MXPA00006408A

MXPA00006408A - Articulo absorbente conteniendo material superabsorbente

Info

Publication number: MXPA00006408A
Authority: MX
Inventors: Gunilla Himmelman; Pia Kalentun; Asa Svensson; Annika Samuelsson; Angela Hjerpe; Eva Strombom; Jeanette Annergren; Eje Osterdahl
Original assignee: Sca Hygiene Prod Ab; Sca Moelnlycke Ab
Priority date: 1997-12-29
Filing date: 2000-06-28
Publication date: 2001-01-01
Also published as: JP2001526954A; GB9828577D0; SE9704881D0; TW467738B; AU2082999A; GB2332629B; GB2332629A; AR011490A1; SK8932000A3; KR20010033707A; PE20000160A1; WO1999033420A1; SE9704881L; ZA9811889B; CO5070595A1; PL341425A1; CA2315748A1; TNSN98232A1; EP1043965A1; SE514710C2

Abstract

Un artículo absorbente, como puede ser un pañal, toalla higiénica, protector contra incontinencia, vendaje para heridas, protector para camas, etc., que comprende una estructura absorbente, la estructura conteniendo un material superabsorvente en combinación con fibras hidrofílicas y en donde el material superabsorbente tiene un contenido de materia prima renovable y/o biodegradable de cuando menos 20%en peso, calculados sobre el peso seco del material superabsorbente, caracterizado porque el material superabsorbente tiene unángulo de fase d=8ºdefinido como el desplazamiento de fase entre la deformación y esfuerzo medidos en mediciones reológic

Description

ARTICULO ABSORBENTE CONTENIENDO MATERIAL SUPERABSORBENTE Campo técnico La presente invención se refiere a una estructura absorbente en un articulo absorbente, como puede ser un pañal, toalla higiénica, protector contra incontinencia, vendajes para heridas, protectores para camas, etc., la estructura conteniendo un material superabsorbente posiblemente en combinación con otros materiales absorbentes y/o portadores y donde el material superabsorbente tiene un contenido de materia prima renovable y/o biodegradable de cuando menos 20% en peso calculado sobre el peso seco del material superabsorbente. El material superabsorbente puede estar en forma particulada, por ejemplo, granos, granulos, hojuelas o fibras, o como una película, una espuma o un recubrimiento sobre fibras y tiene una alta capacidad para absorber líquidos, como puede ser agua y líquidos corporales, por ejemplo, orina y sangre mientras se hincha y forma un gel no soluble en agua.

Antecedentes de la invención Los denominados superabsorbentes son polimeros reticulados teniendo la capacidad de absorber_ liquido varias veces, 10 veces o más, su propio peso. Estos además tiene la capacidad de retener el liquido aún cuando se ejerce una presión externa sobre estos. Se utilizan ampliamente en artículos higiénicos como pañales, protectores contra incontinencia, toallas higiénicas y similares, en los cuales estos por lo común están presentes en forma particulada como puede ser, granos, granulos, hojuelas o fibras o se mezclan y estratifican con otros materiales absorbentes, por lo común fibras celulósicas. Los superabsorbentes por lo común son polimeros reticulados de diferente, composición química. Los superabsorbentes que ocurren comúnmente son poliacrilatos reticulados. El ácido acrilico y los poliacrilatos son productos sintéticos basados en materia prima del petróleo, es decir, una materia prima no renovable. No obstante, la creciente conciencia ambiental exige el cambio a materiales basados en materias primas renovables y/o biodegradable. Esto se aplica especialmente a los productos desechables, que después del uso son desechados. Los polisacáridos, como la celulosa y almidón son ejemplos de materiales que son biodegradables y renovables y pueden sex utilizados como materias iniciales para los superabsorbentes. Otros ejemplos de polisacáridos útiles son xantano, alginato, quitosana, pectina, goma de guar. Las proteínas y péptidos también son ejemplos de polimeros de una fuente renovable. El funcionamiento de un cierto superabsorbente en un articulo absorbente depende de muchos factores, como pueden ser donde y como se mezcla el superabsorbente en la estructura absorbente, la forma de la partícula, el tamaño de partícula y las propiedades físicas y químicas como la capacidad de absorción, la resistencia del gel y la capacidad de retención de líquidos . Un fenómeno denominado bloqueo del gel también puede afectar de manera negativa la capacidad de absorción en, por ejemplo, una estructura fibrosa conteniendo los superabsorbentes. Bloqueo del gel significa que las partículas superabsorbentes cuando se humedecen forman un gel que bloquea los poros en la estructura fibrosa o entre las partículas y por esto obstruye el transporte del líquido desde el área de humectación hacia el resto del artículo absorbente y el transporte de los líquidos a todas las partículas . Esto incluye una mala utilización de la capacidad de absorción total del cuerpo absorbente e implica un riesgo de fugas . Una alta resistencia del gel-reticulación de los superabsorbentes implica un menor riesgo de que ocurra bloqueo del gel. No obstante, demasiada resistencia del gel da origen a una capacidad de absorción demasiado baja. Con resistencia de gel se entiende la tendencia de formación del gel, la cual puede ser definida como el coeficiente de cizalladura del gel. Esto se mide en un reómetro y se calcula como la relación entre (a) el esfuerzo cortante/deformación que se aplica a la muestra, y (b) la deformación/esfuerzo cortante relativo que presenta la muestra. El coeficiente de cizallamiento, G' , se mide en la unidad Pa. Esto esta descrito en, por ejemplo, EP-B-254 476. Otro método común de caracterizar un superabsorbente y su capacidad para funcionar en un artículo absorbente como pañal, protector contra incontinencia, toalla higiénica y similar es medir su capacidad para absorber líquidos bajo presión, la denominada ABC (absorbencia bajo carga) . Esto esta descrito en, por ejemplo EP-B-0, 339, 461. En un aparato especial se mide la capacidad del superabsorbente para absorber una solución salina de acuerdo con el denominado principio de humectabilidad a solicitud bajo una cierta carga, por lo común 2kPa, que es una carga normal establecida dentro de este campo de la técnica. Otros parámetros de medición comunes es la capacidad de hinchamiento libxe (CHL) que se mide como g de liquido absorbido por g del superabsorbentes cuando se le permite hincharse libremente, y la capacidad para retener liquido_ después de centrifugación, la capacidad de retención-centrífuga (CRC) . De acuerdo con este último método, se permite que el superabsorbente absorba líquido libremente a saturación, después de lo cual la muestra es centrifugada y se mide cuanto del liquido absorbido se retiene después de la centrifugación. Ninguno de estos métodos de caracterización de las propiedades del superabsorbente, no obstante, dice la verdad completa y no siempre se correlaciona con el funcionamiento del- superabsorbente en un concepto del producto. Esto se aplica especialmente a los superabsorbentes completa o parcialmente a base de materias primas renovables y/o biodegradables, que por lo común tienen un valor ABC bajo y una resistencia del gel baja donde ABC o ninguno de los demás métodos de medición antes mencionados es una buena medida del funcionamiento del superabsorbente en un artículo absorbente .

El objeto y las características más importantes de la invención El objeto de la presente invención es proporcionar una estructura absorbente en un artículo absorbente de la clase antes mencionada donde la estructura absorbente contiene un material superabsorbente total o parcialmente a base de materias primas renovables y/o biodegradables y que muestra un funcionamiento muy bueno en la estructura absorbente medido como la capacidad de absorción y la tasa de captación. De acuerdo con la invención, esto se ha logrado por el hecho de que el material superabsorbente tiene un ángulo de fase d < 8o definido como el desplazamiento de fase entre la deformación y el esfuerzo medido en mediciones reológicas . El material superabsorbente de preferencia tiene un ángulo de fase d < 6° , de preferencia < 4o y de mayor preferencia < 3o. El material superabsorbente de preferencia debe tener un contenido de materia prima renovable y/o biodegradable de cuando menos 40, de preferencia cuando menos 60 y de mayor preferencia cuando menos 80% en peso, calculado sobre el peso seco del material superabsorbente. De acuerdo con una alternativa, el material superabsorbente consiste en un polímero reticulado, donde el polímero esta basado en materias primas renovables y/o biodegradables y el agente reticulador es renovable y/o biodegradable y/o no renovable/no biodegradable. La estructura absorbente puede, de acuerdo con una modalidad, contener una combinación de fibras hidrofílicas y material superabsorbente, en el cual las fibras hidrofílicas de preferencia son pulpa apelusada o suelta celulósica, tisú o fibras sintéticas hidrofilicas, y la estructura absorbente contiene entre 5 y 80"% en peso de material superabsorbente calculado sobre el peso total de la estructura. De acuerdo con otra modalidad, la estructura absorbente contiene una combinación de un material espumado absorbente y un material superabsorbente.

De acuerdo con otra modalidad, el material superabsorbente esta en la forma de una espuma y de acuerdo con otra modalidad en la forma de un recubrimiento sobre un material fibroso. El material superabsorbente puede tener una capacidad de absorción relativamente baja bajo carga (ABC) , más precisamente, no mayor que 25, de preferencia no mayor que 20 y de mayor preferencia no mayor que 18 ml de una solución acuosa conteniendo 0.9% en peso de cloruro de sodio, por gramo de material superabsorbente bajo una carga de 2 kPa.

Descripción de la invención La estructura absorbente de acuerdo con la invención se propone para ser utilizada en un artículo absorbente de la clase que contiene una hoja cubierta permeable a los líquidos, una hoja base impermeable a los líquidos y una estructura absorbente aplicada entre las mismas. El artículo absorbente puede ser un pañal, una toalla higiénica, un protector contra incontinencia, vendaje para heridas, un protector para cama, etc. La forma y construcción del articulo absorbente es desde luego completamente opcional y la invención puede ser aplicada a todos los tipos de estos artículos. La creciente conciencia ambiental, no obstante, ha permitido que exista un objetivo hacia reemplazar los materiales en los artículos absorbentes, por ejemplo, pañales, que están basados en materias primas no renovables/no biodegradables con materiales que sean completa o parcialmente basados en materias primas renovables y/o biodegradables. Los materiales referidos son la hoja inferior impermeable a los líquidos en la forma de una película plástica, la hoja cubierta permeable a los líquidos en la forma de un no tejido y el superabsorbente. Los superabsorbentes a base de materias primas renovables y/o biodegradables, como pueden ser almidón, celulosa, alginato, etc., suelen tener una resistencia de gel baja y un valor ABC bajo. En pruebas que han sido realizadas han demostrado que estos superabsorbentes teniendo CHL (capacidad de hinchamiento libre) , CRC (capacidad de retención por centrifugación) y ABC esencialmente iguales pueden tener muy diferente capacidad de absorción si estos están combinados con fibras hidrofílicas, por lo común pulpa suelta celulósica, en una estructura absorbente. Los inventores de la presente _ invención, por tanto, han buscado otro parámetro que demuestre una correlación clara con la capacidad de absorción del superabsorbente cuando se incorpora en una estructura absorbente, como se pretende que sea en un artículo absorbente, por ejemplo, un pañal. La reología es la ciencia de la deformación y propiedades de flujo de los materiales. El término reología incluye toda la deformación de un material que ocurre cuando en el se ejercen fuerzas, tanto la fuerza gravitacional normal o si son necesarias fuerzas mayores. La reologia maneja la relación entre FUERZA, DEFORMACIÓN y TIEMPO. En los casos donde _toda la energía de deformación se propaga como calor en el material este se define como VISCOSO y se dice que el materia fluye. En los casos donde toda la energía de deformación se almacena en el material, el material es definido como ELÁSTICO y no ocurre flujo. Un material en el que una cierta parte de la energía de la deformación se almacena y una cierta parte se dispersa como calor se define como VISCOELÁSTICO. En las mediciones del material viscoelástico, se ejerce en el material un esfuerzo en forma de seno (o deformación, dependiendo del tipo de instrumento que se utilice) y se mide la deformación (o esfuerzo) en forma de seno en el material. El desplazamiento de fase entre la deformación y el esfuerzo es conocido como el ángulo de fase d. Este es 0o para un material idealmente elástico y 90° para un material idealmente viscoso. Al hacer un análisis vectorial de la relación entre esfuerzo/deformación se obtiene un componente, G_f , en fase con la deformación, y un componente, G' ' , desplazado 90° en fase con la deformación. Los valores mayores de los módulos Gr y G' ' son para el material más elástico y viscoso, respectivamente. De acuerdo con EP-B-254 476 antes mencionada la medición del módulo Gr , de acuerdo con la invención, ha demostrado ser insuficiente para predecir la función del superabsorbente en - una estructura absorbente. De acuerdo con la invención, ahora se ha demostrado que es el ángulo de fase d definido como tan d = Gr ' /G' es el parámetro que muestra una correlación clara con las propiedades del superabsorbente en un concepto en una estructura absorbente. Estos superabsorbentes teniendo un valor de d < 8 o muestran una función de producto especialmente buena en la forma de la capacidad de absorción y la tasa de captación. Es especialmente sorprendente que esto se aplica también a los superabsorbentes teniendo un valor ABC bajo como 10 g/g a 2 kPa, lo cual es evidente a partir de la tabla 1 más adelante. 2 Las mediciones reológicas se hacen en un Carri Mwed CSL 100 de TA Instruments. El reómetro es un Instrumento con "esfuerzo controlado". Las mediciones se realizan de acuerdo con los métodos reológicos establecidos, de modo que la persona experta en la técnica debe repetir fácilmente las mediciones . En todas las mediciones los materiales se preparan como muestras de acuerdo con el principio: 1 g de material absorbente para 20 g de orina sintética. Para probar los materiales en una posición en equilibrio en el proceso de hinchamiento, la mezcla muestra más orina sintética se deja reposar durante dos horas antes de la prueba, no obstante, dentro de seis horas a partir de que la mezcla fue preparada . La medición se divide en dos pasos, donde el paso 1 incluye un denominado "barrido de esfuerzo" con el cual se define el área lineal del material. El área viscoelástica lineal ocurre cuando la deformación es tan pequeña que el material solo cambia de manera insignificante desde su posición en equilibrio. Desde esta posición lineal se elige el esfuerzo cortante, en el cual el material va a ser probado en el barrido de frecuencia entrante. A partir del barrido de frecuencia de 0.1-10 Hz ~se obtienen las cantidades G' , G' ' y d. Todos los valores G' , G' ' y d mostrados en la tabla siguiente se tomaron a 1.13 Hz. El superabsorbente a base de materia prima renovable que fueron probados fueron un número de sustancias de prueba^ basadas en CMC reticulado (carboximetilcelulosa) : Al, A2, A3, A4, A5, A6, A7, A8, A9, AlO, All, A12, A13 y A14. La preparación de los superabsorbentes basados en CMC reticulada se describen en, por ejemplo, EP-B-201 895. Algunas sustancias de prueba basadas en caxboximetil almidón reticulado: Bl, B2 y B3, también fueron probadas, y las cuales pueden ser producidas de manera análoga con la carboximetilcelulosa reticulada (CMC) . Algunas otras sustancias de prueba basadas en poliaspartato reticulado: Cl, C2 ó C3 fueron probados y los cuales, por ejemplo, pueden ser producidos de acuerdo con O96/08523. Como material de referencia también se _ probo un superabsorbente disponible en el comercio de Hoechst denominado Sanwet IM 7100 que es un poliacrilato de sodio reticulado y pulpa suelta celulósica pura sin -jaezcla de superabsorbente . El concepto de la absorción probado consistió en 20% en peso de un superabsorbente mezclado con pulpa suelta celulósica de tipo químico. El peso base de la estructura de la pulpa fue 500 mg/m . Además del valor d también se midieron CHL (g/g) , CRC (g/g) y ABC (g/g) a 2 kPa de los superabsorbentes. El liquido de prueba fue en todos los casos orina sintética de acuerdo con la siguiente receta: KCl 600 mmol) (4.5 g) , NaCl 130 mmol (7.6 g) , MgS04 3.5 mmol (0.42 g) , CaS04*2H20 2.0 mmol (0.34 g) , urea 300 mmol (18 g) y 1 g de tritón al 0.1% fueron disueltos en 1 1 de agua destilada. Los métodos de medición utilizados para probar la función del superabsorbente en una estructura absorbente de acuerdo con lo anterior fueron los siguientes: Capacidad de absorción en un plano inclinado: El cuerpo muestra fue colocado en una inclinación de 30° para imitar la posición del pañal durante el uso y la porción inferior estuvo en contacto con un baño liquido (orina sintética) y estuvo absorbiendo líquido por succión. El cuerpo muestra fue pesado antes y después de la absorción de liquido y se anotó la absorción como g de líquido absorbido por g del cuerpo absorbente.

Tiempo de captación: Tres adiciones de 60 ml de liquido cada _una (orina sintética) fueron hechas con un intervalo de tiempo de 10 minutos. Se midió el tiempo que se tardo que todo el liquido fuera absorbido (observación visual) .

El resultado de las mediciones realizadas se muestra en la Tabla 1 siguiente.

Tabla 1 Los estudios de correlación en éstos muestra que el valor d se correlaciona positivamente con los tiempos de captación 2 y 3, es decir, tiempos de captación bajos con valores d bajos, y negativamente con la capacidad de absorción, es decir, alta capacidad de absorción a valores d bajos . Los estudios de correlación múltiples muestran que CRC en combinación con los valores d explican- el xesultado de la_ capacidad de absorción y el tiempo de captación 3. En las pruebas antes mencionadas el superabsorbente estuvo en la forma de partículas que fueron mezcladas con pulpa suelta celulósica para formar un cuerpo absorbente. La invención no obstante no se limita a estos cuerpos absorbentes, sino también sería posible aplicar partículas superabsorbentes en la forma de una capa entre las capas de pulpa suelta celulósica u otras fibras hidrofilicas opcionales, naturales o sintéticas. El superabsorbente también puede ser aplicado entre capas de papel suave (tisú), material no tejido u otro. El superabsorbente también puede estar presente en la forma de fibras, como una película o como un revestimiento sobre otro material o como una espuma. En lugar o además de la pulpa suelta de celulosa, el cuerpo absorbente puede contener otros tipos de fibras hidrofilicas, material de espuma absorbente o si/mi lar.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una estructura absorbente en un artículo absorbente, como puede ser un pañal, toalla higiénica, protector contra incontinencia, vendaje para heridas, protector para camas, etc., la estructura conteniendo un material superabsorbente posiblemente en combinación con otros materiales de absorción o portadores y donde el material superabsorbente tiene un contenido de materia prima renovable y/o biodegradable de cuando menos 20% en peso, calculados sobre el peso seco del material superabsorbente, caracterizado porque el material superabsorbente tiene un ángulo de fase d < 8 o definido como el desplazamiento de fase entre la deformación y esfuerzo medidos en mediciones reológicas .

2. La estructura absorbente de acuerdo con la reivindicación 1, se caracteriza porque el material superabsorbente tiene un ángulo de fase d < 6° , de preferencia < 4o y de mayor preferencia < 3o.

3. La estructura absorbente de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, se caracteriza porque el material superabsorbente tiene un contenido de materia prima renovable y/o biodegradable de cuando menos 40, de preferencia cuando menos 60 y de mayor preferencia cuando menos 80% en peso, calculado sobre el peso seco del material superabsorbente.

4. La estructura absorbente de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque el material superabsorbente comprende un polímero reticulado, donde el polímero es a base de materia prima renovable y/o biodegradable y el agente reticulador es renovable y/o biodegradable o no renovable/no biodegradable.

5. La estructura absorbente de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque contiene una combinación de fibras hidrofílicas y material superabsorbente.

6. La estructura absorbente de acuerdo con la reivindicación 5, se caracteriza porque las fibras hidrofílicas comprenden pulpa suelta celulósica, tisú o fibras sintéticas hidrofilicas.

7. La estructura absorbente de acuerdo con la reivindicación 5 ó 6, se caracteriza porque contiene entre 5 y 80% en peso del material superabsorbente calculado sobre el peso total de la estructura.

8. La estructura absorbente de acuerdo con la reivindicaciones 1-4, se caracteriza porque _ _ contiene una combinación de un material espuma absorbente y un material superabsorbente.

9. La estructura absorbente como se reclama en cualquiera de las reivindicaciones 1-4, se caracteriza porque el material superabsorbente esta en la forma de espuma.

10. La estructura absorbente como se reclama en cualquiera de las reivindicaciones 1-4, se caracteriza porque el material superabsorbente esta en la forma de un recubrimiento sobre un material fibroso .

11. La estructura absorbente como se reclama en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, se caracteriza porque el material superabsorbente tiene una capacidad de absoxción bajo carga de 2 kPa (ABC) no mayor que 25, de preferencia no mayor que 20 y de mayor preferencia no mayor que 18 ml de una solución acuosa conteniendo 0.9% en peso de cloruro de sodio, por gramo de material superabsorbente.

12. Un articulo absorbente como puede ser un pañal, toalla higiénica, protector contra incontinencia, vendajes para heridas, protectores para camas, etc., conteniendo una capa cubierta permeable a los líquidos, una capa inferior impermeable a los líquidos y una estructura absorbente contenida entre las mismas, se caracteriza porque la estructura absorbente es de la clase que se establece en cualquiera de las reivindicaciones 1-11.