MX2014012293A - Espuma de celda abierta con material superabsorbente y proceso para la fabricacion de la misma. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a una espuma de celda abierta que comprende: (a) una dispersión de polímeros de base acuosa, la dispersión de polímeros comprende un copolímero de polietileno y un copolímero de etileno-ácido acrílico; y (b) de aproximadamente 5% a aproximadamente 15% de una composición espumante, la composición espumante comprende al menos un agente espumante y un agente estabilizante; que además comprende un material de polímero superabsorbente particulado dentro de los huecos y poros de la espuma de celda abierta y el método de fabricar la misma.

Description

ESPUMA DE CELDA ABIERTA CON MATERIAL SUPERABSORBENTE Y PROCESO PARA LA FABRICACION DE LA MISMA CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se refiere a un material de espuma absorbente con una estructura interna de celda abierta capaz de proporcionar capacidad absorbente y entrada de líquidos sin comprometer la suavidad y gran amortiguamiento característicos de la espuma.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION La espuma de celda abierta es un material deseable para productos absorbentes tales como pañales/calzones de entrenamiento, almohadillas femeninas, productos para la incontinencia de adultos y similares. Se han realizado varios enfoques para incorporar este material en un producto absorbente. Por ejemplo, un enfoque consistió en intercalar un material superabsorbente particulado comercial entre dos capas de un material de espuma de celda abierta. Este enfoque funcionó cuando el material intercalado estaba en un estado seco antes de absorber cualquier fluido corporal. Sin embargo, las partículas superabsorbentes se vuelven difíciles de contener después que se humedecen con un fluido corporal debido a la tendencia de las partículas superabsorbentes a dilatarse. Las partículas superabsorbentes dilatadas se expulsan a menudo de las capas de espuma lo que conduce a REF.:251833 des-laminación y da como resultado una baja integridad del núcleo absorbente. Otro enfoque fue fabricar espuma absorbente mediante el uso de un material precursor superabsorbente. En este enfoque, se usó un polímero absorbente lineal no reticulado, que es capaz de reticularse mediante ciertas condiciones de curado (es decir, calentamiento o tratamiento por rayos de alta energía) después que se conforma en un material de espuma, para reemplazar materiales tradicionales de sustrato de espuma tales como poliolefina, poliuretano, látex, y otros polímeros. Un inconveniente de este enfoque es que el material de espuma absorbente resultante que se produce presenta rigidez cuando la espuma se seca debido a la naturaleza vitrea del polímero absorbente. Adicionalmente, produce una baja integridad del núcleo absorbente cuando la espuma se humedece debido a un alto grado de dilatación. Otro enfoque fue incorporar material superabsorbente particulado en un material de espuma de celda cerrada, tal como espumas termoplásticas , producido por un agente de soplado. Este enfoque, sin embargo, no puede utilizar las partículas superabsorbentes debido a la naturaleza de la estructura de celdas cerradas que provoca inaccesibilidad del fluido corporal. Por lo tanto, existe una necesidad de desarrollar un material de espuma absorbente con estructura interna de celda abierta para proporcionar capacidad absorbente y capacidad de entrada de fluidos sin comprometer otras propiedades del material de espuma, tales como buena contención superabsorbente, integridad del núcleo absorbente (húmedo y seco) y suavidad en seco/alta capacidad de amortiguación.

SUMARIO DE LA INVENCION La presente invención se refiere a una espuma de celda abierta que comprende: (a) una dispersión de polímeros de base acuosa, la dispersión de polímeros comprende un copolímero de polietileno y un copolímero de etileno-ácido acrílico; y (b) de aproximadamente 5% a aproximadamente 15% de una composición espumante, la composición espumante comprende al menos un agente espumante y un agente estabilizante; que comprende además un material de polímero superabsorbente particulado dentro de los huecos y poros de la espuma de celda abierta.

La presente invención se refiere además a un proceso para la fabricación de una espuma de celda abierta en donde el material de polímero superabsorbente se añade durante la producción de la espuma antes de conformar la forma final de la espuma.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La Figura 1 muestra una superficie y una vista en sección transversal de una espuma sin SAM & fibra.

La Figura 2 muestra una superficie y una vista en sección transversal de una espuma con SAM & y fibra.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Aunque la descripción concluye con las reivindicaciones que indican particularmente y reivindican claramente la invención, se cree que la presente invención se comprenderá mejor a partir de la siguiente descripción.

Todos los porcentajes, partes y relaciones se basan en el peso total de las composiciones de la presente invención, a menos que se especifique de cualquier otra manera. Todos estos pesos que pertenecen a los ingredientes enumerados se basan en el nivel activo y, por lo tanto, no incluyen solventes o subproductos que pueden estar incluidos en materiales comerciales, a menos que se especifique de cualquier otra manera. El término "por ciento en peso" puede denotarse como "% en peso" en la presente descripción. Excepto donde se presentan ejemplos específicos de valores medidos reales, debe considerarse que los valores numéricos referidos en la presente se califican por la palabra "aproximadamente" .

Como se usa en la presente, "que comprende" significa que pueden añadirse otras etapas y otros ingredientes que no afectan el resultado final. Este término abarca los términos "que consiste en" y "que consiste prácticamente en" . Las composiciones y métodos/procesos de la presente invención pueden comprender, consistir en, y consistir prácticamente en elementos esenciales y las limitaciones de la invención descritas en la presente descripción, así como también cualquiera de los ingredientes, componentes, etapas, o limitaciones adicionales u opcionales descritas en la presente descripción.

"Tensioactivo" se refiere a compuestos que reducen la tensión superficial de un líquido, la tensión de la interfase entre dos líquidos, o entre un líquido y un sólido. Los tensioactivos pueden actuar como detergentes, agentes humectantes, emulsionantes, agentes espumantes, y agentes dispersantes .

Como se usa en la presente, una "dispersión" se refiere a un sistema en el cual las partículas están dispersas en una fase continua de una composición (o estado) diferente. Una dispersión se clasifica en un número de maneras diferentes, que incluyen, pero sin limitarse a, cuán grandes son las partículas en relación con las partículas de la fase continua, si ocurre precipitación o no, y la presencia de movimiento browniano.

Como se usa en la presente la "relación de soplado" es la relación volumétrica de gas y líquido en la espuma.

La "espuma" se refiere a una sustancia que se forma al atrapar bolsas de gas en un líquido o sólido. Usualmente, el volumen de gas en la espuma es grande, con películas delgadas de líquido o sólido que separan las regiones de gas.

Una "espuma de celda cerrada" se refiere al gas que forma bolsas discretas dentro de la espuma, cada una rodeada completamente por el material sólido.

Una "espuma de celda abierta" se refiere a bolsas de gas que se conectan entre sí. Una esponja de baño es un ejemplo de una espuma de celda abierta: el agua puede fluir fácilmente a través de toda la estructura, al desplazar el aire .

Como se usa en la presente, "material superabsorbente " o "SAM" se refiere a un polímero orgánico o inorgánico, insoluble en agua, dilatable en agua, y/o un material capaz, en las condiciones más favorables, de absorber al menos aproximadamente 10 veces su peso y, más convenientemente, al menos aproximadamente 30 veces su peso en una solución acuosa que contiene una solución de aproximadamente 0.9 por ciento en peso de cloruro de sodio en agua.

Preparación de una estructura de espuma de celda abierta Con el objetivo de producir la estructura de espuma de celda abierta de la presente invención, una dispersión acuosa de polímeros se convierte en una espuma líquida espumosa. La dispersión de polímeros se hace espumosa mediante la agitación mecánica en presencia de una composición espumante y aire. Una composición espumante comprende al menos un tensioactivo o una combinación de varios tensioactivos que pueden añadirse a la dispersión con el objetivo de lograr al menos cuatro objetivos funcionales: capacidad espumante (para mejorar la capacidad de la dispersión de atrapar una cantidad total de aire) , función estabilizante (para mejorar la contención del aire atrapado durante la etapa de secado) , características humectantes (para mejorar la humectabilidad de fluido de la espuma en seco) y capacidad de gelificación en la espuma líquida espumosa (para mejorar la resiliencia de la espuma después de la deformación) . Puede fabricarse una variedad de espumas en dependencia del tipo de espuma y la funcionalidad buscadas. Por ejemplo, una espuma suave y voluminosa puede fabricarse mediante la agitación de la dispersión de polímeros con aire y una composición espumante que comprende al menos un tensioactivo para proporcionar la formación de espuma y la estabilización. Alternativamente, una espuma suave, voluminosa y humectable puede fabricarse mediante la agitación de la dispersión de polímeros con aire y una composición espumante que comprende al menos un tensioactivo o una combinación de varios tensioactivos con el objetivo de lograr una espuma espumosa que sea capaz de proporcionar las funciones de formación de espuma, estabilización y humectabilidad.

Los tensioactivos adecuados para las composiciones espumantes pueden dividirse en cuatro grupos en dependencia de las funciones: (1) agente de atrapado de aire - usado para mejorar la capacidad de un líquido (dispersión, solución, etc.) de atrapar aire que puede medirse al determinar una "relación de soplado" . Una lista ilustrativa de agentes espumantes incluyen, pero sin limitarse a, laurato de potasio, laurilsulfato de sodio, laurilsulfato de amonio, estearato de amonio, oleato de potasio, octadecil sulfosuccinato disódico, hidroxipropilcelulosa, similares, y combinaciones de estos; (2) Agente de Estabilización - usado para mejorar la estabilidad de las burbujas de aire de la espuma contra el tiempo y la temperatura. Los ejemplos incluyen, pero sin limitarse a, laurilsulfato de sodio, estearato de amonio, hidroxipropilcelulosa, micro o nano-partículas y fibras, los similares, y combinaciones de estos; (3) Agente Humectante - usado para mejorar la humectabilidad de una espuma seca. Los ejemplos incluyen, pero sin limitarse a, laurilsulfato de sodio, laurato de potasio, octadecil sulfosuccinato disódico, similares, y combinaciones de estos; (4) Agente Gelificante - usado para estabilizar las burbujas de aire en la espuma al causar que el polímero en dispersión tome la forma de un gel que sirve para reforzar las paredes de las celdas. Los ejemplos incluyen, pero sin limitarse a, hidroxipropilcelulos , hidroxietilcelulosa, carboximetilcelulosa y otros éteres de celulosa modificados, los similares, y combinaciones de estos. Algunos tensioactivos pueden proporcionar más de una de las funciones enumeradas anteriormente. Por lo tanto, aunque es posible, no es necesario usar los cuatro tensioactivos en una composición espumante a la vez. Los tensioactivos pueden añadirse en una cantidad adecuada para formar espuma de la composición. Para la presente invención, los tensioactivos pueden añadirse de aproximadamente 2% a aproximadamente 20%, en peso de la composición. Para cualquier formulación dada, existe una capacidad inherente de atrapar una cantidad fija de aire. Durante el proceso de formación de espuma, es importante que exista una cantidad adecuada de aire capaz de formar espuma de la dispersión. Si el aire proporcionado es menos que el adecuado, la capacidad espumante de la formulación de dispersión puede no usarse en su totalidad y así la estructura de espuma no se considera óptima. Por otro lado, si el suministro de aire es mayor de lo que la formulación es capaz de manejar, quedarán atrapadas burbujas de aire más grandes que las de tamaño normal dentro de la espuma líquida espumosa lo que cambiará el tamaño de poro promedio y la distribución en la espuma, lo que conducirá al estallido durante la etapa de secado de la espuma, y finalmente se interrumpirá la uniformidad de la espuma y/o conducirá a . la creación de defectos dentro de su estructura de celda abierta .

Una vez que la espuma espumosa se ha producido, ésta se seca después por exposición a una fuente de energía, tal como un horno con aire forzado o un calentador de IR. Una vez seco, el material de espuma resultante tendrá una estructura de celda abierta en donde los poros o huecos internos están interconectados y son penetrables. La espuma de celda abierta puede caracterizarse mediante varios parámetros estructurales, por ejemplo, densidad, tamaño de poro promedio y distribución, espesor de la pared de la celda, forma y uniformidad de la celda, etc. Para controlar la formación de estos parámetros estructurales, pueden usarse varios factores que incluyen, pero sin limitarse a, el tipo de productos químicos de la dispersión polimérica, el tipo de productos químicos tensioactivos , la cantidad adicional de tensioactivos, la relación del polímero de la dispersión con respecto al agua (es decir, el nivel de sólidos) , el equipo espumante (es decir, mezcladores de cocina amigables, unidades espumantes para la parte superior de un banco o de escala comercial) , la cantidad de aire introducido durante el mezclado, la velocidad de secado, la temperatura y otras condiciones de secado.

Dentro de los poros/huecos internos de la espuma se añade un material superabsorbente (SAM) particulado. Como se planteó anteriormente, se han realizado varios intentos para combinar la espuma con SAM. La presente invención, sin embargo, ha descubierto elementos claves que permiten que la espuma de celda abierta resultante tenga una estructura uniforme de los poros, contención superabsorbente, integridad del núcleo absorbente (húmedo y seco) , y suavidad en seco. Por lo tanto, no es suficiente simplemente dejar caer SAM en una espuma sin apreciar los distintos factores descubiertos con la presente invención.

Vale la pena señalar algunos intentos ineficaces de combinar espuma y SAM de manera que la presente invención pueda apreciarse mejor por el descubrimiento de una solución más ventajosa.

Un intento fue pre-dilatar las partículas de SAM antes de añadirlas a la espuma. Este enfoque no fue tan eficaz debido a que la dilatación impide que una cantidad adecuada de SAM se adicione a la estructura de espuma. La pre-dilatación se demostró de dos maneras: 1) el SAM pre-dilatado se añadió a una espuma húmeda espumosa con agitación en un esfuerzo por mezclar uniformemente la espuma y el SAM dilatado y 2) el SAM pre-dilatado se añadió a una estructura en capas en donde la espuma espumosa se usó para intercalar una capa delgada del SAM dilatado. Desafortunadamente, después que la espuma se secó, el enfoque de la pre-dilatación resultó en una pérdida significativa de SAM dentro de la espuma. Incluso con una relación en volumen de uno a uno de espuma espumosa con respecto al SAM dilatado, la relación final después del secado es de aproximadamente 1:20 lo que constituye aproximadamente 5% de los materiales SAM que se quedan dentro de la espuma si el SAM se pre-dilata mediante agua hasta una capacidad de aproximadamente 20 g/g. Si el SAM se pre-dilata mediante agua a una capacidad de aproximadamente 30 g/g, la relación final después del secado es de aproximadamente 1:30 lo que constituye aproximadamente 3.3% de SAM dentro de la espuma. Aunque el SAM puede ocupar grandes poros dentro de la espuma mientras está húmedo, una vez seco, las partículas del SAM dilatado se encogen de nuevo a su tamaño original y provocan una pobre retención de partículas dentro de la estructura de espuma. Adicionalmente, hay una falta de tamaño de poro uniforme y una amplia distribución del tamaño de poro.

Por otra parte, la dispersión de polímeros contiene una gran porción de agua. Si se añade SAM seco directamente en la dispersión antes de hacerla espuma, las partículas de SAM absorberán agua de la dispersión acuosa lo que provoca que la dispersión pierda capacidad para formar espuma. En algunos casos, tal absorción de la dispersión acuosa provocará que la dispersión pierda estabilidad y "precipitación" de su polímero dispersado. Por otro lado, si el SAM se añade después que la espuma espumosa se produce, se conforma y se seca, sólo puede añadirse sobre la superficie de la espuma o intercalarse dentro de la espuma.

Uno de los elementos claves de la presente invención es que el SAM se añade en los huecos y poros internos de la espuma durante una etapa específica del proceso de producción de espuma. Específicamente, el SA tiene que añadirse o mezclarse en la espuma espumosa cuando ésta se produce, pero no se ha conformado ni secado. Cuando el SAM se añade durante este corto período de tiempo de procesamiento después que la espuma espumosa se acaba de completar mediante un procedimiento de mezclado mecánico pero antes de someterla a un moldeado en cualquier forma y secado, la alta viscosidad de la espuma espumosa, aunque contiene una mayor parte de agua y tiene un contacto directo con SAM seco, evita que el SAM absorba el agua espumosa. Si una relación de soplado es de aproximadamente 10 a aproximadamente 30, entonces el volumen de aire es de aproximadamente 10 a aproximadamente 30 veces más que el volumen de agua en la estructura de espuma espumosa. Debido a la presencia de una gran cantidad de aire, la superficie de SAM seco hace contacto principalmente con aire y una cantidad limitada de agua espumosa. El agua espumosa actúa igual que el agua solidificada que impide que el SAM absorba el agua espumosa de la manera que absorbe el agua líquida. Durante esta etapa específica, el SAM puede introducirse de manera uniforme dentro de la estructura de espuma espumosa sin la posibilidad de que absorba una cantidad significativa de agua. Así, la dispersión es más estable y aumenta los atributos alcanzados por la invención que se reivindica en la presente: estructura de poros uniforme, contención superabsorbente , integridad del núcleo absorbente, (húmedo y seco) y suavidad en seco.

Además de encontrar la etapa específica del proceso de producción de espuma en la que debe añadirse el SAM, la química de una dispersión acuosa también es crítica. Por ejemplo, cuando se usa una dispersión de poliolefina alternativa que se formuló especialmente para un material de espuma, la dispersión no se mezcló bien con el SAM en ninguna cantidad (tan baja como 10% en peso) con el objetivo de formar una espuma de celda abierta adecuada. El polímero de la dispersión precipitó de la dispersión y se convirtió en precipitados en polvo. Sin embargo, con una dispersión diferente que no estaba necesariamente formulada para un uso de material de espuma, tal como . HYPOD® 8510, disponible comercialmente de Dow Chemical Company, Midland, MI, Estados Unidos, el SAM podría añadirse a la espuma líquida espumosa en un nivel alto sin la ocurrencia de precipitación del polímero de la dispersión. La diferencia entre las dispersiones es la presencia de un copolímero de etileno-ácido acrílico, específicamente de aproximadamente 80% en peso de etileno y de aproximadamente 20% de ácido acrílico en donde aproximadamente 80% del comonómero de ácido acrílico se neutraliza con hidróxido de potasio. Tal copolímero está disponible comercialmente de Dow Chemical Company, como PRIMACOR®- También de Dow Chemical Company, está disponible comercialmente la dispersión de polímeros que la presente invención encuentra adecuada como el polímero que puede espumarse y mezclarse con SAM. Esta dispersión de polímeros es HYPOD® 8510, una dispersión acuosa de 42% en peso que comprende sólo dos polímeros: AFFINITY® (un copolímero de etileno y octeno con una relación molar de 80 a 20) y PRIMACOR® (un copolímero de etileno y ácido acrílico con una relación molar de 80 a 20) . HYPOD'E 8510 comprende 40 % en peso de PRIMACOR8, 60 % en peso de AFFINITY® .

Se conoce bien que cualquier dispersión puede llegar a ser inestable (lo que provoca que el polímero precipite) si su(s) emulsionante (s) no puede (n) funcionar correctamente. Los emulsionantes tienden a ser sensibles a la fuerza iónica (o dureza) de la fase líquida. Los polímeros superabsorbentes contienen una gran cantidad de iones tales como cationes de sodio (Na+) y aniones carboxilo (-C00") . Cuando las partículas superabsorbentes se añaden a una espuma líquida espumosa, sus iones se solvatarán, aumentará significativamente la fuerza iónica total o dureza de la fase líquida y se reducirá aún más la eficacia del (de los) emulsionante (s) en la dispersión. La presente solicitud ha descubierto que la presencia de PRIMACOR® u otros productos químicos similares mejora la compatibilidad con el poliacrilato de sodio. Así, si tal (es) producto (s) químico (s) se añade (n) a la dispersión para mejorar su estabilidad en una concentración iónica alta, se vuelve más compatible para mezclarse con los polímeros superabsorbentes durante el proceso de producción de espuma. Parece claro que se puede producir espuma con la adición de partículas superabsorbentes simplemente mediante el mezclado de SA en productos químicos de una dispersión espumosa de polímeros. La presente invención, sin embargo, ha descubierto que no sólo es añadir el SAM, sino que hay que tener en cuenta la fuerza iónica total, los copolímeros químicos particulares junto con la concentración y las relaciones.

Así, existen dos elementos claves para la presente invención. Primero, el SAM tiene que añadirse o mezclarse con una dispersión líquida después de espumarse en una espuma de alta viscosidad y antes de conformarse y secarse. Adicionalmente , la química de la dispersión requiere un compromiso del componente iónico polimérico (por ejemplo, PRIMACOR8, para mejorar la estabilidad de la dispersión en un medio de alta fuerza iónica. El material de polímero superabsorbente particulado de la presente invención es de aproximadamente 5% a aproximadamente 50% basado en el peso total de la espuma.

Adicionalmente, la espuma puede comprender además fibras, partículas no dilatables, o combinaciones de estas, tales como, por ejemplo la Figura 2. Las partículas no dilatables de la presente invención incluyen, pero sin limitarse a, micro-partículas, negro de carbón, geles de sílice, carbonato de calcio, microesferas térmicamente expandibles, dispersiones de polímeros adicionales, fragancias, antibacterianos, hidratantes, suavizantes, medicamentos, similares y combinaciones de estos. Las fibras y/o partículas no dilatables no sólo proporcionan mayor estabilidad a la espuma espumosa, sino que además traen beneficios al producto de espuma final. Por ejemplo, si se añade negro de carbón o polvo de carbonato de calcio en la espuma, la espuma final presentará mejores propiedades adsorbentes de olor. Otras propiedades mejoradas debido a la adición de la fibra y/o partículas no dilatables incluyen, pero sin limitarse a, resistencia mecánica, elasticidad/capacidad de estiramiento, antimicrobiana, conductividad eléctrica, fragancia, aislamiento térmico, efecto médico para la piel, etc. La cantidad de partículas y/o fibras no dilatables que puede usarse en la espuma es de aproximadamente 5% a aproximadamente 50% en base al peso total de la espuma.

Se descubrió además que cuando la dispersión se mezcla con una cantidad adecuada de aire, pero todavía no se ha conformado en su estructura final ni se ha secado, su viscosidad total aumenta de manera significativa. A tan alto nivel de viscosidad, incluso si se introducen las partículas superabsorbentes , las partículas no pueden absorber agua de la espuma líquida espumosa. La viscosidad juega un papel importante de reducción significativa de la velocidad de absorción de agua por las partículas superabsorbentes de manera que la espuma líquida espumosa, así como también las partículas superabsorbentes dispersas pueden conformarse en una forma final uniforme de una espuma absorbente y secarse.

EJEMPLOS Los siguientes ejemplos describen y demuestran adicionalmente modalidades dentro del alcance de la presente invención. Los ejemplos se dan únicamente con el propósito de ilustración y no deben interpretarse como limitaciones de la presente invención, ya que son posibles muchas variaciones de la misma sin apartarse del espíritu y alcance de la invención .

Métodos de prueba La prueba de Capacidad Saturada y la Prueba de Velocidad de Entrada de Fluidos (FIR, por sus siglas en inglés) como se describe en la patente de Estados Unidos US20070135785 , publicada el 14 de junio 2007 otorgada a Qin y otros., se usaron para probar las estructuras absorbentes en consecuencia y como se muestra más abajo.

Prueba de capacidad saturada La capacidad saturada se determina mediante el uso de un equipo de prueba de capacidad saturada (SAT CAP) con un medidor de vacío Magnahelic y una presa de látex. La capacidad total de cada estructura absorbente se determina al restar el peso seco de cada absorbente del peso en húmedo de ese absorbente. La capacidad saturada a 3.44 k Pa (0.5 psi) o capacidad saturada de la estructura absorbente se determina mediante la siguiente fórmula: Capacidad Saturada = (peso en húmedo - peso seco) / peso seco; en donde el valor de la capacidad saturada tiene unidades de gramos de fluido/gramo de absorbente. Para la capacidad saturada, debe probarse un mínimo de tres ejemplares de cada muestra y los resultados deben promediarse. Si la estructura absorbente tiene una baja integridad o se desintegra durante los procedimientos de remojo o transferencia, la estructura absorbente puede envolverse en un material de contención tal como toallas de papel, por ejemplo, toallas de papel SCOTT® fabricadas por Kimberly-Clark Corporation, que tiene un lugar de negocios en Neenah, Wisconsin, Estados Unidos. La estructura absorbente puede probarse con la envoltura en su lugar y la capacidad de la envoltura puede determinarse de manera independiente y restarse del peso en húmedo de la estructura absorbente envuelta total para obtener el peso del absorbente en húmedo.

Prueba de velocidad de entrada de fluido La prueba de velocidad de entrada de fluido (FIR) determina la cantidad de tiempo requerido para que una estructura absorbente tome (pero no necesariamente absorba) una cantidad conocida de una solución de prueba (solución al 0.9 por ciento en peso de cloruro de sodio en agua destilada a temperatura ambiente) . Un aparato adecuado para llevar a cabo la prueba de FIR se describe generalmente en la patente de Estados Unidos US20070135785 , publicada el 14 de junio de 2007 otorgada a Qin y otros.

Para ejecutar la prueba de FIR, se pesa una muestra absorbente y se anota el peso en gramos. Antes de ejecutar la prueba de FIR, la prueba de capacidad saturada mencionada anteriormente se mide en la muestra. El treinta por ciento (30%) de la capacidad de saturación se calcula después al multiplicar la masa de la muestra seca (gramos) por la capacidad saturada medida (gramos/gramos) por 0.3; por ejemplo, si la muestra de prueba tiene una capacidad saturada de 20 g de solución de prueba salina de NaCl al 0.9% /g de la muestra de prueba y el diámetro de una muestra de tres pulgadas (7.6 cm) pesa un gramo, entonces se vierten 6 gramos de la solución de prueba salina de NaCl al 0.9% (referida en la presente como un primer insulto) en la parte superior del cilindro del aparato y se deja fluir hacia abajo en la muestra absorbente. (La "cantidad de entrada" (mi) es la cantidad de fluido usado para cada insulto) . Se permite que transcurra un periodo de tiempo de quince minutos, después del cual se vierte un segundo insulto igual al primer insulto en la parte superior del cilindro y de nuevo se mide el tiempo de entrada como se describió anteriormente. Después de quince minutos, el procedimiento se repite para tres insultos más. Una velocidad de entrada (en mililitros/segundo) para cada uno de los cuatro insultos se determina al dividir la cantidad de solución (por ejemplo, seis gramos) usada para cada insulto por el tiempo de entrada medido para el insulto correspondiente. Al menos tres muestras de cada prueba absorbente se someten a la prueba de FIR y los resultados se promedian para determinar la velocidad de entrada.

Experimento y resultados 1. Preparación de la espuma absorbente espumosa Las muestras de espuma se prepararon mediante el uso de un mezclador KitchenAid® para producir productos químicos espumosos y recubrir los productos químicos espumosos sobre tela no tejida de unión por hilado antes de un proceso de secado a una temperatura cercana a, pero por debajo de los puntos de fusión de los polímeros de la espuma. La Tabla 1 más abajo resume todas las muestras preparadas: Tabla 1 Lista de muestras de espuma 1 HYPOD® 8510 es una dispersión de poliolefina comercial con un nivel de sólidos de 42% en peso disponible de Dow Chemical Co.; "A" es una dispersión de poliolefina con un nivel de sólidos de 50% en peso diseñada especialmente para composiciones de espuma y el copolímero de etileno-ácido acrílico está ausente; PIP es una dispersión de poliisopreno con un nivel de sólidos de 60% en peso disponible de Kraton (IR401) ,- VAE es una dispersión de látex del copolímero de acetato de polivinilo-etileno con un nivel de sólidos de 50% en peso disponible comercialmente de Celanese Emulsions (Dur-o-Set-plus) . 2Stanfax 320 es un tensioactivo de estearato de amonio disponible comercialmente de Para Chem con un nivel de sólidos de 36% en peso. 3Stanfax 318 es un tensioactivo de laurilsulfato de sodio disponible comercialmente de Para Chem con un nivel de sólidos de 27% en peso. 4SAM es un polímero superabsorbente particulado disponible comercialmente de Evonik Industries (SX 9500) . 5El algodón es un grupo de borra de algodón con una longitud promedio de las fibras de aproximadamente 0.35 mm, producido por International Fiber Corporation. * La Muestra 18 es una muestra control. ** Estas muestras no pudieron producir una espuma uniforme durante el proceso o las espumas formadas no tuvieron suficiente integridad para la prueba.

De manera notable, el producto químico HYPOD® 8510 es estable para añadir partículas superabsorbentes dentro de su estructura de espuma espumosa, mientras que se encontró que "A" no tuvo éxito (ver, Muestras 2-4 vs . Muestras 7 y 11). La dispersión IR401 de Kraton (poliisopreno) puede permitir la adición de partículas superabsorbentes durante la etapa de producción, pero su estructura de espuma es tan débil que la espuma producida a partir de este producto químico no puede probarse. La única solución para producir una espuma con partículas superabsorbentes con este producto químico es usar una mezcla de dos dispersiones, tales como PIP e HYPOD® 8510 (referirse a la Muestra 19) . Otro tipo de espuma es VAE que también es estable con la adición de partículas superabsorbentes . 2. Propiedades absorbentes de la espuma absorbente Las ocho muestras de espuma absorbente que contienen partículas superabsorbentes y/o grupos de borra de algodón se probaron mediante diversos métodos de pruebas físicas y de absorbencia, tal como la prueba de capacidad de saturación, la prueba de velocidad de entrada de fluido, mediciones de la densidad en húmedo y el crecimiento que se calcularon por las dimensiones (longitud y espesor) de cada muestra de prueba después de cada insulto de la prueba de FIR. Las Tablas 2 a 5 resumen los datos de las pruebas .

Tabla 2 Datos de las pruebas físicas Nota: * La muestra 18 es una muestra control.

Conclusiones de la Tabla 2: La adición de partículas superabsorbentes hace que la superficie de la espuma sea más hidrófoba a medida que aumenta el tiempo de entrada de las gotas de agua.

La adición de fibra de grupos de borra de algodón mejora la hidrofilicidad de la espuma a medida que disminuye el tiempo de entrada de las gotas de agua.

Tabla 3 Datos de la prueba de absorbencia (I) Nota: * La muestra 18 es una muestra control.

Conclusiones de la Tabla 3 La adición de partículas superabsorbentes mejora significativamente la absorbencia de la espuma (es decir, la Cap. Sat) . y su mejoramiento es directamente proporcional al nivel de adición de partículas superabsorbentes. Aparte de la 1ra entrada de fluidos, la adición de partículas superabsorbentes mejora la velocidad de entrada de fluidos de la espuma y además su mejora es directamente proporcional al nivel de adición de partículas superabsorbentes. La adición de fibra en grupos de borra de algodón también mejora la velocidad de entrada de fluidos de la espuma (Muestras 12 vs . 2). Algunos productos químicos poliméricos, tal como VAE, pueden no tener el beneficio de mejorar la velocidad de entrada de fluidos después de la adición de partículas superabsorbentes dentro de su estructura de espuma (Muestras 3 vs . 15 o 12 vs. 16) . Esto puede ser debido a la elasticidad del material de VAE ya que es un polímero estirable. La naturaleza elástica de VAE puede evitar que las partículas dilatadas abran el tamaño de los poros y los capilares.

Tabla 4 Datos de la prueba de absorbencia (II) : * La muestra 18 es una muestra control .

Conclusiones de la Tabla 4 La muestra control tiene un ligero cambio de la densidad de la espuma durante múltiples insultos de fluidos.

Las espumas que contienen partículas superabsorbentes tienen cambios significativos en la densidad total durante los insultos de fluidos.

Tabla 5 Datos de la prueba de absorbencia (III) Nota: * La muestra 18 es una muestra control.

Conclusiones de la Tabla 5 La muestra control no tiene crecimiento en las direcciones MD y CD y un crecimiento negativo en la dirección Z lo que significa que parte de la estructura de la espuma colapsa ligeramente cuando se humedece.

La espuma fabricada de elastómero, tal como VAE, también colapsa cuando se humedece en la dirección Z pero tiene menor grado de crecimiento en las direcciones MD y CD (Muestras 15 y 16) .

La espuma con bajo nivel de adición de partículas superabsorbentes y fibra de grupos de borra de algodón casi no presenta crecimiento en las direcciones MD y CD pero un ligero crecimiento en la dirección Z ; Las espumas con alto contenido de partículas superabsorbentes muestran un crecimiento en las tres direcciones .

Las dimensiones y los valores expuestos en la presente no deben entenderse como estrictamente limitados a los valores numéricos exactos mencionados. En lugar de ello, a menos que se especifique de cualquier otra forma, cada una de esas dimensiones significará tanto el valor mencionado como también un intervalo funcionalmente equivalente que comprenda ese valor. Por ejemplo, una dimensión descrita como "40 mm" significará "aproximadamente 40 mm" .

Todos los documentos mencionados en la Descripción detallada de la Invención en su parte relevante, se incorporan en la presente como referencia; la mención de cualquier documento no ha de interpretarse como una admisión de que es técnica anterior con respecto a la presente invención. En la medida en que cualquier significado o definición de un término en este documento escrito entre en conflicto con cualquier significado o definición del término en un documento incorporado como referencia, prevalecerá el significado o la definición asignada al término en este documento escrito.

Si bien se han ilustrado y descrito modalidades particulares de la presente invención, será evidente para aquellos con experiencia en la técnica que pueden hacerse otros cambios y modificaciones diversas sin apartarse del espíritu y alcance de la invención. Por consiguiente, se ha tratado de cubrir en las reivindicaciones anexas todos los cambios y modificaciones que están dentro del alcance de esta invención .

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (13)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Una espuma de celda abierta caracterizada porque comprende: (a) una dispersión de polímeros de base acuosa, la dispersión de polímeros comprende un copolímero de polietileno y un copolímero de etileno-ácido acrílico; y (b) de aproximadamente 5% a aproximadamente 15% de una composición espumante, la composición espumante comprende al menos un agente espumante y un agente estabilizante; que comprende además un material de polímero superabsorbente particulado dentro de los huecos y poros de la espuma de celda abierta.

2. La espuma de celda abierta de la reivindicación 1, caracterizada porque el copolímero de etileno-ácido acrílico es de aproximadamente 80% en peso de etileno y de aproximadamente 20% de ácido acrílico en el que aproximadamente 80% del co-monómero de ácido acrílico se neutraliza con hidróxido de potasio.

3. La espuma de celda abierta de la reivindicación 1, caracterizada porque los agentes espumantes se seleccionan del grupo que consiste en laurato de potasio, laurilsulfato de sodio, laurilsulfato de amonio, estearato de amonio, oleato de potasio, octadecil sulfosuccinato disódico, hidroxipropilcelulosa, y combinaciones de estos.

4. La espuma de celda abierta de la reivindicación 1, caracterizada porque el agente estabilizante se selecciona del grupo que consiste en laurilsulfato de sodio, estearato de amonio, hidroxipropilcelulosa, micro o nano-partículas, fibras, y combinaciones de estos.

5. La espuma de celda abierta de la reivindicación 1, caracterizada porque comprende un agente humectante seleccionado del grupo que consiste en laurilsulfato de sodio, laurato de potasio, octadecil sulfosuccinato disódico, y combinaciones de estos.

6. La espuma de celda abierta de la reivindicación 1, caracterizada porque comprende un agente gelificante seleccionado del grupo que consiste en hidroxipropilcelulosa, hidroxietilcelulosa, carboximetilcelulosa y otros éteres de celulosa modificados, y combinaciones de estos.

7. La espuma de celda abierta de la reivindicación 3, caracterizada porque el agente espumante es de aproximadamente 2% a aproximadamente 10% de estearato de amonio .

8. La espuma de celda abierta de la reivindicación 4, caracterizada porque el agente estabilizante es de aproximadamente 2% a aproximadamente 10% de laurilsulfato de sodio .

9. La espuma de celda abierta de la reivindicación 1, caracterizada porque el material de polímero superabsorbente particulado es de aproximadamente 5% a aproximadamente 50% en base al peso total de la espuma.

10. La espuma de celda abierta de la reivindicación 1, caracterizada porque la espuma comprende además fibras, partículas no dilatables, y combinaciones de estas.

11. La espuma de celda abierta de la reivindicación 10, caracterizada porque las partículas no dilatables se seleccionan del grupo que consiste en micro-partículas, negro de carbón, geles de sílice, carbonato de calcio, microesferas dilatables térmicamente, dispersiones de polímeros adicionales, fragancias, antibacterianos, hidratantes, suavizantes, medicamentos, y combinaciones de estos.

12. La espuma de celda abierta de la reivindicación 10, caracterizada porque comprende de aproximadamente 5% a aproximadamente 50% de fibras, partículas no dilatables, y combinaciones de estas.

13. Un proceso de fabricación de la espuma de celda abierta de la reivindicación 1, caracterizado poruqe el material de polímero superabsorbente se añade durante la producción de la espuma antes de conformar la forma final y secar la espuma.