BR112019009723B1

BR112019009723B1 - Composição moldável por injeção dispersível em água

Info

Publication number: BR112019009723B1
Application number: BR112019009723-6A
Authority: BR
Inventors: Alphonse DeMarco; Gregory J. Wideman; Peter S. Lortscher; Austin N. Pickett; Mark M. Mleziva; Garry R. Woltman; Michael G. Shlepr
Original assignee: Kimberly-Clark Worldwide, Inc
Priority date: 2016-11-30
Filing date: 2017-11-17
Publication date: 2023-03-21
Also published as: BR112019009723A2; AU2017367909A1; AU2017367909B2; KR102405000B1; MX2019005608A; WO2018102157A1; KR20190082860A; CN109963906A; GB2572097B; US20190255212A1; GB2572097A; GB201908585D0

Abstract

Uma composição moldável por injeção dispersível em água inclui um polímero dispersível em água, polietilenoglicol (PEG), plastificante e um componente polimérico hidrofóbico, em que a composição tem um índice de fluidez em fusão de 5 a 180. O polímero dispersível em água pode ser álcool polivinílico parcialmente hidrolisado (PVOH) ou copolímero de etileno-álcool vinílico. O componente polimérico hidrofóbico pode ser um corante dentro de uma matriz de etileno, polietileno, um produto de degradação de glicerina/PVOH, erucamida ou poli(dimetilsiloxano). O plastificante pode ser glicerina. A composição é descartável de acordo com o Documento de Orientação para Avaliação da Capacidade de Dispersão de Produtos Não Tecidos (INDA e EDANA, 2006); Teste FG 522.2 Nível 2 - Teste de Desintegração da Caixa de Slosh.

Description

FUNDAMENTOS

[1] A presente divulgação refere-se geralmente a aplicadores de absorvente interno. Os absorventes internos vaginais são artigos absorventes descartáveis dimensionados e conformados (por exemplo, cilíndricos) para inserção no canal vaginal de uma mulher para absorção de fluidos corporais geralmente descarregados durante o período menstrual da mulher. A inserção do absorvente interno no canal vaginal é comumente realizada usando um aplicador de absorvente interno que vem inicialmente montado com o absorvente interno.

[2] Os aplicadores de absorvente interno são tipicamente de construção de duas peças, incluindo um cilindro no qual o absorvente interno é inicialmente alojado e um êmbolo móvel telescopicamente em relação ao cilindro para empurrar o absorvente interno para fora do cilindro e para o canal vaginal. O cilindro tem uma ponta que geralmente retém o absorvente interno dentro do cilindro até que seja empurrado pela ponta pelo êmbolo. No uso normal, o aplicador e mais particularmente o cilindro do aplicador é segurado pela usuária agarrando uma porção do cilindro (por exemplo, em direção à extremidade traseira ou do êmbolo do cilindro) e inserindo o cilindro, a extremidade da ponta primeiro, no canal vaginal. O cilindro é empurrado parcialmente para dentro do canal, de modo que uma porção (por exemplo, na direção da extremidade de entrada ou saída do cilindro do absorvente interno) esteja disposta dentro do canal vaginal e esteja em contato com as paredes que revestem o canal. O êmbolo é então usado para empurrar o absorvente interno para fora através da ponta do cilindro e para dentro do canal. O êmbolo e o cilindro são então retirados do canal vaginal, deixando o absorvente interno no lugar.

[3] Produtos de cuidados pessoais femininos descartáveis proporcionam os benefícios da discrição e da comodidade às consumidoras. Os aplicadores de absorventes internos plásticos atuais, no entanto, são feitos de materiais moldados por injeção, como poliolefinas (polipropilenos ou polietilenos) e poliésteres que não são biodegradáveis ou renováveis, pois o uso de polímeros biodegradáveis em uma peça moldada por injeção é problemático devido ao seu alto custo e a dificuldade envolvida no processamento térmico de tais polímeros. Como resultado, as consumidoras devem descartar os aplicadores de absorvente interno em um receptáculo de resíduos separado, o que resulta em um desafio para as consumidoras descartarem os aplicadores de uma maneira discreta e conveniente. Além disso, o aplicador de absorvente interno sujo ou usado também pode representar um risco biológico ou perigo potencial para a saúde. Embora os aplicadores de absorvente interno de plástico atuais não devam ser descartados na privada, algumas consumidoras podem, no entanto, tentar dar a descarga nos aplicadores pelo vaso sanitário, o que pode levar ao entupimento de tubos de esgoto e instalações de tratamento de águas residuais municipais. Têm sido feitas tentativas para moldar materiais frios dispersíveis em água, tais como poli(álcool vinílico) (PVOH) para aliviar estes problemas, mas tais tentativas não foram bem sucedidas. Em vez disso, ao usar PVOH em aplicadores de absorvente interno, os materiais devem ser processados em solução para que possam ser formados em um aplicador de absorvente interno que tenha uma parede espessa o suficiente, e esse processo de solução é um processo lento, dispendioso e ambientalmente insustentável que requer altos requisitos de energia. Além disso, apesar de aplicadores de papelão terem sido desenvolvidos, o papelão deve ser revestido frequentemente para diminuir o coeficiente de atrito do aplicador a um nível confortável para os consumidores e os revestimentos utilizados não são ecologicamente corretos e aumentam os custos associados à formação do aplicador.

[4] Esforços recentes em aplicadores descartáveis usaram um processo de imersão em pinos e materiais de hidroxilpropilmetilcelulose (HPMC) que eram altamente dispersíveis em água fria. Os aplicadores, no entanto, começaram a se dissolver durante o processo de inserção e eram extremamente frágeis e não passíveis de processos de conversão atuais. O trabalho preliminar produziu uma mistura de HPMC e uma resina proprietária que também é dispersível em água fria e mostrou a capacidade de ser moldada por injeção. A grande quantidade de plastificante usada nestas primeiras formulações, no entanto, provou ser um problema durante o armazenamento a longo prazo.

[5] Como tal, existe atualmente a necessidade de uma composição termoplástica dispersível em água que possa ser moldada por injeção, em que tais composições possam ser formadas com êxito num aplicador de absorvente interno. Existe também a necessidade de um aplicador dispersível em água que seja confortável de inserir e que não comece a quebrar após a inserção ou durante o armazenamento.

SUMÁRIO

[6] Em um aspecto, uma composição moldável por injeção dispersível em água inclui um polímero dispersível em água, polietilenoglicol (PEG), plastificante e um componente polimérico hidrofóbico, em que a composição tem um índice de fluidez em fusão de 5 a 180 g/10min.

[7] Em um aspecto alternativo, uma composição moldável por injeção dispersível em água inclui 55% em peso a 75% em peso de polímero dispersível em água, 15% em peso a 25% em peso de polietilenoglicol (PEG), 9% em peso a 14% em peso de plastificante e 3% em peso a 4% em peso de componente polimérico hidrofóbico.

[8] Em outro aspecto, uma composição moldável por injeção dispersível em água inclui 55% em peso a 75% em peso de álcool polivinílico parcialmente hidrolisado (PVOH), 15% em peso a 25% em peso de polietilenoglicol (PEG), 9% em peso a 14% em peso de glicerina e 3% em peso a 4% em peso de componente polimérico hidrofóbico.

[9] Os objetos e vantagens da divulgação estão definidos abaixo na seguinte descrição ou podem ser aprendidos através da prática da divulgação.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[10] A presente divulgação será compreendida mais plenamente e outras características se tornarão evidentes quando for feita referência à seguinte descrição detalhada da invenção e às figuras em anexo. As figuras são meramente representativas e não se destinam a limitar o escopo das reivindicações.

[11] A Figura 1 é uma vista em perspectiva de um aspecto de um aplicador de absorvente interno dispersível em água como contemplado pela presente divulgação; A Figura 2 é uma vista esquemática de um aparelho de moldagem por injeção representativo utilizado para fabricar o aplicador de absorvente interno da Fig. 1; e A Figura 3 é uma vista plana esquemática de um molde de amostra de teste padrão utilizado na presente divulgação.

[12] O uso repetido de caracteres de referência no presente relatório descritivo e nas figuras tem como objetivo representar características ou elementos iguais ou análogos da presente divulgação. As figuras são representativas e não estão necessariamente desenhadas em escala. Determinadas proporções destas figuras podem estar exageradas, enquanto outras podem estar minimizadas.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[13] Genericamente falando, a presente divulgação é direcionada a uma composição termoplástica que é sensível à água (por exemplo, hidrossolúvel, dispersível em água, etc.) em que ela perde sua integridade ao longo do tempo na presença de água, e também tem um índice de fluidez em fusão alto o suficiente e uma viscosidade em fusão suficientemente baixa de modo que ela possa ser moldada em um artigo, tal como um aplicador de absorvente interno. Por exemplo, a composição termoplástica aqui descrita tem um índice de fluidez suficientemente elevado e uma viscosidade em fusão suficientemente baixa para que possa ser moldada por injeção. A composição contém PVOH parcialmente hidrolisado ou outro polímero dispersível em água adequado, polietilenoglicol (PEG), um plastificante e um componente polimérico hidrofóbico. Os atributos sensíveis à água desejados e as propriedades mecânicas da composição e os artigos moldados resultantes, tais como aplicadores de absorvente interno, podem ser conseguidos na presente divulgação controlando seletivamente uma variedade de aspectos da composição, incluindo a natureza de cada um dos componentes utilizados, a quantidade relativa de cada componente, a razão entre a percentagem em peso de um componente e a percentagem em peso de outro componente e a maneira como a composição é formada.

[14] O aspeto central da divulgação é que um cilindro aplicador de absorvente interno é suficientemente dispersível em água (passa no teste de slosh box), contudo as suas propriedades não são significativamente deterioradas antes e durante a inserção do absorvente interno (passa no teste de força de inserção). Se um aplicador de absorvente interno começar a se dispersar demais durante a inserção, o cilindro começa a grudar e a força de inserção aumenta demais. A presente divulgação evita isto, atrasando ou retardando significativamente a dispersão em água durante a inserção do aplicador de absorvente interno. Este atraso está ligado à morfologia da superfície do cilindro e à presença de um polímero hidrofóbico, tal como polietileno (PE) na superfície.

[15] Esta superfície é criada pelo resfriamento rápido do cilindro no molde de uma mistura termoplástica ternária anidra uniforme de PVOH, PEG e pequena quantidade de PE a uma temperatura abaixo da Temperatura de Solução Crítica Superior (UCST) da mistura. Durante a moldagem, quando a temperatura cai abaixo da mistura UCST, o PE migra para a superfície com o PEG. Durante essa migração, o PE migra inicialmente mais cedo e mais rápido que o PEG para a superfície, mas depois o PEG começa a deslocar o PE na superfície. O PEG não começa a migrar até que a temperatura da mistura esteja abaixo da UCST. O resfriamento rápido congela a morfologia da superfície em um estado metaestável com PE suficiente na superfície para atrasar adequadamente a dispersão. Muito PE faria um cilindro que não teria dispersibilidade adequada. Glicerina plastificante suficiente é adicionada para permitir a composição rápida e moldagem por injeção de alta velocidade. A presente divulgação torna um polímero metaestável num produto estruturado polimérico estável, ou pelo menos estável durante um período suficientemente longo para o aplicador de absorvente interno ser utilizado.

[16] Informações adicionais com relação à morfologia da presente divulgação e o potencial de estabilização por interações específicas entre componentes podem ser encontradas com relação a interações hidrofóbicas entre o PVOH e o PE em Kozlov, Mikhail, “Ultra-thin films of polyvinyl alcohol on hydrophobic surfaces: Preparation, properties, chemistry, and applications” (2004). Doctoral Dissertations Available from Proquest. AAI3152719. https://scholarworks.umass.edu/dissertations/AAI3152719 e em relação a interações de ligações hidrofílicas/de hidrogênio entre PVOH, PEG e glicerina, em www.meplab.fudan.edu.cn/infonet/assays/1999/27.pdf (Acesso em 30/11/2016), ambos aqui incorporados por referência na medida em que não entram em conflito. Mais informações podem ser encontradas em Smith et al., “Temperature-induced morphological evolution in polymer blends produced by cryogenic mechanical alloying”, Macromol. Mat. Eng. 274, 1-12 (2000), e em Kolahchi et al., “Surface morphology and properties of ternary polymer blends: effect of the migration of minor components”, J. Phys. Chem. B 2014, 118, 6316-6323, ambos aqui incorporados por referência na medida em que não entram em conflito com este. I. Design do Aplicador

[17] Como ilustrado no conjunto de absorvente interno 10 da Fig. 1, o aplicador de absorvente interno 54 compreende um tubo externo 40 e um tubo interno 42. O tubo externo 40 é dimensionado e modelado para alojar um absorvente interno 52. Uma parte do tubo externo 40 é parcialmente quebrada na Fig. 1 para ilustrar o absorvente interno 52. No aspecto ilustrado, o tubo externo 40 tem uma superfície exterior substancialmente lisa, o que facilita a inserção do aplicador de absorvente interno 54 sem sujeitar os tecidos internos à abrasão. O tubo externo 40 pode ser revestido para fornecer-lhe uma característica alto deslizamento. O tubo externo ilustrado 40 é um tubo cilíndrico alongado reto. Entende-se, entretanto, que o aplicador 54 poderia ter diferentes formatos e tamanhos do que aqueles ilustrados e descritos neste documento.

[18] Está estendendo para fora do tubo externo uma ponta de inserção 44. A ponta de inserção 44, que é formada como uma peça com o tubo externo 40, pode ser no formato de cúpula para facilitar a inserção do tubo externo na vagina da mulher de forma confortável. A ponta de inserção ilustrada 44 é feita de um material flexível fino e tem uma pluralidade de pétalas flexíveis macias 46 que são dispostas para formar o formato de cúpula. As pétalas 46 são capazes de flexão radial (ou seja, dobra para fora) para prover uma abertura alargada através da qual o absorvente interno 52 pode sair quando for empurrado para frente pelo tubo interno 42. Deve ser entendido, entretanto, que o tubo externo 40 pode ser formado sem a ponta de inserção 44. Sem a ponta de inserção, o tubo externo inclui uma extremidade aberta (não mostrada) através da qual o absorvente interno 52 pode sair quando for empurrado para frente pelo tubo interno.

[19] O tubo interno 42 é um cilindro alongado que é usado para prender o absorvente 52 contido no tubo externo 40. Uma extremidade livre 48 do tubo interno 42 é configurada de modo que o usuário possa mover o tubo interno com relação ao tubo externo 40. Em outras palavras, a extremidade livre 48 funciona como uma alça para o dedo indicador do usuário. O tubo interno 42 é usado para empurrar o absorvente interno 52 para fora do tubo externo 40 e na vagina da mulher ao se mover telescopicamente no tubo externo. Conforme o tubo interno 42 é empurrado no tubo externo 40 pela usuária, o absorvente interno 52 é forçado para frente contra a ponta de inserção 44. O contato pelo absorvente interno 52 faz com que as pétalas 46 da ponta da inserção 44 abram radialmente a um diâmetro suficiente para permitir que o absorvente interno saia do tubo externo 40 e na vagina da mulher. Com o absorvente interno 52 devidamente posicionado na vagina da mulher, o aplicador de absorvente interno 54 é retirado. Em uma configuração usada do aplicador de absorvente interno 54, o tubo interno 42 é recebido no tubo externo 40.

[20] O tubo interno 42, o tubo externo 40 e a ponta de inserção 44 podem ser formados de uma ou mais camadas, onde uma camada inclui a composição termoplástica dispersível em água da presente invenção. Além disso, para evitar que o aplicador 54 se desintegre prematuramente devido à umidade durante o uso e/ou reduzir o coeficiente de atrito do aplicador 54 para torná-lo mais confortável para a usuária, pode ser revestido com um material insolúvel em água que também tem um baixo coeficiente de atrito para intensificar o conforto e evitar a desintegração durante a inserção do aplicador 54. A estrutura do aplicador de absorvente interno descrita acima é convencional e conhecida por aqueles versados na técnica e é descrita, por exemplo, na Patente dos EUA N° 8.317.765, para Loyd, et al., que é incorporada neste documento em sua totalidade por referência à mesma para todas as finalidades. Outras estruturas aplicadoras de absorvente interno que podem ser formadas a partir da composição termoplástica da presente invenção são descritas, por exemplo, nas Patentes dos EUA 4.921.474, para Suzuki, et al. e 5.389.068, para Keck, bem como as publicações de pedidos de patente dos EUA 2010/0016780, para VanDenBogart, et al. e 2012/0204410, para Matalish, e outros, que são aqui incorporados em sua totalidade por referência para todos os propósitos.

[21] De um modo geral, forças de atrito ocorrem entre quaisquer dois corpos em contato, onde há forças tendendo a deslizar um dos corpos em relação ao outro. As forças de atrito atuam paralelamente às superfícies de contato e opostas às forças que tendem a causar deslizamento entre os corpos. Além disso, as forças de atrito são proporcionais às forças normais nos corpos e à tendência dos corpos de se agarrarem.

[22] Como usado aqui, o coeficiente de atrito é a razão entre a força de atrito entre os corpos e a força normal entre os corpos. O coeficiente de atrito é diferente entre os corpos em repouso e os corpos que se movem em relação um ao outro. Em geral, dois corpos entrando em contato um com o outro, mas não se movendo em relação um ao outro, exibirão maior resistência ao movimento por atrito do que corpos que estão se movendo em relação um ao outro. Portanto, um coeficiente de atrito estático (isto é, um coeficiente de atrito entre corpos que não se movem em relação um ao outro) pode não necessariamente ser um pouco maior que um coeficiente dinâmico de atrito (isto é, um coeficiente de atrito entre corpos movendo-se em relação ao outro). Os maiores coeficientes de atrito correspondem a maiores quantidades de atrito entre os corpos, enquanto os menores coeficientes de atrito correspondem a menores quantidades de atrito. Como aqui utilizado mais adiante, o termo coeficiente de atrito refere-se a pelo menos um de um coeficiente de atrito estático e um coeficiente de atrito dinâmico. Em aspectos particularmente adequados, o coeficiente de atrito diferencial descrito anteriormente está presente para ambos os coeficientes de atrito estático e dinâmico.

[23] Um ou mais aditivos podem ser adicionados à primeira camada polimérica 81 do cilindro 23 (antes da moldagem) para melhorar a característica de deslizamento (por exemplo, para fornecer um baixo coeficiente de atrito) da superfície externa do cilindro pelo menos na região central 43 do cilindro e mais apropriadamente na região central e região da ponta 45 do cilindro. Por exemplo, tais aditivos adequados incluem, sem limitação, erucamida, dimeticona, oleamida, amida de ácido graxo e suas combinações. Entende-se que outros aditivos podem ser utilizados para proporcionar características de deslizamento melhoradas à superfície externa do cilindro 23 sem se afastarem do escopo desta divulgação. Em outros aspectos o cilindro 23 pode ao invés, ou adicionalmente, ser revestido com um agente redutor de atrito ou deslizante, tal como, sem limitação, cera, polietileno, silicone, celofane, argila e suas combinações. Ainda noutros aspectos adequados, o cilindro 23 pode incluir uma mistura polimérica fundida em conjunto e coextrudida para proporcionar um baixo coeficiente de atrito.

[24] No aspecto ilustrado, o cilindro 23 é ainda construído de modo a que a superfície externa do cilindro na região da ponta 45 tenha um coeficiente de atrito inferior ao da região central 43 do cilindro para facilitar a inserção do cilindro, primeiro a extremidade interior, no canal vaginal. Isso é particularmente útil nos dias em que a menstruação é relativamente leve. Por exemplo, a superfície externa do cilindro 23 na região da ponta 45 pode ser configurada para ter uma rugosidade de superfície substancialmente mais baixa do que na região central 43 do cilindro, e mais apropriadamente a região da ponta pode ser substancialmente lisa ou polida para reduzir o coeficiente de atrito da região da ponta em relação ao da região central. Como um exemplo particular, a rugosidade da superfície (que proporciona uma percepção tátil à usuária) da região central 43 do cilindro pode ter uma rugosidade de superfície menor ou igual a cerca de 36 e é mais apropriadamente cerca de 27 de acordo com VDI Richtlinie [Padrão] 3400. VDI Richtlinie 3400 tem o título em alemão: "Electroerosive Bearbeitung, Begriffe, Verfahren, Anwendung" [Electrical Discharge Machining, Definitions, Process, Application], publicado por Verein Deutscher Ingenieure [Association of German Engineers] em Junho de 1975.

[25] Noutros aspectos, a região da ponta 45 do cilindro 23 pode, em alternativa, ou adicionalmente ser revestida com um agente redutor de atrito, de modo que a superfície externa do cilindro na região da ponta tenha um coeficiente de atrito inferior ao da região central do cilindro. Proporcionar um diferencial de rugosidade da superfície entre a região da ponta 45 e a região central 43 também serve como um indicador visual do coeficiente de atrito reduzido na região da ponta.

II. Materiais Aplicadores

[26] Como descrito acima, uma resina moldável por injeção dispersível em água para utilização num aplicador de absorvente interno descartável da estrutura aqui descrita é necessária. Todas as tentativas anteriores para fazer um aplicador de absorvente interno moldado por injeção descartável falharam, porque o material não podia ser moldado por injeção em tempos de ciclo baixo e porque os aplicadores eram difíceis de inserir em condições úmidas ou tinham vidas úteis pequenas sob condições de umidade elevada. Esta divulgação permite a produção bem sucedida de um aplicador de absorvente interno descartável que proporciona às consumidoras uma experiência limpa, eliminando a desordem da eliminação do aplicador.

[27] O PVOH é uma resina hidrossolúvel, repolpável e biodegradável, com excelentes propriedades de barreira ao aroma e ao oxigênio e resistência à maioria dos solventes orgânicos. O polímero é usado extensivamente em adesivos, dimensionamento têxtil e revestimento de papel. Apesar de suas excelentes propriedades mecânicas, físicas e químicas, os usos finais do PVOH foram limitados àqueles usos em que é fornecido como uma solução em água. Esta limitação deve-se em parte ao fato de os polímeros de álcool vinílico num estado não plastificado possuírem um elevado grau de cristalinidade e apresentarem pouca ou nenhuma termoplasticidade antes da ocorrência da decomposição que começa a cerca de 170°C e se torna pronunciada a 200°C, bem abaixo do seu ponto de fusão cristalino.

[28] Têm sido feitas tentativas para utilizar o PVOH na moldagem por injeção de produtos sanitários descartáveis, tais como aplicadores de absorvente interno. Estes podem produzir peças moldadas que são rígidas quando removidas da máquina de moldagem, mas retiram a umidade da atmosfera e tornam-se muito flexíveis para o manuseio da máquina na fabricação de aplicadores de absorvente interno. Outras tentativas usam misturas complexas de materiais, múltiplos tipos de PVOH e/ou vários revestimentos. Os aplicadores de absorvente interno feitos principalmente a partir de PVOH são dispersíveis em água e biodegradáveis; no entanto, esses aplicadores demonstraram sofrer de problemas envolvendo sensibilidade à umidade, estabilidade, odor e viscosidade. Portanto, não houve lançamentos comerciais de sucesso desses aplicadores.

[29] Outras tentativas de abordar a capacidade de dispersão de aplicadores de absorvente interno de plástico incluem aplicadores de plástico feitos a partir de outros materiais solúveis em água, tais como polímeros de óxido de polietileno, amido termoplástico e hidroxipropilcelulose; aplicadores de absorvente interno de plástico feitos a partir de combinações de materiais solúveis em água e insolúveis em água/biodegradáveis, tais como combinações de PVOH e policaprolactona, combinações de óxido de polietileno e policaprolactona, combinações de óxido de polietileno e poliolefinas, tais como polipropileno e polietileno; e combinações de polímeros de PVOH e óxido de polietileno. Mais uma vez, nenhuma dessas tentativas para produzir um produto verdadeiramente descartável teve aplicação comercial.

[30] Uma resina moldável por injeção dispersível em água com base em PVOH foi desenvolvida para uso como resina primária para moldagem por injeção de tubos externos e internos (êmbolo) em aplicadores de absorvente interno atuais. A resina é uma mistura de PVOH parcialmente hidrolisado de baixo peso molecular simples, um plastificante, tal como glicerina, um polietilenoglicol (PEG) de elevado peso molecular e um componente polimérico hidrofóbico. Além disso, a formulação de resina aplicadora pode incluir outros materiais, tais como aditivos de cor, antioxidantes, acabamento de superfície e agentes de liberação/lubrificantes, tais como um agente de liberação de euricamida.

[31] Um grau único de PVOH, especificamente um PVOH parcialmente hidrolisado a 87-89%, com um baixo peso molecular, proporciona a velocidade de dispersibilidade requerida para a capacidade de flocagem. Este PVOH é plastificado com glicerina para ajustar a taxa de fluxo de fusão para ser compatível com moldagem por injeção. O nível de plastificante é baixo o suficiente para não desabrochar durante o armazenamento, o que resultaria em um produto inutilizável. O nível de plastificante também contribui para a suavidade ou dureza do produto final. Um alto peso molecular polietilenoglicol é adicionado para reduzir o coeficiente úmido de atrito.

A. Polímero de Álcool Polivinílico

[32] A composição termoplástica dispersível em água inclui um ou mais polímeros contendo uma unidade repetitiva tendo um grupo hidroxil funcional, tal como álcool polivinílico ("PVOH") e copolímeros de álcool polivinílico (por exemplo, copolímeros álcool de etileno vinil, copolímeros de álcool de metilmetacrilato vinil, etc.). Polímeros de álcool vinílico, por exemplo, têm pelo menos duas ou mais unidades de álcool vinílico na molécula e podem ser um homopolímero de álcool vinílico ou um copolímero contendo outras unidades monoméricas. Os homopolímeros de álcool vinílico podem ser obtidos por hidrólise de um polímero de éster vinílico, tal como formato de vinil, acetato de vinil ou propionato de vinil. Os copolímeros de álcool vinílico podem ser obtidos por hidrólise de um copolímero de um éster vinílico com uma olefina com 2 a 30 átomos de carbono, tal como etileno, propileno ou 1-buteno; um ácido carboxílico insaturado com 3 a 30 átomos de carbono, tal como ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido crotônico, ácido maleico ou ácido fumárico ou um éster seu, sal, anidrido ou amida; um nitrilo insaturado com 3 a 30 átomos de carbono, tal como acrilonitrilo ou metacrilonitrilo; um éter vinílico tendo 3 a 30 átomos de carbono, tal como éter metilvinílico ou éter etilvinílico; e assim por diante. O grau de hidrólise pode ser selecionado para otimizar a solubilidade, por exemplo, do polímero. Por exemplo, o grau de hidrólise pode ser de cerca de 60% molar a cerca de 95% molar, em alguns aspectos de cerca de 80% molar a cerca de 90% molar, em alguns aspectos de cerca de 85% molar a cerca de 89% molar e alguns aspectos de cerca de 87% molar a cerca de 89% molar. Estes álcoois polivinílicos parcialmente hidrolisados são solúveis em água fria. Em contraste, os álcoois polivinílicos completamente hidrolisados ou quase hidrolisados não são solúveis em água fria.

[33] Exemplos de polímeros de álcool polivinílico parcialmente hidrolisados adequados estão disponíveis sob as designações SELVOL 203, 205, 502, 504, 508, 513, 518, 523, 530 ou 540 PVOH, de Sekisui Specialty Chemicals America, LLC de Dallas, Tex. Por exemplo, o SELVOL 203 PVOH tem uma hidrólise percentual de 87% a 89% e uma viscosidade de 3,5 a 4,5 centipoise (cps) conforme determinado a partir de uma solução aquosa a 4% de sólidos a 20°C. SELVOL 205 PVOH tem uma hidrólise percentual de 87% a 89% e uma viscosidade de 5,2 a 6,2 cps, conforme determinado usando uma solução aquosa a 4% de sólidos a 20°C. SELVOL 502 PVOH tem uma hidrólise percentual de 87% a 89% e uma viscosidade de 3,0 a 3,7 cps como determinado usando uma solução aquosa de sólidos a 4% a 20°C. SELVOL 504 PVOH tem uma hidrólise percentual de 87% a 89% e uma viscosidade de 4,0 a 5,0 cps, conforme determinado a partir de uma solução aquosa a 4% de sólidos a 20°C. SELVOL 508 PVOH tem uma hidrólise percentual de 87% a 89% e uma viscosidade de 7,0 a 10,0 cps como determinado como determinado a partir de uma solução aquosa a 4% de sólidos a 20°C. Outros polímeros de álcool polivinílico parcialmente hidrolisados adequados estão disponíveis sob as designações ELVANOL 50-14, 50-26, 50-42, 51-03, 5104, 51-05, 51-08 e 52-22 PVOH, de DuPont. Por exemplo, o ELVANOL 5105 PVOH tem uma hidrólise percentual de 87% a 89% e uma viscosidade de 5,0 a 6,0 cps, conforme determinado a partir de uma solução aquosa a 4% de sólidos a 20°C.

[34] Na presente divulgação, os álcoois polivinílicos caracterizados por terem uma baixa viscosidade incluem SELVOL 502 PVOH (3,0 a 3,7 cps), em que o ponto médio ou viscosidade média para álcool polivinílico de baixa viscosidade geralmente é inferior a cerca de 3,35 cps, conforme determinado pela viscosidades mínimas e máximas fornecidas para álcoois polivinílicos parcialmente hidrolisados comercialmente disponíveis. Os álcoois polivinílicos caracterizados como tendo uma alta viscosidade incluem SELVOL 203 PVOH (3,5 a 4,5 cps), SELVOL 504 PVOH (4,0-5,0 cps), ELVANOL 51-05 PVOH (5,0 a 6,0 cps), SELVOL 205 PVOH (5,2 a 6,2 cps) e SELVOL 508 PVOH (7,0-10,0 cps), em que o ponto médio ou viscosidade média dos polímeros de álcool polivinílico de alta viscosidade é de pelo menos cerca de 4,0 cps, determinado pela média das viscosidades mínima e máxima fornecidas para álcoois polivinílicos parcialmente hidrolisados disponíveis no mercado.

B. Polietilenoglicol

[35] Polietilenoglicol (PEG) tendo pesos moleculares médios entre 300 e 2.000.000, alternativamente, entre 500 e 2.000.000, alternativamente entre 1000 e 1.000.000, alternativamente entre 1000 e 400.000, alternativamente entre cerca de 1000 e 100.000, alternativamente entre cerca de 3000 e 100.000 são desejáveis para uso na presente divulgação. Noutro aspecto, os PEGs com pesos moleculares médios entre cerca de 3000 e 35.000 são desejáveis. Como a cadeia de óxido de etileno impacta a funcionalidade da invenção, variantes de PEG com diferentes grupos funcionais em cada extremidade também são aceitáveis para uso na invenção. Formas lineares, bem como ramificadas são do mesmo modo aceitáveis para uso na invenção. Num outro aspecto, os PEGs com pesos moleculares médios entre cerca de 4000 e 12000 são desejáveis. Noutro aspecto, os PEGs com pesos moleculares médios de cerca de 8000 são desejáveis. Tais materiais PEG estão disponíveis, por exemplo, por Dow Chemical Company, sob o nome comercial CARBOWAX.

C. Plastificante

[36] Um plastificante também é empregado na composição termoplástica dispersível em água para ajudar a produzir o polímero solúvel em água termoplástico e, portanto, adequado para extrusão em pelotas e subsequente moldagem por injeção. Plastificantes adequados incluem, por exemplo, plastificantes de álcool poli-hídrico tais como açúcares (por exemplo, glucose, sacarose, frutose, rafinose, maltodextrose, galactose, xilose, maltose, lactose, manose e eritrose), álcoois de açúcares (por exemplo, eritritol, xilitol, malitol, manitol e sorbitol), polióis (por exemplo, etilenoglicol, glicerol, propilenoglicol, dipropilenoglicol, butilenoglicol e hexano triol) e polietilenoglicóis. São também adequados compostos orgânicos formadores de ligações de hidrogênio que não possuem um grupo hidroxil, incluindo derivados de ureia e ureia; anidridos de álcoois de açúcar, tais como sorbitano; proteínas animais, tais como gelatina; proteínas vegetais, tais como proteína de girassol, proteínas de soja, proteínas de semente de algodão; e misturas destes. Outros plastificantes adequados podem incluir ésteres de ftalato, dimetil e dietilsuccinato e ésteres relacionados, triacetato de glicerol, mono e diacetatos de glicerol, mono, di e tripropionatos de glicerol, butanoatos, estearatos, ésteres de ácido láctico, ésteres de ácido cítrico, ésteres de ácido adipico, ésteres de ácido esteárico, ésteres de ácido oleico e outros ésteres de ácido. Ácidos alifáticos também podem ser usados, tais como etileno ácido acrílico, ácido etileno-maleico, ácido butadieno-acrílico, ácido butadieno maleico, ácido propileno-acrílico, ácido propileno-maleico e outros ácidos baseados em hidrocarbonetos. Prefere-se um plastificante de baixo peso molecular, tal como inferior a cerca de 20.000 g/mol, de preferência inferior a cerca de 5.000 g/mol e, mais preferencialmente, inferior a cerca de 1.000 g/mol.

[37] O plastificante pode ser incorporado na composição da presente divulgação utilizando qualquer uma de uma variedade de técnicas conhecidas. Por exemplo, polímeros solúveis em água podem ser "pré- plastificados" antes da incorporação na composição. Alternativamente, um ou mais dos componentes podem ser plastificados ao mesmo tempo em que são misturados. Técnicas de mistura de fusão em lote e/ou contínuas podem ser empregadas para misturar os componentes. Por exemplo, podem ser utilizados um misturador/amassador, misturador Banbury, misturador contínuo Farrel, extrusora de rosca única, extrusora de rosca dupla, laminador, etc. Um dispositivo de mistura por fusão particularmente adequado é uma extrusora de rosca dupla co-rotativa (por exemplo, extrusora USALAB de rosca dupla disponível por Thermo Electron Corporation, de Stone, Inglaterra ou uma extrusora disponível de Werner-Pfleiderer de Ramsey, NJ). Essas extrusoras podem incluir portas de alimentação e de ventilação e proporcionar uma mistura distributiva e dispersiva de alta intensidade. Por exemplo, o polímero solúvel em água pode ser inicialmente alimentado a uma porta de alimentação da extrusora de rosca dupla para formar uma composição. Depois disso, um plastificante pode ser injetado na composição. Alternativamente, a composição pode ser simultaneamente alimentada ao gargalo de alimentação da extrusora ou separadamente a um ponto diferente ao longo do comprimento da extrusora. A mistura por fusão pode ocorrer em qualquer uma de uma variedade de temperaturas, tais como cerca de 30°C a cerca de 240°C, em alguns aspectos, de cerca de 40°C a cerca de 200°C, e em outros aspectos, de cerca de 50°C a cerca de 180°C.

[38] Os plastificantes podem estar presentes na composição termoplástica dispersível em água numa quantidade que varia desde cerca de 2% em peso a cerca de 50% em peso , tal como de cerca de 3% em peso a cerca de 45% em peso , e tal como de cerca de 5% em peso a cerca de 40% em peso , com base no peso total da composição. Em alguns aspectos, o plastificante pode estar presente em uma quantidade de 10% em peso ou maior, tal como de cerca de 10% em peso a cerca de 35% em peso , tal como de cerca de 10% em peso a cerca de 30% em peso , e tal como de cerca de 10% em peso a cerca de 25% em peso com base no peso total da composição.

D. Componente Polimérico Hidrofóbico

[39] Parece que uma pequena quantidade de um polímero hidrofóbico adicionado à mistura aumenta o desempenho do aplicador de absorvente interno. O polímero hidrofóbico pode ser adicionado à mistura sozinho, ou como um componente em outra adição, tal como num agente de coloração. Polímeros hidrofóbicos incluem quaisquer polímeros hidrofóbicos adequados.

[40] Acredita-se que durante a moldagem, quando a temperatura cai abaixo da mistura UCST, o polímero hidrofóbico, tal como o PE, migra para a superfície com o PEG. Durante essa migração, o PE migra inicialmente mais cedo e mais rápido que o PEG para a superfície, mas depois o PEG começa a deslocar o PE na superfície. O PEG não começa a migrar até que a temperatura da mistura esteja abaixo da UCST. O resfriamento rápido congela a morfologia da superfície em um estado metaestável com PE suficiente na superfície para atrasar adequadamente a dispersão. Muito PE, no entanto, faria um aplicador de absorvente interno que não teria dispersão adequada.

E. Agentes de Coloração

[41] Além disso, a composição termoplástica dispersível em água pode conter um ou mais agentes de coloração (por exemplo, pigmento ou corante). Tipicamente, um pigmento refere-se a um corante baseado em partículas inorgânicas ou orgânicas que não se dissolvem em água ou solventes. De modo geral, pigmentos formam uma emulsão ou suspensão em água. Por outro lado, um corante, de modo geral, se refere a um corante que é solúvel em água ou solventes.

[42] O pigmento ou corante pode estar presente numa quantidade eficaz para ser visível uma vez que a composição é formada num artigo moldado por injeção de modo que os artigos formados a partir da composição possam ter uma aparência esteticamente agradável à usuária. Pigmentos orgânicos adequados incluem amarelo de dairildeo AAOT (por exemplo, Pigmento Amarelo 14 Cl n° 21 095), amarelo de dairildeo AAOA (por exemplo, Pigmento Amarelo 12 Cl n° 21090), Amarelo Hansa, Pigmento Amarelo Cl 74, Azul de Ftalocianina (por exemplo, Pigmento Azul 15), vermelho litol (por exemplo, Pigmento Vermelho 52:1 Cl n° 15860:1), vermelho toluidina (por exemplo, Pigmento Vermelho 22 Cl n° 12315), violeta dioxazina (por exemplo, Pigmento Violeta 23 Cl n° 51319), verde ftalocianina (por exemplo, Pigmento Verde 7 Cl n° 74260), azul ftalocianina (por exemplo, Pigmento Azul 15 Cl n° 74160) e vermelho ácido naftóico (por exemplo, Pigmento Vermelho 48:2 Cl n° 15865:2). Pigmentos inorgânicos incluem dióxido de titânio (por exemplo, Pigmento Branco 6 Cl n° 77891), óxidos de ferro (por exemplo, vermelho, amarelo e marrom), óxido de cromo (por exemplo, verde) e ferrocianeto de amônio férrico (por exemplo, azul).

[43] Corantes adequados que podem ser utilizados incluem, por exemplo, corantes ácidos e corantes sulfonados incluindo corantes diretos. Outros corantes adequados incluem corantes azo (por exemplo, solvente amarelo 14, amarelo disperso 23 e amarelo metanil), corantes de antraquinona (por exemplo, vermelho solvente 111, violeta dispersa 1, azul solvente 56 e laranja solvente 3), corantes de xanteno (por exemplo, verde solvente 4, ácido vermelho 52, vermelho básico 1 e laranja solvente 63), corantes de azina e similares.

[44] Quando presentes, os agentes corantes podem estar presentes na composição termoplástica dispersível em água numa quantidade variando de cerca de 0,5% em peso a cerca de 20% em peso , tal como de cerca de 1% em peso a cerca de 15% em peso , tal como de cerca de 1,5% em peso a cerca de 12,5% em peso, e de cerca de 2% em peso a cerca de 10% em peso com base no peso total da composição termoplástica dispersível em água.

F. Outros Componentes Opcionais

[45] Além dos componentes mencionados acima, outros aditivos também podem ser incorporados na composição da presente divulgação, tais como auxiliares de dispersão, estabilizadores de fusão, estabilizadores de processamento, estabilizadores de calor, estabilizadores de luz, antioxidantes, estabilizadores de envelhecimento por calor, agentes branqueadores, agentes antibloqueio, agentes de ligação e lubrificantes. Auxiliares de dispersão, por exemplo, também podem ser empregados para ajudar a criar uma dispersão uniforme da mistura de PVOH/plastificante e retardar ou impedir a separação em fases constituintes. Da mesma forma, os auxiliares de dispersão também podem melhorar a dispersibilidade da água da composição. Embora qualquer auxiliar de dispersão possa geralmente ser empregue na presente divulgação, os agentes surfactantes que possuem um certo equilíbrio hidrofílico/lipofílico ("HLB") podem melhorar a estabilidade a longo prazo da composição. O índice HLB é bem conhecido na técnica e é uma escala que mede o equilíbrio entre as tendências hidrofílicas e lipofílicas da solução de um composto. A escala HLB vai de 1 a 50, com os números mais baixos representando as tendências altamente lipofílicas e os números mais elevados representando as tendências altamente hidrofílicas. Em alguns aspectos da presente divulgação, o valor de HLB dos surfactantes é de cerca de 1 a cerca de 20, de cerca de 1 a cerca de 15, ou de cerca de 2 a cerca de 10. Se desejado, podem ser empregues dois ou mais surfactantes que possuem valores de HLB abaixo ou acima do valor desejado, mas juntos têm um valor médio de HLB dentro do intervalo desejado.

[46] Uma classe de agentes surfactantes particularmente adequada para utilização na presente divulgação é a dos surfactantes não iônicos, que têm tipicamente uma base hidrofóbica (por exemplo, um grupo alquil de cadeia longa ou um grupo aril alquilado) e uma cadeia hidrofílica (por exemplo, cadeia contendo etoxi e/ou porções propoxi). Por exemplo, alguns surfactantes não iônicos adequados que podem ser utilizados incluem, mas não estão limitados a, alquilfenóis etoxilados, álcoois graxos etoxilados e propoxilados, éteres de polietilenoglicol de metilglucose, éteres de polietilenoglicol de sorbitol, copolímeros em bloco de óxido de etileno-óxido de propileno, etoxilados ésteres de ácidos graxos (C.sub.8-C.sub.18), produtos de condensação de óxido de etileno com aminas ou amidas de cadeia longa, produtos de condensação de óxido de etileno com álcoois, ésteres de ácidos graxos, monoglicerídeos ou diglicerídeos de álcoois de cadeia longa, e misturas destes. Num aspecto particular, o surfactante não iônico pode ser um éster de ácido graxo, tal como um éster de ácido graxo de sacarose, éster de ácido graxo de glicerol, éster de ácido graxo de propilenoglicol, éster de ácido graxo de sorbitano, éster de ácido graxo pentaeritritol, éster de ácido graxo de sorbitol e assim por diante. O ácido graxo utilizado para formar tais ésteres pode ser saturado ou insaturado, substituído ou não substituído, e pode conter de 6 a 22 átomos de carbono, de 8 a 18 átomos de carbono, ou de 12 a 14 átomos de carbono. Num aspecto particular, mono e di glicerídeos de ácidos graxos podem ser empregues na presente divulgação.

[47] Quando empregado(s), o(s) auxiliar(es) de dispersão constitui(em) de cerca de 0,01% em peso a cerca de 15% em peso , de cerca de 0,1% em peso a cerca de 10% em peso , de cerca de 0,5% em peso a cerca de 5% em peso , e de cerca de 1% em peso a cerca de 3% em peso com base no peso total da composição termoplástica dispersível em água.

III. Estabilidade do Aplicador/Envolvedor

[48] Artigos descartáveis precisam ser protegidos da umidade, porque um artigo que se dispersará na água é propenso a degradação da umidade ou de outra umidade. Um material para embalagem de artigos com uma classificação WVTR de no máximo 0,05 g/100 pol.2/dia é geralmente necessário.

IV. Condições de Otimização

[49] A resina de base de escolha para um aplicador descartável é o Selvol 502, um PVOH parcialmente hidrolisado com uma gama de viscosidade de 3,0 a 3,7 cps e 35-40% cristalino e um peso molecular médio de 20.000 daltons. A glicerina plastifica o PVOH e amacia os tubos aplicadores resultantes com um conteúdo ideal em torno de 11 a 13%, resultando em um fluxo de 90 g/10min para a resina composta. A adição de PEG de alto peso molecular (por exemplo, PEG 8000) reduz a força de inserção molhada dos aplicadores de PVOH à dos aplicadores atuais de polietileno.

[50] Esta resina de base proporciona uma composição de PVOH termomoldável que pode ser extrudida por fusão ou moldada por injeção numa estrutura de parede fina que pode ser lavada e biodegradável, mantendo a integridade e rigidez da sua parede a umidade elevada.

[51] O PEG pode ser uniformemente disperso no PVOH; enquanto no estado sólido, as moléculas de PEG não habitam cristalitos intactos, e a plastificação ocorre apenas na região amorfa, durante a cristalização, as espécies de PEG são eliminadas da rede PVOH. As espécies de PEG na matriz de PVOH podem formar ligações de hidrogênio com os segmentos de PVOH. Quando ocorre a cristalização, tais espécies de PEG devem ser removidas dos cristalitos de PVOH, como resultado, a cristalização seria retardada. Quanto mais espécies de PEG forem incorporadas, mais lenta será a cristalização.

[52] Em um aspecto, uma formulação específica atende às propriedades físicas e às necessidades da usuária, tais como força de inserção e remoção e força de expulsão da mecha. Esta formulação inclui uma mistura de 55% em peso a 75% em peso molecular de PVOH parcialmente hidrolisado, 15% em peso a 25% em peso de PEG de peso molecular mais elevado, 9% em peso a 14% em peso de glicerina, 3% em peso a 4% em peso de corante dentro de uma matriz de etileno, <1% em peso de aditivos do pacote de corantes incluindo um ou mais dos seguintes adjuvantes de processamento, estabilização e acabamento: antioxidantes, aditivos de acabamento, agentes desmoldantes e lubrificantes de processamento

[53] O PVOH de baixo peso molecular é altamente dispersível, decompondo-se em um teste de caixa de slosh modificado em 30-40 minutos. Sua taxa de fluxo de fusão é facilmente modificada para permitir a moldagem por injeção com apenas pequenas quantidades de plastificante (9% a 13% em peso) que eliminam a sensação gordurosa associada à migração superficial da glicerina quando incorporada nos níveis mais altos usados para resinas de PVOH ou misturas de resinas de PVOH de peso molecular mais alto.

[54] Os processos aqui descritos usando PVOH/PEG/glicerina/PE funcionam melhor na faixa de 40° C a 200°C. A temperatura de operação da extrusora será entre a temperatura de separação líquido-líquido da mistura de PVOH/PEG/glicerina e as temperaturas de fusão de PVOH e PEG na mistura, e a temperatura de decomposição da mistura de PVOH/PEG/glicerina. A uma temperatura acima da temperatura de separação líquido-líquido a mistura é miscível e abaixo dela a mistura é imiscível. A temperatura de separação aproximada será entre aproximadamente 55°C e 60°C. Um valor de literatura (US2003/0156618) para o PVOH/PEG UCST é de cerca de 42°C. Um valor de literatura (literatura comercial SELVOL 205 PVOH) para a temperatura de transição vítrea do PVOH “puro” é de cerca de 58°C; o valor encontrado aqui foi entre 50°C e 75°C. Um valor de literatura (CARBOWAX PEG 8000 PEG, folha de dados técnicos da Dow) para o ponto de fusão do PEG 8000 é entre 55°C e 62°C; o valor encontrado aqui foi cerca de 65°C. O valor da mistura para o ponto de fusão de PEG encontrado aqui é de cerca de 59°C e o valor da mistura para a transição vítrea de PVOH parece ser em torno de 25°C. O valor da literatura para o ponto de fusão da glicerina pura é de cerca de 18°C. A temperatura aproximada de decomposição é entre 170°C e 200°C. O valor da literatura para a rápida decomposição térmica da glicerina indica que a glicerina pura começa a se decompor em torno de 177°C e termina em torno de 231°C. O valor da literatura para a rápida decomposição térmica do PVOH é entre 200°C e 500°C; o valor encontrado aqui é mais de 200°C. O valor da literatura para a rápida decomposição térmica do PEG é superior a 300°C; o valor encontrado aqui é mais de 320°C.

[55] Parece que uma certa quantidade de PE ou qualquer outro polímero hidrofóbico e imiscível precisa ser incluída na mistura de PVOH/PEG/glicerina/PE. A composição aqui descrita inclui uma pequena quantidade de um polímero hidrofóbico e imiscível dentro da mistura. A literatura (US6544661) indica que a quantidade de PE necessitará ser abaixo de 20% para permitir alguma dispersibilidade; o trabalho aqui descrito sugere uma quantidade mais preferida de menos de 5%. Outra fonte de polímero hidrofóbico e imiscível pode ser os produtos de degradação da glicerina/PVOH (ver, por exemplo, Gilman, “Thermal Decomposition Chemistry of Poly(vinyl) alcohol”, ACS 1995). Outras fontes de polímeros hidrofóbicos e imiscíveis são erucamida e poli(dimetil siloxano).

[56] Em outro aspecto, a mistura pode incluir copolímero de álcool etileno-vinílico (EVAL). Os valores de literatura de UCST para misturas de EVAL e PEG variam de 120 C a 170 C. Mais informações estão disponíveis em www.meplab.fudan.edu.cn/infonet/assays/2000/23.pdf (Acesso em 30/11/2016), que é aqui incorporado por referência na medida em que não entre em conflito.

[57] É aqui descrito o processo de fazer composições de PVOH onde a energia necessária é adicionada para fundir o PVOH e energia adicional é adicionada para cortar as áreas de cristalinidade de PVOH na fusão, enquanto ao mesmo tempo remove a energia de cisalhamento para impedir que a temperatura de fusão exceda a temperatura de decomposição do PVOH. A extrusora requer elementos de mistura intensivos para fornecer a energia de corte necessária. A energia de corte gerada em uma determinada zona da extrusora não deve ser maior do que aquela que pode ser removida por resfriamento, caso contrário, resulta na decomposição. O processo proporciona mistura suficiente das espécies de PVOH/PEG e resfriamento rápido da fusão para reduzir a cristalinidade final e manter a interação das espécies de PVOH e PEG. O PEG atua como um espaçador para ampliar a distância entre os segmentos PVOH. O efeito de espaçamento diminui a temperatura de transição vítrea do PVOH e, juntamente com a presença de glicerina, resulta em plastificação.

[58] As formulações moldáveis por injeção de PVOH e PEG foram desenvolvidas através de composição numa extrusora de rosca dupla co- rotativa Coperion ZSK30. O processo envolve primeiro a fusão e mistura do PVOH e PEG, plastificando o PVOH com glicerina, volatilizando a umidade da fusão, seguido pelo resfriamento rápido da fusão com ar antes da peletização dos filamentos resfriados.

[59] O Coperion ZSK30 tem sete zonas aquecidas em treze seções de cilindro. As pelotas de resina podem ser alimentadas na zona de alimentação principal usando qualquer um dos três alimentadores. O processo de fusão é iniciado na segunda seção de cilindro, seguida pela injeção do plastificante líquido. A massa fundida é intensamente misturada antes da adição de carga ou aditivo, quando aplicável, no cilindro sete. Mais misturas são aplicadas à fusão antes da umidade e os voláteis serem expelidos no cilindro doze. A fusão é pressurizada e extrudada através de um molde de três furos. Um perfil de temperatura típico usando uma velocidade de rosca de 160 rpm é mostrado na Tabela 1. Tabela 1: Perfil de Temperatura de Composição de PVOH

[60] Os filamentos resultantes foram bem misturados sem evidência de géis ou cristais com um teor de umidade de 0,5 a 0,8%. Os filamentos foram resfriados com ar à temperatura ambiente (22°C), usando apenas 6 dos 13 ventiladores (500fpm/ventilador) ao longo da esteira de resfriamento, movendo-se a 18 pés por minuto, antes de serem peletizados. As pelotas resultantes têm um diâmetro de 3,048 x 10-3 m (0,12 polegadas) e uma altura de 3,302 x 10-3 m (0,13 polegadas). O tempo de retenção para o PVOH na extrusora foi entre 1,25 e 3,75 minutos.

[61] O efeito da temperatura e da velocidade da rosca foi estudado usando três perfis de temperatura e três velocidades de rosca (160, 300, 500 rpm), como mostrado na Tabela 2. Tabe ,a 2: Per 'is de Temperatura de Otimização Compos ta

[62] A matéria-prima de PVOH recebida do fornecedor contém entre 2 a 3% de umidade. Para remover consistentemente essa umidade durante a composição para menos de 1%, a fusão deve ser elevada acima de 150°C. Esta umidade restante atua como um plastificante e, portanto, aumenta o fluxo de fusão de 60 g/10min para 80 g/10min.

[63] As condições ideais, onde a energia específica requerida é menor, são na temperatura mais alta e na menor velocidade da rosca. Essas condições ideais também produzem as melhores propriedades físicas do material.

[64] O coeficiente de atrito e a dispersibilidade não foram afetados pelas condições de composição como era esperado.

[65] Um método de composição foi otimizado para o desenho da rosca, velocidade da rosca e perfil de temperatura em uma extrusora de rosca dupla co-rotativa para produzir uma resina formulada composta que removeu a cristalinidade de PVOH, dispersou completamente os componentes PVOH e PEG, reduziu a umidade e removeu o calor do PVOH durante a composição para minimizar a degradação. Resfriando rapidamente as cadeias poliméricas, a mistura de PVOH/PEG foi mantida e a recristalização dos domínios de PVOH não foi permitida.

[66] No que diz respeito à situação específica de um aplicador de absorvente interno moldado por injeção, é conseguido um aplicador de absorvente interno descartável fácil de utilizar, através da criação de uma morfologia única dentro do aplicador de plástico. O composto criou uma mistura de PVOH e PEG na qual as cadeias poliméricas são igualmente dispersas entre si. O resfriamento rápido congela essa morfologia nas espessuras externas da peça de plástico. A manutenção da mistura de PVOH e PEG permite que o aplicador seja inserido em condições de umidade com a força equivalente de um aplicador de polietileno padrão. Isso resolve o que sempre foi a desvantagem dos aplicadores de PVOH e, mais especificamente, aplicadores de PVOH de grau único.

[67] O PVOH é tipicamente considerado um adesivo sob condições úmidas, e o PEG pode ser usado como um amplificador de adesão. O resultado inesperado da combinação de PVOH e PEG foi a produção de um material com aderência reduzida, mesmo sob condições de umidade. Sem se limitar à teoria, parece que o PVOH e o PEG, ambos sendo formadores de estrutura porosa, ficam intercalados, cada um ocupando essencialmente os poros do outro. Esta interspersão empurra a pequena quantidade de polímero hidrofóbico disponível na embalagem de corante ou adicionado sozinho à superfície, onde forma uma pele muito fina. Esta pele protege os componentes dispersíveis em água da formulação da umidade por tempo suficiente para evitar que os componentes dispersíveis em água se tornem pegajosos, reduzindo assim a força de inserção úmida do aplicador.

[68] Será feita referência agora em detalhes a diversos aspectos da divulgação, um ou mais exemplos dos quais estão definidos abaixo. Cada exemplo é fornecido a título de explicação da divulgação, sem limitação da divulgação. De fato, será evidente para aqueles versados na técnica que várias modificações e variações podem ser feitas na presente divulgação, sem se afastar do escopo ou o espírito da divulgação. Por exemplo, as características ilustradas ou descritas como parte de um aspecto, podem ser usadas em outro aspecto para produzir outro aspecto adicional. Assim, pretende-se que a presente descrição abranja tais modificações e variações que estão dentro do escopo das reivindicações anexas e suas equivalentes.

V. Exemplos A. Métodos de Teste

[69] Taxa de Fluxo em Fusão: A taxa de fluxo em fusão ("MFR") é o peso de um polímero (em gramas) forçado através de um orifício do reômetro de extrusão (2,0955 x 10-3 m ou 0,0825 polegadas de diâmetro) quando submetido a uma carga de 2160 gramas em 10 minutos, tipicamente a 190°C ou 230°C. Salvo indicação em contrário, a taxa de fluxo em fusão é medida de acordo com o Método de Teste ASTM D1239 com um Plastômetro de Extrusão Tinius Olsen. Deve notar-se que a taxa de fluxo em fusão medido a 190°C pode ser referida como o índice de fluidez em (MFI), enquanto que os medidos a outras temperaturas são denominados taxa de fluxo em fusão (MFR).

[70] Propriedades Elásticas: As propriedades de tração foram determinadas seguindo as diretrizes ASTM D638-10. As amostras de teste moldadas por injeção ASTM D638-10 Tipo V foram puxadas através de uma estrutura de tração MTS Mould 810 com uma célula de carga de 3.300 libras (1.496,85 kg). Cinco espécimes foram retirados de cada exemplo. Os valores médios para pico de tensão (resistência à tensão), tensão de ruptura e módulo foram reportados. O alongamento máximo que pode ser determinado foi de 127% com base na estrutura de tração utilizada, e o alongamento foi realmente maior nas amostras com leituras de alongamento de 127%.

[71] Avaliação da Capacidade de Dispersão: O teste de desintegração foi realizado conforme descrito no Documento de Orientação para Avaliação da Capacidade de Desintegração de Produtos Não Tecidos (INDA e EDANA, 2006); Teste FG 522.2 Nível 2 - Teste de Desintegração da Caixa de Slosh. Um disco redondo de cada resina de teste é pesado e colocado em 2L de água mantido a 15°C e agitado a 25-26 ciclos por minuto. O tempo para o material se dispersar completamente e passar por uma tela de 1 mm é registrado. Após um máximo de 180 minutos, o teste é interrompido, as peças restantes maiores que 1 mm são coletadas, secas e pesadas. O peso percentual restante do disco é registrado.

B. Materiais

[72] 1. Álcool polivinílico parcialmente hidrolisado com 65,5% de peso molecular mais baixo (SELVOL 502 PVOH produzido por Sekisui, Dallas, TX)

[73] 2. Polietilenoglicol com peso molecular 20% maior (CARBOWAX PEG 8000 produzido por Dow Chemical, Houston, TX)

[74] 3. 11% de glicerina (EMERY COGNIS 916, de Cognis Corporation, Cincinnati, OH.)

[75] 4. 3,5% de corante dentro de uma matriz de etileno (SCC 85283, de Standridge Color Corp., Social Circle, GA)

[76] 5. Qualquer um ou mais dos seguintes aditivos de processamento, estabilização e acabamento: antioxidantes, aditivos de acabamento, agentes desmoldantes e lubrificantes de processamento (todos fazem parte do pacote de corantes <1%).

C. Processo

[77] Composto de Resina: Em geral, as resinas formuladas foram produzidas utilizando uma extrusora de rosca dupla co-rotativa Coperion ZSK30 (30 mm de diâmetro/1340 mm de comprimento de processamento), com 7 seções aquecidas e um desenho de rosca de composição de resina. Resinas foram produzidas a uma taxa de 20 libras por hora. As misturas de PVOH e PVOH foram misturadas a seco antes da alimentação através da seção de alimentação principal. O agente de cor/deslizamento foi alimentado usando um alimentador separado, também na seção de alimentação principal. Glicerina foi injetada na seção 3 e carbonato de cálcio foi alimentado na seção 4. O perfil de temperatura por seção, começando na seção de alimentação principal, foi de 90°, 130°, 160°, 190°, 190°, 180° e 145°C. A pressão de fusão variou entre 30 e 50 psi com o binário da extrusora entre 35 e 45%. O polímero extrudido era de cor uniforme e fluía bem da matriz. Os filamentos foram resfriados e peletizados.

[78] Moldagem por Injeção: Os exemplos foram processados em um Moldador por Injeção Boy Machine 22D. Este modelo tem uma unidade de força de aperto de 24,2 toneladas, uma unidade de plastificação de 24 mm e um tamanho de disparo de 34 gramas. A Fig. 2 é um esquema de uma máquina de moldagem por injeção básica 100. Ele mostra os componentes principais: a unidade de injeção 120, a unidade de fixação 140 e o painel de controle 160. O ciclo de moldagem por injeção começa quando o molde 150 se fecha, emparelhando o prato móvel 152 com o prato fixo 154. Neste ponto, a rosca 122 move-se para a frente e injeta o material através do bocal 124 no canal de entrada, e o material preenche o molde 150 (corredores, portões e cavidades). Durante a fase de empacotamento, material adicional é empacotado nas cavidades. O material é arrefecido e solidifica no molde enquanto a rosca 122 roda para trás no sentido anti-horário, derretendo o plástico para o próximo disparo utilizando bandas de aquecimento 126. Novo material é fornecido pela tremonha 128. O molde 150 abre e as peças são ejetadas. O próximo ciclo começa quando o molde 150 se fecha novamente.

[79] O molde 200 usado para produzir amostras era um molde de amostras de teste padrão ASTM D638, de Master Precision Products, Inc., como ilustrado na Fig. 3. Este molde 200 contém uma amostra de tração elástica Tipo I 205, um disco redondo 210, uma amostra de tração elástica Tipo V 215, e uma barra de Izod 220.

[80] Aplicadores moldados por injeção foram produzidos em Schoettli Group Industie Grossholz, 8253 Diessenhofen, Suíça, utilizando um molde piloto para ambos os barris e êmbolos.

[81] Um processo para misturar a composição acima com uma extrusora de rosca dupla co-rotativa inclui as etapas: 1. Adicionar componentes sólidos (PVOH, PEG, corante) a uma taxa de massa (1,26 x10-4 kg/s, ou lbs/h) diferente para cada sólido (taxa de alimentação baseada na porcentagem da produção total) 2. Adicionar componentes líquidos a uma taxa de massa 1,26 x10-4 kg/s (lbs/h) (com base na porcentagem da produção total) 3. Misturar sólidos e líquidos a uma velocidade de extrusora de 160 rpm 4. Derreter componentes sólidos a uma temperatura da extrusora entre 170°C e 195°C 5. Extrudar filamentos da mistura à temperatura de fusão entre 175°C e 180°C 6. Enxaguar os filamentos com ar de temperatura ambiente (22°C), usando 6 dos 13 ventiladores possíveis (500 fpm/ventilador) ao longo da correia de resfriamento, movendo-se a 18 pés por minuto 7. Pelotizar os filamentos em pelotas com um diâmetro de 3,048 x 10-3 m (0,12 polegadas) e uma altura de 3,302 x 10-3 m (0,13 polegadas) 8. O tempo de ressonância do processo de composição está entre 1,25 e 3,75 minutos e a taxa de entrada de energia do processo de composição está entre 8,8185 x 10-2 N.m/kg e 1,1023 x 10-2 N.m/kg (entre 0,04 e 0,05 J/lb).

[82] Um processo de moldagem por injeção para a mistura descrita acima inclui as etapas: 1. Bombear uma mistura com uma temperatura entre 175°C e 180°C para moldar as peças com uma temperatura de superfície inferior a 10°C. 2. O molde tem um revestimento de liberação permanente compatível com mistura (dissulfeto de tungstênio) 3. Manter no molde até a mistura solidificar ou vitrificar ou por um tempo entre tl- t2 (segundos) 4. Ejetar a peça do molde e esfriar a peça com ar seco e frio.

D. Resultados

[83] Tanto os tubos de polietileno (aplicadores de controle) como os tubos de PVOH/PEG deste ensaio foram testados quanto à força de inserção. Os tubos de PVOH/PEG apresentaram menor força de inserção que o PVOH isolado. Os aplicadores de PVOH/PEG foram equivalentes aos aplicadores de controle.

[84] Em um primeiro aspecto particular, um composição moldável por injeção dispersível em água inclui um polímero dispersível em água, polietilenoglicol (PEG), plastificante e um componente polimérico hidrofóbico, em que a composição tem um índice de fluidez em fusão de 5 a l80.

[85] Um segundo aspecto particular inclui o primeiro aspecto particular, em que o polímero dispersível em água é álcool polivinílico parcialmente hidrolisado (PVOH).

[86] Um terceiro aspecto particular inclui o primeiro e/ou segundo aspecto, em que o polímero dispersível em água copolímero de etileno-álcool vinílico.

[87] Um quarto aspecto particular inclui um ou mais dos aspectos 1 a 3, em que o componente polimérico hidrofóbico é um corante dentro de uma matriz de etileno.

[88] Um quinto aspecto particular inclui um ou mais dos aspectos 1 a 4, em que o componente polimérico hidrofóbico é polietileno.

[89] Um sexto aspecto particular inclui um ou mais dos aspectos 1 a 5, em que o componente polimérico hidrofóbico é um produto de degradação da glicerina/PVOH.

[90] Um sétimo aspecto particular inclui um ou mais dos aspectos 1 a 6, em que o componente polimérico hidrofóbico é erucamida.

[91] Um oitavo aspecto particular inclui um ou mais dos aspectos 1 a 7, em que o componente polimérico hidrofóbico é poli(dimetilsiloxano).

[92] Um nono aspecto particular inclui um ou mais dos aspectos 1 a 8, em que o plastificante é glicerina.

[93] Um décimo aspecto particular inclui um ou mais dos aspectos 1 a 9, em que o PVOH tem uma hidrólise de 87% a 89%.

[94] Um décimo primeiro aspecto particular inclui um ou mais dos aspectos 1 a 10, em que a composição é descartável de acordo com o Documento de Orientação para a Avaliação da Capacidade de Dispersão de Produtos Não Tecidos (INDA e EDANA, 2006); Teste FG 522.2 Nível 2 - Teste de Desintegração da Caixa de Slosh.

[95] Em um décimo segundo aspecto particular, uma composição moldável por injeção dispersível em água inclui 55% em peso a 75% em peso de polímero dispersível em água, 15% em peso a 25% em peso de polietilenoglicol (PEG), 9% em peso a 14% em peso de plastificante e 3% em peso a 4% em peso de componente polimérico hidrofóbico.

[96] Um décimo terceiro aspecto particular inclui o décimo segundo aspecto particular, em que o polímero dispersível em água é álcool polivinílico parcialmente hidrolisado (PVOH).

[97] Um décimo quarto aspecto particular inclui o décimo segundo aspecto e/ou o décimo terceiro aspecto, em que o polímero dispersível em água copolímero de etileno-álcool vinílico.

[98] Um décimo quinto aspecto particular inclui um ou mais dos aspectos 12 a 14, em que o componente polimérico hidrofóbico é um corante dentro de uma matriz de etileno.

[99] Um décimo sexto aspecto particular inclui um ou mais dos aspectos 12 a 15, em que o componente polimérico hidrofóbico é polietileno.

[100] Um décimo sétimo aspecto particular inclui um ou mais dos aspectos 12 a 16, em que o componente polimérico hidrofóbico é um produto de degradação da glicerina/PVOH.

[101] Um décimo oitavo aspecto particular inclui um ou mais dos aspectos 12 a 17, em que o componente polimérico hidrofóbico é erucamida.

[102] Um décimo nono aspecto particular inclui um ou mais dos aspectos 12 a 18, em que o componente polimérico hidrofóbico é poli(dimetilsiloxano).

[103] Em um vigésimo aspecto particular, uma composição moldável por injeção dispersível em água inclui 55% em peso a 75% em peso de álcool polivinílico parcialmente hidrolisado (PVOH), 15% em peso a 25% em peso de polietilenoglicol (PEG), 9% em peso a 14% em peso de glicerina e 3% em peso a 4% em peso de componente polimérico hidrofóbico.

[104] Ao introduzir elementos da presente divulgação ou seu(s) aspecto(s) preferível(is), os artigos “um/uma”, “a/o” e “referido(a)” têm a intenção de indicar que há um ou mais dos elementos. Os termos “compreendendo”, “incluindo” e “tendo” estão destinados a ser inclusivos e significam que pode haver elementos adicionais além dos elementos listados.

[105] Como podem ser feitas várias alterações nos produtos acima referidos sem se afastar do escopo da divulgação, pretende-se que toda a matéria contida na descrição acima e mostrada nos desenhos em anexo seja interpretada como ilustrativa e não num sentido limitativo.

[106] Embora a descrição tenha sido descrita em pormenor no que respeita aos aspectos específicos da mesma, será apreciado que aqueles versados na técnica, ao obterem uma compreensão do precedente, poderão facilmente conceber alterações, variações e equivalentes a estes aspectos. Sendo assim, o escopo da presente divulgação deve ser considerado como aquele das reivindicações anexas e seus equivalentes.

Claims

1. Composição moldável por injeção dispersível em água, caracterizada pelo fato de que compreende: um polímero dispersível em água; polietilenoglicol (PEG); plastificante; e um componente polimérico hidrofóbico, em que a composição tem um índice de fluidez em fusão de 5 a 180 g/10min, em que o polímero dispersível em água é o álcool polivinílico parcialmente hidrolisado (PVOH), em que a composição moldável por injeção dispersível em água inclui 55% em peso a 75% em peso de álcool polivinílico parcialmente hidrolisado (PVOH), 15% em peso a 25% em peso de polietilenoglicol (PEG), 9% em peso a 14% em peso de glicerina e 3% em peso a 4% em peso de componente polimérico hidrofóbico.

2. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o polímero dispersível em água é copolímero de etileno- álcool vinílico.

3. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o componente polimérico hidrofóbico é um corante dentro de uma matriz de etileno.

4. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o componente polimérico hidrofóbico é polietileno.

5. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o componente polimérico hidrofóbico é um produto de degradação da glicerina/PVOH.

6. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o componente polimérico hidrofóbico é erucamida.

7. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o componente polimérico hidrofóbico é poli(dimetilsiloxano).

8. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o plastificante é glicerina.

9. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o PVOH tem uma hidrólise de 87% a 89%.