MXPA02006106A - Superabsorbente y compuestos no tejidos para productos para el cuidado personal. - Google Patents

Abstract

Se proporciona un material absorbente expandible que tiene superabsorbente en una cantidad de desde alrededor de 1 a alrededor de 75 por ciento por peso y fibras termoplasticas rizadas en una cantidad de desde alrededor de 25 a alrededor de 99 por ciento por peso en donde dicho material tiene una densidad de desde alrededor de 0.02 gramos por centimetro cubico a alrededor de 0.25 gramos por centimetro cubico. El superabsorbente puede estar en la forma de particulas, fibras y espuma. Tal compuesto puede ser usado en productos para el cuidado personal como los panales, los calzoncillos de aprendizaje, las prendas interiores absorbentes, los productos para la incontinencia del adulto y similares.

Description

J SUPERABSORBBNTE Y COMPUESTOS NO TEJIDOS PARA PRODUCTOS PARA EL CUIDADO PERSONAL La presente solicitud reclama prioridad de la 5 solicitud provisional de los Estados Unidos de América No. 60/173,038 presentada el 23 de diciembre de 1999.

Campo de la Invención 10 Esta invención se refiere a artículos absorbentes, particularmente estructuras absorbentes que son o utilizan productos para el cuidado personal tales como los pañales desechables, los protectores para incontinencia, los calzoncillos resujetables y de aprendizaje para el cuidado del 15 niño y similares. Más particularmente, la invención se refiere a los artículos absorbentes que son delgados y cómodos y que se expanden con la descarga para proporcionar un volumen adicional adentro del cual el líquido puede ser tomado. 20 Antecedentes de la Invención Los productos absorbentes para el cuidado personal deben de tener muy poco o ningún filtrado, una sensación seca para el usuario, y beben de ser delgados como para ser más 25 cómodos al usuario y menos aparentes en el uso. Los productos t **« tu »aÉ_____a^_L*____^**? absorbentes actuales, sin embargo, frecuentemente fallan en satisfacer estos objetivos por una variedad de razones.

El filtrado puede ocurrir debido a una tasa de toma insuficiente por las capas intentadas para proporcionar la capacidad de retención o de distribución en la zona de objetivo o de toma. Los intentos para aliviar el filtrado que ocurre por este mecanismo incluyen los artículos absorbentes que incorporan estructuras de material de surgimiento localizadas arriba (por ejemplo hacia el usuario) de los materiales de retención o de distribución. La patente de los Estados Unidos de América No. 5,364,382 otorgada a Latimer describe materiales no tejidos tales como soplados con fusión, tejidos cardados y unidos, y coforms de pulpa que reciben y subsecuentemente liberan líquidos a los medios de retención. La estructura material de Latimer utiliza fibras elásticas de denier grande mezcladas con fibras humedecibles de denier pequeña para lograr una toma de líquido rápida y una liberación de líquido rápida al material de almacenamiento de retención subyacente. Adicionalmente, la patente de los Estados Unidos de América No. 5,490,846 otorgada a Ellis describe estructuras en capas para mejorar las tasas de toma de los materiales de surgimiento.

A pesar del desarrollo de los materiales de surgimiento que intentan el lograr una toma rápida y una liberación rápida para el material de retención, el objetivo de delgadez permanece sin ser satisfactoriamente satisfecho. Los materiales de surgimiento citados son muy gruesos y entonces se colocan en la zona de toma del artículo absorbente y pueden causar un entalle pobre en la región de entrepierna del producto absorbente con el uso inicial y pueden llevar a varios problemas de desempeño o particularmente para prendas de incontinencia para adulto, proporcionar una apariencia embarazosa. Primero, el producto puede escurrir debido a la separación que se crea por el material de surgimiento voluminoso. En segundo lugar, el producto no es cómodo al usuario cuando el material voluminoso es utilizado para proporcionar el volumen hueco necesario para la toma. Aún existe por tanto una necesidad de materiales los cuales tomarán rápidamente una descarga al área de objetivo y ya sea almacenarán la descarga o liberarán ésta para un almacenamiento subsecuente, y los cuales también permanecen relativamente delgados antes de la descarga.

Es un objeto de esta invención al proporcionar un material para los productos para el cuidado personal el cual tome rápidamente una descarga y el cual almacene ésta o la transfiera a un material adyacente para la distribución o almacenamiento y el cual permanezca relativamente delgado antes de tal descarga. Es otro objeto de esta invención al proporcionar un producto para el cuidado personal antes de la descarga, que sea delgado y cómodo para un usuario. -*->-JM¡I^i,«ifcaaAai .¡ Síntesis de la Invención Los objetivos de la invención son logrados por los materiales y productos los cuales se han diseñado para ser muy delgados antes de la descarga y expanderse rápidamente cuando han recibido la descarga. La invención es un material compuesto absorbente expandible de baja densidad relativamente hecho de material superabsorbente en una cantidad de desde alrededor de 1 a alrededor de 75% por peso y de fibras no tejidas rizadas en una cantidad de desde alrededor de 25 a alrededor 99% por peso, en donde el material tiene una densidad de desde alrededor de 0.02 gramos por centímetro cúbico a alrededor de 0.25 gramos por centímetro cúbico. Las fibras no tejidas son preferiblemente conjugadas o fibras de bicomponente.

Tal compuesto puede ser usado en productos para el cuidado personal tales como pañales, calzoncillos resujetables y de aprendizaje, calzones interiores absorbentes, productos para la higiene de la mujer y productos para la incontinencia del adulto y similares.

Breve Descripción de los Dibujos La figura 1 es una cuna usada en la prueba de evaluación MIST como se describió aquí. -.*.,...^h^t-^»->.^-..J---^^-r ^^-á,j Definiciones "Capa" cuando se usó en el singular puede tener el significado dual de un elemento único o de una pluralidad de elementos .

"Líquido" significa un material y/o substancia no en partículas y no gaseoso que fluye y que puede asumir la forma interior de un recipiente dentro del cual éste se vierte o se coloca.

Como se usó aquí el término "tejido o tela no tejida" significa un tejido que tiene una estructura de fibras o hilos individuales los cuales están entre colocados, pero no de una manera identificable como en una tela tejida. Los tejidos o las telas no tejidas se han formado de muchos procesos tales como por ejemplo los procesos de soplado con fusión, los procesos de unión con hilado y los procesos de tejido cardado y unido. El peso base de las telas no tejidas es expresado usualmente en onzas de material por yarda cuadrada (osy) o gramos por metro cuadrado (gsm) y los diámetros de fibra útiles son usualmente expresados en mieras (nótese que para convertir de onzas por yarda cuadrada a gramos por metro cuadrado debe multiplicarse onzas por yarda cuadrada por 33.91). ?».fe...á ^^«.,».^.^.,i,^..pA.jh| "Fibras unidas con hilado" se refiere a fibras de diámetro pequeño las cuales son formadas mediante el extruir el material termoplástico fundido como filamentos de una pluralidad de vasos capilares usualmente circulares y finos de un órgano de hilado con el diámetro de los filamentos extruidos entonces siendo rápidamente reducido como por ejemplo como se indica en la Patente de los Estados Unidos de América NO. 4,340,563 otorgada a Appel y otros, y en las patentes de los Estados Unidos de América Nos. 3,692,618 otorgada a Dorschner y otros, 3,802,817 otorgada a Matsuki y otros, 3,338,992 y 3,341,394 otorgada a Kinney, 3,502,763 otorgada a Hartman, y 3,542,615 otorgada a Dobo y otros. Las fibras unidas con hilado son generalmente no pegajosas cuando éstas son depositadas sobre una superficie recolectora. Las fibras unidas con hilado son generalmente continuas y usualmente, aún cuando no siempre, tienen diámetros promedio (desde una muestra de por lo menos 10) más grande de 7 mieras.

Las "fibras conjugadas" se refieren a fibras las cuales se han formado de por lo menos dos fuentes de polímero extruidas de extrusores separados pero que se han hilado juntos para formar una fibra. Las fibras conjugadas también algunas veces son mencionadas como fibras de multicomponentes o de bicomponente. Los polímeros son usualmente diferentes unos de otros aún cuando las fibras conjugadas pueden ser fibras de monocomponentes . Los polímeros están arreglados en zonas distintas colocadas en forma esencialmente constante a través de la sección transversal de las fibras conjugadas y se extienden continuamente a lo largo de la longitud de las fibras conjugadas. La configuración de tal fibra conjugada puede ser, por ejemplo, un arreglo de vaina/núcleo en donde un polímero está rodeado por otro o puede ser un arreglo de lado por lado, un arreglo de pastel, o un arreglo de "islas en el mar". Para las fibras de dos componentes, los polímeros pueden estar presentes en proporciones de 75/25, 50/50, 25775 o cualesquier otras proporciones deseadas. Las fibras también pueden tener formas tales como aquéllas descritas en la patente de los Estados Unidos de América No. 5,277,976 otorgada a Hogle y otros, la cual describe fibras con formas no convencionales.

Los métodos para hacer las fibras conjugadas son muy conocidos y no requieren estar descritos aquí en detalle. Para formar una fibra conjugada, generalmente dos polímeros son extruidos separadamente y son alimentados al sistema de distribución de polímero en donde los polímeros son introducidos en una placa de órgano de hilado segmentada. Los polímeros siguen trayectorias separadas al órgano de hilado de fibra y son combinados en un orificio de órgano de hilado el cual proporciona el arreglo de polímero deseado. Un ejemplo comprende ya sea dos o más orificios circulares concéntricos proporcionando por tanto una fibra de tipo de vaina/núcleo o un orificio de órgano de hilado circular dividido a lo largo de un diámetro en dos partes para proporcionar una fibra de tipo de lado por lado. El filamento de polímero combinado entonces es enfriado, solidificado y jalado, generalmente por un sistema de rodillos mecánicos, a un diámetro de filamento intermedio y se recolecta. Subsecuentemente, el filamento puede ser "jalado en frío" a una temperatura debajo de su temperatura de suavizamiento, al diámetro de fibra terminado deseado. Las fibras conjugadas pueden ser cortadas en tramos relativamente cortos, tal como fibras básicas las cuales son generalmente de longitudes en el rango de 25 a 51 milímetros (mm) , y fibras de corte cortas las cuales son aún más cortas y generalmente tienen longitudes de desde menos de 18 milímetros. Véase, por ejemplo, la patente de los Estados Unidos de América No. 4,789,592 otorgada a Taniguchi y otros y la patente de los Estados Unidos de América No. 5,336,552 otorgada a Strack y otros, amabas de las cuales se incorporan aquí por referencia en su totalidad.

Las fibras conjugadas enseñan, por ejemplo, en la Patente de los Estados Unidos de América No. 5,382,400 otorgada a Pike y otros y pueden ser rizadas mediante el usar diferentes tasas de expansión y de contracción de los dos (o más) polímeros. Tales fibras también pueden ser dividibles. Las fibras rizadas pueden ser producidas de fibras conjugadas o de monocomponente mediante medios mecánicos también. Un método adicional a un de producir fibras rizadas es a través del uso de "aditivos de mejoramiento de rizado" tales aditivos pueden ser agregados a uno de los componentes poliméricos de la fibra conjugada en una cantidad de desde alrededor de 0.5% por peso a alrededor de 10% por peso, más preferiblemente de alrededor de 5% por peso. Un copolímero de butileno-propileno es encontrado que funciona particularmente bien como un aditivo de mejoramiento de rizado. Tal copolímero es preferiblemente al azar y debe tener menos de alrededor de 20% por peso de butileno, más particularmente a alrededor de 14% por peso de butileno. Un polímero comercialmente disponible que funciona como un aditivo de mejoramiento de rizado está comercializado por Union Carbide Corporation COMO DS4D05 y es el copolímero al azar de butileno-propileno que tiene 14% por peso de butileno y 86% por peso de polipropileno. Una discusión adicional de los aditivos de mejoramiento de rizado puede encontrarse en la solicitud de patente de los Estados Unidos de América No. 08/940,886.

Como se usó aquí, la unión a través de aire o "TAB" significa un proceso de unión de una tela de fibra conjugada no tejida en la cual el aire el cual es suficientemente caliente para fundir uno de los polímeros de los cuales las fibras del tejido están fabricadas es forzado a través del tejido. La velocidad del aire es usualmente de entre 100 y 500 pies por minuto y el tiempo de permanencia puede ser tan prolongado como de 6 segundos por ejemplo. La fusión y resolidificación de los polímeros proporcionan la unión. En el unidor a través de aire, el aire que tiene una temperatura arriba de la temperatura de fusión de un componente y debajo de la temperatura de fusión del otro componente es dirigida desde una cubierta circundante, a través del tejido y hasta un rodillo perforado que sostiene el tejido. Alternativamente, el unidor a través de aire puede ser un arreglo plano en donde el aire es dirigido verticalmente hacia abajo sobre el tejido. Las condiciones de operación de las dos configuraciones son similares, la diferencia primaria haciendo la geometría del tejido durante la unión. El aire caliente funde el componente de polímero de fundido más bajo y por tanto forma uniones entre los filamentos para integrar al tejido.

El "tejido cardado y unido" se refiere a tejidos que se hacen de fibras básicas las cuales son enviadas a través de una unidad de peinado o de cardado, la cual rompe y separa y alinea las fibras básicas en la dirección de una máquina para formar una tela no tejida fibrosa orientada en la dirección de la máquina generalmente. Tales fibras son usualmente compradas en pacas, las cuales son colocadas en un recolector, el cual separa las fibras antes de la unidad de cardado. Una vez que el tejido es formado, éste es entonces unido por uno o más de los varios métodos de unión conocidos. Uno de tal método de unión es la unión de polvo en donde un adhesivo en polvo es distribuido a través del tejido y después se activa usualmente mediante el calentar el tejido y el adhesivo con aire caliente. Otro método de unión adecuado es el patrón de unión, en donde los rodillos de calandrado calentados o el equipo de unión ultrasónico son usados para unir las fibras juntas, usualmente en un patrón de unión localizado, aún cuando el tejido puede ser unido a través de la superficie completa si así se desea. Otro método de unión adecuado y muy conocido, particularmente cuando se usan fibras básicas conjugadas, es la unión a través de aire.

La "colocación por aire" es un proceso muy conocido por el cual una capa no tejida fibrosa puede er formada. En el proceso de colocación por aire, los manojos de fibras pequeñas que tienen longitudes típicas variando de desde alrededor de 2 a alrededor de 19 milímetros (mm) son separadas y llevadas en un suministro de aire y se depositan sobre una rejilla formadora, usualmente con la ayuda de un suministro de vació. Las fibras depositadas al azar son entonces unidas unas a otras usando, por ejemplo, el aire caliente o un adhesivo de rociado.

El "producto para el cuidado personal" significa pañales, calzoncillos de aprendizaje y resujetables, prendas interiores absorbentes, productos para la higiene de la mujer y productos para la incontinencia del adulto.

Métodos de Prueba Calibre del material (grosor) : El calibre de los materiales, el cual es una medida del grosor, es medido a O . QS 5 libras por pulgada cuadrada con un probador de volumen de tipo Starret en unidades de milímetros (mm) . Tres mediciones son generalmente promediadas para llegar a un calibre final.

Densidad: La densidad de los materiales es 10 calculada mediante el dividir el peso por área de unidad de una muestra en gramos por metro cuadrado (gsm) por el calibre de la muestra en milímetros a 0.05 libras por pulgada cuadrada (68.9 Pascales) y multiplicando el resultado por 0.001 para convertir el valor a gramos por centímetro cúbico (g/cc) . Un total de tres 15 muestras pueden ser evaluadas y promediadas para los valores de densidad.

Prueba de descarga múltiple (Evaluación MIST) : En esta prueba un material es colocado en una cuna acrílica para 20 simular la curvatura del cuerpo de un usuario tal como un infante. Tal cuan está ilustrada en la figura 1. La cuna tißae un ancho en la página del dibujo como se mostró de 33 centímetros y los extremos están bloqueados, una altura de 19 centímetros, una distancia interior entre los brazos superiores 25 de 30.5 centímetros y un ángulo de entre los brazos superiores de 60°. La cuna tiene una ranura de 6.5 milímetros de ancho en * ». 'í Á^ÁÁ^^^i 2| el punto más bajo que corre a la longitud de la cuna adentro de la página.

El material que va a ser probado es colocado sobre una pieza de película de polietileno del mismo tamaño que la muestra y se coloca en la cuna. El material que va a ser probado es objeto de una descarga con una cantidad predeterminada de una solución de agua salada de banco de sangre de 1% por peso de cloruro de sodio, a una tasa predeterminada con una boquilla normal al centro del material y de un cuarto a media pulgada (6.4 a 12.7 milímetros) arriba del material. La cantidad de filtrado es registrada. El material es inmediatamente removido de la cuna, es pesado y colocado sobre una almohadilla de pulpa/superabsorbente de 40/60 seca teniendo una densidad de 0.2 gramos por centímetro cúbico en una posición horizontal bajo 0.05 libras por pulgada cuadrada de presión y es pesado después de 15 minutos para determinar la desabsorción del líquido desde el material adentro de la almohadilla absorbente así como la retención del líquido en el material. La borra de pulpa y el superabsorbente usado en esta prueba es pulpa CR-2054 DE Coosa River (de Alabama) y superabsorbente de Stockhausen Company (de Greensboro, Carolina del Norte 27406) FAVOR® 670 aún cuando pueden ser usados otros superabsorbentes y pulpas comparables siempre que éstos den una almohadilla de desabsorción de 500 gramos por metro cuadrado y 0.2 gramos de por centímetro cúbico de lo cual después de la inmersión en solución de agua salada ^ Á¿lJ^¿¿ ¡^ ,i^^.^a^.^.. '" iff - - <-—*-*« •*- bajo condiciones de hinchado libre por 5 minutos, retiene por lo menos 20 gramos de solución de agua salada por gramo de almohadilla de desabsorción después de haberse sometido a presión de alrededor de 0.5 libras por pulgada cuadrada (alrededor de 3.45 kPa) por 5 minutos. Esta prueba es repetida usando las almohadillas de desabsorción frescas sobre cada descarga de manera que son introducidos un total de 3 descargas.

Descripción Detallada de la Invención Las estructuras de esta invención se han diseñado para hacer materiales delgados que se expanden rápidamente cuando son objeto de una descarga. Por tanto, cuando en el uso, un artículo absorbente que contiene la invención es muy delgado y cómodo y facilita un buen entalle. Al expanderse el material de la invención durante el uso, éste crea un volumen hueco para acomodar el fluido entrante, el cual a su vez reduce el filtrado.

Los materiales de esta invención pueden funcionar deseablemente como materiales de toma o de surgimiento en un producto para el cuidado personal . Estos pueden servir alternativamente como el componente de retención de un producto para el cuidado personal, dependiendo de la cantidad de superabsorbente agregado a las fibras rizadas y de la cantidad de expansión deseada.

Los materiales de control de surgimiento son proporcionados para aceptar rápidamente la descarga entrante y ya sea absorber, retener, cambiar o de otra manera manejar el líquido de manera que no filtre afuera del artículo. Un material de surgimiento debe típicamente ser capaz de manejar una descarga entrante de entre alrededor de 60 y 100 centímetros cúbicos a una tasa de flu^o volumétrico de descarga de desde alrededor de 5 a 20 centímetros cúbicos por segundo, para infantes por ejemplo.

Los materiales de retención deben absorber la descarga eficientemente y retenerla bajo presión. Estos deben ser capaces de jalar el líquido desde las capas más cerca del cuerpo del usuario y absorber el líquido sin un "bloqueo de gel" significante o un bloqueo de la penetración del líquido más allá dentro del absorbente por la expansión de las capas exteriores del absorbente. Los materiales de retención frecuentemente contienen tasas altas de materiales superabsorbentes tales co o mezclas de poliacrilato superabsorbente y borra. Estos materiales absorben y retienen rápidamente el líquido.

El material de la invención se hace de fibras termoplásticas y superabsorbente. Las fibras deben ser rizadas y esto puede lograrse antes o después de la formación de las fibras en una tela no tejida coherente. El propósito de usar fibras rizadas o rizables en la práctica de esta invención es el de proporcionar una estructura en o sobre la cual el superabsorbente puede ser agregado y la cual permitirá una expansión del superabsorbente con el humedecimiento. Las fibras rizadas proporcionan la flexibilidad necesaria y el 5 espaciamiento de fibra a un tejido para permitir al superabsorbente el expanderse y aún mantener la integridad del tejido y alguna cantidad de volumen hueco.

Las fibras pueden ser rizadas en varios grados. El 10 rizado de las fibras es generalmente medido como rizados por pulgadas (cpi) o rizados por centímetro (cpc ) . El grado de rizado deseado en las fibras usadas para practicar esta invención es desde alrededor de 3 rizados por pulgada (1.2 rizados por centímetro) y 100 rizados por pulgada (39 rizados 15 por centímetro) . Más particularmente, una tasa de rizado de 5 a 25 rizados por pulgada (2 a 10 rizados por centímetro) es deseable y aún más particularmente una tasa de rizado de 5 a 15 rizados por pulgada (2 a 6 rizados por centímetro) es benéfica. 20 La cantidad de material superabsorbente usado en esta invención es de desde alrededor de 1 a alrededor de 25 por ciento por pesos, más particularmente de entre 20 y 60 por ciento por peso y aún más particularmente de entre 30 y 50 por ciento por peso. Las fibras no tejidas rizadas pueden estar 25 presentes en una cantidad de desde alrededor de 25 a alrededor de 99 por ciento por peso, más particularmente de entre 40 y 80 ^^j Mtrfil rtr -iáür*-^ -^— ^A*-^-^'-fc-- .^ ^^^^^^^ ^ ^^^ íli ^^ por ciento por peso y aún más particularmente de entre 50 y 70 por ciento por peso. El material tiene una densidad de desde alrededor de 0.02 g/cc a alrededor de 0.25 g/cc, o más particularmente de entre 0.02 y 0.15 g/cc. Las fibras no tejidas o preferiblemente conjugadas son fibras de bicomponente. Cuando el material de la invención es usado como un material de retención, puede ser deseable el tener un superabsorbente en una cantidad de entre alrededor de 50 y 75 por ciento por peso, fibras rizadas en una cantidad de alrededor de 25 a 50 por ciento por peso, y una densidad entre alrededor de 0.05 y 0.25 gramos por centímetro cúbico.

Las fibras termoplásticas son hechas de, por ejemplo, poliolefinas, poliamidas, rayón, acrílicos, poli (alcohol vinílico) , tereftalato de polietileno, celulosa regenerada LYOCELL® y polímeros termoplásticos elastoméricos como aquellos hechos de copolímeros de bloque tales como poliuretanos, esteres copoliéter, copolímeros de bloque poliéter, poliamida, etileno vinil acetatos (EVA) , y copolímeros de bloque que tienen mitades estirénicas.

Las fibras termoplásticas también pueden ser producidas de polímeros hechos usando metaloceno u otros catalizadores de sitio único. Tales polímeros están compuestos de Exxon Chemical Company de Baytown, Texas, bajo el nombre de comercio ACHIEVE® para polímeros o base de polipropileno y EXACT® y EXCEED® para polímeros a base de polietileno. Dow Chemical Company de Midland, Michigan tiene polímeros comercialmente disponibles bajo el nombre ENGAGE®.

Muchas poliolefinas están disponibles para la producción de fibras, por ejemplo, los polietilenos tal como el polietileno de baja densidad lineal ASPUN® 68111a de Dow Chemical, el polietileno de baja densidad lineal 2553 y el polietileno de alta densidad 25355 y 12350 son tales polímeros adecuados. Los polietilenos tienen tasas de flujo de derretido, respectivamente, de alrededor de 26, 40, 25 y 12. Los polipropilenos formadores de fibra incluyen el polipropileno Escorene® PD 3445 de Exxon Chemical Company y el PF-304 DE Himont Chemical Company. Muchas otras poliolefinas están comercialmente disponibles. Otras clases de polímero pueden ser usadas; tal como el poli (alcohol vinílico) degradable en agua está disponible como AX2000 de Nippon Synthetic Chemical Company Limited de Osaka, Japón.

Los superabsorbentes que son útiles en las presentes invenciones pueden ser escogidos de la clase basada en estructura química así como en forma física. Estos incluyen los superabsorbentes con una resistencia de gel baja, una resistencia de gel alta, superabsorbentes enlazados en forma cruzada de superficie, superabsorbentes enlazados en forma cruzada uniformemente, o superabsorbentes con una densidad de enlazado en forma cruzada a través de la estructura. Los superabsorbentes pueden ser basados sobre químicas que incluyen pero no se limitan a ácido acrílico, anhídrido maléico/iso-butileno, óxido de polietileno, caboximetil celulosa, poli (vinil pirrolidona) , y poli (alcohol vinílico) . Los superabsorbentes pueden variar en tasa desde lenta a rápida. Los superabsorbentes pueden estar en la forma de espumas, partículas macroporosas o microporosas o fibras pueden tener recubrimientos velludos o fibrosos o morfología fibrosa. Los superabsorbentes también pueden estar en la forma de cintas, partículas y pueden estar en una forma fibrosa. Si el superabsorbente es una forma fibrosa éste puede ser una parte de la fibra conjugada usada en la práctica de la invención de manera que no se requiere agregar un superabsorbente adicional más allá de aquél presente en la fibra conjugada. Los superabsorbentes pueden estar en varios tamaños de longitud y diámetro y distribuciones. Los superabsorbentes pueden estar en varios grados de neutralización. La neutralización ocurre a través del uso de contra iones tales como Li, Na, K, Ca.

Los materiales de esta invención pueden incluir superabsorbentes de los tipos mencionados anteriormente. Un productor de superabsorbentes es The Dow Chemical Company de Midland, Michigan. Otro productor de superabsorbentes es Stockhausen, Inc. el cual produce el superabsorbente FAVOR® 880. Los superabsorbentes obtenidos de Camelot son designados $ * *^ i*.» *t-?*^?». X?**m **?£&?A Í Í.» Fiberdri 1241 y Fiberdri 1161. Los superabsorbentes obtenidos de Technical Absorbente Limited están designados Oasis 101 y Oasis 111. Otro ejemplo incluido en estos tipos de superabsorbentes es obtenido de Chemdall y se reconoce como Flosorb 60 Lady. Otro ejemplo incluido en estos tipos de superabsorbentes es obtenido de Sumimoto Seika y se reconoce como SA60N Tipo 2. Los tipos adicionales de superabsorbentes no listados aquí los cuales están comúnmente disponibles y son conocidos por aquellos expertos en el arte también pueden ser útiles en la presente invención.

Los aglutinantes típicamente usados en estas estructuras ayudan a proporcionar una integridad mecánica y estabilización y también pueden ser usados para adherir el superabsorbente a las fibras termoplásticas. Los aglutinantes incluyen fibra, líquido y otros medios aglutinantes, los cuales pueden ser activados técnicamente. Las fibras preferidas para la inclusión son aquéllas las cuales se rizarán y también se unirán al tejido junto tal como las fibras conjugadas. Los polímeros de punto de fusión más bajo en la fibra conjugada proporcionan la capacidad de unir la tela junta en puntos de cruzamiento de fibra con la aplicación de calor como en la aplicación a través de aire. Las fibras teniendo un polímero de derretido más bajo son generalmente mencionadas como "fibras fundibles" . Por "polímeros de derretido más bajo" lo que se quiere decir son aquéllos que tienen una temperatura de fusión de menos de alrededor de 175°C. Deberá notarse que la textura del tejido absorbente puede ser modificada de suave a rígida a través de la selección de la temperatura de transición del vidrio del polímero. Los ejemplos de las fibras aglutinantes incluyen las fibras conjugadas de poliolefinas, poliamidas y poliésteres. Tres fibras aglutinantes adecuadas son las fibras conjugadas de vaina y núcleo disponibles de KoSa Inc. (de Charlotte, Carolina del Norte) bajo la designación T-255 y T-256 ó la designación Copoliéster, aún cuando muchas fibras aglutinantes adecuadas son conocidas por aquéllos expertos en el arte y están disponibles de muchos fabricantes tales como Chisso y Fibervisions LLC de Wilmington, Delaware. KoSa ha desarrollado una fibra aglutinante de copoliéster como una aplicación de vaina/núcleo y se conoce con la designación T254 (copoliéster de derretido bajo) .

Los aglutinantes líquidos también pueden ser usados, particularmente en casos en los cuales las fibras son rizadas mecánicamente o cuando las fibras conjugadas se rizan pero no tienen un polímero fundible adecuado incluido, ün aglutinante líquido adecuado es el KYMENE® 557LX disponible de Hercules Inc., de Wilmington, Delaware. Otros aglutinantes líquidos adecuados incluyen los polímeros de emulsión de etileno vinil acetato vendidos por National Starch and Chemical Company (de Bridgewater, New Jersey) bajo la designación de comercio series Dur-0-Set® ÉLITE® (incluyendo ÉLITE® 33 y ÉLITE® 22) . La „..^^^ .^?. ^t, ^ *?*^**m*e£¿*m^J l?lttl empresa Air Products Polymers and Chemicals vende otros aglutinantes adecuados bajo el nombre AIRFLEX® .

Los aglutinantes más sensibles están disponibles en forma de polvo, de líquido o fibrosa que puede ser activada usando calor y/o pequeñas cantidades de humedad. Los sistemas aglutinantes pueden ser adhesivos de poli (alcohol vinílico) , polvos o fibras que se disuelven en los fluidos. Algunos ejemplos específicos de poli (alcoholes de vinilo) tienen un entrecruzamiento fácilmente reversible que permite cambios en la propiedad adhesiva al contacto con la descarga permitiendo a la estructura elástica el expanderse. Los adhesivos fundidos en caliente sensibles al agua también pueden ser usados teniendo disparadores de tiempo basados sobre polímeros disparables con agua o controlados hidrofílicamente y pueden ser usados tal como los acrílicos sensibles de base. Los aglutinantes también incluyen las amidas poliacrílicas, el ácido poliacrílico y sus copolímeros, los aglutinantes de almidón, los aglutinantes celulósicos y los aglutinantes a base de proteína.

El material de esta invención puede ser tratado con una cantidad seleccionada de surfactante como se conoce por aquéllos expertos en el arte tal como el surfactante AHCOVEL®, GLUCOPON®, PLURONICS®, TRITÓN® y MASIL SF-19®, o mezclas de los mismos y otros procesados de otra manera para impartir el nivel deseado de humedecimiento y de hidrofilia. Si es usado un surfactante, éste puede ser un aditivo interno o puede ser aplicada una capa por cualesquier medios convencionales, tal como el rociado, el recubrimiento con cepillo y similares.

El tratamiento de Electreto además aumenta la captura del superabsorbente en el tejido mediante las partículas de jalado hacia el tejido por virtud de su carga eléctrica. Tal tratamiento puede ser usado en lugar de o en conjunción con el uso de aglutinantes para adherir el superabsorbente al tejido.

El tratamiento de Electreto puede ser llevado a cabo por un número de técnicas diferentes. Una técnica está descrita en la patente de los Estados Unidos de América No. 5,401,446 otorgada a Tsai y otros cedida a University of Tennessee Research Corporation e incorporada aquí por referencia en su totalidad. Tsai describe un proceso por el que un tejido o película es sometido subsecuentemente a una serie de campos eléctricos tales como los campos eléctricos adyacentes que tienen polaridades esencialmente opuestas unas con respecto a otras. Por tanto, a un lado del tejido o película es inicialmente sometida una carga positiva mientras que el otro lado del tejido o película es sometido inicialmente a una carga negativa. Después el primer lado del tejido o película es sometido a una carga negativa y el otro lado del tejido o película es sometido a una carga positivo. Tales tejidos son producidos con una densidad de carga relativamente alta sin una carga eléctrica estática de superficie inherente. El proceso puede ser llevado a cabo mediante el pasar el tejido a través de una pluralidad de campos eléctricos dispersados los cuales pueden ser variados sobre un rango dependiendo de la carga deseada en el tejido. El tejido puede ser expuesto a un campo que tiene un rango de alrededor de 1 kVDC/cm a 12 kVDC/cm o más particularmente 4kVDC/cm a lOkVDC/cm y aún más particularmente 7 KVDC/cm a alrededor de 8 kVDC/cm.

Otros métodos del tratamiento con electreto son conocidos en el arte tal como se describió en las patentes de los Estados Unidos de América Nos. 4,215,682 otorgada a Kubik y otros, 4,375,718 otorgada a Wadsworth, 4,592,815 otorgada a Nakao, 4,874,659 otorgada a Ando y 5,834,384 otorgada a Cohén y otros.

Otro método para impartir una carga a una tela no tejida es la incorporación de dispositivos de carga dentro de burbujas de aire o presas de aire localizadas arriba de la unidad de jalado de fibra (FDU) en un proceso de unión con hilado. La unidad de jalado de fibra está localizada justo hacia abajo del área de apagado de fibra, la cual está localizada inmediatamente después de la formación de fibra. Como se conoce por aquéllos expertos en el arte, las presas de aire son típicamente usadas en un proceso de fabricación de unido con hilado para ayudar a controlar el flujo de la fibra dentro de la unidad de jalado de fibra. Las presas de aire fabricadas de politetrafluoroetileno de clase eléctrica pueden dotarse con una barra de carga o varillas de presión de aluminio. Las barras de carga pueden ser activadas por cualesquier suministros de energía de voltaje adecuada para entregar un potencial positivo. La barra de presión está a tierra. Las presas de aire están arregladas de manera que las barras de carga están en el lado corriente arriba de la unidad de jalado de fibra y la barra de presión sobre el lado hacia abajo aún cuando esto puede ser invertido si se desea. Una separación de aire de alrededor de 2.54 cm debe ser mantenida entre las dos presas de aire. Durante el hilado de fibra las barras de carga deben ser mantenidas a un punto justo abajo del inicio del quemado entre las barras usualmente de alrededor de 10 kV a 24 kV.

En un experimento para determinar la cantidad de atracción de las fibras debido a la carga de electreto, las partículas de superabsorbente FAVOR® 880 fueron rociadas sobre las fibras justo antes de la descarga de la unidad de jalado de fibra dotada con el sistema de carga como se describió anteriormente, y antes de una formación de tela no tejida. El tejido de fibra cargado así producido contuvo entre 39 y 43 por ciento por peso de partículas de FAVOR® 880, expresado como un porcentaje de peso de tejido. Como un control, el mismo procedimiento fue probado sin una carga eléctrica y el tejido se encontró que contuvo solo 22 por ciento por peso de las partículas de FAVOR® 880. La carga de electreto o electrostática claramente aumenta la retención de partículas sobre una tela no tejida.

Los siguientes representan varios ejemplos proféticos del material de la invención. Una cantidad de rizado de 10 cpi (4 cpcm) se presume en todas las fibras que son rizadas .

Ejemplo 1 Pueden ser producidas fibras conjugadas de lado por lado de polipropileno/polietileno de acuerdo al proceso de unión con hilado y rizado como se produjeron por la aplicación de un enfriamiento diferencial como se enseña en la patente de Pike (Estados Unidos de América No. 5,382,400) o a través del uso de un aditivo de mejoramiento de rizado como se enseñó anteriormente. Las partículas superabsorbentes y el tejido unido con hilado resultante pueden ser colocados en un agitador, Las partículas superabsorbentes pueden ser integradas en el tejido mediante agitación y luego se mueven las partículas en exceso fuera del tejido. El tejido, especialmente cuando está aún tibio del proceso de producción retendrá bien las partículas.

E emplo 2 Las fibras de monocomponente de polipropileno pueden ser producidas de acuerdo al proceso de unión con hilado y pueden ser rizadas mecánicamente después de la producción. Un aglutinante líquido puede ser rociado sobre el tejido y las partículas superabsorbentes pueden ser agregadas al tejido mediante agitación sobre el tejido y moviendo fuera el exceso.

Ejemplo 3 Las fibras conjugadas de lado por lado de polipropileno/superabsorbente pueden ser producidas de acuerdo al proceso de unión con hilado y rizadas como éstas son producidas por la aplicación de un enfriamiento diferencial cow© se enseña en la patente de Pike (Estados Unidos de América No. 5,382,400) o a través del uso de un aditivo de mejoramiento de rizado como se enseñó anteriormente. No serán necesarios pasos de procesamiento adicionales.

Ejemplo 4 Pueden ser producidas las fibras conjugadas de lado por lado de polipropileno/polietileno de acuerdo a un proceso de unión con hilado y rizarse al ser éstas producidas por la aplicación de un enfriamiento diferencial corao se enseña de Pike (patente de los Estados Unidos de América No. 5,382,400) o a través del uso de un aditivo de mejoramiento de rizado como se enseño anteriormente. El tejido puede ser tratado con electreto por cualquiera de los métodos descritos anteriormente y las partículas superabsorbentes pueden ser rociadas sobre el tejido en un proceso en línea. Un aglutinante puede ser opcionalmente usado.

Ej emplo 5 Pueden ser producidas las fibras conjugadas de lado por lado de polipropileno/poli (alcohol vinílico) de acuerdo al proceso de unión con hilado y pueden ser rizadas al ser éstas producidas por la aplicación de un enfriamiento diferencial como se enseña por Pike (patente de los Estados Unidos de América No. 5,382,400) o a través del uso de un aditivo de mejoramiento de rizado como se enseñó anteriormente. Las partículas superabsorbentes pueden ser agregadas al tejido mediante agitación sobre el tejido y sacudir el exceso fuera. Las partículas superabsorbentes pueden se adheridas al tejido con un aglutinante, tratamiento de electreto o ambos. Tal material, debido a la solubilidad en agua del polímero de poli (alcohol vinílico) puede ser desechado mediante descarga de agua en un retrete . ftlítirti-iUtÉ'i r— »»- >- ~**-^ .^ ^*-«~ > ~-^**+*~*>** Ejemplo 6 Las fibras conjugadas de lado por lado de polipropileno/polietileno pueden ser producidas de acuerdo al proceso de unión con hilado y el rizado después de que éstas son producidas por la aplicación de calor en un unidor a través de aire. El tejido puede ser tratado con electreto por cualquiera de los métodos descritos anteriormente y las partículas superabsorbentes pueden ser agregadas al tejido mediante la agitación sobre el tejido y después sacudiendo afuera el exceso. Un aglutinante puede ser opcionalmente usado.

Ejemplo 7 Las fibras de polipropileno pueden ser producidas mediante hilado con fusión y pueden cortarse en fibras básicas. Las fibras de polipropileno y las fibras de superabsorbente pueden ser mezcladas juntas en los procesos de colocación por aire o de unión y cardado; estabilizarse con aglutinante si es necesario y el tejido resultante rizarse mecánicamente.

Ej emplo 8 Las fibras de polipropileno pueden ser producidas mediante hilado con fusión y cortarse en fibras básicas. Las fibras de polipropileno y las fibras de superabsorbente pueden -•r1*« ^s*^,^^..^!,^.,^^^^ %Sßr puestas en capas unas arriba de las otras usando procesos de colocación por aire o de unión y cardado, pueden estabilizarse con aglutinante si es necesario y el tejido resultante puede ser rizado mecánicamente.

En adición a los ejemplos proféticos antes mencionados, fueron producidos ejemplos reales. En cada ejemplo, y un control, las fibras termoplásticas tuvieron alrededor de 5 por ciento por peso de DS4D05 de Union Carbide y fueron fibras unidas con hilado conjugadas de lado por lado de polipropileno/polietileno de un denier teniendo más de 3 cpi . Las partículas de superabsorbente (SAP) fueron agregadas mediante agitación sobre la tela unida con hilado y después se sacudió fuera el exceso. Los materiales fueron comprimidos y después objeto de una descarga con 60 ml de 10 por ciento de solución de agua salada a intervalos de 30 minutos y el cambio en el grosor se reportó como (espesor húmedo-espesor seco)/ espesor seco x 100 después de la tercera descarga. Los resultados están abajo.

Por Peso base Grosor Densidad Cambio de ciento (gsm) seco (mm) (g/cc) grosor por peso {%) SAP Control 0 233 6.5 0.036 -19 Ejemplo A 16 209 5.0 0.042 6 Ejemplo B 33 255 4.2 0.06 65 Ejemplo C 33 235 2.7 0.087 101 Fue claro del por ciento de datos de cambio de grosor de la tabla dada arriba que los materiales de esta invención se expandieron exitosamente y aumentaron el volumen hueco disponible. Aún cuando esto no es un requerimiento de la invención, se prefiere que los materiales de esta invención se expandan por lo menos por alrededor de 50 por ciento en el grosor desde su grosor seco comprimido. Además, se noto que los materiales fueron más suaves y más flexibles proporcionando beneficios adicionales al consumidor.

En la prueba adicional, los materiales fueron sometidos a una prueba de evaluación de descargas múltiples descrita anteriormente usando tres descargas líquidas de 80 mililitros cada una entregadas en 4.5 segundos. La cantidad de superabsorbente (SAM) en cada capa fue variada y el sobreflujo o S« lá. A-UiMÉ-I** ?á*»^^.*A ?.- ^^M^^tt.^.^^^^*-». ¿ mautn ** ** cantidad de escurrimiento, la cantidad de fluido mantenida y el grosor fueron registrados.

La tabla dada abajo contiene los datos en donde el número 1 se refiere a una fibra unida con hilado de polipropileno/polietileno rizada de 3.1 denier por fibra y de 82 gramos por metro cuadrado tratada con 3 por ciento por peso de una mezcla de 3 a 1 de aditivo de humectabilidad Ahcovel/Glucopon, y el número 2 se refiere a una fibra unida con hilado de polipropileno/polietileno rizada de tamaño de fibra mezclado (0.9 y 2.8 denier por fibra) de 87 gramos por metro cuadrado tratada con la misma cantidad del mismo aditivo. En la tabla, las lecturas promedio son un promedio de tres descargas.

Material 2 #1 2 capas 2 #2 SAM y capas sobre #1 +SAM capas sobre borra # 1 #1 + #2 #2 + de SAM SAM pulpa Peso de muestra - g 1.88 2.42 2.89 1.97 2.46 2.80 Peso base muestra - 167 214 256 174 218 289 gsm Por ciento de SAM 0 0 31 0 0 N/A de capa superior Por ciento de SAM 0 34 36 0 28 40 de capa inferior Sobreflujo primera 46.3 44.0 44.3 44.1 42.9 58.2 descarga - g Sobreflujo segunda 46.3 43.8 43.4 44.9 41.0 56.0 descarga - g Sobreflujo tercera 45.6 43.5 43.1 45.1 39.4 59.3 descarga - g Promedio de 46.0 43.8 43.6 44.7 41.1 57.8 sobreflujo - g Promedio de fluido 34.3 36.0 36.6 34.9 37.7 23.3 mantenido - g Promedio de flujo 18.4 14.9 12.7 17.7 15.3 8.2 {mantenido - g/g Fluido promedio 0.45 1.89 3.44 0.16 2.03 retenido - g/g Grosor seco-mil 273 300 310 248 250 248 Grosor húmedo-mil 251 295 335 227 270 207 Los datos mostraron que las capas de fibras rizadas teniendo superabsorbente funcionaron sobre un par con aquéllas que no contuvieron el superabsorbente en relación a las funciones de toma o de surgimiento (sobreflujo) pero que no obstante retuvieron una cantidad mucho mayor de fluido que entró en los materiales (fluido retenido) . Esto puede ser comparado con un compuesto formado de aire de superabsorbente y borra de pulpa la cual, como se mostró en la columna final del lado derecho. Los datos en la columna del lado derecho son para un promedio de cuatro muestras de un compuesto de capa única de una mezcla de 40 por ciento por peso de superabsorbente FAVOR® 880 Stockhausen y 60 por ciento por peso de borra de pulpa CF-416 Weyerhaeuser probada en la misma manera que las otras muestras. Un compuesto de superabsorbente y borra también tiene una pobre integridad estructural y una baja flexibilidad, mientras que la presente invención tiene muy buena flexibilidad e integridad. La flexibilidad de la invención en contra de los compuestos de superabsorbente/borra puede ilustrarse en la prueba de compresión en sentido de la orilla en donde los materiales de la invención funcionan mucho mejor que los compuestos de borra/superabsorbente. El material de esta invención por tanto f¡fltffff--|ff^--^^^- «^^ combina las características atractivas de cada compuesto tipo sin las desventajas indeseables.

Aún cuando solo se han descrito algunas incorporaciones de ejemplo de la invención en detalle anteriormente, aquéllos expertos en el arte apreciarán fácilmente que son posibles muchas modificaciones en las incorporaciones de ejemplos sin departir materialmente de las enseñanzas y ventajas novedosas de esta invención.

Claims (20)

R E I V I N D I C A C I O N E S

1. Un material absorbente expandible que comprende superabsorbente en una cantidad de desde alrededor de 1 a alrededor de 75 por ciento por pesos y fibras termoplástisas rizadas en una cantidad de desde alrededor de 25 a alrededor de 99 por ciento por peso, en donde dicho material tiene una densidad de desde alrededor de 0.02 gramos por centímetro cúbico a alrededor de 0.25 gramos por centímetro cúbico.

2. El material tal y como se reivindica en la cláusula 1 caracterizado porque las fibras termoplásticas son fibras conjugadas.

3. El material tal y como se reivindica en la cláusula 1 caracterizado porque las fibras termoplásticas son fibras elásticas.

4. El material tal y como se reivindica en la cláusula 2 caracterizado porque dichas fibras conjugadas están compuestas de poliolefina.

5. El material tal y como se reivindica en la cláusula 2 caracterizado porque dichas fibras conjugadas están compuestas de poliolefina y superabsorbente en una configuración de lado por lado. lit-i lü?iil i tiifiiiiiiiíi p ir iBfflÉliliif fcnrnta t m& \U^,?»^* >-*~ >*<- -'¿ •*? 36

6. El material tal y como se reivindicaren la cláusula 2 caracterizado porque dichas fibras conjugadas comprenden poliolefina y poli (alcohol vinílico) en una configuración de lado por lado.

7. El material tal y como se reivindica en la cláusula 1 caracterizado porque además comprende un aglutinante.

8. El material tal y como se reivindica en la cláusula 7 caracterizado porque dicho aglutinante es un líquido.

9. El material tal y como se reivindica en la cláusula 1 caracterizado porque las fibras termoplásticas son rizadas mecánicamente.

10. El material tal y como se reivindica en la cláusula 1 caracterizado porque dicho material tiene una carga de electreto.

11. El material tal y como se reivindica en la cláusula 1 caracterizado porque se expande por lo menos a alrededor de 50 por ciento con el humedecimiento.

12. Un producto para el cuidado personal seleccionado del grupo que consiste de pañales, calzoncillos de aprendizaje, productos para la higiene de la mujer, prendas interiores absorbentes y productos para la incontinencia del adulto que comprende el material tal y como se reivindica en la cláusula 1.

13. El producto tal y como se reivindica en la cláusula 12 caracterizado porque dicho producto para el cuidado personal es un producto para la incontinencia del adulto.

14. El producto tal y como se reivindica en la cláusula 12 caracterizado porque dicho producto para el cuidado personal es un producto para la higiene de la mujer.

15. El producto tal y como se reivindica en la cláusula 12 caracterizado porque dicho producto para el cuidado personal es un pañal .

16. Un material de surgimiento para productos para el cuidado personal que comprende un material absorbente expandible que comprende partículas superabsorbentes en una cantidad de desde alrededor de 20 a alrededor de 60 por ciento por peso y fibras termoplásticas conjugadas rizadas en una cantidad de desde alrededor de 40 a alrededor de 80 por ciento por peso, en donde dicho material tiene una densidad de desde alrededor de 0.02 gramos por centímetro cúbico a alrededor de 0.15 gramos por centímetro cúbico.

17. El material de surgimiento tal y como se reivindica en la cláusula 16 caracterizado porque cticnas partículas superabsorbentes están en una cantidad de del alrededor de 30 a alrededor de 50 por ciento por peso.

18. El material tal y como se reivindica en la cláusula 17 caracterizado porque dichas fibras conjugadas están compuestas de poliolefina.

19. Un material de retención para productos para el cuidado personal que comprende un material absorbente expandible que comprende partículas superabsorbentes en una cantidad de desde alrededor de 25 a alrededor de 75 por ciento por peso y fibras termoplásticas conjugadas rizadas en una cantidad de desde alrededor de 25 a alrededor de 50 por ciento por peso en donde dicho material tiene una densidad de desde alrededor de 0.05 gramos por centímetro cúbico a alrededor de 0.25 gramos por centímetro cúbico.

20. El material tal y como se reivindica en la cláusula 19 caracterizado porque las fibras conjugadas están compuestas de poliolefina. R E S U E N Se proporciona un material absorbente expándale que tiene superabsorbente en una cantidad de desde alrededor de l a alrededor de 75 por ciento por peso y fibras termoplásticas rizadas en una cantidad de desde alrededor de 25 a alrededor de 99 por ciento por peso en donde dicho material tiene una densidad de desde alrededor de 0.02 gramos por centímetro cúbico a alrededor de 0.25 gramos por centímetro cúbico. El superabsorbente puede estar en la forma de partículas, fibras y espuma. Tal compuesto puede ser usado en productos para el cuidado personal como los pañales, los calzoncillos de aprendizaje, las prendas interiores absorbentes, los productos para la incontinencia del adulto y similares.