MX2008002259A - Estructuras fibrosas de las fibras polimeras del grupo hidroxilo y procesos para fabricarlas. - Google Patents

Abstract

Se proveen las estructuras fibrosas de la fibra polimera del grupo hidroxilo y los procesos para la fabricacion. Mas especificamente, las estructuras fibrosas de la fibra polimera del grupo hidroxilo que comprenden fibras polimeras del grupo hidroxilo de origen no natural caracterizadas ademas porque la estructura fibrosa muestra un volumen poroso total de poros en el rango de mas de 20 ??m a 500 ??m de mas de 3.75 mmVg de masa de estructura fibrosa seca, o estructuras fibrosas que comprenden una fibra polimera del grupo hidroxilo y un aditivo solido provisto.

Description

ESTRUCTURAS FIBROSAS DE LAS FIBRAS POLÍMERAS DEL GRUPO HIDROXILO Y PROCESOS PARA FABRICARLAS CAMPO DE LA INVENCIÓN La présenle invención se refiere a las estructuras fibrosas de una fibra polímera del grupo hidroxilo y a los procesos para fabricarlas. Más específicamente, la presente invención se refiere a una estructura fibrosa de una fibra polímera del grupo hidro?ilo que comprende una fibra polímera del grupo hidroxilo de origen no natural caracterizada además porque la estructura fibrosa muestra un volumen poroso tolal de poros en el rango de más de 20 µm a 500 µm superior a 3.75 mm3/mg de masa de eslructura seca fibrosa, de acuerdo a lo determinado por el Método de Prueba de Distribución de Volumen Poroso, descripto en la presente invención, o a estructuras fibrosas que comprenden una fibra polímera del grupo hidroxilo y un aditivo sólido.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Las estructuras fibrosas de la fibra polímera del grupo hidroxilo se conocen en la industria. No obstanle, las eslrucluras fibrosas tienen una tendencia a colapsar (es decir, disminuyen en calibración en la dirección z lo cual es perpendicular a las superficies planas de las estructuras fibrosas) (y definitivamente no "crecen"; es decir, aumenlan en calibración en dirección z) cuando se somelen a un líquido, lal como agua. En consecuencia, hay una necesidad de estructuras fibrosas de fibras polímeras del grupo hidroxilo que evitan o reducen el colapso al someterlas a un líquido y de un proceso para fabricarlas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCION La presente invención cumple con la necesidad arriba descripta proporcionando estructuras fibrosas de fibras polímeras del grupo hidroxilo que evitan o reducen el colapso de la estructura fibrosa o que aumentan o tienen una o más porciones que aumentan cuando la estructura fibrosa se somete a un líquido, y a los procesos para fabricarlas. En un ejemplo de la presente invención, se provee una estructura fibrosa que comprende fibras polisacáridas de origen no natural y una pluralidad de aditivos sólidos. En un ejemplo, la estructura fibrosa muestra un volumen poroso total de poros en el rango superior de 20 µm a 500 µm superior a 3.75 o mayor que 3.81 o mayor que 3.87 o mayor que 3.90 o mayor que 3.96 o mayor que 4.00 mm3/mg de masa de estructura seca fibrosa, de acuerdo a lo determinado por el Método de Prueba de Distribución de Volumen Poroso, descripto en la presente invención. En un ejemplo de la presente invención, se proporciona una estruclura fibrosa que comprende una fibra polímera del grupo hidroxilo caraclerizada además porque la estructura fibrosa muestra un volumen poroso total de poros en el rango superior de 20 µm a 500 µm mayor que 3.75 o mayor que 3.81 o mayor que 3.87 o mayor que 3.90 o mayor que 3.96 o mayor que 4.00 mm3/mg de masa de estructura seca fibrosa, de acuerdo a lo determinado por el Método de Prueba de Distribución de Volumen Poroso, descripto en la presente invención. En otro ejemplo de la presente invención, se proporciona una estructura fibrosa que comprende una fibra polímera del grupo hidroxilo de origen no natural y un aditivo sólido. Aún en otro ejemplo de la presente invención, se provee un producto higiénico de papel tisú de una sola hoja o de múltiples hojas que comprende una estructura fibrosa terminada de conformidad con la presente invención. En otro ejemplo de un proceso para elaborar una esíruclura fibrosa de la presente invención, el proceso comprende los pasos de: a. se provee una estructura fibrosa que comprende una pluralidad de fibras polímeras del grupo hidroxilo de origen no natural; y b. se pone una superficie de la estructura fibrosa en contacto con una pluralidad de aditivos sólidos de forma que los aditivos sólidos que se proveen cubran menos que el área total de superficie de la superficie de la estructura fibrosa. Aún en otro ejemplo de la presente invención, un proceso para elaborar una estructura fibrosa, el proceso que comprende los pasos de: a. se provee una primera corriente de gas que comprende una pluralidad de fibras polímeras del grupo hidroxilo de origen no natural; b. se provee una segunda corriente de gas que comprende una pluralidad de aditivos sólidos; y c. se acumula las fibras polímeras del grupo hidroxilo de origen no natural y se provee los aditivos sólidos en un dispositivo colector de forma que se origine una estructura fibrosa. Aún en otro ejemplo de la presente invención, se provee una estructura fibrosa que comprende fibras polímeras de grupos hidró?ilos de origen no natural y aditivos sólidos, caracterizada además porque las fibras polímeras de grupos hidróxilos de origen no natural están presentes en la estructura fibrosa de un peso seco de hueso mayor que los aditivos sólidos. Aún en otro ejemplo de la presente invención, una estructura fibrosa que comprende una pluralidad de fibras polímeras del grupo hidroxílo de origen no natural y un sistema de aumento del volumen de poros que incrementa el volumen poroso total por masa de poros de estructura fibrosa seca en el rango mayor de 20 µm a 500 µm de la estructura fibrosa comparado con la misma estruclura fibrosa sin el sistema de aumento del volumen poroso. En un ejemplo, el sistema de aumento del volumen poroso puede comprender un aditivo sólido. Aún en otro ejemplo de la presente invención, una estructura fibrosa que comprende una pluralidad de fibras polímeras del grupo hidroxilo de origen no natural caracterizada además porque al menos una porción de la estructura fibrosa permanece elevada por encima de otra porción de la estructura fibrosa después de que ambas porciones han sido sometidos a un líquido, tal como un líquido acuoso (p. ej., agua). Aún en otro ejemplo de la presente invención, una estructura fibrosa que comprende una pluralidad de fibras polímeras del grupo hidroxilo de origen no natural caracterizada además porque al menos una porción de la estructura fibrosa muestra una allura después de haber sido sometida a un líquido, tal como un líquido acuoso (p. ej. agua), que es mayor que su altura antes de ser somelida a un líquido, tal como un líquido acuoso (p. ej. agua). En consecuencia, la presente invención provee estructuras fibrosas que comprenden una fibra polímera del grupo hidroxilo de origen no natural caracterizada además porque la estructura fibrosa muestra un volumen poroso total de poros en el rango mayor de 20 µm a 500 µm mayor que 3.75 mm3/mg de masa de estructura fibrosa seca, de acuerdo a lo determinado por el Método de Prueba de Distribución de Volumen Poroso, descripto en la presente invención, estrucluras fibrosas que comprenden fibras polímeras del grupo hidroxilo de origen no nalural y un adilivo sólido, eslructuras fibrosas que comprenden un sistema que aumenta el volumen poroso, un producto higiénico de papel tisú que comprende las estructuras fibrosas y los procesos para elaborar las estructuras fibrosas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1A es una representación esquemática lateral del barril de un extrusor de doble tornillo adecuado para ser usado en la presente invención. La Figura 1 B es una vista esquemática lateral de la configuración de un tornillo y elemento de mezclado adecuado para utilizar en el barril de la Figura 1A. La Figura 2 es una representación esquemática en perspectiva de un ejemplo de una estructura fibrosa de conformidad con la presente invención; la Figura 3 es una vista en corte transversal de la estructura fibrosa de la Figura 2 lomada a lo largo de la línea 3-3; la Figura 4 es una representación esquemática de perspectiva de uno de los ejemplos de una estructura fibrosa multicapa de conformidad con la presente invención con un recorte parcial para exponer las capas; la Figura 5 es una vista en sección transversal de la estructura fibrosa de multicapas de la Figura 4 tomada junto con la línea 5-5; la Figura 6 es una representación esquemática en perspectiva de otro ejemplo de una estructura fibrosa de conformidad con la presente invención; y la Figura 7 es una representación esquemática en perspectiva de otro ejemplo de una estructura fibrosa de conformidad con la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Definiciones "De origen no natural" como se usa en la presente invención con respecto a las "fibras polímeras del grupo hidroxilo de origen no natural" o "materiales de origen no natural" se refiere a las fibras polímeras del grupo hidroxilo o materiales que no se encuentran en la naturaleza en esa forma. En otras palabras, algunos procesos químicos de materiales necesitan ocurrir para poder obtener las fibras polímeras del grupo hidro?ilo o los materiales de origen no natural. Por ejemplo, la fibra de pulpa de madera es una fibra polímera del grupo hidro?ilo de origen natural, no obstante, si la fibra de pulpa de madera es procesada químicamente, por ejemplo, por medio de un proceso del tipo lyocel, se forma una solución de polímeros del grupo hidro?ilo. La solución del polímero del grupo hidro?ilo puede luego volverse una fibra. En consecuencia, esta fibra se considera una fibra polímera del grupo hidro?ilo de origen no nalural ya que no se obliene directamente de la naturaleza en su estado actual. Como se utiliza en la presente, "de origen natural" significa que una fibra o un material se encuentra en la naturaleza en su estado actual. Un ejemplo de una fibra de origen natural es una fibra de pulpa de madera. Como se utiliza en la presente "estructura fibrosa" significa una estructura de trama única que comprende al menos una fibra. Por ejemplo, una estructura fibrosa de la presente invención puede incluir una o más fibras, en donde al menos una de las fibras comprende una fibra de polímero de hidroxilo. En otro ejemplo, una estructura fibrosa de la presente invención puede comprender una pluralidad de fibras, en donde al menos una (a veces la mayoría y en ocasiones todas) de las fibras comprende una fibra de polímero de hidroxilo. Las estructuras fibrosas de la presente invención pueden estratificarse de forma tal que una capa de la estructura fibrosa comprenda una composición diferente de fibras o materiales de otra capa de la misma estructura fibrosa. Como se utiliza en la presente invención, "superficie de una estructura fibrosa" se refiere a la porción de la estructura fibrosa que está expuesta al ambiente exterior. En otras palabras, la superficie de una estructura fibrosa es la porción de la estructura fibrosa que no está completamente rodeada por otras porciones de esa estructura fibrosa. Como se utiliza en la presente, "polímero de hidroxilo" incluye cualquier polímero que contiene hidroxilo y que puede incorporarse en una estructura polimérica de la presente invención, tal como en una estructura polimérica en forma de fibra. En un ejemplo, el polímero de hidroxilo de la presente invención incluye más de 10 %, o más de 20 %, o más de 25 % de entidades de hidroxilo en peso. Los ejemplos no limitantes de polímeros hidroxilo de conformidad con la presente invención incluyen polioles, lales como el alcohol polivinílico, derivados de alcohol polivinílico, copolímeros de alcohol polivinílico, almidón, derivados de almidón, copolímeros de almidón, quilosana, derivados de quitosana, copolímeros de quitosana, celulosa, derivados de celulosa, tales como éster de celulosa y derivados de éster, copolímeros de celulosa, gomas, arabinanos, galactanas, proteínas y otros polisacáridos y mezclas de éstos. Las clases de polímeros hidroxilo se definen en base a la cadena principal del polímero hidroxilo. Por ejemplo, el alcohol polivinílíco y los derivados de alcohol polivinílico y copolímeros de alcohol polivinílico pertenecen a la clase de polímeros hidroxilo de alcohol , polivinílico mientras que los almidones y derivados de almidón pertenecen a la clase de polímeros hidroxilo de almidón. El polímero de hidroxilo puede tener un peso molecular promedio en peso de aproximadamente 10,000 a aproximadamente 40,000,000 g/mol. Los polímeros hidroxilo con peso molecular superior e inferior pueden usarse en combinación con polímeros hidroxilo que tengan el peso molecular promedio en peso.

Algunas modificaciones bien conocidas de polímeros hidroxilo, por ejemplo, almidones naturales, incluyen las modificaciones químicas o las modificaciones enzimálicas.

Por ejemplo, el almidón nalural puede ser diluido con ácido, hidroxielilado, hidroxipropilado u oxidado. Adicionalmente, el polímero hidroxilo puede comprender un polímero hidroxilo de almidón de maíz. Los alcoholes polivinílicos de la presente pueden ser injertados con otros monómeros para modificar sus propiedades. Una amplia variedad de monómeros ha sido injertada exitosamente en alcoholes polivinílicos. Los ejemplos no limitantes de esos monómeros incluyen acetato de vinilo, estireno, acrilamida, ácido acrílico, 2-hidroxietilmetacrilato, acrilonitrilo, 1 ,3-butadieno, metilmetacrilato, ácido metacríHco, cloruro de vinilídeno, cloruro de vinilo, vinilamina y diversos esteres de acrilato. Como se utiliza aquí, "polisacáridos" se refiere a los polisacáridos naturales y derivados de polisacáridos o polisacáridos modificados. Algunos ejemplos adecuados de polisacáridos incluyen, pero no se limitan a, almidones, derivados de almidón, quitosana, derivados de quitosana, derivados de celulosa, gomas, arabinanos, galactanas y mezclas de éstos. Como se utiliza aquí, "fibra" se refiere a un objeto fino, delgado y muy flexible que tiene un eje principal bastante largo comparado con los dos ejes de las fibras ortogonales entre sí y perpendiculares al eje principal. Preferentemente, una relación de aspecto de la longitud del eje principal a un diámetro equivalente de la sección transversal de la fibra perpendicular al eje principal es mayor que 100/L, más específicamente mayor que 500/L y aún más específicamente mayor que 1000/L y aún más específicamente, mayor que 5000/L. Las fibras de la presente invención pueden ser continuas o prácticamente continuas. Una fibra es continua si se extiende al 100 % de la longitud en dirección de máquina de la estructura fibrosa o del producto higiénico de papel tisú elaborado de ella. En un ejemplo, una fibra es prácticamente conlinua si se extiende más del 30 % o más de aproximadamente 50 % o más que aproximadamente 70 % de la longitud en dirección de máquina de la estructura fibrosa o el producto higiénico de papel tisú elaborado de la misma. En olro ejemplo, la fibra continua o prácticamente continua de conformidad con la presente invención puede exhibir una longitud mayor que 3.81 cm (1.5 pulgadas). La fibra puede tener un diámetro de fibra determinado por el método de prueba del diámetro de fibra descrito en la presente, inferior a aproximadamente 50 mieras o inferior a aproximadamente 20 mieras o menor a aproximadamente 10 mieras o inferior a aproximadamente 8 mieras o inferior a aproximadamente 6 mieras. Las fibras pueden incluir fibras hiladas por fusión, fibras hiladas en seco o fibras hiladas por unión, fibras cortadas, fibras huecas, fibras moldeadas tales como fibras multilobulares y multicomponentes, en especial fibras bicomponenles. La configuración de las fibras mullicomponentes, en especial las bicomponentes, puede ser de lado a lado, vaina-núcleo, de sectores segmentados, cordón, islotes, o cualquier mezcla de éstas. La vaina puede ser continua o discontinua alrededor del núcleo. La relación del peso de la vaina al núcleo puede ser de aproximadamente 5:95 a aproximadamente 95:5. Las fibras de la presente invención pueden tener diferenles geometrías que incluyen excentricidades redondas, elípticas, con forma de estrellas, reclangulares, con tres lóbulos y otras excentricidades diversas. Como se utiliza en la presente, "producto higiénico de papel tisú" incluye pero no se limita a, un implemento de limpieza para la limpieza posterior a la micción y a la defecación (papel higiénico), para las descargas olorrinolaringológicas (pañuelo desechable) y para usos absorbentes y de limpieza multifuncionales (toallas absorbentes), paños, productos para el cuidado femenino y pañales.

El producto higiénico de papel tisú de la presente invención comprende al menos una estructura fibrosa de conformidad con la presente invención. En un ejemplo, una estructura fibrosa o producto higiénico de papel tisú de conformidad con la presente invención muestra una tensión inicial total en húmedo de por lo menos aproximadamente 3.1 g/cm (8 g/in) o de por lo menos aproximadamente 3.9 g/cm (10 g/in) o de por lo menos aproximadamente 5.9 g/cm (15 g/in) o de por lo menos aproximadamente 7.9 g/cm (20 g/in) o de por lo menos aproximadamente 15.7 g/cm (40 g/in). En otro ejemplo, una estructura fibrosa o un producto higiénico de papel tisú de la presente invención muestra una tensión inicial total en húmedo, de acuerdo con las mediciones del Método de Prueba de la tensión inicial total en húmedo descrito en la presente, menor que aproximadamente 196.9 g/cm (500 g/in) o menor que aproximadamente 157.5 g/cm (400 g/in) o menor que aproximadamente 1 18.1 g/cm (300 g/in) o menor que aproximadamente 78.7 g/cm (200 g/in) o menor que aproximadamente 59.1 g/cm (150 g/in) o menor que aproximadamente 47.2 g/cm (120 g/in) o menor que aproximadamente 39.4 g/cm (100 g/in). Aún en otro ejemplo, una estructura fibrosa o producto higiénico de papel tisú de la presente invención puede mostrar una tensión inicial total en húmedo de aproximadamente 3.1 g/cm (8 g/in) a196.9 g/cm (500 g/in) o de aproximadamente 15.7 g/cm (40 g/in) a 196.9 g/cm (500 g/in) o de aproximadamente 23.6 g/cm (60 g/in) a 196.9 g/cm (500 g/in) o de aproximadamente 25.6 g/cm (65 g/in) a 177.2 g/cm (450 g/in) o de aproximadamente 27.6 g/cm (70 g/in) a 157.5 g/cm (400 g/in) o de aproximadamente 29.5 g/cm (75 g/in) a 157.5 g/cm (400 g/in) o de aproximadamente 31.5 g/cm (80 g/in) a 118.1 g/cm (300 g/in) o de aproximadamente 31.5 g/cm (80 g/in) a 78.7 g/cm (200 g/in) o de aproximadamente 31.5 g/cm (80 g/in) a 59.1 g/cm (150 g/in) o de aproximadamente 31.5 g/cm (80 g/in) a 47.2 g/cm (120 g/in) o de aproximadamente 31.5 g/cm (80 g/in) a 39.4 g/cm (100 g/in). En un ejemplo, una estructura fibrosa o un producto higiénico de papel tisú de conformidad con la presente invención muestra una tensión mínima total en seco de por lo menos aproximadamente 27.6 g/cm (70 g/in) o de por lo menos aproximadamente 39.4 g/cm (100 g/in) o de por lo menos aproximadamente 118.1 g/cm (300 g/in) o de por lo menos aproximadamente 196.9 g/cm (500 g/in) o de por lo menos aproximadamente 275.6 g/cm (700 g/in) o de por lo menos aproximadamente 314.9 g/cm (800 g/in) o de por lo menos aproximadamente 354.3 g/cm (900 g/in) o de por lo menos aproximadamente 393.7 g/cm (1000 g/in). En otro ejemplo, una estructura fibrosa o un producto higiénico de papel tisú de conformidad con la presente invención muestra una tensión máxima total en seco menor que apro?imadamente 1968.5 g/cm (5000 g/in) o menor que apro?imadamente 1574.8 g/cm (4000 g/in) o menor que aproximadamente 787.4 g/cm (2000 g/in) o menor que aproximadamente 669.3 g/cm (1700 g/in) o menor que aproximadamente 590.6 g/cm (1500 g/in). Aún en otro ejemplo, una estructura fibrosa o producto higiénico de papel tisú de conformidad con la presente invención muestra un puntaje de formación de pelusa en húmedo menor que aproximadamente 25 o menor que 20 o menor que 15 o menor que 10. En otro ejemplo, un producto higiénico de papel tisú de conformidad con la presente invención muestra una tensión total en seco dentro de un rango mínimo y máximo de valores de tensión total en seco descritos en la presente. Aún en otro ejemplo, una estructura fibrosa o un producto higiénico de papel tisú de conformidad con la presente invención muestra un puntaje de formación de pelusa en seco menor que aproximadamente 10 o menor que aproximadamente 8 o menor que aproximadamente 7 o menor que aproximadamente 6 o menor que aproximadamente 5.5. Además de los productos higiénicos de papel tisú, las estructuras fibrosas de la presente invención pueden usarse en muchas otras aplicaciones conocidas en la industria. Por ejemplo, en algunos ejemplos, las estrucluras fibrosas pueden utilizarse como material de embalajes, apositos para heridas, etc. Como se utiliza en la presente, "hoja" u "hojas" se refiere a una estructura fibrosa única que opcionalmente se coloca en una relación prácticamente contigua, enfrentada a otras hojas, formando un producto higiénico de papel tisú de múltiples hojas. También se contempla que una sola estruclura fibrosa puede formar eficazmente dos "hojas" o múltiples "hojas", por ejemplo, doblándola sobre sí misma. La hoja u hojas también pueden existir como películas. Es posible que una sola hoja tenga una o más capas. Por ejemplo, dos o más capas de composiciones diferentes pueden formar una sola hoja. En otras palabras, estas dos o más capas son prácticamente o totalmente incapaces de separarse físicamente entre sí sin dañar la hoja. "Peso molecular promedio en peso" como se utiliza en la presente significa el peso molecular promedio en peso como se determina utilizando cromatografía de permeación en gel según el protocolo encontrado en la publicación Colloids y Surfaces A. (Coloides y superficies A.) Physico Chemical & Engineering Aspects, Vol. 162, 2000, págs. 107-121. "Calibre" como se utiliza en la presente significa el grosor macroscópico de una muestra. El calibre de una muestra de estructura fibrosa de conformidad con la presente invención se determina cortando una muestra de la estructura fibrosa de tamaño mayor al de una superficie de carga de pie de carga cuya área superficial circular es de aproximadamente 20.3 cm2 (3.14 pulgadas2). La muestra queda confinada entre una superficie horizontal plana y la superficie de carga de un pie de carga. La superficie de carga de un pie de carga aplica una presión de confinamiento a la muestra de 1.45 kPa (15.5 g/cm2 (aproximadamente 0.21 psi)). El calibre es el espacio resullanle entre la superficie plana y la superficie de carga de un pie de carga. Dichas mediciones pueden obtenerse con un probador de grosor electrónico VIR Modelo II disponible de Thwing-Albert Instrument Company, Philadelphia, PA. La medición del calibre se repite y se registra al menos cinco (5) veces para calcular el calibre promedio. Como se utiliza en la presente, "aditivo" significa un material que se encuentra presente en una estructura fibrosa o sobre ella en niveles bajos. Por ejemplo, un aditivo es un material que está preseníe en una estructura fibrosa o sobre ella en niveles menores a 50 %, o menores a 45 %, o menores a 40 %, o menores a 30 %, o menores a 20 %, o menores a 10 %, o menores a 5 %, o menores a 3 %, o menores a 1 %, o menores a 0.5 % a aproximadamente 0 % en peso de la estructura fibrosa. Como se utiliza en la presente, "aditivo sólido" significa un aditivo capaz de aplicarse a una superficie de una estructura fibrosa en forma sólida. En otras palabras, el aditivo sólido de la presente invención puede suministrarse directamente en una superficie de una estructura fibrosa sin encontrarse en fase líquida, es decir, sin que el aditivo sólido se funda y sin suspender el aditivo sólido en un vehículo líquido o portador. De esa manera, el aditivo sólido de la presente invención no requiere una fase líquida o un vehículo líquido o portador para suministrarse en una superficie de una estructura fibrosa. El aditivo sólido de la presente invención puede suminislrarse medíanle un gas o combinaciones de gases. De acuerdo con los objetivos de la presente invención, la distribución de un aditivo, líquido o sólido, en una pulpa de fibras utilizada para producir una estructura fibrosa no queda comprendida en esta frase. Sin embargo, tal aditivo puede estar presente en una estructura fibrosa terminada en la medida que la estructura fibrosa terminada también comprenda un aditivo sólido, según se define en la presente. Más aún, un aditivo, líquido o sólido, distribuido en una estructura fibrosa mediante un vehículo líquido, tal como una emulsión de látex, puede estar presente en una estruclura fibrosa lerminada en la medida que la estructura fibrosa terminada también comprenda un aditivo sólido, según se define en la presente. Más aún, un aditivo, líquido o sólido, distribuido a una estructura fibrosa terminada mediante fusión, tal como un adhesivo termofusible, puede estar presente en una estructura fibrosa terminada en la medida que la eslruclura fibrosa también comprenda un aditivo sólido, según se define en la presente. En un ejemplo, en términos simples, un aditivo sólido es un aditivo que no toma la forma del recipiente cuando se lo coloca dentro de éste. Los ejemplos no excluyentes de aditivos sólidos adecuados incluyen partículas inorgánicas hidrófilas, partículas orgánicas hidrófilas, partículas inorgánicas hidrófobas, partículas orgánicas hidrófobas, fibras de origen natural, fibras de origen no natural y otras fibras de origen no natural. En un ejemplo, las fibras de origen natural pueden comprender fibras de pulpa de madera, tricomas, fibras de semillas, fibras de proteínas, tales como la seda o la lana, o borra de algodón. En otro ejemplo, las otras las fibras de origen no natural pueden comprender fibras a base de poliolefinas o fibras poliamidas. En otro ejemplo, las partículas inorgánicas hidrófilas se seleccionan del grupo que comprende: arcilla, carbonato de calcio, dióxido de titanio, talco, silicato de aluminio, silicato de calcio, trihidrato de alúmina, carbón activado, sulfato de calcio, microesferas de vidrio, tierra de diatomeas y mezclas de éstos. En un ejemplo, las partículas orgánicas hidrófilas de la presente invención pueden incluir partículas hidrófobas cuyas superficies han sido tratadas por material hidrófilo. En la patente de los EE.UU. núm. 4,139,660 se describe un proceso adecuado para la superficie tratando un material hidrófobo con un material hidrófilo. Ejemplos no excluyentes de las partículas orgánicas hidrófilas incluyen poliésteres, tales como partículas de polietileno tereftálico cuya superficie ha sido tratada con polímeros que mejoran la liberación de las manchas o surfactantes. Otro ejemplo es una partícula de poliolefina cuya superficie ha sido tratada con un surfactante. En otro ejemplo, las partículas orgánicas hidrófilas pueden comprenden material del gel absorbente (AGM por sus siglas en inglés) tales como hidrogeles, materiales superabsorbentes, materiales hidrocoidales y mezclas de éstos. En un ejemplo, la partícula orgánica hidrofílica contiene poliacrilato. En la industria se conocen otros ejemplos no excluyentes de partículas orgánicas hidrófilas adecuadas. Por ejemplo, la patente de los EE.UU. núm. 5,428,076 describe numerosos ejemplos de partículas orgánicas hidrófilas que son adecuadas para la presente invención. En otro ejemplo, las partículas orgánicas hidrófilas pueden comprender partículas de almidón de gran peso molecular (partículas de almidón que conlienen una gran cantidad de amilosa), tal como un Hylon 7 disponible en National Starch. En otro ejemplo, las partículas orgánicas hidrófilas pueden comprender partículas de celulosa. En otro ejemplo, las partículas orgánicas hidrófilas pueden comprender partículas absorbentes de celulosa comprimida. Las estructuras fibrosas que comprenden partículas absorbentes de celulosa comprimida pueden expandir más de 2 veces o más de 3 veces o más de 4 veces su estado original después de ponerse en contacto con un líquido, lal como un líquido acuoso (p. ej., agua). En un ejemplo de un adilivo sólido de conformidad con la presente invención, el aditivo sólido muestra una tensión en la superficie mayor a aproximadamente 0.0003 N/cm (30 dinas/cm) o mayor a aproximadamente 0.00035 N/cm (35 dinas/cm) o mayor a aproximadamente 0.0004 N/cm (40 dinas/cm) o mayor a aproximadamente 0.0005 N/cm (50 dinas/cm) o mayor a aproximadamente 0.0006 N/cm (60 dinas/cm) de conformidad con lo determinado por ASTM D2578. Los aditivos sólidos de la presente invención pueden tener geometrías diferenles o áreas en corle transversal que incluyen excentricidades redondas, elípticas, con forma de estrellas, rectangulares, con tres lóbulos y otras excentricidades. En un ejemplo, el aditivo sólido puede mostrar un tamaño de partícula menor a 6 mm o menor a 5.5 mm o menor a 5 mm o menor a 4.5 mm o menor a 4 mm o menor a 2 mm en su máxima dimensión. "Partícula" como se utiliza en la presente invención significa un objeto que tiene una relación de aspecto menor que aproximadamente 25/1 o menor que aproximadamente 15/1 o menor que aproximadamente 10/1 o menor a 5/1 hasta aproximadamente 1/1. Una partícula no es una fibra como se define en la presente invención.

Fibra polímera del grupo hidroxilo La fibra polímera del grupo hidroxilo de la presente invención puede comprender uno o más polímeros. En un ejemplo, la fibra polímera del grupo hidroxilo comprende un primer polímero y un segundo polímero, caracterizada además porque uno de los dos polímeros es esencialmente termoplástico y en consecuencia, se funde o fluye sin necesidad de un plastificante cuando se encuentra sujeto a una temperatura superior a su Tg. El otro polímero puede requerir un plastificante, tal como agua, sorbitol, glicerina, polioles tales como polietilenglicol, etilenglicol, polietilenglicol, urea, sacarosa y esteres, y mezclas de éstos para permitir la fusión o flujo al exponerlo a una temperatura superior a la temperatura Tg (es decir, un polímero termoplastif icable). En un ejemplo, el primer y segundo polímero son polímeros de hidroxilo. En otro ejemplo, el primer y segundo polímero son diferentes clases de polímeros hidroxilo, tales como polímero hidroxilo de almidón y polímero hidroxilo de alcohol polivinilo. Los polímeros de la fibra polímera del grupo hidroxilo pueden ser reticulables mediante un sistema de reticulación para ellos mismos o para cada uno. La fibra polímera del grupo hidroxilo de la presente invención puede ser producida por procesamiento de polímeros, por ejemplo, fusión por soplado, unión por hilado, o centrifugado giratorio, una composición polímera.

Composición polimérica La composición polímera de la presente invención puede tener una viscosidad de cizallamiento de aproximadamente 1 Pascal. Segundos a 25 Pascal. Segundos o de aproximadamente 2 Pascal. Segundos a 20 Pascal. Segundos o de aproximadamente 3 Pascal. Segundos a 10 Pascal. Segundos, medido de acuerdo a la velocidad de cizallamiento de 3,000 sec'1 y a la temperalura de procesamiento (de 50 °C a 100 °C). La composición polimérica puede tener una temperatura de aproximadamente 50 °C a aproximadamente 100 °C, o de aproximadamente 65 °C a aproximadamente 95 °C, o de aproximadamente 70 °C a aproximadamente 90 °C cuando se elaboran fibras a partir de la composición polimérica. El pH de la composición polimérica puede ser de aproximadamente 2.5 a aproximadamente 9, o de aproximadamente 3 a aproximadamente 8.5, o de aproximadamente 3.2 a aproximadamente 8, o de aproximadamente 3.2 a aproximadamente 7.5. En un ejemplo, una composición polímera de la presente invención puede comprender de aproximadamente 30 % o 40 % o 45 % o 50 % a 75 % o 80 % o 85 % o 90 % o 95 % o 99.5 % por peso de la composición polímera de un polímero hidroxilo. El peso molecular promedio ponderado del polímero hidroxilo puede ser mayor que aproximadamente 100,000 g/mol antes de la reticulación. La composición polímera puede mostrar un número Capilar de por lo menos 1 o de por lo menos 3 o de por lo menos 5 de forma que la composición polímera puede ser procesada por un polímero de forma eficiente en una fibra polímera del grupo hidroxilo. El número capilar es un número infinito utilizado para caracterizar la probabilidad de desintegración de las gotitas. Un número capilar mayor indica una estabilidad mayor del fluido al salir del tubo. El número capilar se define de la siguiente manera: V * ? Ca V es la velocidad del fluido en la salida del tubo (unidades de longitud por tiempo), es la viscosidad del fluido a las condiciones del tubo (unidades de masa por longitud*tiempo), es la tensión superficial del fluido (unidades de masa por tiempo2). Cuando la velocidad, viscosidad y tensión superficial se expresan en un conjunto de unidades constantes, el número capilar obtenido no incluirá unidades propias; las unidades individuales se cancelarán. El número Capilar se define para las condiciones existentes en la salida del tubo. La velocidad del fluido es la velocidad promedio del fluido que pasa a través de la abertura del tubo. La velocidad promedio se define de la siguiente manera: Vo l' V Área Vol' = régimen de flujo volumétrico (unidades de longitud 3 por tiempo), Área = área en sección transversal de la salida del lubo (unidades de longiíud 2). Cuando la abertura del tubo es un orificio circular, la velocidad del fluido puede definirse como: Vol' V = p * R2 R es el radio del orificio circular (unidades de longitud). La viscosidad del fluido dependerá de la temperatura y puede depender de la velocidad de cizallamiento. La definición de un fluido por cizallamiento incluye la dependencia de la velocidad de cizallamiento. La tensión superficial dependerá de la composición y de la temperatura del fluido. En un proceso de hilado de fibra, los filamentos deben tener una estabilidad inicial a medida que salen del tubo. El número capilar se utiliza para caracterizar este criterio de estabilidad inicial. A las condiciones del lubo, el número Capilar debería ser mayor a 1 o mayor que 4. En un ejemplo, la composición polimérica muestra un número Capilar de por lo menos 1 a apro?imadamente 50, o por lo menos 3 a aproximadamente 50, o por lo menos 5 a aproximadamente 30. Además, la composición polimérica puede mostrar un pH de por lo menos aproximadamente 4 a aproximadamente 12, o de por lo menos aproximadamente 4.5 a aproximadamente 11.5, o de por lo menos apro?imadamente 4.5 a aproximadamente 11. En la composición polímera, puede encontrarse presente un sistema de reticulación que comprende un agente de reticulación o éste puede agregarse a la composición polímera antes del procesamiento del polímero de la composición polímera. Además, puede añadirse un sistema de reticulación a la fibra polímera del grupo hidroxilo después del procesamiento del polímero de la composición polímera. Como se utiliza aquí, "agente de reticulación" se refiere a cualquier material capaz de reticular un polímero hidroxilo dentro de una composición polimérica de conformidad con la presente invención. Algunos ejemplos no limitantes de agentes de reticulación adecuados incluyen ácidos policarboxílicos, imidazolidinonas y otros compuestos resultantes de aductos cíclicos sustituidos o no sustituidos de alquilo de glioxal con urea, tioureas, guanidinas, metilendiamidas, y dicarbamatos de metileno y derivados de éstos; y mezclas de éstos. Al reticular el polímero hidroxilo, el agente de reticulación se convierte en una porción integral de la fibra polímera del grupo hidroxilo por la reticulación del polímero hidro?ilo como se muestra en la siguiente representación esquemática: Polímero Hidroxilo - agente de reticulación - polímero hidroxilo En otro ejemplo, el sistema de reticulación de la presente invención puede aplicarse a una fibra polímera preexistente del grupo hidroxilo como un recubrimiento o tratamiento superficial. La composición polímera puede comprender a) de aproximadamente 30 % o 40 % o 45 % o 50 % a 75 % o 80 % o 85 % o 90 % o 99.5 % por peso de la composición polímera de uno o más polímeros hidro?ílo; b) un sistema de reticulación que comprende de aproximadamente 0.1 % a 10 % por peso de la composición polímera de un agente de reticulación; y c) de aproximadamente 0 % o 10 % o 15 % o 20 % a 50 % o 55 % o 60 % o 70 % por peso de la composición polímera de un plastificante externo, por ejemplo, agua. La composición polimérica puede comprender dos o más clases de polímeros hidroxilo en relaciones de peso de aproximadamente 20:1 , o de aproximadamente 15:1 , o de aproximadamente 10:1 , o de aproximadamente 5:1 , o de aproximadamente 2:1 , o de aproximadamente 1 :1 a aproximadamente 1 :20, o a aproximadamente 1 :15, o a aproximadamente 1 :10, o a aproximadamente 1 :5, o a aproximadamente 1 :2, o a aproximadamente 1 :1. En un ejemplo, la composición polimérica comprende de aproximadamente 0.01 % a aproximadamente 20 %, o de aproximadamente 0.1 % a aproximadamente 15 %, o de aproximadamente 1 % a aproximadamente 12 %, o de aproximadamente 2 % a aproximadamente 10 % en peso de una primera clase de polímero hidroxilo, tal como polímero hidroxilo de alcohol polivinílico, y de aproximadamente 20 % a aproximadamente 99.99 %, o de aproximadamente 25 % a aproximadamente 95 %, o de aproximadamente 30 % a aproximadamente 90 %, o de aproximadamente 40 % a aproximadamente 70 % en peso de una segunda clase de polímero hidroxilo, tal como un polímero hidroxilo de almidón.

Proceso para fabricar una estructura fibrosa de una fibra polímera del grupo hidroxilo Para producir una composición polímera o procesar un polímero de la composición polimérica o para producir la fibra de polímero hidroxílo de la presente invención puede utilizarse cualquier proceso adecuado conocido por los e?pertos en la industria. Algunos ejemplos no limitantes de dichos procesos se describen en las solicitudes de patentes publicadas: EP 1 035 239, EP 1 132 427, EP 1 217 106, EP 1 217 107, WO 03/066942 y solicitud de patente de los EE.UU. núm. 5,342,225. a. Elaborar una estrucíura polimérica En un ejemplo, una composición polimérica de conformidad con la presente invención comprende una primera clase de polímeros y una segunda clase de polímeros. La primera clase de polímeros, que en este ejemplo comprende una relación de aproximadamente 50:50 de peso seco de dos almidones diferentes, comprende lambién un polímero hidroxilo de almidón de maíz dentado (p. ej., Eclipse® G - comercialmente disponible de A.E. Staley) y un polímero hidro?ilo de almidón de maíz eto?ilado (p. ej., Ethyle?® 2035 - comercialmente disponible de A.E. Staley) y la segunda clase de polímeros comprende un polímero hidroxilo de alcohol polivinílico (p. ej., Celvol® 310 -comercialmente disponible de Celanese). Además de los polímeros hidroxilo, la composición polimérica comprende un agente alcalino (p. ej., hidróxido de sodio), un agente catiónico (p. ej., Arquad® 12-37, comercialmente disponible de Akzo Nobel), un sistema de reticulación que comprende un agente de reticulación, tal como se describe en la presente y un facilitador de la reticulación (p. ej., cloruro de amonio). Además, la composición polimérica comprende un plastificante (p. ej., agua). Una cantidad de agua suficiente se agrega a la composición polimérica de forma que dicha composición muestre un número Capilar de por lo menos 1. La composición polimérica de la presente invención puede prepararse utilizando un extrusor de tornillo, tal como un extrusor de doble tornillo con cilindro ranurado. En la Figura 1 A se ilustra esquemáticamente un barril 10 de un extrusor de doble tornillo APV Baker (Peterborough, Inglaterra). El barril 10 está separado en ocho zonas identificadas como zonas 1-8. El barril 10 contiene el tornillo de e?trusión y los elementos de mezclado ilustrados esquemáticamente en la Figura 1 B y actúa como un recipiente de contención durante el proceso de extrusión. En la zona 1 hay un puerto de alimentación de sólidos 12 y también un puerto de alimentación de líquidos 14. En la zona 7 se incluye un conducto de ventilación 16 para enfriar y reducir el contenido de líquido, por ejemplo agua, de la mezcla antes de salir del extrusor. Puede utilizarse una embutidora de ventilación opcional, comercialmente disponible de APV Baker, para evitar que la composición polimérica salga a través de la salida 16. El flujo de la composición polimérica a través del barril 10 es desde la zona 1 que sale del barril 10 en la zona 8. En la Figura 1 B se ilustra esquemáticamente una configuración de tornillo y elemento de mezclado para el extrusor de doble tornillo. Este extrusor contiene una pluralidad de husillos dobles (TLS, por sus siglas en inglés) (identificados como A y B) y husillos simples (SLS, por sus siglas en inglés) (identificados como C y D) instalados en serie. Los elementos de tornillo (A - D) se caracterizan por la cantidad de husillos continuos y el paso de éstos. Un husillo es un aspa (a un ángulo de hélice determinado) que envuelve el núcleo del tornillo. La cantidad de husillos indica la cantidad de aspas que envuelven el núcleo en un punto determinado de la longitud del tornillo. Al aumentar la cantidad de husillos se reduce la capacidad volumétrica del tornillo y se incrementa la capacidad de generación de presión del tornillo. El paso del tornillo es la distancia necesaria para que un aspa complete una revolución del núcleo. Se expresa como la cantidad de diámetros de un tornillo por una revolución completa de un aspa. Al disminuir el paso del tornillo se incrementa la presión generada por éste y se reduce su capacidad volumétrica.

La longitud de un tornillo se informa como la relación de longiíud del elemento dividido entre el diámetro del mismo. En este ejemplo se utilizan TLS y SLS. El tornillo A es un TLS con un paso de 1.0 y una relación de longitud de 1.5. El tornillo B es un TLS con un paso de 1.0 y una relación L/D de 1.0. El tornillo C es un SLS con un paso de y una relación de longitud de 1.0. El tornillo D es un SLS con un paso de y una relación de longitud de V?. Las palelas de orejeta doble E, que sirven como elementos de mezclado, también se incluyen en serie con los elementos de tornillo SLS y TLS para mejorar el mezclado. Para controlar el flujo y el tiempo correspondiente de mezclado se utilizan diversas configuraciones de paletas de orejeta doble y elementos de inversión F, husillos simples y dobles roscados en la dirección opuesta. En la zona 1 , un primer polímero hidroxilo (p. ej., almidón de maíz dentado) o una primera composición polímera de hidroxilo (p. ej., almidón de maíz dentado y un almidón etoxilado) se alimenta al puerto de alimentación a una velocidad de 183 gramos/minuto utilizando un alimentador de pérdida de peso K-Tron (Pitman, NJ). Un segundo polímero hidroxilo o una segunda composición polímera de hidroxilo se alimente al mismo puerto mediante un segundo alimentador K-lron a una velocidad de 38 gramos/minuto. Opcionalmente, el segundo polímero hidroxilo o la segunda composición polímera de hidroxilo puede prepararse por separado y agregarse como composición polimérica a base de agua de conformidad con el siguiente procedimiento. El segundo polímero hidroxilo o la segunda composición polímera hidroxilo se prepara en un recipiente de reacción de superficie rascada (Chemplanl Stainless Holdings Ltd. Dalton, Inglaterra). El recipiente de reacción es capaz de calentarse mediante una funda de aceite y puede presurizarse para evitar la pérdida de agua a temperaturas elevadas. El agua, un plastificante externo, se introduce en el recipiente y mientras se revuelve, se agrega el segundo polímero hidroxilo (p. ej., alcohol polivinílico); opcionalmente también puede agregarse durante este paso otro polímero hidroxilo (p. ej., un almidón etoxilado). También es posible agregar componentes adicionales, tales como surfactantes o materiales alcalinos tales como hidróxido de sodio/hidróxido de amonio. Luego se cierra el puerto para aditivos del recipiente de reacción, se sella y presuriza a 0.14 MPa (20 psi). Luego el recipiente de reacción se calienta a aproximadamente 1 10 °C mientras que se mezcla durante aproximadamente una hora y luego se alimenta a presión a través de las líneas de suministro a una bomba B9000 para luego realizar una alimentación medida en la zona 1 del extrusor como se describió previamente. Se realizan ajustes a las velocidades de alimentación para mantener la adición total de polímero a aproximadamente 220 gramos/minuto y el agua a aproximadamente a 136 gramos/minuto. El primer polímero hidroxilo o la primera composición polímera hidro?ilo y el segundo polímero hidroxilo o la segunda composición polímera hidroxilo se combinan dentro del extrusor (zona 1) con el agua, con un plastificante externo, añadidos a la alimentación líquida a una velocidad de 136 gramos/minuto utilizando una bomba de diafragma Milton Roy (Ivyland, PA) (1.9 galones por hora de altura de la bomba) para formar una tercera composición polímera de hidroxilo. La tercera composición polímera de hidroxilo luego se transporta por el barril extrusor y se cocina en la presencia de un agente alcalino, tal como hidróxido de amonio o hidróxido de sodio (introducción de plastificante externo tal como glicerina). La cocción hace que un hidrógeno de al menos una enlidad de hidroxilo en uno o más polímeros hidroxilo se separe del átomo de oxígeno de la entidad de hidroxilo y de ese modo genere una carga negativa en el átomo de oxígeno de la entidad de hidroxilo anterior. El átomo de oxígeno queda abierto para su sustitución mediante un agente de sustitución, tal como un agente caliónico, por ejemplo, un compuesto de amonio cuaternario, por ejemplo, una amina cuaternaria. El Cuadro 1 describe la temperatura, la presión y la función correspondiente de cada zona del extrusor.

Cuadro 1 Después que la tercera composición polímera de hídroxilo ha salido del extrusor, una porción de la composición polimérica se descarga y la otra porción (100 g) puede alimentarse a un equipo Zenith®, tipo PEP II (Sanford NC) y se bombea hacia un mezclador estático estilo SMX (Koch-Glitsch, Woodridge, Illinois). El mezclador estático se utiliza para combinar aditivos adicionales, tales como agentes de reticulación, facilitadores de reticulación, plastificantes externos, tales como agua, con la tercera composición polímera de hidroxilo. Los aditivos se bombean al mezclador estático por medio de bombas PREP 100 HPLC (Chrom Tech, Apple Valley MN). Estas bombas proporcionan una capacidad de adición de bajo volumen y alia presión. La tercera composición polímera hidroxilo de la presente invención muestra un número Capilar de por lo menos 1 y en consecuencia, está lista para procesar el polímero y formar una fibra polímera del grupo hidroxilo. b. Procesamiento del polímero de la composición polímera para formar una fibra polímera del grupo hidroxilo La composición polímera hidroxilo es un polímero procesado para formar una fibra polímera del grupo hídroxilo. Los ejemplos no limitantes de operaciones de procesamiento de polímeros incluyen e?trusión, moldeo e hilado de fibra. La e?trusión y el moldeo (por colado o soplado), por lo general, producen películas, lienzos y extrusiones de diversos perfiles. El moldeo puede incluir moldeo por inyección, por soplado y por compresión. El hilado de fibra puede incluir el hilado por unión, fusión por soplado, producción de fibras continuas o producción de fibras de estopa. El hilado de fibra puede ser por medio de hilatura en seco o en húmedo. c. Formación de la estrucíura fibrosa de la fibra polímera del grupo hidroxilo La fibra polímera del grupo hidroxilo producida como resultado del procesamiento del polímero de la composición polímera de conformidad con la presente invención puede combinarse en una eslruclura fibrosa recolectando una pluralidad de fibras en una faja o en un tejido. Una pluralidad de aditivos sólidos puede combinarse con la fibra polímera del grupo hidroxilo ya que las fibras se depositan en un dispositivo de recolección, como una faja o un tejido. En un ejemplo, una primera corriente de gas puede comprender una pluralidad de fibras polímeras del grupo hidroxilo y una segunda corriente de gas puede comprender una pluralidad de aditivos sólidos. Las dos corrientes de gas pueden combinarse antes o simultáneamente con el depósito de la fibra polímera del grupo hidroxilo y de los aditivos sólidos en un dispositivo de recolección de forma que los aditivos sólidos sean arrastrados dentro o sobre la estructura fibrosa obtenida. En la solicitud de patente de los EE.U. 2003/0114067 se describe un ejemplo de equipamiento adecuado para usar en este tipo de procesos. Una estructura fibrosa de la presente invención puede procesarse posteriormente e?poniendo la trama a una operación de procesamiento posterior. Ejemplos no excluyentes de operaciones de procesamiento posterior incluyen poner la estructura fibrosa en contacto con una pluralidad de aditivos sólidos, curado, grabado, fusión térmica, humidif icación, perforación, calandrado, impresión, densificación diferencial, generación y deformación de deshilachamiento y otras operaciones conocidas de procesamiento posterior. d. Poner las superficies de una estructura fibrosa con adiíivos sólidos Los aditivos sólidos pueden aplicarse a una estructura fibrosa mediante cualquier método conocido en la industria. Cuando los aditivos sólidos se aplican a una estructura fibrosa, se forma una superficie de la estructura fibrosa que comprende los aditivos sólidos. Un ejemplo no excluyente por el cual pueden aplicarse aditivos sólidos a la estruclura fibrosa es usar una malriz Dan Web, un ejemplo de ésta se describe en la patente de los EE.UU. núm. 5,885,516, disponible comercialmente en Dan-Web de Risskov, Dinamarca.

Estructura fibrosa de la fibra polímera del grupo hidroxilo Como se muestra en la Figura 2, una estructura fibrosa de la fibra polímera del grupo hidroxilo 20 comprende una fibra polímera del grupo hidroxilo 22 (una pluralidad de fibras polímeras del grupo hidroxilo 22 puede formar un sustrato de base sobre el cual pueden depositarse los aditivos sólidos) y un aditivo sólido 24, que puede ser una partícula o una fibra de origen natural. La estructura fibrosa de la fibra polímera del grupo hidroxílo 20 puede comprender una primera superficie 26 y una segunda superficie 28 opuesta a la primera superficie 26 como se indica en la Figura 3. El aditivo sólido 24 puede estar presente en una superficie de la estructura fibrosa, tal como la primera superficie 26. El aditivo sólido 24 puede cubrir menos del área total de superficie de la superficie de la estructura fibrosa. El aditivo sólido 24 puede estar presente en la superficie de la estructura fibrosa en un patrón aleatorio. El aditivo sólido 24 puede estar presente en la superficie de la estructura fibrosa con un patrón no repetitivo. Para fines explicativos o aclaratorios, los aditivos sólidos 24 se muestran de manera dispersa, no obstante, la concentración de los aditivos sólidos 24 en la primera superficie 26 de la estructura fibrosa de la fibra polímera del grupo hidroxilo 20 o la segunda superficie 28 de la estructura fibrosa de la fibra polímera del grupo hidroxilo 20 puede ser de forma que el área total de superficie o casi toda el área total de superficie de la primera superficie 26 o la segunda superficie 28 pueda estar en contacto con los aditivos sólidos 24. Como se indica en las Figuras 4 y 5, en un ejemplo de la presente invención, una estructura fibrosa de la fibra polímera del grupo hidroxilo 30 de capas múltiples comprende una primera capa 32 que comprende una pluralidad de fibras polímeras del grupo hidroxilo, una segunda capa 34 que comprende una pluralidad de aditivos sólidos y una tercera capa 36 que comprende una pluralidad de fibras polímeras del grupo hidroxilo. En un ejemplo, la estruclura fibrosa 30 puede comprender por lo menos una capa que comprende una mayoría de fibras polímeras del grupo hidroxilo 22 de origen no natural y por lo menos una capa que comprende una mayoría de aditivos sólidos 24. En otro ejemplo, los aditivos sólidos 24 pueden estar uniformemente distribuidos o prácticamente uniformemente distribuidos en toda la estructura fibrosa. Aún en otro ejemplo, los aditivos sólidos 24 pueden no estar uniformemente distribuidos en toda la eslruclura fibrosa. La Figura 6 ilustra aún otro ejemplo de una estructura fibrosa de la fibra polímera del grupo hidroxilo de la presente invención. La estructura fibrosa de la fibra polímera del grupo hidroxilo 20 comprende una fibra polímera del grupo hidroxilo 22 y una pluralidad de aditivos sólidos 24. Como se indica en la Figura 6, la pluralidad de aditivos sólidos 24 está dispuesta en un patrón no repetitivo sobre la superficie de la estructura fibrosa de la fibra polímera del grupo hidroxilo 20. Se puede lograr el depósito de los aditivos en un patrón repetitivo no aleatorio mediante cualquier medio adecuado conocido en la industria. Por ejemplo, una máscara configurada puede colocarse sobre la estructura fibrosa de la fibra polímera del grupo hidroxilo de forma que solo las áreas abiertas de la máscara permitan a los aditivos sólidos ponerse en contacto con una superficie de la eslructura fibrosa de la fibra polímera del grupo hidroxilo. La Figura 7 ilustra aún otro ejemplo de una estructura fibrosa de la fibra polímera del grupo hidroxilo de la presente invención. La estructura fibrosa de la fibra polímera del grupo hidroxilo 20 comprende una fibra polímera del grupo hidroxílo 22 y una pluralidad de aditivos sólidos 24. Como se indica en la Figura 7, la pluralidad de aditivos sólidos 24 está dispuesta en un patrón sobre la superficie de la estructura fibrosa de la fibra polímera del grupo hidroxilo 20. En un ejemplo, la estructura fibrosa de la fibra polímera del grupo hidroxilo de la presente invención puede comprender más del 40 % o más del 45 % o más del 50 % por peso seco del hueso de la fibra polímera del grupo hidroxilo.

En otro ejemplo, la estructura fibrosa de la fibra polímera del grupo hidroxilo de la presente invención puede comprender menos del 60 % o menos del 50 % o menos del 30 % o menos del 15 % o menos del 5 % o menos del 2 % por peso seco del hueso de los aditivos sólidos.

Métodos de prueba A menos que se indique lo contrario, todas las pruebas descritas en la presente incluyendo las descritas en la sección de Definiciones y los métodos de prueba a continuación se llevan a cabo con muestras que han sido acondicionadas en un recinto dispuesto a una temperatura de aproximadamente 23 °C ± 2.2 °C (73 °F ± 4 °F) y a una humedad relativa de 50 % ± 10 % durante 24 horas antes de la prueba. Las muestras condicionadas como se describe en la presente se consideran muestras secas (tales como "estructuras fibrosas secas") para los fines de esta invención. Además, todas las pruebas se realizan en dicho recinto acondicionado. Las muestras y los fieltros probados deberán exponerse a una temperatura de aproximadamente 23 °C ± 2.2 °C y a una humedad relativa del 50 % ± 10 %, 24 horas antes de la prueba.

A. Método de prueba de la distribución del volumen poroso Las mediciones de la distribución del volumen poroso se realizan sobre un TRI/Autoporosímetro (TRI/Princeton Inc. of Princelon, NJ). El TRI/Autoporosímetro es un instrumento automatizado controlado por una computadora para medir las distribuciones del volumen poroso en materiales porosos (p. ej., los volúmenes de diferentes tamaños de poros dentro del rango desde 1 hasta 900 µm de radio efectivo del poro). El Software complementario del Instrumento Automatizado, Versión 2000.1 y el Software del tratamiento de datos, Versión 2000.1 se usan para la captura, análisis y salida de datos. Podrá obtener mayor información sobre el TRI/Autoporosímelro, su funcionamiento y los íralamienlos de datos en la revisla The Journal of Colloid and Interface Science 162 (1994), páginas 163-170, incorporado en la presente como referencia. Como se utiliza en esta aplicación, determinar la distribución del volumen poroso implica registrar el aumento del líquido que ingresa o sale del material poroso cuando cambia la presión del aire circundante. Una muestra en la cámara de prueba se expone a los cambios precisamente controlados en la presión del aire. El tamaño (radio) del poro más grande que puede mantener el líquido es una función de la presión del aire. A medida que aumenta (disminuye) la presión del aire, los grupos de diferentes tamaños de poros drenan (absorben) el líquido. El volumen poroso de cada grupo es ¡gual a esta cantidad de líquido, medida por el instrumento a su correspondiente presión. El radio efectivo de un poro se relaciona con la presión diferencial mediante las siguientes relaciones.

Presión diferencial = [(2) y cosT] / radio efectivo donde y = tensión de la superficie líquida y T = ángulo de contacto. En general los poros se piensan en términos tales como espacios vacíos, agujeros o conductos en un material poroso. Es importante considerar que este método utiliza la ecuación arriba mencionada para calcular el radio efeclivo del poro basado en las constantes y en las presiones conlroladas por el equipamiento. La ecuación arriba mencionada adopta poros cilindricos uniformes. Normalmente, los poros de origen natural y los materiales porosos fabricados no son perfectamente cilindricos ni del todo uniformes. En consecuencia, el radio efectivo informado en la presente invención puede no ser equivalente exactamente a las mediciones de dimensiones de espacios vacíos obtenidas mediante métodos tales como la microscopía. No obstante, estas mediciones proveen medios aceptados para caracterizar las diferencias relativas en estructuras de espacios vacíos entre los materiales. El equipamiento opera cambiando la presión del aire de la cámara de prueba en incrementos de usuarios especificados, ya sea disminuyendo la presión (aumentado el tamaño del poro) para absorber un líquido, o aumentando la presión (disminuyendo el tamaño del poro) para drenar el líquido. El volumen absorbido del líquido (drenado) en cada aumento de presión es el volumen acumulativo para el grupo de todos los poros entre la configuración de la presión anterior y la configuración actual. En esta aplicación del TRI/Autoporosímetro, el líquido tiene una solución con un peso de 0.2 % de octilfenoxi polietoxi etanol (Tritón X-100 de Union Carbide Chemical and Plastics Co. de Danbury, CT.) en agua destilada. Las constantes de cálculo del inslrumento son las siguientes: p (densidad) = 1 g/cm3; y (tensión superficial) = 3.1 Pa (31 dinas/cm2); cosT = 1. Una Fibra de Vidrio Millipore de 0.22 µm (Millipore Corporation de Bedford, MA; Catálogo # GSWP09025) se emplea en la placa porosa de la cámara de prueba. Una placa de plexiglass que pesa aproximadamente 24 g (suministrada con el instrumento) se coloca en la muestra para asegurar que la misma se apoya con exactilud sobre el Filtro Millipore. Nada de peso adicional se coloca sobre la muestra. Debajo se describen las entradas restantes especificadas por el usuario. La secuencia del tamaño de los poros (presiones) para esta aplicación es la siguiente (radio efectivo del poro en µm): 1 , 2.5, 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 120, 140, 160, 180, 200, 225, 250, 275, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900, 800, 700, 600, 500, 450, 400, 350, 300, 275, 250, 225, 200, 180, 160, 140, 120, 100, 90, 80, 70, 60, 50, 40, 30, 20, 15, 10, 5, 2.5, 1 , 2.5, 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 120, 140, 160, 180, 200, 225, 250, 275, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900. Esta secuencia comienza con la muestra seca, la satura a medida que las configuraciones del poro aumentan (1° absorción) y luego drena la muestra de todo el volumen por encima de un radio efectivo del poro de 1.0 µm (desabsorción) y finalmente la satura nuevamente a medida que las configuraciones del poro aumentan por segunda vez (2° absorción). La velocidad de equilibrio se establece en 5 mg/min. No se especifica ninguna detención del radio. Además de los materiales de prueba, una condición en blanco (sin muestra entre la placa plexiglass y el Filtro Millipore) se activa para justificar todos los efectos superficiales o de los bordes dentro de la cámara. Todo volumen de poro medido para esta activación en blanco se sustrae de la agrupación de poros aplicables de la muestra de prueba. Este tratamiento de datos puede ejecutarse manualmente o con el Software de tratamiento de datos del TRI/Autoporosimeter, Versión 2000.1. Respecto del colapso de la estructura fibrosa húmeda (írama), se analiza la distribución característica del tamaño de los poros de la 2° porción de absorción de la secuencia de prueba, ya que la absorción en la 1° porción de absorción de la secuencia de prueba puede a menudo variar en base a cómo se contacta la eslructura fibrosa seca con el filtro mojado (influenciado por la te?lura de la estructura fibrosa seca, grabado, etc.). En consecuencia, después de la porción de desabsorción de la secuencia de prueba, se espera que la muestra, una vez mojada, esté en mejor contacto hidráulico con el filtro poroso (debido a una fibra inferior y al módulo de la estructura fibrosa (trama) cuando está mojada). El TRI/Autoporosímetro informa el peso (en mg) del líquido absorbido/desabsorbido de cada grupo poroso a medida que la presión de la cámara cambia su rumbo de conformidad con la secuencia de prueba establecida. A partir de estos datos, puede calcularse la densidad del líquido y el peso original, la muestra seca, el radio de un volumen poroso/del peso de la muestra. Este valor puede informarse como mm3/mg de la masa de muestra seca. De forma similar, el volumen poroso/el peso de la mueslra en un rango especificado de tamaño de poro (p. ej., 20-500 µm) puede calcularse simplemente sumando los volúmenes porosos informados de cada configuración de poro incluidos en ese rango y dividiéndolos por la masa de la muestra seca. Estas transferencias de datos se realizan manualmente basándose en el resultado del Software automatizado del instrumento, Versión 2000.1.

B. Método de Prueba del Diámetro de la una Fibra Una estructura fibrosa que comprende una fibra polímera del grupo hidroxilo de peso base apropiado (aproximadamente de 5 hasta 20 gramos/metro cuadrado) se recorta de forma rectangular, aproximadamente 20 mm por 35 mm. Recubrir la muestra con oro para que las fibras queden relativamente opacas utilizando un metalizador SEM (EMS Ine, PA, EE.UU.). El grosor típico del recubrimiento es de 50 a 250 nm. Colocar la muestra entre dos portaobjetos estándar y comprimirlas utilizando broches sujetadores pequeños. Tomar la imagen de la muestra con un objetivo de 10X de un microscopio Olympus BHS moviendo la lente colimadora del microscopio tan lejos de la lente del objetivo como sea posible. Capturar las imágenes con una cámara digital Nikon D1. Para calibrar las distancias espaciales de las imágenes utilizar el micrómetro de un microscopio de vidrio. La resolución aproximada de las imágenes es de 1 µm/pixel. Las imágenes, por lo general, mostrarán una distribución bimodal bien diferenciada en el histograma de intensidad que corresponde a las fibras y al fondo. Para obtener una distribución bimodal aceptable, utilizar los ajustes de la cámara o los distintos pesos bases. Por lo general, se toman 10 imágenes por muestra y los resultados del análisis de las imágenes se promedian. Analizar las imágenes de manera similar a la descrita por B. Pourdeyhimi, R. y R. Dent en "Measuring fiber diameter distribution in nonwovens" (Medición de la distribución del diámetro de fibras en telas no tejidas) (Textile Res. J. 69(4) 233-236, 1999). Para las imágenes digitales, utilizar una computadora con MATLAB (versión 6.3) y la caja de herramientas de procesamiento de imágenes MATLAB (versión 3). La imagen primero se convierte en escala de grises. Luego, binarizar la imagen en pixeles blancos y negros con un valor de umbral que minimiza la variación intraclase de esos pixeles. Después de ello, esqueletizar la imagen para ubicar el centro de cada fibra en la imagen. Calcular también la distancia transformada de la imagen binarizada. El producto escalar de la imagen esqueletizada y del mapa de distancia proporciona una imagen con pixeles de intensidad cero o del radio de la fibra en esa ubicación. Los pixeles dentro de un radio de la unión entre dos fibras superpuestas no se cuentan cuando la distancia que representan es menor que el radio de la unión. Luego, utilizar los pixeles restantes para calcular un histograma ponderado en longitud para los diámetros de las fibras de la imagen. Todos los documentos citados en la Descripción Detallada de la Invención se incorporan, en la parte relevante, como referencia en la presente; la mención de cualquier documento no deberá interpretarse como una admisión de que éste corresponde a una industria precedente con respecto a la presente invención. Las dimensiones y los valores expuestos en la presente no deben entenderse como estrictamente limitados a los valores numéricos exactos mencionados. En lugar de ello, a menos que se especifique lo contrario, cada una de esas dimensiones significará tanto el valor mencionado como también un rango funcionalmente equivalente que abarca ese valor. Por ejemplo, una dimensión expresada como "40 mm" se entenderá como "aproximadamente 40 mm". Mientras que los ejemplos/las modalidades de la presente invención han sido iluslradas y descritas, será evidente para los experimentados en la industria que pueden hacerse diversos cambios y modificaciones sin desviarse del espíritu y alcance de la presente invención. Se ha pretendido, en consecuencia, cubrir en las reivindicaciones anexas todos los cambios y modificaciones que están dentro del alcance de la invención.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Una estructura fibrosa caracterizada porque comprende una pluralidad de fibras polisacáridas de origen no natural y una pluralidad de aditivos sólidos.

2. La estruclura fibrosa de conformidad con la reivindicación 1 caracterizada además porque la estructura fibrosa muestra un volumen poroso total de poros en el rango de más del 20 µm a 500 µm de más de 3.75 mm3/mg de masa de estructura fibrosa seca.

3. La estructura fibrosa de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque los aditivos sólidos están presentes en por lo menos una superficie de la estructura fibrosa, preferentemente, en donde los aditivos sólidos cubren menos del área total de superficie de la superficie de la estructura fibrosa o en donde los aditivos sólidos están presentes en la superficie de la estructura fibrosa en un modelo aleatorio o en donde los aditivos sólidos están presentes en la superficie de la estructura fibrosa en modelos repetitivos no aleatorios.

4. La estructura fibrosa de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada además porque los aditivos sólidos son distribuidos de forma uniforme en toda la estructura fibrosa.

5. La estructura fibrosa de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada además porque los aditivos sólidos son distribuidos de forma no uniforme en toda la estructura fibrosa.

6. La estructura fibrosa de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada además porque por lo menos uno de los aditivos sólidos muestra una tensión superficial crítica de más de 0.0003 N/cm (30 dinas/cm).

7. La estructura fibrosa de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada además porque los aditivos sólidos se seleccionan del grupo que comprende: partículas inorgánicas hidrófilas, partículas orgánicas hidrófilas, partículas inorgánicas hidrófobas, partículas orgánicas hidrófilas, fibras de origen natural, partículas de origen no natural, otras fibras de origen no natural y mezclas de éstas; preferentemente, en donde las fibras de origen natural se seleccionan del grupo que comprende: fibras de pulpa de madera, borra de algodón, fibras de proteínas y mezclas de éstas; preferentemente, en donde las otras fibras de origen no natural se seleccionan del grupo que comprende: fibras poliolefinas, fibras poliamidas y mezclas de éstas; preferentemente, en donde las partículas inorgánicas hidrófilas se seleccionan del grupo que comprende: arcilla, carbonato de calcio, dióxido de titanio, talco, silicato de aluminio, silicato de calcio, trihidrato de alúmina, carbón activado, sulfato de calcio, microesferas de vidrio, tierra de diatomeas, y mezclas de éstos.

8. La estructura fibrosa de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada además porque la estructura fibrosa comprende por lo menos una capa que contiene una mayoría de fibras polisacárídas de origen natural y por lo menos una capa que comprende una mayoría de aditivos sólidos.

9. La estructura fibrosa de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada además porque las fibras polisacáridas de origen no natural comprenden un polisacárido seleccionado del grupo que comprende: almidón, derivados del almidón, copolímeros de almidón, quitosana, derivados de la quitosana, copolímeros de quitosana, celulosa, derivados de la celulosa, copolímeros de la celulosa, goma, galactana y mezclas de éstos; preferentemente en donde las fibras polisacáridas de origen no natural además comprenden un polímero hidroxilo seleccionado del grupo que comprende: alcohol de polivinilo, derivados de alcohol de polivinilo, copolímeros alcohol de polivinilo, proteínas y mezclas de éstos.

10. La estructura fibrosa de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada además porque por lo menos uno de los aditivos sólidos muestra un tamaño de partícula menor a 6 mm en la máxima dimensión.

11. La estructura fibrosa de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada además porque la estructura fibrosa comprende menos del 50 % por peso seco del hueso de los aditivos sólidos.

12. La estructura fibrosa de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada además porque las fibras polisacáridas de origen no natural están presentes en un peso seco del hueso mayor que los aditivos sólidos.

13. Un producto sanitario de papel tisú de una sola hoja o de múltiples hojas caracterizado porque comprende una estructura fibrosa de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores.