ES2210323T3 - Cuerpo absorbente con permeabilidad mejorada a los liquidos. - Google Patents

Abstract

SE MUESTRA UNA ESTRUCTURA ABSORBENTE QUE CONTIENE UN MATERIAL POLIMERICO FORMADOR DE HIDROGEL, FIBRA BASICA HUMECTABLE Y FIBRA AGLUTINANTE HUMECTABLE. LA ESTRUCTURA ABSORBENTE PRESENTA UNA PERMEABILIDAD MEJORADA EN DIRECCION Z A UN LIQUIDO SI SE COMPARA CON UNA ESTRUCTURA ABSORBENTE BASICAMENTE IDENTICA QUE NO CONTIENE FIBRA AGLUTINANTE HUMECTABLE. SE MUESTRA TAMBIEN UN PRODUCTO ABSORBENTE DESECHABLE QUE CONTIENE UNA ESTRUCTURA ABSORBENTE DE ESTE TIPO.

Description

Cuerpo absorbente con permeabilidad mejorada a los líquidos.

Antecedentes de la invención Sector técnico al que pertenece a la invención

La presente invención se refiere a un cuerpo o estructura absorbente adecuada para su utilización en productos absorbentes en un solo uso. Más particularmente, la presente invención se refiere a una estructura absorbente que comprende un material polímero formador de hidrogel, una fibra cortada humectable, y una fibra aglomerante humectable, que muestra características mejoradas a la manipulación de líquidos.

Descripción de las técnicas relacionadas

El objetivo de los productos absorbentes de un solo uso es, de manera típica, el control de desperdicios corporales. A efectos de controlar los desperdicios corporales líquidos, la estructura absorbente situada dentro de un producto absorbente debe ser capaz, en general, de absorber en primer lugar el líquido dentro del producto absorbente, y a continuación distribuir el líquido dentro del producto absorbente, y a continuación retener el líquido dentro del producto absorbente.

En general, es importante que la estructura absorbente absorba el líquido aproximadamente a la velocidad de suministro del líquido al producto absorbente, puesto que lo contrario el líquido se escapará de la superficie del cuerpo absorbente y no se encontrará presente para que el cuerpo absorbente distribuya y retenga el líquido dentro del producto absorbente. Es decir, si la velocidad de absorción de líquido del cuerpo absorbente es menor que la velocidad de suministro del líquido al producto absorbente, existe la posibilidad de fugas del líquido desde el producto absorbente.

Además, si la distribución del líquido por la estructura absorbente dentro del producto absorbente no resulta adecuada, la eficacia de la utilización de la estructura absorbente será baja. De manera típica, los productos absorbentes disponibles en el comercio están diseñados con un exceso de capacidad absoluta de retención saturada de líquidos. De este modo, la estructura absorbente del producto absorbente no es habitualmente utilizada de modo completo. Un incremento en la eficacia de distribución del líquido por el material absorbente permitiría potencialmente o bien un nivel de saturación de líquido más elevado para un producto absorbente que utiliza la misma cantidad de estructura absorbente, o la utilización de una menor cantidad de estructura o cuerpo absorbente para conseguir el mismo nivel de saturación de líquido conseguido en el producto absorbente sin incremento de fugas de líquidos. La utilización de una cantidad menor de cuerpo absorbente para conseguir el mismo nivel de saturación de líquido conseguido en un producto absorbente tendrá como resultado típicamente que una menor cantidad de producto absorbente será enviada al medio ambiente.

Se conocen bien, en general, las estructuras absorbentes adecuadas para utilizar en productos absorbentes. Originalmente, era práctica general formar cuerpos o estructuras absorbentes mediante una matriz fibrosa absorbente realizada de modo completo a partir de pulpa de madera de tipo esponjoso, tal como una esterilla de pulpa de madera triturada. Dada la cantidad relativamente baja de líquido absorbido por la pulpa de madera esponjosa en cuanto a gramos de líquido absorbido por gramo de pulpa de madera esponjosa, es necesario utilizar cantidades relativamente grandes de pulpa de madera esponjosa, lo cual requiere la utilización de cuerpos absorbentes relativamente grandes y de sensible espesor.

Para incrementar la capacidad absorbente de dichos cuerpos absorbentes, es habitual incorporar en los mismos un material polímero formador de hidrogel. Estos materiales polímeros formadores de hidrogel son en general capaces de absorber un mínimo de 10 veces su peso en agua. La introducción de materiales polímeros formadores de hidrogel en dichos cuerpos absorbentes permite la utilización de una cantidad menor de pulpa de madera esponjosa, puesto que el material polímero formador de hidrogel tiene, en general, una capacidad de absorción de líquido más elevada, considerada en cuanto a gramo por gramo base, que la pulpa de madera esponjosa. Además, dichos materiales polímeros formadores de hidrogel son en general menos sensibles a la presión que la pulpa de madera esponjosa. Por esta razón, la utilización de materiales polímeros formadores de hidrogel permite generar la producción de un producto absorbente más delgado y de menores dimensiones.

Un problema que presentan las estructuras absorbentes de tipo conocido, que comprenden materiales polímeros formadores de hidrogel y fibras que son esencialmente fibras de pulpa de madera esponjosa, es que cuando se humedecen con un exceso de líquido, la estructura absorbente se puede apastar, inhibiendo por lo tanto el flujo de líquido a través de la estructura absorbente. Además, dichas estructuras absorbentes de tipo conocido tienen, en general, una integridad reducida en estado húmedo, siendo por lo tanto la estructura absorbente susceptible de romperse en estado húmedo, y haciendo que la estructura absorbente sea difícil de manipular separadamente sin la utilización de materiales envolventes tales como hojas envolventes de tipo celulósico suave.

Características de la invención

Es deseable producir un cuerpo absorbente capaz de cumplir o superar estas características de comportamiento de estructuras absorbentes conocidas, conteniendo simultáneamente una concentración relativamente elevada de material polímero formador de hidrogel. También es deseable producir una estructura absorbente capaz de absorber con rapidez el líquido descargado bajo presiones típicamente encontradas durante su utilización, y retener el líquido absorbido a presiones típicamente encontradas durante la utilización. Además, es deseable producir una estructura absorbente que, una vez húmeda, mantenga sustancialmente su integridad y mantenga sustancialmente o mejore su capacidad de manipulación de líquidos.

Estos y otros objetivos se consiguen mediante un cuerpo absorbente que comprende un material polímero formador de hidrogel, fibras cortadas humectables y fibras aglomerantes humectables, de manera que el cuerpo absorbente muestra valores de permeabilidad mejorados en dirección Z en comparación con una estructura absorbente esencialmente idéntica de otro tipo que no comprende fibras aglomerantes humectables.

En una realización, un cuerpo absorbente comprende:

a.

de 20 a 65 por ciento en peso de un material polímero de alta absorbencia;

b.

de 25 a 70 por ciento en peso de fibras cortadas humectables; y

c.

de un porcentaje superior a 7-40 por ciento en peso de fibras aglomerantes procedentes de un material de polipropileno hidrófilo, comprendiendo un componente de polipropileno y un componente polímero hidrofilizante, siendo polimerizado dicho componente polímero con el componente de polipropileno, de manera que las fibras aglomerantes actúan formando un elemento laminar compuesto cuando las fibras aglomerantes se encuentran en su forma final en el cuerpo o estructura absorbente;

de manera que todos los porcentajes en peso se basan en el peso total del material polímero de alta absorbencia, fibras cortadas humectables y fibras aglomerantes humectables en la estructura absorbente,

de manera que la estructura absorbente muestra un valor de permeabilidad en dirección Z a una saturación de 60 por cien que no es inferior al valor de la permeabilidad en dirección Z del cuerpo absorbente con una saturación de 30 por cien,

de manera que la estructura absorbente muestra un valor de permeabilidad en dirección Z a 60 por ciento de saturación que es superior a 987 x 10^{-9}cm^{2} (100 Darcy),

y, de manera que el cuerpo absorbente muestra un valor de resistencia a la compresión que es, como mínimo, de 0,15/milímetro.

Según otro aspecto, es deseable conseguir un cuerpo absorbente de un solo uso de estructura delgada, tal como un pañal para niños, cuyo producto absorbente de un solo uso utiliza un cuerpo absorbente que tiene un volumen relativamente pequeño y una elevada concentración de material polímero formador de hidrogel. Además, es deseable conseguir un producto absorbente de un solo uso que tiene un volumen relativamente pequeño y una capacidad relativamente alta.

En una realización, estos objetivos se consiguen en un producto absorbente de un solo uso que comprende una hoja o lámina superior permeable a los líquidos, una hoja posterior o de soporte, y un cuerpo o estructura absorbente según la presente invención dispuesta entre dichas hojas superior e inferior.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista en perspectiva de una realización de un producto absorbente de un solo uso, según la presente invención.

La figura 2 es una vista ilustrativa del equipo utilizado en la determinación de la capacidad de retención saturada de líquido de un cuerpo absorbente.

Descripción detallada de la realización preferente

Según un aspecto, la presente invención se refiere a una estructura absorbente utilizable en un producto absorbente de un solo uso, que posee características deseables y mejoradas de manipulación de líquidos, que se pueden conseguir por la selección cuidadosa y utilización de un material polímero formador de hidrogel, fibras cortadas humectables y fibras aglomerantes humectables utilizadas en la formación de dichas estructuras absorbentes.

Tal como se utiliza en esta descripción, los términos "material polímero formador de hidrogel" está destinado a hacer referencia a un material altamente absorbente, al que se hace referencia habitualmente como material superabsorbente. Estos materiales de alta absorbencia son, en general, capaces de absorber una cantidad de líquido, tal como orina sintética, una solución salina acuosa según un porcentaje de 0,9 por cien, o fluidos corporales, tales como flujos menstruales, orina o sangre, como mínimo 10, de manera adecuada 20, y llegando hasta 100 veces el peso del material polímero formador de hidrogel en las condiciones en las que el material polímero formador de hidrogel es utilizado. Entre las condiciones típicas se incluyen, por ejemplo, una temperatura entre 0ºC y 100ºC y de manera adecuada condiciones ambiente, tales como 23ºC y 30 a 60 por ciento de humedad relativa. Después de la absorción del líquido, el material polímero formador de hidrogel se hincha de manera típica formando un hidrogel.

El material polímero formador de hidrogel puede estar constituido a partir de un material de hidrogel orgánico que puede incluir materiales naturales, tales como, agar, pectina, y goma agar, así como materiales sintéticos, tales como polímeros sintéticos de hidrogel. Dichos polímeros sintéticos de hidrogel incluyen, por ejemplo, carboximetil celulosa, sales de metal alcalino de ácido poliacrílico, poliacrilamidas, alcohol polivinílico, copolímeros de etileno y anhídrido maleico, polivinil éteres, hidroxipopil celulosa, polivinil morfolinona, polímeros y copolímeros de ácido vinil sulfónico, poliacrilatos, poliacrilamidas, y polivinil piridinas. Otros polímeros de hidrogel adecuados comprenden almidón injertado de acrilonitrilo hidrolizado, almidón injertado de ácido acrílico, y copolímeros de isobutileno y anhídrido maleico, y mezclas de los mismos. Los polímeros de hidrogel están preferentemente reticulados de forma ligera para hacer el material sustancialmente insoluble al agua pero hinchable por acción de la misma. La reticulación puede tener lugar, por ejemplo, por irradiación o bien enlaces covalentes, iónicos, de van der Waals, o de hidrógeno. Los materiales polímeros formadores de hidrogel adecuados se pueden conseguir de manera típica de diferentes suministradores comerciales, tales como The Dow Chemical Company, Hoechst Celanese, Allied Colloids Limited, o Stockhausen, Inc.

El material polímero formador de hidrogel, utilizado en las estructuras o productos absorbentes de la presente invención, debe ser apropiado para absorber un líquido bajo una carga aplicada. Para los objetivos de la presente solicitud, la capacidad de un material polímero formador de hidrogel en absorber un líquido bajo una carga aplicada, y funcionar en esas condiciones se cuantifica como el valor de Absorbencia Bajo Carga (AUL). El valor AUL se expresa como cantidad (en gramos) de una solución de clorurosódico acuosa al 0,9 porciento en peso, que puede absorber el material polímero formador de hidrogel en 60 minutos por gramo de material polímero formador de hidrogel bajo una carga de 0,3 libras por pulgada cuadrada (aproximadamente 2,0 kilopascales), encontrándose limitado en cuanto a su hinchamiento en el plano normal a la carga aplicada. El material polímero formador de hidrogel utilizado en los cuerpos absorbentes, según la presente invención, muestra de manera adecuada un valor AUL mínimo de 15, de manera más adecuada como mínimo de 20, y hasta 50 gramos de líquido por gramo de material polímero formador de hidrogel. El método por el que se puede determinar el valor AUL queda indicado en detalle, por ejemplo, en las patentes US-A-5.149.335 o US-A-5.247.072, que se incorporan a título de referencia.

De manera adecuada, el material polímero formador de hidrogel adopta forma de partículas que, en estado no hinchado, tienen diámetros en sección transversal máxima dentro de una gama aproximada de 50 a 1000 micras, preferentemente dentro de una gama de 100 micras a 800 micras, según determinación por análisis de cribado, según el método de prueba D-1921 de la Sociedad Americana para Pruebas y Materiales (ASTM). Se comprenderá que las partículas de un material polímero formador de hidrogel, comprendidas dentro de las gamas de valores escritas anteriormente, pueden comprender partículas sólidas, partículas porosas o partículas aglomeradas, que comprenden muchas partículas más pequeñas aglomeradas en partículas que quedan comprendidas dentro de las gamas de tamaños que se han descrito.

El material polímero formador de hidrogel se encuentra presente típicamente en un cuerpo o estructura absorbente o producto de la presente invención en una cantidad eficaz para tener como resultado un producto o estructura absorbente capaz de absorber la cantidad deseada de líquido y mostrando la estructura absorbente las características absorbentes deseadas. Como tal, el material polímero formador de hidrogel se debe encontrar presente en la estructura absorbente en una cantidad superior a una cantidad mínima, de manera que la estructura absorbente muestre las características absorbentes deseadas. No obstante, el material polímero formador de hidrogel debe encontrarse presente en el cuerpo absorbente en una cantidad que no sea excesiva, de manera que la estructura absorbente no experimente bloqueo de gel por material polímero formador de hidrogel en situaciones de hinchado, que puede afectar de manera poco deseable las características absorbentes de la estructura absorbente.

El material polímero formador de hidrogel se encuentra presente de forma deseable por lo tanto en la estructura absorbente de la presente invención en una cantidad comprendida entre 20 a 65 por ciento en peso, de manera adecuada en una cantidad comprendida entre 25 y 60 por ciento en peso, y de manera más adecuada de 30 a 55 por ciento en peso, basado en el peso total del material polímero formador de hidrogel, fibras cortadas humectables y fibras aglomerantes humectables de la estructura absorbente.

Dado que los materiales polímeros formador de hidrogel presentes en las estructuras absorbentes de la presente invención se pueden encontrar presentes en concentraciones elevadas, las estructuras absorbentes de la presente invención pueden ser relativamente delgadas y ligeras en peso, tienen un volumen relativamente pequeño y funcionan, no obstante, de la manera deseada.

Tal como se utiliza en esta descripción, el término "fibras cortadas" está destinado a indicar fibras naturales o fibras cortadas, por ejemplo, de un filamento fabricado. Estas fibras cortadas están destinadas a actuar en la estructura absorbente de la presente invención como recipiente temporal para el líquido y también como conducto para la distribución del mismo.

Preferentemente, las fibras cortadas utilizadas en las estructuras absorbentes de esta invención deben estar comprendidas en longitud de 0,1 a 15 cm, y de manera adecuada de 0,2 a 7 cm. Las fibras cortadas con estas características dimensionales, una vez combinadas con las fibras aglomerantes humectables y con el material polímero formador de hidrogel, ayudan a impartir el volumen, captación de mejorada de líquido, distribución de líquido y resistencia y/o flexibilidad deseable y características de elasticidad deseados a las estructuras absorbentes de la presente invención.

Tal como se utiliza en esta descripción, el término "humectable" está destinado a hacer referencia a fibras que muestran un ángulo de contacto menor de 90ºC con respecto a un líquido, tal como agua, orina sintética, o una solución acuosa salina de 0,9 por ciento en peso. Tal como se utiliza en esta descripción, el ángulo de contacto se puede determinar, por ejemplo, tal como se ha indicado por Robert J. Good y Robert J. Stromberg, Ed., en "Surface and Colloid Science -Experimental Methods", Vol.11, (Plenum Press, 1979). De manera adecuada, las figuras humectables hacen referencia a fibras que muestran un ángulo de contacto menor de 90º con la orina sintética en el aire a una temperatura comprendida entre 0ºC y 100ºC y de manera adecuada a condiciones ambiente, tales como 23ºC.

Se pueden formar fibras humectables adecuadas intrínsecamente a partir de fibras humectables o se pueden formar a partir de fibras hidrofóbicas intrínsecamente, que tienen un tratamiento superficial que las hace hidrofílicas. Cuando se utilizan fibras tratadas superficialmente, el tratamiento superficial es de modo deseable de tipo no fugitivo. Es decir, el tratamiento superficial preferentemente no es eliminado por lavado de la superficie de las fibras con la primera proyección o contacto de líquido. Para los objetivos de la presente solicitud, una superficie de tratamiento sobre un polímero de características generales hidrofóbicas se considerará que es de tipo no fugitivo cuando la mayor parte de las fibras muestran un ángulo de contacto con el líquido en el aire menor de 90º para tres mediciones consecutivas de ángulo de contacto, con secado entre cada medición. Es decir, la misma fibra es sometida a tres determinaciones separadas de ángulo de contacto y, si las tres determinaciones de ángulo de contacto indican un ángulo de contacto de líquido en el aire menor de 90º, el tratamiento superficial de las fibras se considerará no fugitivo. Si el tratamiento superficial es de tipo fugitivo, el tratamiento superficial tenderá a eliminar por lavado las fibras durante la primera medición de ángulo de contacto, exponiendo de esta manera la superficie hidrofóbica de las fibras situadas por debajo y mostrará mediciones de ángulo de contacto subsiguientes superiores a 90º.

Si se utiliza un tratamiento superficial, el tratamiento superficial se utiliza de manera adecuada en una cantidad menor de 5% en peso, de manera más adecuada en una proporción menor de 3% en peso, y todavía de manera más adecuada un valor menor de 2% en peso, basado en la cantidad de fibras tratadas.

Tal como se utiliza en esta descripción, los términos "fibras" o "fibroso" están destinados a hacer referencia a un material específico en el que la relación de longitud a diámetro de dicho material en partículas es superior a 10. Inversamente, un material "no fibroso" o "sin fibras" está destinado a designar un material en partículas en el que la proporción de longitud a diámetro de dicho material en partículas es de 10 o menos.

Una amplia variedad de materiales de fibras cortadas puede ser utilizado en las presentes estructuras absorbentes. Las fibras cortadas utilizables en la presente invención pueden estar constituidas a partir de materiales naturales o sintéticos que pueden incluir fibras celulósicas tales como fibras de pulpa de madera y fibras de celulosa modificadas, fibras textiles tales como algodón o rayón, y fibras de polímeros sintéticos substancialmente no absorbentes.

Por razones de disponibilidad y coste, se preferirán frecuentemente las fibras celulósicas como componente de fibras cortadas de las estructuras absorbentes de la presente invención. Son las más preferentes las fibras de pulpa de madera. No obstante, se pueden utilizar también como fibras cortadas otras fibras de materiales celulósicos, tales como fibras de algodón.

Las fibras cortadas utilizadas en esta invención pueden ser también onduladas a efectos de que la estructura absorbente resultante tenga la elasticidad deseada y resistencia al apelotonamiento durante su utilización en productos absorbentes. Las fibras cortadas onduladas son las que tienen una estructura ondulada continua, curvada o quebrada según su longitud. El curvado de fibras de este tipo se describe de manera más completa en la patente US-A-4118531, que se incorpora a la actual a título de referencia.

Las fibras cortadas humectables deben encontrarse presentes en la estructura absorbente de la presente invención en una cantidad eficaz para tener como resultado la mejora deseada en las características absorbentes que se han descrito en comparación con una estructura absorbente esencialmente idéntica que no comprende fibras aglomerantes de unión.

Las llamadas fibras cortadas humectables deben encontrarse presentes en el cuerpo absorbente en una cantidad que no sea excesiva, de manera que la estructura absorbente no experimente una pérdida no deseable de integridad o que se aplaste de manera no deseable cuando la estructura absorbente queda saturada de líquido. Además, el material polímero formador de hidrogel debe encontrarse presente en la estructura absorbente en una cantidad superior a un valor mínimo de manera que la estructura absorbente muestre las características absorbentes deseadas.

Las fibras cortadas humectables se encuentran por lo tanto presentes en la estructura absorbente de la presente invención, de manera deseable, en una cantidad comprendida entre 25 y 70% en peso, de manera adecuada de 30 a 65% en peso, y de manera más adecuada de 35 a 60% en peso de fibras cortadas humectables, basándose todos los porcentajes en el peso total de las fibras cortadas humectables, material polímero formador de hidrogel y fibras aglomerantes humectables en el cuerpo absorbente.

Tal como se utilizan en esta descripción, los términos "cuerpos absorbentes esencialmente idénticos a lo demás, sin fibras aglomerantes humectables" y otros términos similares pretenden hacer referencia a un cuerpo absorbente de control que es preparado utilizando materiales esencialmente idénticos y un proceso esencialmente idéntico en comparación con una estructura absorbente según la presente invención, excepto que la estructura absorbente de control no comprende o no está preparada con fibras aglomerantes humectables tal como se han descrito, sino que, en vez de ello, comprende una cantidad de fibras cortadas humectables adicionales que es esencialmente idéntica a la cantidad de fibras humectables aglomerantes utilizadas en la estructura absorbente de la presente invención. En sí misma, dicha estructura absorbente esencialmente idéntica sin fibras aglomerantes humectables y la estructura absorbente de la presente invención tendrán esencialmente idénticos pesos base en general. Como resultado de no comprender las fibras aglomerantes humectables, las estructuras absorbentes esencialmente idénticas en lo demás no mostrarán en general las características absorbentes deseadas descritas en comparación con una estructura absorbente según la presente invención.

Tal como se utilizan en esta descripción, el término "fibras aglomerantes" está destinado a hacer referencia a fibras que actúan formando un elemento laminar compuesto cuando las fibras aglomerantes se encuentran en su forma final en la estructura absorbente de la invención. Como tales, las fibras aglomerantes interaccionan entre sí en cierta manera formando un elemento laminar compuesto. Dicha interacción de las fibras aglomerantes puede tener lugar en forma de entrelazado o interacción adhesiva, de manera que las fibras aglomerantes son tratadas, por ejemplo, por calentamiento de las fibras aglomerantes por encima de su temperatura de punto de reblandecimiento y permitiendo que las fibras aglomerantes establezcan contacto entre sí formando enlaces adhesivos. Una vez tratadas de este modo, las fibras aglomerantes no se pueden recuperar en su forma original. Esto contrasta con las fibras cortadas y el material polímero formador de hidrogel que substancialmente conservan sus formas individuales, si bien dichas fibras cortadas y material polímero formador de hidrogel se pueden adherir por las fibras aglomerantes en las estructuras absorbentes según la presente invención.

Las fibras aglomerantes pueden quedar formadas en general a partir de cualquier composición termoplástica capaz de extrusión en fibras. Se incluyen entre los ejemplos de dichos compuestos termoplásticos las poliolefinas tales como polipropileno, polietileno, polibuteno, polisopreno y sus copolímeros; poliésteres tales como polietileno tereftalato; poliamidas tales como nilón; así como copolímeros y mezclas de los mismos y otros polímeros termoplásticos.

Una fibra aglomerante adecuada para la presente invención comprende fibras de soplado en fusión formadas a partir de un material de polipropileno hidrofílico. Estas fibras de soplado en fusión son de manera típica fibras muy finas preparadas por extrusión de un copolímero formador de fibras licuado o fundido, haciéndolo pasar por orificios de una matriz pasando a una corriente gaseosa de alta velocidad. Las fibras son frenadas o atenuadas por la corriente gaseosa, y a continuación se solidifican. La corriente resultante de fibras aglomerantes solidificadas se puede recoger, por ejemplo, sobre una rejilla dispuesta en la corriente gaseosa, como masa de fibras coherente y entrelazada. Esta masa de fibras entrelazada se caracteriza por un entrelazado extremo de dichas fibras aglomerantes. Este entrelazado proporciona coherencia y resistencia a la estructura laminar resultante. Este entrelazado adapta también la estructura laminar para limitar o atrapar las fibras cortadas y el material polímero formador de hidrogel dentro de la estructura después de que se ha incorporado las fibras cortadas y el material polímero formador de hidrogel al elemento laminar, durante o después de la formación del mismo. Las fibras aglomerantes son entrelazadas de manera suficiente de forma que resulte imposible en general eliminar una fibra aglomerante completa de la masa de fibras aglomerantes o seguir una fibra aglomerante desde el principio al final de la misma.

Tal como se utiliza en esta descripción, la retención o atrapamiento de las fibras cortadas y del material polímero formador de hidrogel dentro de la estructura laminar está destinada a representar que las fibras cortadas y el material polímero formador de hidrogel queden substancialmente inmovilizados, de manera tal que las fibras cortadas y el material polímero formador de hidrogel no se encuentren libres de desplazarse substancialmente o emigrar dentro o fuera de la estructura laminar. Esta limitación o atrapamiento puede tener lugar, por ejemplo, por medios adhesivos o por el entrelazado de las fibras aglomerantes de la estructura laminar.

Las fibras aglomerantes utilizadas en esta invención pueden ser circulares pero también pueden tener otras geometrías en sección transversal, tales como elíptica, rectangular, triangular o de varios lóbulos.

De manara adecuada, además de, por ejemplo, el componente de polipropileno, el material de polipropileno hidrofílico puede comprender también en general un componente polímero hidrofilizante. Cualquier componente polímero capaz de ser polimerizado con el componente de polipropileno, y capaz de hidrofilización de un material copolímero resultante para hacerlo humectable de acuerdo con la presente invención, es adecuado para su utilización con la misma.

El material copolímero de polipropileno hidrofílico formador de fibras puede ser un polímero bloque o un copolímero injertado formado a partir de sus componentes respectivos de polipropileno y polímero hidrofilizante. Se conocen en general procedimientos tanto para la preparación de copolímeros bloque como de copolímeros injertados en esta técnica. El que el copolímero útil para las fibras de esta invención sea bloque o de injerto dependerá de la naturaleza específica del componente polímero hidrofilizante que se utiliza en la formación del copolímero.

Las fibras aglomerantes humectables deben encontrarse presentes en la estructura absorbente de la presente invención en una cantidad efectiva para proporcionar suficiente soporte o volumen a la estructura absorbente, para limitar o atrapar de manera efectiva las fibras cortadas humectables y el material polímero formador de hidrogel, y tener como resultado la mejora deseada en características absorbentes en comparación con una estructura de otro tipo esencialmente idéntica absorbente que no comprende fibras aglomerantes humectables.

Como tales, las fibras aglomerantes humectables deben encontrarse presentes en la estructura absorbente en una cantidad superior a un mínimo, de manera que la estructura absorbente no experimente una pérdida indeseable de integridad o un aplastamiento indeseable en su estructura cuando la estructura absorbente está saturada de líquido. No obstante, las fibras aglomerantes humectables deben encontrarse presentes en la estructura absorbente en una cantidad que no sea excesiva de manera que las fibras aglomerantes humectables no restrinjan de manera indeseable el material polímero formador de hidrogel en cuanto a hinchado o que no tengan un efecto indeseable en las características absorbentes de la estructura absorbente al quedar saturada de líquido.

Las fibras aglomerantes humectables se encuentran por lo tanto presentes, de manera deseable, en una estructura absorbente de la presente invención en una cantidad superior a 7-40% en peso, de manera adecuada de 8 a 35% en peso, y de manera más adecuada de 10 a 30% en peso de fibras aglomerantes humectables, de manera que todos los porcentajes en peso se basan en el peso total de las fibras cortadas humectables, material polímero formador de hidrogel y fibras aglomerantes humectables en la estructura absorbente.

La estructura absorbente de la presente invención comprende preferentemente una matriz fibrosa que comprende las fibras aglomerantes humectables de forma que la matriz fibrosa restringe o atrapa las fibras cortadas humectables y el material polímero formador de hidrogel.

La matriz fibrosa puede ser formada por fibras colocadas neumáticamente, a través de procesos de extrusión o de soplado en fusión, procesos de carda, procesos de colocación en húmedo o esencialmente por cualesquiera otros medios, conocidos por los técnicos en la materia, para formar una matriz fibrosa.

Los métodos para incorporar materiales polímeros formadores de hidrogel y fibras cortadas humectables en la matriz fibrosa son conocidos por los técnicos en la materia. Los métodos adecuados comprenden la incorporación del material polímero formador de hidrogel y las fibras cortadas humectables en la matriz durante la formación de la misma, tal como, por ejemplo, por colocación neumática de las fibras de la matriz fibrosa y del material polímero formador de hidrogel y/o las fibras cortadas humectables al mismo tiempo o bien colocando en húmedo las fibras de la matriz fibrosa y el material polímero formador de hidrogel y/o las fibras cortadas humectables al mismo tiempo. De forma alternativa, es posible aplicar el material polímero formador de hidrogel y/o las fibras cortadas humectables a la matriz fibrosa después de la formación de dicha matriz fibrosa. Otros métodos incluyen la formación de un sandwich del material polímero formador de hidrogel entre dos hojas de material, de las que por lo menos una de ellas es fibrosa y permeable a los líquidos. El material polímero formador de hidrogel puede quedar situado de manera general uniforme entre las dos hojas de material o se puede colocar en bolsas individuales formadas por las dos hojas. Es preferible que las fibras cortadas humectables se distribuyan de manera general uniforme dentro de la matriz fibrosa. No obstante, las fibras cortadas humectables se pueden distribuir de manera no uniforme siempre que la mejora de permeabilidad de líquido en la dirección Z de la estructura absorbente se consiga todavía.

La matriz fibrosa puede adoptar forma de una capa única, formada de manera integral, o puede comprender varias capas componentes. Si la matriz fibrosa comprende varias capas, éstas se encuentran preferentemente en comunicación de líquido entre sí, de manera que un líquido presente en una capa fibrosa puede fluir o puede ser transportado a la otra capa fibrosa. Por ejemplo, las capas fibrosas se pueden separar por envolventes celulósicas suaves conocidas por los técnicos en la materia.

El material polímero formador de hidrogel se puede distribuir en capas individuales en una forma en general uniforme o se puede encontrar presente en las capas fibrosas en forma de capa o bien una distribución no uniforme.

Cuando la matriz fibrosa comprende una capa única, formada de manera integral, la concentración de material polímero formador de hidrogel puede aumentar según el grosor de la matriz fibrosa en forma gradual, sin escalonamiento o en una forma escalonada. De manera similar, la densidad puede disminuir según el grosor de manera no escalonada o de forma escalonada.

Las estructuras preferentes de la presente invención pueden ser en general de cualquier dimensión o tamaño siempre que la estructura absorbente muestre las características absorbentes deseadas tal como se ha descrito. De manera típica, las estructuras absorbentes tendrán un volumen mínimo de 18 centímetros cúbicos, por ejemplo, con una anchura de 6 centímetros, longitud de 6 centímetros y profundidad de 0,5 centímetros. De manera adecuada, una estructura absorbente tendrá un volumen mínimo de 60 centímetros cúbicos, por ejemplo, con una anchura de 10 centímetros, una longitud de 6 centímetros y una profundidad de 1 centímetro.

La estructura absorbente de la presente invención puede ser utilizada también con otras estructuras absorbentes o se puede combinar con las mismas, utilizándose las estructuras absorbentes de la presente invención como capa separada o como zona individual o área dentro de una estructura absorbente compuesta más grande. La estructura absorbente de la presente invención se puede combinar con otras estructuras absorbentes por métodos bien conocidos por los técnicos en la materia, por ejemplo, utilizando adhesivos o simplemente formando capas de las diferentes estructuras conjuntamente y manteniendo juntas las estructuras y sus componentes, por ejemplo, con una lámina de tipo celulósico suave o "tisú".

Las estructuras absorbentes de acuerdo con la presente invención son adecuadas para absorber muchos líquidos, tales como agua, soluciones salinas y orina sintética, así como líquidos corporales tales como orina, flujos menstruales y sangre, y son adecuadas para su utilización en productos absorbentes de un solo uso tales como pañales, productos de incontinencia para adultos y ropa de cama; en dispositivos cataménicos tales como esterillas sanitarias y tampones; y en otros productos absorbentes de un solo uso tales como bayetas, baberos, vendas para heridas y telas o mallas quirúrgicas. De acuerdo con ello, en otro aspecto, la presente invención se refiere a un producto absorbente de un solo uso que comprende un cuerpo o estructura absorbente tal como se ha descrito.

La utilización de las estructuras absorbentes descritas en productos absorbentes de un solo uso permite la formación de un producto absorbente de un solo uso que es capaz de recibir con rapidez una descarga de líquido y que, no obstante, el producto absorbente de un solo uso es delgado.

En una realización de la presente invención, se prevé un producto absorbente de un solo uso, que comprende una hoja o lámina superior permeable a los líquidos, una hoja posterior fijada a la hoja superior, y un cuerpo absorbente dispuesto entre dichas hojas superior e inferior o posterior.

Si bien una realización de la presente invención se describirá en términos de la utilización de la estructura absorbente en un pañal infantil, se comprenderá que la estructura absorbente es igualmente adecuada para su utilización en otros productos absorbentes de un solo uso conocidos por los técnicos en la materia.

Haciendo referencia a los dibujos, la figura 1 muestra un pañal de un solo uso (11) de acuerdo con una realización de la presente invención. El pañal de un solo uso (11) comprende una hoja o lámina posterior (12), una hoja o lámina superior (14), y una estructura o cuerpo absorbente (16), situado entre dichas hoja posterior (12) y hoja superior (14). La estructura o cuerpo absorbente (16) es una estructura absorbente de acuerdo con la presente invención.

Los técnicos en la materia conocen materiales adecuados para dichas hoja laminar posterior y hoja laminar superior. Son ejemplos de materiales adecuados para su utilización como la hoja superior materiales permeables a los líquidos, tales como polipropileno o polietileno extrusionado con un peso base comprendido entre 15 y 25 gramos por metro cuadrado aproximadamente. Son ejemplos de materiales adecuados para su utilización como hoja posterior, materiales impermeables a los líquidos, tales como materiales laminares de poliolefinas, así como materiales permeables a vapor de agua, tales como materiales laminares o películas de poliolefinas de tipo microporoso. Los productos absorbentes y cuerpos absorbentes según la totalidad de aspectos de la presente invención son sometidos en general, durante su utilización, a múltiples descargas de un líquido corporal. De acuerdo con ello, los productos y estructuras absorbentes son, de manera deseable, capaces de absorber múltiples descargas de líquidos corporales en cantidades a las que quedarán expuestos dichos cuerpos y estructuras absorbentes durante su utilización. Las descargas quedan separadas entre sí por un determinado período de tiempo.

Las estructuras absorbentes que comprenden fibras tienen en general poros o capilares entre las fibras que se utilizan para captar, distribuir, y almacenar un líquido que está en contacto con el cuerpo o estructura absorbente.

No obstante, muchas fibras cortadas, tales como fibras de pulpa de madera, no son muy rígidas y no tienen una elasticidad o integridad satisfactorias cuando se humedecen con un líquido. Las estructuras absorbentes que comprenden fibras que consisten esencialmente en fibras cortadas, tales como fibras de pulpa de madera, se ha observado que, después de una saturación suficiente con un líquido, se vuelven en general muy flexibles y se aplastan pasando a presentar una estructura menos gruesa y de densidad más elevada. Este aplastamiento de la estructura absorbente tiene como resultado una disminución del tamaño promedio de poros entre las fibras cortadas, así como una disminución en el volumen de poros total de la estructura absorbente. Estas disminuciones resultan en general en que las estructuras absorbentes permiten fugas de líquido con el que ha tenido contacto el cuerpo o estructura absorbente, puesto que dicha estructura absorbente tiene en general una capacidad reducida para el líquido. La estructura absorbente tiene asimismo en general una capacidad reducida para embeber el líquido tan rápidamente como éste establece contacto con la estructura absorbente. Además, la estructura absorbente tiene en general una capacidad reducida de transferir o distribuir el líquido dentro de la estructura absorbente.

Además, una estructura absorbente de este tipo, que comprende fibras que consisten esencialmente en fibras cortadas tales como fibras de pulpa de madera, pierde en general su integridad una vez humedecida con un líquido. Esta pérdida de integridad en la estructura absorbente resulta en general en que la estructura absorbente se rompe y resulta difícil de manipular sin utilización de materiales envolventes tales como una hoja envolvente de tipo celulósico suave o "tissue".

La presente invención se dirige a la solución de estos problemas al añadir una cantidad de fibras aglomerantes a la estructura absorbente. La adición de las fibras aglomerantes a la estructura absorbente se ha observado que imparte integridad a la estructura absorbente tanto si la estructura absorbente se encuentra en estado seco como si el cuerpo absorbente se encuentra en condiciones de saturación de líquido al 100 por cien. Esto posibilita una manipulación mucho más fácil del cuerpo absorbente y ayuda a impedir que el cuerpo absorbente se rompa durante la manipulación y la utilización, particularmente cuando el cuerpo absorbente se encuentra húmedo. La integridad del material se puede cuantificar por la resistencia a la tracción del material, que representa la resistencia cohesiva del material. Como tal, la resistencia a la tracción de un material representa la carga máxima que será aplicada al material antes que éste se rompa, o en otras palabras, falle en sus características de cohesión. Una resistencia a la tracción demasiado baja significará en general que el material no tendrá una integridad demasiado buena y que se romperá fácilmente, particularmente en situación de saturación de líquido.

Tal como se apreciará por los técnicos en la materia, un material tal como una estructura absorbente puede atrapar una cantidad relativamente menor de líquido, tal como agua, dentro del material antes de su utilización. Por ejemplo, dicho líquido puede ser absorbido por la estructura absorbente a partir de la humedad del aire. Esta estructura absorbente está destinada todavía a ser considerada en estado seco para los objetivos de la presente invención. Por lo tanto, tal como se utiliza en esta descripción, el "estado seco" de un material está destinado a representar que el material comprende una cantidad de líquido que, de manera adecuada, es menor de 5 por ciento en peso, de manera más adecuada menor de 3 por ciento en peso, y de la manera más adecuada menor de 1 por ciento en peso, basado en el peso total del material.

Tal como se utiliza en esta descripción, los términos "estado de saturación de líquido al 100 por cien" de un material está destinada a indicar que el material comprende una cantidad de líquido que es aproximadamente 100 por cien de la capacidad de retención saturada de líquido absoluta del material.

Si se desea que el cuerpo o estructura absorbente de la presente invención muestre un valor de Resistencia a la Tracción en estado seco, como mínimo, 50 por ciento superior, y de manera adecuada como mínimo, 100 por ciento superior, de manera más adecuada, como mínimo, 250 por ciento superior, y de la forma más adecuada, como mínimo, 400 por ciento superior, que el valor de la Resistencia a la Tracción mostrada por un cuerpo absorbente esencialmente idéntico en lo demás sin fibras aglomerantes humectables en estado seco.

También es deseable que la estructura absorbente de la presente invención muestre un valor de Resistencia a la Tracción en estado seco que sea, como mínimo, de 400 gramos fuerza, de manera adecuada un mínimo de 500 gramos fuerza, de manera más adecuada un mínimo de 750 gramos fuerza, y de manera más adecuada un mínimo de 1000 gramos fuerza.

Es deseable que la estructura absorbente de la presente invención muestre un valor de la Resistencia a la Tracción en estado de saturación de líquido al 100 por cien que sea, como mínimo, 50 por ciento superior, de manera adecuada, como mínimo, 100 por cien superior y de manera más adecuada, como mínimo, 250 por ciento superior, y de manera todavía más adecuada, como mínimo, 400 por cien superior, que el valor de la Resistencia a la Tracción mostrada por una estructura absorbente idéntica esencialmente en lo demás pero sin fibras aglomerantes humectables en estado de saturación de líquido al 100 por cien.

También es deseable que la estructura absorbente de la presente invención muestre un valor de Resistencia a la Tracción en estado de saturación de líquido al 100 por cien que sea, como mínimo, de 400 gramos fuerza, de manera adecuada, como mínimo, de 500 gramos fuerza, de manera más adecuada, como mínimo, de 750 gramos fuerza, y de la manera más adecuada, como mínimo, de 1000 gramos fuerza.

La adición de las fibras aglomerantes a la estructura absorbente se ha observado asimismo que ayuda a impedir el aplastamiento de la estructura capilar o porosa de la estructura absorbente cuando dicha estructura absorbente se encuentra en estado húmedo. Esto ayuda substancialmente a mantener el volumen de poros de la estructura absorbente al quedar dicha estructura absorbente saturada de líquido. La necesidad de mantener el volumen de poros de la estructura absorbente se hace todavía más crítica en estructuras absorbentes de un solo uso relativamente delgadas, tales como pañales, en las que la estructura absorbente tiene un volumen de poros relativamente pequeño desde el inicio y cualquier incremento en el volumen de poros resultante del hinchamiento de un material polímero formador de hidrogel con líquido no se debe perder debido al aplastamiento de las fibras cortadas. La resistencia al aplastamiento de las estructuras capilares o porosas de la estructura absorbente se puede cuantificar por la resistencia a la compresión de la estructura absorbente. Tal como se utiliza en esta descripción, la resistencia a la compresión de un material está destinada a representar el inverso del cambio en el grosor, en milímetros, del material una vez sometido a una presión. El valor de la Resistencia a la Compresión del material se puede medir de acuerdo con la sección de Métodos de Pruebas.

En particular, es deseable que la estructura absorbente de la presente invención muestre un valor de Resistencia a la Compresión que sea, como mínimo, 25 por ciento superior, de manera adecuada, como mínimo, 30 por ciento superior, de manera más adecuada, como mínimo de 50 por ciento superior, y del modo más apropiado un mínimo de 100 por cien superior, que el valor de Resistencia a la Compresión mostrada por otra estructura o cuerpo absorbente esencialmente idéntico a los demás pero sin fibras aglomerantes humectables, de manera que el valor de la Resistencia a la Compresión representa el inverso del cambio de grosor de una estructura absorbente sometida a una presión de 3,45 kPa (0,5 libras por pulgada cuadrada) en comparación con el grosor de la estructura absorbente no sometida a presión.

También es deseable que la estructura absorbente de la presente invención muestre un valor de la Resistencia a la Compresión que es, como mínimo de 0,15/milímetro, de manera adecuada, como mínimo de 0,17/milímetro, de manera más adecuada un mínimo de 0,19/milímetro, y todavía de forma más adecuada un mínimo de 0,25/milímetro.

La resistencia al aplastamiento de la estructura absorbente de la presente invención en estado húmedo se ha observado también que ayuda a mejorar la permeabilidad en dirección z de la estructura absorbente, al pasar dicha estructura absorbente a saturación con líquido. En general, las estructuras absorbentes de la presente invención se ha observado que muestran permeabilidad mejorada en dirección z cuando tiene lugar la saturación de líquido, en comparación con una estructura absorbente idéntica esencialmente por lo demás que no comprende fibras aglomerantes humectables. Tal como se utiliza en esta descripción, los términos "permeabilidad en dirección z" de un material están destinados a significar la resistencia del material a flujo de líquido atravesando la profundidad del material. En general, cuanto mayor es el valor de la permeabilidad en dirección z del material, menor es la resistencia del material al flujo de líquido en dirección z o bien, en otras palabras, en el grosor del material. De modo similar, cuanto menor es la permeabilidad en dirección z de un material, mayor es la resistencia del material al flujo de líquidos en dirección z de dicho material.

En particular, las estructuras o cuerpos absorbentes de la presente invención se ha observado que muestran un valor de Permeabilidad en Dirección z para el 60 por ciento de saturación que no es menor que el valor de Permeabilidad en Dirección z de la estructura absorbente a una saturación del 30 por cien, y de manera adecuada, como mínimo, 20 por ciento superior, o de forma más adecuada un mínimo de 25 por ciento superior, y de forma más adecuada un 30 por ciento superior a dicho valor de Permeabilidad en Dirección z. Esto contrasta con una estructura absorbente esencialmente idéntica por lo demás, pero sin fibras aglomerantes humectables que en general muestran un valor de Permeabilidad en Dirección z a una saturación del 60 por cien que es mucho menor que la Permeabilidad en Dirección z a 30 por ciento de saturación.

La estructura absorbente de la presente invención tiene de manera deseable una Permeabilidad en Dirección z a 60 por ciento de saturación que es, como mínimo de 50 Darcy, es decir 493,5 x 10^{-9} cm^{2}, de manera ventajosa, como mínimo, 740,25 x 10^{-9} cm^{2}(75 Darcy), de manera adecuada, como mínimo, 987 x 10^{-9} cm^{2} (100 Darcy), de manera todavía más adecuada, como mínimo, 1480 x 10^{-9} cm^{2} (150 Darcy), y de la manera más adecuada, como mínimo, 1974 x 10^{-9} cm^{2} (200 Darcy). El Darcy es una unidad que representa la permeabilidad de un material poroso y es equivalente aproximadamente a 9,87 x 10^{-9} centímetros cuadrados.

La estructura o cuerpo absorbente de la presente invención tiene de manera deseable un valor de Permeabilidad en Dirección z en estado seco que es, como mínimo de 148 x 10^{-9} cm^{2} (15 Darcy), de manera adecuada, como mínimo, 197 x 10^{-9} cm^{2} (20 Darcy), de manera más adecuada, como mínimo, 247 x 10^{-9} cm^{2} (25 Darcy), y de la manera más adecuada, como mínimo, 296 x 10^{-9} cm^{2} (30 Darcy).

Tal como se utiliza en esta descripción, el término "capacidad de retención con saturación absoluta de líquido" de una estructura absorbente está destinado a representar la cantidad máxima de líquido que dicha estructura absorbente pueda retener cuando tiene tiempo suficiente para conseguir una saturación de 100 por cien y cuando se aplica a la estructura saturada una presión externa aproximada de 3,45 kPa (0,5 psi). Por lo tanto, tal como se utiliza en esta descripción, los términos "saturación al 60 por cien", "saturación al 30 por cien", y otros términos relacionados están destinados a indicar que el material ha sido saturado con una cantidad específica de líquido basada en la capacidad de retención de líquido con saturación absoluta del material.

Las estructuras absorbentes de la presente invención tienen de manera adecuada una capacidad de retención saturada de líquido específica referida a un gramo de líquido absorbido con respecto a un gramo de estructura absorbente de 8 g/g hasta 40 g/g, de manera ventajosa de 10 g/g hasta 35 g/g, y de manera más ventajosa 15 g/g hasta 30 g/g.

Las estructuras absorbentes de la presente invención tienen de manera adecuada un peso base aproximado de 100 gramos por metro cuadrado (g/m^{2}) hasta 1000 g/m^{2}, ventajosamente 200 g/m^{2} hasta 800 g/m^{2}, y de la forma más beneficiosa de 300 g/m^{2} hasta 700 g/m^{2}.

Las estructuras o cuerpos absorbentes objeto de la presente invención tienen de manera adecuada una densidad de 0,03 gramos por centímetro cúbico (gr/cm^{3}) hasta 0,5 gr/cm^{3}, de manera ventajosa de 0,05 gr/cm^{3} hasta 0,45 gr/cm^{3}, y de manera más ventajosa de 0,08 gr/cm^{3} hasta 0,4 gr/cm^{3}.

Métodos de prueba Capacidad de retención de líquidos saturados

La capacidad de retención de líquidos saturados se determina del modo siguiente. El material a comprobar, que tiene un contenido de humedad menor de 7% en peso aproximadamente, es pesado y sumergido en una cantidad en exceso de solución acuoso-salina al 0,9% en peso a temperatura ambiente (unos 23ºC). El material a comprobar se deja permanecer sumergido durante unos 20 minutos. Después de la inmersión de 20 minutos, el material (31) es retirado y, haciendo referencia a la figura 5, situado sobre una rejilla (34) de fibra de vidrio recubierta de TEFLON™ con aberturas de 0,25 pulgadas (0,6 cm) (se puede conseguir comercialmente de la firma Taconic Plastics Inc., Petersburg, N.Y.) que, a su vez, se coloca sobre la caja de vacío (30) y se cubre con un material amortiguador de goma flexible (32). Se realiza un vacío de aproximadamente 0,5 libras por pulgada cuadrada (aproximadamente 3,5 kilopascales) en la caja de vacío durante un período de unos 5 minutos con la utilización, por ejemplo, de un medidor de vacío (36) y una bomba de vacío (38). El material sometido a comprobación es retirado a continuación de la rejilla y pesado. La cantidad de líquido retenido por el material sometido a prueba se determina sustrayendo el peso seco del material del peso en húmedo del mismo (después de la aplicación del vacío), y se registra como capacidad de retención absoluta de líquido saturado en gramos de líquido retenido. En caso deseado, el peso de líquido retenido puede ser convertido en volumen de líquido utilizando la densidad del líquido de pruebas, y se registra como capacidad de retención de líquido saturado en mililitros de líquido retenido. A efectos de comparaciones relativas, esta capacidad absoluta de retención de líquido saturado se puede dividir por el peso del material (31) para conseguir la capacidad específica de retención de líquido saturado en gramos de líquido retenido por gramo de material sometido a comprobación. Si el material, tal como un material polímero formador de hidrogel o un material de fibras, es obligado a pasar a través de la rejilla de fibra de vidrio mientras se encuentra en la caja de vacío, se debe utilizar una rejilla con aberturas más pequeñas. De manera alternativa, se puede colocar un trozo de bolsa de té o material similar entre el material y la rejilla, y el valor final se puede ajustar para el líquido retenido por la bolsa de té o material similar.

Resistencia a la compresión

Una muestra rectangular de 10,2 cm (4 pulgadas) de anchura, 15,2 cm (6 pulgadas) de longitud, 0,43 cm (0,17 pulgadas) de grosor, y con un peso base de 700 gramos por metro cuadrado, es recogida y pesada. Es colocada en un baño de solución salina acuosa al 0,9 por ciento en peso y se deja en reposo durante 20 minutos. Al final de este tiempo, la muestra se encuentra esencialmente saturada de modo completo. El grosor de la muestra es medido utilizando un medidor volumétrico, por ejemplo, de la firma Mitutoyo, Japan (Nº Modelo ID-1050ME). La muestra es colocada a continuación en una caja de vacío y cubierta con un elemento amortiguador de goma en un proceso similar al método de prueba de capacidad de retención en líquido saturado. Se aplica un vacío correspondiente a una presión de 3,45 kPa (0,5 libras por pulgada cuadrada (psi)) durante 5 minutos. La muestra es retirada a continuación y se mide el grosor de la muestra con el mismo medidor volumétrico. La resistencia a la compresión, que se define como la fuerza efectuada sobre la muestra dividida por el trabajo realizado sobre la misma, es igual al inverso del cambio de grosor (en milímetros) de la muestra a la presión determinada. Por lo tanto, a una presión de 3,45 kPa (0,5 psi):

Resistencia a la Compresión = 1/(grosor a 0 kPa (0 psi) - grosor a 3,45 kPa(0,5 psi)).

Resistencia a la tracción

La resistencia a la tracción del material se evalúa utilizando un dispositivo de comprobación de resistencia a la tracción, tal como el Modelo 4201 de Instron con Microcon II de la firma Instron Corporation, Canton MA. La máquina es calibrada colocando un peso de 100 gramos en el centro de la mordaza superior, perpendicularmente a la mordaza y en suspensión sin obstrucción. La celda de tensión utilizada es una celda de carga auto-identificativa de calibración eléctrica de 5 kilos. El peso es representado a continuación en la pantalla de visualización Microcon. El procedimiento se lleva a cabo en un recinto con una atmósfera acondicionada de modo estándar tal como una temperatura aproximada de 23ºC y humedad relativa de 50 por cien.

Una muestra rectangular de 5,08 cm (2 pulgadas) por 15,2 cm (6 pulgadas) es pesada y se aplica presión a la muestra para conseguir la densidad deseada. La muestra seca es colocada a continuación en las mandíbulas de acción neumática (mordazas) con caras de sujeción con recubrimiento de goma de 2,54 cm (1 pulgada) por 7,62 cm (3 pulgadas). La longitud de la galga es de 10,2 cm (4 pulgadas) y la velocidad de la cruceta es de 250 mm/minuto. La velocidad de la cruceta es la velocidad a la que se desplaza la mandíbula superior hacia arriba tirando de la muestra hasta la rotura. El valor de la Resistencia a la Tracción es la carga máxima en la rotura, registrada en gramos de fuerza necesarios para llegar al peligro de rotura o rotura de la muestra. La resistencia a la tracción es evaluada por el material en estado seco y en condiciones de saturación de líquido a 100 por cien. La resistencia a la tracción para el material en condiciones de saturación de líquido al 100 por cien se realiza colocando una muestra seca en las mandíbulas del aparato de comprobación y humedeciendo luego la muestra con la cantidad deseada de solución salina al 0,9%, tal como se determina por la capacidad de retención absoluta con líquido saturado del material. Se permite que transcurra un tiempo de 10 minutos para que la muestra se equilibre. A continuación, la prueba se repite tal como se ha indicado anteriormente con la muestra en estado seco.

Resistencia a la Tracción = carga máxima en la rotura (en gramos fuerza).

Permeabilidad en dirección Z

Una muestra redonda con un diámetro de 7,62 cm (3 pulgadas) es cortada en primer lugar utilizando un troquel de corte. La densidad de la muestra es calculada determinando su peso y grosor. El aparato consiste en un cilindro superior y un cilindro inferior. El cilindro inferior tiene un pistón lleno de aceite mineral hasta el borde (aproximadamente 1 cm por debajo del borde superior). El fondo del pistón del cilindro inferior está conectado a un transductor de presión, tal como un Shaevitz Modelo Nº P3061-50. El pistón es conectado a un husillo que gira de modo preciso conectado a un motor con velocidad controlada, tal como un motor Velmex Unislide (Modelo Nº 4036W1J) que desplaza el pistón hacia arriba o hacia abajo a la velocidad necesaria (2 centímetros/minuto). El transductor de presión es conectado a un ordenador que registra la presión procedente del transductor en forma de pascals/voltios. Un experimento típico consiste en colocar la muestra sobre una rejilla metálica en la parte superior del cilindro inferior. El cilindro hueco superior es roscado entonces sobre el cilindro inferior para retener la muestra en su lugar durante el experimento. En primer lugar, el aceite mineral del pistón del cilindro inferior es desplazado hacia arriba a través de la muestra a una velocidad de 2 centímetros/minuto durante unos dos minutos hasta que la totalidad del aire de la muestra se ha desplazado y la muestra se ha saturado con aceite mineral. Una vez saturado, el sistema se equilibra mediante un período de tiempo medido de 20 segundos. La presión registrada por el ordenador en este momento es la presión de la línea base. A continuación, el aceite mineral es desplazado hacia arriba nuevamente a través de la muestra a 2 centímetros/minuto y la presión máxima es registrada por el ordenador. La diferencia entre la presión base y la presión máxima es delta P, (en dinas por centímetro cuadrado). La muestra es retirada a continuación. La viscosidad de aceite mineral es conocida de 0,006 Pa.s (6 centipoise) a 23ºC. A continuación, utilizando la forma de Darcy, se calcula la permeabilidad "K" de la manera siguiente:

K = (viscosidad) x (velocidad) x (grosor de la muestra/delta P).

En la que la viscosidad es la viscosidad del líquido (en Pa.s (centipoise)), la velocidad es la velocidad del aceite mineral (en centímetros por segundo), y el grosor es el grosor de la muestra (en centímetros).

Se hace referencia a K como el valor de Permeabilidad en Dirección Z. Éste sería el valor de la Permeabilidad en Dirección Z para una muestra con una saturación salina aproximada de 0 por cien. El experimento se repite para muestras al 30 por cien y 60 por cien de saturación tomando una muestra nueva similar cada vez y añadiendo suficiente solución salina al 0,9% para conseguir una saturación del material al 30 por cien o 60 por cien. La cantidad de solución salina necesaria se calcula a partir de la capacidad de retención de líquido saturado de la muestra.

Ejemplo

Se prepararon estructuras absorbentes comprendiendo un material polímero formador de hidrogel, fibras cortadas humectables y fibras aglomerantes humectables. Como material polímero formador de hidrogel, se utilizó una sal sódica parcial de un material de alta absorbencia de ácido polipropenoico reticulado, que se puede conseguir de la firma The Dow Chemical Company con la designación Sharpei AFA 65-34. Como fibras cortadas humectables, se utilizaron fibras celulósicas de pulpa de madera esponjosas. Como fibras aglomerantes humectables, se utilizaron un homopolímero de polipropileno comprendiendo menos de 2 por ciento en peso de estabilizantes, de la firma Himont U.S.A., Inc. con la designación de Marca Valtec, esferas de homopolímero de polipropileno, calidad PF-015, combinadas con 2 por ciento en peso de un agente humectante interno, de la firma PPG Industries Inc., con la designación de Marca SF-19. El agente humectante fue combinado con polipropileno antes de la extrusión en fibras con un diámetro promedio de 5\mum (micras).

La fibras de aglomerante humectables fueron sometidas a soplado en fusión en un elemento laminar compuesto entrelazado con el material polímero formador de hidrogel alimentado a la corriente de soplado en fusión y las fibras cortadas alimentadas en el elemento laminar compuesto con un rodillo recogedor.

La muestra 4 era una muestra de control que no incluye fibras aglomerantes humectables. La muestra 4 se preparó con un proceso de conformación neumática en el que las fibras cortadas humectables y el material polímero formador de hidrogel se mezclaron mediante una corriente de aire y, a continuación, se colocaron neumáticamente sobre un elemento laminar sobre una caja de vacío. El elemento laminar compuesto formado de esta manera fue envuelto a continuación con un papel celulósico suave de bajo peso base para permitir la manipulación y pruebas de la muestra.

Las magnitudes absoluta y relativa del peso base utilizadas por los diferentes materiales de las diferentes muestras se indican en la Tabla 1. Las magnitudes de peso base se indican en gramos por metro cuadrado (gr/m^{2}) de estructura absorbente formada. La densidad inicial en seco de cada material de muestra era aproximadamente de 0,17 gramos por centímetro cúbico.

Las muestras se evaluaron en cuanto capacidad de retención saturada de líquido, resistencia a la compresión, resistencia a la tracción, y permeabilidad en dirección Z, de acuerdo con los procedimientos que se han descrito. Los resultados se indican en la Tabla 2.

TABLA 1

1

2

Claims (18)

1. Cuerpo absorbente, que comprende:

a.

de 20 a 65 por ciento en peso de un material polímero de alta absorbencia;

b.

de 25 a 70 por ciento en peso de fibras cortadas humectables; y

c.

una magnitud de fibras aglomerantes humectables superior a 7 - 40 por ciento en peso de un material de polipropileno hidrofílico que comprende un componente de polipropileno y un componente hidrofilizante polímero, siendo polimerizado dicho componente polímero con el componente de polipropileno, de manera que las fibras aglomerantes actúan formando un elemento laminar compuesto cuando las fibras aglomerantes se encuentran en su forma final en la estructura absorbente;

de manera que la totalidad de porcentajes en peso se basan en el peso total del material polímero de alta absorbencia, fibras cortadas humectables y fibras aglomerantes humectables en el cuerpo absorbente,

de manera que el cuerpo absorbente muestra un valor de Permeabilidad en Dirección Z a 60 por ciento de saturación que no es inferior al valor de Permeabilidad en Dirección Z de la estructura absorbente al 30 por ciento de saturación,

de manera que la estructura absorbente muestra un valor de Permeabilidad en Dirección Z con una saturación de 60 por cien superior a 987 x 10^{-9}cm^{2} (100 Darcy),

y en el que la estructura absorbente muestra un valor de Resistencia a la Compresión que es, como mínimo, de 0,15/milímetro.

2. Cuerpo absorbente, según la reivindicación 1, que comprende de 25 a 60 por ciento en peso de un material polímero de alta absorbencia.

3. Cuerpo absorbente, según la reivindicación 1, en el que el material polímero de alta absorbencia es un material de poliacrilato.

4. Cuerpo absorbente, según la reivindicación 1, que comprende de 30 a 65 por ciento en peso de fibras cortadas humectables.

5. Cuerpo absorbente, según la reivindicación 1, en el que las fibras cortadas humectables tienen una longitud de fibras de 0,1 a 15 centímetros.

6. Cuerpo absorbente, según la reivindicación 1, en el que las fibras cortadas humectables se han seleccionado del grupo que consiste en fibras celulósicas, fibras textiles y fibras de polímeros sintéticos.

7. Cuerpo absorbente, según la reivindicación 1, en el que las fibras cortadas humectables son fibras de pulpa de madera.

8. Cuerpo absorbente, según la reivindicación 1, que comprende de 8 a 35 por ciento en peso de fibras aglomerantes humectables.

9. Cuerpo absorbente, según la reivindicación 8, que comprende de 10 a 30 por ciento en peso de fibras aglomerantes humectables.

10. Cuerpo absorbente, según la reivindicación 1, en el que las fibras aglomerantes humectables son fibras de soplado en fusión que comprenden una poliolefina.

11. Cuerpo absorbente, según la reivindicación 1, en el que el cuerpo absorbente comprende una matriz fibrosa que contiene las fibras aglomerables humectables, de manera que la matriz fibrosa retiene las fibras cortadas humectables y el material polímero de alta absorbencia.

12. Cuerpo absorbente, según la reivindicación 1, en el que la estructura absorbente muestra un valor de la Permeabilidad en la Dirección Z a 60 por ciento de saturación que es, como mínimo, 20 por ciento superior que el valor de Permeabilidad en Dirección Z del cuerpo absorbente a 30 por ciento de saturación.

13. Cuerpo absorbente, según la reivindicación 12, en el que el cuerpo absorbente muestra una Permeabilidad en Dirección Z a 60 por ciento de saturación que es, como mínimo, 25 por ciento superior al valor de la Permeabilidad en Dirección Z del cuerpo absorbente a 30 por ciento de saturación.

14. Cuerpo absorbente, según la reivindicación 1, en el que el cuerpo absorbente muestra un valor de la Resistencia a la Compresión que es, como mínimo, 25 por ciento superior al valor de la Resistencia a la Compresión mostrado por un cuerpo absorbente esencialmente idéntico por lo demás, pero sin fibras aglomerantes humectables.

15. Cuerpo absorbente, según la reivindicación 1, en el que el cuerpo absorbente muestra un valor de la Resistencia a la Tracción en estado seco que es, como mínimo, 50 por ciento superior al valor de Resistencia a la Tracción de un cuerpo absorbente por lo demás esencialmente idéntico, pero sin fibras aglomerantes humectables en estado seco, y en el que el cuerpo absorbente muestra un valor de Resistencia a la Tracción en condiciones de saturación de líquido al 100 por cien que es, como mínimo, 50 por ciento superior al valor de la Resistencia a la Tracción mostrado por un cuerpo absorbente por lo demás esencialmente idéntico pero sin fibras aglomerantes humectables en condiciones de saturación de líquido al 100 por cien.

16. Cuerpo absorbente, según la reivindicación 1, en el que el cuerpo absorbente muestra un valor de Resistencia a la Tracción en estado seco que es, como mínimo, de 400 gramos de fuerza, y en el que el cuerpo absorbente muestra un valor de la Resistencia a la Tracción en estado de saturación con líquido al 100 por cien que es, como mínimo, de 400 gramos fuerza.

17. Cuerpo absorbente, que comprende:

a.

de 25 a 60 por ciento en peso de un material polímero de alta absorbencia;

b.

de 30 a 65 por ciento en peso de fibras de pulpa de madera humectables; y

c.

de 8 a 35 por ciento en peso de fibras aglomerantes de soplado en fusión humectables procedentes de un material de polipropileno hidrofílico que comprende un componente de polipropileno y un componente polímero hidrofilizante, siendo polimerizado dicho componente polímero con el componente de polipropileno, de manera que las fibras aglomerantes actúan formando un elemento laminar compuesto cuando las fibras aglomerantes se encuentran en su forma final en el cuerpo absorbente;

en el que todos los porcentajes en peso se basan en el peso total del material polímero de alta absorbencia, fibras de pulpa de madera humectables y fibras de soplado en fusión humectables en el cuerpo absorbente,

en el que el cuerpo absorbente muestra un valor de la Permeabilidad en la Dirección Z a 60 por ciento de saturación que es 20 por ciento superior que el valor de la Permeabilidad en Dirección Z de la estructura absorbente a 30 por ciento de saturación,

en el que el cuerpo absorbente muestra un valor de Permeabilidad en Dirección Z a 60 por ciento de saturación que es superior a 740,25 x 10^{-9}cm^{2} (75 Darcy),

en el que el cuerpo absorbente muestra un valor de la Resistencia a la Tracción en estado seco que es, como mínimo, 50 por ciento superior al valor de la Resistencia a la Tracción mostrada por un cuerpo absorbente por lo demás esencialmente idéntico sin aglomerante humectable en estado seco, y

en el que el cuerpo absorbente muestra un valor de la Resistencia a la Tracción en estado de saturación con líquido al 100 por cien que es, como mínimo, 50 por cien superior al valor de la Resistencia a la Tracción que muestra un cuerpo absorbente por lo demás esencialmente idéntico pero sin fibras aglomerantes humectables en estado de saturación de líquido al 100 por cien.

18. Producto absorbente de un sólo uso, que comprende: una hoja superior permeable a los líquidos, una hoja posterior, y un cuerpo absorbente, según cualquiera de las reivindicaciones 1-17, dispuesto entre dichas hojas superior y posterior.