuerdo con la reivindicación 18, en donde la estructura absorbente comprende un material compuesto de polímero superabsorbente y fibra celulósica.

21. Uso de acuerdo con la reivindicación 20, en donde el polímero superabsorbente se selecciona del grupo que consiste en polímeros de poliacrilato, copolímeros de injerto de almidón, copolímeros de injerto de celulosa, derivados de carboximetilcelulosa reticulada y mezclas y combinaciones de los mismos, o en donde el polímero superabsorbente está en forma de fibras, escamas o gránulos.

22. Uso de acuerdo con la reivindicación 20, en donde el polímero superabsorbente está presente en una cantidad de aproximadamente 20 a aproximadamente 60% en peso, basado en el peso total de la estructura absorbente.

23. El artículo absorbente de la reivindicación 20, en donde la fibra celulósica comprende la fibra celulósica reticulada o una mezcla de la fibra celulósica reticulada y fibra celulósica.

24. Uso de acuerdo con la reivindicación 23, en donde la fibra celulósica es una fibra de pasta de madera seleccionada del grupo que consiste en pasta de madera dura, pasta de celulosa de madera blanda obtenida de un proceso Kraft o químico al sulfito, pasta de madera tratada de modo cáustico, rayón, linteres de algodón y combinaciones o mezclas de los mismos.

25. Uso de acuerdo con la reivindicación 23, en donde la fibra celulósica reticulada está presente en la mezcla de fibras en una cantidad de aproximadamente 1 a 70% en peso, preferiblemente en una cantidad de aproximadamente 10 a 40% en peso.

26. Uso de acuerdo con la reivindicación 23, en donde la mezcla de fibra celulósica está presente en una cantidad de aproximadamente 10 a aproximadamente 80% en peso, preferiblemente en una cantidad de aproximadamente 20 a aproximadamente 60% en peso, basado en el peso total de la estructura absorbente.

27. La fibra celulósica reticulada de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en donde las fibras tienen un brillo ISO mayor que 80%.

28. La fibra celulósica reticulada de la reivindicación 12, en donde la mezcla de agentes reticulantes es una mezcla seleccionada del grupo que consiste en: una mezcla de ácido glioxílico y ácido cítrico; una mezcla de ácido glioxílico y ácido polimaleico; y una mezcla de ácido glioxílico, ácido cítrico y ácido polimaleico, una mezcla de ácido glioxílico y ácido cítrico; una mezcla de ácido glioxílico y un terpolímero de ácido maleico, acetato de vinilo y acrilato de etilo; y una mezcla de ácido glioxílico, ácido cítrico y un terpolímero de ácido maleico, acetato de vinilo y acrilato de etilo.