Sistemas de reticulación para polímeros de hidroxilo.

Una composición de polímero fundido que comprende:

a. un polímero hidroxilado,

en donde el polímero hidroxilado se selecciona del grupo que consiste en: almidón, derivados de almidón, quitosana, derivados de quitosana, derivados de celulosa, gomas, arabinanos, galactanos y mezclas de los mismos; y

b. un sistema de reticulación que comprende un agente de reticulación que puede reticular el polímero hidroxilado, en donde el agente de reticulación comprende una imidazolidinona.

en donde la composición tiene una viscosidad de cizallamiento de 1 Pascal-Segundos a 25 Pascal-Segundos medida según el método de ensayo de medición de la viscosidad de cizallamiento de una composición de polímero fundido descrito en la presente memoria.

Sistemas de reticulación para polímeros de hidroxilo Campo de la invención

La presente invención se refiere a sistemas de reticulación adecuados para usar en una composición de polímero fundido en donde la composición de polímero fundido comprende un polímero hidroxilado; estructuras poliméricas hechas de dicha composición de polímero fundido; y procesos/métodos relacionados con los anteriores.

Antecedentes de la invención

La reticulación de polímeros de hidroxilo es bien conocida, especialmente en el campo de revestimientos con sustratos y/o partículas.

Sin embargo, la reticulación de polímeros de hidroxilo en donde un sistema de reticulación, mediante un agente de reticulación, retícula polímeros de hidroxilo entre sí para producir una estructura polimérica, tal como una fibra, una película y/o una espuma, no son bien conocidos.

Los relativos pocos intentos del estado de la técnica para producir estructuras poliméricas de polímeros de hidroxilo reticulados entre sí, tales como fibras y/o películas no han tenido éxito debido, en gran medida, a los sistemas de reticulación utilizados en dichos procesos. Si un sistema de reticulación es demasiado reactivo, entonces el polímero hidroxilado puede quedar sustancialmente reticulado antes del procesamiento en fundido del polímero hidroxilado y/o la viscosidad de la composición fundida del polímero hidroxilado puede aumentar significativamente, afectando negativamente por tanto, incluso inhibiendo completamente, el procesamiento de la composición de polímero fundido para obtener una estructura polimérica.

Por tanto, existe necesidad de un sistema de reticulación, especialmente de un agente de reticulación, para polímeros de hidroxilo, especialmente polímeros de hidroxilo procesados en fundido, y de procesos para reticular dichos polímeros de hidroxilo para formar estructuras poliméricas, en donde los procesos superen los problemas descritos anteriormente.

En US-6491727 se describe un proceso para reducir la inflamabilidad de los materiales celulósicos aplicando un agente de reticulación, tal como una imidazolidinona sobre las fibras celulósicas existentes de forma que los grupos hidroxilo de las fibras celulósicas queden unidos covalentemente al agente de reticulación.

Sumario de la invención

La presente invención colma las necesidades anteriormente descritas proporcionando una composición de polímero fundido según la reivindicación 1 adjunta.

Las características opcionales de la composición de polímero fundido se presentan en las reivindicaciones dependientes 2 a 7.

La presente invención también proporciona un método para preparar una composición de polímero fundido según la reivindicación adjunta 8 y uso de la composición de polímero fundido como estructura polimérica según la reivindicación 9. Opcionalmente, la estructura polimérica se puede utilizaren un producto higiénico de papel tisú de una o varias capas que presenta una resistencia a la tracción en húmedo total inicial de al menos 0,012 N/cm (1,18 g/cm) y/o al menos 0,015 N/cm (1,57 g/cm) y/o al menos 0,019 N/cm (1,97 g/cm). La estructura polimérica puede tener forma de fibra.

La fibra puede tener un diámetro promedio equivalente medio inferior a aproximadamente 50 pm y/o inferior a aproximadamente 20 pm y/o inferior a aproximadamente 10 pm y/o inferior a aproximadamente 8 pm y/o inferior a aproximadamente 6 pm. El diámetro equivalente medio, tal como se utiliza en la presente memoria, es el diámetro equivalente calculado como la media aritmética del diámetro de la fibra real medido con un microscopio óptico en 3 o más posiciones de la fibra a lo largo de la longitud de la fibra. La expresión diámetro equivalente como se utiliza en la presente memoria define un área de la sección transversal de una fibra de la presente invención en donde el área de la sección transversal es perpendicular al eje longitudinal de la fibra, independientemente de si este área de la sección transversal es o no circular. Un área de la sección transversal de cualquier forma geométrica puede definirse según la fórmula: S=1/4ttD2, donde S es el área de cualquier forma geométrica, tt = 3,14159, y D es el diámetro equivalente. Usando un ejemplo teórico, el área de la sección transversal de la fibra S de 0,005 pm2 que tiene una forma rectangular se puede expresar como un área circular equivalente de 0,005 pm2, en donde el área circular tiene un diámetro D. A continuación, el diámetro D se puede calcular mediante la fórmula: S=1/4ttD2, donde S es el área conocida del rectángulo. En el ejemplo anterior, el diámetro D es el diámetro equivalente de la sección transversal rectangular hipotética. Lógicamente, el diámetro equivalente de la fibra que tiene una sección transversal circular es este diámetro real circular de la sección transversal.

Por tanto, la presente invención proporciona sistemas de reticulación; composiciones de polímero fundido y/o estructuras poliméricas, especialmente estructuras fibrosas y/o fibras que contienen dichos sistemas de reticulación; y métodos para fabricar los mismos.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1A es una vista lateral esquemática de un cilindro de un extrusor de doble tornillo adecuado para su uso en la presente invención.

La Fig. 1B es una vista lateral esquemática de una configuración de tornillo y elemento de mezclado adecuada para usaren el cilindro de la Fig. 1A.

La Fig. 2 es una vista lateral esquemática de un proceso de síntesis de una estructura polimérica de acuerdo con la presente invención.

La Fig. 3 es una vista lateral parcial esquemática del proceso de la presente invención que muestra una zona de atenuación.

La Fig. 4 es una vista en planta esquemática tomada a lo largo de la línea 4-4 de la Fig. 3 y que muestra una posible disposición de una pluralidad de boquillas de extrusión dispuestas para proporcionar estructuras poliméricas de la presente invención.

La Fig. 5 es una vista similar a la de la Fig. 4 que muestra una posible disposición de orificios para proporcionar una zona de aire fronterizo alrededor de la zona de atenuación.

Descripción detallada de la invención

Métodos de la presente invención

Los métodos de la presente invención se refieren a producir estructuras poliméricas a partir de una composición de polímero fundido que comprende un polímero hidroxilado y un sistema de reticulación.

A. Composición de polímero fundido

Una composición de polímero fundido en la presente memoria significa una composición que comprende un polímero hidroxilado procesado en fundido. Un polímero hidroxilado procesado en fundido en la presente memoria significa cualquier polímero que contiene más de 10% y/o más de 20% y/o más de 25% en peso de grupos hidroxilo y que se ha procesado en fundido, con o sin la ayuda de un plastificante externo. De forma más general, los polímeros hidroxilados procesados por fusión incluyen polímeros que, por la influencia de temperaturas elevadas, la presión y/o plastificantes externos, pueden ablandarse hasta un punto en el que pasan a un estado fluido, y en este estado pueden conformarse según se desee.

La composición de polímero fundido puede ser un compuesto que contiene una mezcla de polímeros, en el que al menos uno es un polímero hidroxilado procesado en fundido según la presente invención, y/o cargas inorgánicas y orgánicas, y/o fibras y/o agentes espumantes.

La composición de polímero fundido puede estar ya formada o puede ser necesario realizar una etapa de procesamiento por fusión para convertir la materia prima de polímero hidroxilado en un polímero hidroxilado procesado por fusión, produciendo por lo tanto la composición de polímero fundido. Es posible usar cualquier etapa de procesamiento de mezcla adecuada conocida en la técnica para convertir la materia prima de polímero hidroxilado en el polímero hidroxilado procesado por fusión. Procesamiento en fundido en la presente memoria significa cualquier operación y/o proceso por el que un polímero se reblandece hasta un punto que se puede poner en estado fluido.

La composición de polímero fundido puede tener una viscosidad de cizallamiento, medida según la viscosidad de cizallamiento de un método de ensayo de medición de una composición de polímero fundido descrita en la presente memoria, de aproximadamente 1 Pascal-Segundos a aproximadamente 25 Pascal-Segundos y/o de aproximadamente 2 Pascal-Segundos a aproximadamente 20 Pascal-Segundos y/o de aproximadamente 3 Pascal- Segundos a aproximadamente 10 Pascal-Segundos, medido para una velocidad de cizallamiento de 3000 s'1 y a la temperatura de procesamiento... [Seguir leyendo]

1. Una composición de polímero fundido que comprende:

a. un polímero hidroxilado, en donde el polímero hldroxllado se selecciona del grupo que consiste en: almidón, derivados de almidón, quitosana, derivados de quitosana, derivados de celulosa, gomas,

arabinanos, galactanos y mezclas de los mismos; y

b. un sistema de reticulación que comprende un agente de reticulación que puede reticular el polímero hidroxilado, en donde el agente de reticulación comprende una imidazolidinona.

en donde la composición tiene una viscosidad de cizallamiento de 1 Pascal-Segundos a 25 Pascal-Segundos medida según el método de ensayo de medición de la viscosidad de cizallamiento de una composición de 10 polímero fundido descrito en la presente memoria.

2. La composición de polímero fundido según la reivindicación 1 en donde el polímero hidroxilado tiene un peso molecular promedio en peso de 10.000 g/mol a 40.000.000 g/mol.

3. La composición de polímero fundido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en donde el agente de reticulación tiene una estructura seleccionada del grupo que consiste en:

a)

X

Ri\

N

N'

Ri

R2O OR2

Estructura V

en donde X es O o S o NH o N-alquilo, y R1 y R2 son, independientemente entre sí,

en donde R3 y R8 se seleccionan, independientemente entre sí del grupo que consiste en: H, alquilo C1-C4 lineal o ramificado, CH2OH y mezclas de los mismos, R4 se selecciona, independientemente entre sí del grupo que consiste en: H, alquilo C1-C4 lineal o ramificado, y mezclas de los mismos; x es 0-100; y q es 0-10, Rh se selecciona, independientemente entre sí del grupo que consiste en: H, alquilo C1-C4 lineal o ramificado, y mezclas de los mismos;

b)

Estructura VI

en donde R2 es, independientemente entre sí,

o.

Rh

1 x

en donde R3 y Rs se seleccionan, independientemente entre sí del grupo que consiste en: H, alquilo C1-C4 lineal o ramificado, CH2OH y mezclas de los mismos, R4 se selecciona, independientemente entre sí del grupo que consiste en: H, alquilo C1-C4 lineal o ramificado, y mezclas de los mismos; x es 0-100; y q es 0-10, Rh se selecciona, independientemente entre sí del grupo que consiste en: H, alquilo C1-C4 lineal o ramificado, y mezclas de los mismos;

c)

RhO

O

A

o

B

N' N^^ORh

R2O OR2

Estructura Vil

en donde R2 es, independientemente entre sí,

"Rh

X

en donde R3 y Rs se seleccionan, independientemente entre sí del grupo que consiste en: H, alquilo C1-C4 lineal o ramificado, CH2OH y mezclas de los mismos, R4 se selecciona, independientemente entre sí del grupo que consiste en: H, alquilo C1-C4 lineal o ramificado, y mezclas de los mismos; x es 0-100; y q es 0-10, Rh se 15 selecciona, independientemente entre sí del grupo que consiste en: H, alquilo C1-C4 lineal o ramificado, y

mezclas de los mismos;

d)

X

X

Ri

Ri

R2O OR2

R2O OR2

y

Estructura VIII

en donde X es O o S o NH o N-alquilo, y R1 y R2 son, independientemente entre sí,

en donde R3 y Rs se seleccionan, independientemente entre sí del grupo que consiste en: H, alquilo C1-C4 lineal o ramificado, CH2OH y mezclas de los mismos, R4 se selecciona, independientemente entre sí del grupo que consiste en: H, alquilo C1-C4 lineal o ramificado, y mezclas de los mismos; x es 0-100; y q es 0-10, Rh se selecciona, independientemente entre sí del grupo que consiste en: H, alquilo C1-C4 lineal o ramificado, y mezclas de los mismos; x es 0-100; y es 1-50; R5 se selecciona, independientemente entre sí del grupo que consiste en: -(CH2)n- en donde n es 1-12, -(CH2CH(OH)CH2)-,

en donde R6 y R7 se seleccionan, independientemente entre sí del grupo que consiste en: H, alquilo C1-C4 lineal o ramificado y mezclas de los mismos, en donde R6 y R7 no pueden ambos ser alquilo C1-C4 dentro de una única unidad; y z es 1-100;

e)

Rr

o

N^N

O

r5

o

N

O

R20

or2

y

r2o

or2

Estructura IX

en donde R1 y R2 son, independientemente entre sí,

Rh

1 X

en donde R3 y Rs se seleccionan, independientemente entre sí del grupo que consiste en: H, alquilo C1-C4 lineal o ramificado, CH2OH y mezclas de los mismos, R4 se selecciona, independientemente entre sí del grupo que consiste en: H, alquilo C1-C4 lineal o ramificado, y mezclas de los mismos; x es 0-100; y q es 0-10, RH se selecciona, independientemente entre sí del grupo que consiste en: H, alquilo C1-C4 lineal o ramificado, y mezclas de los mismos; x es 1-100; y es 1-50; R5 es independientemente -(CH2)n- en donde n es 1-12;

f)

O

O

O

n

R2O OR-2

R2O OR2

y

Estructura X

en donde R1 y R2 son, independientemente entre si,

r3

o

(CH2)

Rh

R4

1 x

4.

6.

7. 25

8.

en donde R3 y Rs se seleccionan, independientemente entre sí del grupo que consiste en: H, alquilo C1-C4 lineal o ramificado, CH2OH y mezclas de los mismos, R4 se selecciona, independientemente entre sí del grupo que consiste en: H, alquilo C1-C4 lineal o ramificado, y mezclas de los mismos; x es 0-100; y q es 0-10, RH se selecciona, independientemente entre sí del grupo que consiste en: H, alquilo C1-C4 lineal o ramificado, y mezclas de los mismos; x es 1-100; y es 1-50; R5 se selecciona, Independientemente entre sí del grupo que consiste en: -(CH2)n- en donde n es 1-12, -(CH2CH(OH)CH2)-,

en donde R6 y R7 se seleccionan, independientemente entre si del grupo que consiste en: H, alquilo C1-C4 lineal o ramificado y mezclas de los mismos, en donde R6 y R7 no pueden ambos ser alquilo C1-C4 dentro de una única unidad; y z es 1-100;

g) y mezclas de los mismos.

La composición de polímero fundido según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en donde el sistema de reticulación además comprende un facilitador de la reticulación.

La composición de polímero fundido según la reivindicación 4 en donde el facilitador de la reticulación comprende un ácido que tiene un pKa de entre 2 y 6 o una sal del mismo.

La composición de polímero fundido según la reivindicación 4 en donde el facilitador de la reticulación se selecciona del grupo que consiste en: ácido acético, ácido benzoico, ácido cítrico, ácido fórmico, ácido fosfórico, ácido succínico, ácido glicólico, ácido láctico, ácido maleico, ácido itálico y sus sales, y mezclas de los mismos.

La composición de polímero fundido según la reivindicación 5 en donde el ácido comprende un ácido de Bronsted y/o la sal comprende una sal de amonio.

Un método para preparar una composición de polímero fundido que comprende las etapas de:

a. proporcionar un polímero hidroxilado procesado en fundido, en donde el polímero hidroxilado se selecciona del grupo que consiste en: almidón, derivados de almidón, quitosana, derivados de quitosana, derivados de celulosa, gomas, arabinanos, galactanos y mezclas de los mismos; y

b. añadir un sistema de reticulación que comprende un agente de reticulación que puede reticular el polímero hidroxilado procesado en fundido para formar la composición de polímero fundido, en donde el agente de reticulación comprende una imidazolidinona.

en donde la composición tiene una viscosidad de cizallamiento de 1 Pascal-Segundos a 25 Pascal-Segundos medida según el método de ensayo de medición de la viscosidad de cizallamiento de una composición de polímero fundido descrito en la presente memoria.

9. Uso de la composición de polímero fundido según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 como una estructura polimérica.

10. Uso de la estructura polimérica según la reivindicación 9 en un producto higiénico de papel tisú de una o varias capas que presenta una resistencia a la tracción en húmedo total inicial de al menos 1,18 g/cm.