MXPA02006537A - Polimeros superabsorbentes. - Google Patents

Abstract

Las estructuras absorbentes que forman los polimeros superabsorbentes en el sitio. Las estructuras incluyen un material absorbente y un material fibroso que contiene un agente activador. El material fibroso libera el agente activador con la estimulacion con un activador, el cual hace que el polimero se haga un polimero superabsorbente. El componente absorbente es deseablemente un polimero insoluble en agua e hinchable en agua. Las estructuras absorbentes forman una composicion superabsorbente del lugar. Son proporcionados los metodos para hacer el agente activador que contiene el material fibroso.

Description

POLÍMEROS SUPERABSORBENTES Campo de la Invención La presente invención se refiere generalmente a una estructura absorbente que forma una composición superabsorbente en el sitio teniendo la capacidad para absorber una gran cantidad de líquido. La estructura incluye un material absorbente y un material fibroso que tiene un agente de activación incorporado ahí. El material fibroso libera el agente activador en respuesta al contacto con el líquido y el agente activador activa el material absorbente de manera que este se convierte en un material superabsorbente. La estructura absorbente es útil en los productos absorbentes desechables, tal como los productos absorbentes desechables que son usados para absorber los fluidos del cuerpo.

Antecedentes de la Invención El uso de materiales generalmente absorbentes insolubles en agua e hinchables en agua, comúnmente conocidos como superabsorbentes, en productos para el cuidado personal absorbentes desechables es conocido. Tales materiales absorbentes son generalmente empleados en productos absorbentes tales como pañales, calzoncillos de aprendizaje, productos para la incontinencia del adulto y productos para la higiene de la mujer a fin de aumentar la capacidad absorbente de tales productos mientras que se reduce su volumen global . Tales materiales absorbentes están generalmente presentes en productos absorbentes en una matriz fibrosa, tal como una matriz de borra de pulpa de madera. Una matriz de borra de pulpa de madera generalmente tiene una capacidad absorbente de alrededor de 6 gramos de líquido por gramo de borra. Los materiales superabsorbentes generalmente tienen una capacidad absorbente de por lo menos de alrededor de 10, deseablemente de alrededor de 20, y frecuentemente de hasta alrededor de 100 veces su peso en agua. Claramente, la incorporación de tales materiales absorbentes en los productos para el cuidado personal puede reducir el volumen global mientras que se aumenta la capacidad absorbente de tales productos .

Una amplia variedad de materiales se han descrito para usarse como materiales absorbentes en los productos para el cuidado personal . Tales materiales incluyen los materiales de base natural tal como agar, pectina, gomas, almidón de carboxialquilo, y carboxialquil celulosa, así como materiales sintéticos tales como poliacrilatos, poliacrilamidas y poliacrilonitrilo hidrolizado. Aún cuando tales materiales absorbentes de base natural son conocidos para usarse en los productos para el cuidado personal, estos no han ganado un amplio uso en tales productos, por lo menos en parte debido a sus propiedades absorbentes que son generalmente inferiores en comparación a los materiales absorbentes sintéticos, tales como los poliacrilatos sódicos. Específicamente, muchos de los materiales de base natural tienden a formar masas suaves y gelatinosas cuando se hinchan con un líquido. Cuando se emplean en productos absorbentes, la presencia de tales masas gelatinosas suaves tienden a evitar el transporte de líquido dentro de la matriz fibrosa en la cual los materiales absorbentes son incorporados. Este fenómeno es conocido como bloqueo de gel. Una vez que ocurre el bloqueo de gel, el producto no puede absorber eficientemente las descargas de líquido subsecuentes, y el producto tiende a filtrarse. Además, muchos de los materiales de base natural exhiben propiedades de absorción pobres, particularmente cuando se someten a presiones externas.

En contraste, los materiales absorbentes sintéticos son frecuentemente capaces de absorber grandes cantidades de líquido mientras que se mantiene un carácter no mucilaginoso y generalmente rígido. Por tanto, los materiales absorbentes sintéticos pueden ser incorporados en los productos absorbentes mientras que se hace mínima la posibilidad del bloqueo de gel .

Una propiedad de los materiales superabsorbentes actualmente disponibles es la de que tales materiales -_-.A-fe.--Us..-.,-ü« --~*-Attti?l¡SkAtl£ _ típicamente absorberán muy rápidamente el líquido que se pone en contacto con el material superabsorbente . Aún cuando tal absorbencia rápida del líquido puede ser deseable en muchas aplicaciones, hay ciertas aplicaciones en las cuales esto no es deseable. Por ejemplo, en una estructura absorbente que es objeto de una descarga con un líquido en solo un lugar muy localizado, sería generalmente deseable el tener el líquido distribuido a través del volumen completo de la estructura absorbente de manera que se utilizara la capacidad absorbente de la estructura absorbente completa. Sin embargo, si el material superabsorbente está localizado cerca del lugar de descarga localizado absorbe el líquido muy rápidamente, el material superabsorbente se hinchará y restringirá el flujo de líquido a través del resto de la estructura absorbente, posiblemente resultando en un filtrado de líquido hacia fuera de la estructura absorbente en el área de la ubicación de la descarga localizada. Por tanto es frecuentemente deseable el emplear un material superabsorbente en el lugar de descarga localizado que actualmente absorbe el líquido en una tasa lenta. Esto permite al líquido el ser distribuido a través de la estructura absorbente primero y después ser absorbido subsecuentemente por el material superabsorbente.

Son conocidos varios métodos para desacelerar la tasa de absorción de líquido de un material superabsorbente de absorción relativamente rápida. Por ejemplo, es posible recubrir _.-B--i___fc&.-__-^ ---m-a-afc-*-!-.---- S-^ Í&--f g el material superabsorbente de absorción rápida con un material que no es absorbente y/o es hidrofóbico. Tales materiales de recubrimiento tienden a escudar temporalmente el material superabsorbente subyacente de cualquier líquido y, por tanto, retrasan la absorción de líquido por el material superabsorbente. Sin embargo, tales materiales recubridores frecuentemente reducen la capacidad de líquido global del material superabsorbente, aumentan el costo y la complejidad de preparación del material superabsorbente y pueden afectar negativamente las propiedades de manejo del líquido del material superabsorbente .

Los superabsorbentes comercialmente disponibles están generalmente en forma esencialmente neutralizada o de sal. Esto se debe, en general a fin de tener una capacidad relativamente superior para la absorción de líquido, un polímero insoluble en agua e hinchable en agua debe ser un electrolito. Sin embargo, tales superabsorbentes absorben el líquido en forma relativamente rápida, llevando a los problemas antes mencionados. Se conoce que cuando un polímero insoluble en agua e hinchable en agua acídico o básico, sustancialmente en su forma de ácido libre o de base libre, respectivamente, es mezclado con un segundo material básico o un segundo material acídico, respectivamente, la composición absorbente resultante exhibirá ambas una capacidad relativamente superior para la absorción de líquido así como una tasa de absorción de líquido relativamente lenta. Esto se cree que se debe a que al ser colocada la mezcla en una solución acuosa, el polímero insoluble en agua e hinchable en agua acídico o básico sustancialmente en su forma de base libre o de ácido libre, respectivamente, reacciona con el segundo material básico o el segundo material acídico, respectivamente, y el equilibrio químico está a favor de convertir el polímero insoluble en agua e hinchable en agua acídico o básico de su forma de ácido libre o de base libre, respectivamente a su forma de sal respectiva. Como tal, la mezcla comprendiendo el polímero insoluble en agua e hinchable en agua convertido exhibirá ahora una capacidad relativamente superior para la absorción de líquido. Sin embargo, debido a que la conversión del polímero insoluble en agua e hinchable en agua, de su forma de ácido libre o de base libre, respectivamente, a su forma de sal respectiva es un proceso relativamente lento de ionización y de difusión de ion dentro del polímero, el polímero insoluble en agua e hinchable en agua también exhibirá una tasa de absorción de líquido relativamente lenta. Además, la conversión del polímero insoluble en agua e hinchable en agua de su forma de ácido libre o de base libre a su forma de sal respectiva en una solución que contiene electrolito, tal como una solución de cloruro de sodio acuosa, tiene un efecto de salinizante sustancial sobre la solución que contiene electrolito, mejorando por tanto el desempeño de absorción de líquido de la mezcla mediante el aliviar el efecto de envenenamiento y sal .

La patente WO 98/24832 describe una composición absorbente que incluye un material absorbente polimérico y un segundo material . Los dos componentes son mezclados y usados en un artículo absorbente, deseablemente en conjunción con una matriz fibrosa. El segundo material puede ser proporcionado en la forma de partículas, hojuelas, fibras, películas y estructuras no tejidas o los dos componentes pueden ser proporcionados como una fibra de bicomponente. Esta composición tiene desventajas en términos de propiedades de manejo y de integridad estructural .

Un material único o polímero que comprende ambos grupos funcionales básico y acídico dentro de su estructura molecular no exhibirá las propiedades absorbentes deseadas descritas anteriormente. Se cree que esto se debe a que tales grupos funcionales acídicos y básicos dentro de una estructura molecular única reaccionarán típicamente unos con otros y podrán resultar en una estructura de polímero sobre enlazada en forma cruzada. Como tal, no es generalmente posible el preparar una composición absorbente mediante el preparar un copolímero de monómeros acídico y básico o mediante el preparar una dispersión de nivel molecular, tal como en una solución acuosa, de materiales acídico y básico o solubles en agua ya que durante tal copolimerización o dispersión de nivel molecular los l«^Hj?Jtt---i----^--h materiales acídico y básico típicamente reaccionarán unos con otros y se entrecruzarán.

Por tanto es un objeto de la presente invención el proporcionar una matriz fibrosa que libera un agente de activación al contacto con un líquido de descarga, en donde el agente activador provoca que un material absorbente forme un polímero superabsorbente.

También es un objeto de la presente invención el proporcionar una estructura absorbente que formará un polímero superabsorbente en el lugar con el contacto con el líquido que va a ser absorbido.

Síntesis de la Invención La presente invención está dirigida a estructuras absorbentes que forman los polímeros superabsorbentes en el lugar. Las estructuras incluyen un material absorbente y un material fibroso que contiene un agente activador. El material fibroso libera el agente activador, lo cual provoca que el polímero se haga un polímero superabsorbente (SAP) . El componente absorbente es deseablemente un polímero insoluble en agua e hinchable en agua.

El material fibroso libera el agente activador con la estimulación con un activador, el cual deseablemente es el líquido que va a ser absorbido por el superabsorbente. Este líquido generalmente será un líquido acuoso tal como la orina u otro fluido para el cuerpo. El material fibroso deseablemente libera el agente activador sobre un periodo de tiempo, deseablemente a una tasa controlada.

La absorbencia del polímero superabsorbente es mayor que la absorbencia del material fibroso o que el material absorbente separadamente. Al ser liberado el agente activador del material fibroso a una tasa controlada, el polímero absorbente gana las características funcionales de un polímero superabsorbente hidrofílico sobre un periodo de tiempo. En una incorporación, el polímero superabsorbente es un polímero superabsorbente lento.

En un aspecto, por tanto, la presente invención se refiere a estructuras absorbentes que forman una composición superabsorbente en el lugar que absorbe líquido y que es capaz de absorber una cantidad relativamente grande de líquido.

En una incorporación, el polímero es gel de ácido poliacrílico, y el material fibroso lleva un agente activador básico, tal como el bicarbonato sódico, el carbonato sódico o una mezcla de los mismos.

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En otro aspecto, la invención se refiere a un material fibroso que contiene un agente activador que puede ser liberado sobre un periodo de tiempo, deseablemente a una tasa controlada. El material fibroso puede ser combinado con un absorbente, en donde la liberación del agente activador provoca que el absorbente actúe como un polímero superabsorbente. En una incorporación, el material fibroso es una fibra celulósica que tiene bicarbonato de sodio, carbonato de sodio, o una mezcla del mismo incorporada ahí.

En otro aspecto, la invención se refiere a métodos para formar un polímero superabsorbente en el lugar.

En una incorporación, los métodos incluyen el proporcionar un material fibroso que contiene un agente activador que el material fibroso libera al contacto con el líquido activador y proporciona un polímero insoluble en agua e hinchable en agua que formará un superabsorbente al contacto con el agente activador. Cuando el líquido activador se pone en contacto con el material fibroso, el agente activador es liberado, por lo que el agente activador provoca que el polímero insoluble en agua e hinchable en agua forme un superabsorbent .

En otro aspecto, la invención se refiere a un producto absorbente desechable que incluye una estructura absorbente de la presente invención. En una incorporación, un producto absorbente desechable incluye una hoja superior permeable al líquido, una hoja inferior unida a la hoja superior, y una estructura absorbente de la presente invención colocada entre la hoja superior y la hoja inferior.

Descripción Detallada de la Invención Una estructura absorbente está descrita la cual forma un material superabsorbente que exhibe una capacidad de absorción de líquido total relativamente alta. En una incorporación, el polímero superabsorbente absorbe el líquido a una tasa de absorción de líquido relativamente lenta. La estructura absorbente incluye por lo menos dos componentes: de un material absorbente y un material fibroso que libera un agente activador que hace que el material absorbente se haga un polímero superabsorbente. Uno de los componentes es acídico y uno es básico, y la estructura absorbente forma una composición absorbente que exhibe mejoras significantes e inesperadas en sus propiedades absorbentes, incluyendo la absorción de líquido total mejorada así como, opcionalmente, una tasa de absorción de líquido más lenta, en comparación a las propiedades exhibidas por cualquiera de los componentes solos.

*.BM?~?j&*-,ttt?„ ! t?-r *a*-?" imfc*a' 8 I. Definiciones Como se usó aquí, un material "acídico" se refiere a un material que puede actuar como un aceptador de electrón.

Como se usó aquí, un material "básico" se refiere a un material que puede actuar como un donante de electrón.

Como se usó aquí, el termino "celulósico" o "celulosa" se quiere que incluya cualquier material que tiene celulosa como el constituyente principal, y específicamente, que comprende por lo menos 50% por peso de celulosa o de derivado de celulosa. Por tanto, el término incluye algodón, pulpas de madera típicas, acetato de celulosa, triacetato de celulosa, rayón, pulpa de madera termomecánica, pulpa de madera química, pulpa de madera química desunida, bencetósigo y similares.

Como se usó aquí, el término "hinchable en agua e insoluble en agua" se refiere a un material que, cuando se expone a un exceso de agua, se hincha a su volumen de equilibrio pero no se disuelve en la solución. Como tal, un material insoluble en agua e hinchable en agua generalmente retiene su identidad original o estructura física, pero en un estado altamente expandido, durante la absorción del agua y, por tanto, debe tener una integridad física suficiente para resistir el flujo y fusión con las partículas vecinas. Como se usó aquí, un material se considerará que es soluble en agua cuando este se disuelve esencialmente en exceso de agua para formar una solución, perdiendo por tanto su forma de partícula típicamente inicial, y convirtiéndose en molecularmente en forma esencial 5 dispersado a través de la solución de agua. Como una regla general, un material soluble en agua estará libre de un grado sustancial de entrecruzamiento, ya que el entrecruzamiento tiende a hacer al material insoluble en agua. 10 El termino "superabsorbente" como se usó aquí se refiere a un material capaz de absorber grandes cantidades de líquidos tal como agua y exudados del cuerpo en relación a su peso y formando hidrogeles por tanto. Los superabsorbentes son frecuentemente capaces de retener fluidos absorbidos bajo 15 presión moderada. Los hidrogeles también son mencionados como hidrocoloides y geles .

El termino "lento, superabsorbente", como se 20 empleó aquí se refiere a un superabsorbente que tiene un índice de tiempo de absorción de por lo menos de 5 minutos y deseablemente de más de 10 minutos. El índice de tiempo de absorción es definido como el tiempo para que un polímero superabsorbente se hinche a 60% de su capacidad de hinchamiento 25 libre.

Las "fibras para hacer papel" como se usan aquí, incluyen todas las fibras celulósicas o mezclas de fibras que comprenden fibras celulósicas conocidas. Las fibras adecuadas para hacer los tejidos de esta invención comprenden cualesquier fibras celulósicas naturales o sintéticas incluyendo, pero no limitándose a fibras no leñosas, tal como fibras de algodón y derivados de algodón, abacá, junto suave, pasto de palma enana de abanico, lino, pasto esparto, paja, cáñamo de yute, bagazo, fibras de seda de bensetósigo y fibras de hoja de piña; y fibras leñosas tales como aquellas obtenidas de arboles deciduos y coniferos, incluyendo fibras de madera suave tal como fibras kraft de madera suave del sur y del norte; fibras de madera dura tal como eucalipto, de maple, de abedul, de álamo temblón o similares. Las fibras de madera pueden ser preparadas en formas de alto rendimiento o de bajo rendimiento y pueden ser reducidas a pulpa en cualquier método conocido, incluyendo kraft, sulfito, madera molida, pulpa termomecánica (TMP) , pulpa quimotermomecánica (CTMP) y pulpa quimotermomecánica blanqueada (BCTMP) . Las pulpas de alta brillantez, incluyendo las pulpas químicamente blanqueadas son especialmente deseadas para la fabricación de tisú, pero las pulpas no blanqueadas o semiblanqueadas también pueden ser usadas. Las fibras recicladas son incluidas dentro del alcance de la presente invención. Cualesquier métodos de reducción a pulpa y de blanqueado pueden ser usados.

Los tipos de fibras de celulosa sintética incluyen rayón en todas sus variedades y otras fibras derivadas de viscosa o de celulosa químicamente modificada. Las fibras celulósicas naturales tratadas químicamente pueden ser usadas tal como pulpas mercerizadas, fibras entrecruzadas o rigidizadas químicamente, fibras sulfonatadas, y similares. Las fibras para hacer papel adecuadas también pueden incluir las fibras recicladas, las fibras vírgenes o las mezclas de las mismas.

Como se empleó aquí, "mercerización" se quiere que se refiera a un proceso en el que las fibras celulósicas son tratadas bajo condiciones adecuadas para convertir la celulosa de su forma nativa, algunas veces mencionada como celulosa I, a una forma cristalina, algunas veces mencionada como celulosa II. Debido a que la celulosa químicamente tratada o mercerizada es menos cristalina y más amorfa, la celulosa químicamente tratada o mercerizada es generalmente más accesible para un tratamiento adicional con reactivos adicionales. Los métodos de prueba conocidos existen para cuantificar el tratamiento químico, tal como el grado de mercerización que ocurre de las fibras celulósicas .

II. Composiciones -iilfcb-É-¿ --&v- ?^.^-^ .J&».-í.. ^.f^.,?^H Las composiciones absorbentes de la presente invención generalmente incluyen por lo menos dos componentes. El primer componente es un polímero insoluble en agua e hinchable en agua. Como se usó en la estructura absorbente de la presente invención, el polímero hinchable en agua e insoluble en agua en una gran extensión requiere el proporcionar la composición absorbente con su capacidad absorbedora de líquido. Como tal, el polímero insoluble en agua e hinchable en agua requiere el ser capaz de efectivamente proporcionar una cantidad deseada de capacidad absorbedora de líquido a la composición absorbente. El segundo componente es un material fibroso que tiene incorporado ahí un agente activador que este libera sobre un periodo de tiempo. El agente activador actúa sobre el polímero insoluble en agua e hinchable agua para formar un polímero superabsorbente (SAP) . El agente activador es deseablemente un agente neutralizante que neutraliza el material absorbente acídico o básico, haciendo que este se convierta en un polímero superabsorbente .

Por "libera el agente activador" se quiere decir aquí que el material fibroso libera toda o una parte del componente que es incorporado adentro o sobre el material fibroso. Solo una parte del compuesto incorporado puede ser liberada y todo o una parte del compuesto liberado puede actuar sobre el polímero hinchable en agua e insoluble en agua para hacer que este se convierta en un polímero superabsorbente. t« l-^^-^-J^^.- - ---^..s.., -i.....---»-.»!-*^^...- ^^^»^ El polímero superabsorbente formado por la estructura absorbente adecuadamente tiene la capacidad de absorber un líquido aquí mencionado como capacidad de gel. El método por el cual la capacidad de gel es determinada y se establece abajo. Como una regla general, se desea que el polímero superabsorbente de la presente invención tenga un valor de capacidad de gel, para una carga de alrededor de 0.01 libras por pulgada cuadrada, de por lo menos de alrededor de 10, más deseablemente de por lo menos de alrededor de 20, aún más deseablemente de por lo menos de alrededor de 25, más deseablemente de por lo menos de alrededor de 35 y hasta alrededor de 200 gramos por gramo. La capacidad de gel deseablemente varia de desde alrededor de 30 a alrededor de 45.

A. El polímero Una propiedad del polímero insoluble en agua e hinchable en agua que es relevante a su efectividad para proporcionar una cantidad deseada de capacidad absorbedora de líquido a la composición absorbente es su peso molecular. En general, un polímero hinchable en agua e insoluble en agua con un peso molecular superior exhibirá una capacidad absorbedsra de líquido superior en comparación a un polímero insoluble en agua e hinchable en agua con peso molecular más bajo.

El polímero insoluble en agua e hinchable en agua útil en la presente composición absorbente puede generalmente tener un rango amplio de pesos moleculares. Un polímero hinchable en agua e insoluble en agua que tiene un peso molecular relativamente alto frecuentemente es benéfico para usarse en la presente invención. No obstante lo anterior, los polímeros que tienen rango amplio de pesos moleculares son generalmente adecuados para usarse en la presente invención. Los polímeros hinchables en agua e insolubles en agua adecuados para usarse en la presente invención benéficamente tendrán un peso molecular promedio de peso mayor de alrededor de 100,000, más benéficamente mayor de alrededor de 200,000, adecuadamente mayor de alrededor de 500,000, más adecuadamente mayor de alrededor de 1,000,000, y hasta alrededor de 10,000,000. Los métodos para determinar el peso molecular de un polímero son generalmente muy conocidos en arte.

Es algunas veces más conveniente el expresar el peso molecular de un polímero en términos de su viscosidad en 1.0% por peso de solución acuosa o 25°C. Los polímeros adecuados para usarse en la presente invención adecuadamente tendrán una viscosidad en una solución acuosa de 1.0% por peso a 25°C de desde alrededor de 100 centipoises (100 mPa.s) a alrededor de 80,000 centipoises (80,000 mPa.s), más adecuadamente de desde alrededor de 500 centipoises (500 mPa.s) a alrededor de 80,000 centipoises (80,000 mPa.s), y más adecuadamente de desde -a*a**J^- -^-»fe^-* ií ? ? alrededor de 1,000 centipoises (1,000 mPa.s) a alrededor de 80,000 centipoises (80,000 mPa.s).

El polímero insoluble en agua e hinchable en agua útil en la presente composición absorbente generalmente será entrecruzado. La cantidad de entrecruzamiento debe generalmente estar arriba de una cantidad mínima suficiente para hacer el polímero insoluble en agua pero también abajo de alguna cantidad máxima como para permitir al polímero el ser suficientemente hinchable en agua de manera que el polímero hinchable en agua e insoluble en agua absorba una cantidad de líquido deseada.

El entrecruzamiento del polímero puede generalmente ser logrado por cualquiera de dos tipos diferentes de agentes de entrecruzamiento. El primer tipo de agente de entrecruzamiento es un agente de entrecruzamiento polimerizable. Los agentes de entrecruzamiento polimerizables adecuados son generalmente reactivos al monómero o monómeros usados para preparar el polímero y, por tanto, generalmente comprenden por lo menos dos grupos funcionales que son capaces de reaccionar con los monómeros. Los ejemplos de los agentes de entrecruzamiento polimerizables adecuados incluyen los monómeros etilénicamente insaturados, tal como N,N' -metileno bis-acrilamida, para la polimerización de radical libre y las poliaminas o polioles para la polimerización por condensación.

El segundo tipo de agente de enlazamiento cruzado es un agente de entrecruzamiento latente. Los agentes de entrecruzamiento latentes generalmente no tomarán parte en el proceso de polimerización global, pero en vez de esto, serán reactivos al polímero en un punto posterior en el tiempo cuando se proporciona una condición de entrecruzamiento adecuada. Las condiciones de tratamiento posterior adecuadas incluyen el usar tratamiento por calor, tal como una temperatura arriba de alrededor de 60°C, la exposición a la luz ultravioleta, la exposición a las microondas, al vapor o al tratamiento de alta humedad, al tratamiento de alta presión, o al tratamiento con un solvente orgánico.

Los agentes de entrecruzamiento latente adecuados para usarse en la presente invención son generalmente solubles en agua. Un agente de entrecruzamiento latente adecuado es un compuesto orgánico que tiene por lo menos dos grupos funcionales o funcionalidades capaces de reaccionar con cualesquiera grupos carboxilo, carboxílico, amino o hidroxilo sobre el polímero. Los ejemplos de los agentes de entrecruzamiento latentes adecuados incluyen, pero no se limitan a diaminas, poliaminas, dioles, polioles, ácidos policarboxílicos y polióxidos. Otro agente de entrecruzamiento latente adecuado comprende un ion de metal con mas de dos cargas positivas, tal como Al3+, Fe3*, Ce3+, Ce4+, Ti4*, Zr+, y Cr3+ .

Cuando el polímero es un polímero catiónico, un agente de entrecruzamiento adecuado es un material polianiónico tal como el poliacrilato sódico, la celulosa de carboximetilo o el polifosfato.

El polímero insoluble en agua e hinchable en agua útil en la composición absorbente será ya sea acídico o básico en naturaleza. En general, los polímeros insolubles en agua e hinchables en agua débilmente acídicos proporcionarán superabsorbentes más lentos mientras que los polímeros fuertemente acídicos proporcionarán superabsorbentes que tienen una acción más rápida. Por tanto, el polímero puede ser escogido en parte basándose sobre la velocidad deseada de absorbencia del polímero superabsorbente formado.

Los polímeros insolubles en agua e hinchables en agua acídicos adecuados incluirán los grupos funcionales que son capaces de actuar como ácidos. Tales grupos funcionales incluyen, pero no se limitan a los grupos de carboxilo, grupos de sulfato, grupos de sulfito, y grupos de fosfato. Adecuadamente, los grupos funcionales son los grupos de carboxilo. Generalmente, los grupos funcionales son sujetados a un polímero de base entrecruzado. Los polímeros de base adecuados incluyen las poliacrilamidas, los alcoholes polivinílicos, los copolímeros de anhídrido maléico etileno, los polivinil éteres, los ácidos poliacrílicos, las polivinil --.a-An-S-tan pirrolidonas, las polivinil morfolinonas, y los copolímeros de los mismos. Los polímeros de polisacarido de base natural pueden ser usados también e incluyen carboximetil celulosas, almidones de carboximetilo, hidroxipropil celulosas, alginas, alginatos, carrageninas, almidones injertados, acrílicos, celulosas injertadas acrílicas y copolímeros de los mismos. Los péptidos sintéticos también pueden ser usados tal como el ácido poliaspártico y el ácido poliglutámico. Los copolímeros y las mezclas de lo anterior también pueden ser usadas.

El polímero insoluble en agua e hinchable en agua acídico generalmente requiere el estar en su forma acida libre. En general, se desea que el polímero insoluble en agua e hinchable en agua acídico benéficamente tenga por lo menos alrededor de 50% molar, más benéficamente por lo menos alrededor de 70% molar, adecuadamente por lo menos alrededor de 80% molar, más adecuadamente por lo menos alrededor de 90% molar, y más adecuadamente esencialmente alrededor de 100% molar de sus grupos funcionales acídicos en su forma de ácido libre. Alternativamente, el polímero insoluble en agua e hinchable en agua acídico no debe ser esencialmente neutralizado cuando es usado en la composición absorbente de la presente invención. En general, se desea que el polímero insoluble en agua e hinchable en agua acídico tenga un grado de neutralización de sus grupos funcionales acídicos que es benéficamente de menos de alrededor de 50% por mol, más benéficamente de menos de alrededor de 30% «iiH. ^«^--- ^-' * --' ?jt*u..?^-^pt-.-1-tap* molar, adecuadamente de menos de alrededor de 20% molar, más adecuadamente de menos de alrededor de 10% molar, y más adecuadamente en forma esencialmente de alrededor de 0% molar.

Los polímeros hinchables en agua e insolubles en agua acídicos deseados útiles en la invención son el ácido poliacrílico, el copolímero de anhídrido maléico etileno, el almidón injertado de ácido acrílico, la celulosa injertada de ácido acrílico, la carboximetil celulosa, y el ácido snlfónico metilpropano poliacrilamida. Los polímeros insolubles en agua e hinchables en agua acídicos más deseados incluyen el ácido poliacrílico, el ácido sulfónico de metil propano poliacrilamida y el almidón injertado de ácido acrílico.

En una incorporación de la invención en donde se desea el hacer superabsorbentes lentos, los polímeros solubles en agua e hinchables en agua acídicos usados en la composición absorbente serán débilmente acídicos en naturaleza. Tales polímeros benéficamente tendrán un pKa de entre alrededor de 2 a alrededor de 12, más benéficamente de entre alrededor de 2 a alrededor de 10, y más deseablemente de entre alrededor de 3 a alrededor de 6. Algunas veces es más conveniente el medir el pH del monómero o monómeros usados para preparar un polímero. Aún cuando el pH del monómero o monómeros y el polímero preparado de tales monómeros puede no ser idéntico, tales valores de pH deben ser esencialmente similares. Como tal, los polímeros insolubles en agua e hinchables en agua acídicos útiles en la composición absorbente serán preparados de monómeros que benéficamente tendrán un pKa de entre alrededor de 2 a alrededor de 12, más benéficamente de entre alrededor de 2 a alrededor de 10, y más deseablemente de entre alrededor de 3 a alrededor de 6. Si es preparado un polímero de 2 o más monómeros, cada uno de los monómeros usados debe tener benéficamente un pKa de entre alrededor de 2 a alrededor de 12, más benéficamente de entre alrededor de 2 a alrededor de 10, y más deseablemente de entre alrededor de 3 a alrededor de 6, aún cuando las cantidades insubstanciales de monómeros teniendo un pKa de menos de alrededor de 2 ó mayor de alrededor de 12 puede ser usado siempre que tales monómeros no afecten negativamente las propiedades deseadas del polímero insoluble en agua e hinchable en agua usado aquí.

El pKa de un ácido representa la extensión de la disasociación de o en otras palabras, la fuerza del ácido y se intenta aquí el medir a las condiciones, tal como a una temperatura específica, bajo las cuales el polímero insoluble en agua e hinchable en agua está siendo usado. Adecuadamente, el pKa es medido a alrededor de 25°C. En general, entre más débil es el ácido, mayor será el valor pKa . Los valores de pKa para muchos ácidos a varias temperaturas son muy conocidos y pueden encontrarse en cualquiera de las referencias mencionadas, tal como en la obra CRC texto de química y física, 75 edición, editado por David R. Lide, CRC Press (1994) .

Los polímeros insolubles en agua e hinchables en agua básicos adecuados incluirán los grupos funcionales que son capaces de actuar como bases. Tales grupos funcionales incluyen pero no se limitan a grupos amino primarios, secundarios o terciarios, a grupos imino, a grupos imido, y a grupos amido. Adecuadamente los grupos funcionales son grupos amino. Generalmente los grupos funcionales están unidos a un polímero de base entrecruzada. Los polímeros de base adecuada incluyen las poliaminas, polietileniminas, poliacrilamidas, hidróxido de amonio dimetil polidialilo, y amonios policuaternarios . Los polímeros polisacaridos de base natural pueden también ser usados e incluyen quitina y quitosana. Los polipéptidos sintéticos también pueden ser usados tal como poliasparginas, poliglutaminas, polilisinas, y poliargininas . Las mezclas y copolímeros de los anteriores también pueden ser usadas.

El polímero insoluble en agua e hinchable en agua básico generalmente requiere el estar en su forma de base libre. En general, se desea que el polímero insoluble en agua e hinchable en agua básico benéficamente tenga por lo menos alrededor de 50% molar, más benéficamente por lo menos alrededor de 50% molar, adecuadamente por lo menos alrededor de 80% molar, más adecuadamente por lo menos alrededor de 90% molar, y más -AA¿ --a -¿atta¡fc¡fa» adecuadamente en forma esencial alrededor de 100% molar de sus grupos funcionales básicos en su forma de base libre. Alternativamente, el polímero insoluble en agua e hinchable en agua básico no debe ser neutralizado esencialmente cuando se usó en la composición absorbente de la presente invención. En general, se desea que el polímero insoluble en agua, e hinshable en agua básico tenga un grado de neutralización de sus grupos funcionales básicos que es benéficamente menos de alrededor de 50% molar, más benéficamente de menos de alrededor de 30% molar, adecuadamente de menos de alrededor de 20% molar, más adecuadamente de menos de alrededor de 10% molar, y más adecuadamente y en forma esencial alrededor de 0% molar.

Los polímeros insolubles en agua e hinchables en agua básicos deseados útiles en la invención incluyen quitosana, amonios cuaternarios, polivinil amina, polietiienimina, y polidialquil aminoalquil metacrilamida. Los polímeros insolubles en agua, e hinchables en agua básicos más deseados útiles en la invención incluyen los amonios cuaternarios, polivinil amina y polietiienimina.

En una incorporación de la invención, en donde se desea el hacer superabsorbentes lentos, el polímero insoluble en agua e hinchable en agua básico será débilmente básico en naturaleza. Tales polímeros benéficamente tendrán un pKj.de entre alrededor de 2 a alrededor de 12, más benéficamente de entre ß ¡Í!Éa.¿* t.. t~***^ ..M?!¿falt?u^J^ Jtáit,. -¿¿*?¡á^?^^...*iá3jbJLf-i.¡-?*- .---.aa-f-Aafa-afatfa-á ¿t alrededor de 2 a alrededor 10, y adecuadamente de entre alrededor de 3 a alrededor de 6. Puede ser algunas veces más conveniente el medir el pH del monómero o monómeros usados para preparar un polímero. Aún cuando el pH del monómero o monómeros y el polímero preparado de tal monómero o monómeros puede no ser idénticos, tales valores de pH deben ser esencialmente similares. Como tales, los polímeros insolubles en agua e hinchables en agua básicos útiles en la composición absorbente serán preparados de monómeros que benéficamente tendrán un pI, de entre alrededor de 2 a alrededor de 12, más benéficamente de entre alrededor de 2 a alrededor de 10 y adecuadamente de entre alrededor de 3 a alrededor de 6. Si un polímero es preparado de 2 o más monómeros cada uno de los monómeros usados deberá benéficamente tener un pK,. de entre alrededor de 2 a alrededor 12, más benéficamente de entre alrededor de 2 a alrededor de 10, y adecuadamente de entre alrededor de 3 a alrededor de 6, aún cuando las cantidades insustanciales de monómeros teniendo un pK¡. de menos de alrededor de 2 o de más de alrededor de 12 puedan usarse siempre que tales monómeros no afecten negativamente las propiedades deseadas del polímero insoluble en agua e hinchable en agua útil aquí.

El pK-. de una base representa la extensión de disasociación de, o en otras palabras, la resistencia de la base y se intenta aquí el que se mida en las condiciones, tal como a una temperatura específica, bajo las cuales el polímero hinchable en agua e insoluble en agua está siendo usado. Adecuadamente, el Kj.es medido a alrededor de 25°C. En general, entre más débil sea la base, mayor es el valor de pi. . Los valores de pK,- para las bases a varias temperaturas son muy conocidos y pueden encontrarse en cualquiera de las muchas referencias disponibles, tal como el texto CRC de química y física, 75 edición, editado por David R. Lide, CRC Press (1994) .

El polímero insoluble en agua o hinchable en agua básico o acídico puede generalmente ser usado en la composición absorbente en una variedad de formas. Los ejemplos de las formas que el polímero insoluble en agua e hinchable en agua básico o acídico puede tomar incluyen partículas, hojuelas, fibras, películas y estructuras no tejidas. Cuando la estructura absorbente es usada en productos desechables absorbentes, se desea generalmente que el polímero insoluble en agua o hinchable en agua acídico o básico este en la forma de partículas, fibras u hojuelas discretas. Cuando está en la forma de una partícula, se desea generalmente que la partícula tendrá una dimensión en sección transversal máxima benéficamente dentro del rango de desde alrededor de 50 micrómetros a alrededor de 2000 micrómetros, adecuadamente dentro del rango de desde alrededor de 100 micrómetros a alrededor de 1000 micrómetros, y más adecuadamente dentro del rango de desde alrededor de 300 micrómetros a alrededor de 600 micrómetros.

B. El Material Fibroso El material fibroso es deseablemente una matriz fibrosa que tiene una forma tal como una red fibrosa, la cual es, generalmente una pluralidad de fibras al azar que pueden, opcionalmente, ser unidas juntas con un aglutinante. El material fibroso puede alternativamente tener la forma de un bloque de borra de pulpa de madera triturada, de una capa de tisú, de una hoja de pulpa hidroenredada, de una hoja tejida, de una hoja no tejida, de una estopa o de una hoja de pulpa mecánicamente suavizada. En las incorporaciones deseadas, el material fibroso es similar al material fibroso que de otra manera sería usado en el artículo absorbente.

Cualesquiera fibras para hacer papel, como se definieron previamente, o mezclas de las mismas pueden ser usadas de manera que puedan retener el agente activador y liberarlo, deseablemente en una forma controlada sobre un periodo de tiempo. Debido a la disponibilidad comercial, las fibras de madera suave y de madera dura son especialmente deseadas. En una incorporación, las fibras pueden ser predominantemente de madera dura, tal como de por lo menos de 50% de madera dura o de alrededor de 60% de madera dura o más o alrededor de 80% de madera dura o más o esencialmente 100% de madera dura. Los contenidos de madera dura superiores son deseados para una alta opacidad y suavidad, mientras que el I ?¡Á jáJ&ííÁ<i M M ?1ÍBtofa».»Jt¿ito&-.A».-.«J¿ ái «.i.> contenido de madera suave superior es deseable para la resistencia. En otra incorporación, las fibras pueden ser predominantemente fibras de madera suave, tal como de por lo menos de 50% de madera suave o de alrededor de 60% de madera suave o más o alrededor de 80% de madera suave o más o esencialmente de 100% de madera suave.

El material fibroso puede estar en la forma de una capa única o de capas múltiples. En el caso de las capas múltiples, las capas son generalmente colocadas en una relación yuxtapuesta o de superficie a superficie y todas o una parte de las capas pueden ser unidas a las capas adyacentes. El material fibroso también puede estar formado de una pluralidad de tejidos fibrosos separados en donde los tejidos fibrosos separados pueden ser formados de capas únicas o múltiples.

Para lograr la buena suavidad y opacidad, es deseable el que el componente fibroso comprenda cantidades sustanciales de madera dura. Para una buena resistencia, son deseadas las cantidades sustanciales de madera suave. Ambas la resistencia y la suavidad son logradas frecuentemente a través de los tisús en capas tal como aquellos producidos de cajas de cabeza estratificadas en donde por lo menos una capa entregada por la caja de cabeza comprende fibras de madera suave mientras que la otra capa comprende madera dura u otros tipos de fibras. Las estructuras de tisús en capas producidas por cualesquiera medios en el arte están dentro del alcance de la presente invención, incluyendo aquellas descritas por Edwards y otros en la Patente de los Estados Unidos de América No. 5,494,554.

El material fibroso contiene el agente activador y puede liberar el agente activador deseablemente en una manera controlada. Por manera controlada se quiere decir a una tasa aproximadamente constante sobre un periodo de tiempo. El material fibroso deseablemente libera al agente activador al contacto con un activador, el cual es usualmente una descarga de líquido la cual va a ser absorbida por el superabsorbente. El agente activador puede ser retenido sobre el material fibroso por un número de medios. Por ejemplo, el agente activador puede ser retenido por uniones inestables de agua, tal como uniones iónicas o uniones covalentes hidrolizables de agua. El agente activador puede también ser retenido por medios físicos, tal como la encapsulación o el atrapamiento físico.

La tasa de liberación del agente activador del material fibroso es controlada por varios factores. Un factor es la concentración del agente activador y la naturaleza del agente activador tal como su peso molecular, carga y solubilidad. Otro factor es el tipo y resistencia de la unión o interacción entre el agente y la fibra. Por ejemplo, un agente activador que es llevado dentro de la estructura del material fibroso será muy _.,* í .í ¡z¿..í¿S?>.^ii.^f r imXlt???áát, factiblemente liberado más lentamente que un agente activador llevado sobre la superficie de matriz.

C. El Agente Activador Si el polímero insoluble en agua e hinchable en agua es acídico, el agente activador será básico. Alternativamente, si el polímero insoluble en agua e hinchable en agua es básico, el agente activador será acídico. Los ejemplos de los agentes activadores básicos son carbonatos y bicarbonatos tales como bicarbonato de sodio y carbonato de sodio, poliaminas, poli y minas, poliamidas, amonios policuaternarios, quitinas, quitosanas, poliasparginas, polilisinas, poliargininas, aminas alifáticas, aminas aromáticas, iminas, amidas, óxidos metálicos, hidróxidos tales como hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, e hidróxido de litio, sales, amoniaco y mezclas y copolímeros de los mismos. Los agentes activadores básicos deseados son bicarbonato de sodio, carbonato de sodio, carbonato de potasio y bicarbonato de potasio.

Los ejemplos de los agentes activadores acídicos son el ácido poliacrílico, el ácido polimaléico, la carboximetil celulosa, el ácido algínico, el ácido poliaspártico, el ácido poliglutámico, el ácido cítrico, el ácido glutámico, el ácido aspártico, el ácido inorgánico, tal como ácido isosacarínico, )*b?*M***uu*.. ...,-..» -^ ?**. t* .^.*„ *j*ux¡i*t?j*aaaA*r<.- *~--•¿--nf---*.--.. ácido tartárico, ácido oxálico, ácido malónico, ácido glucorónico y mezclas y copolímeros de los mismos. Los agentes activadores acídicos deseados son ácido cítrico, ácido glutámico, ácido aspártico, cloruro de amonio y cloruro de calcio.

El agente activador está incluido en el material fibroso a alrededor de 5 a 80% por peso, deseablemente alrededor de 10 a 50% por peso, y más deseablemente a alrededor de 20 a 40% por peso.

El agente activador y el polímero deben estar presentes en la estructura absorbente en una proporción de ácido a base de desde alrededor de 1:5 a 5:1, deseablemente de desde alrededor de 1:2 a 2:1 y más deseablemente a alrededor de una proporción de ácido a base de 1:1.

Cuando el agente activador es básico, el pH del material fibroso varia de desde alrededor de 7.5 a 14, y es deseablemente de alrededor de 7.5 a 9.0. Cuando el agente activador es acídico, el pH del material fibroso varia de desde alrededor de 0 a 6.5, y es deseablemente de alrededor de 4 a 6.5.

D. Agente Separador Opcionalmente, un agente separador puede ser incluido para mantener el pH de la superficie de los productos. Los agentes separadores pueden ser usados e incluyen ácido aspártico, ácido ascórbico, ácido cloroacético, ácido ß- 5 clorobutírico, ácido cis-cinámico, ácido cítrico, ácido fumárico, ácido glutarámico, ácido glutárico, ácido itacónico, ácido láctico, ácido málico, ácido malónico, ácido o-ftálico, ácido succínico, ácido • -tartárico, y ácido fosfórico, •- alanina, alantoina, cisteína, sistina, dimetilglicina, 10 histidina, glicina, quitosana, ácido N- (2-acetamido) -2- iminodiacético, tris (hidroximetilo) aminometano, teobromina, y tirosina.

Aún cuando los componentes principales de la 15 composición absorbente de la presente invención se han descrito en lo anterior, tal composición absorbente no está limitada a estos y puede incluir otros componentes que no afectan adversamente la composición absorbente teniendo las propiedades absorbentes deseadas. Los materiales de ejemplo los cuales 20 pueden ser usados como componentes adicionales incluyen, sin limitación, pigmentos, antioxidantes, estabilizadores, surfactantes, ceras, promovedores de flujo, solventes sólidos, partículas y materiales agregados para incrementar el procesamiento de la composición absorbente. 25 II. Métodos para Hacer las Estructuras Absorbentes -A-^^^^ ÉÉMH?ÉHiHfittiá^ KMÉSÉH»****- tí íMa iímiSíA-mrM m ¿ *»-*--*-»-*---*!- .^-«- •*- -^*--' Los polímeros insolubles en agua e hinchables en agua son comercialmente disponibles o pueden hacerse por cualesquiera métodos muy conocidos en el arte. El material fibroso también puede hacerse por métodos conocidos por aquellos expertos en el arte. El agente activador puede ser incorporado en o sobre el material fibroso durante o después de la formación de la forma general del material fibroso. Un material fibroso útil en la presente invención puede ser formado mediante un proceso de colocación por aire o un proceso de colocación en húmedo o mediante esencialmente cualquier otro proceso conocido por aquellos expertos en el arte para formar un material fibroso.

En general, el agente activador es incorporado en o sobre el material fibroso a través de un proceso el cual involucra el unir reversiblemente el agente al material, encapsular reversiblemente el agente en el material, o atrapar físicamente en forma reversible el agente en el material fibroso. Por tanto, la interacción entre el agente activadora y el material fibroso puede ser una interacción iónica, una interacción covalente inestable, o una interacción física. Las combinaciones de estos tipos de procesos e interacciones también pueden ser usadas .

En una incorporación, el proceso involucra el dispersar el material fibroso en una fase líquida que incluye por lo menos un componente que puede soltar la estructura supermolecular del material fibroso, tal como hidróxido de sodio o hidróxido de potasio. Este componente puede ser retenido por el material fibroso o puede ser deslavado. El agente activador o un compuesto que formara al agente es entonces agregado a la dispersión. El agente o compuesto es deseablemente soluble en la fase líquida. La fase líquida es entonces removida de manera que la fibra celulósica encapsula o retiene el agente activador adentro de su estructura supermolecular.

En una incorporación, el agente activador conteniendo el material fibroso es preparado usando el material fibroso celulósico o mercerizado. Cualquier número de métodos de mercerización puede ser usado, un método deseado es aquel descrito en la Patente de los Estados Unidos de América No. 5,858,021, otorgada a Sun y otros. Tal método involucra la preparación de una primera mezcla de fibras celulósicas y agua, deseablemente a una consistencia de entre alrededor de 27 a 100% por peso, más deseablemente entre alrededor de 40 y 80% por peso. Un hidróxido de metal alcalino es agregado a la primera mezcla para hacer una segunda mezcla. El hidróxido de metal alcalino es deseablemente hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, hidróxido de litio o mezclas de las mismas. El hidróxido de metal alcalino es deseablemente agregado en una cantidad de entre alrededor de 5 a 55% por peso de la segunda mezcla, más deseablemente de entre alrededor de 13 a 50% por peso, basado sobre el peso total del hidróxido de metal alcalino y agua en la mezcla. La segunda mezcla es homogeneizada y deseablemente, calentada a alrededor de 60°C a 80°C para mercerizar efectivamente las fibras.

El material fibroso mercerizado es entonces rápidamente enjuagado pero no se lava como es estándar después del proceso de mercerización. La fibra es expuesta al bióxido de carbono y una mezcla de bicarbonato sódico y carbonato sódico es formada y embebida dentro de la pared de fibra, el lumen y una cantidad limitadas serán retenidos en la superficie de fibra. Este método proporciona una ventaja en términos de preparación de la fibra y del material absorbente en que la fibra no tiene que ser lavada después del tratamiento de NaOH, como se hace usualmente en el proceso de mercerización.

Las estructuras absorbentes pueden hacerse en la misma manera que las estructuras absorbentes sin el material fibroso tratado con agente activador.

III. Métodos Para Usar las Estructuras Absorbentes t i i Íf___itfflt? fftfan'»"*a*» "... - .fc-t.-At-*- -^jf. mM|fi^?-a».A*«BJ^.-^.,»3;..M- Las estructuras absorbentes de la presente invención son adecuadas para usarse en los productos absorbentes desechables tales como los productos para el cuidado personal, tales como pañales, calzoncillos de aprendizaje, paños limpiadores para bebé, productos para el cuidado de la mujer, productos para el incontinente adulto; y productos médicos, tal como vendajes para heridas, capas quirúrgicas y cubiertas. Cuando la estructura absorbente de la presente invención es intentada para usarse en productos absorbentes desechables, se desea típicamente que la composición superabsorbente resultante tenga un carácter generalmente neutral o ligeramente acídico. Para tal uso particular, se desea generalmente que la proporción molar de polímero insoluble en agua e hinchable en agua acídico o básico a agente activador básico o acídico sea de alrededor de 1:1.

En una incorporación de la presente invención, un producto absorbente desechable es proporcionado, el cual incluye una hoja superior permeable al líquido, una hoja inferior sujetada a la hoja superior y una estructura absorbente de la invención colocada entre la hoja superior y la hoja inferior.

Los productos absorbentes desechables, de acuerdo a todos los aspectos de la presente invención son generalmente sometidos durante el uso a múltiples descargas del líquido del cuerpo. Por tanto, los productos absorbentes desechables son deseablemente capaces de absorber descargas múltiples de los líquidos del cuerpo en cantidades a las cuales los productos absorbentes y las estructuras expondrán durante el uso. Las descargas son generalmente separadas unas de otras por pedidos de tiempo.

Aquellos expertos en el arte reconocerán los materiales adecuados para usarse como la hoja superior y la hoja inferior. Los ejemplos de los materiales adecuados para usarse como la hoja superior son materiales permeables al líquido, tal como polipropileno y polietileno unido con hilado teniendo un peso base de desde alrededor de 15 a alrededor de 25 gramos por metro cuadrado. Los ejemplos de los materiales adecuados para usarse como la hoja inferior son los materiales impermeables al líquido tal como las películas de poliolefina, así como los materiales permeables al vapor, tal como las películas de poliolefina.

La estructura absorbente de la presente invención debe estar presente en una cantidad efectiva para formar una composición superabsorbente efectiva para resultar en la absorción de una cantidad deseada de líquido.

La invención está .además ilustrada por los siguientes ejemplos los cuales no deben considerarse en ninguna ...1-1. ü-tii. ..-¿...-i; ...-,«aaa¿feft^t^ rfi ^-Jtj--- -t««t manera como que imponen limitaciones sobre el alcance de la misma. Por el contrario, se entiende claramente que debe acudirse a varias otras incorporaciones, modificaciones y equivalentes de la misma, los cuales, después de leer la descripción de aquí, pueden sugerirse a sí mismos a aquellos expertos en el arte sin departir del espíritu de la presente invención.

Ejemplos Método de Prueba para Capacidad de Gel El método de prueba de Absorbencia Inundada Bajo Carga Cero (FAUZL) fue usado para el terminar la capacidad de gel. Esta prueba está diseñada para medir la tasa de absorción de agua salada del polímero superabsorbente en partículas (SAP) . La prueba mide la cantidad de agua salada absorbida por 0.160 gramos de polímero superabsorbente (empezando ya sea seco o presaturado) dentro de un periodo de tiempo, cuando está confinado dentro de un área de 5.07 cm2 bajo una presión nominal determinada de 0.01 libras por pulgada cuadrada (0.069 KPa).

En esta prueba, una cierta cantidad de polímeros superabsorbentes colocada en un cilindro de plástico de una pulgada de diámetro interior teniendo una rejilla de acero inoxidable de 100 mallas fijada al fondo del cilindro. El operador debe evitar el permitir que el polímero superabsorbente haga contacto con los lados del cilindro debido a que los granulos pueden adherirse y el operador debe golpear suavemente el cilindro hasta que los granos son parejamente distribuidos sobre la rejilla.

Un disco de pistón de plástico de 4.4 gramos teniendo un diámetro de 25.27 milímetros es insertado en el cilindro. El grupo de cilindro espesado. El peso es "peso seco de grupo de cilindro" .

Un recipiente de disco de agua salada (diámetro interior de 53.98 mm) , profundidad interior de (12.70 mm) es llenado con 20 gramos de agua salada de banco de sangre (solución de 0.9% de NaCl)y una cierta cantidad de pulpa tratada para un periodo de tiempo de asentamiento.

El grupo de cilindro es colocado en el disco de agua salada. Después del tiempo de asentamiento, el cilindro es removido del agua salada y el cilindro es secado con papel secante sobre diez capas de una toalla de papel de marca Hi-Dri Double Roll. El secado es continuado mediante el mover el cilindro al área (alrededor de 5 segundos) con una toalla de papel seco hasta que no hay una marca de fluido visible sobre la toalla de papel.

El grupo de cilirfdro es ahora pesado. Este peso es el "peso húmedo de upo de cilindro" . La diferencia entre el peso húmedo de grupo cMk cilindro y el peso seco de grupo de cilindro es la cantidad total de fluido absorbido por un material absorbente y se usa para calcular la capacidad de gel. La capacidad de gel son los gramos de líquido absorbido dividido por los gramos de gel .

Eiemplo 1: Agente Activador de Carbonato de Sodio y de Absorbente de Ácido Poliacrílico Preparación de Gel de Ácido Poliacrílico (PAA) 27 gramos de ácido acrílico, 0.05 gramos de persulfato de potasio (K2S208)y 0.108 gramos de N,N' -metileno bisacrilamida, todo disponible de Aldrich Chemical Company, se agregaron a 175 gramos de agua destilada en una botella de 500 ml, y se mezclaron la temperatura ambiente para formar una solución completamente disuelta. La botella fue entonces sumergida dentro de un baño de agua a 60°C por tres horas y se agito continuamente. El gel de ácido poliacrílico resultante formado fue cortado y secado en un horno ventilado a 80°C por 10 horas. El polímero completamente secado fue molido en partículas por una mezcladora comercial de Warring (modelo 34BL97) y se cribo a un rango y un tamaño de partícula de 300 a 600µm.

Tratamiento de Pulpa con Agente Activador 600 gramos de CR-54 secado en el horno, una pulpa kraft de pino del sur blanqueada completamente producida por U.S. Alliance Coosa Pines Corporation, de Alabama (1714 gramos a 35% de sólidos) y 886 ml de agua fueron mezclados para formar una pulpa. 480 gramos de NaOH disueltos en 400 ml de agua fueron agregados a la pulpa y la combinación fue mezclada por 20 minutos a la temperatura ambiente. Después del mezclado, el líquido en exceso fue removido usando el vacío y la mezcla fue rediluída con 1000 mililitros de agua adicionales. Esta fue entonces desahogada. La pulpa fue rota (triturada) y colocada en una cubeta de plástico grande. El dióxido de carbono fue introducido a la cubeta por un tubo de Tygon, mientras que se mezclaba la pulpa desde el fondo para permitir una exposición máxima de la pulpa al gas. Después del mezclado por dos horas, la cubeta fue sellada para equilibrio por 60 horas adicionales. El pH fue de entre 7 y 8. La pulpa fue mezclada manualmente y secada durante la noche en un horno a 105°C, dando 1110 gramos (185%) .

Análisis de Contenido de Sodio La cantidad de sodio en la pulpa de bicarbonato CR54 tratada fue determinada como siendo de alrededor de 16.46% m.<Jt-t.- -i>,.í--Aai-it.-¿-i-aB-.-..¿, por peso. Las partes triplicadas del material fueron quemadas, tratadas con ácido sulfúrico y calentadas a 850°C para convertir el elemento sódico a sulfato sódico y remover cualquier material carbonáceo extraño. La cantidad de sodio presente fue determinada mediante el cálculo del peso de sulfato sódico formado. La cantidad de sodio presente fue de 16.5% el cual se tradujo en 36% de sodio en la forma de carbonato/bicarbonato. Dado que el Na2C03 contiene 43.4% de sodio, y el NaHCo3 contiene 27.4% de sodio como una parte del sodio está presente como Na2 C03 y una parte está presente como NaHCo3.

Capacidad de Gel La capacidad de gel del PAA preparado como se indico anteriormente y combinado con la fibra tratada fue medido por el método de prueba de absorbencia inundada bajo carga 0 (FAUZL) . Se usaron 0.300+0.002 gramos de ácido poliacrílico (PAA) . Varias cantidades de pulpa tratada de NaHCo3 fueron sumergidas en y se agitaron con 20 gramos de agua salada y el valor de pH de la solución fue medido por un papel indicador de pH con un incremento de 0.5. El cilindro conteniendo el ácido poliacrílico fue colocado en la solución de pulpa. Después de 60 minutos, la capacidad de gel del polímero superabsorbente formado fue medida. El valor de pH de la solución fue medido después de nuevo después de que el polímero superabsorbente fue tomado fuera de la solución. Los resultados están mostrados en la tabla 1.

Tabla 1: Capacidad de gel Acido Poliacrílico (gramos) 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 Pulpa tratada (gramos) 0 0.30 0.60 1.50 3.0 pH de pulpa de solución 5.5 11 12 12 12 Gel (gramos) 2.54 11.28 14.23 12.34 10.06 Capacidad de gel (g/g) 7.5 36.6 45.3 42.1 32.5 pH de solución de gel 4.5 11 11 11 11 La pulpa se encontró que fue muy efectiva para neutralizar el ácido poliacrílico. La capacidad de gel final vario de desde 32 g/g a alrededor de 45 g/g lo cual fue muy satisfactorio.

Eiemplo 2: Tratamiento de Material Fibroso con Cantidades Agregadas Diferentes ce NaOH 1800 gramos de madera suave del sur blanqueada completamente y secada en el horno (CR54) fueron reducidos a pulpa, y se mezclaron para dispersar los nudos, y después se desaguo a una consistencia de 44%. Para preparar tres niveles agregados de fibras cargadas de carbonato de sodio/bicarbonato de sodio, fueron agregados 960 gramos, 1920 gramos y 2880 gramos ¡,jj& il¿ÍÍ^<a-ip^:¿.to^ de 50% (peso/peso) de solución de NaOH a la pulpa en cada mezcladora individual respectivamente. El agua fue agregada de manera que en cada mezclador la cantidad total de agua fue de 900 gramos (o la consistencia de pulpa fue de alrededor de 16.7%). La combinación fue mezclada por 20 minutos a la temperatura ambiente (23 °C) . Después del mezclado, la pulpa fue transferida al centrífugo y se le dio un lavado suave. La solución fue entonces desahogada a una consistencia de alrededor de 34% y se rompió en el esponjador. La pulpa fue colocada en el mezclador y se agito por 24 horas bajo presión atmosférica en la presencia de dióxido de carbono. El pH de la solución de pulpa se encontró que fue de 8.2 a 8.5 para cada muestra. La fibra fue entonces fibrizada. Para el terminar la cantidad de bicarbonato de sodio en fibras, las muestras fueron extraídas 3 veces en agua destilada con agitación orbital por 15 minutos. Las fibras fueron filtradas a través de un filtro de fibra de vidrio en un crisol. Una parte alícuota del extracto fue combinada con ácido hidroclóríco.

La capacidad de gel del ácido poliacrílico (PAA) , preparado como se indico anteriormente, combinado con las fibras tratadas de este ejemplo fue medida mediante el método de prueba de absorbencia inundada bajo carga cero (FAUZL) descrita anteriormente. Se usaron 0.160+0.002 gramos de ácido poliacrílico. Un gramo de la pulpa tratada y encapsulada con NaHC03 con varios porcentajes por peso de bicarbonato de sodio se agito con 20 gramos de agua salada (0.9% de NaCl) . Después de agitar la pulpa en agua salada por alrededor de 4 minutos, el cilindro de prueba fue colocado en una solución de pulpa. La muestra fue probada respecto de NaHC03 y los resultados de prueba están mostrados en la tabla 2. BC/ (BC+pulpa) representa el contenido de bicarbonato en la fibra tratada determinado mediante el método de extracción/agregado descrito anteriormente .

Tabla 2: Capacidad de Gel Eiemplo 3: Tratamiento de Material Fibroso con Diferentes Cantidades Agregadas de NaHCO, ln,-l-«llbt-l*fc*^»¿t«fa*»- 1000 gramos de la madera suave del sur blanqueada completamente y secada en el horno (CR54) fueron reducidos a pulpa, se mezclaron para dispersar los nudos, y después se desahogaron a una consistencia de 30%. Para preparar 3 niveles agregados de fibras cargadas de bicarbonato de sodio/carbonato de sodio, 170 gramos, 340 gramos y 1000 gramos de NaHC03 fueron agregadas a la pulpa en cada mezcladora individual, respectivamente. Para determinar la cantidad de bicarbonato de sodio en las fibras, las muestras fueron extraídas 3 veces en agua destilada con agitación orbital por 15 minutos. Las fibras fueron filtradas a través de un filtro de fibra de vidrio en un crisol. Una parte alícuota del extracto fue agregado con ácido hidroclórico. Los resultados de prueba fueron calculados como NaHC03.

La capacidad de gel del ácido poliacrílico (PAA) , preparado como se indico anteriormente, combinado con las fibras tratadas de este ejemplo se midió mediante el método de prueba de absorbencia inundada bajo carga cero (FAUZL) como se describió arriba. Se usó 0.160+0.002 gramos de ácido poliacrílico. Un gramo de las fibras tratadas fue agitado con 20 gramos de agua salada (0.9% de NaCl) . Después de agitar la pulpa en el agua salada por alrededor de 4 minutos, el cilindro de prueba fue colocado en la solución de pulpa. Los resultados de prueba están mostrados en la tabla 3.

Tabla 3 : Capacidad de Gel La descripción anterior se intenta que sea ilustrativa y no restrictiva. Muchas incorporaciones serán evidentes para aquellos expertos en el arte de la lectura de la descripción anterior. El alcance de la invención debe, por tanto, ser determinado no con referencia a la descripción anterior sino que en vez de esto debe determinarse con referencia a las reivindicaciones anexas, junto con el alcance completo de los equivalentes a los cuales tienen derechos tales reivindicaciones. Las descripciones de todos los artículos y referencias mencionados aquí incluyendo las patentes, solicitudes de patente y publicaciones se incorporan aquí por referencia. iatatoMjíÉá i¡u____É__fc^_____.

Claims (32)

REIVINDICACIONES

1. Una estructura absorbente que comprende : un polímero insoluble en agua e hinchable en agua; un material fibroso que tiene un agente activador contenido ahí, en donde el material fibroso libera al agente activador con la estimulación por un activador y el agente activador hace que el polímero se convierta en un polímero superabsorbente .

2. La estructura absorbente tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque el polímero superabsorbente es un polímero superabsorbente lento.

3. La estructura absorbente tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque el activador es un líquido que va a ser absorbido por el superabsorbente.

4. La estructura absorbente tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque el material fibroso libera al agente activador en una manera controlada.

5. La estructura absorbente tal y como se reivindica en la cláusula 4, caracterizada porque la tasa de liberación del agente activador desde el material fibroso es controlada por uno o más factores seleccionados del grupo ue consiste de la concentración del agente activador, la naturaleza del agente activador, el tipo de interacción entre el agente activador y el material fibroso, y la resistencia de la interacción entre el agente activador y el material fibroso.

6. La estructura absorbente tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque el polímero insoluble en agua e hinchable en agua es seleccionada del grupo que consiste de ácido poliacrílico, poliacrilamidas, alcoholes polivinílicos, copolímeros de anhídrido maléico etileno, polivinil éteres, polivinil pirrolidonas, polivinil morfolinonas, celulosas de carboximetilo, almidones de carboximetilo, hidroxipropil celulosas, alginas, alginatos, carrageninas, almidones injertados de acrílico, celulosas injertadas acrílicas, ácido poliaspártico, ácido poliglutámico, poliaminas, polietileniminas, poliacrilamidas, hidróxido polidialilo dimetil amonio, amonios policuaternarios, quitinas, quitosanas, poliasparginas, poliglutaminas, polilisinas, poliargininas y mezclas y copolímeros de los mismos.

7. La estructura absorbente tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque el agente activador es seleccionado del grupo que consiste de carbonato de sodio, bicarbonato de sodio, poliaminas, poliiminas, poliamidas, amonios policuaternarios, quitinas, quitosanas, poliasparginas, polilisinas, poliargininas, aminas alifáticas, aminas aromáticas, iminas, amidas, óxidos metálicos, hidróxidos, sales, amoniaco, hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, ácido poliacrílico, ácido polimaléico, carboximetil celulosa, ácido algínico, ácido poliaspártico, ácido poliglutámico, ácido cítrico, ácido glutámico, ácido aspártico, ácido inorgánico, sales, ácido isosacarínico, ácido tartárico, ácido oxálico, ácido malónico, ácido glucorónico y mezclas y copolímeros de los mismos.

8. La estructura absorbente tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque el polímero hinchable en agua e insoluble en agua es acídico y el agente activador es básico.

9. La estructura absorbente tal y como se reivindica en la cláusula 8, caracterizada porque el polímero t??au?..X..L fa-t f--- .- .fea. ... ... . -ES-. » .,*.„.. .y** ..¡...«-j. , ..-.«-¡-.«a* .-- - *^^A ??¡A -iJM g rtjIAlfe "~ insoluole en agua e hinchable en agua tiene un pKa de entre alrededor de 2 a alrededor de 12.

10. La estructura absorbente tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque el polímero insoluble en agua e hinchable en agua es básico y el agetite activador es acídico.

11. La estructura absorbente tal y como se reivindica en la cláusula 10, caracterizada porque el polímero insoluble en agua e hinchable en agua tiene un pI- de entre alrededor de 2 a alrededor de 12.

12. La estructura absorbente tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque el polímero insoluble en agua e hinchable en agua comprende ácido poliacrílico y el agente activador es seleccionado del grupo que consiste de bicarbonato de sodio, carbonato de sodio y mezclas de los mismos .

13. La estructura absorbente tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque el polímero insoluble en agua e hinchable en agua comprende quitosana o amonio cuaternario.

14. La estructura absorbente tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque el material fibroso comprende celulosa.

15. La estructura absorbente tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque el material fibroso tiene una forma seleccionada del grupo que consiste de red fibrosa como un bloque de borra de pulpa de madera triturada como una capa de tisú, una hoja de pulpa hidroenredada, una hoja tejida, una hoja no tejida, una estopa, y una hoja de pulpa suavizada mecánicamente.

16. La estructura absorbente tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque el agente activador está contenido dentro del material fibroso a alrededor de 5 a 80% por peso.

17. La estructura absorbente tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque el agente activador está contenido dentro del material fibroso a alrededor de 10 a 50% por peso.

18. La estructura absorbente tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque el agente activador está contenido dentro del material fibroso a alrededor de 20 a 40% por peso. k? n .iktíá?---'^^"- - »..~..-fc-aftAi.fcí¿_ja^^

19. La- estructura absorbente tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque el agent activador es retenido en el material fibroso por una interacción seleccionada del grupo que consiste de uniones iónicas, uniones covalentes inestables de agua, encapsulación y atrapamiento físico.

20. La estructura absorbente tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque el agente activador y el polímero están presentes en la estructura absorbente en una proporción de ácido a base de desde alrededor de 1:5 a 5:1.

21. La estructura absorbente tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque el agente activador y el polímero están presentes en la estructura absorbente en una proporción de ácido a base de alrededor de 1:1.

22. La estructura absorbente tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque la capacidad de gel varia de desde alrededor de 30 a alrededor de 60 gramos por gramo. ¿íÍ^Í*^^.^l*.*-*^¿ i<**?**r-A»-**-»..-. -a-B-J^-ái-^B.

23. La estructura absorbente tal y como se reivindica en la cláusula 1 , caracterizada porque la capacidad de gel es de por lo menos de alrededor de 10 gramos por gramo.

24. La estructura absorbente tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque la capacidad de gel es de por lo menos de alrededor de 25 gramos por gramo.

25. La estructura absorbente tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque la capacidad de gel es de por lo menos de alrededor de 35 gramos por gramo.

26. La estructura absorbente tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque el agente activador es básico y el pH del material fibroso varía de desde alrededor de 7.5 a 9.0.

27. La estructura absorbente tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque el agente activador es acídico y el pH del material fibroso varia de desde alrededor de 4 a 6.5.

28. Un artículo absorbente desechable que incluye la estructura absorbente tal y como se reivindica en la cláusula 1. < •** fi?)l_H ?ÉlÍ|fc?lí? i i .lililí ¡ti l í?li li ~ r — • -'-— - -*•"- --^.--s-sis-

29. El artículo absorbente tal y como se reivindica en la cláusula 28, caracterizado porque comprende una hoja superior permeable al líquido, una hoja inferior unida a la hoja superior, y la estructura absorbente colocada entre la hoja 5 superior y la hoja inferior.

30. El artículo absorbente tal y como se reivindica en la cláusula 28, caracterizado porque el polímero insoluble en agua e hinchable en agua es ácido poliacrílico y el 10 agente activador es seleccionado del grupo que consiste de bicarbonato de sodio, carbonato de sodio y mezclas de los mismos.

31. El artículo absorbente tal y como se 15 reivindica en la cláusula 28, caracterizado porque el material fibroso comprende celulosa.

32. Un método para formar un polímero superabsorbente en el sitio, al contacto con un líquido 20 activador, que comprende: proporcionar un material fibroso que contiene un agente activador que libera el material fibroso al contacto con el líquido activador; 25 proporcionar un polímero insoluble en agua e hinchable en agua que formará un superabsorbente al contacto con el agente activador; llevar al líquido activador al contacto con el material fibroso de manera que el agente activador sea liberado, en cuyo momento el agente activador hace que el polímero insoluble en agua e hinchable en agua forme un superabsorbente. Las estructuras absorbentes que forman los polímeros superabsorbentes en el sitio. Las estructuras incluyen un material absorbente y un material fibroso que contiene un agente activador. El material fibroso libera el agente activador con la estimulación con un activador, el cual hace que el polímero se haga un polímero superabsorbente. El componente absorbente es deseablemente un polímero insoluble en agua e 10 hinchable en agua. Las estructuras absorbentes forman una composición superabsorbente del lugar. Son proporcionados los métodos para hacer el agente activador que contiene el material fibroso.