ES2866098T3 - Fibras gelificantes - Google Patents
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Abstract
Fibras que comprenden carboximetilcelulosa y alginato en una cantidad total de al menos un 90 % en peso de la fibra, estando la carboximetilcelulosa y el alginato distribuidos homogéneamente por toda la fibra, en donde: (a) la cantidad de carboximetilcelulosa presente en la fibra es al menos del 50 % en peso del peso total de carboximetilcelulosa y alginato; (b) el alginato tiene un contenido de guluronato del 50-90 % en peso, y (c) el valor de z dado por la expresión **(Ver fórmula)** donde x e y son los porcentajes en peso de calcio y sodio, respectivamente, en las fibras es al menos el 80 %, tal como se determina mediante espectroscopia de absorción atómica.
Description
DESCRIPCIÓN
Fibras gelificantes
La presente invención se refiere a fibras que son particularmente útiles, pero no necesariamente exclusivamente, en la fabricación de apósitos para heridas. Más particularmente, la invención se refiere a fibras que tienen alta absorbencia de un fluido acuoso (por ejemplo, exudado de heridas) y que son capaces de formar un gel tras la absorción de suficiente fluido acuoso. Las fibras que poseen esta característica se conocen en la técnica como "fibras gelificantes".
El uso de fibras gelificantes en la fabricación de apósitos para heridas está bien establecido. El apósito puede, por ejemplo, estar en forma de fieltro no tejido. Cuando se aplican a una herida apósitos para heridas hechos de fibras gelificantes (dicha aplicación a menudo se realiza junto con un apósito secundario, tal como una película transpirable que cubre el apósito fibroso), el exudado de la herida es absorbido por el apósito, lo que hace que el apósito lo convierta en forma de un gel. Dichos geles son ventajosos en el cuidado de heridas porque mantienen un entorno ideal húmedo para la herida y "encierran" el exudado de la herida que ha sido absorbido. Las fibras utilizadas para producir el apósito para heridas generalmente producen un gel de suficiente integridad como para no desintegrarse dentro de la herida, al menos dentro del tiempo durante el cual el apósito debe permanecer en su lugar, para que el apósito pueda retirarse intacto de la herida.
Un tipo de fibra gelificante que se utiliza en la fabricación de apósitos para heridas es la carboximetilcelulosa (CMC). Dichas fibras de CMC para su uso en apósitos para heridas se preparan mediante carboximetilación de fibras de celulosa preparadas previamente (las fibras de celulosa también se conocen como viscosa o rayón). Este abordaje (es decir, carboximetilación de una fibra preparada previamente) se adopta porque la CMC en forma de polvo no es capaz de formar fibras mediante procesos convencionales, tal como hilatura. Por tanto, es necesario preparar previamente fibras (de un material formador de fibras tal como celulosa) que puedan ser carboximetiladas. Por tanto, por ejemplo, el documento EP 0616 650 desvela un proceso en el que la fibra de celulosa hilada con disolvente se carboximetila mediante reacción con una solución que contiene un álcali fuerte (por ejemplo, hidróxido sódico) y un reactivo de monocloroacetato (por ejemplo, cloroacetato de sodio). Las fibras tratadas se secan y luego se lavan con una solución que contiene un 50 % de etanol industrial. El grado de sustitución se controla mediante la concentración de los componentes en la solución de reacción y las condiciones de procesamiento.
El proceso resumido en el párrafo anterior requiere el uso de álcalis fuertes, productos químicos nocivos para el personal y el medio ambiente, así como disolventes inflamables. Por lo tanto, el proceso debe realizarse en un entorno controlado con equipo con clasificación EX que sea seguro con vapores inflamables y explosivos.
La incapacidad del polvo de CMC per se para formar fibras contrasta con los alginatos que forman fibras fácilmente mediante técnicas convencionales de formación de fibras, tal como hilando una solución acuosa ("dope") de una forma soluble del alginato (por ejemplo, la sal de sodio) a través de una hilera en un baño de coagulación que contiene cationes multivalentes (generalmente calcio) que reticulan el alginato para formar fibras.
Las fibras de alginato producidas de esta manera son muy absorbentes y se utilizan ampliamente en la fabricación de apósitos para heridas. Se sabe que se pueden producir fibras de alginato de absorción mejorada (en comparación con fibras que comprenden alginato solo) hilando conjuntamente una solución que comprende alginato disuelto y una especie polimérica orgánica potenciadora de la absorción en un baño de coagulación. A este respecto, el documento US 6.080.420 se refiere a mejorar la absorbencia de fibras de alginato y desvela la producción de fibras de alginato mediante hilatura de una solución acuosa que contiene alginato disuelto (normalmente alginato de sodio) y al menos una especie polimérica orgánica potenciadora de la absorción disuelta. El documento US 6.080.420 desvela que las fibras formadas generalmente comprenden una proporción mayoritaria en peso del alginato, por ejemplo, 50-95 % en peso, y una proporción minoritaria de la especie polimérica potenciadora de la absorción. Se desvela una gama de tales especies poliméricas orgánicas, que incluyen especies no cargadas y polianiónicas, por ejemplo, polímeros con grupos COO- o SO42" a lo largo de la cadena del polímero. Más particularmente, el documento Us 6.080.420 propone que las fibras se pueden co-hilar con un polisacárido (que no sea un alginato) que contenga grupos COO-, siendo ejemplos de tales polisacáridos carboximetilcelulosa y carragenano. Las fibras de absorbencia mejorada pueden comprender 70-90 % del alginato y un total del 5-30 % de los polisacáridos mencionados anteriormente. El ejemplo 2 del documento US 6.080.420 desvela la producción de una fibra a partir de una solución que contiene 13,5 kg de alginato de sodio y 1,5 kg de carboximetilcelulosa de sodio (que produce una fibra que contiene aproximadamente un 10% en peso (CMC). Las fibras que comprenden carboximetilcelulosa y alginato también se describen en el documento US 6.140.257.
Según un primer aspecto de la presente invención, se proporcionan fibras que comprenden carboximetilcelulosa y un alginato en una cantidad total de al menos un 90 % en peso de la fibra, siendo la carboximetilcelulosa y el alginato distribuidos homogéneamente por toda la fibra, en donde:
(a) la cantidad de carboximetilcelulosa presente en la fibra es al menos 50 % en peso del peso total de carboximetilcelulosa y alginato;
(b) el alginato tiene un contenido de guluronato del 50-90 % en peso, y
(c) el valor de z dado por la expresión
z = (2*/40)
(2x/40)+(y/23) ( 1)
donde x e y son los porcentajes en peso de calcio y sodio respectivamente en las fibras es al menos 80 %.
Según un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un método para producir fibras que comprende hilar un dope que es una solución acuosa que contiene carboximetilcelulosa disuelta y alginato disueltos en un baño de coagulación que contiene iones de calcio disueltos que provocan la reticulación del alginato y la precipitación de fibras compuestas por alginato y polisacárido caracterizado por que:
(a) la cantidad de carboximetilcelulosa en el dope es al menos un 50 % en peso del peso total de la carboximetilcelulosa y el alginato,
b) el alginato de sodio tiene un contenido de guluronato del 50-90 % en peso,
(c) la concentración de iones calcio en el baño de coagulación proporciona fibras en las que el valor de z en la expresión
z = (2*/40)
(2x/40)+(y/23) (1)
donde x e y son los porcentajes en peso de calcio y sodio, respectivamente, en las fibras es al menos 80 %, y (d) las fibras producidas contienen carboximetilcelulosa y alginato en una cantidad total de al menos un 90 % en peso de la fibra.
Tal como se ha indicado anteriormente, las características de gelificación de las fibras de la invención se consiguen mediante la presencia en la fibra de al menos un 50 % en peso (y preferentemente más del 50 % en peso) de CMC en función del peso total de alginato y CMC (comprendiendo la propia fibra al menos el 90 % en peso de la cantidad combinada de alginato y CMC). La capacidad de lograr cargas tan altas de CMC (que por sí misma no es formadora de fibras) se logra observando ciertas características de las fibras. La primera de estas características es que el alginato en la fibra es uno que tiene un contenido de guluronato ("G") de 50-90 % en peso y, correspondientemente, un contenido de manuronato ("M") de 10-50 % en peso. La segunda característica es que el valor de z dado por la expresión
z = (2*/40)
(2x/40)+(y/23) (1)
donde x e y son los porcentajes en peso de calcio y sodio respectivamente en las fibras es al menos 80 %.
Con respecto a la primera de estas características, los inventores han descubierto que los alginatos con un contenido de M superior al 50 % no pueden producir fibras que comprendan al menos el 50 % en peso de CMC según el peso total combinado de CMC y alginato (que juntos proporcionan al menos el 90 % en peso de la fibra). Los alginatos con un contenido de G del 50-90 % en peso generalmente provienen de los tallos de algas marinas y producen fibras de mayor resistencia a la humedad pero un menor nivel de gelificación. Los alginatos con un contenido de M superior al 50 % en peso generalmente provienen de las hojas de las algas marinas y producen fibras con un mayor nivel de gelificación pero una menor resistencia a la humedad. Normalmente, el alginato tal que una solución al 1 % en peso tendrá una viscosidad de 10-300 cP, preferentemente 20-80 cP.
Con respecto a la segunda de las dos características anteriores, el valor de z es una representación de la cantidad total de carga positiva proporcionada por los iones de calcio (teniendo en cuenta que el calcio es un ion 2+ y tiene un peso atómico de 40) en relación con la cantidad total de carga proporcionada por los iones de calcio y de sodio (teniendo en cuenta que este último es un ion 1+ y tiene un peso atómico de 23). Por tanto, el valor de z es representativo de la medida en que los iones de calcio (del baño de coagulación) han "desplazado" a los iones de sodio en el alginato de sodio original para efectuar la reticulación de la fibra. Con un valor de z de al menos 80, los inventores han descubierto que hay suficiente reticulación del alginato para proporcionar una matriz capaz de soportar la cantidad relativamente alta de CMC "no formadora de fibras" en la fibra. Preferentemente, el valor de z es al menos 85 y, más preferentemente, de al menos 90. Preferentemente, el valor de "x" (es decir, el porcentaje en peso de calcio en la fibra) es del 5,8 al 8,1 % en peso. Preferentemente, también el valor de "y" (es decir, el porcentaje en peso de sodio en las fibras) es de 0,04 a 0,03 % en peso. Los valores de "x" e "y" se determinan mediante técnicas analíticas convencionales, como espectroscopia de absorción atómica.
La presente invención contrasta con la divulgación del documento US 6.080.420. Tal como se ha indicado anteriormente, la divulgación de esa patente está dirigida a mejorar la absorbencia de las fibras de alginato y lo hace mediante la incorporación en las mismas (en ciertas realizaciones) de una cantidad minoritaria de carboximetilcelulosa (u otro polisacárido). En contraste, y muy sorprendentemente, ahora, los inventores han descubierto que es posible producir fibras que comprenden una cantidad mayoritaria (es decir, más del 50 % en peso) de CMC y, en consecuencia, una cantidad minoritaria de alginato. La razón fundamental de las fibras de la presente invención es
diferente de las producidas en el documento US 6.080.420. Este último se refiere a la producción de fibras de alginato y a la modificación de su absorbencia. Por el contrario, la presente invención proporciona una fibra que se compone predominantemente de CMC con el fin de obtener el beneficio de las características de absorción y gelificación de la misma, estando el alginato presente en la fibra como una matriz de soporte para la alta carga de CMC (aunque el alginato contribuirá por sí mismo a la absorbencia total de la fibra).
Las fibras según la invención son fibras gelificantes y tienen excelentes características de absorción. Por lo tanto, las fibras son eminentemente adecuadas para su uso en la fabricación de apósitos para heridas. Tales vendajes, pueden, por ejemplo, estar en forma de fieltros no tejidos producidos a partir de fibras discontinuas mediante técnicas estándar de apertura de fibras, cardado, solape en cruz y punzonado.
La invención proporciona la ventaja adicional de que las fibras se pueden producir hilando una solución que contiene CMC disuelta y alginato de sodio disuelto en un baño de coagulación, de modo que la invención evita la necesidad de carboximetilación de fibras preformadas con los procesos químicos correspondientes implicados en las mismas.
En general, las fibras según la invención comprenderán al menos 55 % en peso de CMC y, como máximo, 45 % en peso de alginato (ambos porcentajes se basan en el peso seco total de c Mc y alginato en la fibra). Las fibras más preferidas comprenden al menos 60 % en peso de CMC y como máximo 40 % en peso de alginato en la misma base porcentual.
Las fibras comprenden un total de al menos un 90 %, preferentemente al menos un 95 %, en peso seco de CMC y alginato. Las fibras pueden, en total, comprender el 100 % en peso de CMC y alginato. Si la cantidad total de CMC y alginato en las fibras es inferior al 100 % en peso (pero superior al mínimo requerido del 90 % en peso), el resto pueden ser componentes que impartan propiedades finales deseables para las fibras. Cuando las fibras estén destinadas a utilizarse en apósitos para heridas, por ejemplo, pueden incorporar un agente antimicrobiano, tal como plata, u otros agentes activos que pueden ser beneficiosos para la cicatrización de heridas.
Las fibras se pueden producir hilando a través de una hilera, una solución que contiene carboximetilcelulosa disuelta (por ejemplo, la sal de sodio de la misma) y alginato de sodio disuelto en un baño de coagulación que contiene una solución de cationes de calcio para producir fibras en virtud de los iones de calcio que desplazan los iones de sodio del alginato para efectuar su reticulación y producir un fibra sólida que incorpora la CMC. La solución a hilar comprenderá CMC y alginato disueltos en las proporciones requeridas en la fibra final. Para un dope de hilatura determinado (que comprende concentraciones predefinidas de un alginato en particular y una CMC en particular), se puede determinar fácilmente la concentración de iones de calcio en el baño de coagulación para producir fibras para las cuales el valor de "z" (ecuación (1) anterior) es al menos 80. El análisis de las fibras (mediante espectroscopia de absorción atómica) para determinar el porcentaje en peso de sodio y calcio en las fibras da los valores de "x" e "y" requeridos, en la ecuación (1), para el cálculo de "z". Si "z" no tiene el valor requerido, entonces la concentración de calcio en el baño de coagulación puede ajustarse fácilmente (por ejemplo, en etapas crecientes) hasta que se encuentre que, en el análisis, las fibras resultantes tienen valores de "x" e "y" pero dan el valor requerido para "z".
Normalmente, la solución comprenderá al menos el 3 % en peso de la cantidad total de CMC y alginato disueltos, aunque generalmente no más del 8 % sobre la misma base. Más habitualmente, la solución a hilar comprenderá 5 6 % sobre la misma base. Una sal de calcio preferida para usar en la formulación del baño de coagulación es cloruro de calcio, por ejemplo, usado en la forma dihidratada (CaCh.2H2O). El baño de coagulación será, preferentemente, una solución al 2 %-3 % en p/p (por ejemplo, aproximadamente 2,4 % en p/p) de cloruro cálcico dihidrato. Se pueden usar otras sales de calcio en cantidades para dar concentraciones de calcio similares. Por tanto, a nivel más general, el baño de coagulación tendrá una concentración de calcio en el intervalo de 0,13 a 0,21 moles por litro (preferentemente, aproximadamente 0,16 moles por litro).
La carboximetilcelulosa utilizada para el proceso será, preferentemente, tal que tenga un grado de sustitución de al menos 0,65, una viscosidad de una solución al 2 % de 200-800 cP y una pureza de al menos 99 %.
El dope también puede contener cualquier componente adicional necesario para su incorporación a la fibra, por ejemplo, un agente antimicrobiano o agente activo.
Las fibras según la invención fabricadas mediante un proceso en línea en el que las fibras se producen hilando una solución acuosa ("dope") que contiene CMC disuelta y alginato en un baño de coagulación para producir fibras pueden recogerse en una estopa y luego someterse a etapas de procesamiento aguas abajo para producir fibras en una forma adecuada para su conversión en un apósito para heridas. Estas etapas de procesamiento aguas abajo generalmente incluyen orientación, lavado (para eliminar las sales de la superficie), eliminación de agua mediante el paso a través de una serie de baños que contienen concentraciones crecientes de acetona, extracción mecánica (por ejemplo, mediante un rodillo) para eliminar la mayor parte de la acetona y el agua restantes, y secado en un horno. Se puede aplicar un acabado de centrifugado. La estopa se riza y luego se corta en fibras discontinuas.
Las fibras según la invención se pueden producir mediante un proceso en línea del mismo tipo general que el descrito anteriormente para la producción de fibras de alginato que contienen una proporción menor (por ejemplo, 15 %) en
peso de CMC. Sin embargo, las fibras formadas en el baño de coagulación son inherentemente más débiles que las fibras de alginato en la misma etapa (contengan o no las fibras de alginato también una proporción menor de CMC) debido a su mayor carga de CMC (un polímero que no es formador de fibras). Para evitar la rotura de la fibra, se debe tener cuidado para garantizar que las fibras se crean y procesan de manera que las fibras individuales se forman inicialmente, no están sujetas a demasiada tensión en las etapas aguas arriba del proceso y tienen su resistencia mejorada a medida que avanzan en el proceso para producir un producto final adecuado para la conversión en un producto tal como un apósito para heridas.
Un proceso en línea como se describe a continuación es adecuado para producir las fibras.
La preparación del dope es una primera etapa importante en el proceso. El dope se prepara mediante la disolución de una carboximetilcelulosa soluble en agua (normalmente CMC sódica) y alginato sódico. Generalmente, la cantidad total de sal de CMC y sal de alginato en el dope será un mínimo del 3 % pero generalmente no más del 8 %. De forma más general, la cantidad total de sal de CMC y sal de alginato estará en el intervalo de 5-6 %. Es importante que la solución se mezcle bien y, a todos los efectos, no haya sales sin disolver en la solución. Esto se logra mejor mediante el uso de un sistema de mezcla en el que los polvos se añaden al vacío en una corriente de agua recirculante a través de un homogeneizador. La producción de una solución homogénea en esta etapa es importante porque asegura que la sal de CMC y la sal de alginato formen una solución en la que la relación en peso de sal de CMC a sal de alginato es la misma que en la mezcla de polvo seco y, por lo tanto, representa la relación deseada en las fibras. Si la mezcla es menos eficiente, por ejemplo, utilizando un agitador de hélice o similar, una proporción (no necesariamente la misma) de cada sal de CMC y sal de alginato permanece sin disolver, generalmente en forma de una "gelatina", y es necesario filtrar el material insoluble en exceso antes de que pueda comenzar la hilatura de la solución a través de la hilera (con sus pequeñas aberturas de sección transversal). Esto no solo requiere una limpieza/reemplazo frecuente de un filtro aguas arriba de la hilera, pero también la relación de sal de CMC disuelta a sal de alginato disuelta será diferente de la de la mezcla de polvo seco.
Es esencial que el dope esté desgasificado, antes de hilar. Las burbujas de aire en el dope causarán roturas de fibras y debilitarán toda la estopa, posiblemente hasta un nivel en el que no sobrevivirá a los procesos aguas abajo restantes. La adición de polvos al vacío reduce la posibilidad de que se formen burbujas de aire.
Los inventores han descubierto que una característica importante en el proceso general para la producción exitosa de fibras con alto contenido de CMC/alginato es la generación de fibras individuales de resistencia adecuada para sobrevivir al proceso hasta el punto en que se forman en una estopa, y el posterior procesamiento adicional de la estopa que mantiene la integridad tanto de la estopa como de las fibras individuales.
La generación de fibras de resistencia adecuada en el baño de hilatura es una característica importante del final aguas arriba del proceso. Las fibras se producen bombeando el dope a través de una hilera a una solución acuosa que contiene iones de calcio que sirven para reticular el alginato y formar una estructura fibrosa en la que la CMC queda atrapada dentro de una matriz formada por el alginato. Importante para este proceso es la concentración de iones de calcio en el baño de coagulación. Para la producción exitosa de fibras con alto contenido de CMC/alginato, los inventores han considerado necesario que la concentración de iones de calcio en el baño de coagulación sea algo más alta que la que se usa normalmente para la producción de fibras de alginato/CMC de la técnica anterior que contienen una proporción menor de CMC. Los baños de coagulación utilizados en la producción de tales fibras de la técnica anterior contienen normalmente aproximadamente 1,5 % en peso de cloruro de calcio dihidrato (expresado como CaCl2.2H2O). Sin embargo, se ha descubierto que los intentos de producir fibras con alto contenido de CMC/alginato utilizando este nivel (1,5% en peso) de cloruro de calcio producen fibras con alto contenido de CMC/alginato que no tienen la resistencia adecuada para sobrevivir al proceso de producción. Se ha comprobado que son necesarias dos adaptaciones. La primera es utilizar una mayor concentración de iones de calcio, normalmente proporcionados por al menos 2% en peso de cloruro de calcio dihidratado (expresado como CaCh.H2O) y con precisión para mantener el nivel de calcio en el baño. Esto requiere el control del nivel de calcio en la solución y la adición de cloruro de calcio según sea necesario para mantener la concentración de iones de calcio más alta deseada.
Al salir del baño de coagulación, las fibras recién hiladas convergen para formar una estopa que se somete a operaciones de procesamiento aguas abajo como se describe con más detalle a continuación. Se ha descubierto que la resistencia de la estopa en este punto (es decir, cuando sale del baño de coagulación) es una característica importante del proceso de producción ya que, si es demasiado débil, la estopa simplemente se rompe. La formación de las fibras como se describe en el párrafo anterior (es decir, con el uso de una alta concentración de calcio mantenida) ayuda a este respecto, pero puede que no sea suficiente por sí misma. La resistencia requerida de la estopa se puede lograr hilando simultáneamente (en el baño de coagulación) una gran cantidad de fibras (por ejemplo, > 75.000) que, cuando se combinan, proporcionan una estopa de la resistencia adecuada.
La formación de una estopa de resistencia adecuada permite que las fibras se transfieran desde el baño de coagulación a la siguiente etapa de procesamiento aguas abajo donde las condiciones deben ser tales que mantengan la integridad tanto de la estopa como de las fibras individuales. Cada una de las etapas aguas abajo descritas más detalladamente a continuación se opera en condiciones que cumplen con este requisito.
La estopa formada a partir de las fibras que salen del baño de coagulación se somete a una operación de estiramiento en agua a una temperatura superior a 35 °C. El estiramiento se logra pasando la estopa desde el baño de coagulación en una trayectoria serpenteante alrededor de un primer juego de rodillos, a través del baño de agua caliente y luego nuevamente en una trayectoria serpenteante alrededor de un segundo juego de rodillos que corren más rápido que el primer juego. La relación de estiramiento, es decir, la velocidad del segundo juego de rodillos dividida por la velocidad del primer juego, es de al menos 125 %, pero no lo suficiente como para provocar roturas de fibras, y generalmente es inferior al 200 %. El estiramiento de la estopa de este modo orienta las cadenas poliméricas en las fibras y les imparte resistencia.
Las fibras estiradas se pasan luego a través de una serie de baños de agua fría para eliminar cualquier sal residual de las fibras. También evita que la CMC residual que pueda haber salido de la estopa se transfiera a los procesos aguas abajo.
Después del lavado, las fibras deben someterse a una etapa de eliminación de agua y posterior secado. Incluso en la etapa de eliminación de agua, las fibras todavía son relativamente frágiles (aunque la estopa todavía está intacta debido a las precauciones tomadas aguas arriba) y deben someterse a una etapa de eliminación de agua que sea relativamente suave. Esto se puede lograr pasando la estopa sucesivamente a través de baños de acetona acuosos que contienen concentraciones crecientes de acetona, normalmente de 35 % a 95 % de acetona. Este suave procedimiento de eliminación de agua reduce las roturas y facilita el procesamiento de las fibras.
Después de pasar por los baños de agua/acetona, el exceso de líquido se elimina mecánicamente de las fibras, por ejemplo, pasando a través de la línea de contacto de al menos un par de rodillos.
El secado final de la estopa puede efectuarse pasando la estopa a través de un horno u otro sistema de secado, pero dejando algo de humedad en las fibras (normalmente 5-15 %).
Las fibras así formadas son estables y pueden someterse a condiciones de procesamiento de fibras convencionales, por ejemplo, aplicación de un acabado de centrifugado (para ayudar al cardado posterior), prensar y cortar en fibras estables. Estas fibras se pueden convertir a continuación en apósitos para heridas mediante las etapas de:
(a) apertura de la fibra: una acción de peinado grueso para separar los grupos de fibras en fibras individuales; (b) cardado: una operación de peinado fino para separar todas las fibras y crear una red ligera coherente, normalmente con un peso de 10-20 g/m2;
(c) solape en cruz - para colocar capas superpuestas de la red cardada ligera para aumentar el peso total al nivel requerido, por ejemplo, 100-300 g/m2; y
(d) punzonado en el que una pluralidad de agujas de púas penetran en las fibras, pasando fibras de la superficie de la red hacia el medio y enredando así las fibras para crear un fieltro.
Como alternativa, las fibras discontinuas se pueden hilar en hilos, similar a las fibras naturales como el algodón. Se pueden producir telas tejidas o de punto a partir de los hilos. Sin embargo, por su naturaleza, los hilos restringen la gelificación de las fibras y, por lo tanto, reducen la absorbencia, pero son fuertes y proporcionan un producto integral.
Una combinación de las dos tecnologías sería posible mediante punzonado de las fibras en una tela tejida o de punto, que daría resistencia y absorbencia.
También será posible el punzonado de las fibras en sustratos fabricados a partir de otros materiales, tales como telas no tejidas hiladas, sustratos tejidos o materiales de punto.
La invención se ilustra con referencia al siguiente ejemplo no limitante y al dibujo adjunto, en el que:
la figura 1 ilustra muestras humedecidas de fieltros producidos a partir de (a) fibras según la invención y (b) fibras comparativas, mostrándose los fieltros sobre un fondo de texto aleatorio para demostrar su relativa translucidez.
Ejemplo
Este ejemplo describe la preparación de fibras según la invención y utiliza un procedimiento como se ha descrito de forma más completa anteriormente.
Se disolvieron 55 kg de polvo de carboximetilcelulosa de sodio en 1.718 litros de agua pura usando un sistema de mezcla en el que el polvo de CMC se añadió al vacío en una corriente de agua recirculante mediante un homogeneizador. Una vez que la CMC se haya disuelto completamente, se añadieron 44 kg de un polvo de alginato de sodio de alto contenido de G (contenido de G 65-70 %) y se disolvieron (usando el mismo sistema de mezcla) para producir una solución homogénea ("dope").
El dope se dejó desgasificar durante 30 horas.
El dope se bombeó a través de hileras produciendo un total de 80.000 filamentos, en un baño de coagulación que contenía cloruro de calcio dihidrato disuelto mantenido en una cantidad de 2-3 % en p/p (expresado en forma de CaCl2.2H2O).
Las fibras producidas en el baño de coagulación se recogieron para formar una estopa que se sometió a una operación de estiramiento en agua a una temperatura de 50-60 °C, siendo la relación de estiramiento 150-160 %.
Después del estiramiento, las fibras se pasaron a través de una serie de baños de agua fría para eliminar la sal residual. A continuación, las fibras lavadas se pasaron sucesivamente a través de baños de acetona que contenían concentraciones crecientes de acetona (35 % a 95 %).
A continuación, se eliminó mecánicamente el exceso de líquido de las fibras haciéndolo pasar a través de la línea de contacto entre un par de rodillos. A continuación, la estopa se pasó a través de un horno para reducir el contenido de humedad residual al 5-15 % en peso.
Luego se aplicó un acabado de hilado de Polisorbato 20 a las fibras a un nivel de 0,5-2,0 %, antes de rizar las fibras y luego cortarlas en trozos de 50 mm de longitud.
Se produjo un fieltro no tejido con un peso de aproximadamente 220 g itt2 a partir de las fibras discontinuas.
Con fines comparativos, se repitió el procedimiento de hilatura anterior, pero para producir fibras que comprenden 15 % en peso de CMC y 85 % en peso de alginato. Nuevamente usando el procedimiento descrito anteriormente, estas fibras se utilizaron para producir un fieltro con un peso de aproximadamente 220 g tt2.
El análisis de ambos tipos de fibras demostró que (antes de la aplicación del acabado de hilado) las fibras tenían un valor de "z" determinado por la ecuación (1) en exceso de 90.
Se saturaron muestras de los dos fieltros (área = 120 cm’2) con Solución A (8,298 g de cloruro de sodio y 0,368 g de cloruro de calcio hasta 1 litro con agua purificada) y se dejaron escurrir.
El fieltro producido a partir de fibras que comprenden 55 % de CMC y 45 % de alginato tuvo una absorción más alta que el fieltro producido a partir de fibras que comprenden 85 % de alginato y 15 % de CMC. Adicionalmente, las fibras del fieltro producido a partir de las fibras que comprenden 55 % de CMC y 45 % de alginato se gelificaron y el fieltro humedecido tenía un aspecto translúcido. Por el contrario, las fibras que comprenden 85 % de alginato y 15 % de CMC no gelificaron y el fieltro producido a partir de ellas permaneció generalmente opaco.
Los resultados de la prueba resumidos en el párrafo anterior se muestran en la figura 1 de los dibujos adjuntos en los que los fieltros húmedos se muestran sobre un fondo de texto aleatorio. Se puede ver claramente la naturaleza translúcida del fieltro producido a partir de las fibras que comprenden 55 % de CMC y 45 % de alginato.
Claims (15)
1. Fibras que comprenden carboximetilcelulosa y alginato en una cantidad total de al menos un 90 % en peso de la fibra, estando la carboximetilcelulosa y el alginato distribuidos homogéneamente por toda la fibra, en donde:
(a) la cantidad de carboximetilcelulosa presente en la fibra es al menos del 50 % en peso del peso total de carboximetilcelulosa y alginato;
(b) el alginato tiene un contenido de guluronato del 50-90 % en peso, y
(c) el valor de z dado por la expresión
z = ( 2x / 40 )
(2x/40)+(y/23) (1)
donde x e y son los porcentajes en peso de calcio y sodio, respectivamente, en las fibras es al menos el 80 %, tal como se determina mediante espectroscopia de absorción atómica.
2. Fibras según la reivindicación 1, en donde la cantidad total de carboximetilcelulosa y alginato presente en la fibra es al menos del 95 % en peso de la fibra.
3. Fibras según la reivindicación 1, que comprenden al menos el 55 % en peso de carboximetilcelulosa y como máximo el 45 % en peso de alginato según el peso total del alginato y la carboximetilcelulosa.
4. Fibras según las reivindicaciones 1 a 3, en donde la carboximetilcelulosa tiene un grado de carboximetilación de al menos 0,65.
5. Fibras según la reivindicación 1, en donde el alginato tiene un contenido de guluronato del 50-80 % en peso y un contenido de M del 20-50 % en peso.
6. Fibras según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el valor de z es al menos del 85 %; opcionalmente en donde el valor de z es al menos del 90 %.
7. Fibras según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 producidas por co-hilatura de un dope acuoso que comprende carboximetilcelulosa disuelta y alginato disuelto en un baño de coagulación.
8. Fibras según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 en forma discontinua.
9. Un material no tejido que comprende fibras entrelazadas según se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
10. Un material no tejido según la reivindicación 9, en forma de fieltro punzonado no tejido, opcionalmente en combinación con un sustrato en el que las fibras del material están pnzonadas
11. Un material tejido que comprende fibras según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.
12. Un material de punto que comprende fibras según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.
13. Un apósito para heridas que comprende un material según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12; en donde opcionalmente dicho material forma una capa de un apósito multicapa.
14. Un método para producir fibras que comprende hilar un dope, que es una solución acuosa que contiene carboximetilcelulosa disuelta y alginato disuelto, en un baño de coagulación que contiene iones de calcio disueltos que provocan la reticulación del alginato y la precipitación de las fibras compuestas por alginato y polisacárido, caracterizado por que:
(a) la cantidad de carboximetilcelulosa en el dope es al menos un 50 % en peso del peso total de la carboximetilcelulosa y el alginato,
b) el alginato de sodio tiene un contenido de guluronato del 50-90 % en peso,
(c) la concentración de iones calcio en el baño de coagulación proporciona fibras en las que el valor de z en la expresión
z ( 2x / 40 ) = (2x/40)+(y/23) (1)
donde x e y son los porcentajes en peso de calcio y sodio, respectivamente, en las fibras es al menos de un 80 % determinado por espectroscopia de absorción atómica, y
(d) las fibras producidas contienen carboximetilcelulosa y alginato en una cantidad total de al menos un 90 % en
peso de la fibra.
15. Un método según la reivindicación 14, en donde la cantidad de carboximetilcelulosa en el dope es al menos un 55 % en peso del peso total de carboximetilcelulosa y alginato, en donde, opcionalmente, la cantidad de carboximetilcelulosa en el dope es al menos de un 60 % en peso del peso total de carboximetilcelulosa y alginato.
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