ES2217358T3 - Agente absorbente de agua y procedimiento de produccion del mismo. - Google Patents
Agente absorbente de agua y procedimiento de produccion del mismo.Info
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Abstract
LA INVENCION PROPONE UN AGENTE ABSORBENTE DE AGUA, QUE TIENE ALTA CAPACIDAD DE ABSORCION Y EXCELENTE EFICIENCIA DE ABSORCION BAJO AUMENTO DE LA PRESION Y PUEDE EXHIBIR EXCELENTES PROPIEDADES DE ABSORCION DE AGUA CUANDO SE UTILIZA PARA MATERIALES SANITARIOS AUN CUANDO LA CONCENTRACION EN RESINA DE UNA RESINA ABSORBENTE DE AGUA SEA ALTA. EL AGENTE ABSORBENTE DE AGUA TIENE UNA CAPACIDAD DE ABSORCION DE 30 (G/G) O MAS Y UNA EFICIENCIA DE ABSORCION DEFINIDA MAS ADELANTE DE 0,7 O MAS, BAJO AUMENTO DE LA PRESION. ESTE AGENTE PUEDE SER OBTENIDO CALENTANDO EN PRESENCIA DE UN AGENTE DE RETICULACION SUPERFICIAL UNA RESINA ABSORBENTE DE AGUA CON UNA CAPACIDAD DE ABSORCION DE 40 (G/G) O MAS Y UNA CANTIDAD DE UN COMPONENTE ELUYENTE DEL 1 % EN PESO O MENOS EN RELACION CON LA RESINA ABSORBENTE DE AGUA, O POR: POLIMERIZACION DE UNA RESINA ABSORBENTE DE AGUA EN PRESENCIA DE UN AGENTE DE TRANSFERENCIA DE CADENA; TRATAMIENTO DE LA RESINA POLIMERIZADA CON UNA SOLUCION HIDROFILICA; Y CALENTAMIENTO DE LA RESINA TRATADA EN PRESENCIA DE UN AGENTE DE RETICULACION SUPERFICIAL. EFICIENCIA DE ABSORCION BAJO AUMENTO DE LA PRESION = CAPACIDAD DE ABSORCION DE LA CAPA DE GEL HINCHADA SUPERIOR DE AGENTE ABSORBENTE DE AGUA BAJO AUMENTO DE LA PRESION / CAPACIDAD DE ABSORCION DE LA CAPA DE GEL HINCHADA INFERIOR DE AGENTE ABSORBENTE DE AGUA BAJO AUMENTO DE LA PRESION.
Description
Agente absorbente de agua y procedimiento de
producción del mismo.
La presente invención se refiere a un agente
absorbente de agua y a un procedimiento para su producción y, más
detalladamente, se refiere a: un agente absorbente de agua que
presenta una capacidad absorbente de agua muy alta incluso bajo una
presión acrecida, y que presenta sólo una pequeña diferencia entre
las capacidades de hinchamiento en distintas posiciones de una capa
y una acción uniforme de hinchamiento incluso cuando la densidad del
esparcimento de una resina absorbente de agua es alta y también
cuando está presente en forma de capa un gel hinchado de la resina,
y que se usa favorablemente para materiales higiénicos tales como
pañales desechables, compresas, paños para la incontinencia; y a un
procedimiento de producción de un agente absorbente de agua.
Recientemente se usan ampliamente resinas
absorbentes de agua como material constituyente de materiales
higiénicos, tales como pañales desechables, compresas y paños para
la incontinencia, con el fin de que las resinas absorbentes absorban
humores.
Son ejemplos de resinas absorbentes de agua los
siguientes productos: materiales reticulados de poli(ácidos
acrílicos) parcialmente neutralizados; productos hidrolizados de
polímeros de injerto de almidón-acrilonitrilo;
productos neutralizados de polímeros de injerto de almidón-ácido
acrílico; productos saponificados de copolímeros de acetato de
vinilo-ésteres acrílicos; materiales reticulados de
carboximetilcelulosa; productos hidrolizados de copolímeros de
acrilonitrilo o de copolímeros de acrilamida, o materiales
reticulados de estos productos hidrolizados; materiales reticulados
de monómeros catiónicos; copolímeros reticulados de
isobutileno-ácido maleico; y materiales reticulados de ácido
2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico
con ácido acrílico.
Convencionalmente se requiere que las mencionadas
resinas absorbentes de agua tengan las siguientes propiedades:
cuando tienen contacto con líquidos acuosos tales como humores, han
de presentar una alta capacidad de absorción, una velocidad de
absorción, una permeabilidad a los líquidos y una resistencia como
gel hinchado excelentes, fuerza de succión que haga que succionen
agua de materiales de base que contienen líquidos acuosos, etc. Sin
embargo, las relaciones entre estas propiedades no implican
necesariamente correlaciones positivas. Por ejemplo, cuanto mayor es
la capacidad de absorción, son menores otras propiedades tales como
permeabilidad a los líquidos, resistencia del gel y velocidad de
absorción. Así, en cuanto a un método para mejorar las propiedades
de absorción de agua de una resina equilibrada absorbente de agua,
se conoce una técnica en la que se reticula la superficie próxima de
la resina absorbente de agua y se han propuesto varios métodos al
respecto. Por ejemplo, se conocen métodos en cada uno de los cuales
se usan los materiales siguientes como agentes de reticulación:
alcoholes polihidroxílicos; compuestos poliglicidílicos, compuestos
poliaziridina, compuestos poliamina o compuestos poliisocianato;
glioxal; metales polivalentes; agentes de acoplamiento silano;
combinaciones de compuestos epoxídicos con compuestos hidroxílicos;
carbonatos de alquileno.
Se conocen, además, métodos en los que, cuando se
añade un agente reticulador, pueden estar presentes los siguientes
materiales: polvos inorgánicos inertes; alcoholes dihidroxílicos;
compuestos éter; polímeros solubles en agua; aductos de óxido de
alquileno de alcoholes monohidroxílicos, o sales de ácidos
orgánicos, o lactamas, como intento para dispersar más uniformemente
el agente de reticulación sobre la superficie de una resina
absorbente de agua y lograr una reticulación uniforme de la
superficie en una reacción de reticulación.
El balance de las propiedades de una resina
absorbente de agua se puede mejorar por los métodos antes
mencionados; pero sigue siendo difícil decir que el balance
resultante sea suficiente. En cuanto a las resinas convencionales
absorbentes de agua antes mencionadas que se usan en artículos
sanitarios, son conocidos, por ejemplo, los materiales siguientes:
un artículo sanitario absorbente de agua que contiene una resina
absorbente de agua para la que se especifican la cuantía de
absorción de agua, en especial a una presión acrecida, y la
resistencia a la fractura del gel (publicación de solicitud de
patente japonesa (Kokai) nº. 63-99861); un pañal
desechable que contiene una resina absorbente de agua para la que se
especifica la cuantía de la absorción de agua o la velocidad de
absorción de agua (publicación de solicitud de patente japonesa
(Kokai) nº. 2-34167); un agente absorbente que
contiene una resina absorbente de agua para la que se especifican la
cuantía de la absorción de agua bajo una presión acrecida y el
tamaño de partícula bajo una presión acrecida (patente europea nº.
339461); una resina absorbente de agua que contiene una resina
absorbente de agua para la que se especifica la velocidad de
absorción de agua o la cuantía de la absorción de agua bajo una
presión acrecida en un tiempo corto (patente europea nº.
443627).
El documento
EP-A-0 530 438 describe polímeros
superabsorbentes que tienen propiedades de secado superiores cuando
se incorporan a artículos absorbentes hechos de ácido acrílico y un
agente de reticulación, polimerizados en condiciones
controladas.
El documento
DE-A-43 36 056 describe un polvo
polimerizado reticulado, insoluble, hinchable en agua, que absorbe
agua, líquidos acuosos o serosos, preparado a partir de
(a) 55 a 99,9% en peso de monómeros
polimerizables, insaturados, que contienen grupos ácidos, de los que
al menos 25% en moles están neutralizados, polimerizados,
(b) de 0 a 40% en peso de monómeros insaturados
copolimerizables con los monómeros (a), polimerizados,
(c) de 0,1 a 5,0% en peso de un agente de
reticulación y
(d) de 0 a 30% en peso de un polímero soluble en
agua, porcentajes en peso que se refieren al polímero exento de
agua, polvo polimerizado que se ha calentado a una temperatura de
150-250ºC en presencia de un compuesto al menos
bifuncional reactivo frente a grupos ácidos y luego se ha calentado
nuevamente a una temperatura de 150-250ºC en
presencia de un compuesto al menos bifuncional reactivo frente a
grupos ácidos con el fin de reticular la superficie del mencionado
polvo polimerizado.
No obstante, se requiere una mayor mejora de
calidad. En condiciones corrientes, considerando en especial las
propiedades necesarias de las resinas absorbentes de agua usadas
como materiales absorbentes en los artículos sanitarios actuales en
los que se emplea una gran cantidad de resinas y que son de un
espesor delgado, no se han logrado con los métodos convencionales
mencionados niveles de propiedades suficientemente altos.
Con los métodos de reticulación de la superficie
antes mencionados se puede mejorar relativamente "una capacidad de
absorción bajo una carga alta (por ejemplo de 50 g/cm^{2}) (que en
lo que sigue se denominará capacidad de absorción bajo una presión
acrecida) tan excelente que se puede presentar una absorbancia
suficiente incluso si se aplica una carga más alta durante la
unión", que es una de las propiedades necesarias de las resinas
absorbentes de agua usadas para materiales del tipo de espesor
delgado que contienen resinas absorbentes de agua de alta
concentración, pero no se puede lograr una absorbancia suficiente en
la totalidad del material absorbente.
Un objetivo de la presente invención es
proporcionar un agente absorbente de agua que, cundo se usa para un
material absorbente de tipo delgado que contiene una resina
absorbente de agua de alta concentración, puede presentar, no sólo
una alta capacidad de absorción bajo una presión de 4,9 kPa, sino
también una absorbancia suficiente del material absorbente.
De acuerdo con los descubrimientos de los autores
de la presente invención, incluso un agente absorbente de agua que
tiene una alta capacidad de absorción bajo una presión de 4,9 kPa no
presenta una absorbancia suficiente para un material absorbente si
hay una gran diferencia entre las capacidades de hinchamiento en las
posiciones superior e inferior de una capa de gel hinchado de una
resina absorbente de agua presente en una alta concentración y a
alta densidad del material esparcido, ni tampoco si la resina no
puede hincharse tan uniformemente que se ponga de manifiesto la
absorbancia inherente de la resina.
Así, los autores de la presente invención han
estudiado obtener una resina aborbente de agua que no sólo tenga una
alta capacidad de absorción bajo una presión de 4,9 kPa, sino que
posee también propiedades (a las que en los sucesivo puede hacerse
referencia como eficiencia de absorción bajo una presión de 4,9 kPa)
tales que: incluso cuando la resina absorbente de agua esté presente
a alta concentración y con una alta densidad del material esparcido,
sea pequeña la diferencia entre las capacidades de hinchamiento
entre las posiciones de arriba y de abajo en una capa de gel
hinchado de la resina y se pueda hinchar tan uniformemente que se
ponga de manifiesto la absorbancia inherente de la resina. Como
consecuencia de ello, los inventores lograron la presente
invención.
De otra manera, en la presente invención, la
capacidad de absorción bajo una presión de 4,9 kPa es alta y la
eficiencia de absorción bajo una presión de 4,9 kPa es también
excelente, pudiendo ponerse de manifiesto unas excelentes
propiedades de absorción de agua incluso si la concentración de
resina de una resina absorbente de agua se aumenta cuando la resina
se usa para materiales sanitarios, y la absorbancia de agua de la
resina se puede poner de manifiesto eficientemente incluso a alta
concentración.
La presente invención proporciona:
- "un agente absorbente de agua según la
reivindicación 1, que tiene una capacidad de absorción de 30 (g/g) o
más y una eficiencia de absorción de 0,7 o más bajo una presión de
4,9 kPa", definiéndose la eficiencia de absorción bajo una
presión de 4,9 kPa por la ecuación siguiente:
Las condiciones para medir la capacidad de
absorción y la eficiencia de absorción se definen en las págs. 32 a
37.
- "un agente absorbente de agua según la
reivindicación 2, que tiene una capacidad de absorción de una capa
inferior de gel hinchado de 45 (g/g) o más y una eficiencia de
absorción de 0,4 o más bajo una presión de 4,9 kPa", definiéndose
la eficiencia de absorción bajo una presión de 4,9 kPa por la
ecuación siguiente:
- "un agente absorbente de agus según la
reivindicación 3, que tiene una capacidad de absorción de una capa
inferior de gel hinchado de 30 (g/g) o más y una eficiencia de
absorción de 0,3 o más bajo una presión de 4,9 kPa", definiéndose
la eficiencia de absorción bajo una presión de 4,9 kPa por la
ecuación siguiente:
y en la que la relación entre la relación entre
la eficiencia de absorción y la capacidad de absorción de la capa
inferior de gel hinchado bajo una presión de 4,9 kPa se define por
la ecuación
siguiente:
Eficiencia de absorción bajo una presión de 4,9
kPa> 1,82-2,93x10^{-2} x
(capacidad
de absorción de la capa inferior de gel hinchado bajo una presión de
4,9
kPa).
Las condiciones para medir la capacidad de
absorción y la eficiencia de absorción se definen en las págs. 32 a
37.
Éstos y otros objetivos y ventajas de la presente
invención se apreciarán más ampiamente considerando la siguiente
descripción detallada.
La Figura 1 es una representación esquemática de
un aparato de medida usado para medir la capacidad de absorción bajo
una presión de 4,9 kPa, que es una de las propiedades que posee un
agente absorbente de agua de la presente invención.
Seguidamente se describe detalladamente la
presente invención y el procedimiento de producción.
La presente invención se materializa en obtener
primeramente una resina absorbente de agua que tiene una capacidad
de absorción de un valor específico o más alto, y de la que la
cantidad de un componente eluyente que rezuma por la superficie de
un gel hinchado insaturado se reduce a un valor específico o menor,
y reticular luego la superficie de la resina.
Se conoce ya que, por lo general, una resina
absorbente de agua contiene un componente eluyente, pero hasta el
momento no se ha intentado someter a un tratamiento de reticulación
la superficie de una resina cuyo componente eluyente rezuma por la
superficie de un gel hinchado insaturado, tratamiento que permita
reducir a un cierto nivel o menor la cantidad rezumada. La resina
absorbente de agua que se usa en la presente invención se
caracteriza porque la resina absorbente de agua, la cantidad de cuyo
componente eluyente que rezuma por la superficie de un gel hinchado
insaturado se reduce a un nivel específico o menor, se somete a un
tratamiento de reticulación de la superficie.
Cuando una resina absorbente de agua se somete a
un tratamiento de reticulación de la superficie, la capacidad de
absorción bajo una presión acrecida a carga alta puede incrementarse
a un nivel específico, por ejemplo de 30 (g/g) o incluso más alta si
la resina contiene una cantidad específica o mayor del componente
eluyente, pero es difícil obtener un valor alto de la eficiencia de
absorción bajo una presión acrecida. Por vez primera, sin embargo,
el procedimiento de la presente invención ha hecho posible obtener
un agente absorbente de agua que es excelente, tanto en cuanto a la
capacidad de absorción bajo una presión de 4,9 kPa, como en cuanto a
una eficiencia de absorción bajo una presión de 4,9 kPa. Las
condiciones de medida de la capacidad de absorción y de la
eficiencia de absorción se describen en las págs. 32 a 37 .
Seguidamente se explica más detalladamente la
presente invención.
La resina absorbente de agua que se puede usar en
la presente invención absorbe una gran cantidad de agua, una
solución fisiológica salina y la orina, y se hincha con estas
sustancias formando un hidrogel sustancialmente insoluble en agua, y
tiene una capacidad de absorción de 40 (g/g) o más con una solución
fisiológica salina, como se menciona más adelante, y una cantidad
reducida del componente eluyente, de 1 parte en peso o menos por 100
partes en peso de la resina absorbente de agua. Además, la resina
absorbente de agua más preferiblemente es tal que se puede manipular
como un polvo que tiene un contenido de agua de 10% en peso o menos,
muy preferiblemente de 5% en peso o menos, de la resina absorbente
de agua.
Una resina absorbente de agua es un polímero
hidrófilo que tiene una estructura reticulada obtenido por
polimerización de un monómero hidrófilo que comprende una proporción
mayoritaria de ácido acrílico o una sal de él. Entre los ejemplos de
tal polímero hidrófilo están incluidos: polímeros de poli(ácido
acrílico) reticulados, parcialmente neutralizados; polímeros de
injerto de almidón-ácido acrílico reticulados y parcialmente
neutralizados; copolímeros de isobutileno-ácido maleico; productos
saponificados de copolímeros de acetato de vinilo-ácido acrílico;
productos hidrolizados de (co)polímeros de acrilamida;
productos hidrolizados de polímeros de acrilonitrilo. En particular,
se prefieren polímeros poliacrílicos salinos reticulados. En cuanto
a los polímeros poliacrílicos salinos reticulados, es preferible que
50-95% en moles, más preferiblemente
60-90% en moles, de los grupos de ácido de los
polímeros estén neutralizados. Los ejemplos de sal incluyen sales de
metales alcalinos, sales amónicas y sales de aminas. La
neutralización se puede efectuar con monómero antes de la
polimerización o con un hidrogel polímero durante o después de la
polimerización.
La resina absorbente de agua usada en la presente
invención puede obtenerse por (co)polimerización de monómeros
diferentes del mencionado ácido acrílico o sal acrilato usado como
componente monómero principal. Entre los ejemplos específicos de
estos monómeros, diferentes de los mencionados, están incluidos:
monómeros aniónicos insaturados, tales como ácido metacrílico, ácido
maleico, ácido vinilsulfónico, ácido estirenosulfónico, ácido
2.(met)acrilamido-2-metilpropanosulfónico,
ácido (met)-acriloiletanosulfónico y
2-(met)acriolilpropanosulfónico, y sales de ellos; monómeros
insaturados que contienen grupos hidrófilos no iónicos, tales como
acrilamida, metacrilamida,
N-etil(met)acrilamida,
N-n-propil-(met)acrilamida,
N-isopropil(met)acrilamida,
N,N-dimetil-(met)acrilamida,
(met)acrilato de 2-hidroxietilo,
(met)acrilato de 2-hidroxipropilo,
(met)acrilato de metoxipolietilenglicol,
mono(met)acrilato de polietilenglicol, vinilpiridina,
N-vinilpirrolidina,
N-acriloil-piperidina y
N-acriloilpirrolidina; monómeros catiónicos
insaturados, tales como (met)acrilato de
N,N-dimetil-aminoetilo,
(met)acrilato de N,N-dietilaminoetilo,
(met)acrilato de N,N-dimetilaminopropilo y
N,N-dimetil-aminopropil(met)acrilamida,
y sus sales cuaternarias. La cantidad que se usa de estos monómeros
que no son el ácido acrílico, usualmente está en el intervalo de 0 a
30% en moles, pero la cantidad no está especialmente limitada a este
intervalo.
Entre los ejemplos de estructura reticulada de la
resina absorbente de agua usada en la presente invención están
incluidos: un tipo autorreticulable sin agente de reticulación
alguno; y un tipo formado por copolimerización o reacción de un
agente de reticulación interna que tiene dos o más grupos
insaturados polimerizables o dos o más grupos reactivos. Aunque es
preferible el tipo formado por copolimerización o reacción de un
agente de reticulación interna, es necesario ajustar la densidad de
reticulación de manera que la capacidad de absorción con una
solución fisiológica salina pueda ser de 40 (g/g) o más.
Entre los ejemplos específicos de agente de
reticulación interna están incluidos:
N,N'-metilenbis(met)acrilamida,
di(met)acrilato de (poli)etilenglicol,
di(met)acrilato de (poli)propilenglicol,
tri(met)-acrilato de trimetilolpropano,
di(met)acrilato de trimetilolpropano,
tri(met)acrilato de glicerol, metacrilato acrilato de
glicerol, tri(met)acrilato de trimetilolpropano
modificado con óxido de etileno, tetra(met)acrilato de
pentaeritritol, hexa(met)acrilato de dipentaeritritol,
cianurato de trialilo, isocianurato de trialilo, fosfato de
trialilo, trialilamina, poli(met)aliloxialcano,
(poli)etilenglicol diglicidil éter, glicerol diglicidil éter,
etilenglicol, polietilenglicol, propilenglicol, glicerol,
pentaeritritol, etilendiamina, polietilenimina, (met)acrilato
de glicidilo. Además, estos agentes de reticulación interna pueden
usarse como combinaciones de dos o más de ellos. En particular,
considerando las propiedades de absorción de agua de la resina
resultante, es preferible usar como agente de reticulación interna
esencialmente un compuesto que tiene dos o más grupos insaturados
polimerizables. La cantidad de agente de reticulación interna que se
usa está en el intervalo de 0,005 a 3% en moles, más preferiblemente
de 0,01 a 1,5% en moles del componente monómero antes
mencionado.
Además, cuando se realiza la polimerización, se
pueden añadir moléculas hidrófilas grandes tales como celulosa de
almidón, derivados de celulosa de almidón, poli(alcohol de
vinilo), poli(ácido acrílico) (o sus sales), materiales reticulados
de poli(ácido acrílico) (o sus sales), o agentes de transferencia de
cadena tales como ácido hipofosforoso (o una sal de él).
Cuando se polimeriza el monómero antes mencionado
que comprende una proporción mayoritaria de ácido acrílico o una de
sus sales para obtener la resina absorbente de agua usada en la
presente invención, se puede realizar polimerización de graneles o
polimerización con precipitación. Sin embargo, considerando el
comportamiento o la facilidad de controlar la polimerización, es
preferible realizar la polimerización en solución acuosa o la
polimerización en suspensión en fase inversa usando una solución
acuosa del monómero.
Además, cuando se realiza la polimerización, se
pueden usar: iniciadores de polimerización por radicales tales como
persulfato potásico, persulfato amónico, persulfato sódico,
hidroperóxido de t-butilo, peróxido de hidrógeno y
dihidrocloruro de
2,2'-azobis-(2-aminopropano); rayos
de energía activa tales como rayos ultravioleta y rayos de
electrones. Además, cuando se usan iniciadores de polimerización por
radicales oxidables, pueden usarse en combinación con agentes
reductores tales como sulfito sódico, hidrogenosulfito sódico,
sulfato ferroso y ácido L-ascórbico para realizar
polimerización redox. Usualmente, la cantidad de estos iniciadores
de polimerización está en el intervalo de 0,001 a 2% en moles,
preferiblemente de 0,01 a 0,5% en moles del componente monómero
antes mencionado.
En la presente invención se pueden usar resinas
absorbentes de agua que tienen formas variadas, tales como formas
amorfas pulverizadas, esferas, fibras, varillas, formas esferoides y
formas planas, resultantes de la polimerización antes mencionada.
Sin embargo, una forma preferible tiene un diámetro medio de
partícula de 200 a 600 \mum y una forma más preferible contiene
partículas de 150 \mum o menores en una proporción de 10% en peso
o menos, más preferiblemente de 5% en peso o menos.
Con el fin de alcanzar el objetivo de la presente
invención, es necesario reducir a 1 parte en peso o menos por 100
partes en peso de la resina absorbente de agua, la cantidad que
rezuma del componente eluyente por la superficie de un gel hinchado
insaturado de una resina absorbente de agua obtenida de la forma
antes mencionada. Una resina absorbente de agua con una capacidad de
absorción de 40 (g/g) o más de una solución fisiológica salina
contiene, usualmente, componentes eluyentes tales como componentes
solubles en agua, y hasta el momento se sabe también que estos
componentes eluyentes se extraen del gel hinchando hasta saturación
la resina con una gran cantidad de agua o una gran cantidad de una
solución fisiológica salina. Sin embargo, cuando la resina
absorbente de agua se hincha en estado insaturado en las
condiciones antes mencionadas, los componentes eluyentes exudan y
emigran a la superficie del gel. Usualmente, la cantidad segregada
está en el intervalo de aproximadamente 2 a aproximadamente 20
partes en peso por 100 partes en peso de la resina absorbente,
aunque esta cantidad no está necesariamiente correlacionada con la
cantidad extraída cuando se ha hinchado hasta saturación, porque
influyen factores tales como el peso molecular, el grado de
ramificación o la viscosidad de los eluyentes. No obstante, los
autores de la presente invención han encontrado que, cuando la
cantidad del componente eluyente es grande, la eficiencia de
absorción bajo una presión de 4,9 kPa no llega a alcanzar un cierto
nivel o más alto. Esto es, para lograr el objetivo del nivel de
eficiencia de absorción bajo una presión de 4,9 kPa de esta
invención, es necesario reducir la cantidad de segregado del
componente eluyente desde la superficie de un gel hinchado
insaturado de una resina absorbente de agua a un nivel
extremadamente bajo de 1 parte en peso o menos, preferiblemente de
0,5 partes en peso o menos, más preferiblemente de 0,1 parte en peso
o menos, por 100 partes en peso de resina absorbente de agua.
Entre los ejemplos de métodos preferibles para
reducir la cantidad del componente eluyente a un nivel bajo están
incluidos los siguientes:
(1) un método en el que la resina absorbente de
agua resultante se pone en contacto repetidamente con soluciones de
tratamiento tales como agua, disolventes orgánicos y sus mezclas,
que pueden disolver el componente eluyente, y luego se separan entre
sí estas soluciones de tratamiento y la resina absorbente de agua
resultante; y
(2) un método en el que se polimeriza una resina
absorbente de agua en presencia de un agente de transferencia de
cadena soluble en agua y luego se trata con una solución
hidrófila.
Aunque en el método (a) se pueden usar como
disolventes orgánicos disolventes orgánicos hidrófobos, los ejemplos
preferidos de disolventes orgánicos incluyen los siguientes
disolventes orgánicos hidrófilos: alcoholes inferiores tales como
alcohol metílico, alcohol etílico, alcohol
n-propílico, alcohol isopropílico, alcohol
n-butílico, alcohol isobutílico; cetonas tales como
acetona; éteres tales como dioxano y tetrahidrofurano; amidas tales
como N,N-dimetilformamida; sulfóxidos tales como
dimetilsulfóxido. Respecto a los efectos de reducir la cantidad de
componente eluyente, sin embargo, es preferible usar mezclas de agua
y disolventes orgánicos como soluciones de tratamiento y, además, es
muy preferible usar agua sola como solución de tratamiento.
En una realización más preferible, la composición
de la solución de tratamiento se selecciona de forma que la resina
absorbente de agua pueda hincharse cuando la solución de tratamiento
se pone repetidamente en contacto con la resina. Preferiblemente, la
capacidad de hinchamiento de la resina absorbente de agua durante el
tratamiento está en el intervalo de aproximadamente 2 a
aproximadamente 500 (g/g), más preferiblemente de aproximadamente 2
a aproximadamente 300 (g/g).
Aunque la cantidad de solución de tratamiento
usada en ese caso depende del tipo o tamaño de partícula de la
resina absorbente de agua, usualmente, la cantidad óptima está en el
intervalo de 0,5 a 10.000.000 partes en peso, preferiblemente de 5 a
500.000 partes en peso, por 1 parte en peso del contenido sólido de
la resina.
Cuando la resina absorbente de agua se pone en
contacto con la solución de tratamiento, el contacto se puede
realizar de manera continua o de manera discontínua por lotes. Se
aporta como ejemplo un método en el que la resina absorbente de agua
se pone en contacto con la solución de tratamiento mientras que se
agita si es necesario, y luego se separa la resina de la solución de
tratamiento por decantación o filtración por succión. Además, cuando
el lavado se realiza continuamente, las direcciones de las
corrientes de la resina absorbente de agua y de la solución de
tratamiento pueden ser paralelas o en contracorriente, y no hay
limitaciones especiales al respecto, aunque son preferibles
direcciones paralelas con respecto a la reducción de la cantidad del
componente eluyente. Además, cuando se trabaja por lotes, no hay
limitaciones especiales del número de tratamientos. La temperatura
de tratamiento está en el intervalo de 10 a 100ºC, preferiblemente
de 20 a 60ºC. Después de separarla de la solución de tratamiento, la
resina se puede secar si es necesario, pero debe tenerse cuidado
porque hay la posibilidad de que la cantidad de componente eluyente,
una vez que ha sido disminuida, aumente de nuevo debido a factores
tales como un nuevo deterioro de la resina.
En el método (b) anterior, a causa de que la
polimerización se realiza en presencia de un agente de transferencia
de cadena soluble en agua, la longitud por molécula de la resina
absorbente de agua resultante es relativamente corta. Por tanto, la
cantidad del componente eluyente es relativamente grande en la etapa
en que termina la polimerización, pero el peso molecular ponderal
medio del componente eluyente es tan bajo, por ejemplo, de
aproximadamente 200.000 o menos, que el componente eluyente se puede
eliminar fácilmente por tratamiento con una solución hidrófila.
No hay una limitación específica en cuanto al
agente de transferencia de cadena soluble en agua usado en la
presente invención siempre que se pueda disolver en agua o monómeros
hidrófilos, y entre los ejemplos de tales agentes están incluidos
tioles, ácidos de tioles, alcoholes secundarios, aminas, ácido
hipofosforoso(sus sales). Específicamente, se pueden usar los
siguientes: mercaptoetanol, mercaptopropanol, dodecilmercaptano,
ácido tioglucólico, ácido tiomálico, ácido
3-mercaptopropiónico, isopropanol, ácido
hipofosforoso, ácido fórmico, y sus sales. Se pueden usar uno o más
tipos seleccionados entre el grupo constituido por estos compuestos,
pero, preferiblemente en razón a sus efectos, se usan el ácido
hipofosforoso (sus sales), tales como hipofosfito sódico, y
tioles.
La cantidad que se usa del agente de
transferencia de cadena depende del tipo o la cantidad del agente de
transferencia de cadena o la concentración de la solución acuosa del
monómero hidrófilo; pero, preferiblemente, la cantidad del agente de
transferencia usado está en el intervalo de 0,001 a 1% en moles, más
preferiblemente, de 0,005 a 0,3% en moles del monómero
hidrófilo.
En cuanto a los métodos para reducir la cantidad
del componente eluyente, aparte de los métodos (1) y (2)
mencionados, puede aportarse como ejemplo un método en el que la
resina absorbente de agua resultante se calienta en presencia de un
agente de reticulación.
El agente de reticulación de la superficie que se
puede usar para calentar en su presencia la resina absorbente de
agua que se obtiene de la manera antes mencionada contiene sólo una
pequeña cantidad del componente eluyente, tiene un grupo funcional
que es reactivo frente a otro grupo funcional, por ejemplo, un grupo
ácido, de la resina absorbente de agua y, usualmente, se dan como
ejemplos para reticulación de la superficie agentes de reticulación
convencionales. Cuando el grupo funcional de la resina absorbente de
agua es un grupo carboxilo, entre los ejemplos de agentes de
reticulación de superficies están incluidos uno o más tipos
seleccionados entre el grupo constituido por alcoholes
polihidroxílicos tales como etilenglicol, dietilenglicol,
propilenglicol, trietilenglicol, tetraetilenglicol,
polietilenglicol, 1,3-propanodiol, dipropilenglicol,
2,2,4-trimetil-1,3-pentanodiol,
polipropilenglicol, glicerol, poliglicerol,
2-buteno-1,4-diol,
1,4-butanodiol, 1,5-pentanodiol,
1,6-hexanodiol,
1,2-ciclohexanodimetanol,
1,2-ciclohexanol, trimetilolpropano, dietanolamina,
trietanolamina, polioxipropileno, copolímeros de bloque de
oxietileno oxipropileno, pentaeritritol y sorbitol; compuestos
poliepoxídicos tales como etilenglicol diglicidil éter,
polietilenglicol diglicidil éter, glicerol poliglicidil éter,
diglicerol poliglicidil éter, poliglicerol poliglicidil éter,
propilenglicol diglicidil éter, polipropilenglicol diglicidil éter y
glicidol; compuestos poliamina tales como etilendiamina,
dietilentriamina, trietilentetramina, tetraetilenpentamina,
pentaetilenhexamina, polialilamina y poletilenimina; compuestos
poliisocianato tales como diisocianato de
2,4-tolileno y diisocianato de hexametileno;
compuestos polioxazolina tales como
1,2-etilenbisoxazolina; compuestos carbonato de
alquileno tales como
1,3-dioxolan-2-ona,
4-metil-1,3-dioxolan-2-ona,
4,5-dimetil-1,3-dioxolan-2-ona,
4,4-dimetil-1,3-dioxolan-2-ona,
4-etil-1,3-dioxolan-2-ona,
4-hidroximetil-1,3-dioxolan-2-ona,
1,3-dioxan-2-ona,
4-metil-1,3-dioxan-2-ona
y
4,6-dimetil-1,3-dioxan-2-ona;
compuestos haloepoxídicos tales como epiclorhidrina, epibromhidrina
y \alpha-metilepiclorhidrina; compuestos de
metales polivalentes tales como hidróxidos y cloruros de zinc,
calcio, magnesio, aluminio, hierro y zirconio. Los agentes de
reticulación de la superficie preferibles comprenden, como mínimo,
un tipo seleccionado entre el grupo constituido por alcoholes
polihidroxílicos, poliaminas, compuestos epoxídicos y carbonatos de
alquileno.
Estos agentes reticuladores de la superficie se
pueden usar solos o como combinaciones de dos o más de ellos. Cuando
se usan dos o más agentes de reticulación de superficie, la
reticulación de la superfice se puede realizar usando separadamente
dos o más agentes de reticulación de la superficie en dos o más
etapas, pero, en algunas ocasiones, puede ser preferible mezclar
juntos dos o más agentes de reticulación de superficie de una vez
porque la capacidad de absorción de agua tiende a disminuir debido
al tratamiento de reticulación de la superficie.
La cantidad de agente de reticulación de la
superficie a usar en la presente invención depende de su tipo o de
la finalidad, pero usualmente, la cantidad está en el intervalo de
0,001 a 10 partes en peso, preferiblemente de 0,01 a 5 partes en
peso, por 100 partes en peso del contenido sólido de la resina
absorbente de agua de acuerdo con la presente invención. Si la
cantidad está dentro de este intervalo, la capacidad de absorción
del agente absorbente de agua es excelente y se puede obtener
eficiencia de absorción bajo una presión de 4,9 kPa. Una cantidad de
agente de reticulación de superficie de más de 10 partes en peso no
sólo no es económica, sino que también tiende a ser excesiva para
conseguir un efecto apropiado de reticulación de la superficie y
puede reducir excesivamente la capacidad de absorción. Por otra
parte, cuando la cantidad es menor que 0,001 partes en peso, puede
ser difícil obtener efectos de mejora de las propiedades absorbentes
bajo una presión de 4,9 kPa.
Los aparatos a usar para mezclar conjuntamente la
resina absorbente de agua y el agente de reticulación de superficie
en la presente invención pueden ser los convencionales y entre los
ejemplos están incluidas mezcladoras del tipo de cilindro,
mezcladoras de tipo de tornillo, máquinas de extrusión de tornillo,
aparatos de turbulencia, mezcladoras de tipo nauta, mezcladoras de
tipo en V, mezcladoras de tipo cinta, amasadoras del tipo de doble
brazo, mezcladoras del tipo en corriente, mezcladoras del tipo de
corriente de gas, mezcladoras del tipo de disco, mezcladoras de
rodillo, mezcladoras del tipo de volteo. La velocidad de mezcla
puede ser alta o baja.
Cuando se mezclan conjuntamente la resina
absorbente de agua y el agente de reticulación de superficie, o
después de haberlos mezclado, se puede añadir agua, vapor de agua o
soluciones acuosas que comprenden agua y disolventes orgánicos,
antes de efectuar la reacción de reticulación, porque las
propiedades absorbentes bajo una presión de 4,9 kPa se pueden
mejorar mucho añadiendo luego agua, vapor de agua o las soluciones
acuosas en el caso de que el agente de reticulación, como puede ser
un alcohol polihidroxílico, un compuesto epoxídico o un carbonato de
alquileno, reaccione con la resina absorbente de agua por unión
covalente. Entre los ejemplos de disolventes orgánicos usados en
tales casos están incluidos: alcoholes inferiores tales como alcohol
metílico, alcohol etílico, alcohol n-propílico,
alcohol isopropílico, alcohol n-butílico, alcohol
isobutílico y alcohol t-butílico; cetonas tales como
acetona; éteres tales como dioxano y tetrahidrofurano; amidas tales
como N,N-dimetilformamida; sulfóxidos tales como
dimetilsulfóxido. La cantidad óptima de agua a usar en ese caso
depende del tipo o tamaño de partícula de la resina absorbente de
agua, pero, usualmente, la cantidad óptima está en el intervalo de
10 partes en peso o menos, preferiblemente de 1 a 5 partes en peso,
por 100 partes en peso del contenido sólido de la resina. Además,
análogamente, la cantidad de disolvente orgánico hidrófilo usado
está, habitualmente, en el intervalo de 10 partes en peso o menos,
preferiblemente de 0,1 a 5 partes en peso, por 100 partes en peso de
contenido sólido de la resina.
En la presente invención, después de haber
mezclado conjuntamente la resina absorbente de agua y el agente de
reticulación de la superficie, la proximidad de la superficie de la
resina absorbente de agua se puede reticular realizando un
tratamiento de calentamiento, según sea necesario, lo que depende
del tipo de agente de reticulación.
Cuando en la presente invención se realiza el
tratamiento de calentamiento, preferiblemente, la temperatura de
calentamiento está en el intervalo de aproximadamente 60 a
aproximadamente 230ºC. Cuando la temperatura a que se calienta es
inferior a 60ºC, el tratamiento de calentamiento puede consumir un
tiempo largo y causar, por tanto, una reducción de la productividad,
por lo que se puede no lograr el objetivo de la presente invención
de una resina que tiene propiedades da una alta absorción de agua
bajo una presión de 4,9 kPa. Además, cuando la temperatura de
tratamiento es superior a 230ºC, puede ser más alta la cantidad a la
que se reduce el componente eluyente y puede ser difícil aumentar la
eficiencia de absorción bajo una carga de 4,9 kPa. La temperatura
del tratamiento de calentamiento depende del tipo de agente de
reticulación usado pero, más preferiblemente, la temperatura del
tratamiento de calentamiento está en el intervalo de 80 a 200ºC, aún
más preferiblemente, de 120 a 180ºC.
El tratamiento de calentamiento se puede realizar
usando secadoras u hornos de calentamiento, por ejemplo,
dispositivos de mezcla y secado en canal, secadoras rotatorias,
secadoras de tipo caja, secadoras de lecho fluidizado, secadoras por
corriente de gas, secadoras de rayos infrarrojos.
El procedimiento de producción (que comprende las
etapas de: obtener primeramente una resina absorbente de agua que
tiene una capacidad de absorción de un valor específico o mayor y de
la que la cantidad de eluyente que exuda de la superfice de un gel
hinchado insaturado, se reduce a un valor específico o menor; y,
luego, reticular la superficie de la resina) se ha explicado antes
como procedimiento para obtener el agente absorbente de agua de la
presente invención que es excelente tanto en cuanto a la capacidad
de absorción bajo una presión de 4,9 kPa como en cuanto a la
eficiencia de absorción bajo una presión de 4,9 kPa. Sin embargo, el
procedimiento para obtener el agente absorbente de agua de la
presente invención no está limitado al procedimiento de producción
antes mencionado. Por ejemplo, el agente absorbente de agua se puede
obtener también por un procedimiento que comprende la etapa de
reticular la proximidad de la superficie de una partícula cuyo
tamaño está dentro de un intervalo específico de tamaños de
partícula de una manera específica para que la partícula tenga un
gradiente específico de densidad de reticulación. Seguidamente se
explica la manera de hacerlo.
Esto es, el agente absorbente de agua de la
presente invención puede obtenerse también de manera que: el
diámetro de partícula de una resina absorbente de agua,
preferiblemente obtenida por polimerización en solución acuosa se
ajuste de forma que sustancialmente quede dentro del intervalo de
106 \mum a menos de 500 \mum mediante operaciones tales como
clasificación; y la resina se calienta luego en presencia de dos o
más agentes de reticulación de la superficie cuyos parámetros de
solubilidad estén dentro de dos diferentes intervalos.
La frase "sustancialmente queden dentro del
intervalo de 106 \mum a menos de 500 \mum", dicha antes,
significa que las partículas dentro del intervalo de tamaños de
partícula de 106 \mum a menos de 500 \mum constituyen el
porcentaje en peso mayoritario de todas las partículas de la resina
absorbente de agua. Preferiblemente, el porcentaje mayoritario es de
90% en peso o más, más preferiblemente de 95% en peso o más.
La resina absorbente de agua mencionada se puede
granular a formas predeterminadas y puede tener formas variadas
tales como esferas, escamas, polvos amorfos y gránulos. Además, la
resina absorbente de agua puede comprender una partícula primaria o
un material granulado de partículas primarias. Cuando el diámetro de
partícula no está sustancialmente en el intervalo de 106 \mum a
menos de 500 \mum, es difícil obtener el agente absorbente de agua
con propiedades excelentes tales como eficiencia de absorción bajo
una presión de 4,9 kPa.
Si una resina absorbente de agua obtenida por
polimerización del monómero ácido acrílico y neutralización
posterior del gel de polímero resultante, se usa como la resina
absorbente de agua en consideración, se puede obtener un agente
absorbente de agua que tiene una capacidad de absorción, una
eficiencia de absorción y una capacidad de absorción de una capa
inferior de gel hinchado bajo una presión de 4,9 kPa excelentes.
Además, el parámetro de solubilidad antes
mencionado es un valor que comúnmente se usa como factor que revela
la polaridad de un compuesto. En cuanto al parámetro de solubilidad,
en la presente invención se aplican valores de los parámetros de
solubilidad \delta [(cal/cm^{3})^{1/2}] de disolventes
según se indica en las págs. 527-539 de Polymer
Handbook, 3ª edición (publicado por Wiley Interscience
Publishing Co., Ltd.). Además, para los parámetros de solubilidad de
disolventes que no se citan en las páginas citadas, se aplica un
valor que se obtiene sustituyendo la constante de energía cohesiva
de Hoy (considerada en la pág. 525 del citado Polymer
Handbook) en la ecuación de Small (pág. 524 del Polymer
Handbook).
En cuanto a los dos o más agentes de reticulación
de la superficie cuyos parámetros de solubilidad están en intervalos
diferentes, un primer agente de reticulación de la superficie tiene
un parámetro de solubilidad (valor de SP) de 12,5 a 15,0
[(cal/cm^{3})^{1/2}] y puede reaccionar con un grupo
carboxilo; y un segundo agente de reticulación de la superficie
tiene un parámetro de solubilidad de menos de 12,5
[(cal/cm^{3})^{1/2}) y puede reaccionar con un grupo
carboxilo. Aunque no está clara, la razón de por qué el agente
absorbente de agua que tiene una capacidad de absorción y una
eficiencia de absorción excelentes bajo una presión de 4,9 kPa se
obtiene combinando los agentes primero y segundo de reticulación de
la superficie que tienen diferentes parámetros de solubilidad entre
sí, parece ser que se controlan la penetración de los agentes de
reticulación en la resina absorbente de agua o el espesor de la
reticulación.
Entre los ejemplos específicos de agente de
reticulación de la superficie están incuidos etilenglicol,
propilenglicol, carbonato de etileno y carbonato de propileno, y se
pueden usar uno o más tipos seleccionados entre el grupo constituido
por estos compuestos. Además, entre los ejemplos específicos del
segundo agente de reticulación están incluidos dietilenglicol,
trietilenglicol, tetraetilenglicol, dipropilenglicol,
1,3-butanodiol, 1,4-butanodiol,
1,5-pentanodiol, etilenglicol diglicidil éter,
polietilenglicol diglicidil éter, glicerol poliglicidil éter,
diglicerol poliglicidil éter; poliglicerol poliglicidil éter,
propilenglicol diglicidil éter, dietilentriamina, trietilentetramina
y epiclorhidrina, y se pueden usar uno o más tipos seleccionados
entre el grupo constituido por estos compuestos.
Los agentes reticuladores de la superficie
primero y segundo se pueden usar separadamente pero, por razones de
simplicidad, es preferible usarlos simultáneamente.
La cantidad a usar de agente de reticulación de
la superficie depende de los compuestos, o combinación de
compuestos, que se usan para reticular la superficie, pero,
preferiblemente, la cantidad del primer agente de reticulación de la
superficie está en el intervalo de 0,01 a 5 partes en peso, más
preferiblemente, de 0,1 a 2 partes en peso por 100 partes en peso
del contenido sólido de la resina absorbente de agua; y,
preferiblemente, la cantidad del segundo agente de reticulación de
la superfice está en el intervalo de 0,001 a 1 parte en peso, más
preferiblemente, de 0,005 a 0,5 partes en peso, por 100 partes en
peso del contenido sólido de la resina absorbente de agua. El uso de
una cantidad demasiado alta del agente de reticulación de la
superficie es desfavorable por razones económicas. Además, cuando la
cantidad de agente de reticulación de la superficie es demasiado
pequeña, es difícil obtener efectos para mejorar la eficiencia de
absorción bajo una presión de 4,9 kPa en la resina absorbente de
agua.
Cuando se mezclan conjuntamente la resina
absorbente de agua y el agente de reticulación de la superficie, es
preferible usar agua como disolvente. La cantidad de agua a usar
depende del tipo o tamaño de partícula de la resina absorbente de
agua, pero, preferiblemente, la cantidad está en el intervalo de 0
partes en peso a no más de 20 partes en peso, más preferiblemente,
en el intervalo de 0,5 a 10 partes en peso, por 100 partes en peso
del contenido sólido de la resina.
Además, cuando se mezclan conjuntamente la resina
absorbente de agua y el agente de reticulación de la superficie, se
puede usar como disolvente, si es necesario, un disolvente orgánico
hidrófilo. Entre los ejemplos de disolventes orgánicos hidrófilos
están incluidos: alcoholes inferiores tales como alcohol metílico,
alcohol etílico, alcohol n-propílico, alcohol
isopropílico, alcohol n-butílico, alcohol
isobutílico y alcohol t-butílico; cetonas tales como
acetona; éteres tales como dioxano y tetrahidrofurano; amidas tales
como N,N-dimetilformamida; sulfóxidos tales como
dimetilsulfóxido. La cantidad de disolvente orgánico a usar depende
del tipo o tamaño de partícula de la resina absorbente de agua,
pero, preferiblemente, la cantidad está en el intervalo de 20 partes
en peso o menos, más preferiblemente, en el intervalo de 0,1 a 10
partes en peso, por 100 partes en peso del contenido sólido de la
resina.
Cuando se mezclan conjuntamente la resina
absorbente de agua y el agente de reticulación de la superficie, la
resina absorbente de agua se puede dispersar, por ejemplo, en el
disolvente orgánico hidrófilo mencionado y luego se puede mezclar el
agente reticulador de la superficie en la dispersión resultante. Sin
embargo, el método de mezclar no tiene limitaciones especiales. En
un método preferible entre varios métodos de mezcla, el agente de
reticulación de la superficie, disuelto en agua y/o el disolvente
orgánico hidrófilo, según se necesario, se proyecta o se deja caer
directamente sobre la resina absorbente de agua y se mezclan así
conjuntamente la resina absorbente de agua y el agente de
reticulación de la superficie. Además, cuando la mezcla se realiza
usando agua, se puede dejar que coexista un polvo de partículas
finas insoluble en agua o un tensioactivo.
Preferiblemente, el aparato de mezcla usado para
mezclar juntos la resina absorbente de agua y el agente de
reticulación de la superficie tiene una potencia de mezcla alta para
lograr con seguridad una mezcla uniforme. Entre los ejemplos
preferibles de tales aparatos están incluidas mezcladoras del tipo
de cilindro, mezcladoras del tipo de cono de doble pared,
mezcladoras del tipo en V, mezcladoras de cinta, mezcladoras del
tipo de tornillo, mezcladoras rotatorias de disco de horno
fluidizado, mezcladoras del tipo de corriente de gas, amasadoras del
tipo de doble brazo, mezcladoras internas, mezcladoras del tipo de
pulverización, mezcladoras rotatorias, máquinas de extrusión del
tipo de tornillo.
Después de haber mezclado la resina absorbente de
agua y el agente de reticulación de la superficie, se reticula la
proximidad de la superficie de la resina absorbente de agua
realizando un tratamiento de calentamiento. Aunque la temperatura
del tratamiento de calentamiento depende del agente de reticulación
que se use, por lo general, la temperatura de tratamiento está en el
intervalo de 90 a 250ºC. Cuando la temperatura de tratamiento es
inferior a 90ºC, no se forma una estructura de reticulación uniforme
y, por tanto, no se puede obtener una resina absorbente de agua con
excelentes propiedades en cuanto a capacidad de absorción. Cuando la
temperatura de tratamiento es superior a 250ºC, se produce un
deterioro del agente absorbente de agua y, por tanto, el
comportamiento de la resina absorbente de agua es malo. Más
preferiblemente, el intervalo de temperaturas del tratamiento de
calentamiento es de 160 a 250ºC.
El mencionado tratamiento de calentamiento se
puede realizar utilizando secadoras y hornos de calentamiento
convencionales. Son ejemplos de secadoras, dispositivos de mezcla y
secado del tipo de canal, secadoras rotatorias, secadoras de tipo
caja, secadoras de lecho fluidizado, secadoras del tipo de corriente
de gas y secadoras de rayos infrarrojos.
El agente absorbente de agua de la presente
invención, obtenido de la forma mencionada, es como sigue: agente
absorbente de agua (1), que tiene una capacidad de absorción de 30
(g/g) o más bajo una presión de 4,9 kPa y una eficiencia de
absorción de 0,7 o más bajo una presión de 4,9 kPa, en el que la
eficiencia de absorción bajo una presión de 4,9 kPa se define como
una relación entre las capacidades de absorción en las direcciones
de la altura de un gel hinchado en que se mide la capacidad de
absorción; y/o agente absorbente de agua (2), que tiene una
capacidad de absorción de 45 (g/g) o más bajo una presión de 4,9 kPa
con respecto a una capa inferior próxima a una porción absorbente de
líquido del gel hinchado después de la medida antes mencionada, y
que tiene la antes mencionada eficiencia de absorción de 0,4 o más
bajo una presión de 4,9 kPa. La relación entre las capacidades de
absorción en direcciones de la altura de un gel hinchado es una
relación entre una capacidad de absorción del gel en una porción de
capa en la proximidad de una porción que tiene contacto con un
líquido y una capacidad de absorción del gel en una porción de capa
que no está directamente en contacto con el líquido y que está muy
alejada del líquido, en un estado en el que el gel está hinchado en
forma de capas. En la presente invención, la relación se define como
una relación de la capacidad de absorción de una capa superior de
gel hinchado, que está lejos de una porción absorbente de agua, a la
capacidad de absorción de una capa inferior de gel hinchado, que
está próxima a la porción absorbente de agua, después de haber
medido la capacidad de absorción bajo una presión de 4,9 kPa,
relación que se puede denominar eficiencia de absorción bajo una
presión de 4,9 kPa.
Las resinas absorbentes de agua convencionalmente
conocidas tienen una eficiencia de absorción, definida como la
relación entre las capacidades de absorción en direcciones de la
altura de un gel hinchado, de como máximo aproximadamente de 0,5 a
aproximadamente 0,6 bajo una presión de 4,9 kPa incluso si esas
resinas tienen una alta capacidad de absorción bajo una presión de
4,9 kPa. El agente absorbente de agua (1) mencionado antes, de
acuerdo con la presente invención, exhibe una eficiencia de
absorción, definida como la relación entre las capacidades de
absorción en direcciones de la altura de un gel hinchado, de 0,70 o
más, preferiblemente de 0,75 o más, bajo una presión de 4,9 kPa,
valor que es alto, no obtenido hasta ahora, y el agente absorbente
de agua de la presente invención tiene, además, una capacidad de
absorción alta, de 30 (g/g) o más, preferiblemente de 35 (g/g) o
más, bajo una presión de
4,9 kPa.
4,9 kPa.
Además, usualmente, las resinas absorbentes de
agua convencionalmente conocidas tienen una capacidad de absorción
de una capa inferior de gel hinchado de como máximo de
aproximadamente 35 a aproximadamente 40 (g/g) bajo una presión de
4,9 kPa, y las resinas absorbentes de agua no convencionales tienen
una capacidad de absorción de agua de una capa inferior de gel
hinchado de más de 45 (g/g). El agente absorbente de agua (2)
mencionado antes, de acuerdo con la presente invención, exhibe, sin
embargo, un valor muy alto de la capacidad de absorción de la capa
inferior de gel hinchado, esto es, de 45 (g/g) o más, bajo una
presión de 4,9 kPa y, por tanto, tiene una alta capacidad de
absorción bajo una presión de 4,9 kPa para la totalidad del agente
absorbente de agua si el agente absorbente de agua tiene una
eficiencia de absorción relativamente alta, de 0,4 o más.
La presente invención proporciona, además, un
agente absorbente de agua (3), en el que el agente absorbente de
agua, que tiene una alta capacidad de absorción bajo una presión de
4,9 kPa para la totalidad del agente absorbente de agua, se define
por una relación entre la eficiencia de absorción y la capacidad de
absorción de la capa inferior de gel hinchado bajo una presión de
4,9 kPa. Esto es, si la relación entre la eficiencia de absorción y
la capacidad de absorción de la capa inferior de gel hinchado bajo
la presión de 4,9 kPa se define por la ecuación:
Eficiencia de absorción bajo una presión de 4,9
kPa > 1,82-2,93x10^{-2} x
(capacidad de absorción de la capa inferior de gel hinchado bajo
una presión de 4,9
kPa),
la capacidad de absorción bajo la presión de 4,9
kPa es alta para la totalidad del agente absorbente de agua. No
obstante, cuando la capacidad de absorción de la capa inferior de
gel hinchado es extremadamente baja, la capacidad de absorción para
la totalidad del agente absorbente de agua es baja incluso si la
eficiencia de absorción es alta. Por tanto, el límite inferior de la
capacidad de absorción de la capa inferior de gel hinchado se define
como de 30 (g/g). Análogamente, cuando la eficiencia de absorción es
extremadamente baja, la capacidad de absorción para el conjunto del
agente absorbente de agua es baja incluso si la capacidad de
absorción de la capa inferior de gel hinchado es alta. Por tanto, el
límite inferior de la eficiencia de absorción se define como
0,3.
El agente absorbente de agua de la presente
invención no sólo tiene una excelentes propiedades de absorción bajo
una presión de 4,9 kPa, sino también otras propiedades: hay sólo una
pequeña diferencia entre las capacidades de hinchamiento en las
posiciones de arriba y de abajo de una capa de gel hinchado y la
resina puede hincharse tan uniformemente, que se puede poner de
manifiesto la absorbancia inherente de la resina. En cuanto a este
agente absorbente de agua, se puede usar con muy buena eficiencia la
totalidad de la resina. Consecuentemente, incluso cuando se usa para
artículos absorbentes de poco espesor (por ejemplo, pañales
desechables) que contienen resinas absorbentes de alta
concentración, el agente absorbente de agua de la presente invención
presenta una capacidad de absorción y una eficiencia de absorción
excelentes bajo carga alta. Por tanto, se ha acrecido la cantidad de
líquidos absorbidos hasta que rezuman.
El agente absorbente de agua y el procedimiento
para su producción, de acuerdo con la presente invención, pueden
proporcionar un agente absorbente de agua que tiene una alta
capacidad de absorción bajo una presión de 4,9 kPa y que es
excelente en cuanto a eficiencia de absorción bajo una presión de
4,9 kPa.
Consecuentemente, cuando la resina absorbente de
agua se usa en condiciones de concentración alta, de 50% en peso o
más (en relación a la suma total de resina absorbente de agua y
materiales fibrosos tales como pulpa), en artículos absorbentes de
agua tales como pañales desechables y compresas, obtenidos
combinando la resina absorbente de agua y materiales fibrosos, el
agente absorbente de agua de la presente invención puede tener una
absorbancia suficiente incluso si se aplica una carga pesada y,
además, el agente absorbente de agua de la presente invención tiene
propiedades en cuanto a que la diferencia de las capacidades de
hinchamiento en las posiciones superior e inferior de una capa de
gel hinchado es sólo muy pequeña y que la resina puede hincharse tan
uniformemente que se puede poner de menifiesto la absorbancia
inherente de la resina y, además, se puede usar con muy buena
eficiencia la totalidad de la resina. Por tanto, la invención puede
reducir la cantidad de resina a usar y, además, puede proporcionar
artículos absorbentes de un espesor más delgado. A mayor
abundamiento, el agente absorbente de agua de la presente invención
puede usarse favorablemente para varios fines, por ejemplo, para
artículos absorbentes de humores (por ejemplo, materiales que
protegen de lesiones, materiales para sanar lesiones), materiales
que absorban el goteo para productos alimentarios, materiales para
mantener frescos artículos alimentarios, materiales para aislar del
agua, materiales para retener agua.
En lo que sigue se ilustra más específicamente la
presente invención mediante ejemplos de algunas realizaciones
preferentes en comparación con ejemplos no de acuerdo con la
presente invención. Sin embargo, la presente invención no está
limitada a los ejemplos que se presentan. Además, en la presente
invención, el comportamiento del agente absorbente de agua se midió
con los métodos siguientes:
Un saco de tela no tejida (60 mm x 60 mm) en la
que se pusieron uniformemente 0,2 g de agente absorbente de agua, se
sumergió en una solución acuosa de cloruro sódico al 0,9% en peso
(solución fisiológica salina). Después de 60 minutos, se sacó el
saco y se secó a 250 G con una centrifugadora durante 3 min. Luego
se determinó el peso W_{1} (g) del saco. Además, se realizó la
misma operación pero sin usar agente absorbente de agua y se midió
el peso W_{0} (g/g) resultante del saco. La capacidad de absorción
(g/g) se calculó a partir de los pesos W_{1} y W_{0} de acuerdo
con la siguente ecuación:
capacidad de absorción (g/g)
= \frac{W_{1}(g)-W_{0}(g)}{\text{peso (g) de
agente absorbente de
agua}}
Primeramente se explica, haciendo referencia a la
Figura 1, un aparato para medir la capacidad de absorción bajo una
presión de 4,9 kPa.
El aparato de medida, Figura 1, comprende: una
báscula 1; un recipiente 2 de una capacidad predeterminada montado
sobre la báscula 1; un tubo 3 para inhalar aire; un tubo 4 para
introducir aire; un filtro de vidrio 6 y una pieza de medida 5
montada sobre el filtro de vidrio 6. El recipiente 2 tiene una parte
de abertura 2a en la parte superior y una parte de abertura 2b en un
lado. El tubo 3 para inhalar aire está insertado a través de la
abertura lateral 2b y el tubo 4 para introducir está ajustado a la
abertura 2b. Además, el recipiente 2 contiene una cantidad
predeterminada de orina artificial 11 (composición: una solución
acuosa que contiene 0,2% en peso de sulfato sódico, 0,2% en peso de
cloruro potásico, 0,05% en peso de cloruro magnésico hexahidratado,
0,025% en peso de cloruro cálcico dihidratado, 0,085% en peso de
dihidrogenofosfato amónico y 0,015% en peso de hidrogenofosfato
diamónico). La parte inferior del tubo 3 para inhalar aire está
sumergida en la orina artificial 11. El filtro de vidrio 6 tiene un
diámetro de 70 mm. El recipiente 2 y el filtro de vidrio 6 están
conectados entre sí mediante el tubo de introducción 4. Además, la
parte superior del filtro de vidrio 6 está fijada para que quede a
un nivel ligeramente más alto que el extremo inferior del tubo 3
para inhalar aire.
La parte de medida 5 comprende: un papel de
filtro 7; un cilindro soporte 8; una red metálica 9 unida al fondo
del soporte 8, y una pesa 10; la parte de medida 5 se forma montando
el papel de filtro 7 y el cilindro soporte 8 (esto es, la red
metálica 9) en este orden sobre el filtro de vidrio 6 y montando
luego la pesa 10 dentro del cilindro soporte 8, esto es, sobre la
red metálica 9. El cilindro soporte 9 tiene un diámetro interior de
60 mm. La red metálica 9 es de acero inoxidable y tiene forma de
malla (tamaño de malla: 38 \mum). Se dispone de manera que, sobre
la red metálica 9, se pueda esparcir uniformemente una cantidad
predeterminada de agente absorbente de agua. Se ajusta el peso de la
pesa 10 de manera que se pueda aplicar uniformemente una carga de
4,9 kPa a la red metálica 9, esto es, al agente absorbente de
agua.
Con el aparato de medida descrito, se midió la
capacidad de absorción bajo carga de 4,9 kPa. Seguidamente se
explica el método de medida.
Primeramente se hicieron operaciones
preparatorias en las que, por ejemplo, se puso una cantidad
predeterminada de la orina artificial 10 en el recipiente 2 y se
insertó el tubo inhalador de aire 3 en el recipiente 2. A
continuación se montó el papel de filtro 7 sobre el filtro de vidrio
6. Por otra parte, en paralelo con estas operaciones de montaje, se
esparcieron uniformemente 0,9 g de agente absorbente de agua dentro
del cilindro soporte, estos es, sobre la red metálica 9, y se puso
la pesa 10 sobre el agente absorbente de agua.
Seguidamente se montó sobre el papel de filtro 7
la red metálica 9, esto es, el cilindro soporte (en el el que se
pusieron el agente absorbente de agua y la pesa 10.
Luego, se midió con la balanza 1 el peso W_{2}
(g) de la orina artificial 11, absorbida en el agente absorbente de
agua a lo largo de un período de 60 minutos desde que se había
montado el cilindro soporte 8 sobre el papel de filtro 7.
Luego se calculó a partir del peso W_{2} (g) la
capacidad de absorción (g/g) bajo una presión de 4,9 kPa después de
60 minutos desde la iniciación de la absorción, de acuerdo con la
ecuación siguiente:
Capacidad de absorción (g/g)
bajo presión de 4,9 kPa = \frac{peso \ W_{2} (g)}{\text{peso (g) de
agente absorbente de
agua}}
Inmediatamente después de haber medido la
mencionada capacidad de absorción bajo una presión de 4,9 kPa, se
quitó la pieza 5 del aparato de medida de la capacidad de absorción
bajo una presión de 4,9 kPa (esto es, del papel de filtro 7) en un
estado en el que el agente absorbente de agua (esto es, el gel
hinchado) se había hinchado debido a la absorción de la orina que
estaba presente dentro del cilindro soporte 8 y se había puesto la
pesa 10 sobre el agente absorbente de agua. La parte 5 de medida que
se había quitado se puso sobre un rimero de diez piezas de papel de
filtro de 90 mm de diámetro (papel de filtro Qualitative nº. 2,
fabricado por Toyo Roshi Kaisha, Ltd.) durante 2 minutos, eliminando
así la orina artificial (orina artificial de depuración, no
absorbida por el agente abosrbente de agua) que estaba presente
dentro del cilindro soporte y entre las partículas de gel hinchado.
Luego se midió el peso W_{3} (g) en un estado en el que el gel
hinchado estaba presente dentro del cilindro soporte y en el que se
había puesto la pesa 10 sobre el gel. Se restaron el peso W_{4}
(g) del cilindro soporte 8 y el peso W_{5} (g) de la pesa 10, que
se habían medido previamente, del peso W_{3} (g) para determinar
el peso W_{6} (g) del gel hinchado después de haber eliminado la
orina artificial de depuración.
Seguidamente se quitó la pesa 10 del cilindro
soporte y se recuperó el gel hinchado de dentro del cilindro
soporte, un tercio del peso W_{6} (g) en la parte superior, un
tercio en la mitad y un tercio en la parte inferior, obteniéndose
así las capas superior, intermedia e inferior del gel hinchado. Se
pesó sobre una copa de aluminio la capa superior del gel recuperado
y se secó a 180ºC durante 3 horas, y se determinó la capacidad de
absorción G_{1} (g/g) de la capa superior del gel a partir del
peso del producto seco resultante, calculándose la capacidad de
absorción del gel suponiendo que 50% del componente orina artificial
había pasado al componente absorbente.
Se aplicó el mismo procedimiento para la capa
inferior del gel recuperado para determinar la capacidad de
absorción G_{2} (g(g) de la capa inferior de gel.
Luego se calculó la eficiencia de absorción bajo
una presión de 4,9 kPa de acuerdo con la ecuación siguiente:
Eficiencia de absorción bajo
una presión de 4,9 kPa =
G_{1}/G_{2}
La cantidad de componente eluyente se mide por
diferentes métodos dependiendo de los materiales reticulados de
poli(ácido acrílico) parcialmente reticulado y otras resinas
absorbentes de agua. A los materiales reticulados de poli(ácido
acrílico) parcialmente reticulado se aplica un método de valoración
volumétrica y a las otras resinas absorbentes de agua se aplica un
método ponderal de medida.
Se añaden 1000 (g) de resina absorbente de agua a
25 (g) de solución acuosa de cloruro sódico al 0,9% en peso para
hinchar la resina uniformemente. Después de 1 hora, se dispersa la
resina absorbente hinchada en 975 g de agua desionizada, se agita
durante 1 minuto y luego se filtra a través de papel de filtro.
Seguidamente se ponen 50 (g) del filtrado resultante en un matraz de
100 ml y se añaden al filtrado 1 ml de solución acuosa 0,1 N de
hidróxido sódico, 10,00 ml de solución acuosa N/200 de
metilglicolquitosano y 4 gotas de solución acuosa al 0,1% en peso de
azul de toluidina.
A continuación, la solución acuosa resultante,
que está en el matraz, se somete a valoración volumétrica del colide
con solución acuosa N/400 de poli(sulfato sódico de vinilo)
para determinar la cantidad A (ml) de este reactivo suponiendo que
el cambio de color de la solución de azul a rojo púrpura indica el
final de la volumetría. Además, se determinó una cantidad
volumétrica B (ml) efectuando un ensayo en blanco de la misma manera
que se ha indicado, excepto que se reemplazaron 50 (g) del filtrato
por 50 (g) de agua desionizada. Luego se calculó la cantidad de
componente eluyente (% en peso) a partir de las cantidades A y B y
de la relación de neutralización x (% en moles) del poli(ácido
acrílico) usado como resina absorbente de agua, de acuerdo con la
siguiente ecuación:
Cantidad de componente
eluyente (% en peso) = (B (ml) - A (ml)) x 0,005 x
[72(100-x)+94x]/100
Se añaden 1000 (g) de resina absorbente de agua a
25 (g) de solución acuosa de cloruro sódico al 0,9% en peso para
hinchar la resina uniformemente. Después de 1 hora, se dispersa la
resina absorbente hinchada en 975 g de agua desionizada, se agita
durante 1 minuto y luego se filtra a través de papel de filtro. A
continuación se secan 50 (g) del filtrado resultante y se mide el
contenido de sólidos para calcular la cantidad de componente
eluyente (% en peso) de acuerdo con la ecuación siguiente:
Cantidad de componente eluyente (% en peso) =
((contenido de sólido en 50 (g) de filtrado)
(% en
peso-(contenido de NaCl en 50 (g) de filtrado) (% en peso)) x
20
El peso molecular ponderal medio del componente
eluyente del que se tomó una muestra del método (d) se determinó por
cromatografía de penetración en gel usando como patrón 12 tipos de
poliacrilato sódico, disponibles comercialmente, cuyos respectivos
pesos moleculares eran conocidos (pesos moleculares pico (Mp):
1.100.000, 782.200, 467.300, 392.600, 272.900, 193.800, 115.000,
28.000, 16.000, 7.500, 2.950, 1250).
Se mezclaron en seco, en una mezcladora, 75
partes en peso de un agente absorbente de agua y 25 partes en peso
de pulpa de madera pulverizada. Seguidamente, con la mezcla
resultante se formó una red de 120 mm x 350 mm por moldeo mecánico
de la mezcla en un tamiz de malla 400 (tamaño de malla: 38 \mum)
con un dispositivo neumático del tipo para lotes. Esta red se
sometió a la presión de 2 kg/cm^{2} durante 5 segundos,
obteniéndose así un material absorbente con un peso de
aproximadamente 500 g/m^{2}.
A continuación, se unieron entre sí una hoja
soporte (hoja impermeable a líquidos) de polipropileno impermeable
con una unión denominada en pata, el material absorbente anterior y
una hoja de cobertura (hoja permeable a líquidos) de un
polipropileno permeable a líquidos, en este orden con cintas
doblemente revestidas, y al producto resultante se aplicaron dos
sujeciones de tipo de cinta , obteniéndose así un artículo
absorbente (esto es, un pañal desechable). El peso de este artículo
absorbente era de 44 g.
Este artículo absorbente se aplicó a cada una de
tres muñecas de las denominadads muñecas kewpie (longitud del
cuerpo, 55 cm; peso, 5 kg) y estas muñecas se dejaron apoyadas sobre
su cara. Luego se insertó un tubo entre el artículo absorbente y las
muñecas y, a través del tubo, se inyectaron cada 20 minutos 70 ml de
una solución fisiológica salina en una posición que corresponde a
donde se descarga la orina humana. Esta operación de inyección se
terminó cuando la solución fisiológica salina empezó a rezumar sin
haber sido absorbida por el artículo absorbente, y se midió el
número de veces que se había inyectado la solución fisiológica
salina hasta el final.
Ejemplo de referencia
1
Se preparó una solución de reacción disolviendo
3,56 g de diacrilato de polietilenglicol en 5,500 g de una solución
acuosa de acrilato sódico con una proporción de neutralización de
75% en moles (concentración de monómero: 33% en peso). Seguidamente,
se desgaseó esta solución bajo atmósfera de nitrógeno durante 30
minutos y luego se aportó a una reactor preparado que tenía una
amasadora de acero inoxidable, del tipo de doble brazo, de una
capacidad de 10 litros, que tenía dos aletas de tipo sigma y una
camisa. Mientras que la solución de reacción se mantenía a 30ºC, la
atmósfera dentro del sistema se reemplazó con nitrógeno gas. A
continuación, mientras que se agitaba la solución de reacción, se
añadieron 2,4 g de persulfato amónico y 0,12 g de ácido
L-ascórbico iniciándose la reacción de
polimerización al cabo de aproximadamente 1 minuto. La
polimerización se efectuó a 30-80ºC y, 60 minutos
después de la iniciación de la polimerización, se separó el polímero
hidrogel resultante.
El polímero hidrogel resultante tenía un diámetro
de aproximadamente 5 mm. Este polímero hidrogel finamente dividido
se esparció sobre una red metálica de malla 50 y se secó a 150ºC con
aire caliente durante 90 minutos. Luego se pulverizó el producto
seco resultante con un molino vibratorio y se clasificó con un
tamiz, obteniéndose así la resina absorbente de agua (a) que tenía
un diámetro de partículo dentro del intervalo de 300 \mum a menos
de 600 \mum.
La resina tenía una capacidad de absorción de 58
(g/g) y una cantidad del componenete eluyente de 5,5 (% en peso). El
peso molecular ponderal medio del componente eluyente era
350.000.
Ejemplo de referencia
2
Se prepararon tres bolsas de nailon (20 x 30 cm)
de malla 100, que contenían 3 (g) de la resina absorbente de agua
(a), obtenida en el Ejemplo de Referencia 1, se pusieron en una
lavadora de pipetas de una capacidad de aproximadamente 16 litros y
se dejaron durante 1 día en una corriente de agua desionizada de un
caudal de 1,6 litros/min.
Luego se sacó de las bolsas de nailon la resina
absorbente de agua, se secó a 80ºC con aire caliente durante 24
horas y se clasificó con un tamiz, obteniéndose así una resina
absorbente de agua (b) que tenía un diámetro de partícula dentro del
intervalo de aproximadamente 300 \mum a menos de 600 \mum.
La resina tenía una capacidad de absorción de 57
(g/g), una cantidad del componente eluyente de 0,5 (% en peso) y un
contenido de agua de 5,7 (% en peso).
Ejemplo de referencia
3
Se obtuvo una resina absorbente de agua (c) que
tenía un diámetro de partícula dentro del intervalo de 300 \mum a
menos de 600 \mum de la misma manera que en el Ejemplo de
Referencia 2, excepto que en vez de mantener las bolsas durante 1
día en una corriente de agua de un caudal de 1,6 l/min, se
mantuvieron durante 7 días en una corriente de agua desionizada de
un caudal de 1,6 l/min.
La resina resultante tenía una capacidad de
absorción de 56 (g/g), una cantidad del componente eluyente de 0,1
(% en peso) y un contenido de agua de 5,8 (% en peso).
Se mezcló un agente de reticulación de la
superficie que comprendía 0,03 partes en peso de glicerol, 0,05
partes en peso de etilenglicol diglicidil éter, 3 partes en peso de
agua, 5 partes en peso de alcohol isopropílico y 0,5 partes en peso
de ácido láctico con 100 partes en peso de resina absorbente (b)
obtenida en el Ejemplo de Referencia 2. La mezcla resultante se
calentó a 180ºC durante 20 minutos, obteniéndose así el agente
absorbente de agua (1) de acuerdo con la presente invención. En la
Tabla 1 se presentan los resultados de las siguientes propiedades
obtenidas para el agente absorbente (1): capacidad de absorción bajo
una presión de 4,9 kPa; capacidad de absorción de la capa superior
de gel hinchado bajo una presión de 4,9 kPa; capacidad de absorción
de la capa inferior de gel hinchado a una presión de 4,9 kPa;
eficiencia de absorción bajo una presión de 4,9 kPa y el ensayo de
la muñeca kewpie.
Se mezcló un agente de reticulación de la
superficie que comprendía 0,03 partes en peso de glicerol, 0,05
partes en peso de etilenglicol diglicidil éter, 3 partes en peso de
agua, 5 partes en peso de alcohol isopropílico y 0,5 partes en peso
de ácido láctico con 100 partes en peso de resina absorbente (c)
obtenida en el Ejemplo de Referencia 3. La mezcla resultante se
calentó a 120ºC durante 15 minutos, obteniéndose así el agente
absorbente de agua (2) de acuerdo con la presente invención. En la
Tabla 1 se presentan los resultados de las siguientes propiedades
obtenidas para el agente absorbente (2): capacidad de absorción bajo
una presión de 4,9 kPa; capacidad de absorción de la capa superior
de gel hinchado bajo una presión de 4,9 kPa; capacidad de absorción
de la capa inferior de gel hinchado a una presión de 4,9 kPa;
eficiencia de absorción bajo una presión de 4,9 kPa y el ensayo de
la muñeca kewpie.
Ejemplo comparativo
1
Se mezcló un agente de reticulación de la
superficie que comprendía 0,03 partes en peso de glicerol, 0,05
partes en peso de etilenglicol diglicidil éter, 3 partes en peso de
agua, 5 partes en peso de alcohol isopropílico y 0,5 partes en peso
de ácido láctico con 100 partes en peso de resina absorbente (a)
obtenida en el Ejemplo de Referencia 1. La mezcla resultante se
calentó a 180ºC durante 20 minutos, obteniéndose así el agente
absorbente de agua (1) no de acuerdo con la presente invención. En
la Tabla 1 se presentan los resultados de las siguientes propiedades
obtenidas para el agente absorbente (1): capacidad de absorción bajo
una presión de 4,9 kPa; capacidad de absorción de la capa superior
de gel hinchado bajo una presión de 4,9 kPa; capacidad de absorción
de la capa inferior de gel hinchado a una presión de 4,9 kPa;
eficiencia de absorción bajo una presión de 4,9 kPa y el ensayo de
la muñeca kewpie.
Ejemplo comparativo
2
Se mezcló un agente de reticulación de la
superficie que comprendía 0,7 partes en peso de glicerol, 0,1 partes
en peso de etilenglicol diglicidil éter, 4 partes en peso de agua, 5
partes en peso de alcohol isopropílico y 1 parte en peso de ácido
láctico con 100 partes en peso de resina absorbente (a) obtenida en
el Ejemplo de Referencia 1. La mezcla resultante se calentó a 180ºC
durante 50 minutos, obteniéndose así el agente absorbente de agua
(2) no de acuerdo con la presente invención. En la Tabla 1 se
presentan los resultados de las siguientes propiedades obtenidas
para el agente absorbente de agua (2): capacidad de absorción bajo
una presión de 4,9 kPa; capacidad de absorción de la capa superior
de gel hinchado bajo una presión de 4,9 kPa; capacidad de absorción
de la capa inferior de gel hinchado a una presión de 4,9 kPa;
eficiencia de absorción bajo una presión de 4,9 kPa y el ensayo de
la muñeca kewpie.
Ejemplo de referencia
4
Se preparó una solución de reacción disolviendo
23,43 g de diacrilato de polietilenglicol y 5,79 g de hidrofosfito
sódico monohidratado en 5,500 g de una solución acuosa de acrilato
sódico con una proporción de neutralización de 75% en moles
(concentración de monómero: 39% en peso). Seguidamente, se desgaseó
esta solución bajo atmósfera de nitrógeno durante 30 minutos y luego
se aportó al mismo reactor usado en el Ejemplo de Referencia 1.
Mientras que la solución de reacción se mantenía a 30ºC, la
atmósfera dentro del sistema se reemplazó con nitrógeno gas. A
continuación, mientras que se agitaba la solución de reacción, se
añadieron 2,4 g de persulfato amónico y 0,12 g de ácido
L-ascórbico, iniciándose la reacción de
polimerización al cabo de aproximadamente 1 minuto. La
polimerización se efectuó a 30-80ºC y, 60 minutos
después de la iniciación de la polimerización, se separó el polímero
hidrogel resultante.
El polímero hidrogel resultante estaba finamente
dividido y tenía un diámetro de aproximadamente 5 mm. Este polímero
hidrogel finamente dividido se esparció sobre una red metálica de
malla 50 y se secó a 150ºC con aire caliente durante 90 minutos.
Luego se pulverizó el producto seco resultante con un molino
vibratorio y se clasificó con un tamiz, obteniéndose así la resina
absorbente de agua (d) que tenía un diámetro de partículo dentro del
intervalo de 300 \mum a menos de 600 \mum. Esta resina tenía una
capacidad de absorción de 48 (g/g), una cantidad del componente
eluyente de 11,7 (% en peso) y un peso molecular ponderal medio del
componente eluyente de 120.000.
Se prepararon tres bolsas de nailon (20 x 30 cm)
de malla 100, que contenían 3 (g) de la resina absorbente de agua
(d), se pusieron en una lavadora de pipetas de una capacidad de
aproximadamente 16 litros y se dejaron durante 1 día en una
corriente de agua desionizada de un caudal de 1,6 litros/min. Luego
se sacó de las bolsas de nailon la resina absorbente de agua, se
secó a 80ºC con aire caliente durante 24 horas y se clasificó con un
tamiz, obteniéndose así una resina absorbente de agua (e) que tenía
un diámetro de partícula dentro del intervalo de aproximadamente 300
\mum a menos de 600 \mum.
La resina tenía una capacidad de absorción de 51
(g/g) y una cantidad del componente eluyente de 0,1 (% en peso).
Se mezcló un agente de reticulación de la
superficie que comprendía 0,1 partes en peso de etilenglicol
diglicidil éter, 1 parte en peso de propilenglicol, 3 partes en peso
de agua y 2 partes en peso de alcohol isopropílico con 100 partes en
peso de la resina absorbente (e) obtenida en el Ejemplo de
Referencia 4. La mezcla resultante se calentó a 120ºC durante 15
minutos, obteniéndose así el agente absorbente de agua (3) de
acuerdo con la presente invención. En la Tabla 1 se presentan los
resultados de las siguientes propiedades obtenidas para el agente
absorbente de agua (1): capacidad de absorción bajo una presión de
4,9 kPa; capacidad de absorción de la capa superior de gel hinchado
bajo una presión de 4,9 kPa; capacidad de absorción de la capa
inferior de gel hinchado a una presión de 4,9 kPa; eficiencia de
absorción bajo una presión de 4,9 kPa y el ensayo de la muñeca
kewpie.
Ejemplo de referencia
5
Se preparó una solución de reacción disolviendo
4,96 g de diacrilato de polietilenglicol en 5,500 g de una solución
acuosa de acrilato sódico con una proporción de neutralización de
75% en moles (concentración de monómero: 33% en peso). Seguidamente,
se desgaseó esta solución bajo atmósfera de nitrógeno durante 30
minutos y luego se aportó a un reactor preparado que integraba una
amasadora de acero inoxidable del tipo de doble brazo, de una
capacidad de 10 litros, que tenía dos aletas de tipo sigma y una
camisa. Mientras que la solución de reacción se mantenía a 30ºC, la
atmósfera dentro del sistema se reemplazó con nitrógeno gas. A
continuación, mientras que se agitaba la solución de reacción, se
añadieron 2,46 g de persulfato sódico y 0,10 g de ácido
L-ascórbico, iniciándose la reacción de
polimerización al cabo de aproximadamente 1 minuto. La
polimerización se efectuó a 30-80ºC y, 60 minutos
después de la iniciación de la polimerización, se separó el polímero
hidrogel resultante.
El polímero hidrogel resultante estaba finamente
dividido y tenía un diámetro de aproximadamente 5 mm. Este polímero
hidrogel finamente dividido se esparció sobre una red metálica de
malla 50 y se secó a 150ºC con aire caliente durante 90 minutos.
Luego se pulverizó el producto seco resultante con un molino
vibratorio y se clasificó con un tamiz, obteniéndose así la resina
absorbente de agua (f), de la que el 98% de las partículas tenía un
diámetro de partícula de 106 \mum a menos de 500 \mum.
Ejemplo de referencia
6
Se puso en un recipiente cilíndrico una solución
acuosa de ácido acrílico preparada mezclando homogéneamente 160,0
partes en peso de ácido acrílico, 622,5 partes en peso de agua
desionizada y 0,342 partes en peso de
N,N'-metilenbisacrilamida y se deagaseó bajo
atmósafera de nitrógeno. Seguidamente, mientras que se mantenía la
solución de ácido acrílico a 15ºC, se añadieron 9,6 partes en peso
de una solución acuosa al 5% en peso de dihidrocloruro de
2,2'-azobis(2-amidinopropano)
(nombre comercial: V-50, fabricado por Wako Pure
Chemical Industries, Ltd.), 4,57 partes en peso de solución acuosa
al 3,5% en peso de peróxido de hidrógeno y 4,0 partes en peso de una
solución acuosa de ácido L-ascórbico y se mezclaron
en la solución de ácido acrílico como iniciadores de polimerización,
con lo que la polimerización comenzó al cabo de aproximadamente 1
minuto. Se continuó la polimerización estacionaria adiabática
durante 1,5 horas y el polímero hidrogel resultante se extrajo del
reactor y se puso en una amasadora con una camisa a 70ºC; luego se
agitó la amasadora durante 20 minutos, obteniéndose el hidrogel
finamente dividido en aproximadamente 1-5 minutos.
Seguidamente, se neutralizó uniformemente el hidrogel con 1024,6
partes en peso de una solución acuosa de hidróxido sódico al 6,5% en
peso hasta que desapareció totalmente el color de la fenolftaleína
que se había usado como indicador. El hidrogel neutralizado se secó
con una secadora de aire caliente a 160ºC durante 1 hora y luego se
pulverizó con un polverizador portátil y se clasificó con un tamiz,
obteniéndose así una resina absorbente de agua (g) de la que el 97%
en peso era de partículas con un diámetro de partícula en el
intervalo de
106 \mum a menos de 500 \mum. La proporción de neutralización de esta resina absorbente era de 75% en moles.
106 \mum a menos de 500 \mum. La proporción de neutralización de esta resina absorbente era de 75% en moles.
Ejemplo de referencia
7
Se cargó en un recipiente cilídrico una solución
acuosa de ácido acrílico preparada mezclando homogéneamente 160,0
partes en peso de ácido acrílico, 622,5 partes en peso de agua
desionizada y 0,342 partes en peso de
N,N'-metilenbisacrilamida y se desgaseó bajo
atmósfera de nitrógeno. Seguidamente, mientras que la solución de
ácido acrílico se mantenía a 15ºC, se añadieron a la solución de
ácido acrílico 9,6 partes en peso de una solución acuosa al 5% en
peso de dihidrocloruro de
2,2'-azobis(2-amidinopropano)
(marca comercial: V-50, fabricado por Wako Pure
Chemical Industries, Ltd.), 4,57 partes en peso de una solución
acuosa al 3,5% en peso de peróxido de hidrógeno y 4,0 partes en peso
de una solución acuosa al 1% en peso de ácido
L-ascórbico como iniciadores de polimerización y se
mezcló, con lo que la reacción de polimerización se inició en
aproximadamenet 1 minuto. Luego se continuó durante 1,5 horas la
polimerización estacionaria adiabática y se extrajo del reactor el
polímero hidrogel resultante, que se puso en una amasadora con
camisa a 70ºC; se agitó la amasadora durante 20 minutos,
obteniéndose el hidrogel finamente dividido en aproximadamente
1-5 minutos. Seguidamente, se neutralizó
uniformemente el hidrogel con 88,2 partes en peso de carbonato
sódico hasta que despareció totalmente el color de la fenolftaleína
que se había usado como indicador. El hidrogel neutralizado se secó
con una secadora de aire caliente a 160ºC durante 1 hora y luego se
pulverizó con un polverizador portátil y se clasificó con un tamiz,
obteniéndose así una resina absorbente de agua (h) de la que el 97%
en peso era de partículas con un diámetro de partícula en el
intervalo de 106 \mum a menos de 500 \mum. La proporción de
neutralización de esta resina absorbente era de 75% en moles.
Se mezcló un agente de reticulación de la
superficie que comprendía 0,1 partes en peso de propilenglicol, 0,03
partes en peso de glicerol poliglicidil éter, 3 partes en peso de
agua y 1 parte en peso de alcohol isopropílico con 100 partes en
peso de resina absorbente (f) obtenida en el Ejemplo de Referencia
5. La mezcla resultante se calentó a 195ºC durante 50 minutos,
obteniéndose así el agente absorbente de agua (4) de acuerdo con la
presente invención. En la Tabla 1 se presentan los resultados de las
siguientes propiedades obtenidas para el agente absorbente de agua
(4): capacidad de absorción bajo una presión de 4,9 kPa; capacidad
de absorción de la capa superior de gel hinchado bajo una presión de
4,9 kPa; capacidad de absorción de la capa inferior de gel hinchado
a una presión de 4,9 kPa; eficiencia de absorción bajo una presión
de 4,9 kPa y el ensayo de la muñeca kewpie.
Se mezcló un agente de reticulación de la
superficie que comprendía 1,0 partes en peso de propilenglicol, 0,03
partes en peso de etilenglicol diglicidil éter, 3 partes en peso de
agua y 1 parte en peso de alcohol isopropílico con 100 partes en
peso de resina absorbente (f) obtenida en el Ejemplo de Referencia
5. La mezcla resultante se calentó a 185ºC durante 35 minutos,
obteniéndose así el agente absorbente de agua (5) de acuerdo con la
presente invención. En la Tabla 1 se presentan los resultados de las
siguientes propiedades obtenidas para el agente absorbente de agua
(5): capacidad de absorción bajo una presión de 4,9 kPa; capacidad
de absorción de la capa superior de gel hinchado bajo una presión de
4,9 kPa; capacidad de absorción de la capa inferior de gel hinchado
a una presión de 4,9 kPa; eficiencia de absorción bajo una presión
de 4,9 kPa y el ensayo de la muñeca kewpie.
Se mezcló un agente de reticulación de la
superficie que comprendía 1,0 partes en peso de propilenglicol, 0,05
partes en peso de etilenglicol diglicidil éter, 3 partes en peso de
agua y 1 parte en peso de alcohol isopropílico con 100 partes en
peso de resina absorbente (g) obtenida en el Ejemplo de Referencia
6. La mezcla resultante se calentó a 190ºC durante 50 minutos,
obteniéndose así el agente absorbente de agua (6) de acuerdo con la
presente invención. En la Tabla 1 se presentan los resultados de las
siguientes propiedades obtenidas para el agente absorbente de agua
(6): capacidad de absorción bajo una presión de 4,9 kPa; capacidad
de absorción de la capa superior de gel hinchado bajo una presión de
4,9 kPa; capacidad de absorción de la capa inferior de gel hinchado
a una presión de 4,9 kPa; eficiencia de absorción bajo una presión
de 4,9 kPa y el ensayo de la muñeca kewpie.
Se mezcló un agente de reticulación de la
superficie que comprendía 1,0 partes en peso de carbonato de
etileno, 0,03 partes en peso de etilenglicol diglicidil éter, 3
partes en peso de agua y 1 parte en peso de alcohol isopropílico con
100 partes en peso de resina absorbente (h) obtenida en el Ejemplo
de Referencia 7. La mezcla resultante se calentó a 190ºC durante 50
minutos, obteniéndose así el agente absorbente de agua (7) de
acuerdo con la presente invención. En la Tabla 1 se presentan los
resultados de las siguientes propiedades obtenidas para el agente
absorbente de agua (7): capacidad de absorción bajo una presión de
4,9 kPa; capacidad de absorción de la capa superior de gel hinchado
bajo una presión de 4,9 kPa; capacidad de absorción de la capa
inferior de gel hinchado a una presión de 4,9 kPa; eficiencia de
absorción bajo una presión de 4,9 kPa y el ensayo de la muñeca
kewpie.
Ejemplo comparativo
3
Se mezcló un agente de reticulación de la
superficie que comprendía 0,5 partes en peso de glicerol, 2 partes
en peso de agua y 2 partes en peso de alcohol isopropílico con 100
partes en peso de la resina absorbente (f) obtenida en el Ejemplo de
Referencia 5. La mezcla resultante se calentó a 190ºC durante 50
minutos, obteniéndose así el agente absorbente de agua comparativo
(3) no de acuerdo con la presente invención. En la Tabla 1 se
presentan los resultados de las siguientes propiedades obtenidas
para el agente comparativo absorbente de agua (3): capacidad de
absorción bajo una presión de 4,9 kPa; capacidad de absorción de la
capa superior de gel hinchado bajo una presión de 4,9 kPa; capacidad
de absorción de la capa inferior de gel hinchado a una presión de
4,9 kPa; eficiencia de absorción bajo una presión de 4,9 kPa y el
ensayo de la muñeca kewpie.
Ejemplo comparativo
4
Se mezcló un agente de reticulación de la
superficie que comprendía 0,5 partes en peso de glicerol, 0,05
partes en peso de glicerol poliglicidil éter, 3 partes en peso de
agua y 1 parte en peso de alcohol isopropílico con 100 partes en
peso de resina absorbente (h) obtenida en el Ejemplo de Referencia
7. La mezcla resultante se calentó a 180ºC durante 20 minutos,
obteniéndose así el agente comparativo absorbente de agua (4) no de
acuerdo con la presente invención. En la Tabla 1 se presentan los
resultados de las siguientes propiedades obtenidas para el agente
comparativo absorbente (4): capacidad de absorción bajo una presión
de 4,9 kPa; capacidad de absorción de la capa superior de gel
hinchado bajo una presión de 4,9 kPa; capacidad de absorción de la
capa inferior de gel hinchado a una presión de 4,9 kPa; eficiencia
de absorción bajo una presión de 4,9 kPa y el ensayo de la muñeca
kewpie.
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(Tabla pasa a página
siguiente)
Los resultados de la Tabla 1 revelan claramente
que el agente absorbente de agua de acuerdo con la presente
invención tiene una alta eficiencia de absorción bajo una presión de
4,9 kPa. Este agente absorbente de agua se obtuvo por vez primera
por un procedimiento en el que, al igual que en los Ejemplos 1 a 3,
una resina absorbente de agua que tenía una cantidad de componente
eluyente de 1 parte en peso o menos por 100 partes en peso de la
resina absorbente de agua se calentó en presencia de un agente de
reticulación, o por un procedimiento en el que, al igual que en los
Ejemplos 4 a 7, se ajustó el diámetro de partícula de una resina
absorbente de agua de manera que quedara sustancialmente dentro del
intervalo de 106 a menos de 500 \mum mediante operaciones tales
como clasificación; y la resina se calentó luego en presencia de dos
o más agentes de reticulación de la superficie cuyos parámetros de
solubilidad estaban dentro de intervalos diferentes.
Se pueden cambiar varios detalles de la invención
sin desviarse de su espíritu ni de su ámbito. Además, la descripción
anterior de las realizaciones preferentes de acuerdo con la presente
invención se aporta sólo a fines ilustrativos y no para limitar la
invención, que queda definida por las reivindicaciones adjuntas y
sus equivalentes.
Claims (7)
1. Un agente absorbente de agua, que comprende un
polímero poliacrílico reticulado como sal, obtenido por
polimerización de un monómero que comprende una proporción
mayoritaria de ácido acrílico o una de sus sales, siendo reticulada
adicionalmente la superficie del mencionado polímero, que tiene una
capacidad de absorción de 30 (g/g) o más y una eficiencia de
absorción de 0,70 o más bajo una presión de 4,9 kPa, definiéndose la
eficiencia de absorción a la mencionada presión por la siguiente
ecuación:
estando definidas en las páginas 32 a 37 de la
descripción de esta solicitud (que corresponden a las páginas 11 y
12 del documento EP 0 837 076 A2) las condiciones de medida de la
capacidad de absorción y la eficiencia de
absorción.
2. Un agente absorbente de agua, que comprende un
polímero poliacrílico reticulado como sal, obtenido por
polimerización de un monómero que comprende una proporción
mayoritaria de ácido acrílico o una de sus sales, siendo reticulada
adicionalmente la superficie del mencionado polímero, que tiene una
capacidad de absorción de una capa inferior de gel hinchado de 45
(g/g) o más y una eficiencia de absorción de 0,4 o más bajo una
presión de 4,9 kPa, definiéndose la eficiencia de absorción a la
mencionada presión por la siguiente ecuación:
estando definidas en las páginas 32 a 37 de la
descripción de esta solicitud (que corresponden a las páginas 11 y
12 del documento EP 0 837 076 A2) las condiciones de medida de la
capacidad de absorción y la eficiencia de
absorción.
3. Un agente absorbente de agua, que comprende un
polímero poliacrílico reticulado como sal, obtenido por
polimerización de un monómero que comprende una proporción
mayoritaria de ácido acrílico o una de sus sales, siendo reticulada
adicionalmente la superficie del mencionado polímero, que tiene una
capacidad de absorción de una capa inferior de gel hinchado de 30
(g/g) o más y una eficiencia de absorción de 0,3 o más bajo una
presión de 4,9 kPa, definiéndose la eficiencia de absorción a la
mencionada presión por la siguiente ecuación:
y en el que la relación entre la eficiencia de
absorción y la capacidad de absorción de la capa inferior de gel
hinchado bajo la mencionada presión está definida por la siguiente
ecuación:
Eficiencia de absorción bajo una presión de 4,9
kPa > 1,82-2,93x10^{-2} x
(capacidad
de absorción de la capa inferior de gel hinchado bajo una presión de
4,9
kPa)
estando definidas en las páginas 32 a 37 de la
descripción de esta solicitud (que corresponden a las páginas 11 y
12 del documento EP 0 837 076 A2) las condiciones de medida de la
capacidad de absorción y la eficiencia de
absorción.
4. Una resina absorbente de agua según la
reivindicación 1, que tiene una eficiencia de absorción de 0,75 o
más bajo una presión de 4,9 kPa.
5. Un material absorbente que comprende un
material fibroso y el agente absorbente de agua según una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 4.
6. Un artículo absorbente seleccionado entre el
grupo constituido por un pañal desechable y una compresa higiénica,
que comprende una capa absorbente interpuesta entre una hoja de
superficie permeable a líquidos y una hoja soporte impermeable a los
líquidos, en el que la capa absorbente incluye un material
absorbente según la reivindicación 5.
7. Un artículo absorbente según la reivindicación
6, en el que la relación de agente absorbente de agua a la suma
total de agente absorbente de agua y material fibroso es de 50% en
peso o más.
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