MXPA05011381A - Estructura fibrosa suave. - Google Patents
Estructura fibrosa suave.Info
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Classifications
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- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract
Se proveen estructuras fibrosas, en particular estructuras fibrosas secadas por circulacion de aire que exhiben un coeficiente de friccion de deslizamiento atascamiento inferior a aproximadamente 0.023 y una capacidad de compresion B de aproximadamente 15 a aproximadamente 50 y/o estructuras fibrosas, en particular las estructuras fibrosas secadas por circulacion de aire que exhiben un coeficiente de friccion de deslizamiento atascamiento inferior a aproximadamente 0.0175.
Description
ESTRUCTURA FIBROSA SUAVE CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a estructuras fibrosas, en particular a estructuras fibrosas secadas por circulación de aire, que exhiben un coeficiente de fricción de deslizamiento atascamiento inferior a aproximadamente 0.023 y una capacidad de compresión B aproximadamente de 15 a aproximadamente 50, y/o estructuras fibrosas, en particular estructuras fibrosas secadas por circulación de aire, las cuales exhiben un coeficiente de fricción de deslizamiento atascamiento inferior a aproximadamente 0.0175.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Se conoce en la industria que la suavidad de una estructura fibrosa o un producto higiénico de papel tisú, en particular un producto higiénico de papel tisú secado por circulación de aire que incorpora una estructura fibrosa, es inversamente proporcional a la resistencia total a la tracción de la estructura fibrosa o el producto higiénico de papel tisú. Además, es muy conocido en la industria que la lisura de una estructura fibrosa o un producto higiénico de papel tisú, en particular un producto higiénico de papel tisú secado por circulación de aire que incorpora una estructura fibrosa, es inversamente proporcional al calibre de la estructura fibrosa o el producto higiénico de papel tisú. Los intentos hechos por los formuladores para superar estas relaciones inversas, en particular la suavidad a la resistencia total a la tracción, han incluido la adición de siliconas catiónicas a productos higiénicos de papel tisú y/o estructuras fibrosas que forman estos productos. Ver por ejemplo la patente de los EE.UU. núm.
5,059,282 de Ampulski y col. Los formuladores han depositado diversos agentes suavizantes, incluyendo materiales de silicona, sobre las superficies extemas de las estructuras fibrosas para intentar llevar al consumidor la suavidad y/o la lisura deseada. Estas estructuras fibrosas de la industria anterior exhibieron coeficientes de fricción de aproximadamente 0.72 a aproximadamente 1.07 o coeficientes de fricción de deslizamiento atascamiento de por lo menos aproximadamente 0.0207 o una capacidad de compresión B inferior o igual a 17. Los formuladores anteriores no han podido desarrollar una estructura fibrosa, en particular una estructura fibrosa secada por circulación de aire que exhiba un coeficiente de fricción de deslizamiento atascamiento inferior a aproximadamente 0.023 y una capacidad de compresión B de aproximadamente 15 a aproximadamente 50, y/o estructuras fibrosas, en particular las estructuras fibrosas secadas por circulación de aire, que exhiban un coeficiente de fricción de deslizamiento atascamiento inferior a aproximadamente 0.0175. Por consiguiente, existe la necesidad desde hace muchos años de proveer una estructura fibrosa, en particular una estructura fibrosa secada por circulación de aire que exhiba un coeficiente de fricción de deslizamiento atascamiento inferior a aproximadamente 0.023 y una capacidad de compresión B de aproximadamente 15 a aproximadamente 50, y/o estructuras fibrosas, en particular estructuras fibrosas secadas por circulación de aire, que exhiban un coeficiente de fricción de deslizamiento atascamiento inferior a aproximadamente 0.0175.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención satisface la necesidad descrita anteriormente al proveer una estructura fibrosa, en particular una estructura fibrosa secada por circulación
de aire, la cual exhibe un coeficiente de fricción de deslizamiento atascamiento inferior a aproximadamente 0.023 y opcionalmente, una capacidad de compresión B de aproximadamente 15 a aproximadamente 50. En un aspecto de la presente invención, se provee una estructura fibrosa que exhibe un coeficiente de fricción de deslizamiento atascamiento inferior a aproximadamente 0.023 y/o inferior a aproximadamente 0.021 y/o inferior a aproximadamente 0.0190 y/o inferior a aproximadamente 0.0175. En otro aspecto de la presente invención, se provee una estructura fibrosa que exhibe un coeficiente de fricción de deslizamiento atascamiento inferior a aproximadamente 0.023 y una capacidad de compresión B de aproximadamente 15 a aproximadamente 50. En aún otro aspecto de la presente invención, se provee un producto higiénico de papel tisú de una sola hoja o múltiples hojas que comprende una estructura fibrosa según la presente invención. Por consiguiente, la presente invención provee una estructura fibrosa que exhibe un coeficiente de fricción de deslizamiento atascamiento inferior a aproximadamente 0.023, una estructura fibrosa que exhibe un coeficiente de fricción de deslizamiento atascamiento inferior a aproximadamente 0.023 y una capacidad de compresión B de aproximadamente 15 a aproximadamente 50, y un producto higiénico de papel tisú de una sola hoja o múltiples hojas que comprende una estructura fibrosa según la presente invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
"Fibra" como se utiliza en la presente significa una partícula alargada que
tiene una longitud aparente que supera con creces su ancho aparente, es decir, una proporción de longitud a diámetro de por lo menos 10 aproximadamente. Más específicamente, como se utiliza en la presente, "fibra" hace referencia a fibras para la fabricación de papel. La presente invención contempla el uso de una variedad de fibras para la fabricación de papel, como, por ejemplo, las fibras naturales o las fibras sintéticas, o cualquier otras fibras adecuadas, y cualquier combinación de éstas. Las fibras para la fabricación de papel útiles en la presente invención incluyen las fibras celulósicas, conocidas como fibras de pulpa de madera. Las pulpas de madera aplicables incluyen las pulpas químicas, tales como Kraft, en particular las pulpas de Northern Softwood Kraft ("NSK"), de sulfito, y pulpas de sulfato, además de las pulpas mecánicas incluyendo, por ejemplo, madera triturada, pulpa termomecánica y pulpa termomecánica químicamente modificada. Ejemplos no exhaustivos de pulpas de madera incluyen las fibras derivadas de una fuente de fibra seleccionada del grupo que incluye acacia, eucalipto, arce, roble, álamo, abedul, chopo, aliso, fresno, cerezo, olmo, nogal americano, álamo, chicle, nogal, acacia blanca, sicómoro, haya, atalpa, sasafrás, melina, albizia, kadam, magnolia, bagazo, lino, cáñamo, kenaf y mezclas de éstos. Sin embargo, se pueden preferir las pulpas químicas ya que imparten una sensación táctil superior de suavidad a las hojas de papel tisú fabricadas de las mismas. Se pueden utilizar pulpas derivadas de tanto árboles deciduos (en adelante, también se refiere como "madera dura"), en particular la madera dura tropical, y los árboles coniferos (en adelante, también se refiere como "madera blanda"). Las fibras de maderas duras y de maderas blandas se pueden mezclar o, en forma alternativa, se pueden depositar en capas para proporcionar un material continuo estratificado. La patente de los EE.UU. núm. 4,300,981 y la patente de los EE.UU. núm. 3,994,771 se incorporan en la presente como referencia con el fin de describir el estratificado de las fibras de madera dura y madera blanda. También son aplicables a la
presente invención las fibras derivadas de papel reciclado, las cuales pueden contener cualquiera o todas las categorías antes mencionadas además de otros materiales no fibrosos, tales como cargas y adhesivos utilizados para facilitar la fabricación original del papel. Además de las diversas fibras de pulpa de madera, se pueden utilizar en la presente invención otras fibras celulósicas, tales como borras de algodón, rayón y bagazo. También se pueden utilizar fibras sintéticas, tales como las fibras poliméricas. Se pueden utilizar polímeros elastoméricos, polipropileno, polietileno, poliéster, poliolefina y nailon. Las fibras poliméricas se pueden producir por procesos de filamentos consolidados, procesos en estado fundido, y otros métodos adecuados conocidos en la industria. Una fibra de polietileno ejemplar que se puede utilizar es Pulpex®, disponible de Hercules, Inc. (Wilmington, Del.). Además de las anteriores, las fibras y filamentos elaboradas de polímeros, en particular polímeros de hidroxilo pueden utilizarse en la presente invención. Ejemplos no exhaustivos de polímeros de hidroxilo adecuados incluyen alcohol polivinílico, almidón, derivados de almidón, quitosana, derivados de quitosana, derivados de celulosa, gomas, arabinanos, galactanas y mezclas de éstos. Un material continuo fibroso embriónico se puede preparar usualmente de una dispersión acuosa de fibras para la fabricación de papel, aunque se pueden utilizar dispersiones en líquidos diferentes a agua. Las fibras se pueden dispersar en el líquido portador para tener una consistencia de aproximadamente 0.1 % a aproximadamente 0.3 %. Se cree que la presente invención también puede ser aplicable a operaciones de formación húmedas donde las fibras se dispersan en un líquido portador para tener una consistencia inferior a 50 % aproximadamente, más preferentemente inferior a 10 % aproximadamente.
"Producto higiénico de papel tisú" como se utiliza en la presente significa un material continuo suave de baja densidad (es decir, < 0.15 g/cm3 aproximadamente) útil como un implemento para la limpieza después de la urinación y defecación (papel sanitario), para las descargas otorrinolaringológicas (toallitas y/o pañuelos desechables), y usos multifuncionales absorbentes y de limpieza (toallas absorbentes). Las propiedades y los valores de las mismas discutidas en la presente invención con respecto a las estructuras fibrosas descritas aquí también pueden estar presentes en los productos higiénicos de papel tisú que incorporan estas estructuras fibrosas. "Peso molecular promedio en peso" como se utiliza en la presente significa el peso molecular promedio en peso como se determina utilizando la cromatografía de permeación en gel según el protocolo encontrado en "Colloids and Surfaces A. (Coloides y superficies A.) Physico Chemical & Engineering Aspects, Volumen 162, 2000, páginas 107-121. "Hoja" u "hojas" como se utiliza en la presente significa una estructura fibrosa individual para ser colocada en una relación cara a cara sustancialmente contigua con otras hojas, formando una estructura fibrosa de múltiples hojas. También se contempla que una estructura fibrosa individual puede formar efectivamente dos "hojas" o múltiples "hojas", por ejemplo, al doblarla sobre sí misma. "Calibre" como se utiliza en la presente significa el grosor macroscópico de una muestra. El calibre de una muestra de una estructura fibrosa y/o un producto higiénico de papel tisú según la presente invención se obtiene en un aparato eléctrónico probador de grosor VIR Modelo II disponible de Thwing-Albert Instrument Company, Philadelphia, PA. La medición del calibre se puede repetir y registrar por lo menos cinco (5) veces a fin de que se pueda calcular un calibre promedio. El resultado se reporta en milímetros.
"Suavidad" y/o "Suavidad Fisiológica Superficial" como se utiliza en la presente es un factor (en adelante el factor PSS y/o el factor SMD ) derivado de la exploración en dirección transversal de la máquina de las muestras de estructuras fibrosas y/o de productos higiénicos de papel tisú con un perfilómetro que tiene una aguja de diamante, el perfilómetro está instalado en un aparato para prueba de superficies, como se describe, por ejemplo, en la publicación 1991 International Paper Physics Conference. TAPPI Book 1 , artículo titulado "Methods for the Measurement of the Mechanical Properties of Tissue Paper" (Métodos para la medición de las propiedades mecánicas del papel tisú) por Ampuiski y col. que se encuentra en la página 19, y/o en la patente de los EE.UU. núm. 5,059,282 otorgada a Ampuiski y col., los cuales se incorporan en la presente como referencia. La suavidad y/o lo inverso de la suavidad (es decir, la aspereza) también se puede medir utilizando un aparato probador de superficie KATO KES-FB4 que está disponible de Kato Tekko Co., LTD., Karato-Cho, Nishikiyo, Minami-Ku, Koyota, Japón. Alternativamente, la suavidad de una estructura fibrosa y/o el producto higiénico de papel tisú según la presente invención puede medirse utilizando un aparato Primos Optical Profiler/3D analizador de superficie comercialmente disponible de GF Messtechnik, Berlín, Alemania. Es deseable que estas estructuras fibrosas y/o productos higiénicos de papel tisú que comprenden estas estructuras fibrosas exhiban una lisura mayor de aproximadamente 500 y/o de aproximadamente 500 a aproximadamente 1200 y/o de aproximadamente 550 a aproximadamente 1000 y/o de aproximadamente 600 a aproximadamente 950 y/o de aproximadamente 650 a aproximadamente 900. El "coeficiente de fricción de deslizamiento y atascamiento" (S&S COF) se define como la desviación media del coeficiente de fricción. Al igual que el coeficiente de fricción, el coeficiente de fricción de deslizamiento y atascamiento es adimensional. Esta prueba se realiza en un aparato analizador de superficie KES-FB4 de Kato Tekko Co. con
una sonda de fricción modificada. El deslizador de la sonda es de vidrio poroso de 40 a 60 micrones de dos centímetros de diámetro obtenida de Ace Glass Company. La fuerza normal de la sonda fue de 19,6 gramos. Los detalles del procedimiento se describen en la publicación "Methods for the Measurement of the Mechanical Properties of Tissue Paper" (Métodos para la medición de las propiedades mecánicas del papel tisú) por Ampulski, et. al., 1991 International Paper Physics Conference, página 19, incorporada en la presente invención como referencia. En una modalidad, la estructura fibrosa exhibe un coeficiente de fricción de deslizamiento atascamiento de aproximadamente 0.010 a aproximadamente 0.021 y/o de aproximadamente 0.0 35 a aproximadamente 0.0190 y/o de aproximadamente 0.0135 a aproximadamente 0.0175. La "Resistencia total a la tracción en estado seco" o "TDT" de una estructura fibrosa y/o producto higiénico de papel tisú que comprende esta estructura fibrosa se mide como sigue. Se provee una tira de (1) pulgada por cinco (5) pulgadas (2.5 cm X 12.7 cm) de una estructura fibrosa y/o el producto de papel que comprende esta estructura fibrosa. La tira se coloca sobre una máquina para ensayos de tracción Model 122 comercialmente disponible de Instron Corp., Cantón, Massachusetts en un recinto acondicionado a una temperatura de 73 °F ± 4F (28 °C ± 2.2 °C aproximadamente) y una humedad relativa de 50 % ± 10 %. La velocidad de cruceta para la máquina para ensayos de tracción es de 2.0 pulgadas por minuto (5.1 cm/minuto aproximadamente) y la longitud de referencia es 4.0 pulgadas (10.2 cm aproximadamente). El TDT es el total artimético de las resistencias a la tracción en dirección de la máquina y la dirección transversal de la máquina de las tiras. "Resistencia a la rotura en estado húmedo" como se utiliza en la presente es una medida de la capacidad de una estructura fibrosa y/o un producto de papel que
incorpora una estructura fibrosa de absorber energía, cuando está húmeda y sometida a deformación normal al plano de la estructura fibrosa y/o el producto de papel. La resistencia a la rotura en estado húmedo se puede medir utilizando un aparato probador de estallamiento Thwing-Albert Cat. núm. 177 equipado con una celda de carga de 2000 g comercialmente disponible de Thwing-Albert Instrument Company, Philadelphia, PA. En una modalidad, las estructuras fibrosas de la presente invención y/o los productos higiénicos de papel tisú que comprenden estas estructuras fibrosas pueden tener una resistencia a la rotura en estado húmedo mayor de 10 g/cm y/o de aproximadamente 12 g/cm a aproximadamente 394 g/cm y/o de aproximadamente 13 g/cm a aproximadamente 197 g/cm y/o de aproximadamente 15 g/cm a aproximadamente 197 g/cm y/o de aproximadamente 15 g/cm a aproximadamente 78 g/cm. "Peso base" como se utiliza en la presente es el peso por área unitaria de una muestra reportada en libras/3000 pies2 o g/m2. El peso de base se mide preparando una o más muestras de un área determinada (m2) y pesando la(s) muestra(s) de una estructura fibrosa según la presente invención y/o un producto de papel que comprende esta estructura fibrosa en una balanza de carga superior con una resolución mínima de 0.01 g. La balanza está protegida de corrientes de aire y otras perturbaciones utilizando un escudo contra las corrientes de aire. Se registran los pesos cuando las lecturas en la balanza son constantes. Se calcula el peso promedio (g) y el área promedio de las muestras (m2). El peso base (g/m2) se calcula dividiendo el peso promedio (g) por el área promedio de las muestras (m2). En una modalidad, las estructuras fibrosas de la presente invención y/o los productos higiénicos de papel tisú que comprenden estas estructuras fibrosas tienen un peso base de aproximadamente 12 g/m2 a aproximadamente 120 g/m2 y/o de aproximadamente 14 g/m2 a aproximadamente 80 g/m2 y/o de aproximadamente 17 g/m2 a aproximadamente 70 g/m2 y/o de aproximadamente 20 g/m2 a aproximadamente 60 g/m2. Típicamente, una sola hoja de la
estructura fibrosa tiene un peso base de aproximadamente 12 g/m2 a aproximadamente 50 g/m2. "Dirección de la máquina" o "DM" como se utiliza en la presente significa la dirección paralela al flujo de la estructura fibrosa a través de la máquina de fabricar papel y/o el equipo de fabricar el producto. "Dirección transversal de la máquina" o "DT" como se utiliza en la presente significa la dirección perpendicular a la dirección de la máquina en el mismo plano de la estructura fibrosa y/o el producto de papel que comprende la estructura fibrosa. "Densidad aparente" o "densidad" como se utiliza en la presente significa el peso base de una muestra dividida por el calibre con las conversiones apropiadas incorporadas en el mismo. La densidad aparente que se utiliza en la presente tiene las unidades g/cm3. "Resistencia total a la tracción" como se utiliza en la presente significa la media geométrica de las resistencias a la rotura en la dirección de la máquina y la dirección transversal de la máquina en gramos por cm del ancho de la muestra. Matemáticamente, esta es la raíz cuadrada del producto de las resistencias a la rotura en la dirección de la máquina y la dirección transversal de la máquina en gramos por cm del ancho de la muestra. En una modalidad, las estructuras fibrosas de la presente invención y/o los productos higiénicos de papel tisú que comprenden estas estructuras fibrosas tienen una tracción total en estado seco mayor de aproximadamente 39 g/cm y/o mayor de aproximadamente 59 g/cm y/o de aproximadamente 63 g/cm a aproximadamente 1575 g/cm y/o de aproximadamente 78 g/cm a aproximadamente 985 g/cm y/o de aproximadamente 78 g/cm a aproximadamente 394 g/cm y/o de aproximadamente 98 g/cm a aproximadamente 335 g/cm. Usualmente una sola hoja de estructura fibrosa tiene una tracción total en estado seco de aproximadamente 39 g/cm a aproximadamente
590 g/cm. "Flexibilidad" como se utiliza en la presente significa la pendiente de la secante de la curva del gráfico derivada de los datos de fuerza contra porcentaje de estiramiento cuya secante pasa a través del origen (0 % de estiramiento, 0 fuerza) y a través del punto en la curva del gráfico donde la fuerza por centrímetro del ancho es 20 gramos. "Flexibilidad total" como se utiliza en la presente significa la media geométrica de la flexibilidad en la dirección de la máquina y la flexibilidad en la dirección transversal de la máquina. Matemáticamente, esta es la raíz cuadrada del producto de la flexibilidad en la dirección de la máquina y la flexibilidad en la dirección transversal de la máquina en gramos por cm. "Factor WABY" como se utiliza en la presente significa la proporción de la flexibilidad total a la resistencia total a la tracción. Se ha determinado que el factor WABY es un factor que caracteriza las realizaciones de la invención que son fuertes y sin embargo tienen alta suavidad percibida al comprimir el papel. Esta proporción se denomina el factor WABY. Por ejemplo, una muestra tiene una flexibilidad total de 20 g/cm, y una resistencia total a la tracción de 154 g/cm tiene un factor WABY de 0.13. Es deseable que las estructuras fibrosas y/o los productos higiénicos de papel tisú que comprenden estas estructuras fibrosas exhiben un factor WABY inferior a aproximadamente 0.2 y/o aproximadamente de 0.05 a 0.15 y/o aproximadamente de 0.06 a 0. 3 y/o aproximadamente de 0.06 a 0.11. Brevemente, la suavidad táctil percibida del papel tisú está inversamente relacionada a su factor WABY. Además, se observa que el factor WABY es adimensional debido a que tanto la flexibilidad como la resistencia total a la tracción, como se definen anteriormente, están en g/cm; su proporciones es adimensional.
"Capacidad de compresión B" como se utiliza en la presente significa la intersección de una curva generada trazando el peso contra el grosor que resulta de una prueba de compresión. "Pelusa" como se utiliza en la presente se mide según el procedimiento que se expone en la patente de los EE.UU. núm. 5,814,188, asignada en común, otorgada el 20 de septiembre, 1998 a Vinson y col., y que se incorpora en la presente invención como referencia. Las estructuras fibrosas y/o los productos higiénicos de papel tisú que emplean las estructuras fibrosas de la presente invención pueden se pueden caracterizar que están dentro del dominio multiparamétrico definido por rangos determinados empíricamente de uno o más y/o dos o más y/o tres o más de los siguientes parámetros: 1) calibre; 2) suavidad superficial fisiológica; 3) coeficiente de deslizamiento y atascamiento; 4) resistencia total a la tracción; 5) flexibilidad; 6) peso base; 7) resistencia a la rotura en estado húmedo; 8) coeficiente de fricción; 9) factor WABY; y/o 10) capacidad de compresión. Se ha descubierto sorprendentemente que las estructuras fibrosas y los productos higiénicos de papel tisú que incorporan estas estructuras fibrosas que exhiben, además de un coeficiente de fricción de deslizamiento atascamiento inferior a aproximadamente 0.023, un coeficiente de fricción de aproximadamente 0.65 a aproximadamente 0.83 y/o de aproximadamente 0.65 a aproximadamente 0.81 y/o de aproximadamente 0.71 a aproximadamente 0.81 y/o una capacidad de compresión B de aproximadamente 15 a aproximadamente 50 y/o de aproximadamente 20 a aproximadamente 40, exhiben suavidad y/o lisura mejoradas en comparación a las estructuras fibrosas conocidas. Como se utiliza en la presente, los artículos "un" y "unos" cuando se
utilizan en la presente invención, por ejemplo, "un surfactante aniónico" o "una fibra" se comprende que significan uno o más del material que se reivindica o describe. Todos los porcentajes y proporciones están calculados en peso, a menos que se indique de otra manera. Todos los porcentajes y proporciones están calculados basado en la composición total, a menos que se especifique de otra manera. A menos que se especifique de otro modo, todos los niveles del componente o la composición se expresan en referencia al nivel de activo de ese componente o composición, y son exclusivos de impurezas, por ejemplo, solventes residuales o subproductos, los cuales pueden estar presentes en las fuentes comercialmente disponibles.
La estructura fibrosa The estructuras fibrosas y/o el papel tisú de la presente invención se pueden fabricar por diferentes métodos. Ejemplos no exhaustivos de tipos de estructuras fibrosas y/o tipos de papel tisú incluyen el papel tisú convencionalmente prensado y/o prensado con fieltro; papel tisú densificado con un patrón o con un alambre de formación configurado y/o una banda de resina; papel tisú de alto volumen no compactado y papel tisú rizado y no rizado. El papel tisú puede ser homogéneo o puede ser de estructura de una sola hoja o de múltiples hojas; y los productos de papel tisú fabricados del mismo pueden ser de estructura de una sola hoja o de múltiples hojas. Además, las estructuras fibrosas de la presente invención y/o los productos higiénicos de papel tisú que incorporan las mismas pueden ser rizadas o no rizadas. Aún más, los productos higiénicos de papel tisú que incorporan las estructuras fibrosas de la presente invención pueden incorporar fibras secas por vía de u proceso de tendido al aire y/o agentes aglutinantes de látex por vía de un proceso tendido
en húmedo. Se pueden utilizar métodos de convención convencionales para convertir los rollos secos de la estructura fibrosa según la presente invención en productos higiénicos de papel tisú de una sola hoja y/o de múltiples hojas. Ejemplos no exhaustivos de estos métodos de conversión incluyen grabado en relieve incluyendo grabado en relieve de alta presión, rizado seco, adhesión de las hojas, calandrado y/u otros tratamientos mecánicos a las estructuras fibrosas. La estructura fibrosa se puede elaborar con un cargamento fibroso que produce un material continuo embriónico de una sola hoja o un cargamento fibroso que produce un material continuo embriónico de múltiples hojas. Las propiedades descritas en la presente pueden ser para una sola hoja de la estructura fibrosa y/o un producto higiénico de papel tisú de una sola hoja que incorpora por lo menos una hoja que comprende la estructura fibrosa de la presente invención.
Cargamento fibroso En una modalidad, la estructura fibrosa de produce de un cargamento fibroso. En otra modalidad, la estructura fibrosa se produce por un proceso en estado fundido y/o un proceso de filamentos consolidados y/o por troquel rotativo. El cargamento fibroso de la presente invención comprende una o más fibras y usualmente uno o más ingredientes opcionales.
Ingredientes opcionales Las estructuras fibrosas de la presente invención pueden comprender, además del polímero de silicona catiónica, un ingrediente opcional escogido del grupo formado por resinas de resistencia permanente en estado húmedo, suavizantes químicos
diferentes a las siliconas catiónicas que se describieron anteriormente, resinas de resistencia temporal en estado húmedo, resinas de resistencia en estado seco, agentes humectantes, agentes para resistir la formación de pelusa, agentes mejoradores de la absorbencia, agentes inmovilizantes, particularmente en combinación con composiciones de loción emoliente, agentes antivirales incluyendo ácidos orgánicos, agentes antibacterianos, poliésteres de poliol, agentes antimigración, plastificantes de polihidroxi, cargas (arcillas), humectantes y mezclas de éstos. Estos ingredientes opcionales pueden añadirse al cargamento fibroso, el material continuo fibroso embriónico y/o la estructura fibrosa seca. Estos ingredientes opcionales pueden estar presentes en la estructura fibrosa en cualquier nivel basado en el peso seco de la estructura fibrosa. Los ingredientes opcionales pueden aplicarse al cargamento fibroso y/o el material continuo fibroso embriónico y/o la estructura fibrosa seca y/o el producto higiénico de papel tisú de la presente invención. Además, los ingredientes opcionales, tales como otros suavizantes químicos, más particularmente lociones, especialmente las lociones transferibles, pueden aplicarse a la estructura fibrosa seca y/o el producto higiénico de papel tisú después de que la silicona catiónica después de que cualquier silicona catiónica, si la hay, ha sido aplicada al mismo. Los ingredientes opcionales pueden estar presentes en la estructura fibrosa y/o el producto higiénico de papel tisú de la presente invención a un nivel aproximadamente de 0.001 % a aproximadamente 50 % y/o aproximadamente 0.001 % a aproximadamente 30 % y/o aproximadamente 0.001 % a aproximadamente 22 % y/o aproximadamente 0.01 % a aproximadamente 5 % y/o aproximadamente 0.03 % a aproximadamente 3 % y/o aproximadamente 0.05 a aproximadamente 2 % y/o aproximadamente 0.1 % a aproximadamente 1 % en peso, basado en la estructura fibrosa seca o el producto higiénico de papel tisú.
Suavizantes químicos Ejemplos no exhaustivos de suavizantes químicos adecuados incluyen siliconas, en particular las siliconas catiónicas, más preferentemente las siliconas catiónicas que comprenden una o más unidades de polisiloxano, preferentemente unidades de polidimetilsiloxano de la fórmula -{(CH3)2S¡0}C- que tienen un grado de polimerización, c, de 1 a 1000, preferentemente de 20 a 500, más preferentemente de 50 a 300, aún más preferentemente de 100 a 200, y unidades libres de organosilicona que comprenden una unidad dicuaternaria. En una modalidad preferida de la presente invención, el polímero de silicona catiónica escogida tiene de 0.05 a 1.0 de fracción molar, más preferentemente de 0.2 a 0.95 de fracción molar, aún más preferentemente de 0.5 a 0.9 de fracción molar de las unidades libres de organosilicona escogidas de porciones orgánicas divalentes catiónicas. La porción orgánica divaiente catiónica preferentemente se escoge de unidades de ?,?,?',?'- tetrametil-1 ,6-hexanodiamonio. El polímero de silicona catiónica escogido también puede contener de 0 a 0.95 de fracción molar, preferentemente de 0.001 a 0.5 de fracción molar, más preferentemente de 0.05 a 0.2 de fracción molar del total de las unidades libres de organosilicona, las aminas de óxido of polialquileno de la siguiente fórmula:
[- Y - 0 (-CaH2aO)b - Y - ]
en donde Y es un grupo orgánico divaiente que comprende una amina secundaria o terciaria, preferentemente un residuo de alquilenamina d a C8; a es de 2 a 4, y b es de 0 a 100. Los bloques de óxido de polialquileno pueden estar formados de óxido de etileno (a = 2), óxido de propileno (a = 3), óxido de butileno (a = 4) y mezclas de éstos, al azar o en bloques.
Estas unidades que contienen amina de óxido de polialquiieno se pueden obtener introduciendo en la estructura del polímero de silicona compuestos tales como los que se comercializan bajo la marca Jeffamine® de Huntsman Corporation. Una Jeffamine preferida es Jeffamine ED-2003. El polímero de silicona catiónica escogido también puede contener de 0, preferentemente de 0.001 a 0.2 de fracción molar, del total de las unidades libres de organosilicona, de -NR3+ en donde R es alquilo, hidroxialquilo o fenilo. Estas unidades se pueden considerar como tapas de extremos. Además el polímero de silicona catiónica escogido generalmente contiene aniones, escogidos de aniones inorgánicos y orgánicos, más preferentemente escogidos de carboxilatos Ci-C2o saturados e insaturados y mezclas de éstos, para equilibrar la carga de las porciones cuaternarias, de esta manera el polímero de silicona catiónica también comprende estos aniones en una proporción de equilibrio de carga cuaternaria. Conceptualmente, con el propósito de clarificación, los polímeros de silicona catiónica escogidos pueden considerarse como copolímeros de bloques no reticulados o "lineales" incluyendo "bucles" no sustantivos en la tela pero modificadores de la energía superficial formados de las unidades de polisiloxano, y "ganchos" sustantivos en la tela. Una clase preferida de los polímeros catiónicos escogidos (ilustrada por la estructura 1 más adelante) pueden considerarse que comprenden un solo bucle y dos ganchos; otra clase muy preferida comprende dos o más, preferentemente tres o más "bucles" y dos o más, preferentemente tres o más "ganchos" (¡lustrada por las estructuras 2a y 2b más adelante), y aún otra (ilustrada por la estructura 3 más adelante) comprende dos "bucles" colgantes de un solo "gancho". De particular interés en la presente selección de polímeros de silicona catiónica es que los "ganchos" no contienen silicona y que cada "gancho" comprende por
lo menos dos átomos de nitrógeno cuaternario. También es de interés en la presente selección de los polímeros de silicona catiónica preferidos es que el nitrógeno cuaternario está preferentemente ubicado en la "columna principal" del polímero "lineal", a diferencia de estructuras alternas y menos preferidas en las cuales el nitrógeno cuaternario se incorpora en una porción o porciones que forman una estructura "pendiente" o "colgante" de la "columna principal". Las estructuras son completadas por porciones terminales las cuales pueden ser no cargadas o cargadas. Además, puede estar presente cierta proporción de las entidades no cuaternarias libres de silicona, por ejemplo la entidad [- Y - O (-CaH2aO)b - Y - ] como se describió anteriormente. Por supuesto no es la intención que el modelo conceptual presentado sea excluyente de otras porciones, por ejemplo las porciones de conexión, las cuales pueden estar presentes en los polímeros de silicona catiónca siempre que no interrumpan sustancial mente la función propuesta como agentes de beneficio para papel tisú. En más detalle, los polímeros de silicona catiónica en la presente tienen una o más unidades de polisiloxano y una o más porciones de nitrógeno cuaternario, incluyendo polímeros en donde el polímero de silicona catiónica tiene la fórmula:
ESTRUCTURA 1
en donde: R1 se escoge independientemente del grupo formado por: alquilo d. 22, alquenilo C2-22>
1
alquilarilo, arilo, cicloalquilo C6.22, y mezclas de éstos; R2 se escoge independientemente del grupo formado por: porciones orgánicas divalentes que pueden contener uno o más átomos de oxígeno (tales porciones preferentemente consisten esencialmente de C y H o de C, H y O); X se escoge independientemente del grupo formado por epóxidos abiertos por anillo; R3 se escoge independientemente de grupos de poliéter que tienen la fórmula:
-M1(CaH2aO)b-M2
en donde M es un residuo de hidrocarburo divalente; M2 se escoge independientemente del grupo formado por H, alquilo C1-22, alquenilo C2-22, alquilarilo, arilo, cicloalquilo C6-22, hidroxialquilo C1-22, óxido de polialquileno, (poli)alcoxialquilo, y mezclas de éstos; Z se escoge independientemente del grupo formado por porciones orgánicas monovalentes que comprenden por lo menos un átomo de nitrógeno cuaternizado; a es de 2 a 4; b es de 0 a 100; c es de 1 a 1000, preferentemente mayor de 20, más preferentemente mayor de 50, preferentemente menos de 500, más preferentemente menos de 300, aún más preferentemente de 100 a 200; d es de 0 a 100; n se el número de cargas positivas asociadas con el polímero de silicona catiónica, el cual es mayor de o igual a 2; y A es
un anión monovalente. En una modalidad preferida de los polímeros de silicona catiónica de la estructura 1 , Z se escoge independientemente del grupo formado por:
(v) Un grupo heterocíclico monovalente aromático o alifático, o no sustituido, que comprende al menos un átomo de nitrógeno cuaternizado;
donde: R12, R13, R14 son iguales o diferentes, y se escogen del grupo formado por: alquilo C -22, alquenilo C2-22, alquiladlo, arilo, cicloalquilo C6_22, hidroxialquilo C -22, óxido de polialquileno, (poli)alcoxialquilo, y mezclas de éstos; R15 es -O- o NR19; R16 es un residuo de hidrocarburo divalente; R 7, R18, R19 son iguales o diferentes, y se escogen del grupo formado por: H, alquilo C1-22, alquenilo C2-22, alquilarilo, arilo, cicloalquilo C6_22, hidroxialquilo C.,.22, óxido de polialquileno, (poli)alcoxialquilo, y mezclas de éstos; y e es de 1 a 6. En una modalidad muy preferida, los polímeros de silicona catiónica en la
presente tienen una o más unidades de polisiloxano y una o más porciones de nitrógeno cuaternario, incluyendo polímeros en donde el polímero de silicona catiónica tiene la fórmula: (Estructura 2a) ESTRUCTURA 2a: polímero de silicona catiónica compuesto de unidades alternas de: (i) Un polisiloxano de la siguiente fórmula:
(ii) una porción orgánica divalente que comprende por lo menos dos átomos de nitrógeno cuaternario. Observe que la estructura 2a comprende la combinación alterna de tanto el polisiloxano de la fórmula representada como la porción orgánica divalente, y que la porción orgánica divalente está libre de organosilicona que corresponde a un "gancho" preferido en la descripción anterior. este polímero de silicona catiónica preferido, R se escoge independientemente del grupo formado por: alquilo 0 -22, alquenilo C2-22, alquilarilo, arilo, cicloalquilo ^6-22? y mezclas de éstos; R2 se escoge independientemente del grupo formado por: porciones orgánicas divalentes que pueden contener uno o más átomos de oxígeno; X se escoge independientemente del grupo formado por epóxidos abiertos por anillo; R3 se escoge independientemente de grupos de poliéter que tienen la fórmula:
-M (CaH2aO)b-M2
en donde M1 es un residuo de hidrocarburo divalente; M2 se escoge independientemente del grupo formado por H, alquilo C1-22, alquenilo C2-22. alquilarilo, arilo, cicloalquilo C6-22, hidroxialquilo 01-22, óxido de polialquileno, (poli)alcoxialquilo, y mezclas de éstos; a es de 2 a 4; b es de 0 a 100; c es de 1 a 1000, preferentemente mayor de 20, más preferentemente mayor de 50, preferentemente menos de 500, más preferentemente menos de 300, aún más preferentemente de 100 a 200; y d es de 0 a 100. En una modalidad aún más preferida del polímero de silicona catiónica de la estructura 2a, el polímero de silicona catiónica tiene la fórmula de la estructura 2b en donde el polisiloxano (i) de la fórmula descrita anteriormente en la estructura 2a está presente con (ii) una porción orgánica divalente catiónica se escoge del grupo formado por:
(d) Un grupo heterocíclico divalente aromático o alifático, sustituido o no sustituido, que comprende al menos un átomo de nitrógeno cuaternizado; y
(iii) opcionalmente, un óxido de polialquilenamina de la fórmula:
[- Y - 0 (-CaH2aO)b - Y - ]
Y es un grupo orgánico divalente que comprende una amina secundaria o terciaria, preferentemente un residuo de alquilenamina C-i a C8; a es de 2 a 4; b es de 0 a 100; los bloques de óxido de polialquileno pueden estar formados por óxido de etileno (a = 2), óxido de propileno (a = 3), óxido de butileno (a = 4) y mezclas de éstos, de manera al alzar o de bloques; y opcionalmente, una porción orgánica monovalente catiónica, para ser utilizados como grupos terminales, escogidos del grupo formado por:
(v) Un grupo heterocíclico monovalente aromático o alifático, o no sustituido, que comprende al menos un átomo de nitrógeno cuaternizado;
onde: R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, R11 son iguales o diferentes, y se escogen del grupo formado por: alquilo Ci-22, alquenilo C2-22, alquilarilo, arilo, cicloalquilo C6-22, idroxialquilo C1-22, óxido de
polialquileno, (poli)alcoxialquilo, y mezclas de éstos; o en el cual R4 y R6, o R5 y R7, o R8 y R10, o R9 y R11 pueden ser componentes de un grupo alquileno de puente; R12, R13, R14 son iguales o diferentes, y se escogen del grupo formado por: alquilo C -22, alquenilo C2-22, alquilarilo C6-22, hidroxialquilo Ci-22, óxido de polialquileno, (poli)alcoxialquilo, y mezclas de éstos; y R15 es -O- o NR19; R 6 y M1 son iguales o diferentes residuos de hidrocarburo diferentes; R17, R18, R19 son iguales o diferentes, y se escogen del grupo formado por: H, alquilo Ci-22, alquenilo C2.22, alquilarilo, arilo, cicloalquilo C6-22, hidroxialquilo C -22, óxido de polialquileno, (poli)alcoxialquilo, y mezclas de éstos; y Z1 y Z2son grupos de hidrocarburo divalente iguales o diferentes con por lo menos 2 átomos de carbono, que contiene opcionalmente un grupo hidroxi, y que puede ser interrumpido por varios grupos de éter, éster o amida; en donde, expresado como fracciones de los moles totales de las porciones libres de organosiloxano, la porción orgánica divalente catiónica (ii) está presente preferentemente .de 0.05 a 1.0 de fracción molar, más preferentemente de 0.2 a 0.95 de fracción molar, y aún más preferentemente de 0.5 a 0.9 de fracción molar; el óxido de polialquilenamina (iii) puede estar presente de 0.0 a 0.95 de fracción molar, preferentemente de
0.001 a 0.5, y más preferentemente de 0.01 a 0.2 de fracción molar; en caso de estar presente, la porción orgánica monovalente catiónica (iv) está presente de 0 a 0.2 de fracción molar, preferentemente de 0.001 a 0.2 de fracción molar; e es de 1 a 6; m es el número de cargas positivas asociado con la porción orgánica divalente catiónica, la cual es mayor de o igual a 2; y A es un anión. Se observa que la estructura 2b comprende la combinación alterna de tanto el polisiloxano de la fórmula representada como la porción orgánica divalente, y que la porción orgánica divalente está libre de organosilicona que corresponde a un "gancho" preferido en la descripción general antes mencionada. Además la estructura 2b incluye realizaciones en las cuales el polialquiienoxi opcional y/o las porciones de grupos terminales están presentes o ausentes. En aún otra modalidad, los polímeros de silicona catiónica en la presente tienen una o más unidades de polisiloxano y una o más porciones de nitrógeno cuaternario, e incluyen polímeros en donde el polímero de silicona catiónica tiene la fórmula: (Estructura 3)
ESTRUCTURA 3
en donde:
R1 se escoge independientemente del grupo formado por: alquilo C -22, alquenilo C2-22, alquiladlo, arilo, cicloalquilo C6-22, y mezclas de éstos; R2 se escoge independientemente del grupo formado por: porciones orgánicas divalentes que pueden contener uno o más átomos de oxígeno; X se escoge independientemente del grupo formado por epóxidos abiertos por anillo; R3 se escoge independientemente de grupos de poliéter que tienen la fórmula:
-M1(CaH2aO)b-M2
en donde M1 es un residuo de hidrocarburo divalente; M2 se escoge independientemente del grupo formado por H, alquilo C1-22, alquenilo C2-22> alquilante, arilo, cicloalquilo Ce-22, hidroxialquilo 2z, óxido de polialquileno, (poli)alcoxialqiulo, y mezclas de éstos; X se escoge independientemente del grupo formado por epóxidos abiertos por anillo; W se escoge independientemente del grupo formado por porciones orgánicas divalentes que comprende por lo menos un átomo de nitrógeno cuaternizado; a es de 2 to 4; b es de 0 a 100; c es de 1 a 1000, preferentemente mayor de 20, más preferentemente mayor de
50, preferentemente menos de 500, más preferentemente menos de 300, aún más preferentemente de 100 a 200; d es de 0 a 100; n es el número de cargas positivas asociado con el polímero de silicona catiónica, el cual es mayor de o igual a 1 ; y A es un anión monovalente, en otras palabras, un contraion adecuado. En los polímeros de silicona catiónica preferidos de la estructura 3, W se escoge del grupo formado por:
(d) Un grupo heterocíclico divalente aromático o alifático, sustituido o no sustituido, que comprende al menos un átomo de nitrógeno cuaternizado; y
nde R4, R5, R8, R7, R8, R9, R10, R11 son iguales o diferentes, y se escogen del grupo formado por: alquilo C -22, alquenilo C2-22, alquiladlo, arilo, cicloalquilo C^, hidroxialquilo C-i-22, óxido de polialquileno, (poli)alcoxialquilo, y mezclas de éstos; o en el cual R4 y R6, o R5 y R7, o R8 y R10, o R9 y R11 pueden ser componentes de un grupo alquileno de puente; y
Z1 y Z2son grupos de hidrocarburo divalente iguales o diferentes con por lo menos 2 átomos de carbono, que contienen opcionalmente un grupo hidroxi, y los cuales pueden interrumpirse por uno o varios grupos de éter, éster o amida. El polímero de silicona catiónica se puede aplicar al material continuo fibroso embrionico y/o se puede aplicar a una estructura fibrosa seca y/o antes y/o al mismo tiempo y/o después de convertir una o más estructuras fibrosas secas en un producto higiénico de papel tisú. Ejemplos no exhausitivos de procesos adecuados para aplicar el polímero de silicona catiónica a la estructura fibrosa incluyen el rociado, que incluye pero sin limitarse al uso de un disco rociador, sobre el material continuo fibroso embrionico y/o la estructura fibrosa seca antes de enrollarse en un rollo de papel, la extrusión, especialmente por vía de extrusión por ranura, sobre el material continuo embrionico y/o la estructura fibrosa, y/o mediante impresión, especialmente impresión por rotograbado, sobre el material continuo fibroso embrionico seco y/o el producto higiénico de papel tisú. El polímero de silicona catiónica puede aplicarse al material continuo fibroso embrionico y/o la estructura fibrosa seca y/o el producto higiénico de papel tisú de manera homogénea y/o estampada y/o no homogénea. El polímero de silicona catiónica puede aplicarse al material continuo fibroso embrionico y/o la estructura fibrosa y/o el producto higiénico de papel tisú de la presente invención a medida que se elabora en una máquina de fabricar papel o a partir de entonces: o mientras está húmedo (es decir, antes del secado final) o seco (es decir, después del secado final). En una modalidad, una mezcla acuosa que contiene el polímero de silicona catiónica se rocía sobre el material continuo fibroso embrionico y/o la estructura fibrosa
y/o el producto higiénico de papel tisú a medida que se desplaza a través de la máquina de fabricar papel: Por ejemplo, y no por vía de limitación, haciendo referencia a una máquina de fabricar papel de la configuración general descrita en la patente de los EE.UU. núm. 3,301 ,746, o antes de la presecadora, o después de la presecadora, o aún después de la secadora/estación de rizado Yankee aunque la estructura fibrosa preferentemente se riza después de aplicar el polímero de silicona catiónica. El polímero de silicona catiónica puede aplicarse al material continuo fibroso embrionico en una solución, emulsión o suspensión acuosa. El polímero de silicona catiónica también puede aplicarse en una solución que contiene un solvente no acuoso adecuado, en el cual se disuelve el polímero de silicona catiónica o con el cual es miscible el polímero de silicona catiónica: por ejemplo, hexano. El polímero de silicona catiónica puede suministrarse en forma pura o, preferentemente, emulsionado con un emulsionante surfactante. El polímero de silicona catiónica puede aplicarse después de que la formación del material continuo fibroso continuo ha sido efectuada. En un proceso típico, el material continuo fibroso embrionico se forma y luego se desagua antes de la aplicación del polímero de silicona catiónica con el fin de reducir la pérdida de polímero de silicona catiónica debido al drenaje del agua libre. El polímero de silicona catiónica se puede aplicar al material continuo fibroso embrionico húmedo en una consistencia de fibra mayor de aproximadamente 15 % en la fabricación de papel tisú prensado convencionalmente; y a un material continuo fibroso embrionico húmedo que tiene una consistencia de fibra de entre aproximadamente 20 % y aproximadamente 35 % en la fabricación de papel tisú en máquinas de fabricar papel en donde el recién formado material continuo fibroso embrionico se transfiere desde un alambre Fourdrinier de malla fina a una tela y/o banda impresora/portadora. Los métodos para aplicar el polímero de silicona catiónica al material
continuo fibroso embriónico y/o la estructura fibrosa seca y/o el producto higiénico de papel tisú incluyen rociado, extrusión por ranura e impresión en rotograbado. Otros métodos incluyen el depósito del polímero de silicona catiónica sobre un alambre de formación o una tela o banda la cual se contacta luego con el material continuo fibroso embriónico y/o la estructura fibrosa seca y/o el producto higiénico de papel tisú. Equipos adecuados para rociar los líquidos que contienen el polímero de silicona catiónica sobre los materiales continuos fibrosos embriónicos y/o las estructuras fibrosas secas y/o los productos higiénicos de papel tisú incluyen las boquillas atomizadoras de aire de mezclado externo, como la boquilla de 2 mm disponible de V.I.B. Systems, Inc., Tucker, Ga. Equipos adecuados para imprimir líquidos que contienen el polímero de silicona catiónica sobre los materiales continuos fibrosos embriónicos y/o las estructuras fibrosas secas y/o los productos higiénicos de papel tisú incluyen impresoras por rotograbado. El polímero de silicona catiónica se puede aplicar uniformemente al material continuo fibroso embriónico y/o la estructura fibrosa seca y/o el producto higiénico de papel tisú. Una distribución uniforme es deseable para que sustancialmente toda la hoja se beneficie del efecto táctil del polímero de silicona catiónica. Tanto las distribuciones continuas como las distribuciones configuradas están dentro del alcance de la invención y satisfacen los criterios antes mencionados. Los métodos de aplicación que se decriben en la presente para el polímero de silicona catiónica se pueden utilizar con los materiales continuos fibrosos embriónicos y/o las estructuras fibrosas secas o húmedas y/o los productos higiénicos de papel tisú. Técnicas de ejemplo relacionadas con la adición de materiales de silicona a la estructura fibrosa durante su formación incluye la patente de los EE.UU. núm. 5,059,282 otorgada a Ampulski, y col. el 29 de octubre 22, 1991 incorporada en la presente como referencia. La patente de Ampulski describe un proceso para añadir un
compuesto de polisiloxano a un material continuo de papel tisú húmedo ("estructura fibrosa") (preferentemente a una consistencia de fibra de aproximadamente 20 % a aproximadamente 35 %). Este método representa un adelanto en algunos aspectos sobre la adición de químicos en los recipientes que suministran la pulpa a la máquina de fabricar papel. Por ejemplo, este medio está dirigido a la aplicación a una de las superficies del material continuo a diferencia de distribuir el aditivo sobre todas las fibras del cargamento. Muchas técnicas han sido concebidas para aplicar siliconas y/u otros suavizantes químicos a materiales continuos de papel ya secos ("estructuras fibrosas") o el llamado extremo seco de la máquina de fabricar papel o en una operación subsiguiente de conversión al paso de fabricar papel. Técnicas ilustrativas de este campo incluyen la patente de los EE.UU. núm. 5,215,626 otorgada a Ampuiski y col. el 3 de junio 1 de julio de 1993; patente de los EE.UU. núm. 5,246,545 otorgada a Ampuiski y col. el 10 de septiembre 21 , 1993; y la patente de los EE.UU. núm. 5,525,345 otorgada a Warner y col. el 3 de junio 11 , 1996, todas estas patentes se incorporan en la presente como referencia. La patente de los EE.UU. núm. 5,215,626 describe un método para preparar papel tisú suave mediante la aplicación de un polisiloxano a un material continuo seco ("estructura fibrosa"). La patente de los EE.UU. núm. 5,246,545 describe un método similar que utiliza una superficie de transferencia calentada. Finalmente, la patente de Warner describe métodos de aplicación que incluyen el recubrimiento por rodillo y la extrusión para aplicar composiciones particulares a la superficie del material continuo de papel tisú seco ("estructura fibrosa"). La silicona catiónica se puede aplicar a una o ambas superficie de un material continuo embriónico y/o la estructura fibrosa seca y/o el producto higiénico de papel tisú de forma tal que una o ambas superficies exteriores de un producto higiénico de papel tisú resultante que incorpora la estructura fibrosa tiene el polímero de silicona
catiónica presente en el mismo. En una modalidad, la silicona catiónica se puede aplicar a una superficie de un material continuo embriónico y/o la estructura fibrosa seca y/o el producto higiénico de papel tisú de forma tal que la silicona catiónica pasa a través del material continuo embriónico y/o la estructura fibrosa seca y/o el producto higiénico de papel tisú de forma tal que ambas superficies de un material continuo embriónico y/o la estructura fibrosa y/o el producto higiénico de papel tisú tienen silicona catiónica presente en la misma. La estructura fibrosa de la presente invención y/o el producto higiénico de papel tisú que incorpora esta estructura fibrosa puede comprender de aproximadamente 0.0001 % a aproximadamente 10 % y/o de aproximadamente 0.001 % a aproximadamente 5 % y/o de aproximadamente 0.005 % a aproximadamente 3 % y/o de aproximadamente 0.005 % a aproximadamente 2 % y/o de aproximadamente 0.005 % a aproximadamente 1.5 % en peso seco de la estructura fibrosa o el producto higiénico de papel tisú del polímero de silicona catiónica. Se hace referencia a las siguientes patentes y solicitudes de patente las cuales describen polímeros de silicona catiónica adecuados para utilizar en la presente invención: WO 02/06 403; WO 02/18528, EP 1 199 350; DE OS 100 36 533; WO 00/24853; WO 02/10259; WO 02/10257 y WO 02/ 0256. Ejemplo de síntesis: cuando de otro modo no son conocidos o no están disponibles en el mercado, los polímeros de silicona catiónica en la presente se pueden preparar mediante técnicas convencionales como se describe en el documento WO 02/18528. Otros compuestos de silicona además de las siliconas catiónicas discutidas anteriormente se pueden utilizar como suavizantes químicos. Ejemplos no exhaustivos de estos otros compuestos de silicona que son adecuados para la presente invención incluyen
emulsiones de silicona, en particular las aminosiliconas. Aminosiliconas adecuadas están disponibles bajo la marca comercial AF2130, la cual está disponible comercialmente de Wacker Silicones.
Procesos de la presente invención: La estructura fibrosa de la presente invención se puede fabricar mediante cualquier proceso adecuado de fabricar papel. Un ejemplo no exhaustivo de un proceso adecuado de fabricar papel para fabricar la estructura fibrosa de la presente invención se describe como sigue. En una modalidad, un cargamento fibroso se prepara mezclando una o más fibras con agua. Se pueden añadir uno o más ingredientes opcionales adicionales al cargamento fibroso. El cargamento fibroso luego se puede colocar en una caja de entrada, la cual puede ser una caja de entrada en capas de una máquina de fabricar papel. El cargamento fibroso luego se puede depositar sobre una superficie porosa para formar un material continuo fibroso embriónico de una sola capa o múltiples capas. El polímero de silicona catiónica y/o los ingredientes opcionales se pueden añadir al material continuo fibroso embriónico mediante rociado y/o extrusión y/o impresión y/o por cualquier otro proceso adecuado conocido por los que tienen experiencia ordinaria en la industria. El material continuo embriónico luego se puede transferir a una banda de secado por circulación de aire y/o una secadora Yankee de forma tal que el material continuo fibroso embriónico se seca por vía de secado por circulación de aire y/o por vía de la secadora Yankee. Desde la banda de secado por circulación de aire, si hay una presente, la estructura fibrosa se puede transferir a una secadora Yankee. Desde la secadora Yankee, la estructura fibrosa se puede transferir a una rebobinadora para formar un rollo de la estructura fibrosa seca. Durante este paso de transferencia, el polímero de silicona
catiónica y/o los ingredientes opcionales se pueden aplicar a la estructura fibrosa seca. La estructura fibrosa se puede convertir en diversos productos de papel, particularmente productos higiénicos de papel tisú, tanto en las formas de una sola hoja como en las formas de múltiples hojas. Durante el paso de conversión, el polímero de silicona catiónica se puede aplicar a la estructura fibrosa. Por consiguiente, el polímero de silicona catiónica se puede aplicar antes y/o al mismo tiempo con y/o después del paso de conversión. Métodos de prueba
A. Coeficiente de fricción El coeficiente de fricción se obtiene utilizando un analizador superficial KES-4BF con una sonda de fricción modificada como se describe en "Methods for the Measurement of the Mechanical Properties of Tissue Paper" (Métodos para la medición de las propiedades mecánicas de papel tisú), Ampulski y col., 1991 International Paper Physics Conference, publicada por TAPPI press, incorporada en la presente invención como referencia. El substrato utilizado para la evaluación de la fricción, como se describe en la presente invención, es una hoja para las manos preparada en el laboratorio y según la norma TAPPI T-205 incorporada en la presente como referencia. La fricción se mide en el lado liso de la hoja (el lado que se seca contra una plancha metálica según el método). El sustrato se adelanta a una velocidad constante de 1 mm/seg para la medición y la sonda de fricción se modifica de la sonda de instrumento normal a un filtro de vidrio poroso de dos centímetros de 40-60 micrones. Cuando se utiliza una fuerza normal de 19,6 g sobre la sonda y la velocidad de traslación especificada anteriormente para el substrato, el coeficiente de fricción se
puede calcular dividiendo la fuerza de fricción por la fuerza normal. La fuerza de fricción es la fuerza lateral sobre la sonda durante la exploración, una lectura de salida del instrumento. Se reporta el promedio del coeficiente de fricción obtenido por una sola exploración en la dirección inversa como el coeficiente de fricción para el espécimen.
B. Suavidad fisiológica superficial Suavidad fisiológica superficial, como se utiliza en la presente, es un factor (en adelante Factor PSS) derivado de la exploración en dirección transversal de la máquina de muestras de estructuras fibrosas con un perfilómetro (descrito más adelante) que tiene una aguja de diamante; el perfilómetro está instalado en un aparato para prueba de superficies tal como el Evaluador de superficie KES-FB-4 disponible de KATO TECH CO., LTD., Karato-C o, Nishikiyo, inami-Ku, Koyota, Japón. Se monta en el aparato un papel tisú sobre un tambor motorizado y la aguja se predispone gravitacionalmente hacia el tambor en una posición de las 12 del mediodía. El tambor se gira para proporcionar una velocidad de la muestra de un (1) milímetro por segundo y la muestra se mueve 2 cm. con respecto a la sonda. De esta manera, la sonda explora una longitud de 2 cm de la muestra. El perfilómetro comprende medios para contrabalancear la aguja para proveer una fuerza normal de 270 mg. Básicamente, el instrumento detecta los desplazamientos (en mm) hacia arriba y hacia abajo de la aguja a medida que una longitud de 2 cm de la muestra es explorada bajo la sonda del perfilómetro. Se digitan los datos de la distancia desde la punta explorada, y luego se convierten a un espectro de frecuencia de amplitud de la aguja contra frecuencia mediante la modalidad de una transformación de Fourier utilizando el programa estándar Proc Spectra disponible de SAS Institute Inc., Post Office Box 10066, Raleigh, N.C. 27605. Esto identifica los componentes espectrales en la topografía de la muestra; y los datos espectrales de
frecuencia luego se ajustan para la respuesta táctil humana como se cuantifica y reporta por Verrillo (Ronald T. Verrillo, "Effect of Contractor Area on the Vibrotactile Threshold" (Efectos del área contractor en el umbral vibrotáctil), The Journal of the Accoustical Society of America, 35, 1962 (1963)). Sin embargo, mientras los datos de Verrillo están en el dominio del tiempo (es decir, ciclos por segundo), y la lisura superficial fisiológica está relacionada a la velocidad dedo a la muestra, los datos tipo Verrillo se convierten a un dominio espacial (es decir, ciclos por milímetro) utilizando un mm/seg como un factor de velocidad estándar del dedo a la muestra. Finalmente, los datos se integran desde cero (0) a diez (10) ciclos por milímetro. El resultado es el factor PSS. Gráficamente, el factor PSS es el área debajo de la curva de frecuencia (cic!os/mm) ajustada por Verrillo contra la amplitud de la aguja entre cero (0) y diez ( 0) ciclos por milímetro. Preferentemente, los factores PSS son valores promedio derivados de la exploración de múltiples muestras (p.ej., diez muestras), tanto hacia adelante como hacia atrás. El perfilómetro descrito anteriormente comprende, más específicamente, un aparato Gould Surfanalyzer Equipment Controller #21-1330-20428, sonda #21-3100-465, con punta de la aguja de diamante (0.0127 mm de radio) #21-0 20-00 y una extensión de la punta de la aguja #22-0129-00, todos disponibles de Federal Products, Providence, R.I. El conjunto de la sonda del perfilómetro está equipado con un contrapeso y está representada en la FIG. 22 de la patente de EE.U. núm. 4,300,981 (mencionada anteriormente).
C. Coeficiente de fricción de deslizamiento atascamiento El "coeficiente de fricción de deslizamiento y atascamiento" (S&S COF de aquí en adelante) se define como la desviación media del coeficiente de fricción. El S&S COF es adimensional. El S&S COF se puede determinar utilizando un aparato de prueba comercialmente disponible, como, por ejemplo, el aparato de prueba de superficie Kato
identificado anteriormente, e el cual ha sido equipado con una aguja que está configurada y dispuesta para deslizarse sobre la superficie de la muestra siendo explorada: por ejemplo, un disco de vidrio poroso. Cuando se explora una muestra como se describe anteriormente, el instrumento detecta la fuerza lateral en la aguja a medida que la muestra se desplaza debajo de la misma: es decir, se explora. La fuerza lateral se llama la fuerza de fricción; y la relación de la fuerza de fricción al peso de la aguja es el coeficiente de fricción, COF. El instrumento luego calcula y reporta el S&S COF para cada exploración de cada muestra.
D. Prueba de capacidad de compresión B Una muestra circular (de una sola hoja o de múltiples hojas) de una estructura fibrosa y/o un producto de papel higiénico de papel tisú a ser probado que tiene un diámetro de 6.35 cm se colocan en un aparato probador de capacidad de compresión Thwing-Albert Compressibility Tester, comercialmente disponible de Thwing-Albert. Se coloca un peso de hasta 1500 g sobre la muestra a una velocidad de la muestra según el aparato de prueba. Se mide/registra el grosor de la muestra en cada 1 g de peso. Los datos pareados (peso (X) contra espesor (Y)) luego se coloca en un gráfico X-Y utilizando el programa Microsoft Excel Program. Después de crear el gráfico X-Y, una línea de tendencia logarítmica tiene una ecuación:
Y = Mln(X) + B
en donde M es la pendiente de la curva y B es la intersección. B es el valor de la capacidad de compresión de las estructuras fibrosas y/o los productos higiénicos de papel
tisú que incorporan estas estructuras fibrosas de la presente invención.
Ejemplos no exhaustivos Los siguientes son ejemplos no exhaustivos que emplean un polímero de silicona catiónica según la presente invención. El polímero de silicona catiónica se utiliza típicamente en la forma de una emulsión que contiene un óxido de amina, un surfactante no iónico, etanol y agua. En una modalidad, la emulsión se forma como sigue: 24.39 g de la solución de silicona catiónica (80 % polímero de silicona catiónica/20 % etanol) se mezclan con 6.05 g de C12-15 E03 (4) en una mezcladora normal de paleta de laboratorio. Después de 10 minutos, se añaden 6.7 g de etanol. Después de otros 10 minutos, se añaden 8.71 g de una solución activa al 31 % en agua de óxido de alquildimetilamina C12-14 (2). Después de otros 10 minutos, se añaden 54.2 g de agua desmineralizada, bajo agitación continua. El pH de la emulsión se lleva pH 7.5 con 0.8 g de 0.1 M HCI. La emulsión se puede diluir a una concentración al 10-20 % de polímero de silicona catiónica. Ejemplo V. un ejemplo no exhaustivo de una estructura fibrosa tal como un papel tisú facial según la presente invención se prepara como sigue. Una pulpa acuosa de Northern Softwood Kraft (NSK) de una consistencia de aproximadamente 3 % se forma utilizando una mezcladora convencional de pulpa y se pasa a través de una tubería de suministro de materia prima hacia la caja de entrada del Fourdrinier. Una dispersión al 1 % de Kymene 557 LX de Hercules se prepara y se añade a la tubería de suministro de materia prima de NSK a un índice suficiente para suministrar 0.8 % de Kymene 557 LX basado en el peso seco del papel tisú higiénico final. La absorción de la resina para la resistencia permanente en estado húmedo se aumenta pasando la pulpa tratada a través de una mezcladora en línea. Una solución acuosa de
carboximetilcelulosa (CMC) disuelta en agua y diluida a una concentración de la solución a 1 % luego se añade a la tubería de suministro de materia prima de NSK después de la mezcladora en línea a un índice de aproximadamente 0.1 % de CMC en peso basado en el peso seco del papel tisú higiénico final. La pulpa acuosa de fibras de NSK pasa a través de una bomba centrífuga de materia prima para ayudar a distribuir la CMC. Una dispersión acuosa de disebo dimetil amonio metil sulfato (DTDMAMS) (170 °F/76,6 °C) a una concentración de 1 % en peso se añade a la tubería de materia prima de NSK a un índice de aproximadamente 0.1 % en peso de DTDMAMS basado en el peso seco del papel tisú higiénico final. Una pulpa acuosa de fibras de pulpa de acacia (de PT Tel-lndonesia) de aproximadamente 1.5 % en peso se forma utilizando una mezcladora de pulpa convencional y se pasa a través de una tubería de materia prima hacia la caja de entrada del Fourdrinier. Este cargamento de acacia se junta con la pulpa de NSK en la bomba de abanico donde ambos se diluyen con agua dulce a una consistencia de aproximadamente 0.2 %. Una pulpa acuosa de fibras de pulpa fibrosa Kraft de eucalipto blanqueadas de (de PT TEL-Indonesia) de aproximadamente 3 % en peso se forma utilizando una mezcladora convencional de pulpa. La pulpa de acacia pasa a la segunda bomba de abanico donde se diluye con agua blanca a una consistencia de aproximadamente 0.2 %. Las pulpas de NSK/acacia y acacia se dirigen a una caja de entrada de múltiples canales equipada adecuadamente con láminas de separación en capas para mantener las corrientes como capas separadas hasta que se descargan sobre un alambre Fourdrinier en movimiento. Se utiliza una caja de entrada de tres cámaras. La pulpa de acacia que contiene 48 % del peso seco del papel tisú higiénico se dirige a la cámara que conduce a la capa en contacto con el alambre, mientras la pulpa de NSK/acacia que
comprende 52 % (27-35 % NSK y 17-25 % de acacia) del peso seco del papel final se dirige a la cámara que conduce a la capa central e interior. Las pulpas de NSK acacia y acacia se combinan en el punto de descarga de la caja de entrada en una pulpa compuesta. La pulpa compuesta se descarga sobre el alambre Fourdriner en movimiento y se desagua con ayuda de un deflector y cajas de vacío. El material continuo húmedo embriónico se transfiere desde el alambre Fourdrinier, a una consistencia de fibra de aproximadamente 17 % en peso en el punto de transferencia, a una tela de secado configurada. La tela de secado está diseñada para producir un papel tisú densificado con un patrón con áreas desviadas discontinuas de baja densidad dispuestas dentro de una red continua de áreas de alta densidad (de nudillos). Esta tela de secado se forma moldeando una superficie de resina impermeable sobre una malla de fibras de soporte. La tela de soporte es una malla de doble capa de 48 x 52 filamentos. La diferencia de grosor entre el molde de resina y esta tela es de aproximadamente 9 mil. El área de nudillos es de aproximadamente 35-50 % y las células abiertas permanecen a una frecuencia de aproximadamente 10-87 por cm2. Se logra desaguado adicional por vacío ayudado con drenaje hasta que el material continuo tiene una consistencia de fibra de aproximadamente 23-27 %. Mientras permanece en contacto con la tela de formación configurada, el material continuo configurado se preseca con aire soplado a través del mismo a una consistencia de fibra de aproximadamente 60 % en peso. El material continuo semiseco luego se adhiere a la superficie de la secadora Yankee con un adhesivo de rizar rociado que comprende una solución acuosa al 0.250 % de alcohol polivinílico. El índice de suministro del adhesivo a la superficie del secador Yankee fue de 0.1 % de sólidos adhesivos en función del peso seco del material
continuo. Antes del rizado seco con una cuchilla desde la secadora Yankee, la consistencia de fibra aumentó hasta aproximadamente 98 %. Después de la cuchilla de rizar, el material continuo es calandrado por todo su ancho con un rodillo de calandria de acero a caucho que funciona a una carga de 2-3.5 MPa. El papel tisú resultante tiene un peso base de aproximadamente 20-25 g/m2; una resistencia total a la tracción en estado seco de una hoja de entre 225 y 300 g/cm, una resistencia a la rotura en estado húmedo de 1 hoja de entre 30 y 65 g/cm y un calibre de 2 hojas de aproximadamente 0.035-0.05 cm. El papel tisú resultante luego se combina con una hoja similar para formar un papel tisú densificado configurado, rizado, de dos hojas de forma tal que las fibras de eucalipto están orientadas hacia afuera y se somete a calandrado entre dos cilindros de calandria de acero liso. La emulsión de polímero de silicona catiónica luego se extruye por ranura sobre ambos lados en contacto con la piel humana, en una cantidad añadida de aproximadamente 0.8-1.0 g/m2 de la emulsión por lado, equivalente a un nivel añadido total de 0.7-1.0 % en peso de silicona por hoja, basado en el peso total de las fibras. Luego se unen las hojas del producto utilizando una rueda mecánica para unir las hojas para asegurar que ambas hojas permanezcan juntas. El papel tisú de dos hojas resultante tiene a) un peso base total de aproximadamente 39-50 g/m2; b) una resistencia total a la tracción de dos hojas entre 450 y 550 g/cm; c) una resistencia a la rotura en estado húmedo de dos hojas entre 55 y 120 g/cm; d) un calibre de 4 hojas de aproximadamente 0.05 y 0.09 cm; e) un coeficiente de fricción de deslizamiento atascamiento de aproximadamente 0.0146-0.0 72; f) un coeficiente de fricción (MIU) de aproximadamente 0.734 - 0.742 g) una capacidad de compresión B de 29-31 ; h) un factor WABY calculado de aproximadamente 0.0786 -0.0836; i) un PAA de aproximadamente 720 -770; y j) producción de pelusa entre aproximadamente 10- 2 unidades de pelusa.
Un panel de jueces expertos considera que el papel tisú resultante es más suave que una muestra de papel tisú no tratada. Todos los documentos citados en la Descripción Detallada de la Invención se incorporan, en su parte relevante, en la presente como referencia; la cita de cualquier documento no debe interpretarse como una admisión de que es industria anterior con respecto a la presente invención. Aunque realizaciones particulares de la presente invención han sido ilustradas y descritas, será evidente para los experimentados en la industria que se pueden hacer diversos cambios y modificaciones sin alejarse del espíritu y alcance de la invención. Se ha pretendido, por consiguiente, cubrir en las reivindicaciones anexas todos los cambios y modificaciones que están dentro del alcance de la invención.
Claims (10)
1. Una estructura fibrosa caracterizada porque exhibe un coeficiente de fricción de deslizamiento por adhesión inferior a 0.023.
2. La estructura fibrosa de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la estructura fibrosa exhibe un coeficiente de fricción de deslizamiento por adhesión de 0.010 a 0.021, preferentemente de 0.0135 a 0.0190, más preferentemente de 0.0135 a 0.0175.
3. La estructura fibrosa de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque la estructura fibrosa además exhibe una capacidad de compresión B de 15 a 50, preferentemente de 20 a 40.
4. La estructura fibrosa de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque la estructura fibrosa además exhibe un coeficiente de fricción de 0.65 a 0.83, preferentemente de 0.65 a 0.81.
5. La estructura fibrosa de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque la estructura fibrosa comprende fibras de maderas duras, preferentemente fibras de maderas tropicales duras, más preferentemente fibras de maderas tropicales duras que comprenden fibras de acacia y/o fibras de eucalipto.
6. La estructura fibrosa de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque la estructura fibrosa comprende fibras de madera blanda.
7. La estructura fibrosa de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque la estructura fibrosa comprende un suavizante químico, preferentemente un suavizante químico escogido del grupo que comprende: compuestos de silicona, compuestos de amonio cuaternario y mezclas de éstos; más preferentemente compuestos de silicona que comprenden un polímero de silicona catiónica que comprende una o más unidades de polisiloxano y una o más porciones no colgantes de nitrógeno cuaternario.
8. La estructura fibrosa de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque la estructura fibrosa exhibe un factor WABY inferior a 0.2.
9. La estructura fibrosa de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada además porque la estructura fibrosa exhibe una lisura mayor de 500.
10. El uso de la estructura fibrosa de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes en un producto higiénico de papel tisú de una sola hoja o múltiples hojas.
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