MX2014011402A

MX2014011402A - Elementos fibrosos que comprenden un polimero no hidroxilo y metodos para elaborarlos.

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Publication number: MX2014011402A
Application number: MX2014011402A
Authority: MX
Inventors: Matthew Gary Mckee
Original assignee: Procter & Gamble
Priority date: 2012-04-19
Filing date: 2013-04-18
Publication date: 2014-11-25
Also published as: CA2870874A1; RU2014137037A; US20130280979A1; EP2839065A1; AU2013249312A1; JP2015514166A; US11773248B2; CN104246042A; CA2870874C; BR112014026105A2; WO2013158808A1

Abstract

Elementos fibrosos, tales como filamentos y/o fibras, y más particularmente, elementos fibrosos que contienen un polímero no hidroxilo, estructuras fibrosas elaboradas de ellas, y métodos para elaborarlas.

Description

ELEMENTOS FIBROSOS QUE COMPRENDEN UN POLÍMERO NO HIDROXILO Y MÉTODOS PARA ELABORARLOS CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a elementos fibrosos, tales como filamentos y/o fibras y, más particularmente, a elementos fibrosos que comprenden un polímero no hidroxilo, estructuras fibrosas elaboradas de estos y métodos para elaborarlos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los elementos fibrosos, especialmente, los que se producen por procesos de hilado tales como procesos de meltblow y/o de spunbond son conocidos en la materia. Por ejemplo, los elementos fibrosos que comprenden un polímero formador de elementos fibrosos, tal como un polímero hidroxilo, y un polímero no hidroxilo, tal como una poliacrilamida, que exhibe un peso molecular promedio ponderado de 1 ,320,000 g/mol o menos se conocen en la materia. Además, los elementos fibrosos que comprenden un polímero formador de elemento fibroso, tal como un polímero hidroxilo, y un polímero no hidroxilo, tal como una poliacrilamida, que exhibe una polidispersidad de 1.31 o menos se conocen en la materia. Además, los elementos fibrosos que comprenden un polímero formador de elemento fibroso, tal como un polímero hidroxilo, y un polímero no hidroxilo, tal como una poliacrilamida, en donde el polímero no hidroxilo está presente en el elemento fibroso en una concentración menor que su concentración de entrelazado (Ce).

Sin embargo, dichos elementos fibrosos y estructuras fibrosas que comprenden dichos elementos fibrosos conocidos exhiben propiedades de resistencia menores que las deseadas, tales como propiedades de tracción en seco menores que las deseadas que incluyen propiedades en la absorción de energía total por colapso menores que las deseadas.

Como se mostró anteriormente, un problema encontrado por los formuladores es cómo mejorar las propiedades de tracción en seco de 1) elementos fibrosos que comprenden un polímero formador de elemento fibroso, tal como un polímero hidroxilo, y un polímero no hidroxilo, tal como poliacrilamida, y 2) estructuras fibrosas que comprenden dichos elementos fibrosos.

Por lo tanto, existe una necesidad de elementos fibrosos producidos de composiciones fundidas de polímero que comprenden un polímero formador de elemento fibroso y un polímero no hidroxilo y estructuras fibrosas elaboradas de estos que evitan los aspectos negativos anteriormente descritos.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCIÓN La presente invención satisface la necesidad anteriormente descrita al proporcionar un elemento fibroso que comprende un polímero no hidroxilo, tal como una poliacrilamida, que exhibe propiedades de tracción en seco mejoradas, una estructura fibrosa formada de estos, y un método para elaborar dicho elemento fibroso y/o estructura fibrosa.

Una solución al problema anteriormente identificado es incorporar un polímero no hidroxilo en una composición acuosa de polímero fundido para producir elementos fibrosos de manera que el elemento fibroso comprende el polímero no hidroxilo que tiene un peso molecular promedio ponderado mayor que 1 ,400,000 g/mol y/o que tiene una polidispersidad mayor que 1.32, de manera que los elementos fibrosos y/o estructuras fibrosas que comprenden dichos elementos fibrosos exhiben propiedades de tracción en seco mejoradas en comparación con los elementos fibrosos que comprenden el polímero no hidroxilo que tiene un peso molecular promedio ponderado menor que 1 ,400,000 g/mol y/o que tiene una polidispersidad de 1.31 o menos.

En un ejemplo de la presente invención, se proporciona un elemento fibroso que comprende un polímero formador de elemento fibroso, tal como un polímero hidroxilo, y un polímero no hidroxilo, en donde el polímero no hidroxilo exhibe un peso molecular promedio ponderado mayor que 1 ,400,000 g/mol.

En otro ejemplo de la presente invención, se proporciona un elemento fibroso que comprende un polímero formador de elemento fibroso, tal como un polímero hidroxilo, y un polímero no hidroxilo, en donde el polímero no hidroxilo está presente en el elemento fibroso en una concentración que es mayor que su concentración de entrelazado (Ce).

En otro ejemplo de la presente invención, se proporciona un elemento fibroso que comprende un polímero formador de elemento fibroso, tal como un polímero hidroxilo, y un polímero no hidroxilo, en donde el polímero no hidroxilo exhibe una polidispersidad mayor que 1.32.

Aún en otro ejemplo de la presente invención, se proporciona una estructura fibrosa que comprende una pluralidad de elementos fibrosos de la presente invención.

Aún en otro ejemplo de la presente invención, se proporciona una composición acuosa de polímero fundido que comprende un polímero formador de elemento fibroso, tal como un polímero hidroxilo, y un polímero no hidroxilo que exhibe un peso molecular promedio ponderado mayor que 1 ,400,000 g/mol.

Aún en otro ejemplo de la presente invención, se proporciona una composición acuosa de polímero fundido que comprende un polímero formador de elemento fibroso, tal como un polímero hidroxilo, y un polímero no hidroxilo presente en la composición acuosa de polímero fundido en una concentración mayor que su concentración de entrelazado (Ce).

Aún en otro ejemplo de la presente invención, se proporciona una composición acuosa de polímero fundido que comprende un polímero formador de elemento fibroso, tal como un polímero hidroxilo, y un polímero no hidroxilo que exhibe una polidispersidad mayor que 1.32.

En aún otro ejemplo de la presente invención se provee una estructura polimérica, tal como un elemento fibroso, derivada de una composición acuosa de polímero fundido de la presente invención.

En incluso otro ejemplo de la presente invención se provee un método para fabricar un elemento fibroso de la presente invención, que comprende las etapas de: a. proporcionar una composición acuosa de polímero fundido que comprende un polímero formador de elemento fibroso, tal como un polímero hidroxilo, y un polímero no hidroxilo que exhibe un peso molecular promedio ponderado mayor que 1 ,400,000 g/mol; y b. someter a procesamiento de polímeros la composición acuosa de polímero fundido de manera que se forme uno o más elementos fibrosos.

En incluso otro ejemplo de la presente invención se provee un método para fabricar un elemento fibroso de la presente invención, que comprende las etapas de: a. proporcionar una composición acuosa de polímero fundido que comprende un polímero formador de elemento fibroso, tal como un polímero hidroxilo, y un polímero no hidroxilo, en donde el polímero no hidroxilo está presente en la composición acuosa de polímero fundido en una concentración que es mayor que su concentración de entrelazado (Ce); y b. someter a procesamiento de polímeros la composición acuosa de polímero fundido de manera que se forme uno o más elementos fibrosos.

En incluso otro ejemplo de la presente invención se provee un método para fabricar un elemento fibroso de la presente invención, que comprende las etapas de: a. proporcionar una composición acuosa de polímero fundido que comprende un polímero formador de elemento fibroso, tal como un polímero hidroxilo, y un polímero no hidroxilo que exhibe una polidispersidad mayor que 1.32; y b. someter a procesamiento de polímeros la composición acuosa de polímero fundido de manera que se forme uno o más elementos fibrosos.

En incluso todavía otro ejemplo de la presente invención, se provee un método para fabricar una estructura polimérica de la presente invención que comprende las etapas de: a. proporcionar una composición acuosa de polímero fundido que comprende un polímero formador de elemento fibroso, tal como un polímero hidroxilo, y un polímero no hidroxilo que exhibe un peso molecular promedio ponderado mayor que 1 ,400,000 g/mol; y b. someter a procesamiento de polímeros la composición acuosa de polímero fundido de manera de formar uno o más estructuras poliméricas.

En incluso todavía otro ejemplo de la presente invención, se provee un método para fabricar una estructura polimérica de la presente invención que comprende las etapas de: a. proporcionar una composición acuosa de polímero fundido que comprende un polímero formador de elemento fibroso, tal como un polímero hidroxilo, y un polímero no hidroxilo, en donde el polímero no hidroxilo está presente en la composición acuosa de polímero fundido en una concentración que es mayor que su concentración de entrelazado (Ce); y b. someter a procesamiento de polímeros la composición acuosa de polímero fundido de manera de formar uno o más estructuras poliméricas.

En incluso todavía otro ejemplo de la presente invención, se provee un método para fabricar una estructura polimérica de la presente invención que comprende las etapas de: a. proporcionar una composición acuosa de polímero fundido que comprende un polímero formador de elemento fibroso, tal como un polímero hidroxilo, y un polímero no hidroxilo que exhibe una polidispersidad mayor que 1.32; y b. someter a procesamiento de polímeros la composición acuosa de polímero fundido de manera de formar uno o más estructuras poliméricas.

En todavía aún otro ejemplo de la presente invención se provee un método para fabricar una estructura fibrosa de la presente invención que comprende las etapas de: a. proporcionar una composición acuosa de polímero fundido que comprende un polímero formador de elemento fibroso, tal como un polímero hidroxilo, y un polímero no hidroxilo que exhibe un peso molecular promedio ponderado mayor que 1 ,400,000 g/mol; b. someter a procesamiento de polímeros la composición acuosa de polímero fundido de manera de formar una pluralidad de elementos fibrosos; y c. recolectar los elementos fibrosos en un dispositivo de recolección de manera de formar una estructura fibrosa.

En todavía aún otro ejemplo de la presente invención se provee un método para fabricar una estructura fibrosa de la presente invención que comprende las etapas de: a. proporcionar una composición acuosa de polímero fundido que comprende un polímero formador de elemento fibroso, tal como un polímero hidroxilo, y un polímero no hidroxilo, en donde el polímero no hidroxilo está presente en la composición acuosa de polímero fundido en una concentración que es mayor que su concentración de entrelazado (Ce); b. someter a procesamiento de polímeros la composición acuosa de polímero fundido de manera de formar una pluralidad de elementos fibrosos; y c. recolectar los elementos fibrosos en un dispositivo de recolección de manera de formar una estructura fibrosa.

En todavía aún otro ejemplo de la presente invención se provee un método para fabricar una estructura fibrosa de la presente invención que comprende las etapas de: a. proporcionar una composición acuosa de polímero fundido que comprende un polímero formador de elemento fibroso, tal como un polímero hidroxilo, y un polímero no hidroxilo que exhibe una polidispersidad mayor que 1.32; b. someter a procesamiento de polímeros la composición acuosa de polímero fundido de manera de formar una pluralidad de elementos fibrosos; y c. recolectar los elementos fibrosos en un dispositivo de recolección de manera de formar una estructura fibrosa.

En incluso todavía otro ejemplo de la presente invención se proporciona un producto higiénico de papel sanitario de una o múltiples hojas que comprende una estructura fibrosa de la presente invención.

En consecuencia, la presente invención se refiere a estructuras poliméricas, tales como elementos fibrosos, que comprenden un polímero no hidroxilo, estructuras fibrosas elaboradas de tales elementos fibrosos, y procesos para elaborarlos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1 es una representación esquemática de un ejemplo de un método para fabricar una estructura fibrosa de conformidad con la presente invención; la Figura 2 es una representación esquemática de un ejemplo de un proceso de fabricación de una porción de estructura fibrosa de conformidad con la presente invención; la Figura 3 es una representación esquemática de un ejemplo de un troquel de meltblow de conformidad con la presente invención. la Figura 4A es una representación esquemática de un ejemplo de un barril de un extrusor de doble tornillo de conformidad con la presente invención; La Figura 4B es una representación esquemática de un ejemplo de una configuración de tornillo y elemento de mezclado para el extrusor de doble tornillo de la Figura 4A; La Figura 5A es una representación esquemática de un ejemplo de un barril de un extrusor de doble tornillo adecuado para usar en la presente invención; La Figura 5B es una representación esquemática de un ejemplo de configuración de un tornillo y elemento de mezclado adecuado para usar en el barril de la Figura 5A; La Figura 6 es una representación esquemática de un ejemplo de un proceso para sintetizar un elemento fibroso de conformidad con la presente invención; La Figura 7 es una representación esquemática de una vista lateral parcial del proceso mostrado en la Figura 6, que muestra un ejemplo de una zona de atenuación; La Figura 8 es una vista esquemática en planta tomada a lo largo de las líneas 8-8 de la Figura 7 que muestra una configuración posible de una pluralidad de toberas de extrusión organizadas para proporcionar los elementos fibrosos de la presente invención; La Figura 9 es una vista similar a la de la Figura 8 que muestra una distribución posible de los orificios para proveer aire periférico alrededor de la zona de atenuación mostrada en la Figura 7; y La Figura 10 es un trazado de peso molecular promedio (Mw) a polidispersidad (MJMN) para polímeros no hidroxilo.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Definiciones Como se usa en la presente descripción, "estructura fibrosa" significa una estructura que comprende uno o más elementos fibrosos. En un ejemplo, una estructura fibrosa de conformidad con la presente invención significa una asociación de elementos fibrosos que juntos forman una estructura capaz de realizar una función.

Los ejemplos no limitantes de procesos para fabricar estructuras fibrosas incluyen procesos conocidos de fabricación de papel por tendido en húmedo, procesos de fabricación de papel por tendido al aire y procesos de hilado de filamentos en húmedo, en solución y en seco, por ejemplo, procesos de meltblow y spunbond que se denominan, típicamente, procesos de tela no tejida. Se puede llevar a cabo un procesamiento ulterior de la estructura fibrosa formada, de manera que se forme una estructura fibrosa terminada. Por ejemplo, en los procesos típicos de elaboración de papel, la estructura fibrosa terminada es la que se enrolla en la bobina al finalizar el proceso de elaboración. La estructura fibrosa terminada puede convertirse posteriormente en un producto terminado, por ejemplo, un producto sanitario de papel de trama.

Como se usa en la presente descripción, "elemento fibroso" significa una partícula alargada que tiene una longitud que excede ampliamente su diámetro promedio, es decir, una relación entre la longitud y el diámetro promedio de por lo menos aproximadamente 10. Un elemento fibroso puede ser un filamento o una fibra. En un ejemplo, el elemento fibroso es un elemento fibroso individual en lugar de un hilo que comprende una pluralidad de elementos fibrosos.

Los elementos fibrosos de la presente invención pueden hilarse a partir de composiciones poliméricas fundidas por medio de operaciones de hilado adecuadas, tales como soplado por fusión y/o spunbond, y/o pueden obtenerse de recursos naturales, tales como fuentes vegetales, por ejemplo, árboles.

Los elementos fibrosos de la presente invención pueden ser monocomponentes y/o multicomponentes. Por ejemplo, los elementos fibrosos pueden comprender fibras y/o filamentos bicomponentes. Las fibras y/o filamentos bicomponentes pueden ser de cualquier forma tal como islas en el mar una al lado de la otra, de núcleo y envoltura y lo similar.

Como se usa en la presente descripción, "filamento" se refiere a un particulado alargado, tal como se describió anteriormente, que exhibe una longitud mayor o igual que 5.08 cm (2 pulg), y/o mayor o igual que 7.62 cm (3 pulg), y/o mayor o igual que 10.16 cm (4 pulg) y/o mayor o igual que 15.24 cm (6 pulg).

Típicamente, los filamentos se consideran continuos o de naturaleza prácticamente continua. Los filamentos son relativamente más largos que las fibras. Los ejemplos no limitantes de filamentos incluyen filamentos fusionados por soplado y/o de spunbond. Los ejemplos no limitantes de polímeros que pueden hilarse en filamentos incluyen polímeros naturales tales como almidón, derivados de almidón, celulosa, tales como rayón y/o liocel, y derivados de celulosa, hemicelulosa, derivados de hemicelulosa y polímeros sintéticos que incluyen, pero no se limitan a, filamentos de alcohol polivinílico, polímeros termoplásticos tales como poliésteres, nailons, poliolefinas tales como filamentos de polipropileno, filamentos de polietileno y fibras termoplásticas biodegradables tales como filamentos de ácido poliláctico, filamentos de polihidroxialcanoato, filamentos de poliesteramida y filamentos de policaprolactona.

Como se usa en la presente descripción, "fibra" se refiere a un particulado alargado, tal como se describió anteriormente, que exhibe una longitud menor que 5.08 cm (2 pulg), y/o menor que 3.81 cm (1.5 pulg) y/o menor que 2.54 cm (1 pulg).

Típicamente, las fibras se consideran discontinuas por naturaleza. Los ejemplos no limitantes de fibras incluyen fibras de pulpa tales como fibras de pulpa de madera y fibras acortadas sintéticas tales como polipropileno, polietileno, poliéster, copolímeros de estos, rayón, fibras de vidrio y fibras de alcohol polivinílico.

Las fibras acortadas pueden ser producidas al hilar un haz de filamento y luego cortar el haz en segmentos menores que 5.08 cm (2 pulg), y de ese modo se produce las fibras.

En un ejemplo de la presente invención, una fibra puede ser una fibra de origen natural, lo que significa que se obtiene a partir de una fuente de origen natural, tal como una fuente vegetal, por ejemplo, un árbol y/o una planta. Dichas fibras se usan, típicamente, en la fabricación de papel y muchas veces se mencionan como fibras papeleras. Las fibras papeleras útiles en la presente invención incluyen fibras celulósicas, conocidas como fibras de pulpa de madera. Algunas pulpas de madera útiles en la presente invención son las pulpas químicas, por ejemplo, las pulpas Kraft, de sulfito y de sulfato, así como las pulpas mecánicas que incluyen, por ejemplo, madera triturada, pulpas termomecánicas y pulpas termomecánicas químicamente modificadas. Sin embargo, pueden preferirse las pulpas químicas ya que imparten una mejor sensación táctil de suavidad a las estructuras fibrosas fabricadas a partir de estas. Se pueden utilizar pulpas derivadas de árboles caducifolios (de aquí en adelante citadas como "madera dura") y de coniferas (de aquí en adelante citadas como "madera blanda"). Las fibras de maderas duras y de maderas blandas pueden mezclarse o, alternativamente, depositarse en capas para proveer una trama estratificada. También son aplicables en la presente invención, las fibras derivadas de papel reciclado, que pueden contener cualquiera o todas las categorías de fibras mencionadas anteriormente, así como también otros polímeros no fibrosos, tales como cargas, agentes suavizantes, agentes de resistencia en húmedo y en seco, y adhesivos usados para facilitar la elaboración de papel original.

Además de las diversas fibras de pulpa de madera, en la presente invención pueden usarse otras fibras celulósicas, tales como fibras de borra de algodón, rayón, liocel y bagazo.

Como se usa en la presente descripción, "producto de papel sanitario" significa una estructura fibrosa suave y de densidad relativamente baja, que es útil como implemento para la limpieza después de la micción y defecación (papel higiénico), para las descargas otorrinolaringológicas (pañuelos desechables), usos absorbentes y de limpieza multifuncionales (toallas absorbentes) y paños, tales como paños húmedos y secos. El producto de papel sanitario se puede enrollar varias veces sobre sí mismo de forma retorcida alrededor de un núcleo o sin núcleo para formar un rollo de producto de papel sanitario, o bien puede estar en forma de hojas distintas.

En un ejemplo, el producto de papel sanitario de la presente invención comprende una o más estructuras fibrosas de acuerdo con la presente invención. La estructura fibrosa y/o los productos de papel sanitario pueden estar grabados.

Los productos de papel sanitario y/o las estructuras fibrosas de la presente invención pueden exhibir un peso base entre aproximadamente 10 g/m2 a aproximadamente 120 g/m2 y/o de aproximadamente 15 g/m2 a aproximadamente 110 g/m2 y/o de aproximadamente 20 g/m2 a aproximadamente 100 g/m2 y/o de aproximadamente 30 a 90 g/m2, determinado por el Método de prueba del peso base descrito en la presente descripción. Además, el producto de papel sanitario de la presente invención puede exhibir un peso base entre aproximadamente 40 g/m2 a aproximadamente 120 g m2 y/o de aproximadamente 50 g/m2 a aproximadamente 110 g/m2 y/o de aproximadamente 55 g/m2 a aproximadamente 105 g/m2 y/o de aproximadamente 60 g/m2 a 100 g/m2, determinado por el Método de prueba del peso base descrito en la presente descripción.

Los productos de papel sanitario de la presente invención pueden exhibir una resistencia total a la tracción en seco mayor que 59 g/cm (150 g/pulg) y/o de aproximadamente 78 g/cm (200 g/pulg) a aproximadamente 394 g/cm (1000 g/pulg) y/o de aproximadamente 98 g/cm (250 g/pulg) a aproximadamente 335 g/cm (850 g/pulg). Además, el producto de papel sanitario de la presente invención puede exhibir una resistencia total a la tracción en seco mayor que 196 g/cm (500 g/pulg) y/o de aproximadamente 196 g/cm (500 g/pulg) a aproximadamente 394 g/cm (1000 g/pulg) y/o de aproximadamente 216 g/cm (550 g/pulg) a aproximadamente 335 g/cm (850 g/pulg) y/o de aproximadamente 236 g/cm (600 g/pulg) a aproximadamente 315 g/cm (800 g/pulg). En un ejemplo, el producto de papel sanitario exhibe una resistencia total a la tracción en seco menor que aproximadamente 394 g/cm (1000 g/pulg) y/o menor que aproximadamente 335 g/cm (850 g/pulg).

Los productos de papel sanitario de la presente invención pueden exhibir una resistencia inicial total a la resistencia en húmedo menor que aproximadamente 78 g/cm (200 g/pulg) y/o menor que aproximadamente 59 g/cm (150 g/pulg) y/o menor que aproximadamente 39 g/cm (100 g/pulg) y/o menor que aproximadamente 29 g/cm (75 g/pulg) y/o menor que aproximadamente 23 g/cm (60 g/pulg).

Los productos de papel sanitario de la presente invención pueden exhibir una resistencia inicial total a la tracción en seco mayor que aproximadamente 118 g/cm (300 g/pulg) y/o mayor que aproximadamente 157 g/cm (400 g/pulg) y/o mayor que aproximadamente 196 g/cm (500 g/pulg) y/o mayor que aproximadamente 236 g/cm (600 g/pulg) y/o mayor que aproximadamente 276 g/cm (700 g/pulg) y/o mayor que aproximadamente 315 g/cm (800 g/pulg) y/o mayor que aproximadamente 354 g/cm (900 g/pulg) y/o mayor que aproximadamente 394 g/cm (1000 g/pulg) y/o de aproximadamente 118 g/cm (300 g/pulg) a aproximadamente 1968 g/cm (5000 g/pulg) y/o de aproximadamente 157 g/cm (400 g/pulg) a aproximadamente 1181 g/cm (3000 g/pulg) y/o de aproximadamente 196 g/cm (500 g/pulg) a aproximadamente 984 g/cm (2500 g/pulg) y/o de aproximadamente 196 g/cm (500 g/pulg) a aproximadamente 787 g/cm (2000 g/pulg) y/o de aproximadamente 196 g/cm (500 g/pulg) a aproximadamente 591 g/cm (1500 g/pulg).

Los productos de papel sanitario de la presente invención pueden exhibir una densidad menor que 0.60 g/cm3 y/o menor que 0.30 g/cm3 y/o menor que 0.20 g/cm3 y/o menor que 0.15 g/cm3 y/o menor que 0.10 g/cm3 y/o menor que 0.07 g/cm3 y/o menor que 0.05 g/cm3 y/o de aproximadamente 0.01 g/cm3 a aproximadamente 0.20 g/cm3 y/o de aproximadamente 0.02 g/cm3 a aproximadamente 0.15 g/cm3 y/o de aproximadamente 0.02 g/cm3 a aproximadamente 0.10 g/cm3.

Los productos de papel sanitario de la presente invención pueden presentarse en forma de rollos de producto de papel sanitario. Los rollos de producto de papel sanitario pueden comprender una pluralidad de hojas conectadas, pero perforadas, de estructura fibrosa, que se pueden dispensar en forma separada de las hojas adyacentes.

Los productos de papel sanitario de la presente invención pueden comprender aditivos tales como agentes suavizantes, agentes de resistencia en húmedo temporales, agentes de resistencia en húmedo permanentes, agentes suavizantes a granel, lociones, siliconas, agentes humectantes, látex, látex con patrón y otros tipos de aditivos adecuados para ser incluidos en y/o sobre productos de papel sanitario.

Como se usa en la presente descripción, "tejido ligero" significa un material que se usa para cubrir aditivos sólidos dentro de las estructuras fibrosas de la presente invención, de manera que los aditivos sólidos estén situados entre el tejido ligero y una capa de la estructura fibrosa. En un ejemplo, el tejido ligero cubre los aditivos sólidos de manera que se ubiquen entre el tejido ligero y el sustrato no tejido de la estructura fibrosa. En otro ejemplo, el tejido ligero es un componente menor en comparación con el sustrato no tejido de la estructura fibrosa.

Como se usa en la presente descripción, "polímero hidroxilado" 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 la forma de un elemento fibroso. En un ejemplo, el polímero hidroxilado de la presente invención incluye más de 10 %, y/o más de 20 %, y/o más de 25 % de entidades de hidroxilo en peso. En otro ejemplo, el hidroxilo que está dentro del polímero que contiene hidroxilo no forma parte de un grupo funcional más grande tal como un grupo ácido carboxílico.

Como se usa en la presente descripción, "no termoplástico", significa, con respecto a un material tal como un elemento fibroso como una totalidad y/o un polímero dentro de un elemento fibroso, que el elemento fibroso y/o el polímero no exhibe punto de fusión y/o punto de ablandamiento, el cual permite que fluya bajo presión, en ausencia de un plastificante, tal como agua, glicerina, sorbitol, urea y lo similar.

Como se usa en la presente descripción, "termoplástico" significa, con respecto a un material tal como un elemento fibroso como una totalidad y/o un polímero dentro de un elemento fibroso, que el elemento fibroso y/o el polímero exhibe un punto de fusión y/o un punto de ablandamiento a una cierta temperatura, que le permite que fluya bajo presión.

Como se usa en la presente descripción, "que no contiene celulosa" significa que se encuentra presente una cantidad menor que 5 % y/o menor que 3 % y/o menor que 1 % y/o menor que 0.1 % y/o 0 % en peso de polímero celulósico, polímero derivado de celulosa y/o copolímero celulósico en el elemento fibroso. En un ejemplo, "que no contiene celulosa" significa que se encuentra presente una cantidad menor que 5 % y/o menor que 3 % y/o menor que 1 % y/o menor que 0.1 % y/o 0 %, en peso, de polímero celulósico en el elemento fibroso.

Como se usa en la presente descripción, "surfactante de humectación rápida" significa un surfactante que exhibe una concentración micelar crítica mayor que 0.15 % en peso y/o al menos 0.25 % y/o al menos 0.50 % y/o al menos 0.75 % y/o al menos 1.0 % y/o al menos 1.25 % y/o al menos 1.4 % y/o menor que 10.0 % y/o menor que 7.0 % y/o menor que 4.0 % y/o menor que 3.0 % y/o menor que 2.0 % en peso.

Como se usa en la presente descripción, "composición acuosa de polímero fundido" significa una composición que comprende agua y un polímero procesado en estado fundido, tal como un polímero formador de elementos fibrosos procesado en estado fundido, por ejemplo, un polímero hidroxilado procesado en estado fundido.

Como se usa en la presente descripción, "polímero formador de elementos fibrosos procesado en estado fundido" significa cualquier polímero que, por la influencia de temperaturas elevadas, la presión y/o plastificantes externos puede ablandarse hasta un grado tal que puede alcanzar un estado capaz de fluir, y en este estado puede procesarse como se desea.

Como se usa en la presente descripción, "polímero hidroxilado procesado en estado fundido" significa cualquier polímero que comprende más de 10 % y/o más de 20 % y/o más de 25 % en peso de grupos hidroxilo y que se ha procesado en estado fundido con o sin la ayuda de un plastificante externo. En forma más general, los polímeros hidroxilados procesados en estado fundido incluyen polímeros, que mediante la influencia de temperaturas, presiones elevadas y/o plastificantes externos, pueden suavizarse a tal grado que pueden llevarse a un estado fluido, y en esta condición se le puede dar la forma que se desee.

"Mezcla", como se usa en la presente descripción, significa que dos o más materiales, tales como un polímero formador de elemento fibroso, por ejemplo, un polímero hidroxilo, y un polímero no hidroxilo y/o un surfactante de humectación rápida están en contacto entre sí, por ejemplo, mezclados entre sí en forma homogénea o no homogénea, dentro de una estructura polimérica, tal como un elemento fibroso. En otras palabras, a los fines de la presente invención una estructura polimérica, tal como un elemento fibroso, formada a partir de un material, pero que tiene un recubrimiento exterior de otro material no es una mezcla de materiales. Sin embargo, a los fines de la presente invención un elemento fibroso formado a partir de dos materiales diferentes es una mezcla de materiales, incluso si el elemento fibroso comprende, además, un recubrimiento exterior de un material.

Como se usa en la presente descripción, "asociado", "asociación" y/o "asociar", con respecto a elementos fibrosos, significa combinar, en contacto directo o en contacto indirecto, elementos fibrosos de manera que se forme una estructura fibrosa. En un ejemplo, los elementos fibrosos asociados podrían unirse, por ejemplo, mediante adhesivos y/o enlaces térmicos. En otro ejemplo, los elementos fibrosos podrían asociarse entre sí al depositarse en la misma banda de fabricación de la estructura fibrosa.

Como se usa en la presente descripción, "peso molecular promedio ponderado" significa el peso molecular promedio ponderado determinado mediante cromatografía de permeación en gel como se describe, generalmente, en Colloids and Surfaces A. Physico Chemical & Engineering Aspects, Vol. 162, 2000, págs. 107-121 y se detalla en el Método de prueba del peso molecular promedio ponderado descrito en la presente descripción.

Como se usa en la presente descripción con respecto a un elemento fibroso, el "diámetro promedio" se mide de conformidad con el Método de prueba del diámetro promedio descrito en la presente descripción. En un ejemplo, un elemento fibroso de la presente invención exhibe un diámetro promedio menor que 50 \im y/o menor que 25 µ?t? y/o menor que 20 µ?t? y/o menor que 15 µ?t? y/o menor que 10 pm y/o menor que 6 µ?t? y/o mayor que 1 µ? y/o mayor que 3 µ??, medido de conformidad con el Método de prueba del diámetro promedio que se describe en la presente descripción.

Como se usa en la presente descripción, "peso base" es el peso por unidad de área de una muestra informado en g/m2 o libras/3000 pies2 y determinado por el Método de prueba del peso base descrito en la presente descripción.

Como se usa en la presente descripción, "dirección de máquina" o "MD" significa la dirección paralela ai flujo de la estructura fibrosa en una máquina de fabricación de estructuras fibrosas y/o un equipo de fabricación de productos de papel sanitario. Típicamente, la MD es sustancialmente perpendicular a las perforaciones presentes en la estructura fibrosa.

Como se usa en la presente descripción, "dirección transversal a la máquina" o "CD", se refiere a la dirección perpendicular a la dirección de máquina en el mismo plano de la estructura fibrosa o producto higiénico de papel tisú que comprende la estructura fibrosa.

Como se usa en la presente descripción, "hoja" u "hojas" significa una estructura fibrosa individual opcionalmente para ser colocada en una relación cara a cara prácticamente contigua con otras hojas, formando una estructura fibrosa de hojas múltiples. Además, se contempla que una sola estructura fibrosa pueda formar de manera efectiva dos "hojas" o múltiples "hojas", por ejemplo, al ser plegada sobre sí misma.

Como se usa en la presente descripción, los artículos "un" y "unos" cuando se usan en la presente descripción, por ejemplo "un surfactante aniónico" o "una fibra" se comprende que significan uno o más del material que se reivindica o describe.

Todos los porcentajes y proporciones están calculados en peso, a menos que se indique de cualquier otra forma. Todos los porcentajes y proporciones se calculan con base en la composición total a menos que se indique lo contrario.

A menos que se especifique de otro modo, todos los niveles del componente o la composición se expresan en referencia al nivel de activo de ese componente o composición, y son exclusivos de impurezas, por ejemplo, solventes residuales o subproductos, los cuales pueden estar presentes en las fuentes comercialmente disponibles.

Elementos fibrosos Los elementos fibrosos de la presente invención comprenden un polímero formador de elemento fibroso, tal como un polímero hidroxilo y un polímero no hidroxilo. En un ejemplo, los elementos fibrosos pueden comprender dos o más polímeros formadores de elementos fibrosos, tales como dos o más polímeros hidroxilados. En otro ejemplo, los elementos fibrosos pueden comprender dos o más polímeros no hidroxilo. En otro ejemplo, los elementos fibrosos pueden comprender dos o más polímeros no hidroxilo, al menos uno de los cuales exhibe un peso molecular promedio ponderado mayor que 1 ,400,000 g/mol y/o está presente en los elementos fibrosos en una concentración mayor que su concentración de entrelazado (Ce) y/o exhibe una polidispersidad mayor que 1.32. En otro ejemplo, el elemento fibroso puede comprender dos o más polímeros formadores de elementos fibrosos, tales como dos o más polímeros hidroxilados, al menos uno de los cuales es almidón y/o un derivado de almidón, y uno de los cuales no es un almidón y/o no es un derivado de almidón, tal como alcohol polivinílico. En un ejemplo, el elemento fibroso comprende un filamento. En otro ejemplo, el elemento fibroso comprende una fibra.

Polímeros formadores de elementos fibrosos Las composiciones acuosas de polímero fundido de la presente invención y/o los elementos fibrosos, tales como filamentos y/o fibras, de la presente invención que se asocian para formar las estructuras fibrosas de la presente invención contienen al menos un polímero formador de elementos fibrosos, tal como un polímero hidroxilado, y pueden contener otros tipos de polímeros tales como polímeros no hidroxilados que presentan pesos moleculares promedio ponderados mayores que 500,000 g/mol, y mezclas de estos, determinados por el Método de prueba del peso molecular promedio ponderado descrito en la presente descripción.

Los ejemplos no limitantes de polímeros hidroxilados de conformidad con la presente invención incluyen polioles, tales como alcohol polivinílico, derivados de alcohol polivinílico, copolímeros de alcohol polivinílico, almidón, derivados de almidón, copolímeros de almidón, quitosana, derivados de quitosana, copolímeros de quitosana, celulosa, derivados de celulosa tales como derivados éter y éster de celulosa, copolímeros de celulosa, hemicelulosa, derivados de hemicelulosa, copolímeros de hemicelulosa, gomas, arabinanos, galactanos, proteínas y diversos otros polisacáridos, y mezclas de estos.

En un ejemplo, un polímero hidroxilado de la presente invención comprende un polisacárido.

En otro ejemplo, un polímero hidroxilado de la presente invención comprende un polímero no termoplástico.

El polímero hidroxilado puede tener un peso molecular promedio ponderado de aproximadamente 10,000 g/mol a aproximadamente 40,000,000 g/mol y/o mayor que 100,000 g/mol y/o mayor que 1 ,000,000 g/mol y/o mayor que 3,000,000 g/mol y/o mayor que 3,000,000 g/mol a aproximadamente 40,000,000 g/mol, determinado por el Método de prueba del peso molecular promedio ponderado descrito en la presente descripción. Los polímeros hidroxilados con peso molecular superior e inferior podrían usarse en combinación con polímeros hidroxilados que tengan un cierto peso molecular promedio ponderado deseado.

Algunas modificaciones bien conocidas de polímeros hidroxilados, por ejemplo, almidones naturales, incluyen las modificaciones químicas o las modificaciones enzimáticas. Por ejemplo, el almidón natural puede ser diluido con ácido, hidroxietilado, hidroxipropilado u oxidado. Además, el polímero hidroxilado puede comprender almidón de maíz dentado.

Los alcoholes polivinílicos de la presente invención 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 metacrílico, cloruro de vinilideno, cloruro de vinilo, vinilamina y diversos ásteres de acrilato. Los alcoholes polivinílicos comprenden los distintos productos de la hidrólisis formados a partir de acetato de polivinilo. En un ejemplo, el nivel de hidrólisis de los alcoholes polivinílicos es mayor que 70 % y/o mayor que 88 % y/o mayor que 95 % y/o aproximadamente 99 %.

Como se usa en la presente descripción, "polisacáridos" se refiere a los polisacáridos naturales y derivados de polisacáridos y/o polisacáridos modificados. Los polisacáridos adecuados incluyen, pero no se limitan a, almidones, derivados de almidón, copolímeros de almidón, quitosana, derivados de quitosana, copolímeros de quitosana, celulosa, derivados de celulosa, copolímeros de celulosa, hemicelulosa, derivados de hemicelulosa, copolímeros de hemicelulosas, gomas, arabinanos, galactanos y mezclas de estos. El polisacárido puede exhibir un peso molecular promedio ponderado de aproximadamente 10,000 a aproximadamente 40,000,000 g/mol y/o mayor que 100,000 y/o mayor que 1 ,000,000 y/o mayor que 3,000,000 y/o mayor que 3,000,000 a aproximadamente 40,000,000, determinado por el Método de prueba del peso molecular promedio ponderado descrito en la presente descripción.

Los polisacáridos de la presente invención pueden comprender polímeros no celulósicos y/o derivados de polímeros no celulósicos y/o polímeros hidroxilados de copolímeros no celulósicos. Los ejemplos no limitantes de esos polisacáridos no celulósicos se pueden seleccionar del grupo que consiste en: almidones, derivados de almidón, copolímeros de almidón, quitosana, derivados de quitosana, copolímeros de quitosana, hemicelulosa, derivados de hemicelulosa, copolímeros de hemicelulosas y mezclas de estos.

En un ejemplo, el polímero hidroxilado comprende almidón, un derivado de almidón y/o un copolímero de almidón. En otro ejemplo, el polímero hidroxilado comprende almidón y/o un derivado de almidón. En aún otro ejemplo, el polímero hidroxilado comprende almidón. En un ejemplo, el polímero hidroxilado comprende almidón etoxilado. En otro ejemplo, el polímero hidroxilado comprende almidón diluido con ácido.

Como es sabido, el almidón natural puede modificarse en forma química o enzimática tal como se conoce en la materia. Por ejemplo, el almidón natural puede diluirse con ácido o someterse a hidroxietilación, hidroxipropilación, etersuccinilación u oxidación. En un ejemplo, el almidón comprende un almidón natural con alto contenido de amilopectina (un almidón que contiene más que 75 % y/o más que 90 % y/o más que 98 % y/o aproximadamente 99 % de amilopectina). Esos almidones naturales con alto contenido de amilopectina se pueden derivar de fuentes agrícolas, que ofrecen las ventajas de contar con un suministro abundante, reponerse fácilmente y ser relativamente económicas. Las modificaciones químicas del almidón incluyen, típicamente, hidrólisis catalizada por ácidos o álcalis, y escisión de cadena (oxidativa y/o enzimática) para reducir el peso molecular y distribución del peso molecular. Los compuestos apropiados para la modificación química del almidón incluyen ácidos orgánicos, tales como ácido cítrico, ácido acético, ácido glicólico, y ácido adípico; ácidos inorgánicos, tales como ácido clorhídrico, ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido fosfórico, ácido bórico y sales parciales de ácidos polibásicos, por ejemplo, KH2P04, NaHSCy, hidróxido metálico de los grupos la o lia, tales como hidróxido de sodio, e hidróxido de potasio; amoniaco; agentes oxidantes, tales como peróxido de hidrógeno, peróxido de benzoílo, persulfato de amonio, permanganato de potasio, sales hipocloricas, y lo similar; y mezclas de estos.

"Almidón modificado" es un almidón modificado en forma química o enzimática. El almidón modificado se contrapone al almidón natural, almidón no modificado químicamente o de cualquier otra forma posible.

Las modificaciones químicas pueden incluir, además, la derivatización de almidón mediante la reacción de sus grupos hidroxilo con óxidos de alquileno y otras sustancias formadoras de éter, éster, uretano, carbamato o isocianato. Como almidones modificados por vía química se puede usar almidones hidroxialquilados, etersuccinilados, acetilados o modificados con carbamato, o mezclas de estos. El grado de sustitución del almidón modificado por vía química es de 0.001 a 3.0 y, más específicamente, de 0.003 a 0.2. Las modificaciones biológicas del almidón pueden incluir la digestión bacteriana de las uniones de carbohidrato o la hidrólisis enzimática mediante el uso de enzimas como amilasa, amilopectasa, y lo similar.

Generalmente, en la presente invención puede usarse cualquier tipo de almidón natural. Los almidones naturales adecuados pueden incluir pero no se limitan a: almidón de maíz, almidón de papa, almidón de camote, almidón de trigo, almidón de palma de sagú, almidón de tapioca, almidón de arroz, almidón de frijol de soya, almidón de arrurruz, almidón Amioca, almidón de helécho, almidón de loto, almidón de maíz ceroso y almidón de maíz con alto contenido de amilosa. Los almidones naturales, en especial el almidón de maíz y de trigo, pueden ser especialmente ventajosos por su disponibilidad y bajo costo.

Para generar las propiedades Teológicas necesarias para los procesos de hilado de alta velocidad, debe reducirse el peso molecular del almidón natural no modificado. El peso molecular óptimo depende del tipo de almidón usado. Por ejemplo, un almidón con un nivel bajo de componente de amilosa como un almidón de maíz ceroso se dispersa con bastante facilidad en una solución acuosa cuando se aplica calor y no se retrograda ni se vuelve a cristalizar de manera significativa. Con estas propiedades, puede usarse un almidón de maíz ceroso con un peso molecular promedio ponderado, por ejemplo, en el intervalo de 500,000 g/mol a 40,000,000 g/mol, determinado por el Método de prueba del peso molecular promedio ponderado descrito en la presente descripción. Los almidones modificados como el almidón de maíz dentado hidroxietilado que contiene aproximadamente 25 % de amilosa o el almidón de maíz dentado oxidado tienden a retrogradarse más que el almidón de maíz ceroso pero menos que el almidón diluido con ácido. Esta retrogradación o recristalización funciona como una reticulación física para elevar de manera eficaz el peso molecular promedio numérico del almidón en la solución acuosa. Por lo tanto, el peso molecular promedio ponderado adecuado de un almidón hidroxietilado de maíz dentado con 2 % en peso de hidroxietilación o de un almidón de maíz dentado oxidado típicos y disponibles comercialmente es de aproximadamente 200,000 g/mol a aproximadamente 10,000,000 g/mol. En el caso de almidones etoxilados con mayores grados de etoxilación, por ejemplo, un almidón hidroxietilado de maíz dentado con 5 % en peso de hidroxietilación, los pesos moleculares promedio ponderados de hasta 40,000,000 g/mol, determinados por el Método de prueba del peso molecular promedio ponderado descrito en la presente descripción, pueden ser adecuados para la presente invención. En el caso del almidón de maíz dentado diluido con ácido que tiende a retrogradarse más que el almidón de maíz dentado oxidado, el peso molecular promedio ponderado apropiado es de aproximadamente 100,000 g/mol a aproximadamente 15,000,000 g/mol, determinado por el Método de prueba del peso molecular promedio ponderado descrito en la presente descripción.

Además, el peso molecular promedio ponderado del almidón se puede reducir a un intervalo deseable para la presente invención mediante degradación física/mecánica (por ejemplo, a través de la entrada de energía termomecánica del equipo de procesamiento).

El almidón natural puede hidrolizarse en presencia de un catalizador ácido para reducir el peso molecular y la distribución del peso molecular de la composición. El catalizador ácido puede seleccionarse del grupo que consiste en ácido clorhídrico, ácido sulfúrico, ácido fosfórico, ácido cítrico, cloruro de amonio y cualquier combinación de estos. El agente de escisión de cadena puede, además, incorporarse en la composición de almidón que puede hilarse de modo que la reacción de escisión de cadena se produzca prácticamente al mismo tiempo que la mezcla del almidón con otros componentes. Los ejemplos no restrictivos de agentes oxidativos de escición de cadena adecuados para utilizarse aquí incluyen el persulfato de amonio, peróxido de hidrógeno, sales de hipoclorito, permanganato potásico, y mezclas de estos. Típicamente, el agente de escisión de cadena se adiciona en una cantidad eficaz para reducir el peso molecular promedio numérico del almidón hasta el intervalo deseado. Se descubrió que las composiciones con almidones modificados dentro del intervalo de peso molecular promedio numérico adecuado tienen la viscosidad de rozamiento necesaria y por ello la composición tiene una mayor capacidad de procesamiento. Esta capacidad mejorada se evidencia en la reducción de las interrupciones del proceso (por ejemplo, menos roturas, disparos, defectos, suspensiones inesperadas) y mejor apariencia superficial y propiedades de resistencia del producto terminado tales como las fibras de la presente invención.

En un ejemplo, el elemento fibroso de la presente invención no tiene polímeros termoplásticos insolubles en agua.

Polímeros no hidroxilo Las composiciones acuosas de polímero fundido de la presente invención y/o elementos fibrosos de la presente invención comprenden, además del polímero formador de elemento fibroso, uno o más polímeros no hidroxilo.

Los ejemplos no limitantes de polímeros no hidroxilados adecuados que pueden incluirse en los elementos fibrosos de la presente invención incluyen polímeros no hidroxilados que exhiben un peso molecular promedio ponderado mayor que 500,000 g/mol y/o mayor que 750,000 g/mol y/o mayor que 1 ,000,000 g/mol y/o mayor que 1 ,250,000 g/mol y/o mayor que 1 ,400,000 g/mol y/o al menos 1 ,450,000 g/mol y/o al menos 1 ,500,000 g/mol y/o menor que 10,000,000 g/mol y/o menor que 5,000,000 g/mol y/o menor que 2,500,00 g/mol y/o menor que 2,000,000 g/mol y/o menor que 1 ,750,000 g/mol, determinado por el Método de prueba del peso molecular promedio ponderado descrito en la presente descripción.

En un ejemplo, el polímero no hidroxilo exhibe una polidispersidad mayor que 1.10 y/o al menos 1.20 y/o al menos 1.30 y/o al menos 1.32 y/o al menos 1.33 y/o al menos 1.35 y/o al menos 1.40 y/o al menos 1.45.

En otro ejemplo, el polímero no hidroxilado exhibe una concentración mayor que su concentración de entrelazado (Ce) y/o una concentración mayor que 1.2 veces su concentración de entrelazado (Ce) y/o una concentración mayor que 1.5 veces su concentración de entrelazado (Ce) y/o una concentración mayor que el doble de su concentración de entrelazado (Ce) y/o una concentración mayor que 3 veces su concentración de entrelazado (Ce).

En aún otro ejemplo, el polímero no hidroxilado comprende un polímero lineal. En otro ejemplo, el polímero no hidroxilado comprende un polímero ramificado de cadena larga. En todavía otro ejemplo, el polímero no hidroxilado es compatible con el polímero hidroxilado a una concentración mayor que la concentración de entrelazado Ce del polímero no hidroxilado.

Los ejemplos no limitantes de polímeros no hidroxilados adecuados se seleccionan del grupo que consiste en: poliacrilamida y sus derivados; ácido poliacríüco, ácido polimetacrílico y sus ésteres; polietilenimina; copolímeros fabricados a partir de mezclas de los polímeros antes mencionados; y mezclas de estos. En un ejemplo, el polímero no hidroxilado comprende poliacrilamida. En un ejemplo, los elementos fibrosos comprenden dos o más polímeros no hidroxilados, tales como dos o más poliacrilamidas, por ejemplo, dos o más poliacrilamidas de diferente peso molecular promedio ponderado.

Los polímeros no hidroxilados que son sustancialmente compatibles con el almidón son, además, útiles en la presente descripción como auxiliares de hilado para la viscosidad extensional. "Sustancialmente compatible" significa que el polímero no hidroxilado no existe como fase polimérica separada del polímero formador de elementos fibrosos, tal como el polímero hidroxilado. El peso molecular de un polímero adecuado debe ser lo suficientemente alto para efectuar entrelazados, lo que, de ese modo, aumenta la resistencia en estado fundido de la composición acuosa de polímero fundido en la que está presente e impide la fractura en estado fundido durante el hilado de la composición acuosa de polímero fundido para producir elementos fibrosos.

En un ejemplo, el polímero no hidroxilado está a una concentración y tiene un peso molecular suficiente para que las cadenas del polímero no hidroxilado se solapen y formen acoplamientos por entrelazado. Por ejemplo, la concentración del polímero no hidroxilado es mayor que la concentración de entrelazado (ce), donde ce se mide o se calcula. En los polímeros neutros, tales como poliacrilamida, en un buen disolvente, tal como agua (u otro disolvente donde Rg ~ N06, donde Rg es el radio de giro del polímero y N es el peso molecular del polímero) o polielectrolitos en el límite de alta concentración salina, se aplican las siguientes relaciones de escala expuestas más abajo en la ecuación (Eq.) (1) aplicar. 1.25 c < ce (1 ) 4.6 c > ce Por lo tanto, ce se mide experimentalmente al buscar el punto de inflexión en la dependencia de la viscosidad de cizallamiento cero (?0) en la concentración. La concentración de entrelazado se calcula, además, a partir de la Eq. (2) más abajo, .. (2) donde Mc es el peso molecular de entrelazado crítico de las especies poliméricas y es el peso molecular promedio ponderado. Por ejemplo, para que exista entrelazado suficiente entre las cadenas, una poliacrilamida (PAAm) con un de 10,000,000 g/mol debe estar presente en -0.1 % (el Mc de la PAAm es 9100 g/mol). Cuando c < ce, la falta de acoplamientos por entrelazado da lugar a una resistencia en estado fundido insuficiente, mientras que cuando c »ce el filamento resiste la atenuación debida al alto grado de endurecimiento por deformación y elasticidad en estado fundido. De acuerdo con la Eq. (2) se puede usar un polímero de mayor o menor peso molecular si su concentración se ajusta apropiadamente, de manera que el nivel de PAAm sea mayor que la ce.

En un ejemplo, el polímero no hidroxilado comprende una estructura de cadena sustancialmente lineal, aunque en la presente descripción puede, además, ser adecuado el uso de un polímero no hidroxilado que tenga una cadena lineal con ramas cortas (1-5 unidades monoméricas). Típicamente, el peso molecular promedio ponderado del polímero no hidroxilado varía de aproximadamente 500. 000 g/mol a 10,000,000 g/mol y/o de aproximadamente 700,000 g/mol a aproximadamente 5,000,000 g/mol y/o de aproximadamente 1 ,000,000 g/mol a aproximadamente 5,000,000 g/mol, determinado por el Método de prueba del peso molecular promedio ponderado descrito en la presente descripción. Durante el procesamiento en estado fundido de la composición acuosa de polímero fundido de la presente invención antes de formar los elementos fibrosos, el peso molecular promedio ponderado del polímero no hidroxilado puede degradarse por cizallamiento a aproximadamente 1 ,000,000 g/mol a 3,000,000 g/mol, determinado por análisis de la estructura fibrosa con el Método de prueba de degradación de la estructura fibrosa, descrito en la presente descripción, seguido por el Método del peso molecular promedio ponderado descrito en la presente descripción. Típicamente, los polímeros no hidroxilados están presentes en una cantidad de aproximadamente 0.01 % a aproximadamente 10 % y/o de aproximadamente 0.05 % a aproximadamente 5 % y/o de aproximadamente 0.075 % a aproximadamente 2.5 % y/o de aproximadamente 0.1 % a aproximadamente 1 % en peso de la composición acuosa de polímero fundido, estructura polimérica, elemento fibroso y/o estructura fibrosa.

Dado que los polímeros no hidroxilados son sensibles al cizallamiento, es importante que el /Ww de la Eq. (2) sea la longitud de cadena después de que el polímero no hidroxilado haya sido degradado a través del procesamiento en estado fundido y se encuentre en la composición final del elemento fibroso. La longitud de cadena promedio del polímero no hidroxilado después del procesamiento en estado fundido se determina mediante una combinación del Método de prueba de degradación de la estructura fibrosa seguido por el Método del peso molecular promedio ponderado, ambos descritos en la presente descripción.

Los ejemplos no limitantes de polímeros no hidroxilados adecuados incluyen poliacrilamida y derivados tales como polímeros y copolímeros de poliacrilamida modificados con carboxilo que incluyen ácido poliacrílico, ácido poli(hidroxietilacrílico), ácido polimetacrílico y sus ésteres parciales; polímeros de vinilo, que incluyen alcohol polivinílico, polivinilpirrolidona y lo similar; poliamidas; óxidos de polialquileno tales como óxido de polietileno y mezclas de estos. Además, en la presente descripción son adecuados los copolímeros o copolímeros de injerto fabricados a partir de mezclas de monómeros seleccionados de los polímeros antes mencionados. Los ejemplos no limitantes de poliacrilamidas disponibles comercialmente incluyen poliacrilamidas no iónicas tales como N300 de Kemira o Hyperfloc® NF221 , NF301 y NF241 de Hychem, Inc.

Surfactantes Las composiciones acuosas de polímero fundido de la presente invención y/o elementos fibrosos de la presente invención formadas a partir de ellos pueden comprender uno o más surfactantes. En un ejemplo, el surfactante es un surfactante de humectación rápida. En otro ejemplo, el surfactante comprende un surfactante de humectación no rápida, tal como Aerosol® OT de Cytec.

Los ejemplos no limitantes de surfactantes de humectación rápida adecuados incluyen surfactantes que exhiben una estructura general de doble cola, por ejemplo, un surfactante que exhibe una estructura IA o IB de la manera siguiente.

Estructura IA o Estructura IB en donde R se selecciona, independientemente, de grupos alifáticos sustituidos o no sustituidos, lineales o ramificados, y mezclas de estos. En un ejemplo, R se selecciona, independientemente, de cadenas alifáticas de C4-C7 sustituidas o no sustituidas, lineales o ramificadas, y mezclas de estas. En otro ejemplo, R se selecciona, independientemente, de alquilos de C4-C7 sustituidos o no sustituidos, lineales o ramificados, y mezclas de estos. En otro ejemplo, R se selecciona, independientemente, de alquilos de C5-C6 sustituidos o no sustituidos, lineales o ramificados, y mezclas de estos. En todavía otro ejemplo, R se selecciona, independientemente, de alquilos de C6 sustituidos o no sustituidos, lineales o ramificados, y mezclas de estos. En aún otro ejemplo, R es un alquilo de C6 no sustituido y ramificado que tiene la siguiente estructura II.

Estructura II En otro ejemplo, R se selecciona, independientemente, de alquilos de C5 sustituidos o no sustituidos, lineales o ramificados, y mezclas de estos. En aun otro ejemplo, R se selecciona, independientemente, de alquilos de C5 no sustituidos y lineales, y mezclas de estos. El alquilo de C5 puede comprender una mezcla de alquilos de C5 no sustituidos y lineales, por ejemplo, alquilos n-pentilo de C5 y/o 1 -metil alquilos de C5 ramificados, como se muestra en la siguiente estructura III.

Estructura En aún otro ejemplo, R comprende una mezcla de alquilos de C4-C7 y/o una mezcla de alquilos de C5-C6.

Los agentes surfactantes de humectación rápida pueden estar presentes en las composiciones de polímero fundido, elementos fibrosos y/o estructuras fibrosas de la presente invención, solos o en combinación con otros surfactantes de humectación no rápida.

En un ejemplo, los surfactantes de humectación rápida de la presente invención pueden usarse, individualmente o en mezclas entre sí o en una mezcla con uno o más de los surfactantes de humectación no rápida, por ejemplo, un surfactante de sulfosuccinato de C8 en donde R es de la siguiente estructura IV Estructura IV En un ejemplo, un surfactante de humectación rápida comprende surfactante sulfosuccinato que tiene la siguiente estructura V.

Estructura V en donde R se selecciona, independientemente, de grupos alifáticos sustituidos o no sustituidos, lineales o ramificados, y mezclas de estos. En un ejemplo, R se selecciona, independientemente, de cadenas alifáticas de C4-C7 sustituidas o no sustituidas, lineales o ramificadas, y mezclas de estas. En otro ejemplo, R se selecciona, independientemente, de alquilos de C4-C7 sustituidos o no sustituidos, lineales o ramificados, y mezclas de estos. En otro ejemplo, R se selecciona, independientemente, de alquilos de C5-C6 sustituidos o no sustituidos, lineales o ramificados, y mezclas de estos. En todavía otro ejemplo, R se selecciona, independientemente, de alquilos de C6 sustituidos o no sustituidos, lineales o ramificados, y mezclas de estos. En aún otro ejemplo, R es un alquilo de C6 no sustituido y ramificado que tiene la siguiente estructura II.

Estructura II Los ejemplos no limitantes de surfactantes de humectación rápida de conformidad con la presente invención incluyen surfactantes sulfosuccinato, por ejemplo, un surfactante sulfosuccinato cuyos grupos R tienen la estructura II (Aerosol® MA-80), un surfactante sulfosuccinato cuyos grupos R son isobutilo de C4 (Aerosol® IB) y un surfactante sulfosuccinato cuyos grupos R son una mezcla de n-pentilo de C5 y la estructura III (Aerosol® AY), todos disponibles comercialmente de Cytec.

Otros ejemplos no limitantes de surfactantes de humectación rápida de conformidad con la presente invención incluyen sulfatos de alcoholes derivados de alcoholes ramificados tales como los alcoholes Isalchem y Lial (de Sasol), es decir, alcoholes Dacpon 27 23 AS y Guerbet de Lucky Chemical. Todavía otro ejemplo de un surfactante de humectación rápida incluye sulfonatos de parafina, tales como Hostapur SAS30 de Clariant.

Típicamente, los agentes surfactantes de humectación rápida están presentes en una cantidad de aproximadamente 0.01 % a aproximadamente 5 % y/o de aproximadamente 0.5 % a aproximadamente 2.5 % y/o de aproximadamente 1 % a aproximadamente 2 % y/o de aproximadamente 1 % a aproximadamente 1.5 % en peso de la composición acuosa de polímero fundido, estructura polimérica, elemento fibroso y/o estructura fibrosa.

En un ejemplo, los agentes surfactantes de humectación rápida de la presente invención exhiben una tensión superficial mínima en agua destilada menor que 34.0 y/o menor que 33.0 y/o menor que 32.0 y/o menor que 31.0 y/o menor que 30.0 y/o menor que 29.0 y/o menor que 28.0 y/o menor que 27.0 y/o menor que 26.75 y/o menor que 26.5 y/o menor que 26.2 y/o menor que 25.0 mN/m y/o a mayor que 0 y/o mayor que 1.0 mN/m.

En todavía otro ejemplo, los agentes surfactantes de humectación rápida de la presente invención exhiben una CMC mayor que 0.15 % y/o al menos 0.25 % y/o al menos 0.50 % y/o al menos 0.75 % y/o al menos 1.0 % y/o al menos 1.25 % y/o al menos 1.4 % y/o menor que 10.0 % y/o menor que 7.0 % y/o menor que 4.0 % y/o menor que 3.0 % y/o menor que 2.0 % en peso, y una tensión superficial mínima en agua destilada menor que 34.0 y/o menor que 33.0 y/o menor que 32.0 y/o menor que 31.0 y/o menor que 30.0 y/o menor que 29.0 y/o menor que 28.0 y/o menor que 27.0 y/o menor que 26.75 y/o menor que 26.5 y/o menor que 26.2 y/o menor que 25.0 mN/m y/o a mayor que 0 y/o mayor que 1.0 mN/m. En aún otro ejemplo, los agentes surfactantes de humectación rápida de la presente invención exhiben una CMC de al menos 1.0 % y/o al menos 1.25 % y/o al menos 1.4 % y/o menor que 4.0 % y/o menor que 3.0 % y/o menor que 2.0 % en peso, y una tensión superficial mínima en agua destilada menor que 34.0 y/o menor que 33.0 y/o menor que 32.0 y/o menor que 31.0 y/o menor que 30.0 y/o menor que 29.0 y/o menor que 28.0 y/o menor que 27.0 y/o menor que 26.75 y/o menor que 26.5 y/o menor que 26.2 y/o menor que 25.0 mN/m y/o a mayor que 0 y/o mayor que 1.0 mN/m. Los valores de CMC y tensión superficial mínima en agua destilada de los surfactantes se pueden medir por cualquier método adecuado conocido en la materia, por ejemplo, los métodos descritos en Principies of Colloid and Surface Chemistry, pp. 370-375, incorporado en la presente descripción como referencia.

La Tabla 1 muestra las propiedades de un surfactante de humectación no rápida, tres surfactantes de humectación rápida y una mezcla de un surfactante de humectación rápida y un surfactante de humectación no rápida, solos y en elementos fibrosos que forman una estructura fibrosa, y en comparación con una estructura fibrosa que comprende elementos fibrosos desprovistos de surfactantes. Como se mencionó anteriormente, la CMC y la tensión superficial mínima en agua destilada se miden por cualquier método adecuado conocido en la materia, por ejemplo, los métodos descritos en Principies of Colloid and Surface Chemistry, de Paul C. Hiemenz y Raj Rajagopalan, 3ra edición, pp. 253-255, incorporado en la presente descripción como referencia. La velocidad de humectación de una estructura fibrosa se determina por el Método de prueba de la velocidad de humectación descrito en la presente descripción, y es de 0.5 % a 1.5 % en peso de surfactante total en la estructura fibrosa.

En un ejemplo, las estructuras fibrosas que comprenden elementos fibrosos de la presente invención, los cuales comprenden uno o más surfactantes de humectación rápida, de manera que el nivel total de surfactante de humectación rápida presente en la estructura fibrosa es de 0.5 % a aproximadamente 1.5 % en peso exhiben una velocidad de humectación menor que -185 y/o menor que -190 y/o menor que -200 y/o menor que -245 y/o menor que -275 y/o menor que -300 y/o menor que -320, medida por el Método de prueba de la velocidad de humectación descrito en la presente descripción.

Los surfactantes de humectación rápida de conformidad con la presente se pueden caracterizar, además, por tener estructuras que no están sustancialmente acomplejadas por la porción amilosa del almidón. Si en la composición acuosa de polímero fundido la amilosa se acompleja con el surfactante, en la interfase agua-aire de los elementos fibrosos incipientes que se forman existe menos surfactante para reducir la tensión superficial. Además, la presencia del complejo amilosa-surfactante disminuye las propiedades de tracción en seco de la estructura fibrosa, medida por el Método de prueba de tracción en seco descrito en la presente descripción. La presencia de un complejo amilosa-surfactante puede detectarse mediante el Método de prueba de la determinación de surfactante libre total en estructuras fibrosas mediante el uso de extracción con agua/HPLC descrito en la presente descripción. Por ejemplo, se analizó una estructura fibrosa producida a partir de elementos fibrosos preparados con 1.3 % de un surfactante de humectación no rápida; es decir, Aerosol® OT (IV) mediante el Método de prueba de la determinación de surfactante libre total en estructuras fibrosas mediante el uso de extracción con agua/HPLC descrito en la presente descripción. El extracto contenía solo 0.49 % de Aerosol® OT (38 % de recuperación), el resto del surfactante Aerosol® OT permaneció en la estructura fibrosa. Por el contrario, el extracto de una estructura fibrosa producida a partir de elementos fibrosos preparados con 1.3 % de un surfactante humectación rápida, es decir, Aerosol® MA-80 (II), contenía 1.1 % de Aerosol® MA-80 (85 % de recuperación) y solo el 0.2 % de Aerosol® MA-80 permaneció en la estructura fibrosa. Los elementos fibrosos de la presente invención que contienen uno o más surfactantes de humectación rápida de la presente invención producen estructuras fibrosas que tienen una recuperación del surfactante de humectación rápida mayor que 50 % después de la extracción con agua, de conformidad con el Método de prueba de la determinación de surfactante libre total en estructuras fibrosas mediante el uso de extracción con agua/HPLC descrito en la presente descripción. En un ejemplo, los agentes surfactantes de humectación rápida de la presente invención que no se acomplejan con la amilosa tienen longitudes de cadena menores que 8 átomos de carbono y las cadenas tienen algún grado de ramificación.

En un ejemplo, los surfactantes de humectación rápida exhiben tensiones superficiales menores que 39 mN/rn* después de 0.1 segundo a una concentración de surfactante de humectación rápida de 1 g/litro a 25 °C, medido con el Método de prueba de la tensión superficial dinámica ("presión de burbuja") descrito en Dynamics of Adsorption at Liquid Interfaces: Theory, Experiment, Application, de Stanislav Dukhin, Gunter Kretzschmar y Reinhard Miller, p. 157, incorporado en la presente descripción como referencia. Este método de prueba usa una solución de amilosa al 0.1-2.5 % en lugar de agua destilada para investigar si el surfactante de humectación rápida está acomplejado por la amilosa.

Un surfactante de humectación rápida puede estar presente tanto en el interior como en el exterior de los elementos fibrosos producidos a partir de la composición acuosa de polímero fundido, lo que se distingue de un tratamiento solo de superficie de los elementos fibrosos formados. Se puede determinar cualquier surfactante de humectación rápida que esté presente en el exterior de un elemento fibroso mediante la extracción del elemento fibroso con un disolvente que disuelva el surfactante, pero que no provoque el hinchamiento del elemento fibroso, y después mediante el análisis del surfactante por CL- espectrometría de masa. El surfactante que está presente en el interior del elemento fibroso se puede determinar mediante la extracción del elemento fibroso con un disolvente que disuelva el surfactante y que también provoque el hinchamiento de los elementos fibrosos, tal como mezclas de agua/alcohol o agua/acetona seguida por el análisis del surfactante mediante una técnica tal como CL-espectrometría de masa. Alternativamente, el elemento fibroso se puede tratar con una enzima tal como amilasa que degrada el polímero formador de elementos fibrosos, por ejemplo, un polisacárido, pero no el surfactante de humectación rápida, y el surfactante puede analizarse en la solución obtenida por CL-espectrometría de masa.

Aditivos sólidos Las estructuras fibrosas y/o los productos de papel sanitario de la presente invención pueden comprender, además, uno o más aditivos sólidos. Como se usa en la presente descripción, "aditivo sólido" significa un aditivo capaz de aplicarse a una superficie de una estructura fibrosa en forma sólida. Dicho de otro modo, el aditivo sólido de la presente invención se puede distribuir directamente en una superficie de un sustrato no tejido 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 distribuirse en una superficie de un sustrato no tejido. El aditivo sólido de la presente invención se puede distribuir mediante un gas o combinaciones de gases. 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 aditivos sólidos de la presente invención pueden tener geometrías diferentes o áreas en corte 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.

Como se usa en la presente descripción, "partícula" 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.

Los aditivos sólidos podrían estar presentes en las estructuras fibrosas de la presente invención a un nivel mayor que aproximadamente 1 y/o mayor que aproximadamente 2 y/o mayor que aproximadamente 4 y/o a aproximadamente 20 y/o a aproximadamente 15 y/o a aproximadamente 10 g/m2. En un ejemplo, una estructura fibrosa de la presente invención comprende de aproximadamente 2 a aproximadamente 10 y/o de aproximadamente 5 a aproximadamente 10 g/m2 de aditivo sólido.

En un ejemplo, los aditivos sólidos se encuentran presentes en las estructuras fibrosas de la presente invención a un nivel mayor que 5 % y/o mayor que 10 % y/o mayor que 20 % a aproximadamente 50 % y/o a aproximadamente 40 % y/o a aproximadamente 30 %.

Los ejemplos no limitantes de aditivos sólidos de la presente invención incluyen fibras, por ejemplo, fibras de pulpa. Los ejemplos no limitantes de fibras de pulpa incluyen fibras de pulpa de madera dura, fibras de pulpa de madera blanda y mezclas de estas. En un ejemplo, los aditivos sólidos comprenden fibras de pulpa de eucalipto. En otro ejemplo, los aditivos sólidos incluyen fibras de pulpa tratadas por vía química.

Material de tejido ligero La estructura fibrosa y/o el producto de papel sanitario pueden comprender, además, un material de tejido ligero. El material de tejido ligero podría comprender cualquier material adecuado capaz de unirse al sustrato no tejido de la presente invención. En un ejemplo, el material de tejido ligero comprende un material que puede termounirse al sustrato no tejido de la presente invención. Los ejemplos no limitantes de materiales de tejido ligero adecuados incluyen filamentos de la presente invención. En un ejemplo, el material de tejido ligero comprende filamentos que comprenden polímeros hidroxilados. En otro ejemplo, el material de tejido ligero comprende filamentos de almidón. En otro ejemplo, el material de tejido ligero comprende filamentos que comprenden un polímero termoplástico. En otro ejemplo, el material de tejido ligero comprende una estructura fibrosa de conformidad con la presente invención, en donde la estructura fibrosa comprende filamentos que comprenden polímeros hidroxilados, tales como filamentos de almidón y/o polímeros termoplásticos. En otro ejemplo, el material de tejido ligero podría comprender una película. En otro ejemplo, el material de tejido ligero puede comprender un sustrato de tela no tejida de conformidad con la presente invención. En otro ejemplo, el material de tejido ligero podría comprender un látex.

En un ejemplo, los aditivos sólidos están ubicados entre el material de tejido ligero y el sustrato de tela no tejida, por ejemplo, una superficie del sustrato de tela no tejida. El material de tejido ligero puede estar conectado a una superficie del sustrato de tela no tejida, por ejemplo, en uno o más sitios de unión.

En un ejemplo, el material de tejido ligero podría ser de la misma composición que el sustrato no tejido.

El material de tejido ligero puede estar presente en las estructuras fibrosas de la presente invención con un peso base mayor que 0.1 y/o mayor que 0.3 y/o mayor que 0.5 y/o mayor que 1 y/o mayor que 2 g/m2 y/o menor que 10 y/o menor que 7 y/o menor que 5 y/o menor que 4 g/m2, determinado por el Método de prueba del peso base descrito en la presente descripción.

Métodos de la presente invención Los métodos de la presente invención se refieren a la producción de estructuras poliméricas, tales como elementos fibrosos, a partir de composiciones acuosas de polímero fundido que comprenden un polímero formador de elementos fibrosos, tal como un polímero hidroxilado, y un surfactante de humectación rápida.

Métodos para fabricar estructuras fibrosas Las Figuras 1 y 2 ilustran un ejemplo de un método para fabricar una estructura fibrosa de la presente invención. Como se muestra en las Figuras 1 y 2, el método 10 comprende las etapas de: a. proporcionar los primeros filamentos 12 a partir de una primera fuente 14 de filamentos, que forman una primera capa 16 de filamentos; b. proporcionar los segundos filamentos 18 a partir de una segunda fuente 20 de filamentos, que forman una segunda capa 22 de filamentos; c. proporcionar los terceros filamentos 24 a partir de una tercera fuente 26 de filamentos, que forman una tercera capa 28 de filamentos; d. proporcionar aditivos sólidos 30 a partir de una fuente 32 de aditivos sólidos; e. proporcionar los cuartos filamentos 34 a partir de una cuarta fuente 36 de filamentos, que forman una cuarta capa 38 de filamentos; y f. recolectar los primeros, segundos, terceros y cuartos filamentos 12, 18, 24, 34 y los aditivos sólidos 30 para formar una estructura fibrosa 40, en donde la primera fuente 14 de filamentos está orientada en un primer ángulo a con respecto a la dirección de máquina de la estructura fibrosa 40; la segunda fuente 20 de filamentos está orientada en un segundo ángulo ß con respecto a una dirección de máquina diferente del primer ángulo a; la tercera fuente 26 está orientada en un tercer ángulo d con respecto a una dirección de máquina diferente del primer ángulo a y el segundo ángulo ß, y en donde la cuarta fuente 36 está orientada en un cuarto ángulo e con respecto a una dirección de máquina diferente del segundo ángulo ß y el tercer ángulo d.

Las primera, segunda y tercera capas 16, 22, 28 de filamentos se recolectan en un dispositivo de recolección 42, que puede ser una banda o tela. El dispositivo de recolección 42 puede ser una banda con patrón que imparte un patrón, tal como un patrón de repetición no aleatorio, a la estructura fibrosa 40 durante el proceso de fabricación de la estructura fibrosa. Las primera, segunda y tercera capas 16, 22, 28 de filamentos se recolectan (por ejemplo, una encima de la otra) en el dispositivo de recolección 42 para formar un sustrato de tela no tejida de capas múltiples 44, sobre el cual se depositan los aditivos sólidos 30. Después, la cuarta capa 38 de filamentos puede depositarse sobre los aditivos sólidos 30 para formar un tejido ligero 46.

El primer ángulo a y el cuarto ángulo e pueden ser el mismo ángulo, por ejemplo, 90°, con respecto a la dirección de máquina.

El segundo ángulo ß y el tercer ángulo d pueden ser el mismo ángulo, simplemente positivo y negativo entre sí. Por ejemplo, el segundo ángulo ß puede ser de -40° con respecto a la dirección de máquina y el tercer ángulo d puede ser de +40° con respecto a la dirección de máquina.

En un ejemplo, al menos uno de los ángulos primero, segundo y tercero a, ß, d es menor que 90° con respecto a la dirección de máquina. En otro ejemplo, el primer ángulo a y/o el cuarto ángulo e son de aproximadamente 90° con respecto a la dirección de máquina. En todavía otro ejemplo, el segundo ángulo ß y/o el tercer ángulo d es de aproximadamente ±10° a aproximadamente ±80° y/o de aproximadamente ±30° a aproximadamente ±60° con respecto a la dirección de máquina y/o aproximadamente ±40° con respecto a la dirección de máquina.

En un ejemplo, las primera, segunda y tercera capas 16, 22, 28 de filamentos se pueden formar en un sustrato de tela no tejida 44 antes de usarse en el proceso para fabricar una estructura fibrosa descrita anteriormente. En este caso, el sustrato de tela no tejida 44 estaría, probablemente, en un rollo matriz que podría desenrollarse en el proceso de fabricación de la estructura fibrosa, y los aditivos sólidos 30 podrían depositarse directamente sobre una superficie del sustrato de tela no tejida 44.

En un ejemplo, la etapa de proporcionar una pluralidad de aditivos sólidos 30 en el sustrato de tela no tejida 44 puede comprender el tendido al aire de los aditivos sólidos 30 mediante el uso de un formador de tendido al aire. Un ejemplo no limitante de un formador de tendido al aire adecuado está disponible de Dan-Web de Aarhus, Dinamarca.

En un ejemplo, la etapa de proporcionar el cuarto filamento 34 de manera que los filamentos hagan contacto con los aditivos sólidos 30 comprende la etapa de depositar el cuarto filamento 34 de manera que al menos una porción (en un ejemplo, todo o sustancialmente todo) de los aditivos sólidos 30 sea contactada por el cuarto filamento 34, al colocar, por lo tanto, los aditivos sólidos 30 entre la cuarta capa 38 de filamentos y el sustrato de tela no tejida 44. Una vez que la cuarta capa 38 de filamentos está colocada, la estructura fibrosa 40 puede someterse a una etapa de unión que une la cuarta capa 38 de filamentos (en este caso, el tejido ligero 46) al sustrato de tela no tejida 44. Esta etapa de unión puede comprender una operación de unión térmica. La operación de unión térmica puede comprender pasar la estructura fibrosa 40 a través de una línea de agarre formada por los rodillos de unión térmica 48, 50. Al menos uno de los rodillos de unión térmica 48, 50 puede comprender un patrón que se traslada hacia los sitios de unión 52 formados en la estructura fibrosa 40.

Adicionalmente de someterse a una operación de unión, la estructura fibrosa puede someterse, además, a otras operaciones de post-procesamiento, tales como grabado, generación de mechón, laminado de engranes, que incluye pasar la estructura fibrosa a través de una línea de agarre formada entre dos rodillos engranados, operaciones para impartir humedad, generación de extremos sin fibra y tratamiento de superficies para formar una estructura fibrosa terminada. En un ejemplo, la estructura fibrosa se somete a un laminado de engranes por medio de pasar la estructura fibrosa a través de una línea de agarre formada por al menos un par de rodillos engranados. En un ejemplo, la estructura fibrosa se somete a laminado de engranes para crear extremos sin fibra en la estructura fibrosa. El laminado de engranes puede producirse antes o después de combinar dos o más estructuras fibrosas para formar un producto de papel sanitario de hojas múltiples. Si se produce después, entonces el producto de papel sanitario de hojas múltiples se pasa a través de la línea de agarre formada por al menos un par de rodillos engranados.

El método para fabricar una estructura fibrosa de la presente invención puede ser de acoplamiento cerrado (en donde la estructura fibrosa se enrolla de forma retorcida en un rodillo antes de proceder a una operación de conversión) o de acoplamiento directo (en donde la estructura fibrosa no se enrolla de forma retorcida en un rodillo antes de proceder a una operación de conversión) con una operación de conversión para grabar, imprimir, deformar, hacer un tratamiento de superficie u otra operación posterior a la formación conocida por aquellos con experiencia en la materia. Para los propósitos de la presente invención, el acoplamiento directo significa que la estructura fibrosa puede proceder directamente a una operación de conversión en lugar de, por ejemplo, enroscarse intrincadamente en un rollo y luego desenroscarse para proceder a una operación de conversión.

En un ejemplo, se puede combinar una o más hojas de la estructura fibrosa de conformidad con la presente invención con otra hoja de estructura fibrosa, que puede ser, además, una estructura fibrosa de conformidad con la presente invención, para formar un producto de papel sanitario de hojas múltiples que exhiba una relación de tracción de 2 o menor y/o menor que 1.7 y/o menor que 1.5 y/o menor que 1.3 y/o menor que 1.1 y/o mayor que 0.7 y/o mayor que 0.9, medido de conformidad con el Método de prueba de la tracción en seco descrito en la presente descripción. En un ejemplo, el producto de papel sanitario de hojas múltiples puede formarse al combinar dos o más hojas de estructura fibrosa de conformidad con la presente invención. En otro ejemplo, se puede combinar dos o más hojas de estructura fibrosa de conformidad con la presente invención para formar un producto de papel sanitario de hojas múltiples de manera que los aditivos sólidos presentes en las hojas de la estructura fibrosa sean adyacentes a cada una de las superficies externas del producto de papel sanitario de hojas múltiples.

El proceso de la presente invención puede incluir la preparación de rollos individuales de estructura fibrosa y/o productos sanitarios de papel que comprenden estructuras fibrosas que son adecuadas para el uso de los consumidores.

En un ejemplo, las fuentes de filamentos comprenden dados de meltblow que producen filamentos a partir de una composición de polímero fundido de conformidad con la presente invención. En un ejemplo, como se muestra en la Figura 3, el troquel de meltblow 54 puede comprender al menos un orificio formador de filamentos 56 y/o 2 o más y/o 3 o más hileras de orificios formadores de filamentos 56 desde los cuales se hilan los filamentos. Al menos una hilera de los orificios formadores de filamentos 56 contiene 2 o más y/o 3 o más y/o 10 o más orificios formadores de filamentos 56. Además de los orificios formadores de filamentos 56, el troquel de meltblow 54 comprende orificios liberadores de fluido 58, tales como orificios liberadores de gas, en un ejemplo, orificios liberadores de aire, que atenúan los filamentos que se forman a partir de los orificios formadores de filamentos 56. Uno o más orificios liberadores de fluido 58 pueden estar asociados con un orificio formador de filamentos 56, de manera que el fluido que sale del orificio liberador de fluido 58 sea paralelo o sustanclalmente paralelo (en lugar de tener un ángulo como un troquel de borde afilado) a una superficie externa de un filamento que sale del orificio formador de filamentos 56. En un ejemplo, el fluido que sale del orificio liberador 58 de fluido hace contacto con la superficie exterior de un filamento 56 que se formó en un orificio formador de filamentos en un ángulo menor que 30° y/o menor que 20° y/o menor que 10° y/o menor que 5o y/o aproximadamente 0o. En torno a un orificio formador de filamentos 56 pueden estar dispuestos uno o más orificios de liberación de fluidos 58. En un ejemplo, uno o más orificios liberadores de fluido 58 están asociados con un único orificio formador de filamentos 56, de manera que el fluido que sale del uno o más orificios liberadores de fluido 58 hace contacto con la superficie externa de un solo filamento formado en el único orificio formador de filamentos 56. En un ejemplo, el orificio liberador de fluido 58 permite que un fluido, tal como un gas, por ejemplo, aire, haga contacto con la superficie externa de un filamento formado en un orificio formador de filamentos 56, en lugar de hacer contacto con una superficie interna de un filamento, tal como lo que sucede cuando se forma un filamento hueco.

Composición acuosa de polímero fundido La composición acuosa de polímero fundido de la presente invención comprende un polímero formador de elementos fibrosos procesado en estado fundido, tal como un polímero hidroxilado procesado en estado fundido, y un surfactante de humectación rápida de conformidad con la presente invención.

Las composiciones acuosas de polímero fundido ya pueden estar formadas o pueden necesitar una etapa de procesamiento en estado fundido para convertir una materia prima de polímero formador de elementos fibrosos, tal como un polímero hidroxilado, en un polímero formador de elementos fibrosos procesado, tal como un polímero hidroxilado procesado en estado fundido, lo que produce, de este modo, la composición acuosa de polímero fundido. Para convertir la materia prima de polímero formador de elementos fibrosos en el polímero formador de elementos fibrosos procesado en estado fundido se puede usar cualquier etapa adecuada de procesamiento en estado fundido conocida en la materia. Como se usa en la presente descripción, "procesamiento en estado fundido" significa cualquier operación y/o proceso mediante el cual se suaviza un polímero hasta el grado que pueda ser llevado a un estado fluido.

Las composiciones acuosas de polímero fundido de la presente invención de la presente invención pueden tener una viscosidad de cizallamiento, medida de acuerdo con el Método de prueba de medición de la viscosidad de cizallamiento de composiciones acuosas de polímero fundido descrito en la presente invención, de aproximadamente 0.5 pascales-segundo a aproximadamente 25 pascales-segundo y/o de aproximadamente 2 pascales-segundo a aproximadamente 20 pascales-segundo y/o de aproximadamente 3 pascales-segundo a aproximadamente 10 pascales-segundo, medida a una velocidad de cizallamiento de 3000 seg"1 y a una temperatura de procesamiento (50 °C a 100 °C). Las composiciones acuosas de polímero fundido pueden tener un valor 5 del índice de dilución n, medido por el Método de prueba de medición de la viscosidad de cizallamiento de composiciones acuosas de polímero fundido descrito en la presente descripción, de aproximadamente 0.4 a aproximadamente 1.0 y/o de aproximadamente 0.5 a aproximadamente 0.8.

Cuando se hilan elementos fibrosos a partir de las composiciones acuosas de polímero fundido, estas últimas pueden tener una temperatura de aproximadamente 50 °C a aproximadamente 100 °C y/o de aproximadamente 65 °C a aproximadamente 95 °C y/o de aproximadamente 70 °C a aproximadamente 90 °C.

En un ejemplo, la composición de polímero fundido de la presente invención puede comprender de aproximadamente 30 % y/o de aproximadamente 40 % y/o de aproximadamente 45 % y/o de aproximadamente 50 % a aproximadamente 75 % y/o a aproximadamente 80 % y/o a aproximadamente 85 % y/o a aproximadamente 90 % y/o a aproximadamente 95 % y/o a aproximadamente 99.5 % en peso de la composición acuosa de polímero fundido de un polímero formador de elementos fibrosos, tal como un polímero hidroxilado. Antes de cualquier reticulación, el polímero formador de elementos fibrosos, tal como un polímero hidroxilado, puede tener un peso molecular promedio ponderado mayor que 100,000 g/mol, determinado por el Método de prueba del peso molecular promedio ponderado descrito en la presente descripción.

En las composiciones acuosas de polímero fundido está presente un surfactante de humectación rápida, y/o se puede añadir a la composición acuosa de polímero fundido antes del procesamiento de la composición acuosa de polímero fundido.

En la composición acuosa de polímero fundido puede estar presente un polímero no hidroxilado, tal como poliacrilamida, y/o se puede añadir a la composición acuosa de polímero fundido antes del procesamiento de la composición acuosa de polímero fundido.

En la composición acuosa de polímero fundido pueden estar presentes un sistema de reticulación que comprende un agente de reticulación, tal como un imidazolidinona y, opcionalmente, un facilitador de reticulación, tal como una sal de amonio, y/o se pueden añadir a la composición acuosa de polímero fundido antes del procesamiento de la composición acuosa de polímero fundido.

Como se usa en la presente descripción, "agente de reticulación" se refiere a cualquier material capaz de reticular un polímero hidroxilado dentro de una composición de fusión polimérica de conformidad con la presente invención. Los ejemplos no limitantes de agentes de reticulación adecuados incluyen ácidos policarboxílicos y/o imidazolidinonas.

Como se usa en la presente descripción, "facilitador de reticulación" se refiere a cualquier material capaz de activar un agente de reticulación transformando así al agente de reticulación desde su estado inactivo a su estado activo. En otras palabras, cuando un agente de reticulación está en su estado no activado, el polímero hidroxilado presente en la composición de polímero fundido no experimenta una reticulación inaceptable. La reticulación inaceptable desplaza la viscosidad de cizallamiento y el valor n más allá de los intervalos especificados, que se determinan de conformidad con el Método de prueba de medición de la viscosidad de cizallamiento de composiciones acuosas de polímero fundido. En el caso de los agentes de reticulación imidazolidinona (tales como dihidroxietilenurea o "DHEU"), el pH y la temperatura de la composición de polímero fundido deben estar en los intervalos deseados, medidos por el Método de prueba del pH de la composición de polímero fundido y el Método de prueba de la temperatura de la composición de polímero fundido descritos en la presente descripción; la reticulación inaceptable se produce fuera de estos intervalos.

Cuando un agente de reticulación de conformidad con la presente invención está activo, este agente de preferencia puede reticular de manera aceptable el polímero hidroxilado de la estructura polimérica, como se determina de conformidad con el Método de prueba de la tensión inicial total en húmedo descrito en la presente descripción.

Tras la reticulación del polímero hidroxilado durante la etapa de curado, el agente de reticulación se convierte en una parte integral de la estructura polimérica como resultado de la reticulación del polímero hidroxilado, como se muestra en la siguiente representación esquemática: Polímero hidroxilado - agente de reticulación - polímero hidroxilado El facilitador de reticulación puede incluir derivados del material que pudieran estar presentes después de la transformación/activación del agente de reticulación. Por ejemplo, una sal facilitadora de reticulación modificada químicamente a su forma ácida y viceversa.

Los ejemplos no limitantes de facilitadores de reticulación adecuados incluyen ácidos que tienen un pKa menor que 6 o sales de estos. Los auxiliares de reticulación pueden ser ácidos de Bronsted o sales de estos, como las sales de amonio de los mismos.

Adicionalmente, las sales metálicas como sales de magnesio y zinc pueden utilizarse como auxiliares de reticulación, individualmente o combinadas con ácidos de Bronsted o las sales de estos.

Los ejemplos no limitantes de facilitadores de reticulación adecuados incluyen ácido benzoico, ácido cítrico, ácido fórmico, ácido glicólico, ácido láctico, ácido maleico, ácido itálico, ácido fosfórico, ácido hipofosfórico, ácido succínico y mezclas de estos y/o sus sales, tales como sus sales de amonio, tales como glicolato de amonio, citrato de amonio, cloruro de amonio y sulfato de amonio.

Otros ejemplos no limitantes de facilitadores de reticulación adecuados incluyen sales de glioxal bisulfito, sales de aminas primarias, tales como sales de hidroxietilamonio, sales de hidroxipropilamonio, sales de aminas secundarias, toluensulfonato de amonio, bencensulfonato de amonio, xilensulfonato de amonio, cloruro de magnesio y cloruro de cinc.

Ejemplo no limitante: síntesis de una composición acuosa de polímero fundido Una composición acuosa de polímero fundido de la presente invención se puede preparar con extrusores de tornillo, tal como un extrusor de doble tornillo con cilindro ranurado.

En la Figura 4A se ilustra esquemáticamente un barril 60 de un extrusor de doble tornillo 40:1 APV Baker (Peterborough, Inglaterra) de 58 mm de diámetro. El barril 60 está separado en ocho zonas, identificadas como zonas 1-8. El barril 60 contiene el tornillo de extrusión y los elementos de mezclado ilustrados esquemáticamente en la Figura 4B, y durante el proceso de extrusión actúa como un recipiente de contención. En la zona 1 está dispuesto un puerto de alimentación de sólidos 62, en la zona 2 está dispuesto un primer puerto de alimentación de líquidos 64, en la zona 3 está dispuesto un segundo puerto de alimentación de líquidos 66, en la zona 4 está dispuesto un tercer puerto de alimentación de líquidos 68 y en la zona 5 está dispuesto un cuarto puerto de alimentación de líquidos 70. En la zona 7 se incluye una ranura 72 para enfriar y reducir el contenido de líquido, tal como agua, de la mezcla antes de salir del extrusor. Opcionalmente, puede usarse un material de relleno para la ranura, disponible comercialmente de APV Baker, a fin de evitar que la composición de polímero fundido salga por la ranura 72. El flujo de la composición acuosa de polímero fundido a través del barril 60 es desde la zona 1 , al salir del barril 60, hasta la zona 8.

En la Figura 4B se ilustra esquemáticamente una configuración de tornillo y elemento de mezclado para el extrusor de doble tornillo. El extrusor de doble tornillo comprende una pluralidad de husillos dobles (TLS) (designados como A y B) y paletas (designadas como C) y husillos dobles de retroceso (RTLS) (designados como D) instalados en serie, como se ilustra en la Tabla 1.

Los elementos de tornillo (A - B) se caracterizan por la cantidad de husillos continuos y el desplazamiento de estos. 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 desplazamiento 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 longitud del elemento dividido entre el diámetro del mismo.

En este ejemplo se usan TLS y RTLS. El elemento de tornillo tipo A es un TLS con un desplazamiento de 1.0 y relaciones de longitud variables. El elemento de tornillo tipo B es un TLS con un desplazamiento de 0.5 y relaciones de longitud variables.

Las paletas C de orejeta doble, que sirven como elementos de mezclado, se incluyen en serie, además, con los elementos de tornillo SLS y TLS para mejorar el mezclado. La paleta C tiene una relación de longitud de 1/4. Para controlar el flujo y el tiempo correspondiente de mezclado se usan diversas configuraciones de paletas de orejeta doble y elementos de inversión D, husillos simples y dobles roscados en la dirección opuesta. El elemento de tornillo D es un RTLS con un desplazamiento de 0.5 y una relación de longitud de 0.5.

Por el puerto de alimentación de sólidos 62 de la zona 1 se introducen uno o más polímeros formadores de elementos fibrosos, tales como uno o más polímeros hidroxilados, a una velocidad de 330 gramos/minuto mediante el uso de un alimentador dosificador por pérdida de peso K-Tron (Pitman, NJ). Estos polímeros hidroxilados se combinan dentro del extrusor (zona 2) con un surfactante de humectación rápida (Aerosol® MA-80) añadido por el puerto de alimentación de líquidos 64 (zona 2) a una velocidad de 12 gramos/minuto. Por el puerto de alimentación de líquidos 66 (zona 3) se añade agua, un plastificante externo, a una velocidad de 160 gramos/minuto mediante el uso de una bomba de diafragma Milton Roy (con un cabezal de bomba de 7.2 L (1.9 galones) por hora) (Ivyland, PA) para formar una suspensión de polímero hidroxilado/surfactante de humectación rápida/agua. Además, por el puerto de alimentación de líquidos 66 (zona 3) se puede añadir a la suspensión un facilitador de reticulación, tal como cloruro de amonio. Por el puerto de alimentación de líquidos 68 (zona 4) se puede añadir a la suspensión otro polímero formador de elementos fibrosos, tal como un polímero hidroxilado, por ejemplo, alcohol polivinílico. Por el puerto de alimentación de líquidos 70 (zona 5) se puede añadir a la suspensión un polímero no hidroxilado, tal como poliacrilamida. Por diversos puertos de alimentación a lo largo de la longitud del barril 60 se puede añadir otros aditivos, tales como otros surfactantes, otros polímeros no hidroxilados, otras sales y/o ácidos. Después, esta suspensión se transporta a lo largo del barril 60 del extrusor y se cuece para producir una composición acuosa de polímero fundido que comprende un polímero hidroxilado procesado en estado fundido y un surfactante de humectación rápida. El Tabla 2 describe la temperatura, la presión y la función correspondiente de cada zona del extrusor.

Tabla 2 Una vez que la composición acuosa de polímero fundido sale del primer extrusor, parte de la composición acuosa de polímero fundido se desecha y otra parte (450 g) se alimenta a una bomba de engranajes Mahr (Charlotte, NC) y se bombea a un segundo extrusor. El segundo extrusor provee un medio para enfriar la composición de polímero fundido mediante la descarga de la composición de polímero fundido a la presión atmosférica, y provee otros puntos para incorporar aditivos. En la Figura 5A se ilustra esquemáticamente un barril 74 de un extrusor de doble tornillo APV Baker 13:01 (Peterborough, Inglaterra) de 70 mm de diámetro como segundo extrusor. El barril 74 está separado en cinco zonas, identificadas como zonas 1-5. El barril 74 contiene el tornillo de extrusión y los elementos de mezclado, ilustrados esquemáticamente en la Figura 5B, y durante el proceso de extrusión actúa como recipiente de contención. En la zona 2 está dispuesto un primer puerto de alimentación de líquidos 76, en la zona 3 está dispuesto un segundo puerto de alimentación de líquidos 78 y en la zona 4 está dispuesto un tercer puerto de alimentación de líquidos 80. En la zona 1 se incluye una ranura 82 para enfriar y reducir el contenido de líquido, tal como agua, de la mezcla antes de salir del segundo extrusor. Opcionalmente, puede usarse un material de relleno para la ranura, disponible comercialmente de APV Baker, a fin de evitar que la composición de polímero fundido salga por la ranura 82. El flujo de la composición acuosa de polímero fundido a través del barril 74 es desde la zona 2, al salir del barril 74, hasta la zona 5.

Una configuración de tornillo y elemento de mezcla para el segundo extrusor consta de tornillos de avance dobles (TLS) (designados como A, E, F), paletas (designadas como C) y tornillos de avance simples (SLS) (designados como G) instalados en serie, como se ilustra en la Tabla 3.

Tabla 3 La composición acuosa de polímero fundido que comprende el polímero hidroxilado procesado en estado fundido y el surfactante de humectación rápida procedente del primer extrusor se alimenta en el segundo extrusor en un punto aproximadamente a 5 l/P a lo largo del barril, el puerto de alimentación de líquidos 76 (zona 2). Una ranura 82 abierta a la presión atmosférica está ubicada a aproximadamente 1.5 l/P a lo largo del barril 74 (zona 1). Una parte del vapor de agua escapa de la composición acuosa de polímero fundido y sale a través de la ranura 82. Por el puerto de alimentación de líquidos 78 (zona 3) se puede añadir agua, un plastificante externo y un facilitador de reticulación, tal como cloruro de amonio. Por el puerto de alimentación de líquidos 80 (zona 4) se puede añadir a la suspensión un polímero no hidroxilado, tal como poliacrilamida. Por los diversos puertos de alimentación a lo largo de la longitud del barril 74 se pueden añadir otros aditivos, tales como otros surfactantes, otros polímeros no hidroxilados, otras sales y/o ácidos. Después, la composición acuosa de polímero fundido se transporta por el extrusor hasta el extremo del barril 74 (zona 5).

Posteriormente, se desecha al menos una porción de la composición acuosa de polímero fundido y otra parte (400 g) se alimenta a una bomba de engranajes Mahr (Charlotte, NC) y se bombea a un mezclador estático estilo SMX (Koch-Glitsch, Woodridge, Illinois). El mezclador estático se usa para combinar otros aditivos tales como agentes de reticulación, por ejemplo, una imidazolidinona, facilitadores de reticulación, tales como cloruro de amonio, plastificantes externos, tales como agua, con la composición acuosa de polímero fundido que comprende el polímero hidroxilado procesado en estado fundido y el surfactante de humectación rápida. 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 alta presión. Ahora, la composición acuosa de polímero fundido de la presente invención está lista para ser procesada mediante una operación de procesamiento de polímeros. b. Procesamiento de polímeros Como se usa en la presente descripción, "procesamiento de polímeros" se refiere a cualquier operación y/o proceso por los cuales se forma una estructura polimérica, que comprende un polímero hidroxilado procesado a partir de una composición acuosa de polímero fundido que comprende un polímero hidroxilado procesado en estado fundido. Los ejemplos no limitantes de las operaciones de procesamiento de polímeros incluyen extrusión, moldeo y/o hilado de fibra. La extrusión y el moldeo (por colado o soplado) producen, típicamente, 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 spunbond, fusión por soplo, hilado giratorio, formación de filamento continuo y/o formación de fibra de estopa.

Como se usa en la presente descripción, el término "polímeros hidroxilados procesados" se refiere a cualquier polímero hidroxilado que ha sido expuesto a una operación de procesamiento en estado fundido y a una operación de procesamiento de polímeros posterior a ésta. c. Estructura polimérica La composición acuosa de polímero fundido puede someterse a una o más operaciones de procesamiento de polímeros de manera que la composición de polímero fundido se procesa en una estructura polimérica que comprende el polímero hidroxilado y un sistema de reticulación de conformidad con la presente invención.

Como se usa en la presente descripción, "estructura polimérica" se refiere a cualquier estructura física formada como resultado del procesamiento de una composición acuosa de polímero fundido de conformidad con la presente invención. Los ejemplos no limitantes de estructuras poliméricas de conformidad con la presente invención incluyen elementos fibrosos (tales como filamentos y/o fibras), películas y/o espumas.

Un sistema de reticulación mediante un agente de reticulación y, opcionalmente, un facilitador de reticulación puede reticular entre sí los polímeros hidroxilados procesados para producir la estructura polimérica de la presente invención, con o sin someterse a una etapa de curado. En otras palabras, el sistema de reticulación de conformidad con la presente invención retícula aceptablemente entre sí los polímeros hidroxilados procesados de una composición de polímero fundido procesada mediante el agente de reticulación para formar una estructura polimérica integral, tal como un elemento fibroso. El agente de reticulación puede actuar como "piedra angular" para la estructura polimérica. En un ejemplo, sin el agente de reticulación no se podría formar ninguna estructura polimérica de conformidad con la presente invención.

Las estructuras poliméricas de la presente invención no incluyen recubrimientos ni otros tratamientos de superficie que se aplican a una forma preexistente, tal como un recubrimiento sobre un elemento fibroso, película o espuma. Sin embargo, en un ejemplo de la presente invención, una estructura polimérica, tal como un elemento fibroso, de conformidad con la presente invención puede estar recubierto y/o tener la superficie tratada con un sistema de reticulación de la presente invención.

En un ejemplo, la estructura polimérica producida mediante una operación de procesamiento de polímeros se puede curar a una temperatura de curado de aproximadamente 1 10 °C a aproximadamente 215 °C y/o de aproximadamente 1 10 °C a aproximadamente 200 °C y/o de aproximadamente 120 °C a aproximadamente 195 °C y/o de aproximadamente 130 °C a aproximadamente 185 °C, durante un período de tiempo de aproximadamente 0.01 y/o 1 y/o 5 y/o 15 segundos a aproximadamente 60 minutos y/o de aproximadamente 20 segundos a aproximadamente 45 minutos y/o de aproximadamente 30 segundos a aproximadamente 30 minutos. Los métodos alternativos de curado pueden incluir métodos de radiación, tal como UV (ultravioleta), haz electrónico, IR (infrarrojo) y otros métodos de elevación de temperatura.

Además, la estructura polimérica puede, además, curarse a temperatura ambiente durante días, después o en lugar del curado a una temperatura mayor a la temperatura ambiente.

La estructura polimérica puede exhibir una tensión inicial total en húmedo medida por el Método de prueba de la tensión inicial total en húmedo, de al menos aproximadamente 1.18 g/cm (3 g/pulg) y/o al menos aproximadamente 1.57 g/cm (4 g/pulg) y/o al menos aproximadamente 1.97 g/cm (5 g/pulg) a aproximadamente 23.62 g/cm (60 g/pulg) y/o a aproximadamente 21.65 g/cm (55 g/pulg) y/o a aproximadamente 19.69 g/cm (50 g/pulg).

Las estructuras poliméricas de la presente invención pueden incluir fibras hiladas por fusión o por unión, cortadas, huecas, moldeadas, tales como fibras multilobales y multicomponentes, en especial bicomponentes. La configuración de las fibras multicomponentes, en especial las bicomponentes, pueden ser paralela, funda-núcleo, sectores segmentados, cordón, islotes, o cualquier combinación de estas. La vaina puede ser discontinua o continua alrededor del núcleo. La relación del peso de la funda al núcleo puede ser de aproximadamente 5:95 a aproximadamente 95:5. Las fibras de la presente invención pueden tener diferentes geometrías que incluyen redonda, elíptica, perfilada, rectangular, y otras diversas excentricidades.

En un producto de estructura multipolimérica, tal como una estructura o trama fibrosa, puede incorporarse una o más estructuras poliméricas de la presente invención cuando están en forma de fibras. Por último, ese producto de estructura multipolimérica puede incorporarse en un producto comercial, tal como un producto higiénico de papel tisú de una hoja o de múltiples hojas, por ejemplo, un pañuelo desechable, papel higiénico, paños o toallas de papel, productos para la protección femenina, pañales, papeles para escritura, núcleos, tales como núcleos de papel tisú, y otros tipos de productos de papel.

A continuación se incluyen ejemplos no limitantes de procesos para preparar estructuras poliméricas de conformidad con la presente invención. i) Formación de elementos fibrosos Se prepara una composición acuosa de polímero fundido, que comprende un polímero hidroxilado procesado en estado fundido y un surfactante de humectación rápida, de conformidad con la síntesis de una composición acuosa de polímero fundido descrita anteriormente. Como se muestra en la Figura 6, la composición acuosa de polímero fundido se puede procesar en un elemento fibroso. La composición acuosa de polímero fundido presente en un extrusor 102 se bombea a un troquel 104 mediante la bomba 103, tal como una Zenith®, tipo PEP II, que tiene una capacidad de 10 centímetros cúbicos por revolución (cc/rev), fabricada por Parker Hannifin Corporation, división Zenith Pumps, de Sanford, NC, Estados Unidos. El flujo de la composición acuosa de polímero fundido al troquel 104 se controla mediante el ajuste del número de revoluciones por minuto (rpm) de la bomba 103. Los tubos que conectan el extrusor 102, la bomba 103, el troquel 104 y, opcionalmente, un mezclador 116 se calientan eléctricamente y controlan termostáticamente a 65 °C.

El troquel 104 tiene varias hileras de toberas de extrusión circular 200 separadas entre sí por un paso P (Figura 7) de aproximadamente 2.489 milímetros (aproximadamente 0.098 pulgadas). Las toberas están dispuestas en una rejilla escalonada con una separación de 2.489 milímetros (aproximadamente 0.098 pulgadas) dentro de las hileras y una separación de 2.159 milímetros (aproximadamente 0.085 pulgadas) entre hileras. Las toberas 200 tienen diámetros interiores individuales D2 de aproximadamente 0.254 milímetros (aproximadamente 0.010 pulgadas) y diámetros exteriores individuales (D1) de aproximadamente 0.813 milímetros (aproximadamente 0.032 pulgadas). Cada tobera 260 está encerrada por un orificio anular 250 formado en una placa 200 (Figuras 7 y 8) con un grosor de aproximadamente 1.9 milímetros (aproximadamente 0.075 pulgadas). Un patrón de una pluralidad de los orificios 250 en la placa 260 se corresponde con un patrón de toberas de extrusión 200. Una vez que la placa de orificios se combina con los troqueles, el área obtenida para el flujo de aire es de aproximadamente 36 por ciento. La placa 260 se fija de manera que los filamentos embrionarios 1 10 que se extruyen a través de las toberas 200 queden rodeados y atenuados por corrientes de aire humidificado generalmente cilindricas, suministradas a través de los orificios 250. Las toberas pueden extenderse a una distancia de aproximadamente 1.5 mm a aproximadamente 4 mm y, más específicamente, de aproximadamente 2 mm a aproximadamente 3 mm, más allá de una superficie 261 de la placa 260 (Figura 7). Como se muestra en la Figura 9, se forma una pluralidad de orificios limitados por el aire 300 al conectar las boquillas de dos hileras exteriores en cada lado de la pluralidad de boquillas, vistas en plano, de modo que cada orificio de la capa periférica comprenda una abertura anular 250 descrita anteriormente. Además, cada una de las otras hileras y columnas de las boquillas capilares restantes están bloqueadas, lo que incrementa el espacio de separación entre las boquillas capilares activas.

Como se muestra en la Figura 6, el aire de atenuación puede suministrarse al calentar aire comprimido desde una fuente 106 por medio de un calentador de resistencia eléctrica 108, por ejemplo, un calentador fabricado por Chromalox, División de Emerson Electric, de Pittsburgh, PA, EE. UU. Se agrega una cantidad adecuada de vapor 105 a una presión absoluta de aproximadamente 240 a aproximadamente 420 kilopascales (kPa) controlada por una válvula de globo (no se muestra) para saturar o prácticamente saturar el aire caliente a las condiciones del tubo de suministro 115 calentado eléctricamente y controlado de manera termostática. El condensado se elimina en un separador 107 calentado eléctricamente y controlado de manera termostática. La presión absoluta del aire de atenuación es de aproximadamente 130 kPa a aproximadamente 310 kPa medida en el tubo 115. Los filamentos 110 que se extruyen tienen un contenido de humedad de aproximadamente 20 % y/o de aproximadamente 25 % a aproximadamente 50 % y/o a aproximadamente 55 % en peso. Los filamentos 110 se secan mediante una corriente de aire de secado 109 que tiene una temperatura de aproximadamente 149 °C (aproximadamente 300 °F) a aproximadamente 315 °C (aproximadamente 600 °F) con un calentador de resistencia eléctrica (no mostrado) que se suministra a través de las toberas de secado 112 y se descarga en un ángulo generalmente perpendicular en relación con la orientación general de las fibras embrionarias que se extruyen. El contenido de humedad de los filamentos 110 se reduce por secado de aproximadamente 45 % a aproximadamente 15 % (es decir, de una consistencia de aproximadamente 55 % a una consistencia de aproximadamente 85 %) y las fibras se recolectan en un dispositivo de recolección 111 , como una banda porosa móvil.

Los parámetros del proceso son los siguientes en la Tabla 4.

Tabla 4 ii) Formación de espuma La composición acuosa de polímero fundido para la formación de espuma se puede preparar de manera similar a la de la formación de elementos fibrosos, excepto que el contenido de agua añadida puede ser menor, típicamente, de aproximadamente 10-21 % del peso de polímero hidroxilado. Con menos agua para plastificar el polímero hidroxilado, se necesitan temperaturas más elevadas en las zonas 5-8 del extrusor (Figura 4A), típicamente, de aproximadamente 150-250 °C. Además, con menos agua disponible, puede ser necesario añadir el sistema de reticulación, especialmente, el agente de reticulación, conjuntamente con el agua en la zona 1. Para evitar una reticulación prematura en el extrusor, el pH de la composición acuosa de polímero fundido debe estar entre 7 y 8, lo que puede lograrse mediante el uso de un facilitador de reticulación, por ejemplo, una sal de amonio. En el lugar donde emerge el material extruido se coloca un troquel y se mantiene, típicamente, a aproximadamente 60-210 °C. En la presente invención se puede usar almidones modificados con alto contenido de amilosa (por ejemplo, mayor que 50 % y/o mayor que 75 % y/o mayor que 90 % en peso del almidón de amilosa) granulados para tamaños de partícula que varían de aproximadamente 400-1500 micrones. Además, puede ser conveniente agregar una cantidad de aproximadamente 1 % a 8 % de un agente nucleante como microtalco o una sal de metal alcalino o de metal alcalinotérreo, tal como sulfato de sodio o cloruro de sodio en peso del almidón. La espuma puede tener diversas formas. iii) Formación de películas La composición acuosa de polímero fundido para la formación de película se puede preparar de manera similar a la de la formación de espuma, excepto que el contenido de agua añadida puede ser inferior, típicamente, 3-15 % del peso del polímero hidroxilado, y se incluye un plastificante externo de tipo poliol, tal como glicerol, a aproximadamente 10-30 % del peso del polímero hidroxilado. Al igual que con la formación de espuma, las zonas 5-7 (Figura 4A) se mantienen a aproximadamente 160-210 °C; sin embargo, la temperatura de la hendidura del troquel es menor, entre 60-120 °C. Al igual que con la formación de espuma, el sistema de reticulación, especialmente, el agente de reticulación, se puede añadir conjuntamente con el agua en la zona 1 , y el pH de la composición acuosa de polímero fundido puede estar entre aproximadamente 7-8, lo que puede lograrse mediante el uso de un facilitador de reticulación, por ejemplo, una sal de amonio.

Ejemplo no limitante de estructura fibrosa de la presente invención Los materiales usados en los Ejemplos indicados más abajo son como sigue: CPI 050820-156 es un almidón de maíz dentado diluido en ácido con un peso molecular promedio ponderado de 2,000,000 g/mol suministrado por Corn Products International, Westchester, IL.

Hyperfloc NF301 , una poliacrilamida no iónica (PAAM) que tiene un peso molecular promedio entre 5,000,000 y 6,000,000 g/mol, se suministra por Hychem, Inc., Tampa, FL. Hyperfloc NF221 , una PAAM no iónica tiene un peso molecular promedio entre 4,000,000 y 5,000,000 g/mol, y se suministra, además, por Hychem, Inc.

MA-80-PG aerosol es un surfactante aniónico de sihexil succinato de sodio suministrado por Cytec Industries, Inc., Woodland Park, NJ.

Ejemplo 1 La solución de PAAM se prepara al disolver Hyperfloc NF301 seco en agua hasta una concentración final de 2.2 % en peso. Para asegurar una disolución completa, el polímero se disuelve en condiciones de cizallamiento alto mediante el uso de un mezclador de velocidad alta. La solución resultante Hyperfloc NF301 tiene un peso molecular promedio de 4,000,000 g/mol. Debe considerarse que una poliacrilamida de peso molecular más alto puede obtenerse mediante la disolución de polímero seco en una concentración diluida y agitación suave. Sin embargo, una solución polimérica diluida puede no ser útil para el presente ejemplo. A 25 °C la solución tiene una viscosidad de cizallamiento de aproximadamente 100 Pa.s, y una viscosidad elongacional de aproximadamente 1000 Pa.s en una tensión de Hencky de 7.

La solución de Hyperfloc NF301 al 2.2 % se suministra a la zona uno de un extrusor de doble tornillo 40:1 APV Baker con ocho zonas de temperatura. Ahí, se procesan por fusión con almidón CPI 050820-156, cloruro de amonio, surfactante en aerosol MA-80-PG, y agua. La composición fundida alcanza una temperatura pico de 170 a 175 °C en el extrusor de cocción. La composición en el extrusor es 42 % de agua en donde la conformación de los sólidos es 97.2 % CPI 050820-156, 1.5 % de aerosol MA-80-PG, 0.8 % de poliacrilamida Hyperfloc NF301 y 0.5 % de cloruro de amonio. Esta mezcla se transporta a lo largo del barril a través de las zonas 2 a 8 y se cuece para producir una composición acuosa de polímero fundido. Desde el extrusor, la composición de polímero fundido se alimenta a una bomba de engranaje Mahr y, después, se entrega a un segundo extrusor. El segundo extrusor es un 13:1 APV Baker de doble tornillo, que sirve para enfriar la composición de polímero fundido mediante la ventilación de una corriente a presión atmosférica. El segundo extrusor sirve, además, como un lugar para aditivos a la composición fundida de polímero hidroxilo. Particularmente, una segunda corriente de poliacrilamida Hyperfloc NF301 al 2.2 % se introduce en un nivel de 0.2 % en una base de sólidos. Esto eleva el nivel total de Hyperfloc NF301 hasta 1.0 % de los sólidos. El material que no se ventila se transporta a lo largo del extrusor hasta una segunda bomba de fundido Mahr.

Desde aquí, la composición fundida de polímero hidroxilo se suministra a una serie de mezcladores estáticos en donde se añade un agente de reticulación, un activador, y agua. En este punto la composición fundida tiene de 50 a 55 % de sólidos totales. En una base sólida, la composición fundida comprende 90.5 % de almidón CPI 050820-156, 5 % de agente de reticulación, 2 % de cloruro de amonio, 1.5 % de surfactante, y 1.0 % de Hyperfloc NF301 PAAM. Desde los mezcladores estáticos, la composición se entrega a una matriz de fusión soplado mediante una bomba de fusión.

Las fibras atenuadas resultantes tienen diámetros que varían de 1 a 10 mieras, y contienen poliacrilamida con un peso molecular promedio ponderado de 1 ,300,000 a 2,000,000 g/mol, y una distribución de peso molecular mayor que 1.3. La concentración de entrelazado de PAAM es aproximadamente 0.70 % y 0.45 % para una poliacrilamida de 1 ,300,000 g/mol y de 2,000,000 g/mol, respectivamente. Por consiguiente, la composición de Hyperfloc NF301 en la fibra es cualquier valor entre 1.4 a 2.2 veces su concentración de entrelazado. La estructura fibrosa resultante exhibe un peso base de 18 g/m2 y una absorción de energía total por colapso de 55.

Ejemplo comparativo 1 Se prepara un polímero hidroxilo comparativo de conformidad con el Ejemplo 1 excepto que una PAAM de peso molecular promedio ponderado se añade al extrusor de cocción. La solución de PAAM se prepara al disolver Hyperfloc NF221 seco en agua hasta una concentración final de 3.5 % en peso. Para asegurar una disolución completa, el polímero se disuelve en condiciones de cizallamiento alto mediante el uso de un mezclador de velocidad alta. La solución de Hyperfloc NF221 resultante tiene un peso molecular promedio ponderado de 3,000,000 g/mol. Debe considerarse que una poliacrilamida de peso molecular más alto puede obtenerse mediante la disolución de polímero seco en una concentración diluida y agitación suave. Sin embargo, una solución polimérica diluida puede no ser útil para el presente ejemplo. A 25 °C, la solución tiene una viscosidad de cizallamiento menor que 100 Pa.s, y una viscosidad elongacional de aproximadamente 1000 Pa.s en una tensión de Hencky de 7. La solución de NF221 se mezcla con almidón en un extrusor de doble tornillo para formar una composición fundida de polímero hidroxilo de conformidad con el Ejemplo 1. Desde aquí, la composición fundida tiene Hyperfloc NF301 añadido en un extrusor instantáneo, y el agente de reticulación y el activador se añaden en los mezcladores estáticos como se describió en el Ejemplo 1. La composición fundida resultante tiene de 50 a 55 % de sólidos totales. En una base sólida, la composición fundida comprende 91.1 % de almidón CPI 050820-156, 5 % de agente de reticulación, 2 % de cloruro de amonio, 1.5 % de surfactante, 0.8 % de Hyperfloc NF221 PAAM, y 0.2 % de Hyperfloc NF301 PAAM. Desde los mezcladores estáticos, la composición se entrega a una matriz de fusión soplado mediante una bomba de fusión. Las fibras resultantes atenuadas tienen diámetros que varían de 1 a 10 mieras, y contienen poliacrilamida con un peso molecular promedio ponderado de 1 ,300,000 a 2,000,000 g/mol y una distribución de peso molecular mayor que 1.3, que es igual que el Ejemplo 1. La concentración de poliacrilamida en la fibra es mayor que su umbral de entrelazado, de 1.4 a 2.2 veces mayor que la concentración de entrelazado. La estructura fibrosa resultante exhibe un peso base de 18 g/m2 y una absorción de energía total por colapso de 55. Las propiedades de colapso son las mismas que en el Ejemplo 1 porque el Mw y la distribución de peso molecular de PAAM son iguales.

El extrusor de cocción de doble tornillo (extrusor 1) proporciona un ambiente de tensión de cizallamiento alto que proporciona el mezclado de los componentes individuales de la composición fundida en una composición fundida homogénea de polímero hidroxilo. Particularmente, el extrusor imparte muy buen mezclado e interpenetración de las moléculas de almidón y las cadenas de poliacrilamida de Hyperfloc NF301. La composición fundida de polímero hidroxilo contiene cadenas de poliacrilamida entrelazadas. Sin embargo, las condiciones de tensión de cizallamiento alto en el extrusor de cocción causan, además, degradación mecánica de polímeros de peso molecular alto. Por ejemplo, aunque el Hyperfloc NF301 (Mw = 4,000,000 g/mol) y el Hyperfloc NF221 (Mw = 3,000,000 g/mol) tienen pesos moleculares diferentes en solución, ambos se degradan, mecánicamente, hasta el mismo peso molecular promedio en el extrusor 1. Esta es la razón por la que el peso molecular y la distribución de la poliacrilamida en el Ejemplo 1 y 2 son idénticos. A diferencia de la tensión de cizallamiento alto en el extrusor 1 , el segundo extrusor impone una tensión de cizallamiento bajo en la composición debido a la viscosidad baja de la composición fundida. Después que la composición sale del extrusor 1 , se cuece completamente y es homogénea y posee una viscosidad baja de fusión. Por lo tanto, la degradación de cizallamiento del Hyperfloc NF301 en el segundo extrusor se mitiga en comparación con el extrusor 1.

Ejemplo comparativo 2 Se prepara una composición fundida comparativa de polímero hidroxilo como se describió en el Ejemplo 1 excepto que el Hyperfloc NF301 se añade en el primer extrusor, y ninguno en el extrusor de ventilación. Una concentración más alta de Hyperfloc NF301 se añade al primer extrusor de manera que la composición final es idéntica al Ejemplo 1. La composición fundida de polímero en el primer extrusor es 42 % de agua en donde la conformación de sólidos es 97.4 % de CPI 050820-156, 1.5 % de Aerosol MA-80-PG, 1.0 % de poliacrilamida Hyperfloc NF301, y 0.5 % de cloruro de amonio. Después de la adición del agente de reticulación, la composición final de la composición fundida es la misma que en el Ejemplo 1 , y se hila en filamentos. Los filamentos resultantes contienen poliacrilamida con una medida de peso molecular promedio ponderado de 1 ,000,000 a 1 ,300,000 g/mol y una distribución de peso molecular de 1.2 a 1.3. La estructura fibrosa resultante exhibe un peso base de 18 g/m2 y una absorción de energía total por colapso de 35. Las propiedades de tracción son menores que los Ejemplos 1 y 2 porque la fibra contiene una PAAM de peso molecular menor. El peso molecular y distribución de peso molecular son ambos más bajos comparados con los Ejemplos 1 y 2 porque no se añade poliacrilamida en el segundo extrusor, y el Hyperfloc NF301 añadido en el extrusor de cocción tiene un cizallamiento significativamente degradado. La concentración de poliacrilamida en la fibra es solo ligeramente mayor que su umbral de entrelazado - de 1.1 a 1.4 veces más alto que la concentración de entrelazado.

Ejemplo comparativo 3 Se prepara una composición fundida comparativa de polímero hidroxilo como se describió en el Ejemplo comparativo 2 excepto que la PAAM de Hyperfloc NF301 PAAM se añade en el segundo extrusor en lugar del primero. La composición en el primer extrusor es 42 % de agua en donde la conformación de sólidos es 98.0 % de CPI 050820-156, 1.5 % de aerosol MA-80-PG, y 0.5 % de cloruro de amonio. Después, esta mezcla se añade al segundo extrusor en donde el Hyperfloc NF301 se añade en un nivel de 0.4 % en una base de sólidos. Después, la composición fundida de sólido de hidroxilo se suministra a una serie de mezcladores estáticos en donde se añade un agente de reticulación, un activador y agua como se describió en el Ejemplo 1. En este punto la composición fundida tiene de 50 a 55 % de sólidos totales. En una base de sólidos, la composición fundida comprende 91.1 % de CPI 050820-156 de almidón, 5 % de agente de reticulación, 2 % de cloruro de amonio, 1.5 % de surfactante, y 0.4 % de Hyperfloc NF301 PAAM. Desde los mezcladores estáticos, la composición se entrega a una matriz de fusión soplado mediante una bomba de fusión.

Las fibras atenuadas resultantes tienen diámetros que varían de 1 a 10 mieras, y contienen poliacrilamida con un peso molecular promedio ponderado de 2,300,000 g/mol y distribución de peso molecular de 1.2 a 1.3. La estructura fibrosa resultante exhibe un peso base de 18 g/m2 y una absorción de energía total por colapso de 30. Las propiedades de tracción son menores que los Ejemplos 1 y 2 porque la poliacrilamida no se mezcla bien/ni se entrelaza, íntimamente, con el almidón.

El peso molecular de la poliacrilamida en la fibra es más alto que en los Ejemplos 1 a 3 porque no se añade Hyperfloc NF301 al extrusor de cocción en donde el cizallamiento degrada el polímero. Sin embargo, las propiedades de tensión de las fibras resultantes son aún menores que los Ejemplos 1 y 2 porque no existe suficiente mezclado entre las moléculas de almidón y las cadenas de poliacrilamida para formar entrelazados efectivos.

Métodos de prueba de la presente invención A menos que se especifique de cualquier otra forma, todas las pruebas descritas en la presente descripción, que incluyen las descritas en la sección Definiciones y los métodos de prueba siguientes se llevan a cabo con muestras que se acondicionaron en un recinto acondicionado a una temperatura de 23 °C ± 1.0 °C y una humedad relativa de 50 % ± 2 % durante un mínimo de 12 horas antes de la prueba. Todo empaque de plástico o cartón del artículo de fabricación, si lo hubiere, se debe retirar cuidadosamente de las muestras antes de la prueba. Las muestras probadas son "unidades usables". Como se usa en la presente descripción, "unidades usables" significa hojas, superficies planas del rollo de materia prima, superficies planas preconvertidas y/o productos de una sola hoja o de múltiples hojas. Excepto cuando se indique, todas las pruebas se llevan a cabo en ese recinto acondicionado, todas las pruebas se llevan a cabo en las mismas condiciones ambientales y en ese recinto acondicionado. Desechar todo producto dañado. No se prueban muestras que tengan defectos tales como arrugas, rasgaduras, orificios y lo similar. Todos los instrumentos se calibran de acuerdo con las especificaciones del fabricante.

Método de prueba de medición de viscosidad de rozamiento de una composición de fusión polimérica La viscosidad de rozamiento de una composición de fusión polimérica que comprende un sistema de reticulación se mide utilizando un reómetro de capilaridad Goettfert Rheograph 6000, fabricado por Goettfert USA, de Rock Hill SC, EE. UU. Las mediciones se realizan con un troquel capilar de 1.0 mm de diámetro D y 30 mm de longitud L (es decir, L D = 30). El troquel está adosado al extremo inferior del barril de 20 mm del reómetro, que se mantiene a una temperatura de prueba del troquel de 75 °C. En la sección de barril del reómetro se carga una muestra de 60 g, precalentada a la temperatura de prueba del troquel, de la composición de polímero fundido. Se elimina el aire atrapado en la muestra. Se pasa la muestra del barril a través del tubo capilar a velocidades de 1000-10,000 segundos"1. Se calcula una viscosidad de rozamiento aparente con el software del reómetro a partir de la caída de presión que experimenta la muestra a medida que sale del barril a través del troquel capilar y el régimen de flujo de la muestra a través del troquel capilar. El log. (viscosidad de rozamiento aparente) puede trazarse respecto del log. (velocidad de rozamiento) y el trazado puede ajustarse por la ley de potencia de conformidad con la fórmula ? = ???"\ en donde K es la constante de viscosidad del material, n es el índice de dilución del material y ? es la velocidad de cizallamiento. La viscosidad de cizallamiento aparente reportada de la composición en la presente se calcula a partir de una interpolación a una velocidad de corte de 3.000 seg"1 mediante el uso de la relación de la ley de potencia.

Método de prueba del peso base El peso base de una estructura fibrosa se mide en pilas de doce unidades usables con el uso de una balanza analítica de carga superior con una resolución de ± 0.001 g. La balanza está protegida de corrientes de aire y otras perturbaciones con el uso de un protector contra corrientes. Para preparar todas las muestras se usa un troquel de corte de precisión que mide 8.9 cm ± 0.0089 cm por 8.9 cm ± 0.0089 cm (3.500 pulg ± 0.0035 pulg por 3.500 pulg ± 0.0035 pulg).

Con una matriz de corte de precisión se corta las muestras en cuadrados. Los cuadrados cortados se combinan para formar una pila con un grosor de doce muestras. Se mide la masa de la pila de muestras y se registra el resultado hasta el 0.001 g más cercano.

El peso base se calcula en g/m2 o libras/3000 pies2 de la manera siguiente: Peso base = (masa de la pila) / [(área de 1 cuadrado en la pila) x (cant. de cuadrados en la pila)] Por ejemplo Peso base (g/m2) = masa de la pila (g) / [79.032 (cm2) / 10.000 (cm2/m2) x 12] Peso base (libras/3000 pies2) = [[masa de la pila (g) / 453.6 (g/libras)] / [12.25 (pulgadas2) / 144 (pulgadas2/pies2) x 12]] x 3000 El resultado se informa con una precisión de 0.1 g/m2 o 0.1 libras/3000 pies2. Las dimensiones de las muestras se pueden modificar o variar al usar un cortador de precisión similar como se mencionó anteriormente, para que haya al menos 645.2 cm2 (100 pulgadas cuadradas) de área de muestra en la pila.

Método de prueba de la tensión inicial total en húmedo Cortar con precisión las tiras para tracción en la dirección indicada; cuatro en la dirección de máquina (MD) y cuatro en la dirección transversal (CD). Cortar las tiras de muestra de 101.6 mm (4 pulgadas) de largo y exactamente 25.4 mm (1 pulgada) de ancho con un cortador de muestras Alfa Precisión Modelo 240-7A (neumático): Thwing-Albert Instrument Co y un troquel apropiado.

Se usa una máquina electrónica para pruebas de tracción (máquina para pruebas de materiales Thwing-Albert EJA, de Thwing-Albert Instrument Co., 10960 Dutton Rd., Filadelfia, Pa., 19154) a una velocidad de cruceta de aproximadamente 10.16 cm (4.0 pulg) por minuto, y se usa una tira de una estructura fibrosa de 2.5 cm (1 pulgada) de ancho y una longitud de aproximadamente 10.2 cm (4 pulgadas). La longitud de referencia se ajusta a 2.5 cm (1 pulg). La tira se inserta en las abrazaderas con la sección de 2.5 cm de ancho (1 pulgada) en las mordazas y se verifica que la muestra quede colgando en forma recta dentro de la abrazadera inferior. Después, la muestra se precarga con 0.08-0.2 N/cm (20 a 50 g/pulg) de fuerza de precarga. Esta tensión se aplica a la trama para definir la longitud de referencia ajustada y, por definición, es el punto sin resistencia. Después, la muestra se humedece completamente con agua mediante el uso de una jeringa para aplicar agua poco a poco por la parte superior de la muestra de trama contenida en las abrazaderas. Posteriormente, se inicia el movimiento de la cruceta dentro de los 3-8 segundos después del contacto inicial con el agua. El resultado inicial de la prueba es un conjunto de datos en forma de carga (gramos de fuerza) frente al desplazamiento de la cruceta (centímetros desde el punto inicial).

La muestra se prueba en dos orientaciones, mencionadas en la presente como DM (dirección de máquina, es decir la misma dirección que el carrete y tela formadora enrollada de manera continua) y como DT (dirección transversal a la máquina, es decir, a 90° de la DM). La resistencia a la tracción en la dirección de máquina y en la dirección transversal a la máquina se determinan mediante el uso del equipo mencionado y los cálculos siguientes: Tensión inicial total en húmedo = ITWT (gf/pulg) = Carga máximaMD (g / 2 (pulgadasancho) + Carga máximaCD (g / 2 (pulgadasanch0) El valor de tensión inicial total en húmedo se normaliza para el peso base de la tira que se probó. El peso base normalizado usado es de 24 g/m2, y se calcula de la manera siguiente: ITWT{Normalizado} = {ITWT} * 24 (g/m2) / Peso base de la tira (g/m2) En un ejemplo, la tensión inicial total en húmedo de una estructura polimérica, tal como una estructura fibrosa, de la presente invención es al menos 1.18 g/cm (3 g/pulg), o al menos 1.57 g/cm (4 g/pulg) o al menos 1.97 g/cm (5 g/pulg); por lo tanto, el sistema de reticulación es aceptable. La tensión inicial total en húmedo puede ser menor que o igual a aproximadamente 23.62 g/cm (60 g/pulg) y/o menor o igual que aproximadamente 21.65 g/cm (55 g/pulg) y/o igual o menor que aproximadamente 19.69 g/cm (50 g/pulg).

Método de prueba de resistencia a la tracción en seco El alargamiento (estiramiento), la resistencia a la tracción, la TEA y el módulo tangente se miden en un dispositivo de extensión constante con una interfaz de computadora (un instrumento adecuado es el EJA Vantage de Thwing-Albert Instrument Co. Wet Berlín, NJ) con una celda de carga para la cual las fuerzas medidas están dentro de 10 % a 90 % del límite de la celda de carga. Las mordazas neumáticas móvil (superior) y fija (inferior) están equipadas con abrazaderas enfrentadas lisas de acero inoxidable, con un diseño adecuado para ensayar material de hoja de 2.5 cm (1 pulgada) de ancho (Thwing-Albert artículo núm. 733GC). Se suministra una presión de aire de aproximadamente 413.7 kPa (60 psi) a las abrazaderas.

Ocho unidades usables de estructuras fibrosas se dividen en dos pilas de cuatro unidades usables cada una. Las unidades usables de cada pila se orientan consistentemente con respecto a la dirección de máquina (MD) y la dirección transversal (CD). Una de las pilas se asigna para pruebas en la MD y la otra para pruebas en la CD. Con un cortador de precisión de 2.5 cm (una pulgada) (Thwing-Albert JDC-1 -10 o similar), se toma un pila en CD y se corta una pila de tiras de 2.5 cm ± 0.025 cm (1.00 ± 0.01 pulg) de ancho por 7.6 - 10.2 cm (3 - 4 pulgadas) de largo (dimensión larga en CD). De manera similar, se corta la pila restante en la MD (dimensión larga de la tira en la MD), para obtener un total de 8 muestras, cuatro tiras en CD y cuatro en MD. Cada tira a ensayar tiene el grosor de una unidad usable y se considera como una muestra unitaria para la prueba.

Se programa el medidor de tracción para realizar una prueba de extensión, se recolecta los datos de fuerza y extensión a una velocidad de captación de 20 Hz a medida que la cruceta se eleva a una velocidad de 5.08 cm/mín (2.00 pulgadas/min) hasta que la muestra se rompe. La sensibilidad a la rotura se configura a 80 %, es decir, la prueba culmina cuando la fuerza medida cae a 20 % de la fuerza pico máxima, después de lo cual la cruceta se regresa a su posición original.

La longitud de referencia se fija en 2.5 cm (1.00 pulgada). La cruceta y la celda de carga se ponen en cero. Se inserta la muestra en las empuñaduras superior e inferior abiertas, de modo que al menos 1.3 cm (0.5 pulgadas) de longitud de la muestra queden contenidos en cada empuñadura. La muestra se alinea verticalmente dentro de las mordazas superior e inferior, y después se cierra la empuñadura superior. Se verifica que la muestra esté alineada y después se cierra la empuñadura inferior. La muestra debe quedar bastante derecha entre las empuñaduras, con no más de 5.0 g de fuerza en la celda de carga. Se agrega una fuerza de pretensión de 3 g. Esta tensión se aplica a la muestra para definir la longitud de referencia ajustada y, por definición, es el punto sin resistencia. Se inicia el medidor de tracción y la recolección de información. Se repite las pruebas de manera similar para las cuatro muestras en CD y cuatro en MD. Se programa el software para calcular los datos siguientes a partir de las curvas preparadas de fuerza (g) en función de la extensión (pulgadas).

Se procesan ocho muestras en el dispositivo (cuatro en la MD y cuatro en la CD) y se informa el promedio de la tensión total en seco, la TEA máxima en seco y el alargamiento a la rotura en seco como, respectivamente, la tensión total en seco, la TEA máxima en seco y el alargamiento a la rotura en seco. La TEA máxima en seco se define como la energía de tracción absorbida (área bajo la curva de carga frente a tracción) desde el punto sin resistencia hasta el punto de fuerza máxima, y sus unidades son g/pulg El alargamiento a la rotura en seco se define como el porcentaje de tensión medido después que la trama es forzada más allá de su punto de carga máxima, donde la fuerza se reduce a exactamente el 50 % de su fuerza de carga máxima.

Después, la TEA máxima en seco se normaliza para el peso base de la tira de la cual se ensayó. El peso base normalizado usado es de 24 g/m2, y se calcula de la manera siguiente: TEA máxima en seco {normalizada} = {TEA máxima en seco} * 24 (g/m2) / Peso base de la tira (g/m2) La resistencia a la tracción en seco en la MD y CD se determinan mediante el uso del equipo mencionado anteriormente y los cálculos siguientes: Generalmente, la resistencia a la tracción es la fuerza máxima (g) dividida por el ancho de la muestra (2.5 cm (1 pulg) y se informa como g/pulgada con una precisión de 0.003 N/cm (1 g/pulg).

Resistencia a la tracción promedio = suma de las medidas de cargas de tracción (MD)/(Número de tiras de tracción ensayadas (MD)*Número de unidades u hojas usables por tira de tracción) Este cálculo se repite para la prueba en la dirección transversal.

Resistencia a la tracción total en seco = Resistencia a la tracción promedio en MD + Resistencia a la tracción promedio en CD Después, el valor de la tracción en seco se normaliza para el peso base de la tira de la cual se ensayó. El peso base normalizado usado es de 24 g/m2, y se calcula de la manera siguiente: DTT{Normalizada} = {DTT} * 24 (g/m2) / Peso base de la tira (g/m2) Se calculan los diferentes valores para las cuatro muestras en la CD y las cuatro muestras en la MD. Se calcula un promedio para cada parámetro en forma separada para las muestras en CD y MD.

Método de prueba del contenido de agua de una composición de polímero fundido El contenido de agua de una composición de polímero fundido se determina de la manera siguiente. Se coloca una muestra pesada de una composición de polímero fundido (4-10 g) en un horno de convección a 120 °C durante 8 horas. La muestra se vuelve a pesar después de retirarla del horno. El % en peso de pérdida se registra como el contenido de agua de la fusión.

Método de prueba del pH de una composición de polímero fundido El pH de una composición de fusión polimérica se determina al añadir 25 mi de la composición de fusión polimérica a 100 mi de agua desionizada, agitando con una espátula durante 1 minuto y midiendo el pH.

Método de prueba del peso molecular promedio ponderado v distribución del peso molecular El peso molecular promedio ponderado y la distribución de peso molecular (MWD, por sus siglas en inglés) se determinan mediante cromatografía de permeacion en gel (GPC, por sus siglas en inglés) mediante el uso de una columna de lecho mixto. La columna (ultrahidrogel lineal de Waters, longitud/ID: 300 x 7.8 mm) se calibra con un polisacárido de distribución estrecha de peso molecular, 43.700 g/mol de Polymer Laboratories). Los estándares de calibración se preparan al disolver 0.024 g de polisacárido y 6.55 g de la fase móvil en un frasco de escintilación en una concentración de 4 mg/ml. La solución se deja en reposo durante la noche. Después, se agita lentamente y se filtra con una jeringa de filtro de nailon de 5 mieras en un frasco de automuestreo.

La muestra para determinación de un material, tal como un polímero no hidroxilo, por ejemplo, poliacrilamida, peso molecular promedio ponderado y distribución de peso molecular se prepara al hidrolizar en ácido los elementos fibrosos dentro de una estructura fibrosa. Se coloca 1 g de una estructura fibrosa que comprende elementos fibrosos en un tubo de presión de 30 mi con 14 g de HCI 0.1 N y se calienta hasta 130 °C durante 1 hora. Después que la muestra se retira del horno y se enfría, la solución se neutraliza hasta un pH 7 con bicarbonato de sodio, y se pasa a través de un filtro de 5 mieras. La reacción de hidrólisis ácida rompe las moléculas de almidón reticuladas y no reticuladas hasta un peso molecular muy bajo, al mismo tiempo que retiene el material, tal como el polímero no hidroxilo, por ejemplo, poliacrilamida, peso molecular dado que una cadena principal de polímero carbono no es susceptible para reaccionar con el ácido.

La solución de muestra filtrada se toma mediante el automuestreador para lavar los materiales de prueba anteriores en un circuito de inyección de 100 pL y se inyecta el presente material de prueba en la columna. La columna se mantiene a 50 °C mediante el uso de un calentador de columna Waters TC . La muestra eludida de la columna se mide contra el fondo de la fase móvil mediante un detector de índice refractivo diferencial (refractómetro interferométrico Wyatt Optilab DSP) y un detector de dispersión de luz posterior multi-ángulo (detector de luz láser de ángulo Wyatt DEAWN EOS 18) mantenido a 50 °C. La fase móvil es agua con fosfato de potasio 0.03 M, nitrato de sodio 0.2 M y azida de sodio al 0.02 %. La velocidad de flujo se fija en 0.8 ml/min con un tiempo de funcionamiento de 35 minutos.

Método de prueba de la humedad relativa La humedad relativa se calcula mediante el uso de las mediciones de temperatura del bulbo seco y húmedo y un diagrama psicométrico asociado. La temperatura del bulbo húmedo se mide colocando una funda de algodón alrededor del bulbo de un termómetro. El termómetro cubierto con la funda de algodón se coloca en agua caliente hasta que la temperatura del agua supera la temperatura anterior del bulbo húmedo, específicamente, cuando es mayor que aproximadamente 82 °C (aproximadamente 180 °F). El termómetro se coloca en la corriente del aire de atenuación, aproximadamente a 3 milímetros (aproximadamente 1/8 de pulgada) de las puntas de la boquilla de extrusión. Al principio la temperatura descenderá a medida que el agua se evapora de la funda. La temperatura se estabilizará a la temperatura del bulbo húmedo y comenzará a subir cuando se elimine el agua restante de la funda. La temperatura estabilizada es la temperatura del bulbo húmedo. Si la temperatura no disminuye, el agua debe calentarse a una temperatura más elevada. La temperatura del bulbo seco se mide mediante el uso de una termocupla J de 1.6 mm de diámetro ubicada aproximadamente a 3 mm debajo de la punta de la boquilla de extrusión.

La humedad relativa se determina en función de un diagrama psicométrico atmosférico estándar o un programa auxiliar en Excel, por ejemplo el "MoistAirTab", preparado por ChemicaLogic Corporation. La humedad relativa puede leerse fuera del diagrama en función de la temperatura del bulbo húmedo y del bulbo seco.

Método de prueba de la velocidad del aire Para medir la velocidad del aire se usa un tubo común Pitot. Este tubo apunta hacia la corriente de aire produciendo una lectura de la presión dinámica en un manómetro asociado. La lectura de la presión dinámica más la lectura de la temperatura del bulbo seco se usa con las fórmulas comunes para generar una velocidad de aire. Un tubo Pitot de 1.24 mm (0.049 pulgadas) fabricado por United Sensor Company de Amherst, NH, EE. UU. se conecta a un manómetro digital de presión diferencial de sostenimiento con la mano para medir la velocidad.

Método de prueba del diámetro promedio Se corta una estructura fibrosa que comprende elementos fibrosos de peso base apropiado (aproximadamente de 5 hasta 20 gramos/metro cuadrado) en forma rectangular, aproximadamente 20 mm por 35 mm. Se recubre luego la muestra con un metalizador SEM (EMS Inc, PA, EE. UU.) con oro para que las fibras queden relativamente opacas. El grosor típico del recubrimiento es de 50 a 250 nm. Se coloca la muestra entre dos portaobjetos estándar y se comprimen mediante el uso de 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. Se capturan las imágenes con una cámara digital Nikon D1. Para calibrar las distancias espaciales de las imágenes se usa el micrómetro de un microscopio de vidrio. La resolución aproximada de las imágenes es de 1 m/pixel. Las imágenes mostrarán, típicamente, una distribución bimodal bien diferenciada en el histograma de intensidad que corresponde a las fibras y al fondo. Para obtener una distribución bimodal aceptable, se utilizan los ajustes de la cámara o los distintos pesos bases. Típicamente, se toman 10 imágenes por muestra y los resultados del análisis de las imágenes se promedian.

Las imágenes se analizan de manera similar a la descrita por B. Pourdeyhimi, R. y R. Dent en "Measuring fiber diameter distribution in nonwovens" (Textile Res. J. 69(4) 233-236, 1999). Para analizar las imágenes digitales, se usa una computadora con ATLAB (versión 6.1) y la caja de herramientas de procesamiento de imágenes MATLAB (versión 3). La imagen primero se convierte en escala de grises. Luego, se binariza la imagen en pixeles blancos y negros con un valor de umbral que minimiza la varianza intraclase de esos pixeles. Después de binarizar la imagen, ésta se esqueletiza para ubicar el centro de cada fibra en la imagen. Se calcula, además, 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, se usan los pixeles restantes para calcular un histograma ponderado en longitud para los diámetros de las fibras de la imagen.

Método de prueba de la degradación de la estructura fibrosa En un tubo de presión de 30 mi se coloca aproximadamente 2 g de una estructura fibrosa compuesta por un polímero formador de elementos fibrosos, tal como almidón, y un polímero no hidroxilado, tal como una poliacrilamida, conjuntamente con 14 g de HCI 1 N y se calienta a 130 °C durante 45 minutos. La solución se filtra a través de una microfibra de vidrio con un tamaño de poro de 1 m y se neutraliza a pH 7 con bicarbonato de sodio. Asumiendo que no hay pérdida del polímero no hidroxilado, la solución se pasa por una columna de cromatografía de permeación en gel mediante el uso del método del peso molecular promedio ponderado con los cambios siguientes: Las muestras se inyectan sin diluir, después de filtrarse con un filtro de jeringa de nylon Whatman GD/X de 5 µ?t?. La columna usada es una Waters Linear Ultrahydrogel (el peso molecular varía de 100 a 7,000,000 g/mol) de 7.8 x 300 mm. La temperatura de la columna es de 50 °C y el volumen de inyección es de 100 pL. La fase móvil acuosa contiene 0.03 M de fosfato de potasio, 0.2 M de nitrato de sodio y 0.02 % de azida de sodio. La fase móvil se ajusta a pH 7 con hidróxido de sodio. El tiempo de corrida es de 25 minutos.

Determinación del surfactante libre total en la estructura fibrosa mediante el Método de prueba de extracción con aaua/HPLC La cantidad de surfactante libre total en una estructura fibrosa se determina al colocar una muestra de 0.5 g de la estructura fibrosa en 10 mi de agua destilada en un frasco de vidrio con tapa durante 18 horas. Después de las 18 horas, se agita enérgicamente durante 1 minuto. A continuación, con una jeringa se retira una alícuota de 2-3 mi ("extracto") del líquido contenido en el frasco de vidrio. En la jeringa se coloca un filtro de jeringa (filtro de jeringa GHP Acrodisc de 25 mm con membrana GHP de 0.45 pm) y se libera el extracto de la jeringa en un frasco de escintilación. Se determina el peso del extracto contenido en el frasco de escintilación. Al extracto se añade una cantidad de acetonitrilo para formar una mezcla 70:30 de acetonitrilo: extracto. Con una jeringa, se retira una alícuota de 1-2 mi de la mezcla acetonitrilo: extracto. En la jeringa se coloca un filtro de jeringa (filtro de jeringa GHP Acrodisc de 25 mm con membrana GHP de 0.45 pm) y se libera la mezcla acetonitrilo:extracto de la jeringa en un frasco de HPLC. Se realiza la HPLC para caracterizar el extracto. Se usa regresión lineal para calcular la cantidad total de surfactante libre extraído de la estructura fibrosa.

Condiciones de HPLC: Fase móvil: 0.005 M de fosfato de tetrabutilamonio en mezcla 70:30 de acetonitrilo:agua.

Columna: Waters Bondapak C18 3.9x150 mm Régimen de flujo: 0.5 mi Detector UV a 214 nm Extracción: 0.5 gm de trama en 10 mi de agua o acetona Método de prueba de la velocidad de humectación 1. La jeringa y el tubo del sistema Fibro DAT 1100 se enjuagan 3 veces con agua Millipore. 2. La jeringa se carga con agua Millipore de 18 ?? y antes de la inserción en el instrumento se eliminan las burbujas de aire por la parte superior. 3. El Fibro DAT 1100 se calibra con el estándar de calibración provisto por el fabricante. Después de la calibración, la altura, la base, el volumen y el ángulo deben estar dentro del objetivo. De lo contrario, deben efectuarse los ajustes necesarios de acuerdo con las instrucciones del fabricante.

De cada estructura fibrosa se cortan tiras para obtener 8 mediciones por cada bloque de muestras. Las estructuras fibrosas se manipulan con pinzas limpias. Se requiere un contacto mínimo con la superficie medida de la estructura fibrosa.

Las estructuras fibrosas se colocan en el bloque de muestras con cinta de doble faz. Para obtener mediciones precisas, las estructuras fibrosas se deben colocar planas en el bloque de muestras, sin flexiones ni dobleces.

En el analizador del ángulo de contacto se usan las condiciones siguientes: Cuando se mide el ángulo de contacto es importante que la gota se aplique a la superficie de la muestra con la menor fuerza y el menor rebote posibles. Por lo tanto, puede ser necesario ajusfar la altura de la muestra y del tubo para asegurar que la gota se aplique correctamente y la medición se registre con precisión.

Una vez que se recolectan todos los datos se guardan como un archivo *.DAT que después se abre en el programa de análisis JMP. En el JMP las mediciones de tiempo y ángulo se representan gráficamente, con lo que se obtiene una curva con decaimiento exponencial. Esta curva se ajusta a la ecuación de velocidad de primer orden A=A0e'kt donde k es la velocidad de humectación de la estructura fibrosa. 10. Los valores de las mediciones de tiempo y ángulo se combinan y se representan gráficamente. 11. Después, la ecuación de velocidad se ajusta a los puntos para determinar A0 y k para el conjunto de muestras. En el JMP se calcula, además, la desviación estándar. La desviación estándar para cada valor se define como el producto de la raíz cuadrada del error cuadrático medio y la raíz cuadrada de las diagonales de la derivada de la matriz inversa de productos cruzados.

Las dimensiones y los valores descritos en la presente descripción no deben entenderse como estrictamente limitados a los valores numéricos exactos mencionados. En lugar de ello, a menos que se especifique de cualquier otra manera, cada una de esas dimensiones se referirá tanto al valor mencionado como a un intervalo funcionalmente equivalente que comprende ese valor. Por ejemplo, una dimensión descrita como "40 mm" se refiere a "aproximadamente 40 mm." Todos los documentos citados en la descripción detallada de la invención se incorporan, en la industria relevante, como referencia en la presente descripción. La cita de cualquier documento no debe interpretarse como una admisión de que representa una industria anterior con respecto a la presente invención.

Aunque modalidades particulares de la presente invención han sido ilustradas y descritas, será evidente para los experimentados en la materia que se pueden hacer diversos cambios y modificaciones sin alejarse del espíritu y alcance de la invención. Por ello, en las reivindicaciones anexas se pretende cubrir todas aquellas modificaciones y cambios que queden dentro del alcance de esta invención.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un elemento fibroso que comprende un polímero hidroxilo y un polímero no hidroxilo, caracterizado porque el polímero no hidroxilo exhibe un peso molecular promedio ponderado mayor que 1 ,400,000 g/mol.

2. El elemento fibroso de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el polímero no hidroxilo exhibe una polidispersidad mayor que 1.10.

3. El elemento fibroso de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado además porque el polímero no hidroxilo se encuentra en una concentración mayor que su concentración de entrelazado (Ce).

4. El elemento fibroso de conformidad con cualquier reivindicación anterior, caracterizado además porque el polímero no hidroxilo comprende un polímero lineal.

5. El elemento fibroso de conformidad con cualquier reivindicación anterior, caracterizado además porque el polímero no hidroxilo comprende un polímero ramificado de cadena larga.

6. El elemento fibroso de conformidad con cualquier reivindicación anterior, caracterizado además porque el polímero no hidroxilo es compatible con el polímero hidroxilo en una concentración mayor que la concentración de entrelazado Ce del polímero no hidroxilo.

7. El elemento fibroso de conformidad con cualquier reivindicación anterior, caracterizado además porque el polímero no hidroxilo se selecciona del grupo que consiste en: poliacrilamida y sus derivados; ácido poliacrílico, ácido polimetacrílico y sus ésteres; polietilenimina; copolímeros fabricados a partir de mezclas de los polímeros antes mencionados; y mezclas de estos.

8. El elemento fibroso de conformidad con cualquier reivindicación anterior, caracterizado además porque el polímero no hidroxilo comprende poliacrilamida.

9. El elemento fibroso de conformidad con cualquier reivindicación anterior, caracterizado además porque la fibra comprende de 0.001 % a 10 % en peso del filamento del polímero no hidroxilo.

10. El elemento fibroso de conformidad con cualquier reivindicación anterior, caracterizado además porque el polímero hidroxilo comprende un polisacárido.

11. El elemento fibroso de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque el polisacárido se selecciona del grupo que consiste en: almidón, derivados de almidón, copolímeros de almidón, quitosana, derivados de quitosana, copolímeros de quitosana, celulosa, derivados de celulosa, copolímeros de celulosa, hemicelulosas, derivados de hemicelulosa, copolímeros de hemicelulosa, y mezclas de estos.

12. El elemento fibroso de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado además porque el elemento fibroso comprende un filamento.

13. Una estructura fibrosa que comprende una pluralidad de elementos fibrosos de conformidad con cualquier reivindicación anterior.

14. Un producto de papel sanitario de una o múltiples hojas que comprende una estructura fibrosa de conformidad con la reivindicación 13.

15. Un método para elaborar un elemento fibroso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, el método comprende la etapa de someter a procesamiento de polímeros una composición fundida de polímero que comprende un polímero hidroxilo y un polímero no hidroxilo, caracterizado además porque el polímero no hidroxilo exhibe un peso molecular promedio ponderado mayor que 1 ,400,000 g/mol, de manera que se produce un elemento fibroso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.