ES2181693T5

ES2181693T5 - Metodo de union de particulas de fibras.

Info

Publication number: ES2181693T5
Application number: ES93920180T
Authority: ES
Inventors: Michael R. Hansen; Richard H. Young, Sr.
Original assignee: Weyerhaeuser Co
Current assignee: Weyerhaeuser Co
Priority date: 1992-08-17
Filing date: 1993-08-16
Publication date: 2006-05-16
Anticipated expiration: 2013-08-16
Also published as: NZ255814A; BR9306921A; ATE224808T1; DE69332380T2; CA2140264C; DE69332336T3; EP0655970A1; JPH08500271A; EP0655971B2; ES2181693T3; EP0655971A4; DE69332380D1; DE69333678T2; KR950702909A; EP0655971B1; ES2182830T3; DE69332336T2; US6596103B1; WO1994004351A1; JP3539957B2

Abstract

SE APLICA UN LIGANTE A FIBRAS PARA ENLAZAR PARTICULAS (602) A LAS FIBRAS. LAS FIBRAS TIENEN GRUPOS FUNCIONALES PARA DE ENLACE DE HIDROGENO. LAS PARTICULAS TIENEN GRUPOS FUNCIONALES CAPACES DE FORMAR UN ENLACE DE HIDROGENO O UN ENLACE COVALENTE COORDINADO. EL LIGANTE COMPRENDE MOLECULAS, TENIENDO LA MOLECULAS DE LIGANTES AL MENOS UN GRUPO FUNCIONAL QUE ES CAPAZ DE FORMAR UN ENLACE DE HIDROGENO O UN ENLACE COVALENTE COORDINADO CON LAS PARTICULAS, Y AL MENOS UN GRUPO FUNCIONAL QUE FORMA UN ENLACE DE HIDROGENO CON LAS FIBRAS. UNA PARTE SUSTANCIAL DE LAS PARTICULAS QUE SE ADHIEREN A LAS FIBRAS PUEDEN ADHERIRSE EN FORMA PARTICULAR POR ENLACES DE HIDROGENO O ENLACES COVALENTES COORDINADOS AL LIGANTE, Y EL LIGANTE A SU VEZ PUEDE ADHERIRSE A LAS FIBRAS POR ENLACES DE HIDROGENO. SE DENSIFICAN MAS FACILMENTE FIBRAS QUE CONTIENEN PARTICULAS ENLAZADAS POR ESTE METODO.

Description

Método de unión de partículas de fibras.

Esta invención se refiere a un método de unión de partículas a fibras, usando un enlazante orgánico no polimérico. Las fibras y las partículas enlazantes se pueden densificar aplicando presión externa. Los enlazantes son reactivos, y se pueden aplicar a las fibras en una línea de elaboración de láminas de fibras de deposición húmeda. En realizaciones particulares, la invención se refiere a partículas superabsorbentes de unión a fibras celulósicas que entonces se pueden usar, por ejemplo, para hacer fibras absorbentes que se densifican y se incorporan a productos absorbentes. En otras realizaciones, la invención se refiere a la activación y el uso de dichas fibras, preferiblemente en una planta de elaboración de productos, en un lugar lejano de la línea de elaboración de láminas de pasta para unir partículas superabsorbentes y otras partículas a fibras celulósicas que entonces se pueden usar, por ejemplo, como fibras absorbentes incorporadas a productos absorbentes.

Antecedentes de la invención

Los polímeros superabsorbentes que se han desarrollado en los últimos años son capaces de absorber muchas veces su propio peso en líquido. Estos polímeros, que también son conocidos como hidrogeles insolubles en agua, se han usado para incrementar la absorbencia de los productos sanitarios tales como pañales o toallitas sanitarias. Los polímeros superabsorbentes se proporcionan a menudo en forma de polvos en partículas, gránulos o fibras que se distribuyen a lo largo de los productos celulósicos absorbentes para incrementar la absorbencia del producto. Las partículas superabsorbentes se describen, por ejemplo, en la Patente Estadounidense Nº 4.160.059; Patente Estadounidense Nº 4.676.784; Patente Estadounidense Nº 4.673.402; Patente Estadounidense Nº 5.002.814; y Patente Estadounidense Nº 5.057.166. Los productos tales como los pañales que incorporan hidrogeles absorbentes se muestran en la Patente Estadounidense Nº 3.669.103 y en la Patente Estadounidense Nº 3.670.731.

Un problema con el uso de superabsorbentes es que el material superabsorbente se puede desplazar físicamente de las fibras celulósicas del producto absorbente. La separación del superabsorbente de su sustrato reduce la absorbencia del producto y disminuye la efectividad del material superabsorbente. Este problema se apunta en la Solicitud de Patente Europea 442 185 A1, que revela el uso de un enlazante de cloruro de polialuminio para unir el polímero absorbente a un sustrato fibroso. El enlazante de polialuminio, no obstante, tiene el inconveniente de ser un producto inorgánico que no es fácilmente biodegradable. Además, la Patente Europea no ofrece ninguna guía para la selección de otros enlazantes que no sean cloruro de polialuminio que pudieran ser útiles como partículas de unión de absorbente.

Un método para la inmovilización de superabsorbentes se revela en la Patente Estadounidense Nº 4.410.571 en que un polímero absorbente que se infla en agua se convierte en una capa de confluencia inmovilizada sin partículas. Las partículas de polímero se convierten en una capa de recubrimiento plastificando éstas en un compuesto polihidroxi orgánico tal como glicerol, etilenglicol, o propilenglicol. El superabsorbente asume una forma inmovilizada sin partículas que se puede dispersar en un sustrato. La identidad de partículas individuales del polímero superabsorbente se pierde en este proceso. La naturaleza confluente del material superabsorbente también puede resultar en un bloqueo del gel, en donde la absorción disminuye a medida que los polímeros que se inflan en agua bloquean el paso de líquido a través de la capa.

La Patente Estadounidense Nº 4.412.036 y la Patente Estadounidense Nº 4.467.012 revela laminados absorbentes en que un copolímero de injerto de poliacrilonitrilo de almidón hidrolizado y una mezcla de glicerol se ponen en láminas entre dos capas de tejido. Las capas de tejido se laminan una a otra mediante la aplicación de calor y presión externa. La reacción condiciona la formación de enlaces covalentes entre las capas de tejido que adhieren firmemente las capas de tejido una con otra.

Otras numerosas patentes han descrito métodos para aplicar enlazantes a las matrices fibrosas. Ejemplos incluyen la Patente Estadounidense Nº 2.757.150: la patente estadounidense Nº 4.584.357; y la patente estadounidense Nº 4.600.462. Tales enlazantes no se describen como útiles por su utilidad en el enlace de partículas, tal como las partículas superabsorbentes, a fibras. Aún otras patentes revelan agentes de unión cruzada tal como ácidos policarboxílicos que forman enlaces intrafibra covalentes con fibras de celulosa individuales, como en la solicitud de Patente Europea 440 472 A1; Solicitud de Patente Europea Nº 427 317 A2; Solicitud de Patente Europea 427 316 A2; y Solicitud de Patente Europea 429 112 A2. Los enlaces covalentes intrafibra se forman a temperaturas elevadas e incrementan la densidad de las fibras de celulosa tratadas con el enlazante de unión cruzada por formación de enlaces éster intrafibra. La unión cruzada se puede llevar a cabo bajo condiciones acídicas para prevenir la reconversión de los enlaces éster. Los enlaces covalentes con las fibras producen una lámina de pasta que es más difícil de comprimir a las densidades de las láminas de pasta convencionales. Los enlaces de unión cruzada covalentes también se pueden formar entre las fibras y las partículas, y ocupar los grupos funcionales que de otro modo estarían disponibles para la absorción, por lo tanto disminuyendo la eficiencia de absorción.

Un inconveniente particular de la formación de enlaces éster de unión cruzada intrafibra covalentes es que la fibra resultante se resiste a la densificación. Los requerimientos de energía para densificar los productos absorbentes aumentan debido a las presiones de compresión muy elevadas que se usan para densificar el producto absorbente. Seria ventajoso proporcionar un método para potenciar la densificación de las fibras de unión cruzada para reducir los requerimientos de energía para la densificación.

Se pueden añadir varios tipos de partículas que no son superabsorbentes a las fibras para diferentes finalidades. Antimicrobianos, zeolita e ignífugos son unos pocos ejemplos de partículas que se añaden a las fibras. Seria ventajoso proporcionar un método de unir partículas que se podrían acomodar a las muchas necesidades diferentes de tamaños de partícula y de usuarios. Además, sería ventajoso reducir el ancho de partículas en el proceso de unión, y facilitar la carga de productos fibrosos que requieren la adición de partículas. Sería además ventajoso unir partículas a las fibras sin necesidad de cargar las fibras densas con partículas de adhesión debido a una carga y una manipulación excesiva de estas fibras sometidas a impactos mecánicos que pueden desplazar algunas partículas de las fibras. También sería ventajoso incorporar enlazantes a las fibras durante el proceso inicial de elaboración de las láminas de pasta de modo que las fibras estén listas para la activación y uso en un lugar lejano para elaborar productos.

Es muy importante previamente que las partículas añadidas a los productos de celulosa sean insolubles en líquidos tal como agua o enlazantes líquidos. Se cree que la insolubilidad en líquidos (particularmente la insolubilidad en agua) es una característica esencial para enlazar partículas a fibras de celulosa debido a que las partículas solubles se disolverían en un enlazante que contuviera agua. Aunque la partícula podría eventualmente resolidificarse a medida que el enlazante se evapora, la disolución de partículas en el enlazante podría causar que la partícula difundiera a áreas en las que el producto no se desee o necesite. Las partículas solubles en agua por lo tanto no se han usado para partículas que se enlazan a fibras usando un enlazante.

Resumen de la invención

El antecedente y otros problemas se han solucionado proporcionando fibras de pasta de madera (denominadas a partir de aquí "fibras") con sitios funcionales de puentes de hidrógeno, y los enlazantes orgánicos no poliméricos que tienen una volatilidad menor que el agua. El enlazante tiene un grupo funcional que es capaz de formar un puente de hidrógeno con las fibras, y un grupo funcional que también es capaz de formar un puente de hidrógeno o un enlace covalente coordinado con las partículas que tienen una función de puente de hidrógeno o enlace covalente coordinado y el enlazante está presente en una cantidad de 1 a 40% de peso basándose en el peso del material fibroso.

Las fibras que se usan de acuerdo con la presente invención pueden tener partículas enlazadas a fibras con un enlazante no polimérico. Los enlazantes comprenden moléculas de unión.

El enlazante no polimérico tiene una volatilidad menor que el agua. Las moléculas de unión no poliméricas tienen al menos un grupo funcional que es capaz de formar un puente de hidrógeno o un enlace covalente coordinado con las partículas, y al menos un grupo funcional que es capaz de formar puentes de hidrógeno con las fibras de celulosa. El enlazante no polimérico es un enlazante orgánico, y preferiblemente incluye un grupo funcional seleccionado del grupo consistente en carboxilo (por ejemplo, ácidos carboxílicos), un carboxilato, un carbonilo (por ejemplo, aldehídos), un ácido sulfónico, un sulfonato, un ácido fosfórico, un fosfato, un hidroxilo (por ejemplo un alcohol o poliol), una amida, amina, y combinaciones de los mismos (por ejemplo, aminoácidos o hidroxiácidos) en donde existen al menos dos funciones en la molécula seleccionada de este grupo, y las dos funciones son las mismas o son diferentes. Ejemplos de tales enlazantes incluyen polioles, poliaminas (un enlazante orgánico no polimérico con más de un grupo amina), poliamidas (un enlazante orgánico no polimérico con más de un grupo amida), ácidos policarboxílicos (un enlazante orgánico no polimérico con más de una función de ácido carboxílico), polialdehídos (un enlazante orgánico no polimérico con más de un aldehído), amino alcoholes, hidroxiácidos. Estos enlazantes tienen grupos funcionales que son capaces de formar enlaces específicos con las partículas y fibras.

Más preferiblemente, el enlazante no polimérico orgánico se selecciona del grupo consistente en glicerina, un monoéster de glicerina, un diéster de glicerina, glioxal, ácido ascórbico, urea, glicina, pentaeritritiol, un monosacárido o un disacárido, ácido cítrico, ácido tartárico, taurina (ácido 2-aminoetanosulfónico), ácido p-aminosalicílico, dipropilenglicol, y derivados de urea, tales como DMDHEU, y combinaciones de los mismos. Los sacáridos apropiados incluyen glucosa, sacarosa, lactosa, ribosa, fructosa, manosa, arabinosa, y eritrosa. Los enlazantes preferidos son moléculas no poliméricas con una pluralidad de funciones de puentes de hidrógeno que permiten al enlazante formar puentes de hidrógeno tanto a partículas como a fibras. Particularmente se prefieren enlazantes que incluyen aquellos que pueden formar anillos de cinco o seis miembros, con un grupo funcional en la superficie de la partícula. Actualmente, glicerina, monoésteres de glicerina, incluyendo monoglicéridos, un diéster de glicerina, incluyendo diglicéridos, oligómeros de poliglicerina, un propilenglicol oligómero, urea y combinaciones de las mismas (tales como glicerina y urea). Tal como se usa aquí, un oligómero se refiere a un producto de condensación de polioles, en donde el producto de condensación contiene menos de diez unidades de monómeros. Un oligómero de poliglicerina tal como se refiere aquí indica un producto de condensación de dos o más moléculas de glicerina. Un oligómero de propilenglicol tal como se refiere aquí indica un producto de condensación de dos o más moléculas de propilenglicol. Actualmente, un enlazante específicamente no polimérico preferido es glicerina.

Las fibras de pasta de madera son capaces de formar puentes de hidrógeno con el enlazante, mientras que las partículas se seleccionan para ser del tipo que sean capaces de formar puentes de hidrógeno o enlaces covalentes coordinados con el enlazante. Se ha descubierto inesperadamente que este sistema de enlazantes asegura partículas a las fibras excepcionalmente bien. Un producto fibroso superior se produce por lo tanto para mejorar las propiedades absorbentes comparándolo con las partículas unidas covalentemente o no unidas. La formación de enlaces no covalentes permite la producción de un producto fibroso que se elabora fácilmente y una matriz que se densifica fácilmente, y que es fácilmente biodegradable y desechable.

En una realización preferida, un producto absorbente comprende una trama celulósica fibrosa que contiene partículas de hidrogel superabsorbente en forma de partículas. Las partículas superabsorbentes son capaces de formar puentes de hidrógeno o enlaces covalentes coordinados con el enlazante, dependiendo del enlazante, mientras que el enlazante en uso forma puentes de hidrógeno con los grupos hidroxilo o las fibras de celulosa. Estos enlaces no covalentes, relativamente flexibles, entre el enlazante y las partículas mantienen estas partículas en contacto con las fibras y resisten la disgregación de las partículas por aplicación de fuerzas mecánicas a la trama durante la elaboración, conservación o uso. La cantidad de enlazante presente depende normalmente de varios factores, incluyendo la naturaleza del enlazante y las partículas, y si las partículas se añaden inmediatamente a las fibras o tras un período de tiempo. Por lo tanto, un entendido en el campo deduciría que la cantidad de enlazante apropiado y particularmente útil para una aplicación en particular variará. No obstante, el enlazante está presente en una cantidad alrededor de 1 al 40 por ciento en peso, o 1 a 25 por ciento en peso del material fibroso. Las partículas unidas con el enlazante a usar de acuerdo con la presente invención (mediante enlaces covalentes coordinados/puentes de hidrógeno) pueden estar presentes apropiadamente en una cantidad de 0,05 a 80 por ciento, preferiblemente de 1 a 80 por ciento ó 3 a 80 por ciento, o en más de un 3 por ciento en peso del peso total del material fibroso y las partículas. Un rango particularmente apropiado de partículas es de 3 a 40 por ciento en peso del material fibroso y partículas. Un promedio de peso particularmente preferido de partículas a enlazante es de 8:1 a 50:1. Un ejemplo de una partícula apropiada son las partículas finas de un polímero superabsorbente tal como un hidrogel de poliacrilato de injerto de maíz o partículas con un tamaño de partícula más grande, tal como un gránulo, que forma puentes de hidrógeno con el enlazante. El enlazante también puede formar puentes de hidrógeno con los grupos hidroxilo de la celulosa, uniendo así de forma segura las partículas superabsorbentes a las fibras.

La presente invención también incluye un método de unión de partículas a fibras en donde las partículas son sustancialmente insolubles en el enlazante (y solubles en agua) y por lo tanto retiene su forma de partícula sólida siguiendo enlazada. Las partículas, solubles o no en agua, preferiblemente tienen grupos funcionales que pueden formar puentes de hidrógeno o enlaces covalentes coordinados con el enlazante, y el enlazante a su vez es capaz de formar puentes de hidrógeno con las fibras. Otras partículas sin la funcionalidad deseada también se puede incluir en el producto fibroso, pero tales partículas no se unirían tan fuertemente del mismo modo.

En realizaciones especialmente preferidas, las fibras son celulósicas y las partículas son partículas superabsorbentes que se enlazan al enlazante por puentes de hidrógeno. Las fibras pueden ser continuas o discontinuas sintéticas o naturales con un grupo funcional de puente de hidrógeno que forma puentes de hidrógeno con el enlazante. El enlazante se aplica apropiadamente a las fibras en una cantidad de al menos un 1 por ciento, y preferiblemente no más de un 40 por ciento, mediante el peso total del material fibroso. Las partículas se pueden unir a las fibras a menos de 150ºC o sin necesidad de aplicar calor externa a temperatura ambiente (por ejemplo, alrededor de 25ºC). Las partículas también se pueden enlazar en ausencia de cualquier aplicación externa de presión, o en ausencia de calor y presión externa.

En algunas realizaciones el enlazante se asocia con las fibras en forma de un sólido (por ejemplo, un polvo seco o un líquido seco), y las fibras contienen al menos un 7 por ciento de agua en peso cuando se realiza el paso de unión. Este nivel de humedad en las fibras proporciona una movilidad suficiente de reactivos para permitir a las partículas y fibras que se unan bien las unas a las otras. Cuando se usa un enlazante líquido (por ejemplo, glicerina o una solución de glicerina en polvo), las fibras contienen adecuadamente al menos un 0,5 por ciento de agua en peso. Un enlazante sólido se usa apropiadamente con fibras que tengan menos de 0,5 por ciento de agua en peso si el enlazante se calienta por encima de su punto de fusión para licuarlo. El sólido se puede aplicar a las fibras en forma de una solución sobresaturada o el enlazante sólido se puede calentar por encima de su punto de fusión para licuar el enlazante, que se aplica más tarde a las fibras. Una vez se solidifica el enlazante se desactiva. Un enlazante sólido puede ser termoplástico o fusible, de modo que se puede calentar por encima de su punto de fusión o punto de ablandamiento y entonces enfriar para fusionar las fibras unas a otras. Las propiedades termoplásticas del enlazante también pueden proporcionar adherencia mecánica adicional entre partículas y fibras. En algunas realizaciones, un enlazante termoplástico tal como urea se puede emplear lo que adhiere las partículas tanto termoplásticamente como con puentes de hidrógeno.

En otras realizaciones, las partículas son solubles en agua pero tienen una solubilidad reducida en el enlazante tal que las partículas se pueden unir en forma de partículas sólidas a las fibras. La adición de enlazante no disuelve la partícula y causa que esta difunda lejos del sitio deseado de unión a las fibras. El enlazante une las partículas a las fibras, y forma un enlace que se ha visto que es resistente a la disrupción mecánica. Una ventaja significante de estos enlazantes es que se ha descubierto que el enlazante y la partícula juntos en la fibra reducen la presión requerida para densificar las fibras. Los enlazantes también pueden estar presentes en las fibras en un estado inactivo durante más de una semana, un mes, o un año, entonces se activa o reacciona para unir las partículas a las fibras. Los enlazantes líquidos (que incluyen líquidos limpios o soluciones acuosas o enlazantes sólidos) se pueden poner en las fibras, secar, y después se pueden activar humedeciendo las fibras. De forma alternativa, un enlazante sólido seco se puede añadir a las fibras y después activarlo por adición de un líquido. Un enlazante inactivo también se puede activar por aplicación de energía cinética a las fibras tras que el enlazante y las fibras alcancen el equilibrio de humedad con la atmósfera (referido aquí posteriormente como "aire seco"). La energía cinética que se aplica al enlazante y las fibras, por ejemplo y sin limitación alguna, aplicando agitación mecánica, presión a partir de una fuente externa, o usando ultrasonidos. En aún otras realizaciones, el enlazante se puede activar o reaccionar calentando con las fibras tras la aplicación de enlazante a las fibras.

La capacidad para la activación o reactivación permite aplicar el enlazante a las fibras, que entonces se cargan en los puntos de distribución con el enlazante en la forma inactiva. El enlazante entonces se activa en el punto de distribución (por ejemplo, una facilidad del cliente) don de se añaden las partículas a las fibras y se enlazan a las mismas. Tal como se usan aquí, la "activación" del enlazante incluye tanto la activación de los enlazantes inactivos previamente (tal como enlazantes sólidos en ausencia de líquido) o activación de los enlazantes previamente activos (tal como un enlazante líquido que se ha secado).

Otra ventaja de la presente invención es que el enlazante se puede activar o reaccionar en un patrón que corresponde a una distribución deseada de las partículas del material fibroso. Un fluido de activación, tal como un líquido de activación, por ejemplo, se puede aplicar a las áreas de un pañal que será inicialmente humedecido por orina durante su uso. Ejemplos, sin limitaciones, de un líquido de activación apropiado incluyen agua, alcoholes de alquilos inferiores, polioles tal como glicoles, acetona, y combinaciones de los mismos, tal como agua y glicerina. Cuando el fluido de activación es un líquido tal como agua, el agua se puede pulverizar mediante un espray o aplicar de otro modo y se puede proporcionar en forma de vapor o gas cargado de humedad, tal como aire húmedo. Otros fluidos de activación líquidos se pueden aplicar del mismo modo. Las partículas superabsorbentes se pueden añadir a las áreas activadas del pañal y adherirse casi exclusivamente en aquellas áreas donde se necesita una absorción de orina inicial. La activación diana de enlazantes permite a las partículas unirse eficientemente y económicamente a las fibras, con un reducido desgaste de partículas. Además, la activación de los enlazantes diana y la adherencia de las partículas aumenta la eficiencia de absorción del producto disminuyendo la excesiva amplitud del líquido en el plano del producto de absorción.

La invención también se dirige a los productos fibrosos producidos por cualquiera de los métodos descritos aquí, y los artículos absorbentes formados de tales productos fibrosos. Estos productos fibrosos incluyen fibras con enlazantes inactivos o activables. Un producto fibroso pueden ser fibras individuales o tramas hechas de las mismas.

La presente invención se refiere a los objetivos anteriores, características y ventajas individualmente así como colectivamente. Las características anteriores y otras así como las ventajas de la invención serán más aparentes a partir de las siguientes descripciones detalladas y las figuras que las acompañan.

Breve descripción de las figuras

La Fig. 1 es una ilustración esquemática de una línea de elaboración de láminas de deposición húmeda que ilustra la aplicación de enlazantes de acuerdo con la presente invención durante la elaboración de una capa de fibras.

La Fig. 2 es una ilustración esquemática de la activación del enlazante y el proceso de unión de partículas de acuerdo con la presente invención.

La Fig. 3 es una descripción esquemática de los componentes de una máquina que produce fibras de alta densidad.

La Fig. 4 es una vista en planta de una estructura en que las fibras usadas de acuerdo con la presente invención se incorporan con partículas unidas, las fibras están en la forma que se ilustra de una matriz absorbente.

La Fig. 5. representa una vista de sección parcial de la matriz de la Fig. 4.

La Fig. 6 ilustra una vista en planta de un vendaje que incorpora fibras de la presente invención.

La Fig. 7 es una vista en sección del vendaje de la Fig. 6, cogida a lo largo de la línea 7-7 de la Fig. 6.

La Fig. 8 es una vista en planta de un pañal desechable incluyendo un núcleo de fibras de la presente invención.

La Fig. 9 es una vista en sección vertical a lo largo de la línea 9-9 del pañal de la Fig. 8.

La Fig. 10 es una vista de una fibra aumentada con partículas unidas a la fibra con los enlazantes a usar de acuerdo con la presente invención.

La Fig. 11 es una vista esquemática de una matriz de celulosa con partículas unidas a todas sus superficies y a a lo largo de su profundidad.

La Fig. 12 es una fotomicrografía de partículas adheridas a las fibras con un enlazante de ácido ascórbico.

Las Figs. 13A, 13B, 13C, y 13D son fotomicrografías de partículas unidas a las fibras con lactosa.

La Fig. 14 es una fotomicrografía de partículas de ácido oxálico unidas a una fibra con un enlazante de glicerina.

La Fig. 15 es una fotomicrografía de sulfato de aluminio (alumbre) unido a una fibra con un enlazante de glicerina.

La Fig. 16 es una fotomicrografía de partículas de EDTA (ácido etilendiaminatetracético) unidas a una fibra de unión cruzada con un enlazante de glicerina.

Descripción detallada de varias realizaciones preferidas de la invención I. Procesado de Fibras

La Fig. 1A ilustra una línea de elaboración de láminas de deposición húmeda tal como una línea de elaboración de láminas de pasta 10. En esta línea de elaboración, una solución de pasta 12 se distribuye a partir de una caja de cabezas 14 a través de la hendidura 16 y en un conducto Fourdrinier 18. La solución de pasta 12 normalmente incluye fibras de celulosa tales como fibras de pasta de madera y también puede incluir fibras sintéticas u otras no celulósicas como parte de la solución. El agua se elimina de la pasta depositada en el conducto 18 mediante un sistema de vacío convencional, no mostrado, dejando una lámina de pasta depositada 20 que se hace pasar por la estación de deshidratación 22, ilustrada en este caso como dos equipos de rodillos sincronizados 24, 26 cada uno definiendo su ancho respectivo a través del que pasan las láminas de pasta o matriz 20. Desde la estación de deshidratación, las láminas de pasta 20 entran en una sección de secado 30 de la línea de elaboración de pasta. En una línea de elaboración de láminas de pasta convencional, la sección de secado 30 puede incluir secadores de compartimentos múltiples con la matriz de pasta 20 siguiendo el curso en serpentina alrededor de los respectivos compartimentos de secado y emerge como una lámina o matriz seca 32 por la salida de la sección de secado 30. Otros mecanismos de secado alternativos, solos o además de los secadores en compartimentos, se pueden incluir en la estación de secado 30. La lámina de pasta seca 32 tiene un contenido máximo de humedad consecuente con las especificaciones del fabricante. Normalmente, el contenido máximo de humedad no es mayor del 10% en peso de las fibras y más preferiblemente no es más de alrededor del 6% al 8% en peso. De otro modo, las fibras tienden a ser demasiado húmedas. A menos que las fibras demasiado húmedas se usen inmediatamente, estas fibras se someten a una degradación mediante, por ejemplo, moho o similares. La lámina seca 32 se recoge en un rollo 40 para transportarlo a un lugar lejano, que es, uno separado de la línea de elaboración de las láminas de pasta, tal como en la planta del usuario para su uso en productos elaborados. De forma alternativa, la lámina seca 32 se pone en una máquina de empaquetar 42 del que se obtienen los paquetes de pasta 44 para transportarlos a un lugar lejano.

Un enlazante del tipo explicado en detalle posteriormente se aplica a las láminas de pasta a partir de uno o más dispositivos de aplicación de enlazante, uno de los cuales se indica como 50 en la Fig. 1. Cualquier dispositivo de aplicación de enlazante se puede usar, tal como máquinas que pulverizan en espray, recubridores de rodillos, aplicadores por inmersión o similares. Las máquinas que pulverizan en espray son normalmente muy fáciles de utilizar y se incorporan en la línea de elaboración de láminas de pasta. Tal como se indica con las flechas 52, 54 y 56, el enlazante se puede aplicar en varios lugares o en localizaciones múltiples en la línea de elaboración de láminas de pasta, tal como delante de la estación de secado 30 (indicada por la línea 52), de forma intermedia a la estación de secado 30 (tal como se indica por la línea 54), o tras la estación de secado 30 (tal como se indica con la línea 56). Los enlazantes de base acuosa, tal como la urea no polimérica, se aplican normalmente en un lugar que sea suficientemente seco como para que tenga lugar en la estación de secado para producir una lámina de fibras que contenga enlazante seco con no más del contenido de humedad máximo deseado. Por consiguiente, para aprovechar las ventajas de la estación de secado 30, los enlazantes de base acuosa se aplican normalmente en las localizaciones 52 ó 54. En la localización 52, el agua remanente en la lámina o matriz 20 en esta estación tiende a interferir con la penetración del enlazante en la lámina. Por consiguiente, se prefiere la aplicación del enlazante que tiene lugar tras varios secados, por ejemplo en la localización 54. Si se aplican los enlazantes de base acuosa en la localización 56 en una cantidad que podría causar que el contenido de humedad de la lámina excediera del nivel máximo deseado, una estación de secado adicional (no mostrada) se podría incluir en la línea de elaboración de pasta para proporcionar un contenido de humedad por debajo del nivel deseado.

Un enlazante de base no acuosa, tal como glicerina, se añade más preferiblemente corriente debajo de la estación de secado en la localización 56 o a lo largo de la estación de secado tal como se indica mediante la localización 54. No obstante, los enlazantes líquidos no acuosos pueden también añadirse a una localización, tal como la localización 52, corriente arriba de la estación de secado. En esta última localización, el agua en la trama húmeda en este punto puede tender a atraer estos enlazantes en la matriz o lámina como los enlazantes tienden a ser higroscópicos. Desde que los enlazantes no acuosos normalmente no potencian la degradación del producto debido a la adición de humedad a la lámina, estos se pueden aplicar corriente debajo de la estación de secado sin llevar el contenido de humedad de la lámina por encima del nivel máximo deseado.

Los materiales de partículas, seleccionados tal como se explica posteriormente, se pueden añadir a las láminas y adherirse a las mismas por los enlazantes en la línea de elaboración de la pasta, tal como se indica por el aplicador de partículas 60, que puede comprender un dispositivo de pulverización volumétrico o de dimensión. Estas partículas se pueden rociar, poner o aplicar de otro modo a la lámina. Para facilitar la adherencia de estas partículas a la lámina en esta localización, en el caso de enlazantes acuosos debe haber suficiente humedad en la lámina, para permitir el enlace entre las partículas y las fibras tal como se explica posteriormente. Para los enlazantes no acuosos, las partículas en este caso se añaden preferiblemente mientras el enlazante aún está húmedo o caliente para facilitar la reacción. Las partículas se pueden añadir a la línea de elaboración de láminas de pasta de este modo, con una estación de secado siguiente utilizado para reducir el contenido de humedad siguiendo con la adición de partículas. No obstante, si el enlazante de base acuosa proporciona fibras demasiado húmedas tras la adición de partículas, no es un método preferido.

Aunque el método anterior sea ventajoso porque las partículas se unen fuertemente a las fibras, durante el transporte de los rollos o paquetes de fibras es posible que las partículas se disgreguen por el impacto mecánico durante el transporte. Además, este método interfiere con los gustos del consumidor en lo que se refiere a la aplicación de fibras en el lugar del usuario. Por ejemplo, un usuario puede querer tener la capacidad de seleccionar marcas o tipos particulares de partículas para su adherencia a las fibras en los productos del usuario, sin tener que realizar esta selección hecha por un fabricante de láminas de pasta que incorpora las partículas en las láminas de pasta durante su elaboración. También, ciertas partículas pueden degradarse con el tiempo, haciendo ventajosa la adición de dichas partículas inmediatamente antes de la incorporación en los productos. Por ejemplo, las partículas superabsorbentes son susceptibles de absorber humedad de la atmósfera durante el envío. Las partículas con una vida media relativamente corta, tal como ciertos zeolitos (por ejemplo Abscents con materiales absorbentes de olores que pueden llegar a saturarse con olores con el tiempo) son un ejemplo de partículas, que también pueden degradarse con el tiempo. Otro ejemplo son los zeolitos con sales de plata como agentes antimicrobianos que se pueden fotodegradar. Por lo tanto, también es ventajoso para proporcionar un producto fibroso en que el usuario final del producto puede incorporar las partículas deseadas en el momento que las fibras se convierten en productos.

Por lo tanto, en el mantenimiento con este método último preferido, tal como se ilustra en la Fig. 2, los respectivos rollos 40 o paquetes 44 de fibras que contienen enlazante, sin partículas, se transportan a un lugar lejano para su uso por un usuario. Estos rollos o paquetes (u otros modos de transportar fibras, por ejemplo, empaquetados, en contenedores o de otro modo en formas de diferentes dimensiones) se refibran entonces con una máquina de refibración 70. Aunque se puede usar cualquier fibrador, una máquina de fibrar típica 70 es un molino de martillos que se puede usar solo o en combinación con otros dispositivos tales como recogedores de rollos o similares para despedazar la lámina 32 o los paquetes 42 en fibras individuales.

Un mecanismo de adición de material de partículas 72 (por ejemplo, como el mecanismo 60) distribuye los materiales de partículas deseados en la fibras en el lugar deseado en el proceso del usuario. De nuevo, el dispositivo 72 normalmente comprende un mecanismo de pulverización, a menos que se use cualquier otro dispositivo apropiado para añadir partículas al material fibroso. Por ejemplo, las partículas se pueden distribuir tal como se indica por la línea 74 a la máquina de fibración 70. En el caso de algunos enlazantes, la agitación de las fibras en el fibrador 70, tal como se explica en más detalle posteriormente, activa los enlazantes y causa que las partículas se adhieran a las fibras por el enlazante. De forma alternativa, un fluido de activación, que puede ser un líquido tal como agua, glicerina, alcoholes de alquilos inferiores, polioles tal como glicoles, acetona y combinaciones de los mismos tal como agua y glicerina se pueden pulverizar en espray o aplicar de otro modo a las fibras, tal como a partir de un tanque o una fuente con fluido de activación 78 mediante un pulverizador en espray (no mostrado) en la localización 80. Las partículas se pueden aplicar entonces, tal como se indica por la línea 84 a las fibras corriente abajo del lugar de aplicación del líquido de activación 80. De forma alternativa, las partículas que se pueden añadir antes o en la localización 80, se adhieren a las fibras por un enlazante una vez se ha activado el enlazante en la localización 80. Tal como en otra alternativa, las fibras fibradas se distribuyen en un dispositivo con corriente de aire 90 y se transforman en el producto deseado tal como una trama indicada en 92. En el caso de fibras por flujo de aire, el fluido de activación o líquido se puede aplicar a la trama en la localización 96 con las partículas entonces siendo añadidas en la localización 98 tal como se muestra con el enlazante activado y entonces adhiriendo las partículas a las fibras. Las partículas se pueden aplicar en la localización en el proceso corriente arriba de la aplicación de líquido de activación en una localización 96. De forma alternativa, el fluido de activación se puede añadir de forma simultánea con la adición de partículas, de modo que la activación se produzca simultáneamente con la adición de partículas. El fluido de activación también se puede añadir tras la adición de las partículas a las fibras. Además, el enlazante se puede activar en localizaciones definidas específicamente en la trama 92, tal como zonas diana de un núcleo absorbente de un producto con partículas que sólo se aplican a estas zonas diana, minimizando así el alcance del material de partículas. Un ejemplo específico de una zona diana es la región de la entrepierna de un pañal donde aparece la mayoría de humedad del pañal. La aplicación de partículas superabsorbentes en dichas zonas coloca las partículas en una localización donde son más útiles en la absorción de líquido. La trama 92, con o sin otros componentes del producto del usuario final, entonces se procesa en este producto del usuario final, tal como siendo incluida en un pañal desechable 100.

De nuevo, con este método, el usuario final de las fibras puede seleccionar fácilmente partículas para aplicarlas al producto y puede activar el enlazante tal como se requiere para potenciar la producción eficiente del producto del usuario. Además, el usuario tiene flexibilidad en las láminas de aire o de otro modo combinando las fibras que contienen enlazante dando un producto final con las partículas deseadas. Las fibras que contienen enlazante, debido a que todos los enlazantes son solubles en agua, no son de deposición húmeda preferiblemente debido a que la deposición húmeda podría eliminar al menos parte del enlazante. No solo se evita el manejo y embalaje de los productos que contienen partículas por parte del fabricante de las láminas de pasta, sino que también se obtiene una potenciación de la adhesión de las partículas a las fibras que resulta debido a que las partículas no están sometidas a fuerzas mecánicas entre el transporte del lugar de elaboración de las fibras al lugar donde se añaden los materiales de partículas.

II. Características de las Fibras

La presente invención incluye un método de unión de partículas a fibras, y el producto, incluyendo productos finales absorbentes, que se producen por dicho método. En realizaciones especialmente preferidas, el producto es una fibra celulósica a la que se adhieren partículas de hidrogel polimérico superabsorbente mediante un enlazante, y los productos absorbentes se elaboran a partir de ésta. Las fibras de pasta de madera a usar de acuerdo con la invención se pueden obtener mediante procesos químicos bien conocidos tal como los procesos de blanqueado y sulfatado. La invención también incluye una combinación de pasta de madera y ciertos enlazantes, que con el propósito de esta combinación son una masa de fibras en forma de rollo con un peso base de al menos 350 gramos por metro cuadrado (g/m^{2}) o forma de bala. La masa de fibras puede tener una densidad de al menos alrededor de 400 kg/m^{3}. La masa de fibras preferida son las fibras de pasta de madera o fibras de pasta de madera blanda. Las fibras de pasta pueden ser obtenidas químicamente o termomecánicamente o quimiotermomecánicamente o combinaciones de las mismas. La fibras de pasta preferida son las químicas. En estos procesos, el mejor material de partida se prepara a partir de especies de coníferas con fibras largas, tal como el pino, abeto de Douglas, abeto del norte, abetos. Las fibras de pasta de madera también se pueden obtener por procesos mecánicos, tales como procesos de molido de la madera, mecánicos, termomecánicos, quimiomecánicos y quimiotermomecánicos. A las fibras preferiblemente se les da forma, por ejemplo en una proporción largo a ancho de alrededor 10:1 a 5:1.

Las fibras a usar de acuerdo con la presente invención también incluyen fibras que se pretratan anteriormente a la aplicación de enlazante a las fibras. Este pretratamiento puede incluir tratamiento físico, tal como someter las fibras a tratamiento químico o de vapor, tal como provocar la unión cruzada de las fibras. Aunque no se realizó como una limitación, los ejemplos de pretratamiento de las fibras incluyen la aplicación de ignífugos, tal como pulverizar con espray sobre las fibras con reactivos químicos ignífugos. Los reactivos químicos ignífugos específicos incluyen, a modo de ejemplo, borato sódico/ácido bórico, urea, urea/fosfatos, etc. Además, las fibras se pueden pretratar con surfactantes u otros líquidos, tal como agua o solventes, que modifican la superficie de las fibras. Otros pre-tratamientos incluyen la exposición a antimicrobianos o pigmentos.

Las fibras también se pueden pretratar de un modo que aumente su humectabilidad. Las fibras también pueden ser pretratadas con materiales de unión cruzada convencionales y pueden ser torcidos o rizados, si se desea. Las fibras de celulosa pretratadas con reactivos químicos que resultan en superficies de fibras ricas en lignina o celulosa también se pueden elaborar por un método convencional.

Los procesos de blanqueo, tal como blanquear con cloro u ozono/oxígeno también se pueden usar en el pretratamiento de las fibras. Además, las fibras se pueden pretratar, mediante inmersión de las fibras en baños que contienen diferentes soluciones. Por ejemplo, soluciones antimicrobianas (tal como soluciones de partículas antimicrobianas tal como se muestran posteriormente), así como soluciones de fertilizantes y pesticidas, y/o fragancias o aromas, para su liberación a lo largo del tiempo durante la vida de las fibras. Las fibras pretratadas con otros reactivos químicos, tal como resinas termo-plásticas y termoajustables también se pueden usar. Las combinaciones de pretratamientos también se pueden emplear con las fibras pretratadas resultantes siendo entonces sometidas a la aplicación de un recubrimiento de enlazante tal como se explica posteriormente.

Se pueden usar fibras de pasta de madera molida, fibras de pasta de madera secundarias o recicladas, y blanqueadas o sin blanquear. Los detalles de la producción de fibras de pasta de madera son bien conocidos por aquellos entendidos en el tema. Estas fibras están comercialmente disponibles en un gran número de compañías, incluyendo la Weyerhaeuser Company, el apoderado de la presente invención.

Todas las fibras a las que las partículas están unidas de acuerdo con la presente invención incluyen una función de unión de puente de hidrógeno. Esto no imposibilita la unión de dichas fibras con las fibras que no presenten esta característica. No obstante, las fibras que carecen de funciones de puentes de hidrógeno no tendrán partículas unidas a las mismas con la fuerza y del modo en el que los enlaces estarían presentes si las fibras tuvieran funciones de puentes de hidrógeno.

Un puente de hidrógeno es una fuerza intermolecular que sucede entre átomos de hidrógeno que se unen covalentemente a elementos pequeños fuertemente electronegativos (tales como nitrógeno y oxígeno) y pares de electrones no enlazantes en otros elementos electronegativos. Una función de puente de hidrógeno es un grupo funcional que contiene un átomo de oxígeno o nitrógeno, por ejemplo, hidroxilos, carboxilos, ácidos sulfónicos, sulfonamidas, éteres, ésteres, epóxidos, carbonilos, aminas, uretanos y otros, que son capaces de formar puentes de hidrógeno. Los orbitales de los pares de electrones no enlazantes en el oxígeno o nitrógeno se superponen con el orbital 1s relativamente vacío del hidrógeno unido covalentemente a otro átomo de nitrógeno u oxígeno. El orbital 1s del hidrógeno está relativamente vacío debido al compartimiento desigual de los electrones en el enlace entre éste y el átomo electronegativo pequeño (oxígeno o nitrógeno) al que está unido.

Con fines de conveniencia, y no como limitación, la siguiente descripción prosigue en referencia al tratamiento de fibras de pasta de madera tratadas químicamente de forma individual. Las fibras están individualizadas, por ejemplo mediante la desfibración en un molino de martillos. Estas fibras individualizadas se unen convencionalmente en una trama, y están comercialmente disponibles, por ejemplo como fibras NB 416 en la Weyerhaeuser Company. Otra trama celulósica apropiada incluiría la JLD Rayfloc de ITT Rayonier. Las fibras de celulosa pueden estar en forma de una matriz celulósica o como fibras de celulosa sueltas.

III. Características de las partículas

De acuerdo con la presente invención, las partículas se añaden a las fibras para dar fibras con las propiedades deseadas, tal como, tan solo a modo de ejemplo, una aumento de la absorbencia, abrasividad, o actividad antimicrobiana. Las partículas pueden estar en cualquier material de partículas que tenga las propiedades deseadas y que sea capaz de formar puentes de hidrógeno o enlaces covalentes coordinados con el enlazante. Los puentes de hidrógeno se pueden formar, tal como se muestra anteriormente, por partículas que contienen ciertos grupos funcionales, particularmente aquellos que contienen oxígeno o nitrógeno. Los enlaces covalentes coordinados, a diferencia, están formados por la contribución de un par solitario de electrones de un átomo al orbital vacío del otro átomo. Los enlaces covalentes coordinados difieren de los enlaces covalentes en que los enlaces covalentes se forman por un par de electrones en donde uno de los electrones se comparte con otro de los átomo que participa en el enlace. Las partículas pueden formar enlaces covalentes coordinados si tienen un orbital p ó d ó f vacío y si son capaces de aceptar un par de electrones del enlazante.

Un enlace covalente coordinado sucede entre un átomo dador que tiene un par solitario de electrones para dar al enlace, y un átomo aceptor que tiene un orbital vacío para aceptar el par de electrones solitarios del dador. De acuerdo con los principios de Aufbau y Pauli, los electrones ocupan los lóbulos de los orbitales atómicos una vez al mismo tiempo con un máximo de dos electrones (con spins opuestos) por lóbulo. El orbital más básico es el orbital s, que es capaz de enlazar con elementos de la primera fila de la tabla periódica. En la segunda fila de la tabla periódica, los electrones primero llenan el orbital 2s del Li y Be. No obstante, los metales con periodos menores a tres no tienen suficiente afinidad por los electrones como para participar en un enlace covalente coordinado. Empezando por el Grupo IIIB (boro), los tres orbitales p participan en el enlace covalente coordinado y los lóbulos de los orbitales p empiezan a llenarse. El boro tiene un electrón en uno de los orbitales 2p, dejando así el otro orbital de los orbitales 2p vacío y disponible para un enlace covalente coordinado. Un ejemplo de partícula que contenga un boro unido de forma covalente coordinada es el ácido bórico, que se usa como astringente, antiséptico e ignífugo. Tal como se muestra posteriormente, el átomo de boro del ácido bórico actúa como un aceptor para el par solitario de electrones donados por un átomo de oxígeno del polipropilenglicol (PPG), formando así un enlace coordinado covalente entre las partículas de ácido bórico y un enlazante PPG. La esquematización del ácido bórico mostrada a continuación no es la típica de la química acuosa del boro, antes más bien se proporciona para ilustrar el tipo de enlace que se cree que sucede en un enlace covalente coordinado.

El próximo elemento, carbono, normalmente hibrida con un electrón en el orbital 2s y los tres electrones desemparejados se ponen cada uno solo en cada uno de los tres orbitales p. Esto no deja ningún lóbulo vacío para enlaces covalentes coordinados y las adiciones de electrones procedentes de la parte siguiente de esta fila de la tabla periódica también no dejan ningún lóbulo vacío. Por lo tanto, el boro es el único elemento en la segunda fila que es capaz de formar enlaces covalentes coordinados.

1

A continuación la tercera fila empieza a llenarse, y los dos electrones 3s se llenan primero en el sodio y magnesio. El sodio y magnesio tienen orbitales d vacíos disponibles para la coordinación. Los ejemplos de compuestos de coordinación de magnesio son comunes. Entonces el aluminio, como el boro, pone un electrón en uno de los lóbulos 3p, y los otros dos lóbulos 3p están vacíos y disponibles para un enlace covalente coordinado. Las mismas características continúan a lo largo de la tercera fila, pero los elementos de la tercera fila también tienen disponibles cinco lóbulos 3d pues el potencial para enlaces covalentes coordinados persiste aún cuando los orbitales 3p están ocupados en la tercera fila. Por lo tanto, Al, P, S y Cl son capaces de aceptar un par de electrones de un dador de un par de electrones para formar un enlace covalente coordinado. Un ejemplo de esto se encuentra en enlace de PCl_{5}, trihidrato de aluminio, o pentasulfuro de fósforo. Una partícula de pentasulfuro de fósforo se puede usar para aumentar la inflamabilidad de un producto, mientras que el trihidrato de aluminio es ignífugo. Un ejemplo de un compuesto de aluminio unido de forma covalente coordinada es el trihidrato de aluminio, que puede participar en un enlace covalente coordinado con un polímero de polipropilenglicol (PPG). En este ejemplo, el átomo de aluminio del trihidrato de aluminio actúa como un aceptor de un par de electrones dado por un átomo de oxígeno del enlazante de polipropilenglicol (PPG). La esquematización del trihidrato de aluminio mostrada a continuación no es la típica de la química acuosa del aluminio, antes más bien se proporciona para ilustrar el tipo de enlace que sucede en un enlace covalente coordinado.

2

En la próxima fila, el orbital 4s se llena primero, entonces se empiezan a llenar los lóbulos 3d, un electrón por lóbulo hasta que todos se han llenado con un electrón entonces se va llenando mediante un segundo electrón por cada lóbulo hasta que se llenan todos los lóbulos. No obstante, los orbitales 4p y 4f también están disponibles, por lo tanto muchos de los elementos de transición son capaces de formar enlaces covalentes coordinados.

Los elementos que tienen orbitales vacíos que participan en enlaces covalentes coordinados incluyen todos aquellos excepto los metales (se excluye al hidrógeno) en los periodos uno y dos, y C, N, O, F, Ne y He. Estos metales no tienen suficiente afinidad por los electrones para participar en un enlace covalente coordinado. Se prefieren especialmente las partículas que contienen boro, aluminio, hierro, rodio, osmio, platino, y paladio, y más particularmente boro. Ejemplos de partículas que son capaces de unirse de forma covalente coordinada son trihidrato de aluminio, óxido de antimonio, disulfuro arsénico, aluminato de bismuto, óxido de yoduro de bismuto, fosfato de bismuto, subcarbonato de bismuto, subgalato de bismuto, salicilato de cadmio, carbonato crómico, hidróxido crómico, óxido crómico, y fosfato crómico.

IV. Partículas Superabsorbentes

En una realización revelada las partículas añadidas son partículas superabsorbentes, que comprenden polímeros que se inflan cuando se exponen al agua y forman un gel hidratado (hidrogel) por absorción de grandes cantidades de agua. Los superabsorbentes se definen aquí como materiales que exhiben la capacidad de absorber grandes cantidades de líquido, esto es, un exceso de 10 a 15 partes de líquido por parte del mismo. Estos materiales superabsorbentes generalmente se engloban en tres clases, llamadas copolímeros de injertos de almidón, derivados de carboximetilcelulosa de unión cruzada y poliacrilatos hidrofílicos modificados. Ejemplos de estos polímeros absorbentes son copolímeros de injerto de ácido acrílico-almidón hidrolizados, un copolímero de acetato de vinilo-éster de ácido acrílico saponificado, un copolímero de acrilonitrilo hidrolizado o un copolímero de acrilamida, un alcohol polivinílico de unión cruzada modificado, un ácido poliacrílico de auto-unión cruzada neutralizado, una sal de poliacrilato de unión cruzada, celulosa carboxilada, y un copolímero de anhídrido maleico-isobutileno de unión cruzada.

Las partículas superabsorbentes están disponibles comercialmente, por ejemplo como partículas finas de hidrogel de poliacrilato de injerto de almidón (IM 1000F) de Hoechst-Celanese de Portsmouth, VA, o partículas mayores tal como gránulos. Otras partículas superabsorbentes se comercializan bajo las marcas SANWET (suministrada por Sanyo Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha), SUMIKA GEL (suministrado por Sumitomo Kagaku Kabushiki Kaisha y que se polimeriza la emulsión y es esférica de forma opuesta a las partículas de base de una solución polimerizada), FAVOR (suministrada por Stockhausen de Greensboro, Carolina del Norte), y NORSOCRYL (suministrado por Atochem). Las partículas superabsorbentes entran en una variedad de tamaños y morfologías, por ejemplo IM 1000 e IM 1000F. El 1000F es más fina y pasaría a través de un tamaño de un tamiz de 200 poros mientras que IM 1000 tiene algunas partículas que no pasarían a través de una tamiz de 60 poros. Otro tipo de partícula superabsorbente es IM5600 (partículas finas aglomeradas). Los polímeros hidrofílicos de partículas superabsorbentes también se describen en detalle en la Patente Estadounidense Nº 4.102.340. Esta patente revela materiales absorbentes hidrocoloides tal como poliacrilamidas de unión cruzada.

V. Otras Partículas

Muchas partículas que forman puentes de hidrógeno o enlaces covalentes coordinados son apropiados para su uso en la presente invención. Algunas de estas partículas se listan en la Tabla I con una indicación de la función de las partículas listadas. Las partículas listadas en la Tabla I son partículas insolubles en agua.

TABLA I Partículas insolubles en agua para enlaces

Nombre	Función

Trihidrato de Aluminio	Ignífugo, astringente
Acediasulfona	Antibacteriano
Ácido agarícico	Antitranspirante
Aclometastona	Antiinflamatorio tópico
Alginato cálcico	Hemostático tópico
Amidomicina	Fungicida
Óxido de Antimonio	Ignífugo
Apigenina	Tinte Amarillo, cáustico
Disulfuro arsénico	Pigmento Rojo
Aspirina	Antiinflamatorio;
	Antipirético
Azanidazol	Antiprotozoos (Trichomonas)
Ácido Azelaico	Anti-acné
Baicaleina	Astringente
Bendazac	Antiinflamatorio
Benomilo	Fungicida; ascaricida
Benzestrol	Estrógeno
Ácido Bencilpenicilínico	Antibacteriano
Bencilsulfamida	Antibacteriano
Bergapteno	Antipsoriático
Betasina	Fuente de Yodo
Bezitramida	Analgésico narcótico
Bibrocatol	Antiséptico tópico
Bietanautina	Antihistamínico
Bifenox	Herbicida
Bifonazol	Antifúngico
Binapacrilo	Fungicida, miticida
Bis(p-clorofenoxi)metano	Miticida
Aluminato de Bismuto	Antiácido
Óxido de Yoduro de Bismuto	Anti-infeccioso
Fosfato de Bismuto	Antiácido; Protector
Subcarbonato de Bismuto	Protector Tópico
Subgalato de Bismuto	Astringente; Antiácido; Protector
Bisfenol A	Fungicida
Bitertanol	Fungicida en Agricultura
Bitionol	Anti-infeccioso tópico
Bromacilo	Herbicida
Bromadiolona	Rodenticida
Verde de Bromocresol	Indicador
Violeta de Bromocresol	Indicador
Bromometalina	Rodenticida
p-Bromoacetanilida	Analgésico; Antipirético
3-Bromo-d-alcanfor	Contrairritante tópico
Bromophos	Insecticida
Bromopropilato	Acaricida
Ácido 5-Bromosalicil-hidroxámico	Antibacteriano (tuberculoestático)
Acetato del ácido 5-Bromosalicílico	Analgésico
Bromosaligenina	Antiinflamatorio
Azul de Bromotimol	Indicador
Brioxiquinolina	Antiséptico; desinfectante

TABLA I (continuación)

Nombre	Función

Bucetina	Analgésico
Bumadizon	Analgésico; Antiinflamatorio;
	Antipirético; Fungicida
Bupirimato	Fungicida
Busulfan	Carcinógeno; Esterilizante para Insectos; Antineoplásico
Butamben	Anestésico tópico
Butrilina	Insecticida
Hidroxi-anisol butilado	Antioxidante (BHA)
Butil paraben	Adyuvante Farmacéutico;
	Conservante Alimentario
4-terc-Butilfenilsalicilato	Absorbedor de Luz
Cacotelina	Indicador
Cactinomicina	Antineoplásico
Salicilato de Cadmio	Antiséptico
Calamina	Protector Dérmico
Carbonato cálcico	Antiácido
Sacarato cálcico	Adyuvante Farmacéutico
Tartrato cálcico	Conservante; Desodorante;
	Antiácido
Cambendazol	Antihelmíntico
Candicidina	Antifúngico tópico
Candidina	Antifúngico tópico
Capsaicina	Analgésico tópico
Captano	Fungicida; bacterioestático
Carbadox	Antimicrobiano
Carbamazepina	Anticonvulsivante, Analgésico
Carbarsona	Antiamebiano
Carbarilo	Insecticida de Contacto
Salicilato de Carbazocromo	Antihemorrágico
Carbendazim	Fungicida
Carbocloral	Hipnótico
Carbofenotiona	Miticida; insecticida
Carbocuona	Antineoplásico
Carisoprodol	Relajante del Músculo Esquelético
Cartamina	Tinte
Carvacrol	Desinfectante
Cefalina	Hemostático Local
Calcomicina	Antibiótico
Cartreusina	Antibiótico
Citina	Cicatrizante
Cloramben	Herbicida
Palmitato de Cloramfenicol	Antimicrobiano
Cloranilo	Fungicida
Clorobetamida	Antiamebiano
Clorodimeformo	Insecticida
Clorofenac	Herbicida
Clorofenotol	Acaricida
Clorohexidina	Antibacteriano tópico
Cloroazodina	Antibacteriano;
	Anestésico tópico
Clorofacinona	Rodenticida Anticoagulante
p-Clorofenol	Antiséptico

TABLA I (continuación)

Nombre	Función

Clorotricina	Antibiótico
Clorotrianiseno	Estrógeno
Cloroxilenol	Antiséptico; Germicida
Clorofenesina	Antifúngico Tópico
Carbamato de clorofenesina	Relajante(Músculo Esquelético)
Clorofenoxamida	Antiamebiano
Cloropropamida	Antidiabético
Cloropirifos	Insecticida
Cloroquinaldol	Antibacteriano Tópico
Clorosulfuron	Herbicida
Clorotion	Insecticida
Clozoxazona	Relajante
Colesterol	Adyuvante Farmacéutico
Carbonato Crómico	Pigmento
Hidróxido Crómico	Pigmento
Óxido Crómico	Abrasivo
Fosfato Crómico	Pigmento Verde
Ácido Crisamínico	Explosivo
Crisarobina	Antipsoriático
Cilastazol	Antitrombótico
Cinoxato	Protector solar

Otras partículas insolubles en agua apropiadas incluyen proteínas, vitaminas, zeolitos y sílice, cada uno de los cuales contienen átomos electronegativos, tal como grupos de oxígeno o nitrógeno, o ambos. Un ejemplo de un zeolito adecuado es Abscents un absorbedor de olores disponible de UOP de Tarrytown, Nueva York. Un ejemplo de una partícula antimicrobiana adecuada es clorohexidina (N,N''-Bis(4-clorofenil)-3,12-diimino-2,4,11,13-tetraazatetradecanodiimidamida). La lista de la Tabla I no es ni mucho menos exhaustiva ya que se puede determinar fácilmente para cada tipo de partícula si éste es capaz de formar un puente de hidrógeno o un enlace covalente coordinado. Muchas de estas partículas no son absorbentes, o no son polímeros superabsorbentes.

Las partículas listadas en la Tabla I tienen propiedades químicas que las hacen adecuadas para unirse a fibras mediante enlazantes a usar de acuerdo con la presente invención. Las partículas listadas son compuestos orgánicos o inorgánicos que tienen una solubilidad pequeña o no tienen solubilidad en agua, aun teniendo de la capacidad de puentes de hidrógeno. La solubilidad en agua es preferiblemente baja, por ejemplo, menos de 10 g disueltos completamente en 300 ml de agua a 25ºC, más preferiblemente menos de 1 g en 300 ml a 25ºC. Esta baja solubilidad permite que las partículas se mantengan sólidas, y la capacidad de hacer puentes de hidrógeno permite a éstas adherirse a las fibras aún en los casos que se use un enlazante acuoso. Una vez enlazado, las partículas pueden retener sustancialmente una forma de partícula discreta en lugar de disolverse o fusionarse. Por lo tanto, una vez unidas la mayor parte de partículas se encuentran en estado discreto que fusionado.

Muchas partículas solubles en agua que son capaces de formar puentes de hidrógeno o enlaces covalentes coordinados, son adecuados para el uso con los enlazantes, de acuerdo con la presente invención. Algunas de tales partículas solubles en agua se muestran en la Tabla II indicando la función de las partículas listadas.

TABLA II Partículas de unión

Nombre	Función

Ácido etilendiaminotetraacético (EDTA)	Absorbente de olor
Sal disódica de EDTA	Quelante
Bicarbonato sódico	Absorbente de olor
	Modificador de pH
Acarbosa	Antidiabético
Acefilina Piperazina	Broncodilatador

TABLA II (continuación)

Nombre	Función

Sal sódica de acenocumarol	Anticoagulante
Acefato	Insecticida
Acetaminofeno	Analgésico
Acetileucina monoetanolamina	Agente antivértigo
Violeta de ácido 7B	Tinte/colorante
Acitretina	Antipsoriático
Acranilo	Antiprotozoo (Giardia)
Acriflavina	Anti-infeccioso
Actaplaninas	Estimulador crecimiento
Algestona acetofenida	Antiacné
Algina	Hemostático
Almagato	Antiácido
(-)-Ambróxido	Fragancia
Hidrocloruro de ambucaina	Anestésico local
Amodiaquina	Antimalaria
Hidrocloruro de anabasina	Insecticida
o-Anisaldehído	Fragancia
Hidrocloruro de anisomicina	Antitricomonas tópico
Cloruro de aralconio	Antiséptico, germicida
Asiaticósido	Dermatida, quemaduras, heridas
Aspartamo	Edulcorante no nutritivo
Azidoamfenicol	Antimicrobiano en infecciones oculares
Bebeerina	Antimalaria
Benzoato potásico	Conservante, antifúngico
Peróxido de benzoilo	Dermatida, antiacné
Benziliden acetona	Fragancia
Bidrina	Insecticida
Hidrocloruro de bifenamina	Antiseborreico
Bishidroxicumarina	Anticoagulante
Tribromofenato de bismuto	Antiséptico tópico
Hidrocloruro de blasticidina S	Antimicrobiano
Verde de bromocresilo	Indicador
Azul de bromofenol	Indicador
Hidrocloruro de butatamina	Anestésico
Hidrocloruro de cafeína	Estimulante del SNC
Ascorbato cálcico	Fuente de Vitamina C/calcio
Bisulfito cálcico	Germicida
Tioglicolato cálcico	Depilatorio
Carbacol	Parasimpaticomimético Oftálmico
Carbocera	Ungüento base
Cloruro de cetalconio	Antibacteriano
Bromuro de cetoxonio	Antiséptico
Cartreusina	Antimycobacteria
Cloramina T	Antiséptico tópico
Ácido cinámico	Fragancia
Cloruro de cotarnina	Hemostático
Bromuro de demercario	Antiglaucoma tópico
D-2-desoxiribosa	Síntesis de ADN
Cloruro de decualinio	Antiséptico
Dermostatina	Antifúngico
Dexametasona	Glucocorticoide
Acrilamida de diacetona	Cubiertas de MFR, adhesivos

TABLA II (continuación)

Nombre	Función

2,4-diamino-6-hidroxipirimidina	Indicador de nitratos/nitritos
2,4-diaminofenol-dihidrocloruro	Desarrollo fotográfico
dihidrocloruro de diamtazol	antifúngico
Diatrizoato sódico	Adyuvante diagnóstico
Sulfato de dibecazina	Antibacteriano
4’-5’Dibromofluoresceína disódica	Tinte de FDA aprobado
Sal sódica de ácido 3,5-dibromo-4-hidroxibencenosulfónico	Desinfectante tópico
Dibromopropamidina	Conservante cosmético
Diflorasona	Antiinflamatorio tópico
Dihidroxiacetona	Agente bronceador artificial
Diisobutil sulfosuccinato Sódico	Agente humectante/detergente
Dicegulaco	Regulador crecimiento de Plantas
Dimetisoquina	Anestésico tópico
Difenicilina sódica	Antibacteriano
Difetarsona	Antiamebiano
Dipirona	Analgésico, antipirético
Dibromuro dicuato	Herbicida, defoliante
Dodina	Fungicida
Bromuro de domifeno	Antiinfeccioso tópico
Dulcina	Edulcorante no nutritivo
Dymixal®	Tratamiento tópico de Quemaduras
Ecognidina	Anestésico tópico
Ácido edético	Antioxidante
Edoxudina	Antiviral
Ácido elágico	Hemostático
Endotal	Herbicida, desfoliante
Eosina I azulada	Colorante
Eosina amarilla	Colorante cosmético
Eritrosina	Colorante alimentario
Esculina	protector dérmico
Etacridina	Antiséptico
Hidrocloruro de etambutol	Antibacteriano (tubérculo-estático)
Etamsilato	Hemostático
Etiliden dicumarol	Anticoagulante
Etilestibamina	Antiprotozoo
Dihidrocloruro de euprocina	Anestésico tópico
Verde rápido FCF	colorante alimentario
Nitrato de fenticonazol	antifúngico tópico
Albuminato férrico	Hematínico
Cloruro férrico hexahidrato	Astringente, estíptico
Formiato férrico	Conservante ensilaje
Sal sódica de ácido ferrúlico	Conservante alimentario
Sal disódica fluoresceína	Adyuvante diagnóstico
Fluoridamida	Retardante del crecimiento en plantas
Forminitrazol	Antiprotozoo(tricomonas)
Fortimicina(s)	Antibacteriano
Foscarnet sódico	Antiviral (VIH-1)
Fosetil Al	Fungicida sistémico
Fungicromina	Antifúngico tópico
Ácido gálico	Astringente, estíptico
Violeta genciano	Antiinfeccioso tópico
Gluconolactona	Limpiador

TABLA II (continuación)

Nombre	Función

Gossipol	Antioxidante de goma
Heparina	Anticoagulante
Hexametilolmelamina	Agente ignífugo
Mexamidina	Antiséptico, antiacné
Homatropina	Anticolinérgico oftálmico
Hidrocloruro de hidrastinina	Hemostático uterino
Sal disódica de hidrocortisona fosfato	Glucocorticoide
Hidrocloruro de hidroquinina hemihidrato	Despigmentante
Hidrobromuro hidroxianfetamina	Andregénico (oftálmico)
Hidroxibutiranilida	Antioxidante
3-Hidroxicamfor	Antiprurítico tópico
1-(hidroximetil)-5,5-dimetil-hidantion	Conservante cosmético
8-hidroxiquinolina sulfato	Antitranspirante, desodorante
Ácido yódico	Astringente
Itraconazol	Antifúngico
Kanamicina(s)	Antibacteriano
Ácido kermésico	Colorante
Ácido de Kojic	Potenciador del sabor
Ácido laccaico	Colorante de crimsom
Ácido láctico	Acidulante
Litmus	Indicador
L-Lisina L-glutamato	Aditivo de aroma
Lixoflavina	Forraje, promotor de crecimiento
Maclurina	Colorante
Verde malaquita	Colorante
Maltol	Potenciador del sabor
Maneb	Fungicida para agricultura
Acetato de manganeso	mordiente
Meralein sódico	anti-infectante tópico

Más una serie de otros, incluyendo un amplio rango de sales inorgánicas.

La lista de la tabla II no es ni mucho menos exhaustiva ya que se puede determinar fácilmente para cada tipo de partícula si éste es capaz de formar un puente de hidrógeno como un enlace covalente coordinado. Todas o la mayoría de partículas son no absorbentes, o polímeros no superabsorbentes. La solubilidad de la partícula en agua y el enlazante puede acertarse fácilmente, por ejemplo en materiales de referencia química estándar.

Las partículas listadas en la Tabla II poseen propiedades químicas que las hacen adecuadas para la unión de fibras con los enlazantes a usar de acuerdo con la presente invención, Las partículas listadas son compuestos orgánicos o inorgánicos que son solubles en agua, y que poseen la capacidad de hacer puentes de hidrógeno. La solubilidad en agua es preferiblemente alta. Por soluble en agua se entiende que más de alrededor de 10 g de las partículas se disolverían en 300 ml de agua a 25ºC. El rango de solubilidades se puede extender, por ejemplo, desde un límite bajo de 10 g en 300 ml de agua a 25ºC, hasta un límite superior en que la partícula es miscible en todas las proporciones con agua a 25ºC. Esta alta solubilidad permite la disolución de las partículas cuando están expuestas a líquidos acuosos tales como la orina, pero la capacidad de hacer puentes de hidrógeno les permite adherirse a las fibras en presencia del enlazante pero en ausencia del líquido acuoso durante su uso por parte del usuario final tras finalizar el proceso de elaboración. Hasta que se unen, las partículas retienen sustancialmente una forma particular discreta en lugar de disolverse o fusionarse, al menos hasta que se exponen a un líquido acuoso. La mayoría de las partículas son discretas preferentemente que aglomeradas cuando se unen en ausencia de un líquido acuoso. Si las partículas están expuestas a fibras con el enlazante en forma líquida, para que las partículas retengan su forma particular, un enlazante se selecciona preferiblemente para que las partículas sean solubles en pequeña cantidad en el enlazante. Por solubles en pequeña cantidad se entiende que no más de alrededor de 5 g de partículas se disolverían en 300 ml del enlazante a 25ºC. Las partículas pueden ser solubles en el enlazante tanto tiempo como para que una cantidad suficientemente pequeña de enlazante se use para que una porción efectiva de las partículas permanezcan en forma de partícu-
las.

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La cantidad de partículas añadidas a las fibras puede variar ampliamente, por ejemplo desde 0,05 hasta el 80 por ciento del peso total del material fibroso y partículas. Los antimicrobianos, tales como clorohexidina u otras partículas no absorbentes, son efectivos en muy pequeñas cantidades, tales como 0,05 al 10 por ciento. Las partículas superabsorbentes se añaden preferiblemente en una cantidad del 3-70 por ciento, especialmente del 20-40 por ciento del peso del material fibroso y partículas. Las partículas se pueden combinar para incluir más de un tipo de partículas, por ejemplo partículas superabsorbentes y no superabsorbentes. Cuando se usan dos tipos de partículas, el peso total de las partículas no debe exceder del 80 por ciento del peso total del material fibroso y partículas.

VI. Características de los Enlazantes No Poliméricos

Las partículas se pueden unir a las fibras mediante enlazantes orgánicos no poliméricos seleccionados de un grupo pre-determinado de enlazantes que cada uno tiene una volatilidad menor que el agua. La presión de vapor del enlazante puede, por ejemplo, ser menor de 10 mmHg a 25ºC, y más preferiblemente menor de 1 mmHg a 25ºC. Los enlazantes no poliméricos comprenden moléculas de enlazantes no poliméricos en donde las moléculas tienen al menos un grupo funcional que forma puentes de hidrógeno o enlaces covalentes coordinados con las partículas. De acuerdo con la presente invención, el grupo predeterminado de enlazantes no poliméricos puede incluir un grupo funcional seleccionado del grupo consistente en un carboxilo, un carboxilato, un carbonilo, un ácido sulfónico, un sulfonato, un fosfato, un ácido fosfórico, un hidroxilo, una amida, una amina, y combinaciones de las mismas (tales como un aminoácido o un hidroxiácido) en donde cada enlazante incluye al menos dos de estas funciones, y las dos funciones son las mismas o diferentes. Un requerimiento para el enlazante no polimérico es que este tenga una pluralidad de grupos funcionales que sean capaces de formar puentes de hidrógeno, o al menos un grupo que pueda formar puentes de hidrógeno y al menos un grupo que pueda formar enlaces covalentes coordinados. Tal como se usa aquí, el término "no polimérico" se refiere a un monómero, dímero, trímero, tetrámero, y oligómeros, aunque algunos enlazantes no poliméricos particulares sean monoméricos y diméricos, preferiblemente monoméricos.

Los enlazantes orgánicos no poliméricos particularmente preferidos son capaces de formar anillos de cinco o seis miembros con un grupo funcional en la superficie de la partícula. Un ejemplo de dichos enlazantes es una amina o un aminoácido (por ejemplo, una amina primaria o un aminoácido tal como glicina) que forma anillos de seis miembros por la formación de puentes de hidrógeno:

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Un anillo de seis miembros también puede estar formado por los grupos hidroxilo de ácidos carboxílicos, alcoholes, y aminoácidos, por ejemplo:

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Un anillo de cinco miembros puede estar formado por el enlazante y las funciones de la superficie de la partícula, por ejemplo:

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en donde la partícula es una partícula insoluble en agua tal como SAP y el enlazante es un alcohol, tal como un poliol con grupos hidroxilo en los carbonos adyacentes, por ejemplo 2,3-butanodiol. Un enlazante que forma un anillo de cinco miembros también se puede usar con una partícula soluble en agua, por ejemplo en donde la partícula es EDTA y el enlazante es un alcohol, tal como un poliol con grupos hidroxilo en los carbonos adyacentes, por ejemplo 2,3-butanodiol.

Otros alcoholes que no forman anillos de cinco miembros también se pueden usar, por ejemplo alcoholes que no tienen grupos hidroxilo en los carbonos adyacentes. Ejemplos de alcoholes adecuados incluyen alcoholes primarios, secundarios o terciarios.

Los enlazantes amino alcoholes son alcoholes que contienen un grupo amino (-NR_{2}), e incluyen enlazantes tal como etanolamina (2-aminoetanol), y diglicolamina (2-(2-aminoetoxi)etanol)). Los ácidos policarboxílicos no poliméricos contienen más de un grupo funcional ácido carboxílico, e incluyen tales enlazantes tales como ácido cítrico, ácido propano tricarboxílico, ácido maleico, ácido butanotetracarboxílico, ácido ciclopentanotetracarboxílico, ácido bencenotetracarboxílico y ácido tartárico. Un poliol es un alcohol que contiene una pluralidad de grupos hidroxilo, e incluye dioles tal como glicoles (alcoholes dihídricos), etilenglicol, propilenglicol y trimetilenglicol; trioles tal como glicerina (1,2,3-propanotriol). Ésteres de enlazantes que contienen hidroxilos también se pueden usar con mono- y di-ésteres de glicerina, tal como monoglicéridos y diglicéridos, siendo especialmente preferidos. En el caso de diglicéridos, al menos una de las fracciones de ácido esterificado debe también incluir un grupo funciona que sea capaz de formar al menos un puente de hidrógeno con las fibras, o al menos un grupo funcional capaz de formar un puente de hidrógeno o un enlace covalente coordinado con las partículas. Ejemplo de compuestos de ácidos polihidroxi o policarboxílicos incluyen al ácido tartárico o ácido ascórbico (vitamina C):

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Los enlazantes de hidroxiácidos son ácidos que contienen un grupo hidroxilo, e incluyen ácido hidroxiacético (CH_{2}OHCOOH) y ácido láctico, tartárico, ascórbico, cítrico y salicílico. Los enlazantes de aminoácidos incluyen cualquier aminoácido tal como glicina, alanina, valina, serina, treonina, cisteína, ácido glutámico, lisina o \beta-alanina.

Los enlazantes de ácido sulfónico y sulfonatos son compuestos que contienen un grupo de ácido sulfónico (-SO_{3}H) o un sulfonato (-SO_{3}). También se pueden usar ácidos amino sulfónicos. Un ejemplo de enlazante de ácido amino-sulfónico adecuado para la presente invención es taurina, que es el ácido 2-aminoetanosulfónico.

Los enlazantes de poliamida no poliméricos son moléculas pequeñas (por ejemplo, monómeros o dímeros) que tienen más de un grupo amida, tal como una oxamida, urea y biuret. De forma similar, un enlazante de poliamina no polimérico es una molécula no polimérica que tiene más de un grupo amina, tal como etilendiamina, EDTA o los aminoácidos asparagina y glutamina.

Aunque otros enlazantes orgánicos no poliméricos son apropiados de acuerdo con lo revelado anteriormente, el enlazante orgánico no polimérico se selecciona preferiblemente del grupo consistente en glicerina, un monoéster de glicerina, un diéster de glicerina, glioxal, ácido ascórbico, urea, glicina, pentaeritritol, un monosacárido, un disacárido, ácido cítrico, taurina, ácido tartárico, dipropilenglicol, derivados de urea, fosfato, ácido fosfórico, un hidroxiácido y combinaciones de los mismos. El enlazante no polimérico también se selecciona más preferiblemente del grupo consistente en glicerina, un monoéster de glicerina, un diéster de glicerina, oligómeros de poliglicerina, urea y combinaciones de los mismos. Los enlazantes no poliméricos incluyen preferiblemente funciones seleccionadas del grupo consistente en un carboxilo, un carboxilato, un carbonilo, un ácido sulfónico, un sulfonato, un fosfato, un ácido fosfórico, un hidroxilo, una amina, una amida, y combinaciones de las mismas (tal como un aminoácido o un hidroxiácido). Los enlazantes no poliméricos deben tener al menos dos funciones de tal grupo, y los grupos pueden ser los mismos o diferentes.

Cada uno de los enlazantes no poliméricos revelados anteriormente es capaz de formar puentes de hidrógeno debido a que tiene un grupo funcional que contiene átomos electronegativos, particularmente oxígenos o nitrógenos, o tienen grupos electronegativos, particularmente grupos que contienen oxígenos o nitrógenos, y aquellos que también incluyen un hidrógeno. El aminoalcohol, aminoácido, ácido carboxílico, alcohol e hidroxiácido todos tienen un grupo hidroxilo en que el hidrógeno esta enlazado con un oxígeno electronegativo, creando un dipolo que deja el hidrógeno cargado parcialmente de forma positiva. El aminoalcohol, aminoácido, amida y amina todos tienen un grupo NR en que un hidrógeno se puede unir a un nitrógeno electronegativo que también deja el hidrógeno parcialmente cargado de forma positiva. El hidrógeno cargado parcialmente de forma positiva en ambos casos puede entonces interactuar con un elemento electronegativo, tal como oxígeno o nitrógeno, sobre la partícula o fibra para ayudar a adherir al enlazante a la partícula y fibra. El ácido policarboxílico, hidroxi ácido, aminoácido y amida también poseen un grupo carboxilo con un oxígeno electronegativo que puede interactuar con átomos de hidrógeno en las partículas y fibras, o en moléculas intermediarias entre el enlazante y las partículas o fibras. De forma similar, los átomos electronegativos (tales como el oxígeno o el nitrógeno) en la fibra o partícula pueden interactuar con átomos de hidrógeno en el enlazante que posee dipolos positivos, y átomos de hidrógeno parcialmente positivos en la fibra o partícula puede interactuar con átomos electronegativos de hidrógeno en el enlazante.

Varias interacciones propuestas de unión a hidrógeno de dos de los enlazantes (glicina y 1,3-propanodiol) con celulosa se muestra a continuación:

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Las interacciones de unión de hidrógeno se muestran como líneas de puntos. Una de tales interacciones se muestra entre el nitrógeno de la glicina y un hidrógeno de un -OH en la celulosa. Una unión de hidrógeno con la glicina también se muestra entre un oxígeno del -OH de la glicina y el hidrógeno hidroxilo de un alcohol de la cadena lateral de la celulosa. Las interacciones de unión de los hidrógenos del 1,3-propanodiol se muestran en líneas de puntos entre un oxígeno de un grupo -OH del enlazante y un hidrógeno de un grupo -OH de la molécula de celulosa. Otra unión de hidrógeno también se muestra entre un hidrógeno de un grupo -OH del enlazante glicol y un oxígeno de un alcohol de la cadena lateral de la celulosa.

También es posible para el agua u otras moléculas de unión a hidrógeno interponerse entre las fibras y el enlazante, tal que la fibra y el enlazante están ambos unidos a hidrógenos de la molécula de agua.

Alternativamente, un átomo del enlazante puede tener un par de electrones sin unir, tal como un par solitario de electrones de un átomo de oxígeno o nitrógeno, que puede donarse a un orbital vacío de un átomo aceptor en la partícula para formar un enlace covalente coordinado. El par de electrones libre en el oxígeno o nitrógeno pueden donarse al orbital p, d o f vacío de la partícula (por ejemplo una partícula que contiene boro) para formar un enlace covalente coordinado que adhiere la partícula al enlazante. Las fibras por sí mismas no contienen normalmente grupos funcionales que pueden actuar como aceptores de electrones en la formación de enlaces covalentes coordinados con los enlazantes, pero las interacciones de unión de hidrógeno permiten al enlazante adherirse a la fibra. Las fibras celulósicas y sintéticas, por ejemplo, contienen grupos hidroxilo, carboxilo y éster que unirán hidrógeno con el grupo hidroxilo, ácido carboxílico, amida, amina u otros grupos del enlazante. Las fibras no celulósicas o no sintéticas que poseen estas funciones también pueden utilizarse, por ejemplo, seda, que posee una unión amida. Por lo tanto el enlazante se adherirá a la partícula con un enlace covalente coordinado y la fibra con un puente de hidrógeno.

En algunas realizaciones preferidas, el enlazante está unido tanto a las fibras y las partículas mediante puentes de hidrógeno. Un enlazante poliol, por ejemplo, puede utilizarse para unir partículas de hidrogel de poliacrilato a fibras celulósicas. Los grupos hidroxilo en el enlazante poliol participan en las interacciones de unión a hidrógeno con los grupos hidroxilo en las fibras de celulosa y los grupos carboxilo en el hidrogel poliacrilato. Por lo tanto, el enlazante se adherirá tanto a la partícula como a la fibra con puentes de hidrógeno. Estos puentes de hidrógeno proporcionan una excelente eficiencia de unión y disminuyen la separación de las partículas unidas de las fibras.

Un esquema estructural se muestra a continuación en donde el ácido cítrico, la vitamina C y la urea adhieren partículas SAP insolubles en agua a la celulosa con puentes de hidrógeno, o partículas de EDTA solubles en agua. Algunas de las posibles interacciones de unión a hidrógeno se muestran como líneas discontinuas. Es posible que otras moléculas (tales como moléculas de agua) también puedan participar en algunos de estos enlaces, por ejemplo, como un intermediario entre el enlazante y la partícula o fibra.

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Enlazantes de hidrógeno particularmente eficientes incluyen aquellos con grupos carboxilo, tales como ácido ascórbico, o grupos amida, tales como urea. Los grupos hidroxilo también son enlazantes muy eficientes. Las funciones amina y éter son enlazantes menos eficientes.

Los enlazantes poseen grupos funcionales que pueden seleccionarse independientemente o en combinación del grupo consistente en un carboxilo, un carboxilato, un carbonilo, un hidroxilo, un ácido sulfónico, un sulfonato, un ácido fosfórico, un fosfato, una amida, una amina, y combinaciones de los mismos. Estos grupos funcionales pueden proporcionarse por los siguientes ejemplos de compuestos químicos: un grupo carboxilo puede proporcionarse mediante ácidos carboxílicos, tales como ácido ascórbico; un carboxilato, que es un ácido carboxílico ionizado, puede proporcionarse mediante un material tal como ascorbato; un grupo carbonilo puede proporcionarse mediante un aldehído, tal como una cetona; un hidroxilo, tal como un alcohol o un poliol, tal como glicerol, o un mono- o diglicérido, que son ésteres de glicerol; una amida, tal como un péptido; y una amina, que puede proporcionarse mediante una alquilamina, tal como etilenimina en donde el enlazante posee al menos dos de estos grupos funcionales, y cada uno de los grupos funcionales puede ser el mismo (por ejemplo, un amino alcohol, hidroxiamida, carboxiamida, o aminoácido). Grupos funcionales también pueden seleccionarse independientemente o en combinación con los grupos consistentes en carboxilo, un alcohol, una amida y una amina. Un aldehído puede opcionalmente ser un miembro de cada uno de estos grupos, particularmente si se oxida en un ácido carboxílico.

También se puede utilizar combinaciones de enlazantes orgánicos no poliméricos con otros enlazantes no poliméricos, haciendo que no sean reactivos. Esto es, proporcionando que los enlazantes no reaccionan de una manera que previene a los enlazantes de poseer los grupos funcionales necesarios para la unión de acuerdo con la presente invención.

VIII. Ventajas del proceso

Los enlazantes a utilizar de acuerdo con la presente invención también proporcionan numerosas ventajas de procedimiento. La unión de partículas a las fibras puede ocurrir, por ejemplo, sin la aplicación externa de calor. Por lo tanto, si se desea, la unión de partículas puede ocurrir a temperatura ambiente. La presente invención por lo tanto es diferente de los procesos de entrecruzamiento anteriores en el campo en que las temperaturas elevadas eran necesarias para entrecruzar los grupos de celulosa unos con otros. Además, los enlazantes a usar de acuerdo con la presente invención poseen la ventaja de ser activables mediante la adición de un fluido, tal como un solvente líquido (referido algunas veces aquí como líquido de activación, un ejemplo del cual es agua). Por lo tanto, un enlazante líquido (que puede incluir una solución de un enlazante sólido o líquido, o un enlazante que posee un punto de fusión o punto de ablandamiento inferior a temperatura ambiente) puede aplicarse a una matriz de celulosa en ausencia de las partículas a unir y el enlazante permite secar, por ejemplo hasta que el producto fibroso alcanza un contenido de humedad equilibrado con la humedad ambiental. Los enlazantes pueden ser activados entonces para unir las partículas en su lugar. Algunos de los enlazantes (especialmente los enlazantes líquidos) difunden a través de las fibras para alcanzar una distribución equilibrada del enlazante. Alternativamente, el enlazante se puede aplicar en forma de sólido, por ejemplo como partículas o polvo. En el último estadio del proceso, se puede añadir agua u otro fluido o líquido de activación a aquellas porciones de la matriz donde se desea la unión de partículas. Las partículas entonces se pueden añadir a la matriz y adherirse a aquellas porciones de la matriz que se han humedecido. De forma alternativa, las partículas se pueden añadir a la matriz antes o de forma simultánea con la activación del enlazante.

Los enlazantes pueden ser líquidos a temperatura ambiente (tal como glicerina), o soluciones líquidas de enlazantes que son sólidos a temperatura ambiente (por ejemplo, una solución acuosa de glicina), o fusiones líquidas en caliente de enlazantes sólidos. Los enlazantes sólidos se pueden aplicar a las fibras en forma de solución sobresaturada o el enlazante sólido se puede calentar sobre su punto de fusión y aplicarse a las fibras. Una vez se solidifica el enlazante se desactiva. Los enlazantes sólidos se pueden añadir a las fibras en forma de partículas, por ejemplo, por pulverización de partículas de enlazante sobre las fibras, proporcionando que éstas se fijen mediante la siguiente aplicación de calor o líquido.

La reacción de unión puede realizarse a través de un amplio rango de pH sin necesidad de un catalizador. Un rango de pH adecuado sin catalizador es 1-14, pero se prefieren los rangos de 5-8 ó 6-8 debido a que los rangos de pH neutros producirían productos fibrosos (tales como productos de celulosa) que son menos propensos a dañarse por hidrólisis ácida. Un pH no acídico (7 o mayor) proporcionaría un ambiente que inhibiría la formación de enlaces éster, y promovería la formación de puentes de hidrógeno o enlaces covalentes coordinados que adhieren las partículas de la presente invención a las fibras con el enlazante.

Cuando se usan las partículas insolubles en agua, el contenido de humedad de las fibras durante la reacción de unión es de 0,5-50%, preferiblemente 5-40%, o más preferiblemente 5-20% de agua en peso de las fibras, enlazante y partículas. Un contenido de humedad mayor del 20%, preferiblemente 30%, o en el rango de 20-50%, o 30-50%, se puede usar aun cuando dicho contenido elevado de humedad interfiere con la formación de anhídridos intermedia e inhibe la formación de enlaces covalentes en la producción de fibras de unión cruzada de elevada densidad. Cuando se usan partículas solubles en agua, el contenido de humedad de las fibras durante la reacción de unión es de 0,5-30%, preferiblemente 5-25%, más preferiblemente 12-20%. Las partículas se pueden añadir a las fibras con las partículas distribuidas a lo largo de un producto fibroso sin ser confinado a la superficie del producto. Las partículas entonces se pueden distribuir a través de la profundidad de un producto fibroso tal como una matriz o una trama.

El enlazante normalmente está presente en el producto tratado en una cantidad de al menos un 1 por ciento, y no más del 40 por ciento, en peso del material fibroso ("porcentaje en peso"). En las realizaciones especialmente preferidas, el enlazante está presente en una cantidad de 1 a 25 por ciento en peso del material fibroso. Por debajo de alrededor del 1 por ciento, cuando se pone en la fibra, en la fibra hay una cantidad insuficiente de enlazante para obtener la unión adecuada. Usar cantidades excesivas de enlazante puede producir unos gastos innecesarios en el proceso de unión. Elevados porcentajes de enlazante también pueden causar problemas en la elaboración debido a que el material enlazante se queda en las superficies del equipo. Por lo tanto, a menudo se prefiere el uso de no más enlazante del requerido para la unión de partículas a las fibras.

Los enlazantes termoplásticos también se pueden usar para ayudar a unir las fibras unas a otras y las partículas a las fibras. El enlazante que no tiene funciones de puentes de hidrógeno o enlaces covalentes coordinados por si mismo es termoplástico. Algunos enlazantes no poliméricos a usar de acuerdo con la presente invención tienen la ventaja de ser sólidos termoplásticos. Así, las fibras tratadas de acuerdo con la presente invención se pueden termounir elevando la temperatura de la fibra por encima de la temperatura de ablandamiento del enlazante para ablandar el enlazante termoplástico y unir de forma termoplástica las fibras unas a otras y las fibras a las partículas. De forma alternativa, un enlazante auxiliar o secundario se puede aplicar a las fibras en forma de sólido a temperatura ambiente, y elevar la temperatura del segundo enlazante por encima de su punto de ablandamiento para termounir las fibras y las partículas. El enlazante auxiliar se puede aplicar a las fibras tanto antes como después de aplicar el enlazante primario, pero antes de la termounión.

Los enlazantes a usar de acuerdo con la presente invención se pueden usar con fibras que tienen sustanciales uniones cruzadas covalentes intrafibra (tal como HBA disponible de Weyerhaeuser) o fibras que están sustancialmente libres de la unión cruzada covalente intrafibra. Ejemplos de fibras de unión cruzada intrafibra individualizadas se ven en las Solicitudes de Patente Europea 440 472 A1 y 427 317 A2, que producen productos que estas publicaciones describen como que están sustancialmente libres de enlaces interfibra. Las fibras a usar de acuerdo con la presente invención no necesitan ser procesadas como aquellas de las solicitudes Europeas para eliminar los enlaces interfibra. Los enlazantes a usar de acuerdo con la presente invención pueden por lo tanto usarse con fibras naturales que tienen sustanciales enlaces interfibra, que se definen como fibras que no se han procesado como en las Solicitudes Europeas 440 472 A1 y 427 317 A2 para eliminar sustancialmente los enlaces interfibra. Las fibras de celulosa que no se han procesado están sustancialmente libres de enlaces intrafibra.

El producto fibroso del presente método (con o sin uniones cruzadas intrafibra) pueden además densificarse por la aplicación externa de presión. El producto densificado se compacta y se transporta fácilmente. Y, cuando las partículas, son partículas superabsorbentes, el producto fibroso resultante tiene propiedades superiores en comparación con los productos no densificados. Los inventores han descubierto que los enlazantes a usar de acuerdo con la presente invención producen un producto que se puede densificar fácilmente. Esta densificación fácil está asociada con los puentes de hidrógeno y los enlaces covalentes coordinados formados entre el enlazante y las partículas y fibras. Las fibras se densifican en particular muy fácilmente cuando al menos un 5% en peso de las fibras, partículas y enlazante, más preferiblemente 10%, son partículas SAP adheridas a las fibras.

De acuerdo con esta invención, el enlazante se aplica a las fibras antes de la adición de las partículas. Sin limitar la invención, parece que la adición de pequeñas cantidades de humedad a las partículas podría ayudar a unir partículas superabsorbentes y tal vez otros tipos de partículas a las fibras. Por ejemplo, exponer las partículas a aire con un 65% de humedad de forma que se distribuyan en fibras que contienen enlazante se ha visto que potencia la unión de partículas.

La unión se puede realizar bajo condiciones que favorecen la formación de puentes de hidrógeno o enlaces covalentes coordinados, y la formación desmotivada de enlaces covalentes. Las condiciones que favorecen los enlaces covalentes se revelan en la Patente Estadounidense Nº 4.412.036 y Patente Estadounidense Nº 4.467.012 en donde las partículas y el enlazante se podrían laminar entre capas de tejido bajo una presión y temperatura elevada para formar capas de tejido adherentes laminadas. La patente muestra que las mínima adhesión aparece a 200 pli (golpes por pulgada lineal, como en una prensa calibrada) si no tiene aporte de calor externo, pero la adhesión mejora a medida que la temperatura aumenta. La adhesión mejorada de las capas de tejido aparece debido a la potenciación de los enlaces covalentes a medida que la temperatura aumenta.

Las condiciones que favorecen la formación de enlaces covalentes también se muestran en las Solicitudes de Patentes Europeas 440 472 A1; 427 317 A2; 427 316 A2; y 429 112 A2. Estas publicaciones Europeas usan enlazantes cruzados de ácidos policarboxílicos, y requieren temperaturas elevadas (por ejemplo superiores a 145ºC) y condiciones acídicas (pH inferiores a 7) para promover la formación de enlaces éster covalentes intrafibra e inhiben la reconversión de los enlaces éster. De acuerdo con la presente invención, en contraste, los enlaces de puente de hidrógeno o los enlaces covalentes coordinados se pueden formar por debajo de 145ºC, por debajo de 100ºC y también a temperatura ambiente. Los enlazantes a usar de acuerdo con la presente invención también pueden unir partículas a fibras bajo condiciones neutras o alcalinas, esto es, a un pH superior a 7; pero preferiblemente a un pH de 5-8 ó 7-8. Las fibras que tienen una alta densidad debido a enlaces cruzados covalentes intrafibra se preparan por individualización de las fibras (por ejemplo, en un fibrador) y tratando a éstas a una temperatura elevada (superior a 150ºC). La aplicación inicial del enlazante en estas fibras de alta densidad se realiza preferiblemente tras el paso de tratamiento, particularmente el enlazante es capaz de funcionar como material de unión cruzada. Los tipos específicos de enlazantes revelados aquí que también se pueden unir de forma cruzada son polioles, polialdehídos, ácidos policarboxílicos, y poliaminas (enlazantes no poliméricos con más de un grupo amina). Si estos enlazantes están presentes durante el tratamiento, el enlazante se puede consumir durante el paso de tratamiento para formar enlaces de unión cruzada covalentes. Cuando esto ocurre, el enlazante ya no estará más disponible para formar enlaces por puentes de hidrógeno o enlaces covalentes coordinados, y las unión de las partículas a las fibras no es efectiva.

Los procesos de formación de enlaces covalentes intrafibra descritos en las anteriores publicaciones Europeas requieren la formación de un anhídrido que entonces reacciona con un grupo hidroxilo en la celulosa para formar un enlace éster covalente. La presencia de más de alrededor de un 20% de agua en peso en las fibras se cree que interfiere con la formación del anhídrido e inhibe la formación de enlaces covalentes. Así pues, en los procesos que usan ácidos policarboxílicos, polioles y poliaminas (que incluyen aminas no poliméricas con más de un grupo amina) como enlazantes en la presente invención, las fibras deberían contener al menos un 20% de agua (o 20-50% de agua) en peso si las partículas y enlazante están presentes en las fibras cuando se realiza el tratamiento. El agua inhibe la formación de enlaces covalentes, y previene a todo el enlazante de ser usado para formar enlaces cruzados intrafibra covalentes. Así pues, algunos de los enlazantes permanecen disponibles para formar enlaces no covalentes con las partículas y producir facilidad de densificación en los productos fibrosos realizados mediante el proceso de la presente invención.

De acuerdo con la presente invención, en contraste, se produce un producto bajo condiciones que favorecen la formación de puentes de hidrógeno o enlaces covalentes coordinados. Así pues, las partículas se pueden enlazar a las fibras en ausencia de la aplicación externa de calor o presión. Las partículas también se pueden unir y el producto fibroso resultante densificar, por ejemplo a menos de 200 pli (alrededor de 8000 psi) con SAP, o menos de 100 pli (alrededor de 4000 psi) con SAP, en ausencia de aplicación externa de calor para producir un producto en que una porción sustancial de las partículas están enlazadas por enlaces no covalentes (puentes de hidrógeno o enlaces covalentes coordinados). Una porción sustancial de partículas unidas por enlaces no covalentes indican que al menos la mitad de enlaces de las partículas unidas a fibras son otros enlaces covalentes, por ejemplo, puentes de hidrógeno o enlaces covalentes coordinados.

En aún otros ejemplos, las partículas se pueden unir en ausencia de aplicación externa de presión, pero a temperaturas elevadas.

En realizaciones especialmente preferidas, las partículas están sustancialmente enteramente unidas a las fibras de forma no covalente.

VII. Ejemplos de Enlaces No Poliméricos

Se proporcionan a continuación varios ejemplos para ilustrar el uso de varios enlazantes orgánicos no poliméricos para unir partículas superabsorbentes a pasta de papel del sur blanqueada químicamente. También se proporcionan varios ejemplos de activación y activación del enlazante.

Ejemplo 1

Una cantidad de 3171 gramos de pasta de papel del sur blanqueada químicamente se puso en una corriente de aire en un dispositivo de mezcla de tipo mezcladora y se rociaron sobre la pasta 1000 gramos de glicerina (USP 96%; suministrada por Chemical Co. de Midland, MI) diluidos con 300 ml de agua desionizada. Entonces 4348 gramos de partículas finas de hidrogel poliacrilato de injerto de almidón (IM 1000F; suministrado por Hoechst-Celanese de Portsmouth, VA) se añadieron al dispositivo de mezcla y se mezclaron con la pasta de papel y el enlazante. El material entonces se puso en una secadora de tubos flash a 142ºF, se pusieron en una corriente de aire y se depositaron en una máquina Danweb airlay para formar una lámina que contenía IM 1000F 40% enlazado que es sustancialmente inmóvil en la trama debido a que las partículas están unidas a las fibras en lugar de estar atrapadas mecánicamente por la matriz. La glicerina tiene muchas ventajas debido a que tiene tendencia a penetrar en las fibras y ablandar éstas además de unir las partículas a las fibras. No obstante, con el tiempo hay menos glicerina disponible en la superficie de las fibras para su uso en la unión de partículas en el caso que el material de fibras/glicerina se tengan que guardar durante largos periodos de tiempo antes de su uso en las partículas de adhesión (esto es si la activación se retrasa durante varias semanas o más). Esto se puede compensar en parte usando elevados porcentajes de glicerina en las fibras. También, los enlazantes monoglicéridos y diglicéridos no penetran tan fácilmente en las fibras y por lo tanto se puede guardar más tiempo antes de la activación para adherir partículas.

Ejemplo 2

Una cantidad de 900 gramos de láminas de pasta de papel del sur blanqueada químicamente se roció con una solución al 50% de glicina (suministrado por Aldrich de Milwaukee, WI) de modo que el contenido en humedad fue de 17-21%, y las láminas se pusieron en un molino de martillos Fitz con un filtro de un tamaño de poro de 3/8 pulgadas. Las partículas pequeñas de hidrogel de poliacrilato de injerto de almidón (IM 1000F; suministrado por Hoechst-Celanese de Portsmouth, VA) se añadieron simultáneamente al molino por un dispositivo de alimentación con tornillos, se mezcló con la pasta de papel, se puso en una máquina de corrientes de aire M & J y se sometió a flujos de aire para formar una lámina. La lámina que resultó contenía 20% SAP unida a las fibras sustancialmente de forma uniforme por toda la lámina sin estar confinados en la superficie de la lámina.

Ejemplo 3

Una cantidad de 900 gramos de láminas de pasta de papel del sur blanqueada químicamente se roció con una solución al 50% de pentaeritritol (suministrado por Aldrich de Milwaukee, WI) de modo que el contenido en humedad fue de 17-21%, y las láminas se pusieron en un molino de martillos Fitz con un filtro de un tamaño de poro de 3/8 pulgadas. Las partículas pequeñas de hidrogel de poliacrilato de injerto de almidón (IM 1000F; aportado por Hoechst-Celanese de Portsmouth, VA) se añadieron simultáneamente al molino por un dispositivo de alimentación con tornillos, se mezcló con la pasta de papel, se puso en una máquina formadora de corrientes de aire M & J y se sometió a flujos de aire para formar una lámina. La lámina que resultó contenía 20% de SAP unida a las fibras.

Ejemplo 4

Una cantidad de 900 gramos de láminas de pasta de papel del sur blanqueada químicamente se puso en un molino de martillos Fitz con un filtro de un tamaño de poro de 3/8 pulgadas. La lámina se desfibró, y se cambió a una línea de corriente de aire M & J, y se sometió a flujos de aire para formar una matriz. Cuando se formó la lámina, las zonas diana de esta trama se trataron con una solución al 50% de lactosa para alcanzar el grado de humedad deseado de 17-21%. Alícuotas de cinco gramos de partículas pequeñas de hidrogel de poliacrilato de injerto de almidón (IM 1000F; aportado por Hoechst-Celanese de Portsmouth, VA) se tamizaron sobre las zonas diana. La matriz que resultó contenía zonas diana con 5 gramos de SAP unido a las fibras de cada zona diana. Las porciones de la matriz que no fueron diana para la aplicación de lactosa no adherían bien las partículas. Este es un ejemplo de aplicación del enlazante a una zona diana de modo que las SAP primeramente se adhiere a las áreas diana donde se ha aplicado enlazante. La aplicación a la zona diana de SAP puede ser una ventaja debido a que reduce el coste del producto para administrar SAP en las áreas de un producto en donde se necesite SAP, por ejemplo, la zona de la entrepierna de un pañal. Poner SAP en el área donde se espera más aparición de líquido también disminuye la necesidad de extensión del líquido hacia una zona impregnada de SAP. Esto es una ventaja debido a que la necesidad de extensión puede aumentar la unión del líquido en un producto absorbente tal como un pañal.

Ejemplo 5

Una cantidad de 321 gramos de pasta de papel del sur blanqueada químicamente se la hizo pasar por aire en un dispositivo de mezcla de tipo mezcladora se pulverizaron sobre la pasta de papel 100 gramos de glicerina (96% UPS; suministrado por Dow de Midland, MI) diluidos con 30 ml de agua desionizada. Entonces se añadieron 71 gramos de Abscents (una zeolita absorbente de olores aportada por UOP de Tarrytown, NY) y se mezcló en el dispositivo de mezcla con las fibras y la glicerina durante 15 segundos hasta que se obtuvo una mezcla homogénea. El material entonces se extendió y se puso en una campana de extracción toda la noche para su secado, se unió todo en una lámina y se ensayó para ver la retención de partículas por un ensayo de cenizas. La trama elaborada de este modo contenía un 7% de partículas. La cantidad añadida originalmente debería haber producido un 15%, por lo tanto se observó una retención de partículas del 50%. Esto se compara favorablemente para la retención de partículas con los enlazante de látex bajo condiciones similares en las que tan sólo se retienen alrededor de un 3% de las partículas.

VIII. Ejemplos de unión para partículas solubles en agua

Se proporcionan a continuación varios ejemplos para ilustrar el uso de enlazantes para unir partículas solubles en agua en la pasta de papel del sur blanqueada químicamente.

Ejemplo 6

Una cantidad de 321 gramos de pasta de papel del sur blanqueada químicamente NB-416 obtenida de Weyerhaueser Company (Tacoma, Washington) se le aplicó corrientes de aire en un dispositivo de mezcla de tipo mezcladora y se pulverizaron en la pasta de papel 50 gramos de glicerina (suministrada por Dow Chemicals de Midland, Michigan). Entonces se añadieron 288 gramos de ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) (suministrado por Mallinkrodt Chemical Works de St.Louis, Missouri) y se mezclaron en el dispositivo. La fusión se paró, el producto se sometió al vació, y se extendió y se puso a secar en una campana de extracción toda la noche. El producto resultante se examinó mediante barrido con microscopio electrónico y reveló partículas de EDTA disódica unida a las fibras.

Ejemplo 7

Una cantidad de 321 gramos de pasta HBA (fibra de alta densidad de unión cruzada disponible de Weyerhaeuser Company, Tacoma Washington) se le aplicó corriente de aire en un dispositivo de mezcla de tipo mezcladora y se pulverizaron en la pasta de papel 50 gramos de glicerina (suministrada por Dow Chemicals de Midland, Michigan). Entonces se añadieron 288 gramos de bicarbonato sódico (suministrado por J.T. Baker Chemical Co. De Phillipsburg, New Jersey) y se mezcló todo en el dispositivo. La mezcladora se paró, el producto se sometió al vacío y se extendió y se dejó secar en una campana de extracción durante toda la noche. El producto resultante se examinó mediante barrido con microscopio electrónico (SEM) y las fibras revelaron tener partículas de bicarbonato sódico unidas.

Ejemplo 8

Una lámina de pasta NB 416 (pasta de papel del sur blanqueada químicamente disponible en Weyerhaeuser Company de Tacoma, Washington) se trató con glicerina en un recubridor de rodillos de modo que el producto contuviera un 10% de glicerina en peso. Esta lámina de pasta se puso en un molino de martillos y se molturó mientras se añadía simultáneamente un hidrogel de poliacrilato (IM 3900, aportado por Hoechst Celanese de Portsmouth, Virginia) y ácido etilendiaminotetracético al molino en unas tasas de modo que el producto contenga fibra tratada 54%, IM 3900 42%, y EDTA 4%. La mezcla se dispuso en un dispositivo de corrientes de aire de M & J machines (de Horsens, Dinamarca) y se une todo en una trama continua. El producto resultante se examinó por barrido de microscopio electrónico y las fibras revelaron partículas de EDTA e hidrogel de poliacrilato unidas.

Ejemplo 9

Un procedimiento similar al descrito en el Ejemplo 8 se realizó usando una pasta KittyHawk (una mezcla termofusionable de pasta de papel del sur blanqueada químicamente y fibras de polietileno disponible en Weyerhaeuser Company de Tacoma, Washington). El producto resultante se termofusionó haciendo pasar la trama a través de un horno con corriente de aire a 140ºC durante 0,5 minutos. El producto resultante se examinó mediante barrido con microscopio electrónico, y las fibras revelaron partículas de EDTA e hidrogel de poliacrilato unidas.

Ejemplo 10

En este ejemplo, el ácido oxálico se enlaza a las fibras mediante los enlazantes. Se preparó una lámina de pasta con un 10% de enlazante tal como en el Ejemplo 8. La lámina de pasta se puso en un ambiente con una humedad relativa del 90% durante 4 horas, entonces la lámina se fibró en una mezcladora Waring. Entonces se añadieron las partículas de ácido oxálico a la mezcladora y la agitación continuó. El producto se secó y se obtuvo un SEM, que se muestra en la Fig. 14. Las partículas plumosas de ácido oxálico se muestran cerca del centro de la fotografía unidas a una fibra de celulosa por la glicerina.

Ejemplo 11

Las fibras se prepararon como en el Ejemplo 10, excepto el sulfato de aluminio (alumbre) que se sustituyó por ácido oxálico. La SEM de alumbre unido a las fibras se muestra en la Fig. 15.

Ejemplo 12

También se puede usar una mezcla de enlazantes para unir las partículas a las fibras. Las fibras se pueden suministrar como en el Ejemplo 6, pero los 50 gramos de glicerina se deberían sustituir con una mezcla de urea y glicerina. Una mezcla 40/60 (en peso) de urea y glicerina se mezcla por disolución de la urea en la glicerina, y calentando la solución a 70-80ºC. La mezcla de enlazantes calentada entonces se aplica para unir las partículas a las fibras como en el Ejemplo 11. La mezcla urea/glicerina proporciona varias ventajas sobre el uso de únicamente glicerina. La urea disminuye el coste del enlazante, mientras que la glicerina ablanda las fibras. La mezcla también proporciona ventajas de elaboración.

En otras realizaciones se pueden usar como enlazantes únicamente urea así como otros enlazantes del tipo especificado en la precedente descripción detallada de la invención y combinaciones de los mismos.

IX. Características del Producto

Los siguientes ejemplos ilustran como la retención de SAP, la integridad de la trama, la capacidad de humidificación, la retención de líquido y masa se ven afectadas por el enlazante de glicerina de la presente invención.

Ejemplo 13

Las partículas superabsorbentes se unieron a las fibras de celulosa con un enlazante de glicerina, tal como se describe en el ejemplo 1 anterior. Con propósito de comparar, las partículas superabsorbentes se unieron a una muestra separada de fibras de celulosa usando un enlazante de acetato de polivinilo (PVAc) que estaba alrededor del 3% carboxilado, lo que significa que tan solo alrededor del 3% de los monómeros de PVA estaban carboxilados. La unión se realizó tal como en el Ejemplo 1, pero el PVAc se sustituyó por glicerina. Una muestra de 100 gramos de la pasta tratada con glicerina y PVAc con SAP unidas se puso en un ventilador que estaba conectado mediante un tubo a un pequeño generador de corriente de aire montado en el extremo superior del recipiente de contención del material. Esto se realizó en un esfuerzo para estimular las fuerzas de agitación mecánica que la muestra encontraría durante el proceso de fusión con aire. Tras recoger todo en el dispositivo de contención de material, las fibras con SAP unido se eliminaron y pesaron. Una muestra de cinco gramos de fibra con SAP unido se puso en una columna de tamizado con tamaños de poro decrecientes y se sometieron a agitación y golpeo durante diez minutos con el fin de desplazar cualquier SAP unida débilmente. Las SAP unidas débilmente o sin unir se tamizaron a través de tamices con un rango de poro de 5-60, mientras que la fibra con SAP bien unidas se retuvieron en el tamiz con un tamaño de poro de 5.

Una muestra de 2,00 gramos de fibras que se retuvieron cerca del extremo superior de la columna de tamizado se puso entonces en una muestra de 75 ml de una solución salina al 0,9% durante exactamente un minuto. Tras este minuto, el líquido que no fue absorbido se separó en un vaso de precipitados previamente tarado y se peso. Las cantidades relativas de líquido absorbido son indicativas de las cantidades de SAP unidas a la fibra. Las fibras que retenían cantidades mayores de SAP tendían a absorber más líquido y dar cantidades menores de líquido no absorbido.

Estos resultados se muestran en la Tabla III:

TABLA III

Enlazante Glicerina
Comparación de la retención de SAP con enlazantes de glicerina y PVAc
Enlazante	Resultado en el vaso de laboratorio
40-504 (PVAc)	22,8 g
3666H (PVAc)	22,0 g
Glicerina	5,5 g

La Tabla III ilustra que el enlazante de glicerina proporciona un producto que tiene un aumento de la absorbencia de un 400% comparándolo con el enlazante PVAc. Una porción sustancial de esta mejora se cree que es debida a una mejor adhesión entre las fibras y SAP, de modo que las partículas no se separen de las fibras.

Ejemplo 14

La integridad de la trama se comparó en los productos fibrosos que no usaron enlazante y los que usaron un enlazante de glicerina de un 7% y un 11% en peso. Cada uno de estos enlazantes se usó para unir SAP a las fibras como en el Ejemplo 1, y se midieron las propiedades de la trama y se muestran en la Tabla IV:

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TABLA IV Resultados de la capacidad de Tensión (Extensión)

Integridad de la trama (baja densidad):
Muestra	Peso base	Densidad	Índice de tensión
NB-416 (control)	464 gsm	0,12 g/cc	0,257 Nm/g
NB-416/7% Glicerina	437,6 gsm	0,126 g/cc	0,288 Nm/g
NB-416/11% Glicerina	402,5 gsm	0,135 g/cc	0,538 Nm/g
Integridad de la trama (alta densidad):
Muestra	Peso base	Densidad	Índice de tensión
NB-416 (control)	482,1 gsm	0,218 g/cc	0,475 Nm/g
NB-416/7% Glicerina	460,7 gsm	0,219 g/cc	0,882 Nm/g
NB-416/11% Glicerina	421,6 gsm	0,248 g/cc	1,536 Nm/g

El enlazante de glicerina en este ejemplo produjo un producto que tenía un mayor índice de tensión que un producto sin tratar. Se potenció especialmente un incremento en la fuerza de tensión en el producto densificado (densidad elevada), y particularmente cuando se usó al menos un 11% del enlazante.

Ejemplo 15

El efecto de los enlazantes en la capacidad de las fibras de absorber humedad y masa se ensayó usando las siguientes fibras: NB-316 (una pasta de papel del sur blanqueada químicamente sin enlazante); GNB tal como se usa aquí es una pasta NB (pasta de papel del sur blanqueada químicamente estándar) con un 25% de glicerina (puesta en cadena y pulverizando con espray); la pasta HBA (una fibra con unión cruzada intrafibra de elevada masa disponible en Weyerhaeuser Companny que contenía enlaces cruzados covalentes intrafibra); y GHBA tal como se usa aquí es las fibras HBA tratadas con un enlazante de glicerina en cantidades de 12,5% y 25% en peso. Los resultados se dan en las Tablas V y VI.

El tiempo FAQ se determinó mediante la fusión con aire de una cantidad específica (4,00 gramos) de una pasta de papel a ensayar en un tubo de plástico transparente en el que se ajustó un filtro al extremo. La pasta de papel y el tubo se pusieron en un pocillo en el dispositivo de ensayo y se fue haciendo bajar un émbolo metálico hacia la pasta de papel y se calculó la masa de la trama. El agua entonces fluyó desde debajo de la trama, pasó a través del filtro y atravesó la trama. El tiempo de absorbencia se midió a partir del contacto del líquido con la parte inferior del filtro hasta que el agua completó un circuito eléctrico poniendo en contacto la base del émbolo quedando en la parte superior de la trama. Los tiempos de absorbencia menores indican una mejor absorbencia. Desde que la absorción del líquido por la trama fue acompañada por varios colapsos de la estructura de la trama, la masa de la trama húmeda se recalculó. La cantidad de líquido absorbido entonces se midió y se calculó la capacidad para el material gramo por gramo.

La Tabla V da tiempos FAQ como medida de la capacidad de humidificación. Un tiempo de FAQ menor indica un producto que es más absorbente y actúa más rápido. La Tabla IV da masas húmedas de las fibras y la masa ajustada de las fibras. La masa ajustada es un número calculado obtenido por división de la masa por el porcentaje real de pasta en la muestra.

TABLA V Capacidad de humidificación

Fibra	Tiempo FAQ
NB-316	3,0 segundos
GNB 25%	3,2 segundos
HBA	13,5 segundos
GHBA 12,5%	4,5 segundos
GHBA 25%	0,4 segundos

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TABLA VI Masa

Fibra	Masa húmeda	Masa ajustada
NB-316	12,7 cc/g	12,7 cc/g
GNB 25%	10,9 cc/g	14,5 cc/g
HBA	19,4 cc/g	19,4 cc/g
GHBA 12,5%	16,1 cc/g	18,4 cc/g
GHBA 25%	14,9 cc/g	19,9 cc/g

Los tiempos FAQ menores (Tabla V) en las fibras tratadas con glicerina (GNB, GHBA) muestran que la capacidad de humidificación es tan buena como en la fibra sin tratar (NB-316). EL GHBA 25% tiene una capacidad de humidificación significativamente mayor que la pasta HBA sin tratar. La masa de fibras tratadas con glicerina (Tabla VI) no disminuyó significativamente o cambió en todos los niveles de enlazante de glicerina en base a una comparación fibra a fibra.

Ejemplo 16

La retención de líquido de las fibras enlazadas se determinó y comparó con las fibras en las que no se añadió enlazante. NB-316 es una lámina de pasta disponible en Weyerhaeuser Company en donde no se usó enlazante. La pasta HBA se describe en el Ejemplo 15. SAP HBA/Gly fue una fibra de pasta HBA que se unió con glicerina (12% enlazante, 48% fibra) y que contenía 40% de partículas SAP. SAP NB-316/Gly es fibras NB-316 a las que las fibras SAP y la glicerina se añadió.

El procedimiento para determinar la retención de líquido fue pesar porciones pequeñas por triplicado (cerca de 0,2 gramos) de muestras de cerca de 0,0001 gramos y entonces se sellaron por calor las pequeñas porciones dentro de un sobre de una bolsita de te no textil sellable por calor. Las muestras entonces se sumergieron en un exceso de solución salina 0,9% durante treinta minutos, entonces se escurrieron suspendiéndolas de una pinza durante quince minutos. Las muestras se pesaron para determinar la cantidad de líquido absorbido. Se calcularon los gramos de líquido absorbido por gramo de muestra y las muestras se pusieron en una centrifugadora durante un minuto. Las muestras entonces se volvieron a pesar y se calculó el porcentaje de retención de líquido.

Los resultados se muestran en la siguiente Tabla VII:

TABLA VII Retención de líquido (tras centrifugación)

Fibra/Enlazante	% Retención
NB-316/ninguno	Menos de 1%
HBA/ninguno	Menos de 1%
HBA/Gly SAP	23%
NB-316/Gly SAP	31,5%

Los resultados en la Tabla VII ilustran que las fibras que tienen SAP unido a éstas retienen mejor el líquido, mientras que las fibras sin SAP retienen el líquido más débilmente. Los enlazantes de glicerina proporcionan una excelente adherencia de SAP a las fibras.

X. Enlazante auxiliar

Tal como se describe anteriormente, se puede usar un enlazante o enlazantes auxiliares o adicionales además de todos los enlazantes orgánicos no poliméricos o combinaciones de los mismos de acuerdo con la presente invención. No obstante, el/los enlazante(s) adicional(es) se seleccionan de modo que no reaccionen con el enlazante o combinación de enlazantes a usar de acuerdo con la presente invención de modo que impide a éste ultimo enlazante tener la funcionalidad requerida.

Ejemplo 17

Una cantidad de 321 gramos de fibra de pasta de papel del sur blanqueada químicamente (NB-416, aportada por Weyerhaeuser) se puso en cadena con aire en un dispositivo de mezcla de tipo mezcladora y se pulverizó mediante espray con 212,8 gramos de látex de polivinilacetato (PN-3666H, aportado por H B Fuller de Minneapolis, Minnesota). Mientras aún se mezclaba, se añadieron 438 gramos de hidrogel de poliacrilato sellable con agua (Favorsab 800, aportado por Stockhausen de Greensboro, NC) y la mezcla resultante entonces se le pulverizó mediante espray 100 gramos de una solución al 50% de glicerina (aportada por Dow of Midland, Michigan). Entonces se paró de aplicar enlazante y la mezcla se sometió al vacío desde la mezcladora y se puso en una campana de extracción para secar al aire durante toda la noche. El producto seco entonces se fusionó con aire en una trama de 6'' de diámetro en un formador de tramas de laboratorio, se comprimió a una densidad de aproximadamente 0,077 g/cc, y se termofusionó a 140ºC durante treinta segundos. Las tramas resultantes tenían un 40% de SAP unido y mejoraron la fuerza de tensión comparándola con la pasta de papel sin tratar con SAP y también comparándola con las pasta de papel tratada con enlazante con SAP pero sin enlazante auxiliar.

La fuerza de tensión fue mayor con únicamente polivinilacetato, seguido de una combinación de polivinilacetato y glicerina, entonces únicamente glicerina. La fuerza de tensión más baja se observó sin ningún enlazante en absoluto.

XI. Evaluaciones Espectroscópicas

Las medidas espectroscópicas se hicieron de los productos fibrosos de acuerdo con la presente invención. Los resultados de los estudios de RMN e IR se presentan a continuación.

A. Análisis por RMN Ejemplo 18

Los espectros de RMN C^{13} se obtuvieron en las fibras de celulosa tratadas con ácido ascórbico para unir SAP a las fibras. El espectro de RMN también se obtuvo en ácido L-ascórbico. En ambos casos, los espectros separados se obtuvieron usando demoras de recuperación de 1 y 5 segundos entre adquisiciones.

Los picos en el espectro de fibras tratadas se asignaron fácilmente a los componentes; SAP poliacrilato carboxilo (185 ppm) y los carbonos del esqueleto carbonado (50-30 ppm); celulosa (106, 90, 84, 76, 73 y 66 ppm); y los carbonos del anillo de ácido ascórbico C-1, C-2 y C-3 (175, 119 y 156/153 ppm, respectivamente); los otros carbonos de ácido ascórbico estaban en la región de celulosa, siendo dos de ellos resueltos a 69 y 61 ppm. La química del carbono del ácido ascórbico cambió en su estructura terciaria donde fue esencialmente idéntica (± 0,2 ppm) a sus valores en el ácido ascórbico puro. Este hecho indica que el ácido ascórbico en las fibras tratadas no tiene subyacentes grandes cambios estructurales, tal como la neutralización total, oxidación o apertura del anillo.

Las tasas de acumulación de señal observadas en dos tiempos diferentes de demora de recuperación mostraron que los spins protónicos en el ácido ascórbico relajado tras la excitación fueron mucho más lentos que los que hicieron en la mezcla terciaria. Tal como se muestra en la siguiente tabla, una relajación lenta aporta una mayor fuerza de señal en unas demoras más largas de recuperación en relación con las cortas. La relajación en el entramado de spines protónicos más rápidos en las fibras cubiertas indicó que el ácido ascórbico en este sistema se mantiene más estrechamente en su lugar (esto es, menos móvil) que en la masa del ácido. El ácido ascórbico se mantiene aparentemente fijada por uno o ambos de los otros dos componentes, celulosa y SAP, y no por otras moléculas de ácido ascórbico.

Si los enlaces fueran puramente iónicos, implicando el ión ascorbato y una unidad de ácido acrílico en el SAP, entonces la RMN de las fibras tratadas mostraría el ácido ascórbico en forma de sal. Los espectros de referencia de RMN se encontraron para el ácido y su sal en una solución acuosa, y se observa que C-3 cambia dramáticamente con la ionización de su grupo OH; 156 ppm en el ácido y 176 ppm en la sal. Así, desde que los espectros de RMN de la mezcla terciaria contienen los picos alrededor de 156 ppm, el ácido ascórbico en este sistema no está ionizado.

Mirando las acideces, el ácido ascórbico y el poliacrílico tienen valores de pKa casi idénticos (4,2 vs 5, respectivamente). Estos son ambos típicos ejemplos de ácidos orgánicos fuertes con bases conjugadas débiles. Así, no existe razón alguna para que uno de estos ácidos sea neutralizado (ionizado) por la base conjugada de otro ácido. Más bien, existiría una tendencia fuerte para el ácido ascórbico y un ión acrilato para compartir un puente de hidrógeno entre ellos, resultando en un puente de hidrógeno largo entre unidades de ácido acrílico y ascórbico parcialmente iónicas. Este compartimiento de iones hidrógeno se reflejaría seguramente en el espectro de IR, pero satisfaciendo los datos de RMN sin provocar la ionización completa del ácido ascórbico.

Los datos espectroscópicos consisten totalmente con un mecanismo de enlaces de hidrógeno entre el ácido ascórbico y una unidad de acrilato en el superabsorbente.

Proporciones de Amplitud de RMN del Ácido acrílico a diferentes tiempos de demora de recuperación

	Proporción de señal 5 seg/1 seg
Frec. Picos, ppm	Fibra tratada	Ácido Puro

176	1,99	5,21
156	1,92	- -
153	1,80	5,35
119	2,10	4,26

B. Análisis de Infrarrojos Ejemplo 19 Fibras con superabsorbente y ácido ascórbico

Se prepararon los espectros de transmisión de infrarrojos de la pasta NB316 sin tratar, la pasta NB316 tratada, ácido ascórbico, y el superabsorbente IM 100F. Entonces, se obtuvo un espectro de sustracción representando la pasta tratada menos el control sin tratar.

La inspección de este espectro de sustracción indica varias bandas de infrarrojos que se asociaron obviamente con el ácido ascórbico. Estas eran evidentes a 1755, 1690 (variaba ligeramente a partir de 1660-1670), 868, 821, y 756 números de onda (cm^{-1}). No obstante, en el espectro de sustracción estaban ausentes otras varias bandas que eran prominentes en el espectro del ácido ascórbico. Éstas incluyen las siguientes: 3525, 3410, 3318, 1319, 1119, y 1026 cm^{-1}.

Las bandas de frecuencia más alta (3300-3600 cm^{-1}) en el ácido ascórbico eran indicativas de grupos OH enlazados. Las bandas de infrarrojos a 1319, 1119, y 1026 cm^{-1} también se pueden asociar con las vibraciones de OH. Por consiguiente, los IR sugirieron que el espectro de sustracción reflejaba primeramente una pérdida de grupos OH que estaban unidos directamente al anillo. Una posibilidad muy probable es que los grupos OH fueran reemplazados por sodio. La única otra banda importante en el espectro de sustracción se localizó a 1589 cm^{-1}. Ésta era debida probablemente al superabsorbente C=O que hizo variar a una frecuencia ligeramente mayor (a partir de 1562 cm^{-1}).

El espectro de infrarrojos, apunta a una rotura sustancial de la estructura de los grupos OH del anillo, comparando el ácido ascórbico puro con las fibras tratadas, con el ácido ascórbico en la mezcla asemejándose a sales ascorbato en el hecho de haber perdido algunas bandas alargadas.

XII. Activación

Los enlazantes a ser usados de acuerdo con la presente invención tienen la ventaja de poderse activar a partir del estado inactivo en las fibras mediante adición de líquido, calentando, o por energía cinética tal como la que se puede aportar mediante agitación mecánica, presión o ultrasonidos. Por lo tanto, un enlazante líquido se puede aplicar a las fibras de celulosa, libre o de otra forma, tal como una red de celulosa, en ausencia de las partículas a enlazar. El enlazante entonces se seca o se deja secar, por ejemplo hasta que el enlazante y la fibra alcancen un equilibrio de humedad con el aire ambiente. De forma alternativa, el enlazante se puede aplicar en forma de un sólido, por ejemplo, partículas pulverizadas sobre una red de fibras. En la última etapa del proceso, un líquido tal como agua se añade a las fibras resultando en la activación del enlazante. Entonces se pueden añadir las partículas, y el enlazante asegurar y fijar las partículas alas fibras. Este siguiente proceso de las fibras para unir las partículas se puede realizar, por ejemplo en un lugar separado del lugar donde se aplica el enlazante a las fibras. Por lo tanto, los fabricantes de productos pueden añadir partículas de interés (por ejemplo, partículas superabsorbentes de fibras; partículas antimicrobianas, etc.) en el lugar de elaboración de los productos finales que incorporan las fibras tratadas. También, se puede añadir, si se desea, más de un tipo de material particular (incluyendo partículas insolubles y solubles en agua). Las partículas sin ninguna funcionalidad requerida no se unirían del mismo modo.

También se ha encontrado que algunos de los enlazantes a usar de acuerdo con la presente invención se pueden activar por agitación mecánica (aplicación de energía cinética). Por ejemplo, los enlazantes de glicerina se pueden aplicar a la celulosa fibrosa. El enlazante de glicerina se puede dejar secar, y entonces agitar las fibras mecánicamente en presencia de partículas superabsorbentes para activar el enlazante de glicerina y unir las partículas a las fibras. La agitación mecánica puede realizarse, por ejemplo, en un desfibrizador donde una lámina o trama de fibras de celulosa tratadas con glicerina se desfibran mientras que se mezclan íntimamente con SAP que se enlaza a las fibras mediante agitación mecánica.

XIII. Ejemplos de Activación de Enlazantes

La activación del enlazante permite al enlazante ser añadido a cualquier fibra antes de que las partículas se añadan a las fibras. El enlazante a continuación se activa por adición de líquido, calor, o por energía cinética tal como la resultante de la agitación, y las partículas se unen a las fibras. Las partículas se pueden añadir a las fibras antes de la activación del enlazante, tras la activación del enlazante, o de forma simultánea a la activación. Si SAP y/o otras partículas se añaden a las fibras de celulosa, por ejemplo, el enlazante se puede aplicar a las láminas de pasta que a continuación se fibra. Se puede añadir un líquido tal como agua a la pasta de papel antes o después de la fibración, y el SAP se puede añadir antes o después de la adición de agua, o de forma simultánea con el agua. Si el SAP se añade tras añadir agua, el SAP se podría aplicar a las fibras antes de completar la evaporación del agua añadida a partir de las fibras. El agua también se puede añadir por otras vías, tal como mediante aire muy húmedo, niebla, bruma o en forma de vapor.

La activación puede ser de todas las fibras, o sólo de porciones de las fibras, tal como las zonas diana o porciones de la trama donde se desea la unión de partículas. Las partículas pueden entonces añadirse a la matriz y adherirse a las zonas diana de la trama que se han activado. En algunas realizaciones, el enlazante se aplica en forma de sólido y se calienta durante un estadio del proceso tardío para activar el enlazante suavizando éste de modo que una las partículas a las fibras. Las partículas se pueden añadir en un patrón que corresponde a la distribución deseada (por ejemplo una distribución no homogénea) de partículas en el material fibroso. De forma más común, no obstante, la activación se consigue usando un solvente enlazante para humedecer un área diana del producto en que un enlazante inactivo (seco o secado) ya se ha introducido.

En otras realizaciones, el enlazante se aplica a las fibras y entonces se activa aplicando energía cinética a las fibras. El enlazante polipropilenglicol limpio (PM 2000), por ejemplo, se puede pulverizar con espray en las fibras y dejarlo secar. Las partículas deseadas entonces se añaden a las fibras de forma que las fibras se agitan mecánicamente en un enlazador o desfibrador para activar cinéticamente el enlazante y unir las partículas a las fibras. Mediante activación cinética, el enlazante se puede añadir en forma de un líquido o un sólido a las fibras. En el caso de la adición de líquido, el líquido debe dejarse secar, y entonces activarlo mediante agitación mecánica de las fibras y el enlazante. En el caso de adición de un enlazante sólido, y entonces se humedece (por ejemplo, a un contenido de humedad total en fibras de alrededor del 7%) y entonces se agita mecánicamente.

La activación del enlazante se puede llevar a cabo antes de la adición de partículas, tras la adición de partículas, o de forma simultánea a la adición de partículas. Una vez el enlazante está activado, éste adhiere una porción sustancial de las partículas a las fibras, en donde "una porción sustancial" se refiere a alrededor de la mitad de las partículas añadidas, al menos donde las partículas no se añadieron en exceso. De las partículas que se adhirieron, al menos la mitad de ellas (y más normalmente la totalidad de ellas sustancialmente, por ejemplo, más del 80%) se adhirieron a las fibras.

En realizaciones en que el enlazante se aplicó a las fibras en forma de sólido, el paso de activación puede comprender aplicar un líquido a las fibras tras aplicar el enlazante a las fibras, poco tiempo antes de que el enlazante se aplique a las fibras, o de forma simultánea a la aplicación del enlazante a las fibras.

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El paso de activación se puede realizar tras completar el paso de tratamiento, si es que se necesita un paso de tratamiento.

El siguiente ejemplo ilustrará varias aplicaciones específicas del proceso de activación, y no intentan poner límite a la invención.

Ejemplo 20

Una cantidad de 900 gramos de láminas de pasta de papel del sur blanqueado químicamente se sumergieron en una solución al 2% en masa de ácido ascórbico (aportado en forma de polvo seco por Aldrich Chemical Co. De Milwaukee, WI) durante treinta minutos. La lámina de 5 pulgadas de ancho se desenrolló entonces en un estante del laboratorio para dejarlo secar toda la noche, se calentó en un horno a 80ºC durante treinta minutos y se acondicionó en una cámara con una humedad relativa del 50% toda la noche. Se determinó entonces por gravimetría el peso de la lámina para que fuera aproximadamente el 7% del peso de ácido ascórbico. La lámina se humedeció con agua para alcanzar un contenido de humedad de 17-20% de forma que se puso en un molino de martillos Fitz ajustado con un tamaño de poro de 3/8 pulgadas. Humedeciendo con agua se activa el enlazante antes de la adición de partículas superabsorbentes (SAP). Las partículas de hidrogel de poliacrilato de un injerto de almidón (IM 1000F suministrado por Hoechst-Celanese de Portsmouth, VA) se añadieron en forma de SAP al molino de martillos por un dispositivo de alimentación de rosca, se mezcló con la pasta de papel, se cambió a una máquina formadora de corrientes de aire (aportada por Horsens, Dinamarca) y su fusionó con aire para formar una trama en una lámina. La trama que resultó contenía un 20% de SAP unido a las fibras por el enlazante.

Ejemplo 21

Una cantidad de 900 gramos de láminas de pasta de papel KittyHawk (de Weyerhaeuser Co., con un contenido de fibras sintéticas del 22%) se sumergió en una solución al 10% en peso de urea (aportada por Aldrich de Milwaukee, WI) durante treinta minutos. Las láminas de 5 pulgadas de ancho se desenrollaron en una estantería del laboratorio para dejarlas secar toda la noche, se calentó en un horno a 80ºC durante treinta minutos y se acondicionó en una cámara con una humedad relativa del 50% durante toda la noche. Entonces se pesaron las láminas gravimétricamente y se determinó alrededor de un 30% en peso de urea. Las láminas se pusieron en un molino de martillos con un tamaño de poro de 3/8 pulgadas, se desfibró, se puso en una línea de secado de M&J, y se fusionó con aire en una trama. En el momento que se formó la trama, el enlazante en la trama seca se activo por zonas diana humedecidas de la trama con agua desionizada en un patrón circular a partir de un rociar con una botella para alcanzar el contenido de humedad de la trama o de las zonas diana de 17-21%. Alícuotas de cinco gramos de hidrogel de poliacrilato (FAVOR 800 aportado por Stockhausen de Greensboro, North California) se cernieron a continuación en cada zona diana activada. La trama resultante contenía zonas diana con 5 gramos de SAP unidas a las fibras en cada zona diana. Los patrones de pulverización con espray alternativos se puede proporcionar dependiendo de la selección de las válvulas de espray o dispositivos de control diferentes que muestran diferentes patrones de pulverización.

XIV. Enlazantes Termoplásticos

Un enlazante auxiliar también se puede usar para ayudar a la unión de las fibras unas con otras por encima del punto de fusión del enlazante auxiliar. El enlazante auxiliar puede ser un material termoplástico sólido que se aplica a las fibras y suavizan elevando la temperatura durante el paso de unión por encima de la temperatura de secado por flujo de aire del enlazante auxiliar. El enlazante auxiliar entonces se suaviza temporalmente, se vuelve más fluido (por lo que por propósitos de conveniencia se referirá como la fusión del enlazante auxiliar) y a continuación se resolidificó mediante temperaturas más frías, que unieron termoplásticamente las fibras unas con las otras, y las partículas a las fibras. El enlazante auxiliar también puede contener una funcionalidad de puentes de hidrógeno que une las partículas a la fibra. Ejemplos de enlazantes auxiliares que son termoplásticos y también contienen grupos de puentes de hidrógeno incluyen etileno vinil alcohol, polivinil acetato, acrilatos, policarbonatos, poliésteres y poliamidas. Otra información acerca del uso de dichos enlazantes auxiliares se puede encontrar en la Patente Estadounidense Nº. 5.057.166.

El auxiliar o segundo enlazante se puede añadir a las fibras, tanto antes como después del primer enlazante, para ayudar a unir las fibras unas con las otras y para proporcionar unión adicional entre las fibras y las partículas. Un segundo enlazante apropiado sería un enlazante termoplástico o termoajustable. En el caso de polímeros termoplásticos, los polímeros pueden ser un material que permanece permanentemente termoplástico. De forma alternativa, tales polímeros pueden ser un material que está parcialmente o totalmente unido cruzadamente, con o sin un catalizador externo, en un polímero de tipo termoajustable. Tal como en algunos pocos ejemplos específicos, los enlazantes termoplásticos adecuados pueden estar hechos de los siguientes materiales; etileno vinil alcohol, acetato de polivinilo, acrílico, polivinil acetato acrilato, acrilatos, polivinil dicloruro, etileno vinil acetato, etileno vinil cloruro, cloruro de polivinilo, estireno, acrilato de estireno, estireno/butadieno, estireno/acrilonitrilo, butadieno/acrilonitrilo, acrilonitrilo/butadieno/estireno, ácido etileno acrílico, polietileno, uretanos, policarbonato, óxido, polipropileno, poliésteres y poliamidas.

Además, unos pocos ejemplos específicos de enlazantes termoajustables incluyen aquellos hechos con los siguientes materiales; epoxi, fenólico, bismaleimida, poliimida, melamina/formaldehído, poliéster, uretanos, urea y urea/formaldehído.

Más de uno de estos materiales se puede usar para tratar las fibras. Por ejemplo, un primer recubrimiento o funda de material termoajustable se puede usar seguido de un segundo recubrimiento de un material termoplástico. Las partículas superabsorbentes u otras partículas entonces se adhieren normalmente al material enlazante externo. Durante el uso continuo de las fibras para hacer productos, el material termoplástico se puede calentar para su secado por flujo de aire o variar la temperatura sin alcanzar el material termoajustable su temperatura de fusión. El material termoajustable remanente permite el siguiente calentamiento de las fibras para tratar el material termoajustable durante los siguientes procesos. De forma alternativa, el material termoajustable se trató al mismo tiempo que el material termoplástico se calentó mediante la calefacción de las fibras a la temperatura de fusión del termoajustable siendo el material termoplástico también calentado a su temperatura de variación.

Ciertos tipos de enlazantes potencian la resistencia al fuego de las fibras tratadas, y por lo tanto de los productos hechos de estas fibras. Por ejemplo, cloruro de polivinilo, dicloruro de polivinilo, cloruro de etileno vinilo y fenoles son retardantes del fuego.

Los surfactantes también se pueden incluir en el enlazante líquido si se desea. Otros materiales también se pueden mezclar con el enlazante líquido para impartir las características deseadas a las fibras tratadas. Por ejemplo, material en partículas, tal como pigmentos, también se pueden incluir en el enlazante para la aplicación a las fibras.

XV. Aplicación del Enlazante

Los enlazantes usados de acuerdo con la presente invención se pueden añadir a las fibras mediante cualquier método conveniente. Tal procedimiento es pulverizar con espray el enlazante o los enlazantes en una trama de las fibras que van siendo conducidas y siendo pulverizadas en una cinta de transporte. De forma alternativa, las fibras sueltas se pueden dejar caer delante del espray, o las fibras sueltas se pueden poner en una cinta de transporte pasado el espray. Las fibras sueltas también se pueden disolver con un enlazante o sumergirlas en el mismo. También es preferible enrollar y recubrir los enlazantes en la trama, particularmente si el enlazante es viscoso. Para los enlazantes sólidos, se puede obtener la unión del enlazante y la fibra o el enlazante puede simplemente ser rociado o puesto de otro modo sobre las fibras, seguido de un paso de fijación tal como la adición de calor o líquido. Las fibras también se pueden sumergir o se les puede rociar enlazante, o partículas de unión que se pueden aplicar a la misma. Estas fibras pueden, mientras aun estén húmedas en el caso de un enlazante líquido o siguiendo la activación de un líquido o sólido, combinándose con las partículas.

Las fibras también se pueden dejar secar para una activación posterior con un fluido de activación, tal como un líquido de activación, y combinarse al mismo tiempo con las partículas. Un ejemplo de cuando es deseable aplicar el enlazante a la fibra y después activar el enlazante en presencia de partículas es cuando las partículas se añaden en un lugar remoto. Por ejemplo, el enlazante se puede activar a partir de un estado inactivo en una segunda localización que está lejos de la primera localización donde el enlazante se añade a las fibras. La segunda localización puede ser, por ejemplo, una localización donde un fabricante combine las fibras y las partículas en productos, tales como productos absorbentes. Las partículas se pueden añadir a partir de alimentadores volumétricos convencionales en un molino de martillos o a partir de inyectores en una línea de elaboración de papel.

Un método para recubrir uniformemente las fibras con un enlazante y añadir las partículas se muestra en la Patente Estadounidense Nº. 5.064.689. no obstante, la invención no está limitada a ningún mecanismo específico para combinar las fibras, el enlazante y las partículas.

XVI. Producción de Fibras de alta densidad

La producción de fibras de alta densidad con uniones cruzadas intrafibra se conoce en el campo. Los procesos para elaborar tales fibras se describen en PE 440 472 A1; PE 427 317 A2; PE 427 316 A2; y PE 429 112 A2, así como en la serie de Solicitudes de Patentes Estadounidenses Nº. 07/607.268 de 31 de Octubre de 1990, y su homólogo europeo publicado. Estas fibras de alta densidad se pueden usar en la presente invención, con partículas unidas a estas mediante los enlazantes revelados aquí. Desde que se conocen los métodos para elaborar fibras de alta densidad, sólo una breve descripción de uno de tales procesos se muestra a continuación.

A. Sistema Global

El aparato 110 (Fig. 3) comprende un dispositivo de transporte 112 para transportar una matriz 114 de fibras de celulosa u otras fibras a través de una zona de tratamiento de fibras 116; un aplicador 118 para aplicar una sustancia de tratamiento tal como una sustancia de unión cruzada a partir de una fuente 119 de la misma a la matriz 114 en la zona de tratamiento de fibras 116; un fibrador 120 para la separación completa de las fibras de celulosa individuales que comprenden la matriz 114 para formar una salida de fibras de fibras de celulosa sustancialmente intactas sin liendres ni nudos; y un secador 122 acoplado al fibrador para una humedad residual por evaporación flash a partir de una salida de fibras para tratar la sustancia de unión cruzada, formando así fibras de celulosa tratadas y secas.

La matriz de fibras de celulosa 114 está preferiblemente en forma de una lámina extendida conservada en forma de un rollo 124 hasta su uso. Normalmente no es necesario que las fibras de celulosa comprendan la matriz 114 totalmente seca. Como las celulosa es una sustancia hidrofílica, las moléculas de la misma normalmente tienen un cierto nivel de humedad residual, aun tras el secado. El nivel de humedad residual es generalmente del 10% p/p o menos, que no es detectable como "humedad". La Fig. 3 también muestra que más de un aporte, tal como los rollos múltiples 124, de la matriz 114 de fibras celulósicas se puede procesar de forma simultánea usando la presente invención.

En la zona de tratamiento de fibras 116, los esprays u otros aplicadores 118 aplican sustancias químicas tales como agentes de unión cruzada a la matriz. Normalmente las sustancias químicas se aplican de forma uniforme a ambos lados de la matriz. El paso de la matriz húmeda entre un par de rollos 128 que ayuda en la distribución de las sustancias químicas uniformemente a través de la matriz. también se pueden usar, por supuesto, otros aplicadores.

La sustancia de unión cruzada es una solución líquida de cualquiera de la variedad de solutos de unión cruzada conocidos en el campo. Si se requiere, la sustancia de unión cruzada puede incluir un catalizador para acelerar las reacciones de unión entre moléculas de la sustancia de unión cruzada y las moléculas de celulosa. No obstante, muchas de estas sustancias de unión cruzada si no la mayoría no necesitan catalizador.

Los tipos preferidos de sustancias de unión cruzada se seleccionan de un grupo consistente en derivados de la urea tal como urea metilolada, ureas cíclicas metiloladas, ureas cíclicas dihidroxi metiloladas, y mezclas de las mismas. Una sustancia de unión cruzada específicamente preferida seria dimetiloldihidroxietileno urea (DMDHEU). Además, las sustancias de unión cruzada pueden ser ácidos carboxílicos, tales como ácido cítrico. Los materiales de unión cruzada se conocen en el campo, tal como los que se describen en la patente Chung mencionada anteriormente, Patente Estadounidense Nº. 4.935.022 de Lash, et al., Patente Estadounidense Nº. 4.889.595 de Herron et al., Patente Estadounidense Nº3.819.470 de Shaw, et al., Patente Estadounidense Nº 3.658.613 de Steijer, et al., Patente Estadounidense Nº. 4.822.453 de Dean, et al., y Patente Estadounidense Nº. 4.853.086 de Graef, et al.

Los catalizadores adecuados incluyen las sales acídicas que pueden ser útiles cuando se usan las sustancias de unión cruzada basadas en la urea. Tales sales incluyen cloruro de amonio, sulfato de amonio, cloruro de amonio, cloruro de magnesio, o mezclas de estos u otros compuestos similares. Las sales de metales alcalinos de ácidos que contienen fósforo también se pueden usar.

En la Fig. 3, la sustancia de unión cruzada aplicada a la matriz 114 se obtiene de un aporte 119 del mismo, tal como un tanque o un contenedor análogo.

Las fibras de celulosa unidas de forma cruzada son fibras individuales que cada una comprende múltiples moléculas de celulosa donde al menos una porción de los grupos hidroxilo en las moléculas de celulosa se han unido covalentemente a los grupos hidroxilo de las moléculas de celulosa vecinas en la misma fibra mediante reacciones de unión cruzada con adición externa de reactivos químicos llamados "sustancias de unión cruzada" o "agentes de unión cruzada". Los agentes de unión cruzada apropiados son generalmente del tipo bifuncional que creen "puentes" de unión covalente entre dichos grupos hidroxilo vecinos.

B. Dispositivo de Transporte

En referencia a la Fig. 3, cada trama 114 de las fibras celulósicas se transporta en un dispositivo de transporte 112, que transporta las tramas a través de la zona de tratamiento de las fibras 116. La Fig. 3 también muestra otra porción de un tipo de dispositivo de transporte que comprende un primer par de rodillos 126 y un segundo par de rodillos 128 para cada trama 114. el primer y segundo par de rodillos 126, 128 son particularmente efectivos para impulsar la trama correspondiente a una tasa de velocidad sustancialmente constante y controlada.

C. Zona de Tratamiento de Fibras

Cada trama 114 se impulsa por el primero y segundo par de rodillos 126, 128 a través de la zona de tratamiento de fibras 116 donde la trama 114 está impregnada con una sustancia líquida de unión cruzada. La sustancia de unión cruzada se aplica preferiblemente a una o ambas superficies de la trama usando cualquiera de la variedad de métodos conocidos en el campo útiles para tal propósito, tal como pulverizar con espray, enrollando, sumergiendo o un método análogo. También se emplean combinaciones de pulverización con espray y aplicadores en rodillo.

La sustancia de unión cruzada normalmente se aplica en una cantidad en un rango de alrededor de 2 kg hasta alrededor de 200 kg de sustancia química por tonelada de celulosa y preferiblemente alrededor de 20 kg hasta alrededor de 100 kg de sustancia química por tonelada de fibra de celulosa.

D. Fibración

El siguiente subsistema tras la zona de tratamiento de la fibra es un fibrador 120 que sirve para desentramar una o más matrices 130 impregnadas con la sustancia de unión cruzada en fibras de celulosa sustancialmente sin romper individuales que comprenden una salida de fibra.

Refiriéndonos además a la Fig. 3, un primer abanico de transportadores de diseño convencional 260 se pueden utilizar para propulsar las fibras a partir de la salida 162 del dispositivo de roce 132 a través del conducto 262.

Un componente opcional del fibrador 120 es un primera máquina de corriente de aire 264 o una máquina similar conocida en el campo, utilizada de un modo convencional para concentrar las fibras pasándolas a través de las salida 162 del dispositivo de roce 132. La primera máquina de corriente de aire 264 recibe las fibras a través del conducto 262 acoplado a la misma.

El exceso de aire se pude recuperar en el extremo superior 266 de la primera máquina de corriente de aire 264 y reciclarlo tal como se muestra a través del conducto 268 a una localización corriente arriba del primer abanico de transportadores 260 (si se usa). Este aire adicional puede ser beneficioso para facilitar la transferencia de las fibras a través del primer abanico de transportadores 260.

Un refinador de disco 268 es otro componente opcional del fibrador 120 que se puede emplear para efectuar una separación adicional de las fibras (eliminación de los nudos) si se necesita. El refinador de disco 268 es de un tipo conocido en el campo y comprende una entrada de refinador de disco 270 y una salida de refinador de disco 272. Un refinador de disco representativo 268 es el del tipo DM36 elaborado por Sprout-Bauer, Incorporado de Muncie, Pensilvania. Si se usa el refinador de disco 268, la entrada 270 del mismo se acopla mediante un conducto 274 a una salida 276 de la primera máquina de corriente de aire 264.

Un segundo abanico de transportadores 278 se puede utilizar opcionalmente para acuciar la propagación de las fibras a través de un conducto 180 corriente abajo del refinador de disco 268. El exceso de aire se puede recuperar a partir del extremo superior 266 de la primera máquina de corrientes de aire 264 y ser dirigido mediante un conducto 281 a un soporte 282 justo corriente arriba de un segundo abanico de transportadores 278.

Otro componente opcional del fibrador 120 es un generador de secado por flujo de aire 290 que recibe las fibras a partir de un segundo dispositivo transportador opcional 278 a través de un conducto 284. El generador de secado por flujo de aire se describe en detalle posteriormente y está pendiente en la Serie de Solicitudes de Patentes Estadounidenses Nº 07/607.157.

E. Secador

Refiriéndonos además a la Fig. 3, una realización preferida de la máquina presente 110 incluye un secador 122 que se usa para realizar dos funciones secuenciales: eliminar la humedad residual de las fibras y preparar el agente de unión cruzada. Preferiblemente, el secador 122 comprende una zona de secado 373 para recibir las fibras, por ejemplo a partir de una salida de un generador de ablandamiento 304 y para eliminar la humedad residual a partir de las fibras mediante un método de "secado flash" y una segunda zona de secado 360, 362 para tratar el agente de unión cruzada. En la Fig. 3, el agente de tratamiento empieza en la zona 360 y continua a través de la zona 362.

La realización de la Fig. 1 muestra que la zona 373 se acopla a la salida del generador de secado por flujo de aire por un conducto 372 y a una fuente 374 de aire caliente, normalmente producido por combustión de un aporte de un gas natural 376 y aire fresco 378. La temperatura del aire caliente se reguló para mantener la temperatura de la zona de secado 373 en el rango de alrededor de 200ºC hasta alrededor de 315ºC. A medida que la salida de la fibra pasa a la zona de secado 373, las fibras húmedas que comprenden la salida de las fibras se exponen sustancialmente instantáneamente a la elevada temperatura de esta zona. Esta exposición rápida a elevada temperatura imparte un efecto de "secado flash" a las fibras, causando un secado rápido y la separación de las fibras. El tiempo de paso a través de la zona de secado 373 es preferiblemente menor a un segundo.

La realización de la Fig. 3 muestra que la primera zona 360 comprende una primera torre 364 que comprende una porción estructural 366, una entrada 368, y una salida de la primera torre 370. La zona del secador 373 se acopla mediante un conducto 372 a una salida del generador de secado por flujo de aire 290.

En la Fig. 3, la primera torre 364 se muestra preferiblemente acoplada mediante un conducto 380 a un tubo inferior 382, que está acoplado mediante un conducto 384 a un tercer dispositivo de transporte 386 localizado en la entrada 388 de una segunda torre 390. El tercer dispositivo de transporte 386 transporta las fibras a través de un secador que pasa así a la segunda torre 390. Tal como las fibras pasan a través de la segunda torre 390, estás están expuestas aún a una temperatura de tratamiento en un rango de alrededor de 140ºC hasta alrededor de 180ºC, que es suficiente para efectuar el tratamiento con un agente de unión cruzada sin quemar las fibras secas. Los siguientes pasos mantienen las fibras separadas hasta que se completa la reacción de unión cruzada. La temperatura de tratamiento depende del tipo de material de unión cruzada usada para el tratamiento de las fibras y también se sitúan en un nivel al que no se quemen las fibras mientras se secan. Se debe saber que los secadores de etapa simple también se pueden usar.

Las fibras secadas y tratadas que salen del secador de la torre 390 con un nivel extremadamente bajo de liendres y sin virtualmente nudos. Además, estos no se descoloran a partir de la quemadura de las fibras y similares, y tienen una longitud de la fibra media sin cambios sustanciales a partir de la longitud media de las fibras que comprenden la matriz 14.

La Fig. 3 también muestra un segundo aparato generador de corrientes de aire 400 de diseño convencional acoplado mediante un conducto 402 a la salida de la torre 390, que sirve para concentrar las fibras que pasan a través para prepararlas para su recogida. Las fibras concentradas resultantes se pueden recoger usando cualquier número de dispositivos de recolección 408 conocidos en el campo, tal como los dispositivos de empaquetar la fibra.

Ejemplo 22

En este ejemplo, matrices fibrosas no tejidas se impregnaron con un agente de unión cruzada, se fibraron, se secaron y se trataron usando una máquina tal como se representa esquemáticamente en la Fig. 3.

Dos matrices de 52 pulgadas de ancho de fibras de pasta de madera de papel de pino del sur (de tipo NB316 de Weyerhaeuser Company) y con un peso base de 680 g/m^{2} se pusieron en la máquina. Las matrices se impregnaron usando dimetilodihidroxietileno urea a una concentración de alrededor de 5%, aplicando sobre ambos lados de cada matriz usando una combinación de toberas de espray y rodillos de impregnación. El nivel de carga del agente de unión cruzada fue de alrededor del 4,5% p/p.

Las matrices de fibra tratadas se pusieron en una proporción de 8 metros/min al dispositivo de roce 32. El dispositivo de roce específico usado en este ejemplo se equipó con seis entradas de matrices y un rotor con 16 hileras de martillos tal como se describe anteriormente alrededor de la circunferencia del rotor. El rotor tenía un diámetro de 30 pulgadas y se rotó a una velocidad angular de 1200 rpm mediante un motor eléctrico. Otras tasas de rpm también se han ensayado satisfactoriamente, incluyendo tasas de rpm extremadamente elevadas.

Las muestras aleatorias de fibras se obtuvieron a partir del dispositivo de roce de salida y se buscaron liendres. Estas muestras fueron de 2,6 gramos y se observaron menos de tres liendres de media con la mayoría de muestras sin liendres. El dispositivo de roce se trató con agua una vez cada dieciséis horas con el fin de limpiarlo.

Un refinador de disco se utilizó corriente abajo del dispositivo de roce. Este refinador de disco específico era un refinador DM36 tal como se menciona previamente. Un generador de secado por flujo de aire tal como se describe en las Figs. 7-9 también se usó corriente abajo del refinador de disco. La temperatura en la entrada del secador en este ejemplo estaba entre el rango de 200ºC y 315ºC. La temperatura en la segunda salida de la torre estaba entre el rango de 140ºC a 180ºC. La fibra de unión cruzada en la salida del secador se produjo en una tasa de alrededor de 5000 golpes por hora. Los enlazantes de partículas y las partículas usadas de acuerdo con la presente invención se podían añadir antes, después o simultáneamente con el tratamiento. El término "tratar en presencia del enlazante" indica que el enlazante se añade antes o simultáneamente con el tratamiento. Tratar en presencia del enlazante no es normalmente un problema debido a que el enlazante no puede participar siempre en la reacción de unión cruzada intrafibra, y el enlazante no se ve afectado por el paso de tratamiento. En ciertas situaciones, no obstante, el enlazante también puede formar uniones covalentes cruzadas intrafibra. Los ácidos policarboxílicos (tal como ácido cítrico), polioles (tal como dipropilenglicol) y poliaminas (tal como etilendiamina) pueden funcionar como agentes de unión cruzada, y se consumen durante el paso de elaboración de los enlaces cruzados covalentes. Por lo tanto en el caso limitado en que el agente de unión cruzada sea también un material enlazante, los pasos se deberían realizar para prevenir al enlazante de ser consumido como un agente de unión cruzada en el paso de tratamiento.

La formación de un enlace éster covalente intrafibra requiere un intermediario anhídrido. La formación del intermediario anhídrido se puede inhibir por la presencia de agua. Los presentes inventores han encontrado que alrededor de un 20% de agua (más preferiblemente al menos un 30% de agua) en peso en las fibras sería suficiente para retardar el tratamiento de modo que los grupos funcionales de unión adecuados permanecerían disponibles en las fibras para unir las partículas a las fibras. Por lo tanto cuando se trata el material de unión cruzada en presencia de un enlazante que también es un material de unión cruzada, las fibras podrían contener al menos alrededor del 20% de agua en peso de las fibras cuando el tratamiento empieza. Cuando tratamos el material de unión cruzada en presencia de un enlazante que no es también un material de unión cruzada, los pasos para prevenir la formación de enlaces covalentes no son normalmente necesarios. Cuando el material de unión cruzada no se trata en presencia del enlazante, que es cuando el enlazante se aplica tras el tratamiento, no se necesitan pasos para inhibir la formación de enlaces covalentes.

XVII. Producto Absorbente Compuesto

De acuerdo con la presente invención, las estructuras absorbentes de los productos se pueden elaborar a partir de fibras, con el enlazante y partículas adheridas. Estos productos pueden ser estructuras de composición (por ejemplo, hechas de varios materiales). Por ejemplo, las partículas pueden tener un núcleo de diferentes tipos de fibras, o capas de fibras, con o sin materiales de recubrimiento. Estos productos son capaces de absorber cantidades significativas de agua y otros fluidos, tales como orina y otros fluidos corporales. Tales productos incluyen, pero no se limitan a, pañales desechables, toallitas sanitarias, cojines para la incontinencia, toallas y similares.

Las Figs. 4-5 ilustran una estructura de matriz absorbente que se puede formar a partir de fibras de la presente invención, tanto si están unidas o no con otras fibras. Las Figs. 4 y 5 representan una matriz absorbente 410 con un patrón de pantalla estampado por calor 412. Las matrices que no tienen patrón también se pueden usar. Se puede formar una matriz con una lámina de recubrimiento 414 y una lámina secundaria 416, por ejemplo, poniendo una pieza de fibras cuadrada cortada siguiendo la lámina pre-cortada secundaria correspondiente. La lámina secundaria pre-cortada correspondiente se pone sobre la parte superior de la fibra 418 en la lámina inferior. Este ensamblaje puede entonces unirse de forma adhesiva alrededor de un margen continuo 420.

En referencia a las Figs. 6-7, se muestra una estructura absorbente en forma de vendaje. Se muestra un vendaje 430 para aplicarlo a una herida para absorber la sangre y otros fluidos corporales. Una matriz superabsorbente 440 se monta de forma segura sobre una exterior o una superficie formadora de la matriz 434 de una banda inferior 436. La matriz 440 contiene fibras 441, y las partículas se unen a las fibras 441 de acuerdo con la presente invención. Cualquier método de montaje o de asegurar adecuado se puede usar para fijar la matriz 440 a la superficie 434 de la banda 436. No obstante, es preferible para la superficie 434 ser cubierta con un adhesivo de modo que la matriz 440 se pueda montar adhesivamente en su lugar. Un ejemplo de adhesivo es etilenovinil acetato adhesivo. También es deseable para la superficie total 438 de la banda inferior 436 ser cubierta con un adhesivo convencional. La superficie 438 es la superficie que se fija al área de la piel que envuelve la herida. Las etiquetas traseras de los adhesivos convencionales se pueden usar para proteger el recubrimiento adhesivo y la matriz 440 hasta que se aplique el vendaje. Este tipo de tira adhesiva inferior es bien conocida en el campo.

La venda inferior 436 puede ser de cualquiera de los materiales flexibles apropiados conocidos para su aplicación en la piel. Es preferible para la tira 416 ser de un material que es impermeable al paso de líquido de modo que el fluido sea contenido por la venda. No obstante, la banda 436 puede estar abierta o ser de otro modo transpirable para permitir que el aire alcance la herida para promover el proceso de curación. Un ejemplo específico de una banda inferior apropiada 436 es una película de polietileno.

Tal como se describe en otras estructuras, se puede usar una variedad de combinaciones de antimicrobianos y otras partículas en las fibras 441 de tal vendaje. De nuevo, no obstante, las partículas se adhieren de forma segura en el lugar cuando las partículas tienen un enlace de hidrógeno o un enlace covalente coordinado, las fibras a que estas partículas están unidas tienen una función de enlace de hidrógeno, y en donde el enlazante no polimérico orgánico se selecciona del grupo consistente en una poliamida, una poliamina, un ácido polisulfónico, un polisulfonato, policarboxilato y combinaciones de los mismos. Además los enlazantes no poliméricos deberían incluir enlazantes orgánicos tales como glicerina, monoglicéridos, diglicéridos, ácido ascórbico, urea, glicina, pentaeritritiol, un monosacárido o un disacárido, ácido cítrico, ácido tartárico, taurina, dipropilenglicol, y derivados de la urea tal como DMDHEU. Sacáridos apropiados incluyen glucosa, sacarosa, lactosa, ribosa, fructosa, manosa, arabinosa, y eritrosa. Dos partículas diferentes, tal como los antimicrobianos en forma de partículas, se pueden adherir a la misma fibra. En la alternativa, cada tipo diferente de partículas antimicrobianas u otras partículas se pueden adherir de forma separada a las diferentes fibras. También, las mezclas de fibras se pueden incluir en estructuras absorbentes tales como la matriz 366. Por ejemplo, estas mezclas pueden incluir fibras con partículas de antimicrobiano adherido (uno o más antimicrobianos) y adhieren partículas superabsorbentes; fibras con una o más partículas de antimicrobiano sin partículas superabsorbentes mezcladas con las fibras con partículas superabsorbentes adheridas con o sin partículas antimicrobianas; y combinaciones de dichas fibras con fibras sin tratar y/o fibras cubiertas con enlazante sin partículas superabsorbentes o partículas de antimicrobiano. Además, otras partículas, tales como anticoagulantes o hemostáticos se pueden unir a las fibras.

La matriz superabsorbente del vendaje 430 también puede incluir una lámina de recubrimiento que esta hecha normalmente de cualquier material adecuado que permitirá fácilmente el paso de líquido a través de la lámina de recubrimiento a las fibras 441, tal como las matrices de fibras no tejidas de fibras tales como, por ejemplo, rayón, nylon, poliéster, propileno y mezclas de los mismos. El material de una lámina de recubrimiento específicamente preferida es una mezcla de 70 por ciento de rayón/ 30 por ciento de poliéster con un peso base de 18 g/m^{2} de Scott Paper Company.

Las Figs. 8 y 9 ilustran un pañal desechable convencional 550 con un núcleo 552 que comprende fibras de la presente invención con materiales de partículas superabsorbentes. Estos materiales de partículas pueden ser confinados en una zona diana (por ejemplo, la parte frontal o la porción de la entrepierna de un pañal indicado a 556) o una concentración más pesada en la zona diana. Esto se puede completar mediante fibras formadas por flujo de aire de la presente invención en dicha zona. También, el núcleo se puede activar por fusión del enlazante o humedeciendo la zona diana con agua. Las partículas superabsorbentes pueden ser pulverizadas o aplicadas de otro modo a la zona humedecida. A medida que la zona se va secando, las partículas se adhieren en su lugar.

XVIII. Densificación

Los productos tal como se describen anteriormente, así como las matrices de las fibras a usar de acuerdo con la presente invención, también se pueden densificar mediante aplicación externa de presión a la trama. La trama se podría densificar haciendo pasar a través de un grupo de rodillos programados a 60 y 90 pli (golpes por pulgada lineal, tal como en la prensa programada) respectivamente a las láminas obtenidas con densidades incrementadas. La densificación se puede proporcionar de forma alternativa mediante rodillos o prensas de compactación. Los inventores han encontrado que la densificación está facilitada en los productos que contienen SAP tratados con enlazantes de la presente invención, cuando la densificación tiene lugar con el enlazante en el estado activo. Los productos que se tratan con estos enlazantes requieren menos presión y calor que las fibras sin tratar para densificar a una densidad determinada. La densificación se realiza preferiblemente para producir un producto que tiene una densidad de alrededor de 0,05 a 0,7 g/cm^{3}, más preferiblemente 0,1 a 0,3 g/cm^{3}.

A continuación se dan ejemplos de densificación:

Ejemplo 23

Los productos de la presente invención se pueden formar en láminas de 550 gramos por metro cuadrado, seis pulgadas de diámetro, en un elaborador de matrices de laboratorio. Estas matrices entonces pasan a través de un equipo
de rodillos programados a 60 y 90 pli, respectivamente para proporcionar láminas con densidades de 0,3 y 0,5 g/cm^{3}.

Ejemplo 24

La pasta HBA con 40% IM1000F y pasta de HBA con 12% de glicerina y 40% de IM1000F se formaron en matrices de seis pulgadas en el formador de matrices, se sometieron entonces a una presión de alrededor de 6500 psi durante 15 segundos. La pasta HBA sin glicerina enlazante alcanza una densidad de 0,4 g/cm^{3} y la pasta de HBA con partículas de glicerina unidas alcanza una densidad de 0,57 g/cm^{3}. Este ejemplo ilustra que las fibras tratadas con el método de la presente invención obtiene una mejor densidad que las fibras sin tratar a la misma presión de compresión.

XIX. Adición de Agua

En algunas realizaciones de la invención, un material de unión cruzado se añade a las fibras y se tratan para formar enlaces covalentes intrafibra que producen fibras de mayor densidad. Si el material de unión cruzada y el enlazante son los mismos, o ambos son diferentes pero capaces de hacer unión cruzada intrafibra, y el enlazante se añade antes de que el tratamiento ocurra, sustancialmente todos los enlazantes/ material de unión cruzada se usará en la reacción de unión cruzada covalente, tal que ninguna esté disponible para la unión siguiente de las partículas a las fibras con puentes de hidrógeno y enlaces covalentes coordinados. En este caso particular (donde el material de unión cruzada y el enlazante son ambos capaces de unirse de forma cruzada, y se añaden antes del tratamiento) el agua se puede añadir a las fibras antes del tratamiento para retardar la iniciación del paso de tratamiento y asegurar que una porción de la funcionalidad del enlazante no se consume en la reacción de unión cruzada. Al menos un 20% de agua en peso en las fibras retarda suficientemente la formación del enlace covalente intrafibra para permitir a los ácidos policarboxílicos residuales de las fibras unir las partículas a las fibras. El siguiente ejemplo ilustra este proceso.

Ejemplo 25

Una lámina de pasta de 100 gramos se pulverizó en espray con 44,5% de material de unión cruzada intrafibra, y las láminas de la pasta entonces se deslaminaron y se pusieron en pequeños pedazos en un formador de matrices mientras se añadían partículas superabsorbentes a las láminas de pasta deslaminadas al mismo tiempo. Este material se hizo correr una segunda vez a través del formador de tramas para secarlo con flujo de aire, y el material se trató a continuación durante 20 minutos en un horno a 150ºC.

En una primera realización, el material de unión cruzada era urea de etileno modificada y ácido cítrico, mientras que el material particulado fue IM1000F. A las láminas de pasta de 100 g se añadieron 63,4 gramos de la etilen urea, 16,76 gramos de ácido cítrico, y 70 gramos de IM1000F, para un contenido de unión cruzada final de 35,2% de etilen urea y 9,3% de ácido cítrico, en peso. No se añadió agua en esta realización.

En una segunda realización, las láminas de pasta de 100 gramos se unieron de forma cruzada con 30,83 gramos de un polialdehído (glioxal), 5,03 gramos de glicol, 0,2 gramos de alumbre, 0,2 gramos de ácido cítrico, y 15 gramos de agua destilada. El tratamiento se realizó tras añadir a la matriz 70 gramos de IM1000F SAP.

La unión de partículas a la matriz fue pobre en ambas realizaciones.

Cada una de estas realizaciones se repitió, excepto la adición de 50 gramos de agua destilada antes del tratamiento. Por lo tanto había 50 g de agua en la primera realización y 65 g de agua en la segunda realización. La unión de partículas a las fibras se mejoró mucho.

La examinación con microscopio electrónico de las fibras de estas realizaciones mostró que la unión de partículas no se llevó a cabo en ausencia de la adición de los 50 g de agua. En presencia de 50 g de agua destilada, no obstante, los datos electromagnéticos mostraron la unión real de las partículas a las fibras.

XX. Unión de Partículas

La Fig. 10 muestra una fibra 600 de celulosa engrandada aislada con partículas SAP 602 unidas a ésta por un enlazante usado de acuerdo con la presente invención. Esta figura ilustra un ejemplo de la retención de SAP de sus formas de partículas discretas continuando con la unión a las fibras. Algunas partículas de la fusión de partículas pueden llevarse a cabo de acuerdo con esta invención, pero manteniendo la forma de partículas discretas excluyendo la formación de una capa completamente confluente en que las partículas pierden su identidad de partículas. Esta capa confluente produce un bloqueo del gel que interfiere con la absorción eficiente de líquido en las fibras.

La fibra 600 mostrada se agranda, y tiene un promedio de apariencia (tasa de longitud y amplitud) de alrededor de 10:1 a 5:1, preferiblemente alrededor de 10:1.

La Fig. 11 muestra las partículas 602 distribuidas sustancialmente de forma uniforme a través de la profundidad 604 de una matriz 606. Las partículas también muestran su adherencia a las superficies de la matriz. Las partículas se pueden distribuir en cualquier patrón deseado a través de la matriz de acuerdo con esta invención, y no necesitan necesariamente adherirse a todas las superficies o ser distribuidas a lo largo del volumen de la trama, o distribuida de forma uniforme.

Tal como se puede ver en las Figs. 10-11 (y en las Figs. 12-15 descritas posteriormente), las partículas no se encapsulan por los enlazantes. Las partículas y fibras a usar de acuerdo con la presente invención no se encapsulan con el enlazante. Además, el enlazante no se aglomera junto con las fibras, y en muchas realizaciones las fibras no se unen unas a las otras. Las partículas individuales discretas retienen su identidad en la superficie de las fibras, en lugar de ser incluidas en un embalaje termoplástico alrededor de la fibra y las partículas.

XXI. Fotomicrografías Electrónicas

Una fotomicrografía electrónica de partículas superabsorbentes (SAP) unidas a las fibras de celulosa con un enlazante de ácido ascórbico se muestra en la Fig. 12. Las SAP están en el margen izquierdo de la fotografía, y están enlazados a la fibra que ocupa la porción central de la fotomicrografía. La partícula se ve que está unida a la fibra, y se observa que la fibra padece algún daño de roce o cizalla que acaba con la fractura de la fibra. Es significativo que la fibra haya experimentado daño de cizalla o roce mientras que las partículas permanecían unidas a las fibras, este hecho indica que la unión fibra-partícula formada por el ácido ascórbico es muy fuerte y resistente, resistiendo la disrupción mecánica.

Las Figs. 13A, 13B, 13C y 13D muestran varias fotomicrografías electrónicas que ilustran las partículas individuales unidas a la fibra con un enlazante de lactosa. La Fig. 13C, por ejemplo, muestra que las SAP retienen su forma de partícula individual cuando se adhieren a la fibra con un enlazante de lactosa. Las partículas no forman una masa confluente de fusión sin identidad de partícula.

Ejemplo 26

Una fotomicrografía electrónica de partículas de ácido oxálico unidas a las fibras de celulosa con un enlazante de glicerina se muestra en la Fig. 14. El enlace del ácido oxálico está cerca del centro de la fotografía, y se observa unido a la fibra sin encapsulación mecánica de la fibra y las partículas mediante un enlazante encapsulador.

La Fig. 15 es una SEM ilustrativa de una partícula de sulfato de aluminio (alumbre) unido a la fibra de celulosa con un enlazante de glicerina. La partícula de alumbre se observa en el centro de la fotografía, y la partícula retiene su forma de partícula individual cuando se adhiere a la fibra. Las partículas no forman una masa confluente que pierda su identidad de partículas. Además, las partículas no se encapsulan por un material que mantiene mecánicamente la partícula en contacto con la fibra.

XXII. Mezclas de Fibras

Las fibras a usar de acuerdo con la presente invención, tal como la fibra 600, se pueden mezclar con otro tipo de fibras, tal como las que se revelan en la Patente Estadounidense Nº 5.057.166. Las fibras cubiertas por látex de la patente se pueden mezclar con las fibras a usar de acuerdo con la presente invención para producir un producto absorbente que tiene características de ambos tipos de fibras.

XXIII. Características Adicionales del Enlazante

La Patente Estadounidense Nº 3.903.889 revela un proceso para adherir partículas absorbentes a las fibras de pasta usando un jarabe, miel, y otros polisacáridos tal como dextrinas. Un requisito esencial de estos agentes adhesivos es que estos deben tener la propiedad de ser flexibles permanentemente y no adquieran la rigidez de una capa quebradiza. Los enlazantes a usar de acuerdo con la presente invención, en contraste, son capaces de funcionar como un enlazante tras solidificar en un material rígido cristalino. Aún cuando los enlazantes a usar de acuerdo con la presente invención que no se vuelven rígidos en un sólido (tal como glicerina) sean muy higroscópicos, y puedan estar presentes en las fibras con un contenido de agua total de no más del 15%, o hasta 12%. Estos se diferencian con los adhesivos tal como miel o jarabe de maíz revelados en la Patente Estadounidense Nº 3.903.889 que no son higroscópicos. Los enlazantes pegajosos hacen que sea dificultoso el procesamiento de las fibras cubiertas con enlazante. Los sacáridos no poliméricos tales como los monosacáridos y disacáridos, bloquean la elevada viscosidad y las propiedades físicas de adherencia pegajosa de los polisacáridos tal como jarabe de maíz y miel. Los sacáridos no poliméricos a usar de acuerdo con la presente invención pueden ser sólidos, que evitan la viscosidad y los problemas de manejo asociados con los polímeros.

Tal como se usa en esta solicitud, una partícula que es soluble en agua se disolverá completamente al menos 10 g de partículas en 300 ml de agua a 25ºC. Una partícula que es moderadamente soluble en el enlazante se disolverá completamente no más de alrededor de 5 g de partículas en 300 ml de enlazante a 25ºC.

Algunos de los enlazantes a usar de acuerdo con la presente invención también son solubles en agua. Un enlazante que es soluble en agua se disolverá completamente al menos 10 g del enlazante en 300 ml de agua a 25ºC.

Claims

1. Un método de unión de partículas a fibras con un enlazante, que comprende los pasos de: proporcionar material fibroso que comprende fibras de pasta de madera con una funcionalidad de enlaces a hidrógeno;

seleccionando un enlazante orgánico no polimérico con una volatilidad menor que la del agua, el enlazante comprende moléculas enlazantes, las moléculas enlazantes tienen al menos un grupo funcional capaz de formar un puente de hidrógeno o un enlace covalente coordinado con las partículas, y al menos un grupo funcional capaz de formar un puente de hidrógeno con el material fibroso,

aplicando el enlazante a las fibras antes de la adición de las partículas, estando el enlazante presente en las fibras en una cantidad de 1 al 40% del peso del material fibroso,

proporcionando así a las partículas una funcionalidad de formar enlaces de puentes de hidrógeno o un enlace covalente coordinado,

y uniendo las partículas al material fibroso.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde los grupos funcionales son cada uno capaz de formar puentes de hidrógeno.

3. El método de la reivindicación 2, en donde el enlazante orgánico no polimérico tiene grupos funcionales que se seleccionan del grupo consistente en un carboxilo, un carboxilato, un carbonilo, un ácido sulfónico, un sulfonato, un hidroxilo, un ácido fosfórico, un fosfato, una amida, una amina y combinaciones de los mismos.

4. El método de la reivindicación 3, en donde el enlazante orgánico no polimérico se selecciona del grupo consistente en glicerina, un monoéster de glicerina, un diéster de glicerina, glioxal, ácido ascórbico, urea, pentaeritritol, un monosacárido, un disacárido, glicina, ácido cítrico, taurina, ácido tartárico, dipropilenglicol, un derivado de urea, y combinaciones de los mismos.

5. El método de la reivindicación 4 en donde el enlazante orgánico no polimérico se selecciona del grupo consistente en glicerina, un monoéster de glicerina, un diéster de glicerina, un oligómero de poliglicerina, urea y combinaciones de los mismos.

6. El método de la reivindicación 1 en donde las partículas están presentes en una cantidad de 0,05 a 80 por ciento del peso total del material fibroso y las partículas.

7. El método de acuerdo con la reivindicación 6 en donde las partículas son partículas superabsorbentes que están presentes en una cantidad del 3 al 70 por ciento del peso total del material fibroso y partículas.

8. El método de la reivindicación 1 en donde el enlazante se deja que adopte un estado inactivo, activado más tarde el enlazante desde un estado inactivo en presencia de las partículas y del material fibroso mediante la aplicación de calor, un fluido de activación, o por aplicación de energía cinética al material fibroso y al enlazante inactivo.

9. El método de la reivindicación 8 en que el paso de activar el enlazante se realiza con un fluido de activación.

10. El método de la reivindicación 8 en donde el paso de exponer las partículas al enlazante en presencia del material fibroso comprende el paso de activación posterior del enlazante desde un estado inactivo a un segundo lugar que está apartado del primero donde se realiza el paso de proporcionar el enlazante sobre el material fibroso de tal modo que las partículas adheridas al material fibroso no necesiten ser remitidas entre el primer y el segundo lugar.

11. El método de acuerdo con la reivindicación 8 en donde el enlazante no polimérico incluye una funcionalidad seleccionada del grupo consistente en un carboxilo, un carboxilato, un carbonilo, un ácido sulfónico, un sulfonato, un fosfato, un ácido fosfórico, un hidroxilo, una amina, una amida y combinaciones de los mismos.

12. El método de acuerdo con la reivindicación 11 en donde hay al menos dos funciones en la molécula seleccionada de este grupo, y las dos funcionalidades son iguales o diferentes.

13. El método de la reivindicación 8 en donde las fibras son fibras de pasta de madera en un lecho de fibras de deposición húmeda o una línea de elaboración de tramas, y el enlazante se aplica a las fibras mientras las fibras están en el lecho de deposición húmedo o en la línea de elaboración de tramas.

14. El método de la reivindicación 1 en donde el enlazante se deja que adapte el estado inactivo, activando más tarde el enlazante desde el estado inactivo por adición previa de un fluido de activación, simultáneamente con, o tras la exposición de las partículas al enlazante en presencia del material fibroso.

\newpage

15. El método de la reivindicación 14 en donde el fluido de activación comprende agua en forma de líquido, vapor o gas húmedo.

16. El método de acuerdo con la reivindicación 1, comprendiendo además los pasos de:

proporcionar fibras de celulosa individualizadas que tienen sitios funcionales de unión de puentes de hidrógeno, en donde las fibras individuales se tratan en presencia de un material de unión cruzada para producir fibras de alta densidad con enlaces cruzados covalentes intrafibra mientras que los sitios funcionales de puentes de hidrógeno salientes disponibles en las fibras tratadas para puentes de hidrógeno, y las fibras se fibran para reducir los enlaces interfibra entre las fibras tratadas;

aplicar el enlazante a las fibras antes, durante o tras que las fibras se traten o se fibren, por lo tanto uniendo las partículas a las fibras, de modo que las partículas mantengan su forma de partícula individual sobre la superficie de la fibra.

17. El método de la reivindicación 16 en donde el paso de tratamiento comprende:

a.: Usar cualquier material de unión cruzada y tratar el material de unión cruzada antes de la aplicación del enlazante; o

b.: Tratar el material de unión cruzada en presencia del enlazante, en donde el enlazante no es un material de unión cruzada; o

c.: Tratar el material de unión cruzada en presencia del enlazante, en donde el enlazante también es un material de unión cruzada, y las fibras contienen suficiente agua cuando el paso de tratamiento empieza para retardar el tratamiento de tal modo que los grupos funcionales adecuados del enlazante resten para unir las partículas a las fibras.

18. El método de la reivindicación 16, en donde el enlazante también es un material de unión cruzada, y el enlazante orgánico no polimérico se selecciona del grupo consistente en un ácido policarboxílico, un poliol, un polialdehído, y una poliamina, y en donde las fibras contienen agua suficiente cuando el paso de tratamiento empieza a retardar el tratamiento de modo que los grupos funcionales adecuados del enlazante resten para unir las partículas a las fibras.

19. El método de la reivindicación 16, en donde el paso de tratamiento comprende tratar el material de unión cruzada en presencia de un enlazante orgánico no polimérico, en donde al menos uno de los enlazantes orgánicos no poliméricos y el material de unión cruzada se seleccionan del grupo consistente en un ácido policarboxílico, un polialdehído, un poliol y una poliamina, y las fibras contienen al menos un 20% de agua en peso de las fibras cuando el paso de tratamiento empieza.

20. El método de las reivindicaciones 1 o 17 en donde las partículas comprenden partículas superabsorbentes.

21. El método de la reivindicación 1 incluyendo el paso de densificar las fibras y las partículas enlazadas por aplicación de presión externa a las fibras.

22. El método de acuerdo con la reivindicación 21 en donde las partículas son partículas superabsorbentes.

23. El método de acuerdo con las reivindicaciones 8 ó 14 incluyendo el paso de densificar las fibras y las partículas unidas por aplicación de presión externa a las fibras en donde el paso de densificar se realiza con el enlazante en estado activo.

24. El método de la reivindicación 21 incluyendo el paso de formar las fibras en una trama o lámina antes del paso de densificación de modo que la trama o lámina se densifique por aplicación de presión externa en la lámina o trama.

25. El método de la reivindicación 1 en que el paso de seleccionar un enlazante orgánico no polimérico comprende el paso de seleccionar un material de unión cruzada para la aplicación al material fibroso, siendo el material de unión cruzada tratable para producir fibras de alta densidad con uniones cruzadas internas, el método además comprende tratar el material de unión cruzada y las fibras para producir fibras de alta densidad que se unen de forma cruzada internamente mientras que los sitios funcionales de enlaces covalentes coordinados o puentes de hidrógeno salientes están disponibles en el material de unión cruzada de modo que durante el paso de proporcionar partículas, las partículas se unen.

26. El método de la reivindicación 25 incluyendo además el paso de densificar las fibras y las partículas unidas por aplicación de presión externa a las fibras.

27. El método de la reivindicación 26 en donde las partículas son partículas super-absorbentes.

28. El método de acuerdo con la reivindicación 1 en donde las partículas comprenden más de un tipo de partículas, y al menos un tipo de partículas es una partícula superabsorbente.

29. El método de la reivindicación 28 en que un tipo de partículas es una partícula que no es superabsorbente que está presente en la cantidad de 0,05 por ciento a 10,0 por ciento del peso total del material fibroso y las partículas.

30. El método de la reivindicación 27 que además comprende el paso de formación de las fibras en una trama o lámina antes del paso de densificación de modo que la lámina o trama se densifique por aplicación externa de presión en la trama o lámina.

31. El método de la reivindicación 27 en donde el paso de densificación comprende densificar las fibras y las partículas adheridas bajo condiciones de temperatura ambiente.

32. El método de la reivindicación 27 en que el paso de densificación comprende aplicar presión a la lámina o trama para producir un producto que tiene una densidad desde 0,05 g/cm^{3} a 0,7 g/cm^{3}.

33. El método de la reivindicación 1 en donde las partículas son solubles en agua y moderadamente solubles en el enlazante.

34. El método de la reivindicación 1 en donde las partículas tienen una solubilidad en agua de al menos 10 g en 300 ml de agua a 25ºC, y una solubilidad en el enlazante de no más de alrededor de 5 g en 300 ml de enlazante a 25ºC.

35. El método de acuerdo con la reivindicación 1 en donde las partículas son partículas que no absorben agua y las partículas son solubles en agua y moderadamente solubles en el enlazante.

36. El método de la reivindicación 33 en donde el enlazante es capaz de formar un sólido una vez secado.

37. El método de la reivindicación 33 que comprende además el paso de activar el enlazante en las fibras a partir de un estado inactivo por aplicación de calor, un fluido de activación, o aplicando energía cinética al material fibroso y al enlazante.

38. El método de acuerdo con la reivindicación 7, en donde el enlazante orgánico no polimérico se selecciona del grupo consistente en propilenglicol, dipropilenglicol, etilenglicol, trimetilenglicol y 2,3-butanodiol.

39. El método de la reivindicación 8 en que el paso de activación se realiza por aplicación de energía cinética al material fibroso y al enlazante inactivo.

40. Un método de unión de partículas a las fibras con un enlazante comprendiendo los pasos de:

proporcionar material fibroso que comprende una fibra con una función de puente de hidrógeno;

seleccionar un enlazante orgánico no polimérico con una volatilidad menor que el agua, comprendiendo el enlazante moléculas de unión, las moléculas de unión tienen al menos un grupo funcional capaz de formar puentes de hidrógeno o enlaces covalentes coordinados con las partículas, y al menos un grupo funcional capaz de formar un puente de hidrógeno con el material fibroso;

el paso de proporcionar material fibroso que comprende el paso de proporcionar fibras de celulosa individualizadas que tienen sitios funcionales de puentes de hidrógeno, en donde las fibras individuales se tratan en presencia de material de unión cruzada para producir fibras de alta densidad con enlaces cruzados covalentes intrafibra mientras que los sitios funcionales de puentes de hidrógenos salientes están disponibles en las fibras tratadas para puentes de hidrógeno, y las fibras se fibran para reducir la unión interfibra entre las fibras tratadas;

aplicar el enlazante a las fibras antes, durante o después de que las fibras se traten o fibren, estando el enlazante presente en las fibras en una cantidad de 1 al 40% del peso basado en el peso de las fibras;

unir después las partículas a las fibras, mientras que las partículas mantienen su forma de partículas individuales sobre la superficie de la fibra.

41. Un producto fibroso obtenible por los métodos de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 40.

42. Un producto fibroso que comprende:

un material fibroso que comprende una fibra de pasta de madera con una función de puente de hidrógeno; y

un enlazante con una volatilidad menor que el agua y seleccionado del grupo consistente de un monoglicérido o diglicérido y combinaciones de los mismos, estando el enlazante presente en las fibras en una cantidad de 1 al 40% del peso basado en el peso de las fibras y en que el producto fibroso está sin partículas.

43. Un producto fibroso comprendiendo:

pulpa de madera con funciones de puentes de hidrógeno; y

un enlazante seleccionado del grupo consistente en glicerina, un monoéster de glicerina, un diéster de glicerina, un oligómero de poliglicerina, urea, y combinaciones de los mismos, estando el enlazante presente en las fibras de la pulpa de madera en una cantidad de 1 al 40% del peso basado en el peso de las fibras y en que el producto fibroso está sin partículas.

44. El producto de la reivindicación 43 en donde el enlazante es glicerina.

45. El producto de la reivindicación 44 en donde el enlazantes está presente en una cantidad desde alrededor del 2 por ciento al 30 por ciento basado en el peso total de producto.

46. El producto de la reivindicación 43 en donde el enlazante es glicerina y urea.

47. El producto de acuerdo con la reivindicación 46 en donde el enlazante está presente en una cantidad desde el 2 por ciento al 30 por ciento basándose en el peso total del producto.

48. Un producto fibroso comprendiendo:

un material fibroso que comprende una fibra de pasta de papel con una función de puente de hidrógeno; y

un enlazante con una volatilidad menor que el agua, el enlazante comprendiendo moléculas de enlazante, en donde las moléculas de enlazante se seleccionan del grupo consistente en glicerina, un monoéster de glicerina, un diéster de glicerina, urea y combinaciones de los mismos y siendo la cantidad de enlazante en las fibras del 1 a 40% del peso total del material fibroso y en que el producto fibroso está sin partículas.

49. Un producto fibroso comprendiendo fibras de pasta de madera con un enlazante orgánico no polimérico con una volatilidad menor que el agua, comprendiendo el enlazante moléculas enlazantes con al menos un grupo funcional capaz de formar un puente de hidrógeno o un enlace covalente coordinado con partículas y al menos un grupo funcional capaz de formar un puente de hidrógeno con las fibras de la pulpa de madera, estando el enlazante presente en las fibras en una cantidad de 1 al 40% del peso basado en el peso de las fibras y en que el material fibroso está sin partículas.

50. El producto fibroso de la reivindicación 49, en donde el enlazante no polimérico comprende un diol.

51. El producto fibroso de la reivindicación 50, en donde el diol es propilenglicol.

52. El producto fibroso de la reivindicación 50, en donde el diol es trimetilenglicol.

53. El producto de la reivindicación 49, en donde el enlazante no polimérico es ácido láctico.

54. El producto fibroso de la reivindicación 50, en donde el diol es dipropilenglicol.

55. El producto fibroso de la reivindicación 50, en donde el diol es etilenglicol.

56. El producto fibroso de la reivindicación 50, en donde el diol es 2,3-butanodiol.

57. Un producto absorbente que comprende el material fibroso de acuerdo con la reivindicación 41.

58. El método de la reivindicación 7, en donde el enlazante orgánico no polimérico es ácido láctico.

59. El producto fibroso de la reivindicación 49, en donde el enlazante orgánico no polimérico tiene grupos funcionales que se seleccionan del grupo consistente en un carboxilo, un carboxilato, un carbonilo, un ácido sulfónico, un sulfonato, un hidroxilo, un ácido fosfórico, un fosfato, una amida, una amina, y combinaciones de los mismos.